TS. Nguyễn Thị Ngoan, Nghiên cứu viên chính Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST)

Tại phần trình bày về công nghệ cô đặc nước quả JEVA và các sản phẩm chế biến từ công nghệ JEVA tại Hội thảo Kết nối công nghệ - Women in Tech mới đây, TS. Nguyễn Thị Ngoan, Nghiên cứu viên chính Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) đã giới thiệu hướng ứng dụng sóng điện từ và sóng siêu âm kết hợp với phương pháp sơ chế thứ cấp trong chế biến nông sản, dược liệu.

TS. Ngoan chia sẻ, nhóm nghiên cứu ban đầu tập trung thương mại hóa các kết quả nghiên cứu và sản phẩm của cá nhân cũng như các nhóm nghiên cứu trong viện. Qua quá trình làm việc với doanh nghiệp, nhóm nhận thấy nhiều bài toán từ thực tế sản xuất có tính cấp thiết, đòi hỏi giải pháp không chỉ dừng ở phòng thí nghiệm mà phải có khả năng ứng dụng trực tiếp.

Vì vậy, khoảng 5 năm qua, nhóm dành nhiều nguồn lực hơn cho việc đồng hành cùng doanh nghiệp, từ xác định vấn đề, nghiên cứu giải pháp đến thử nghiệm và chuyển giao công nghệ.

Theo TS. Ngoan, Việt Nam có thế mạnh về nông nghiệp và nguồn tài nguyên dược liệu phong phú và chế biến là khâu quan trọng để nâng giá trị sử dụng, giá trị kinh tế của nguyên liệu, đồng thời góp phần giải quyết tình trạng dư thừa nông sản.

Trong quy trình chế biến, từ xử lý nguyên liệu ban đầu đến hoàn thiện sản phẩm, mỗi công đoạn đều có thể ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị đầu ra. Từ thực tế nghiên cứu và làm việc với doanh nghiệp, nhóm tập trung vào hai hướng công nghệ trong sấy và chiết xuất, với mục tiêu rút ngắn thời gian xử lý và sử dụng năng lượng hiệu quả hơn.

Sấy vi sóng, làm khô từ bên trong nguyên liệu

“Sấy là một trong những công đoạn quan trọng trong chế biến, với nhiều phương pháp như sấy tự nhiên, sấy nhân tạo và sấy kết hợp. Trong đó, sấy bằng sóng điện từ, đặc biệt là vi sóng, chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nhưng có một số ưu điểm đáng chú ý.” TS. Ngoan nói.

Với phương pháp sấy thông thường, quá trình làm khô chủ yếu diễn ra từ bề mặt vào bên trong nguyên liệu. Trong khi đó, vi sóng tác động đến các phân tử nước bên trong vật liệu. Khi được chiếu sóng điện từ, các phân tử nước dao động và bốc hơi, tạo ra quá trình làm khô từ bên trong.

Qua nghiên cứu trên một số nguyên liệu, nhóm nhận thấy phương pháp này có thể rút ngắn đáng kể thời gian sấy, duy trì chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng và hạn chế ảnh hưởng của vi sinh vật, enzyme trong quá trình xử lý.

Do thời gian xử lý nhanh, thiết bị không nhất thiết phải có kích thước quá lớn. Các mẻ có thể được vận hành luân phiên, qua đó giảm yêu cầu về diện tích nhà xưởng. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu của hệ thống sấy bằng sóng điện từ tương đối cao, là yếu tố doanh nghiệp cần cân nhắc khi lựa chọn.

Nhóm nghiên cứu cũng kết hợp xử lý nguyên liệu trước khi sấy với sấy vi sóng để tạo ra các mẫu nguyên liệu cung cấp cho doanh nghiệp. Trong đó một doanh nghiệp từng sử dụng một số nguyên liệu nhập khẩu từ Nhật Bản đã so sánh nguồn nguyên liệu do nhóm cung cấp về chất lượng và giá thành, sau đó lựa chọn sản phẩm của nhóm. Kết quả này cho thấy công nghệ có khả năng tạo ra nguồn nguyên liệu đáp ứng yêu cầu sản xuất và có thể cạnh tranh với sản phẩm quốc tế ở một số tiêu chí.

Chiết xuất bằng sóng siêu âm

Bên cạnh sấy, nhóm nghiên cứu phát triển hướng ứng dụng sóng siêu âm trong chiết xuất. TS. Ngoan lấy những phương pháp quen thuộc như ngâm rượu, ngâm hoa quả hoặc ngâm dược liệu làm ví dụ để giải thích nguyên lý cơ bản của quá trình này.

Theo nữ tiến sĩ này, hiện có nhiều phương pháp chiết xuất khác nhau. Nhóm đã thử nghiệm các phương pháp trong phòng thí nghiệm và tại các cơ sở sản xuất, sau đó tập trung vào kỹ thuật sử dụng sóng siêu âm.

Kết quả so sánh cho thấy phương pháp này có ưu điểm về thời gian xử lý, hiệu suất chiết xuất và chi phí thiết bị ở mức trung bình. Đặc biệt, công nghệ có thể kết hợp với phương pháp truyền thống thay vì thay thế hoàn toàn quy trình hiện có, qua đó nâng cao hiệu quả chiết xuất.

Kỹ thuật này có thể được ứng dụng trong nhiều quy trình, đặc biệt là chiết xuất hoạt chất từ dược liệu. Các yếu tố như công suất, nhiệt độ và thời gian xử lý có thể được kiểm soát để phù hợp với từng loại nguyên liệu và mục tiêu sản xuất. Một trường hợp đã được nhóm nghiên cứu chuyển giao là ứng dụng công nghệ trong sản xuất rượu. Doanh nghiệp ban đầu sử dụng phương pháp truyền thống, sau đó kết hợp công nghệ do nhóm phát triển. Việc ứng dụng giải pháp mới giúp nâng cao chất lượng, giá trị sản phẩm và cải thiện giá thành.

Từ trường hợp này, nhóm nghiên cứu cho rằng việc kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ hiện đại có thể tạo hướng đi phù hợp cho những sản phẩm đã có nền tảng sản xuất và giá trị truyền thống.

Thu hẹp khoảng cách từ phòng thí nghiệm đến sản xuất

Không chỉ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nhóm của TS. Ngoan còn xây dựng cơ sở sản xuất với hệ thống khoảng 50-60 thiết bị lớn, nhỏ, phục vụ nghiên cứu, phát triển sản phẩm và công nghệ mới. Mô hình được triển khai theo quy trình tương đối khép kín, tiếp nhận bài toán từ doanh nghiệp, nghiên cứu, thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm, sau đó chuyển sang quy mô pilot và tiến tới quy mô công nghiệp.

Cách tiếp cận này nhằm thu hẹp khoảng cách thường gặp trong quá trình thương mại hóa kết quả nghiên cứu, khi một công nghệ có thể hoạt động trong phòng thí nghiệm nhưng cần tiếp tục hoàn thiện trước khi đáp ứng điều kiện sản xuất thực tế.

Đội ngũ thực hiện gồm các nhà khoa học, nhân sự về cơ khí, máy móc và chuyên gia nước ngoài, qua đó cập nhật và triển khai các giải pháp mới phục vụ từng bài toán cụ thể.

Những năm qua nhóm đã thực hiện chuyển giao, tư vấn công nghệ cho một số doanh nghiệp, nghiên cứu gia công sản phẩm và phát triển công nghệ. Khách hàng chủ yếu là các đơn vị có nguồn nguyên liệu và mong muốn phát triển thành sản phẩm có giá trị cao hơn.

Theo cách tiếp cận này, doanh nghiệp đưa ra nguyên liệu và bài toán sản xuất, còn nhóm nghiên cứu tìm kiếm giải pháp phù hợp để xử lý.

Bên cạnh công nghệ chế biến, nhóm còn cung cấp một số nguyên liệu cho doanh nghiệp thực phẩm chức năng, trong đó có nanocurcumin, nano quercetin và bột nguyên liệu phục vụ sản phẩm sữa hạt của một doanh nghiệp.

Quá trình nghiên cứu, triển khai và thương mại hóa công nghệ vẫn đối mặt với nhiều khó khăn. Để vượt qua những trở ngại này, nhóm nhận được sự hỗ trợ từ các trung tâm và một số tổ chức quốc tế trong quá trình nghiên cứu, hoàn thiện và kết nối.

Từ kinh nghiệm làm việc với doanh nghiệp, TS. Ngoan cho rằng việc xác định đúng bài toán thực tế có ý nghĩa quan trọng đối với khả năng ứng dụng của một công nghệ. Thay vì chỉ tập trung vào sản phẩm nghiên cứu có sẵn, xuất phát từ nhu cầu sản xuất có thể giúp giải pháp được hoàn thiện theo hướng sát với thị trường hơn.

Sấy bằng sóng điện từ và chiết xuất bằng sóng siêu âm là hai hướng được nhóm lựa chọn để giới thiệu tới doanh nghiệp trong lĩnh vực nông sản, dược liệu. Cả hai đều hướng tới rút ngắn thời gian xử lý, sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Với nguồn nguyên liệu nông sản, dược liệu trong nước, việc kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ hiện đại có thể tạo thêm lựa chọn cho doanh nghiệp trong quá trình nâng giá trị nguyên liệu. Tuy nhiên, hiệu quả của từng công nghệ còn phụ thuộc vào loại nguyên liệu, quy trình sản xuất và yêu cầu cụ thể của từng sản phẩm.