Công nghệ sấy kết hợp trích ly hỗ trợ vi sóng: Giải pháp chế biến ba trong một

Đó là một phần lý do TS Phạm Thị Thùy Phương tìm kiếm một giải pháp hạn chế được những điểm yếu cố hữu đó. Bên cạnh đó, chị còn muốn tối ưu nó theo hướng "mục tiêu không chất thải (zero-waste) trong chế biến và bảo quản nông sản, dược liệu”. Thế nào là zero-waste trong chế biến và bảo quản nông sản, dược liệu? Theo chị, vì dược liệu dạng tươi không thể để lâu, nên nếu muốn đưa ra thị trường tiêu thụ, chúng ta cần phải tiến hành sấy khô dược liệu hoặc trích ly các hợp chất có giá trị ra khỏi dược liệu. "Tuy nhiên, khi sấy nông sản, dược liệu, một phần hoạt chất sinh học sẽ bị lôi cuốn theo hơi ẩm và mất đi. Trong khi đó, quá trình trích ly thông thường sẽ sinh ra phế phẩm là bã rắn và một lượng lớn dung môi”, TS Phương lý giải. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu mong muốn tìm được một công nghệ nhằm thu cả 3 dạng sản phẩm: sản phẩm sấy khô, dịch chiết và tinh dầu, không để lãng phí bất kỳ thành phần giá trị nào của sản phẩm.

Tìm kiếm được một phương pháp không lãng phí như vậy đã khó, nhóm nghiên cứu của TS Phương thậm chí còn nâng cao tiêu chuẩn của mình lên, đó là phương án ấy phải thỏa mãn cả về mặt chất lượng. "Để đánh giá quá trình sấy nông sản và dược liệu có hiệu quả hay không, không thể chỉ xét về tốc độ giảm ẩm trong vật liệu, mà còn phải tính đến chất lượng sản phẩm sau sấy, chẳng hạn như khả năng bảo toàn mùi vị, màu sắc, các chất dinh dưỡng, vitamin và các chất có hoạt tính sinh học trong vật liệu không bị phá hủy trong suốt quá trình sấy, cũng như chi phí năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy đó”, TS Phương lý giải.

Chị nhận thấy, công nghệ trích ly hỗ trợ vi sóng là một phương án đầy triển vọng. "Những phương pháp ứng dụng công nghệ này có chi phí năng lượng thấp và thời gian trích ly ngắn. Trong đó, gần đây, phương pháp và thiết bị trích ly vi sóng kết hợp khuếch tán hơi và trọng lực đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu tách chiết tinh dầu và các chất có hoạt tính sinh học ở quy mô phòng thí nghiệm”.

 Chính vì vậy, dù nhóm nghiên cứu đã xác định được mình sẽ kết hợp quá trình sấy với quá trình trích ly tinh dầu và dịch chiết, trong đó sử dụng thiết bị sấy kết hợp với trích ly vi sóng, nhằm thu hồi triệt để các thành phần có dược tính; nhưng họ vẫn sẽ phải giải quyết các hạn chế mà những thiết bị sử dụng công nghệ trích ly hỗ trợ vi sóng trước đã gặp phải.

Đáng chú ý, phương pháp này tiết kiệm năng lượng hơn so với những phương pháp đi trước, cũng như vì không sử dụng dung môi nên hoàn toàn thân thiện với môi trường.

Trong một thử nghiệm, TS Phương đã sử dụng gừng tươi từ Hậu Giang, rửa kỹ chúng bằng nước sạch và sau đó dùng máy xay nghiền thành từng miếng nhỏ. Thông qua phương pháp này, nhóm nghiên cứu đã chiết xuất được các hợp chất có giá trị ở dạng gừng khô, tinh dầu gừng và nước gừng. Thiết bị quay kết hợp lò vi sóng đã đảm bảo tạo ra sản phẩm gừng khô đồng đều, cùng với hàm lượng tinh dầu gừng lớn hơn 0,33% và độ ẩm nhỏ hơn 10%. Đáng chú ý, chất lượng tinh dầu gừng thu được từ phương pháp này có hoạt tính kháng khuẩn cao hơn so với khi sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, trong khi tính chất vật lý của cả hai sản phẩm tinh dầu là như nhau.

Lượng tinh dầu gừng thu được từ phương pháp này chỉ bằng một nửa lượng tinh dầu gừng thu được từ phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, tuy nhiên, phần tinh dầu còn sót lại không hề mất đi. Lượng tinh dầu này còn sót lại trong phần gừng khô còn lại. Cặn gừng khô này có hàm lượng tinh dầu cao, hàm lượng ẩm thấp (dưới 10%), và giàu chất xơ, được xem là phụ phẩm gừng khô. Bên cạnh đó, một sản phẩm khác là nước gừng, giàu các thành phần chống oxy hóa. Trong khi đó, cả cặn rắn và lỏng của gừng ở phương pháp chưng cất thường được xem là chất thải. Ngoài ra, năng lượng cần thiết để sản xuất 1kg tinh dầu gừng bằng phương pháp này thấp hơn bốn lần so với yêu cầu của phương pháp chưng cất.

Chính nhờ những cải tiến này, phương pháp và thiết bị chế biến nông sản, dược liệu bằng cách kết hợp quá trình sấy và quá trích trích ly đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế số 1-0028413 được công bố vào ngày 25/5/2021.

Dù đã có được những thành công bước đầu về mặt nghiên cứu như vậy, nhưng TS Thùy Phương thừa nhận rằng "bản thân không giỏi việc chuyển giao công nghệ nên hiện tại thiết bị này vẫn chưa được chuyển giao mà chỉ phục vụ chính cho công việc nghiên cứu của nhóm thôi.” Tuy nhiên, chị vẫn hi vọng đến một ngày nào đó, thiết bị mình phát triển trong nhiều năm này sẽ đến được tay những người cần để có thể tạo ra những sản phẩm có giá trị kinh tế cao mà vẫn tiết kiệm được chi phí đầu tư.