Để tăng sức cạnh tranh với các đối thủ quốc tế trong xuất khẩu rau quả, nhất là những loại rau quả có đặc tính thời vụ cao, vào những thị trường lớn, nhiều tiềm năng nhưng ở xa, cách duy nhất là phải chuyển hướng vào việc sản xuất các sản phẩm chế biến, thay vì xuất khẩu tươi. Mặt khác, việc phát triển công nghệ chế biến sẽ giải quyết được tình trạng “được mùa – mất giá” nan giải mà các sản phẩm nông nghiệp Việt Nam thường gặp phải.
Một trong những giải pháp là sản xuất nước quả cô đặc, nhưng thực tế trên cho thấy công nghệ cô đặc nhiệt (ngoại nhập) khó thích hợp để áp dụng tại Việt Nam, bởi phần lớn các nhà máy chế biến ở qui mô nhỏ lẻ, vùng nguyên liệu không tập trung và có nhiều biến động.
Công nghệ cô đặc nước quả tích hợp các quá trình màng JEVA (công nghệ cô đặc dịch mẫn cảm nhiệt tại nhiệt độ thấp và áp suất thường) có khả năng khắc phục những nhược điểm của công nghệ cô đặc nhiệt với ưu điểm chủ chốt là có thể chế biến nhiều loại nước quả khác nhau, tăng tính linh hoạt cho hệ thống chế biến, vì thế có thể đảm bảo khả năng vận hành hiệu quả và tăng hiệu quả đầu tư. Cốt lõi công nghệ dựa trên các quá trình màng sẽ cho phép chế biến nước quả tại điều kiện nhiệt độ thường nên sẽ tạo ra được sản phẩm có chất lượng cao, giữ được hương vị tự nhiên của nước quả trong khi vẫn đạt được lượng chất khô rất cao (trên 70°Brix).
Một đặc điểm nổi bật khác của công nghệ này là không sử dụng một loại quá trình màng nhất định nào đó mà tích hợp các quá trình màng khác nhau vào các giai đoạn cô đặc khác nhau để có thể phát huy tối đa ưu điểm của từng quá trình trong khi hạn chế nhược điểm của chúng để có thể sản xuất được nước quả cô đặc có lượng chất khô cao trong điều kiện áp suất không quá cao. Chi phí đầu tư thiết bị và chi phí năng lượng vì thế được giảm thiểu.
Các quá trình màng đều có thể được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ không cao, rất thích hợp áp dụng trong cô đặc nước quả. Quá trình vi lọc (MF) thường được sử dụng để lọc trong dịch nước quả trước khi đưa vào hệ thống cô đặc thẩm thấu ngược (RO). Nếu chỉ sử dụng quá trình RO thì chỉ có thể cô đặc đến tối đa 30-35°Brix với áp suất làm việc dưới 60 bar. Nồng độ dịch cần cô đặc càng lớn thì áp suất thẩm thẩu càng lớn và làm giảm đáng kể năng suất lọc và hiệu quả cô đặc. Vì thế, tính kinh tế của quá trình cô đặc dùng công nghệ RO giảm mạnh nếu muốn thu nhận sản phẩm có nồng độ chất khô lớn hơn 30-35°Brix.
Muốn thu được sản phẩm dịch quả cô đặc chất lượng cao hơn, có thể dùng phương pháp cô đặc nhiệt để thực hiện giai đoạn cô đặc tiếp theo. Thông thường, công nghệ cô đặc nhiệt có thể đưa ra sản phẩm có nồng độ chất khô khoảng 60-65°Brix. Tuy nhiên, cô đặc nhiệt có nhược điểm là tiêu thụ năng lượng lớn và làm thay đổi các tính chất cảm quan (thay đổi màu, mất mùi hương tự nhiên) và chất dinh dưỡng của sản phẩm do tác dụng nhiệt.
Nếu ứng dụng quá trình chưng cất màng (MD) tiếp tục chế biến dịch cô đặc sơ bộ thu được từ quá trình RO, hoàn toàn có thể thu được sản phẩm dịch cô đặc trên 85 °Brix. So sánh với các quá trình cô đặc khác, quá trình MD thể hiện nhiều ưu điểm: năng lượng tiêu hao thấp hơn so với chưng cất và thẩm thấu ngược và thấm bốc; giữ lại được một lượng đáng kể nhất định các cấu tử hoà tan, khó bay bơi; hiện tượng fouling nhỏ hơn rất nhiều so với MF, UF, RO và NF; không gian dành cho hơi nhỏ hơn rất nhiều so với chưng cất thông thường; áp suất làm việc thấp hơn nhiều so với các quá trình màng thông thường khác; nhiệt độ làm việc thấp hơn nhiều so với quá trình bốc hơi thông thường. Do vậy thiết bị MD nhỏ gọn hơn nhiều và đưa ra sản phẩm có chất lượng cao hơn so với thiết bị cô đặc nhiệt.
Điểm cốt lõi của công nghệ JEVA là đưa ra cách kết hợp tối ưu giữa các quá trình màng khác nhau ứng dụng tại các bước cô đặc khác nhau trong hệ thống chung, nhằm đưa ra được sản phẩm có chất lượng cao trong khi vẫn tiết kiệm năng lượng tiêu thụ và giảm chi phí thiết bị. Hiện tại, trên thế giới chưa ghi nhận có hệ thống tích hợp MF-RO-MD được ứng dụng ở qui mô công nghiệp và bán công nghiệp trong sản xuất nước quả cô đặc.
Với công nghệ JEVA, nhóm nghiên cứu có thể cung cấp giải pháp toàn diện về công nghệ và thiết bị hoàn chỉnh để sản xuất các dịch nước quả cô đặc, chế biến các dịch mẫn cảm nhiệt đạt chất lượng xuất khẩu.
Hướng ứng dụng công nghệ JEVA
Các điểm nổi bật của công nghệ JEVA
(1) Sản phẩm do công nghệ JEVA tạo ra có chất lượng cao:
- Công nghệ JEVA có thể cô đặc nước quả thông qua phương pháp tách nước từ dịch quả thực hiện tại nhiệt độ thấp (dưới 42 °C) nên giữ được các vitamin, chất khoáng và hương vị tự nhiên của nguyên liệu đạt chất lượng xuất khẩu vào các thị trường khó tính châu Âu, Mỹ, Nhật,…
- Sản phẩm nước quả cô đặc có nồng độ chất khô cao (khoảng 70°Brix) 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.
(2) Tạo được giá trị gia tăng và đa dạng hóa sản phẩm cho hoa quả Việt Nam, chế biến từ nguyên liệu giá thành thấp thành sản phẩm xuất khẩu có giá trị cao. Ví dụ như 1kg dưa hấu không đạt tiêu chuẩn xuất khẩu dạng quả tươi, giá 2000đ - 4000đ; trong khi đó 1kg nước dưa cô đặc giao dịch trên thị trường quốc tế có giá dao động từ 250.000 – 400.000đ.
(3) Công nghệ JEVA có thể chế biến nhiều loại nước quả trên cùng một hệ thống máy móc:
Với hệ thống thiết bị có thể vận hành với nhiều qui trình khác nhau để chế biến nhiều loại nước quả khác nhau, vì vậy, tăng được hiệu quả sản xuất, không lệ thuộc vào mùa vụ, có thể vận hành hệ thống quanh năm.
(4) Công nghệ JEVA có thể được triển khai trên qui mô vừa và nhỏ vẫn đảm bảo tính kinh tế, không nhất thiết gắn với vùng nguyên liệu một loại quả nhất định nào đó.
(5) Tính cơ động của công nghệ JEVA cao: có thể được tích hợp vào container và đưa đến các vùng khác nhau để vận hành.
Điểm sáng tạo chính trong công nghệ JEVA là lựa chọn quá trình MD cho bước cô đặc thứ 2. Như vậy quá trình RO sẽ đảm nhiệm vai trò cô đặc sơ bộ nước quả, xử lý dịch quả ép nồng độ thấp, lượng nhiều. Sau khi ra khỏi thiết bị RO, dịch nước quả đã được giảm đáng kể về lượng được đưa vào xử lý tiếp trong thiết bị MD. Trong thiết bị MD, nước sẽ được bốc hơi và vận chuyển qua màng. Dịch quả còn lại có nồng độ chất tan ngày càng cao. Khác hẳn so với quá trình RO, quá trình MD thực hiện được không phải do động lực chênh lệch áp suất. Vậy nên có thể vận hành quá trình MD ở áp suất thường mà vẫn thu được dịch cô đặc có nồng độ chất tan rất cao (trên 80°Brix). Khi kết hợp quá trình RO và MD như vậy, có thể vận hành thiết bị RO tại áp suất không cao và tại nhiệt độ thường. Như vậy giảm đáng được đáng kể giá thành chế tạo thiết bị RO và nhu cầu tiêu thụ năng lượng của bơm cao áp. Thông thường, thiết bị RO làm việc tại áp suất lớn hơn 60 bar có giá cao hơn 2,5 lần so với thiết bị RO làm việc tại áp suất dưới 60 bar. Nếu chỉ dùng quá trình RO cô đặc nước quả tới nồng độ chất khô 50°Brix cần dùng chênh lệch áp suất trên 120bar.
Hơn nữa, công nghệ JEVA có thể dùng một hệ thống thiết bị cô đặc duy nhất để chế biến dịch ép của nhiều loại quả khác nhau với tính chất hoá lý khác nhau trong khi vẫn sản xuất được nước quả cô đặc có nồng độ chất tan cao đồng thời giữ được thành phần hương và các khoáng chất tự nhiên của nước quả. Ví dụ nước ép chanh dây thường có nồng độ chất tan nằm trong khoảng 12-17°Brix và tương đối đục do có chứa nhiều xơ từ ruột quả. Nước ép vải có độ trong cao hơn và thường có nồng độ chất tan nằm trong khoảng 14-16°Brix và tương đối đục. Nếu dùng công nghệ cô đặc nhiệt, sự khác biệt về tính chất nguyên liệu như thế này có thể dẫn tới việc thay đổi kích thước thiết bị cô đặc. Như vậy cũng có nghĩa là không thể tiến hành quá trình cô đặc hiệu quả dịch chanh dây trên dây chuyền thiết bị thiết kế cho nguyên liệu dịch vải. Ưu điểm này của công nghệ JEVA cho phép tăng đáng kể độ linh động của hệ thống thiết bị đối với sự biến động của nguyên liệu đầu vào.
Bên cạnh việc phát triển công nghệ cô đặc tiên tiến, nhóm nghiên cứu cũng hướng tới việc 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 đặc điểm các thiết bị công nghệ màng nhỏ gọn hơn nhiều so với 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, do đó hệ thống thiết bị có thể được vận chuyển đến nhiều địa điểm khác nhau để làm việc. 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 cả hệ thống thiết bị nếu không có nhu cầu vận hành trong thời gian 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.
Thử nghiệm sản xuất mẫu cô đặc nước ổi
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 quy 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.
Đáng chú ý là công nghệ JEVA không sử dụng hoá chất và có nhu cầu năng lượng thấp hơn so với quá trình cô đặc nhiệt. Ngoài ra, khi vận hành, hệ thống thiết bị chỉ thải ra một lượng nhỏ nước có lẫn đường hoa quả trong nước quả. Lượng nước thải này có thể được pha loãng để đưa vào cùng xử lý với nước thải sinh hoạt tại cơ sở sản xuất hoặc được dẫn vào bể phốt của cơ sở chế biến. Như vậy, việc vận hành hệ thống thiết bị không gây ra các tác động bất lợi cho môi trường.
Giải pháp cô đặc nước quả tích hợp các quá trình màng JEVA sẽ được trưng bày và giới thiệu tại Chợ công nghệ - thiết bị chế biến thực phẩm năm 2017, diễn ra từ ngày 9-13/11/2017 tại Công viên Lê Văn Tám, đường Hai Bà Trưng, phường Đa Kao, Quận 1, TP.HCM. Chợ sẽ trưng bày, giới thiệu chào bán gần 200 kết quả nghiên cứu, công nghệ và thiết bị phục vụ lĩnh vực nuôi trồng, chế biến thực phẩm.