Nghiên cứu thành phần hóa học của gừng

Gừng
Rửa
Lựa chọn – phân loại
Cắt miếng (thái lát)
Chần, hấp
Xử lý hoá chất
Sấy
Bao gói
Gừng dạng bản mỏng
1..Tính chất vật lí và thành phần hóa học của gừng:
Gừng sấy là gừng trâu có các tính chất sau:

- Màu sắc: vàng chanh, hương vị hơi cay nồng.
- Độ ẩm ban đầu: 80% ÷ 90% .
- Khối lượng riêng: 956 ÷ 984 kg/m
3
.

2.Các quy trình công nghệ sấy gừng
Rễ gừng có chứa tinh dầu dễ bay hơi, hương vị cay nồng, protein, cellulo, pentoza,
tinh bột. Gừng khô có chứa: độ ẩm (10.85%), tinh dầu (1.8%), oleoresin (chiết xuất
acetone) (6.5%), chiết xuất nước (19.6%), chiết xuất alcohol lạnh (6.0%), tinh bột (53%),
sợi thô (7.17%), protein thô (12.4%), tro (6.64%).
Rễ gừng sau khi thu hoạch được làm sạch và cạo bỏ vỏ, sau khi cạo vỏ xong thì gừng được
thái thành từng lát mỏng 4÷5 mm, sau đó nhúng tất cả chúng vào trong nước nóng khoảng
5 đến 6 phút rồi vớt ra và làm lạnh bằng cách nhúng vào nước lạnh. Sau đó trải những lát
gừng này ra các khay sấy và cho vào lò sấy. Nhiệt độ sấy có thể thay đổi từ thấp đến cao
thường từ 45 đến 65
0
C nếu sấy nóng và từ 20 đến 40
0

C nếu sấy lạnh. Thời gian sấy có thể
kéo dài từ 7 đến 12 giờ tùy thuộc vào chế độ sấy. Cuối cùng loại bỏ tạp chất, vụn và đóng
gói bảo quản. Thời gian bảo quản có thể kéo dài tới hơn 2 năm, [7]
Dựa vào một số quy trình sấy của các nước trên thế giới ta rút ra quy trình sấy gừng
thích hợp nhất ở Việt Nam hiện nay:












3. Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy
  Khi vật liệu sấy nhận nhiệt từ tác nhân sấy thì nhiệt độ trong
lòng vật sấy thay đổi do đó phân áp suất hơi nước trong vật ẩm thay đổi theo, nhờ đó mà
quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật sấy ra ngoài bề mặt.
!" Quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩm tương đối
của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá
trình này là do sự chênh lệch phân áp suất hơi trên bề mặt của vật liệu sấy và phân áp suất
riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí. Quá trình thải ẩm diễn ra cho đến khi
phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật bằng phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy. Độ
ẩm của môi trường không khí xung quanh càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh và độ ẩm
cuối của vật liệu càng thấp. Qua đó có thể kết luận độ ẩm của môi trường không khí xung
quanh là động lực của quá trình sấy, đây cũng là nguyên nhân tại sao khi sấy bằng bơm
nhiệt (sấy lạnh) thì thời gian sấy giảm.

4. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy
4.1. Quá trình khuếch tán nội
Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt
ngoài của vật ẩm. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp
bên trong và các lớp bề mặt. Ngoài ra quá trình khuếch tán nội còn diễn ra do sự chênh
lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt. Qua nghiên cứu ta thấy rằng, ẩm
dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Vì vậy, tùy thuộc vào phương
pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và nhiệt
độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau.
Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:
#$
#
%&
#
#'
..=
(3-1)
Trong đó: W – lượng nước khuếch tán,
[ ]
&(
;
dt – thời gian khuếch tán,
[ ]

;
F – diện tích bề mặt khuếch tán,
[ ]
2
"
;

k - hệ số khuếch tán;
#$
#
- gradien độ ẩm.
Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm,
rút ngắn thời gian sấy. Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự
thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy.
4.2. Quá trình khuếch tán ngoại
Quá trình khuếch tán ngoại là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy
vào môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch
phân áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trường
không khí. Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều
kiện áp suất hơi nước bão hòa (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí
(e). Sự chênh lệch đó là
)*+ −=∆
. Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệ thuận với
+∆
, với bề
mặt bay hơi và thời gian làm khô:
#%)*,#' .).(
−=
Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn theo công thức:
%)*,
#
#'
)..( −=
(3-2)
Trong đó:
W – lượng nước bay hơi,
[ ]

&(
;
F – diện tích bề mặt bay hơi,
[ ]
2
"
;
dt – thời gian bay hơi,
[ ]

;
B – hệ số bay hơi.
4.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Quá trình
khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại. Tức là khi khuếch
tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của
nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình sấy phải làm sao cho hai quá
trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội,
vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt, làm cho bề mặt của sản
phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách
sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm), mục đích là để hạn chế khuếch tán ngoại và thúc đẩy quá
trình khuếch tán nội.
5. PHƯƠNG PHÁP SẤY
5.1. Phương pháp sấy nóng
Trong phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy và vật liệu sấy được đốt nóng. Do tác nhân
sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước pam trong
tác nhân sấy giảm. Mặt khác do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên nên mật độ hơi trong các
mao quản tăng và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật cũng tăng theo công thức:
φ =







−
=


+++
+
00
2
exp
δρ
Trong đó:
P
r
– áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m
2
.
P
0
– áp suất trên bề mặt thoáng, N/m
2
.
δ – sức căng bề mặt thoáng, N/m
2
.
ρ

h
– mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m
3
.
ρ
0
– mật độ dịch thể, kg/m
3
.
Như vậy trong hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước
giữa vật liệu sấy và môi trường:
1) Giảm phân áp suất của hơi nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt nóng.
2) Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy. Tóm lại, nhờ đốt nóng cả tác nhân sấy
và vật liệu sấy hoặc chỉ đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên
bề mặt vật Phb và phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy Ph tăng lên dẫn đến quá trình
dịch chuyển ẩm từ trong long vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường. Do đó, hệ thống
sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt:
+ Hệ thống sấy đối lưu: Vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà
thông thường là không khí nóng hoặc khói lò. Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy
buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy khí động….
+ Hệ thống sấy tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy trong hệ
thống sấy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước
trên bề mặt vật liệu sấy. Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang…
+ Hệ thống sấy bức xạ: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch
chuyển từ lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường. Ở đây người ta tạo ra
độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật.
+ Hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường: Khi vật
liệu sấy đặt trong môi trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng
điện này sẽ đốt nóng vật.
-./"012(34(

+ Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương pháp sấy
lạnh.
+ Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp.
+ Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơi nước
nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải,... cho đến điện năng.
+ Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao.
-516/"
+ Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ.
+ Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao.
5.2 Phương pháp sấy lạnh
Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu
sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy P
h
nhờ giảm
độ chứa ẩm d. Mối quan hệ đó được thể hiện theo công thức
P
h
=
#
#,
+
621,0
.
(3-3)
Trong đó:B - áp suất môi trường (áp suất khí trời).
Khi đó, phân áp suất của môi trường không khí bên ngoài giảm xuống, độ chênh áp
suất của ẩm trong vật sấy vào môi trường xung quanh tăng lên. Ẩm trong vật sấy dịch
chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường. Nhiệt độ của sấy lạnh có thể trên dưới nhiệt
độ môi trường (t > 0
o

C) và cũng có thể nhỏ hơn 0
o
C.
789:4;#<("4=!">4?#>(&@6"4A;
Phương pháp này là sự kết hợp giữa máy hút ẩm dùng chất hấp phụ và máy lạnh. Không
khí trong buồng được hút ẩm nhờ máy, còn dòng không khí ngoài trời được làm nóng để
hoàn nguyên chất hấp phụ sau khi đã hút ẩm. Về nguyên lý hoạt động của máy hút ẩm,
dòng không khí sau khi được khử ẩm có nhiệt độ tương đối cao, chính vì thế thêm một
máy lạnh có tác dụng làm giảm nhiệt độ xuống.
* +12(41/" khả năng hút ẩm lớn, năng suất hút ẩm cũng khá
cao.
* 516/"012(4
- Giá thành thiết bị tương đối lớn, ngoài máy hút ẩm ra cần kết hợp thêm một máy lạnh
nên chi phí ban đầu rất cao.
- Chất hút ẩm phải thay thế định kỳ, thường một năm thay một lần đối với sản phẩm
của nước ngoài sản xuất, còn nếu của Việt Nam thì thời gian cần thay thế ngắn
hơn nhiều.
- Chi phí bảo trì, bảo dưỡng lớn.
- Điện năng tiêu thụ cho thiết bị lớn vì ngoài việc cần nung nóng dây điện trở để giúp
cho quá trình hoàn nguyên còn cung cấp cho việc chạy máy lạnh.
- Trong điều kiện làm việc nhiều bụi thì máy phải có thời gian ngừng hoạt động để làm
sạch cho chất hấp phụ của máy hút ẩm.
788:4;#<(2" 
Cũng giống như phương pháp dùng máy hút ẩm chuyên dụng nhưng ở đây để hút ẩm
người ta sử dụng máy hút ẩm kiểu bơm nhiệt để làm lạnh khử ẩm. Đầu tiên không khí đi
qua dàn lạnh của máy hút ẩm kiểu bơm nhiệt. Ẩm của không khí được ngưng lại trên dàn
lạnh. Dung ẩm của dòng không khí giảm xuống nhưng do nhiệt độ của dòng không khí
cũng giảm nên độ ẩm tương đối sau khi ra khỏi dàn lạnh cũng cao (
%98
≈

ϕ
). Sau đó dòng
Hình 3.2: Máy hút ẩm đơn giản1 – Máy nén; 2 – Dàn ngưng; 3 – Tiết lưu; 4 – Dàn bay hơi; 5 – Quạt gióA – Trước dàn bay hơi; B – Sau dàn bay hơi; C – Sau dàn ngưng
1
B
d
2
d, kg/kg
kkk
I, kJ/kg
kkk
3
B
Quaût
t
1
t
2
C
Daìn ngæng
2
ϕ
2
A
ϕ
1
5
6
Can
A

ϕ
=100%
C
Daìn bay håi
d
1
Maïy
neïn
không khí tiếp tục được chuyển qua dàn nóng, không khí được làm nóng đẳng dung ẩm
làm độ ẩm trong không khí lúc này giảm xuống mạnh. Từ đây dòng không khí khô được
chuyển đến các vật sấy và hấp thụ ẩm của vật.
* ./"012(
- Giảm chi phí thiết bị, vận hành và bảo dưỡng.
- Năng lượng của dàn nóng và dàn lạnh đều được tận dụng triệt để.
- Quá trình hoạt động của thiết bị không bị gián đoạn do không phải thay
chất hấp phụ như trong phương pháp dùng máy bài ẩm.
- Tuổi thọ thiết bị cao, trong khoảng thời gian (7 – 8) năm. Thiết bị hầu như
không cần đòi hỏi bảo dưỡng lớn, chỉ cần sau một thời gian vệ sinh các dàn để
đảm bảo khả năng trao đổi nhiệt tốt.
- Điện năng sử dụng cũng thấp hơn nhiều so với phương pháp dùng máy
hút ẩm hấp phụ.
- Chất lượng và màu sắc của vật sấy được giữ tốt hơn.
- Thích hợp để sấy khô các vật phẩm không chịu được nhiệt độ cao.