Hệ thống cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng trong bảo quản thủy sản

Lần đầu tiên tại Việt Nam, cùng với sự nghiên cứu đề tài cấp Nhà nước của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã thực hiện thành công một công nghệ cấp đông nhanh bằng chất tải lạnh lỏng, có ưu thế vượt trội, ứng dụng thành công.

Ưu điểm của hệ thống

Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch thuộc Bộ NN&PTNT là cơ quan chủ trì thực hiện đề tài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu công nghệ, thiết kế chế tạo hệ thống cấp đông nhanh trực tiếp bằng chất tải lạnh lỏng ứng dụng trong chế biến một số loại thủy sản” giai đoạn 2017 – 2020. Theo đó, sản phẩm khoa học là hệ thống thiết bị cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng với công suất 500 kg sản phẩm/giờ đã đưa vào lắp đặt và vận hành thử nghiệm tại Công ty CP Bá Hải – Phú Yên.

Kết quả bước đầu ứng dụng cấp đông cá ngừ đại dương cho thấy tính năng vượt trội về chất lượng và hiệu quả so với công nghệ cấp đông truyền thống. Theo PGS.TS Phạm Anh Tuấn, Viện trưởng Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đồng thời là chủ nhiệm đề tài, tính mới vượt trội của công nghệ cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng là giải pháp kỹ thuật với sự kết hợp tối ưu quá trình trao đổi nhiệt gián tiếp giữa môi chất lạnh và dung môi đặc dụng hay còn gọi là chất tải lạnh lỏng. Hỗn hợp dung môi được nghiên cứu thành công có hệ số trao đổi nhiệt và nhiệt dung riêng cao gấp hàng trăm lần so với không khí, mặt khác nhiệt độ đông đặc thấp (-40 độ C), trạng thái ổn định với độ nhớt thấp là yếu tố cơ bản để tạo nên động lực trao đổi nhiệt “siêu tốc” so với công nghệ cấp đông cưỡng bức bằng không khí (hầm đông gió, băng chuyền cấp đông IQF).

Hệ thống cấp đông siêu tốc bằng chất tải lạnh có công suất hoạt động 4 tấn sản phẩm/ca 8 tiếng. Sản phẩm sau khi được đưa vào tủ đông từ 18 – 20 phút có thể đạt độ lạnh đến -35 độ C thay vì phải mất 8 giờ như công nghệ đông lạnh bằng khí và được điều khiển hoàn toàn tự động.

Thực tế sản xuất tại Công ty CP Bá Hải cho thấy, sản phẩm cá ngừ được đông lạnh từ công nghệ mới này có chất lượng vượt trội so sản phẩm được áp dụng công nghệ đông lạnh bằng khí trước đây. Hai sản phẩm ứng dụng 2 công nghệ cũ và mới, sau khi bỏ ra môi trường bình thường trong một thời gian nhất định, có thể so sánh bằng mắt thường.

Quy trình cấp đông siêu tốc

Hệ thống cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng có công suất 500 kg sản phẩm/giờ, gồm tổ hợp máy lạnh nén trục vít công suất 115 kW, cụm tháp giải nhiệt kết nối với buồng cấp đông dạng tank trụ nằm ngang chứa 12 m3 chất tải lạnh lỏng là một loại dung môi đặc chủng, với các thông số nhiệt vật lý và trạng thái ổn định ở điều kiện nhiệt độ lạnh sâu đến -40 độ C. Hệ thống được điều khiển và kiểm soát nhiệt độ chất lỏng với các thông số của quá trình hoàn toàn tự động bằng hệ PLC trung tâm. Quá trình chạy xả lạnh từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ làm việc -35 độ C thời gian chỉ hết 6 giờ 45 phút.

Quy trình chế biến bắt đầu từ công đoạn sơ chế và xử lý nguyên liệu tiền cấp đông, là cá sau khi cắt đầu làm sạch rồi dùng dao xẻ theo đường sống lưng từ đầu đến đuôi, fillet cắt bỏ thịt đen, mỡ, gân máu, thịt bị dập hư… Nguyên liệu sau sơ chế được bao gói theo quy cách 300 – 350 g/bao với độ dày từ 25 – 35 mm được đưa vào kho làm lạnh sơ bộ tiền cấp đông nhiệt độ từ 0 đến -4 độ C

Tiếp theo sản phẩm được xếp vào cabin của buồng cấp đông, sức chứa 250 kg/mẻ. Quá trình cấp đông thử nghiệm có tải 250 kg/mẻ, thời gian từ 18 – 20 phút đạt nhiệt độ tâm của sản phẩm -18 độ C, mức điện năng tiêu thụ khoảng 200 kW/tấn sản phẩm. Chất lượng cá có màu sắc tự nhiên, sau khi rã đông vẫn duy trì được trạng thái tươi và không bị chảy nước dịch bào, mặt khác đảm bảo tính đồng bộ về quy trình công nghệ sơ chế, đóng gói cấp đông và bảo quản sản phẩm sau cấp đông.

Công nghệ có tính năng vượt trội so với công nghệ cấp đông IQF hiện đang sử dụng, như tốc độ cấp đông nhanh hơn với chi phí năng lượng thấp hơn, là công nghệ mang tính bền vững, chuỗi cung ứng lạnh được gắn kết đồng bộ từ sơ chế, bảo quản đến chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Thời gian qua, hệ thống thiết bị chạy ra nhiều mẻ, sản phẩm sau cấp đông đảm bảo tiêu chuẩn xuất khẩu được đối tác nhập khẩu (Mỹ) đến tham quan, đặt hàng và đánh giá cao.

Về hiệu quả tiết kiệm năng lượng, sử dụng hệ thống cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng có thể tiết kiệm điện năng 2/3 so với công nghệ IQF.

Ứng dụng

Từ kết quả thành công của đề tài cấp Nhà nước, Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch xác định đây là sản phẩm khoa học nổi bật có tiềm năng phát triển nhân rộng mô hình ứng dụng cho các mặt hàng nông thủy sản chủ lực. Hiện, Viện đã và đang triển khai 2 mô hình ứng dụng công nghệ cấp đông siêu tốc cho 2 sản phẩm thuộc chương trình OCOP tỉnh Quảng Ninh là sản phẩm gà Tiên Yên và ghẹ lột Móng Cái, quy mô 150 kg/giờ.

Đến nay, Viện đã hoàn toàn làm chủ công nghệ và chế tạo hệ thống thiết bị cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng với giá thành chỉ bằng 35 – 40% so sản phẩm nhập khẩu công nghệ cấp đông TOMIN và 25 – 30% so với công nghệ CAS từ Nhật Bản.