Công nghệ cô đặc nước quả – cánh cửa mở để giải quyết tình trạng “được mùa mất giá”

• Ứng dụng sáng tạo công nghệ, chung tay ứng phó đại dịch COVID-19

Từ nỗi trăn trở của nhà khoa học

Gần 20 năm trước, khi PGS.TS Nguyễn Minh Tân đang làm nghiên cứu sinh tại Áo, chị đã chọn sản phẩm nông nghiệp để ứng dụng trong lĩnh vực chuyên môn công nghệ màng. Bởi khi đó, chị đã đau đáu với nỗi lo “được mùa mất giá” vốn trở thành quy luật ở Việt Nam, mà quả vải là một ví dụ điển hình. Vải là một loại quả quý, nhưng khi đó chỉ có vải ngâm đường xuất khẩu, mà không có nước vải. “Tại sao Việt Nam không làm nước vải, để những lúc trái vụ có sản phẩm bán và sử dụng?" PGS.TS Nguyễn Minh Tân trăn trở.

Từ nỗi trở trăn với người nông dân, nhà khoa học đã dành nhiều năm nghiên cứu công nghệ chế biến phù hợp cho nông sản và rồi, công nghệ chế biến các loại quả (công nghệ JEVA) ra đời – một giải pháp hữu hiệu để giải quyết tình trạng “được mùa mất giá” vốn tồn tại ở Việt Nam như một quy luật, khiến cho nông dân vừa mong lại vừa sợ được mùa.

Theo PGS. TS Nguyễn Minh Tân, các cách áp dụng công nghệ màng trong chế biến các dịch cô đặc như nước quả cũng rất phong phú. Thông thường quá trình vi lọc (MF)/siêu lọc (UF) được áp dụng trong quá trình lọc trong nước quả, quá trình lọc Nano (NF), thẩm thấu ngược (RO) và chưng cất màng (MD) được áp dụng trong quá trình tách nước, nâng cao nồng độ chất khô trong dịch quả. Với quá trình RO, có thể nâng lượng chất khô từ 10°Brix lến khoảng 35°Brix. Công nghệ này đã được ứng dụng để cô đặc nước nho, nước táo và nước cam và chanh dây trên qui mô công nghiệp tại Pháp, Đức, Hà Lan, Ấn Độ, Equado... Tuy nhiên chưa ghi nhận có hệ thống  thiết bị cô đặc dùng công nghệ màng ở qui mô công nghiệp sản xuất được nước quả có nồng độ chất khô trên 35°Brix.

Nếu chỉ ứng dụng các quá trình màng nói trên, không thể sản xuất dịch cô đặc có nồng độ chất khô trên 50°Brix. Vì vậy, PGS. TS Nguyễn Minh Tân và nhóm nghiên cứu đã tập trung khảo sát khả năng áp dụng kết hợp nhiều quá trình màng khác nhau và tích hợp quá trình màng với quá trình bay hơi bề mặt (công nghệ JEVA) để tách nước từ nước ép một số loại quả nhiệt đới của Việt Nam nhằm sản xuất sản phẩm nước quả cô đặc với lượng chất khô, đồng thời giữ được tối đa hương quả tự nhiên do tiến hành quá trình tại nhiệt độ thấp (dưới 45°C).

Nhóm nghiên cứu đã phát triển công nghệ bốc hơi bề mặt (JEVA) có thể cô đặc dịch mẫn cảm nhiệt tại nhiệt độ không cao (nhỏ hơn 45°C) và tại áp suất thường. Ứng dụng công nghệ JEVA có thể sản xuất nước quả cô đặc với chi phí năng lượng thấp hơn và đạt chất lượng sản phẩm cao hơn so với công nghệ bốc hơi nhiệt.

Với dây chuyền công nghệ cô đặc nước quả nhiệt đới tích hợp quá trình màng, dịch nước quả khi đưa vào mô đun RO thường có nồng độ chất khô ban đầu của nước quả tự nhiên, tuỳ theo từng loại quả. Nước quả sau khi được cô đặc giai đoạn 2 trong thiết bị cô đặc bằng công nghệ JEVA nồng độ chất khô tuỳ theo yêu cầu cụ thể đối với từng sản phẩm.

Do các quá trình chế biến đều thực hiện tại nhiệt độ thấp (nhỏ hơn 45°C), nên sản phẩm cô đặc thu được giữ được tối đa hương quả và màu tự nhiên. Quy trình sản xuất nước quả cô đặc như trên đã được áp dụng với rất nhiều loại quả nhiệt đới của Việt Nam như dưa hấu (Quảng Ngãi), chanh dây (Đăk nông), chanh xanh không hạt (Long An), mía, nước dừa (Thanh Hoá), cam sành Tam Bình (Vĩnh Long), bưởi năm roi Bình Minh (Vĩnh Long), ổi (Vĩnh Long, Hà Nội), vải (Hải Dương, Bắc Giang), thanh long (Bình Thuận), quất Hưng Yên, mật ong hoa cà phê Đak Lak.

Tuỳ theo đặc điểm của các loại nguyên liệu rau củ quả cần chế biến mà có thể sử dụng hai loại giải pháp khác nhau: Giải pháp cô đặc 2 bước: RO-JEVA đối với yêu cầu chế biến lượng lớn (50 - 400 tấn/ngày) và với các loại quả có nhiều nước như dưa hấu, dứa, chanh dây, chanh, vải,…Giải pháp cô đặc 1 bước JEVA thích hợp đối với yêu cầu chế biến lượng nhỏ (1 - 50 tấn/ngày) và với các loại quả có ít nước như ổi, thanh long, …

“Các dịch cô đặc thu được đều đạt yêu cầu chất lượng khi so sánh với các sản phẩm cùng loại hiện đang giao dịch trên thị trường thế giới”- PGS. TS Nguyễn Minh Tân cho hay.

Công nghệ JEVA cho phép giữ được tối đa trong sản phẩm cô đặc các thành phần dinh dưỡng, chất hương và các vitamin có trong dịch nguyên liệu, sản phẩm ít bị biến đổi màu sắc và đạt được các chi tiêu chất lượng cảm quan đạt chất lượng xuất khẩu vào các thị trường khó tính châu Âu, Mỹ, Nhật. Bên cạnh đó, sản phẩm nước quả cô đặc có nồng độ chất khô cao nên giảm thể tích vận chuyển, có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong thời gian dài (không cần qua thanh trùng, tiệt trùng, bảo quản lạnh) và không cần dùng bất cứ chất bảo quản nào. Công nghệ này đưa ra sản phẩm sạch - 100% tự nhiên, không dùng chất bảo quản, giữ được tối đa hương, khoáng chất tự nhiên và các hợp chất mang hoạt tính sinh học. Công nghệ JAVE cho phép ứng phó với các biến động của thị trường xuất khẩu nông sản.

Công nghệ này giúp tạo được giá trị gia tăng và đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ nông sản Việt Nam, chế biến từ nguyên liệu giá thành thấp thành sản phẩm xuất khẩu có giá trị cao: 1kg dưa hấu không đạt tiêu chuẩn xuất khẩu dạng quả tươi, giá 2000đ - 4000đ; 1kg nước dưa cô đặc giao dịch trên thị trường quốc tế có giá dao động từ 250.000 – 400.000đ. Với một nguyên liệu nước quả, có thể đưa ra một hay nhiều sản phẩm. Công nghệ JEVA còn được ứng dụng để cô đặc nước mía với hệ thống quy mô 200 tấn mía cây/ngày.

Cùng với phát triển công nghệ cô đặc tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo và triển khai công nghệ dưới dạng hệ thống thiết bị, giải quyết những trở ngại trong thiết kế kỹ thuật. Do các thiết bị công nghệ màng nhỏ gọn hơn nhiều các thiết bị cô đặc nhiệt, nhóm nghiên cứu đã tích hợp được các thiết bị vào Container, tăng tính linh động về mặt địa lý của hệ thống thiết bị. Hệ thống thiết bị có thể được vận chuyển đến nhiều địa điểm khác nhau để làm việc, do sử dụng điện để làm nguồn cung nhiệ, đồng thời, có thể được điều khiển và vận hành từ xa. Do đó, các công ty chế biến hoa quả qui mô nhỏ có thể thuê thiết bị thuộc sở hữu của công ty khác trong thời gian nhất định để sản xuất theo mùa vụ, mà không nhất thiểt phải đầu tư mua nếu không có nhu cầu vận hành lâu dài.

Thêm vào đó, công nghệ này có thể được triển khai trên qui mô nhỏ và vừa. Vậy nên các hệ thống thiết bị có thể được thiết kế ở nhiều qui mô khác nhau phù hợp với năng lực sản xuất của doanh nghiệp và độ ổn định của nguyên liệu đầu vào.

Nhờ những đặc điểm trên, công nghệ JEVA đặc biệt thích hợp để được triển khai áp dụng tại các cơ sở chế biến rau quả tại Việt Nam với qui mô nhỏ, không có nguồn nguyên liệu ổn định. Khi doanh nghiệp sản xuất ổn định và hiệu quả, sản phẩm chất lượng cao sẽ đảm bảo sự ổn định trong chính xách thu mua và bao tiêu sản phẩm cho người nông dân. Vì thế nên người nông dân sẽ được hưởng lợi khi công nghệ cô đặc tiên tiến được triển khai và nhân rộng.

Cho đến nay, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với nhiều đơn vị: Công ty CP chế biến thực phẩm G.O.C. (G.O.C. Food JSC.) ở Bắc  Giang để sản xuất thử nghiệm dịch hành tây cô đặc 70°Brix giới thiệu tại thị trường Nhật Bản; với Công ty CP NTEA Việt Nam (Hà Nội) để sản xuất thử nghiệm dịch cô đặc từ dịch chiết lá chè già phế phẩm để sản xuất nước giải khát đóng chai giàu polyphenol hướng tới thị trường nội địa và thị trường châu Á; với Công ty TNHH ong mật EATUHONEY (Đắk Lắk) để hạ thuỷ phần mật ong hoa cafe đạt tiêu chuẩn xuất khẩu vào thị trường châu Âu và sản xuất các loại mật ong hương quả tự nhiên như mật ong hương chanh leo, mật ong gừng, mật ong trà xanh hướng tới thị trường cao cấp trong nước; với Công ty TNHH thương mại và đầu tư Việt Liên Nông trại hữu cơ Tuệ Viên (Hà Nội) để sản xuất thử nghiệm nước mía cô đặc 70°Brix giới thiệu tại thị trường CHLB Đức và nước ổi hữu cơ cô đặc hướng tới thị trường cao cấp trong nước.

Hiện tại, trên thị trường quốc tế chưa có hệ thống thiết bị cùng loại, do đặc điểm ngành công nghiệp chế biến của các nước rất khác biệt. Vậy nên giải pháp kỹ thuật dự thi còn có tiềm năng phát triển tốt tại các  nước xuất khẩu sản phẩm cô đặc như Thái Lan, Malaysia, Srilanca, Ấn Độ,…

Với công nghệ này, nhóm nghiên cứu và các đối tác công nghiệp đã đăng ký Sở hữu trí tuệ từ 2017 và đăng ký sáng chế quốc tế từ 2018.