Công nghệ JEVA tách nước trong mật ong

Nhờ có khí hậu nhiệt đới với nhiều loại hoa trái ra quanh năm tạo điều kiện cho đàn ong mật phát triển, từ nhiều năm nay, Việt Nam luôn nằm trong top những quốc gia có sản lượng xuất khẩu mật ong lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, khí hậu nhiệt đới cũng đặt ra một thách thức lớn: “Mật ong ở các vùng nhiệt đới thường có hàm lượng nước cao do khí hậu ẩm nhiều, khác với sản phẩm của các quốc gia ôn đới”, PGS.TS Nguyễn Minh Tân cho biết. Đây là nguyên nhân khiến mật ong dễ bị lên men và hư hỏng, dẫn đến giảm chất lượng.

Do vậy, giải pháp có thể tách bớt nước trong mật ong luôn là điều mà những người làm nghề nuôi ong lấy mật ở Việt Nam trăn trở bấy lâu nay. Không thể tự loay hoay xử lý, một trong số đó đã tìm đến PGS.TS Nguyễn Minh Tân - vốn được nhiều người biết đến với sáng chế cô đặc nước quả tích hợp các quá trình màng (công nghệ JEVA). “Vào khoảng năm 2018, có một bạn chuyên sản xuất mật ong trong Sài Gòn gọi điện hỏi có làm được không, tôi bảo ‘ừ, để chị thử xem’, bởi vì về nguyên tắc, việc bỏ bớt nước trong mật ong cũng khá giống với cô đặc nước quả mà trước kia chúng tôi đã làm”, chị kể lại. Ngay sau đó, với sự hỗ trợ của một đề tài cấp trường từ năm 2018-2019, nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào giải quyết bài toán đến một cách tình cờ này.

Theo nhóm nghiên cứu, nếu chỉ tính riêng việc tách nước khỏi mật ong thì không phải là điều quá khó, vấn đề là làm thế nào để vừa tách nước, lại vừa đảm bảo không ảnh hưởng chất lượng mật ong. Trên thị trường hiện nay đã có nhiều loại máy tách nước trong mật ong bằng công nghệ cô đặc chân không, sấy bằng không khí nóng, vi sóng hoặc hồng ngoại,... có thể giảm bớt hàm lượng nước trong mật ong xuống còn 18-21%, tương đương với tiêu chuẩn xuất khẩu. Tuy nhiên, các phương pháp này đều ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị, cũng như làm giảm hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong mật ong do thực hiện ở điều kiện nhiệt độ cao hơn 40oC hoặc môi trường chân không.

Công nghệ JEVA do nhóm nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Minh Tân phát triển dường như là câu trả lời phù hợp cho vấn đề này. Về bản chất, công nghệ JEVA tích hợp các quá trình lọc bằng màng vi lọc, lọc nano, thẩm thấu ngược cùng hệ thống bay hơi bề mặt lạnh nên có thể cô đặc các dịch mẫn cảm nhiệt như nước quả,... ở nhiệt độ và áp suất thông thường, giúp giảm bớt hàm lượng nước mà vẫn giữ được các chất chất dinh dưỡng. Nghe qua tưởng chừng đơn giản song thực chất, các nhà khoa học ở Viện INAPRO đã tiến hành hợp tác nghiên cứu với ĐH Johanes Kepler Liz (Áo) trong nhiều năm mới hoàn thiện được công nghệ này. Với tính sáng tạo cao, sáng chế công nghệ JEVA do nhóm tác giả nộp đơn sáng chế quốc tế PCT lên Tổ chức Sở hữu trí tuệ thế giới (WIPO) đã được công bố vào năm 2018. Hiệu quả của công nghệ này cũng đã được chứng minh trong quá trình thử nghiệm thực tế ở nhiều doanh nghiệp chế biến nông sản của Việt Nam, đặc biệt là trên quả vải – đối tượng đầu tiên mà nhóm nghiên cứu hướng đến khi phát triển công nghệ này.

Tuy nhiên, khác với các loại nước quả thông thường mà nhóm nghiên cứu từng làm, mật ong không chỉ chứa nhiều chất dinh dưỡng mà còn có độ nhớt cao nên khó bay hơi nước hơn. Dù vậy, những khó khăn này cũng gợi lên hứng thú của các các nhà nghiên cứu: “Các đặc tính của mật ong là điều rất đáng chú ý với người làm kỹ thuật, nếu giải quyết được vấn đề này thì sang những đối tượng khác, mình có thể làm được tốt”, chị cho biết.

Để tìm ra quy trình tách nước mật ong tối ưu dựa trên hệ thiết bị JEVA đã có sẵn trước đây, nhóm nghiên cứu đã mày mò thử nghiệm nhiều lần trên các mẫu mật ong hoa cà phê thu mua từ tỉnh Đắk Lắk - một trong những vùng sản xuất mật ong lớn nhất Việt Nam. Mỗi lần thí nghiệm kéo dài khoảng 5 tiếng đồng hồ, mật ong được đưa vào thiết bị và gia nhiệt trong khoảng 34-36oC với tốc độ dòng chảy 4,8l/phút. Sau đó, mật ong chuyển sang khoang bay hơi, nước trong mật ong sẽ bay hơi do sự chênh lệch độ ẩm giữa hai pha. Nhóm nghiên cứu nhận thấy trong 2 giờ đầu tiên, hàm lượng nước trong mật ong giảm mạnh với tốc độ bay hơi 543,5g nước/giờ, tuy nhiên trong 3 giờ tiếp theo, tốc độ giảm xuống chỉ còn 164,3g nước/giờ. Để tăng hiệu quả tách nước, họ đã lắp đặt thêm cơ cấu tiếp xúc pha tăng cường giúp nâng cao bề mặt tiếp xúc pha giữa mật ong và không khí, giúp tăng tốc độ bay hơi nước trong mật ong.

Kết quả phân tích mật ong trước và sau khi tách nước đã chứng minh hiệu quả của phương pháp này: hàm lượng nước trong mật ong đã giảm từ 25% xuống còn khoảng 16%, tương ứng với hàm lượng chất khô hòa tan trên 83o Brix - “rất ít cơ sở sản xuất mật ong trong nước có thể đạt được mức độ này”, theo nhóm nghiên cứu. Ngoài việc giảm đáng kể lượng nước, màu sắc và các thành phần dinh dưỡng của mật ong gần như vẫn giữ nguyên, tiêu biểu là hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa vẫn đạt 93,6% và 83,7%. Nhờ hàm lượng nước thấp, mật ong tách nước duy trì chất lượng tốt hơn mật ong thô: sau 12 tháng theo dõi, hàm lượng polyphenol tổng số của mật ong tách nước chỉ giảm 47,83%, trong khi đó mật ong thô giảm gần gấp đôi, ở mức 72,1%.

Việc triển khai một quy trình công nghệ từ quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm ra ngoài thực tế sản xuất thường có một khoảng cách không nhỏ. Tuy nhiên, công nghệ JEVA tách nước mật ong do nhóm nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Minh Tân có tính “sẵn sàng” rất cao: “Bên cạnh quy mô nhỏ, nếu nhu cầu lớn thì chúng tôi có thể nâng quy mô lên khoảng 5 tấn mật ong/ngày. Tổng chi phí cho quá trình tách nước (bao gồm chi phí máy móc và chi phí năng lượng điện) "ở quy mô này khoảng 700-1700 đồng/kg", chị cho biết. Với mong muốn tạo điều kiện thuận lợi cho người quan tâm có thể tìm hiểu và tham khảo về công nghệ này, ngoài việc công bố bài báo quốc tế trên tạp chí Chemical Engineering Transactions, nhóm nghiên cứu còn công bố kết quả trên tạp chí NN&PTNT ở trong nước.

Nhưng liệu người sản xuất mật ong có “sẵn sàng” thử một phương pháp có hiệu quả cao nhưng vẫn còn mới lạ như công nghệ JEVA? Câu trả lời sẽ phụ thuộc vào thị trường, tuy nhiên, nhu cầu về một công nghệ mới để tách nước cho mật ong ở Việt Nam vẫn đang hiện hữu. Trong một bài viết giới thiệu chung về quy trình sơ chế mật ong trên facebook cách đây hơn tám năm, nhiều bình luận mới trong thời gian gần đây vẫn tiếp tục hỏi thăm chi tiết về phương pháp tách nước khỏi mật ong.

Kết quả trên đã gợi mở cho nhóm nghiên cứu nghĩ đến việc tách nước cho những sản phẩm chứa mật ong như mật ong ngâm gừng, mật ong ngâm đông trùng hạ thảo,... Các sản phẩm này thường được nhiều người ưa chuộng vì tính bổ dưỡng cao, tuy nhiên, “hầu hết các nguyên liệu này phải sấy bớt nước trước khi ngâm vào mật ong, bởi nếu để tươi thì sẽ còn nhiều nước, kết hợp với lượng nước sẵn có trong mật ong thì sẽ rất nhanh hỏng”, PGS.TS Nguyễn Minh Tân giải thích.

Việc làm chủ công nghệ lõi không chỉ giúp nhóm nghiên cứu dễ dàng mở rộng đối tượng ứng dụng mà còn cải thiện tính năng và độ linh hoạt của hệ thống này. “Hệ thiết bị này có thể tích hợp vào container để di chuyển đến nhiều nơi khác nhau. Hiện nay chúng tôi đang tìm cách tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào hệ thống này, thứ nhất là phát triển mô hình học máy dựa trên dữ liệu thí nghiệm tách nước mật ong trước đây để khi gặp mật ong ở những vùng khác nhau, có độ nhớt, tính chất khác nhau,... thì mô hình này có thể đề xuất chế độ vận hành phù hợp nhất với từng loại. Thứ hai là sẽ phát triển tính năng giống như Uber, ai có nhu cầu muốn sử dụng máy này thì chúng tôi sẽ chuyển đến cho họ thuê, vì nông sản vốn có tính mùa vụ. Chẳng hạn ở Hòa Bình đến mùa thu hoạch trong hai tuần, ở Bắc Kạn muốn thuê máy trong một tuần, hệ thống sẽ tính toán xem nên đến đâu trước thì sẽ thuận tiện hơn”, chị nói.