So với cách ủ ướt thông thường mà người dân đang áp dụng, phương pháp ủ yếm khí quả cà phê tươi sử dụng 5 chủng vi sinh sống cộng sinh của TS Nguyễn Văn Lạng và TS Bùi Văn Luận đã giảm thời gian xử lý 5-6 lần và giảm lượng nước xuống 10 lần.
Đặc biệt phương pháp này đảm bảo được lượng đường trong nhân cà phê ở mức cao nhất và đem lại hương vị gần giống cà phê chồn.
Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu cà phê đứng đầu thế giới nhưng trên thực tế từ nhiều năm nay khâu xử lý chế biến ngay sau thu hoạch được đánh giá chưa thực sự tốt, có thể làm giảm chất lượng và hao hụt cà phê, chưa kể làm hao tổn tài nguyên nước khi xử lý và tăng gánh nặng môi trường. Trong đó, khâu xử lý quả cà phê tươi có ý nghĩa quyết định đến chất lượng hạt cà phê nhân nhưng vẫn còn chưa đảm bảo.
Cụ thể, sau khi thu hoạch, quả cà phê tươi phải được loại bỏ thịt quả, sấy khô. Nghe thì đơn giản nhưng thực tế, đây là công đoạn không chỉ tốn cống sức thời gian mà còn gây ô nhiễm môi trường. Hai phương pháp phổ biến nhất đang được sử dụng là xử lý khô và ướt. Do phụ thuộc vào điều kiện thời tiết (phải phơi nắng từ 4-5 ngày), thời gian xử lý dài (từ 4-5 tuần một mẻ) và cần có diện tích sân phơi rộng nên phương pháp xử lý hạt khô chỉ phù hợp với các hộ sản xuất cà phê nhỏ lẻ, sản lượng thấp.
Ở quy mô lớn, phương pháp xử lý ướt sử dụng phổ biến hơn. Cà phê sau khi thu hoạch được đưa vào thiết bị phân loại theo kích cỡ, loại bỏ rác, lá, cành, đất đá rồi đưa vào máy để bóc tách vỏ, thịt quả bằng nước và bàn chà. Sau đó, cà phê được ngâm ủ lên men từ 10-16 giờ để phân hủy lớp vỏ nhớt bám phía ngoài trước khi mang đi rửa sạch và làm ráo nước và làm khô đến độ ẩm 12-13%.
Dù đã giảm thời gian xử lý từ 4-5 tuần xuống còn 20-36 giờ và không bị phụ thuộc vào thời tiết hay sân bãi nhưng phương pháp này lại bộc lộ điểm yếu là tốn quá nhiều nước, với khoảng 15.000 – 20.000 lít/tấn quả tươi, kéo theo đó là tốn điện.
Một vấn đề khác “đau đầu” không kém nữa là “lượng nước xả thải lớn chứa thành phần hữu cơ, đường, xenlulo cao, nên việc xử lý bã và nước thải sau chế biến cà phê ướt là bài toán đau đầu với chính quyền về việc bảo vệ môi trường” – TS Nguyễn Văn Lạng cho biết.
Làm thế nào để rút ngắn thời gian xử lý quả cà phê xuống lại giúp tiết kiệm nước, không gây ra ô nhiễm thứ cấp cho môi trường là câu hỏi đã đưa TS Nguyễn Văn Lạng và TS Bùi Văn Luận đến với nghiên cứu phương pháp xử lý cà phê tươi. “Tiêu chí của chúng tôi là phương pháp xử lý quả cà phê tươi nhanh, không gây ảnh hưởng tới vỏ thóc, không ảnh hưởng đến chất lượng của nhân hạt cà phê, chi phí thấp nhất, sử dụng lượng nước ít nhất, không gây ô nhiễm môi trường”, TS Nguyễn Văn Lạng giải thích.
Nếu giải được bài toán cho khâu chế biến ướt này thì sẽ giúp ngành sản xuất cà phê tiết kiệm được nguyên vật liệu đầu vào sản xuất và giảm gánh nặng môi trường. Điều này mang lại ý nghĩa rất lớn, bởi chỉ riêng hai tỉnh trồng nhiều cà phê nhất hiện nay là Đắk Lắk và Lâm Đồng đã lần lượt có sản lượng khoảng 480.000 tấn và 350.000 tấn cà phê tươi mỗi năm.
Trước đây, các kết quả nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy sử dụng enzyme trong phương pháp chế biến ướt cho thấy cà phê thóc sạch nhớt, chất lượng cà phê nhân và hiệu quả kinh tế cao hơn hẳn so với phương pháp lên men truyền thống. So với đánh nhớt cơ học, mô hình sử dụng enzyme tiết kiệm được lượng nước, điện năng và giảm được hạt vỡ và tróc vỏ thóc. Do đó, để giải bài toán xử lý quả cà phê, TS Nguyễn Văn Lạng và TS Bùi Văn Luận đã đưa ra phương pháp xử lý sinh học bằng vi sinh vật hữu hiệu. Quả cà phê tươi sau khi thu được phân loại để loại bỏ những hạt kém chất lượng; Ủ yếm khí với vi sinh vật hữu hiệu (Effective Microorganisms - EM) để thúc quả chín mềm đều; Xát bóc vỏ thịt để thu về hạt cà phê thóc nhớt; Khử lớp nhớt của hạt cà phê bằng enzym; Rửa sạch và tách ráo nước hạt cà phê; Làm khô đến độ ẩm 12-13%; Xử lý qua máy tuyển màu để loại những nhân cà phê đen, sậm màu ảnh hưởng đến chất lượng, mùi vị sản phẩm; Đóng gói hút chân không nhân cà phê.
Điểm mấu chốt giúp tiết kiệm thời gian, nước cũng như nâng cao chất lượng cà phê nằm ở việc sử dụng vi sinh vật hữu hiệu (Effective Microorganisms - EM) trong quá trình ủ yếm khí. Từ 11 chủng vi sinh vật có nguồn gốc từ Nhật Bản, TS Nguyễn Văn Lạng và cộng sự đã tìm ra được 5 chủng vi sinh sống cộng sinh tốt nhất theo các tiêu chí phân hủy thịt vỏ nhanh nhất, không gây ảnh hưởng tới vỏ thóc, không ảnh hưởng tới chất lượng hạt cà phê, chi phí thấp, sử dụng ít nước nhất.
Điều khiến nhóm tác giả thích thú nhất là, sự tiết kiệm và hiệu quả. Cụ thể, để xử lý 1 tấn cà phê tươi, người dân chỉ cần khoảng 0,5-0,6kg men EM loại khô (hoặc 8-10 lít EM loại lỏng). “Quá trình phân hủy chất hữu cơ, chất xơ và đường của vỏ thịt quả cà phê diễn ra rất nhanh và mạnh mẽ, nhờ đó quả cà phê tươi sẽ trở nên mềm trong một thời gian rất ngắn, chỉ khoảng từ 1,5 - 3 giờ. Nhờ vậy, nồng độ đường của cà phê giữ được ở mức cao nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xát vỏ, thịt, khử lớp nhớt diễn ra nhanh hơn, mất khoảng khoảng 1-2,5 giờ, và chỉ cần dùng từ 1.300 - 2.500 lít nước/tấn quả tươi, so với cách làm truyền thống mất từ 20-36 giờ, và 15.000 - 20.000 lít nước/tấn quả tươi” – TS Nguyễn Văn Lạng cho biết.
Không chỉ rút ngắn thời gian xử lý, chất lượng hạt cà phê thu được cũng đạt chất lượng tốt với hương vị đặc biệt. Việc kết hợp sử dụng EM với mật độ 109 CFU/g trong bước ủ yếm khí và sử dụng enzym Peelzym và/hoặc enzym Viscozyme trong bước khử nhớt đã tạo nên môi trường và điều kiện lên men tương tự trong hệ tiêu hóa của loài chồn, giúp cà phê có hương vị ngon gần giống như cà phê chồn.
Bên cạnh đó, việc kết hợp EM và các enzym khiến chất thải hữu cơ, chất xơ và đường được phân hủy hoàn toàn và nhanh chóng, nước thải không có mùi hôi thối, không gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, việc xử lý nước thải ở giai đoạn sau cũng đơn giản hơn. Nhóm nghiên cứu ứng dụng phương án xử lý nước thải bằng bể sinh học sử dụng lọc màng MBR. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 28:2010 để tái sử dụng. Nhờ vậy, mỗi mẻ cà phê mới chỉ cần bổ sung thêm khoảng 10% lượng nước.
Với hiệu quả đạt được, phương pháp sinh học xử lý quả cà phê tươi đã được ứng dụng tại nhiều hộ sản xuất, chế biến cà phê ở các tỉnh Tây Nguyên. Phương pháp này của TS Nguyễn Văn Lạng và TS Bùi Văn Luận đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0001798.