Ngành Đông dược và chế biến thực phẩm của Việt Nam có lịch sử lâu đời, cổ truyền và có bản sắc riêng. Là nước nhiệt đới, Việt Nam được đánh giá là một quốc gia có tiềm năng lớn về các sản phẩm nông nghiệp rất đa dạng, dồi dào đặc biệt là cây dược liệu trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới. Tuy nhiên, do đặc thù nguồn nguyên liệu là các sản vật hữu cơ rất nhanh bị thay đổi chất lượng, cần thiết phải được chế biến thành các sản phẩm hàng hóa đáp ứng sản lượng và đảm bảo chất lượng. Thực trạng công nghệ chế biến sau thu hoạch trong ngành đông dược và chế biến thực phẩm hiện nay còn rất hạn chế, chủ yếu ở dạng thô nên chất lượng sản phẩm hàng hóa chưa thực sự cao, hiệu quả kinh tế đem lại chưa xứng với tiềm năng.

Triển khai dự án SXTN, Viện IMI đã nghiên cứu và triển khai đồng bộ từ khâu tạo vùng trồng đến khâu chế biến sau thu hoạch và một phần khâu thương mại hóa sản phẩm. Sau 2 năm triển khai thực hiện, dự án đã đạt kết quả vượt kế hoạch đề ra bao gồm: 1) Hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến trà và bột dinh dưỡng từ táo mèo và chùm ngây đạt tiêu chuẩn xuất khẩu; 2) Hoàn thiện quy trình công nghệ sấy nguyên liệu bằng hồng ngoại để đưa vào chế biến trà và bột dinh dưỡng từ táo mèo và chùm ngây; 3) Hoàn chỉnh hồ sơ thiết kế kỹ thuật dây chuyền thiết bị chế biến trà và bột dinh dưỡng từ táo mèo và chùm ngây bằng công nghệ sấy bằng hồng ngoại; 4) Chế tạo thành công dây chuyền thiết bị chế biến trà và bột dinh dưỡng từ táo mèo và chùm ngây đạt tiêu chuẩn xuất khẩu (1 hệ thống thiết bị sơ chế nguyên liệu với máy rửa năng suất rửa 300-500 kg/h, máy băm thái năng suất 50-400 kg/h, máy thái lát năng suất 200-500 kg/h; 1 hệ thống thiết bị cô chiết với thiết bị chiết xuất, cô đặc chân không dung tích 3 m3; 1 máy trộn nguyên liệu năng suất 600 kg/h; 1 máy tạo sợi năng suất 140-400 kg/h; 3 máy sấy hồng ngoại tự động; 3 máy đóng gói trà tan, trà túi lọc tự động…); 4) Xây dựng thành công mô hình trồng táo mèo và chùm ngây (5 ha táo mèo và 1 ha chùm ngây); 5) Đào tạo được đội ngũ vận hành được dây chuyền thiết bị sản xuất trà và bột dinh dưỡng từ táo mèo, chùm ngây, đồng thời tập huấn cho trên 200 lượt nông dân về kỹ thuật trồng táo mèo và chùm ngây.

Trong khâu chế biến sau thu hoạch, dự án SXTN đã tiến hành nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế khá nhiều công nghệ, ba công nghệ cốt lõi là công nghệ chiết xuất, công nghệ cô đặc và công nghệ sấy đóng vai trò quan trọng đặc biệt quyết định đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả của sản xuất, các công nghệ này đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe hiện nay để tại ra các sản phẩm hàng hóa có chất lượng cao đủ sức cạnh tranh trong nước và thị trường thế giới.Các công nghệ chủ chốt của dự án SXTN:

Công nghệ chiết xuất cao dược liệu đóng vai trò quan trọng, quyết định chất lượng, độ an toàn và hiệu quả của đông dược thành phẩm. Công nghệ chiết xuất các dược liệu đã được phát triển từ lâu, chiết xuất là quá trình dùng dung môi thích hợp để hòa tan các chất tan có trong dược liệu, chủ yếu là các hoạt chất có tác dụng phòng và chữa bệnh, sau đó tách chúng ra khỏi phần không tan của dược liệu. Khi chiết xuất, quá trình chiết xuất thường xảy ra ở hai khu vực là bên trong dược liệu và giữa các lớp dung môi. Quá trình xảy ra bên trong dược liệu ảnh hưởng quyết định và phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu (cấu trúc, tính chất lý, hóa...), các phương pháp chiết xuất thường chỉ tác động đến các yếu tố bên ngoài nhằm đạt được hiệu quả chiết xuất cao trong thời gian ngắn.

Đối với dự án, do đặc thù nguyên liệu là dược liệu táo mèo có sản lượng lớn, không quá quý hiếm, dự án lựa chọn phương pháp chiết xuất kiểu hầm và lựa chọn thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị lựa chọn là thiết bị chiết xuất tổng hợp phù hợp với yêu cầu của ngành và khả năng chế tạo trong nước.

Đặc điểm hệ thống chiết xuất tổng hợp do Viện IMI thiết kế chế tạo: là quá trình gián đoạn, chạy theo mẻ liệu. Thiết bị chiết có gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa, nhiệt độ chiết được điều khiển theo yêu cầu chủng loại dược liệu, đảm bảo không giảm dược tính của dịch chiết cũng như các sản phẩm kèm theo của quá trình. Dịch chiết được chuyển động tuần hoàn, cưỡng bức nhờ bơm li tâm và đường ống hồi dịch tuần hoàn suốt trong quá trình chiết. Bộ lọc kép được bố trí trước bơm để đảm bảo hệ bơm và đường ống tuần hoàn không bị tắc, kẹt trong suốt thời gian chiết kéo dài nhiều giờ. Được trang bị hệ ngưng hơi tinh dầu+hơi nước kiểu ống-vỏ và bộ làm nguội dịch ngưng kiểu ống xoắn ruột gà, trong đó đường cấp nước ngưng hơi và nước làm nguội được nối tiếp để đơn giản kết cấu

Hệ thống thiết bị chiết xuất tổng hợp do Viện IMI thiết kế, chế tạo đảm bảo các tiêu chuẩn về thực hành sản xuất sạch theo GMP của WHO, rất phù hợp trong ngành đông dược và chế biến thực phẩm ứng dụng để chiết xuất hầu hết các loại cây dược liệu của Việt Nam.

Dự án lựa chọn phương pháp cô đặc ở áp suất thấp phù hợp với hầu hết các dịch chiết dược liệu, mục đích để điều chế cao lỏng và cao đặc. Khi cô không gây phân hủy hoạt chất có trong dịch chiết, do vậy cần chú ý các điều kiện cô ở nhiệt độ thấp, thời gian cô ngắn, cô dịch chiết loãng trước, dịch chiết đặc sau với phương pháp cô lựa chọn, hệ thống thiết bị gồm dàn cô kép áp suất thấp dàn cô chân không. Trong đó, đặc điểm của 2 thiết bị cô đặc chính của dự án:

Giàn cô kép áp suất thấp dùng để cô dịch chiết thành cao lỏng, đặc điểm dung dịch được cô đặc trong điều kiện khép kín và không có sủi bọt. Dịch chiết lỏng không chảy lỏng ra ngoài không bị bẩn, hương vị của cao rất khó bay đi, cao lỏng dạng kem hình thành đồng đều. Khác với các hệ thống cô đặc trong nước hiện nay, dự án sử dụng hệ thống cô kép với ưu điểm tiết kiệm năng lượng, khả năng bay hơi nhanh tăng gấp đôi và có khả năng thu hồi các hoạt chất

Đặc điểm công nghệ cô kép là quá trình gián đoạn, chạy theo mẻ liệu, thiết bị cô đặc kiểu gia nhiệt ngoài, bay hơi dưới áp suất âm so với áp suất khí quyển (chân không), có nhiệt độ sôi thấp. Trong quá trình hoạt động dịch chiết đối lưu tự nhiên giữa bình gia nhiệt và bình bay hơi trong quá trình cô. Thiết bị cô đặc hai bình song song chéo dòng, có dòng liệu vào và ra trên từng bình bay hơi độc lập nhau, hơi thứ cấp của nhánh cô thứ nhất dùng cho gia nhiệt nhánh cô thứ hai.

Giàn cô đặc chân không áp suất thấp dùng để cô cao lỏng thành cao đặc với hàm ẩm >20%. Đặc điểm thiết bị có thể cô đạt tỷ lệ rất cao và có thể dùng để chiết xuất kiểu ngược dòng.

Đặc điểm công nghệ cô đặc chân không dự án là quá trình gián đoạn, chạy theo mẻ liệu, thiết bị cô đặc có gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa, bay hơi dưới áp suất âm so với áp suất khí quyển (chân không), có nhiệt độ sôi thấp.Dịch cô được chuyển động cưỡng bức nhờ bộ khuấy trong bình bay hơi trong quá trình cô. Giàn cô trang bị hệ ngưng hơi kiểu ống-vỏ và bộ làm nguội nước ngưng kiểu ống xoắn ruột gà, trong đó đường cấp nước ngưng hơi và nước làm nguội được nối tiếp để đơn giản kết cấu

Hai thiết bị cô đặc và thiết bị chiết xuất tổng hợp của dự án kết hợp với một loạt các hạng mục thiết bị phụ trợ bổ sung được Viện IMI tổ hợp thành 1 hệ thống chiết xuất và cô đặc đồng bộ, hệ thống hoặt động khép kín theo mẻ, năng suất, chất lượng theo tiêu chuẩn và phù hợp với ngành đông dược, chế biến thực phẩm.

       

Tương tự với công nghệ chiết xuất,công thiết bị cô đặc do Viện IMI thiết kế chế tạo đảm bảo các tiêu chuẩn về thực hành sản xuất sạch theo GMP của WHO rất phù hợp ứng dụng trong ngành đông dược và chế biến thực phẩm hiện nay.

Trong việc sấy khô thực phẩm, dược liệu, truyền thống chủ yếu dùng phương pháp phơi khô làm các sản phẩm đơn giản.Để đảm bảo giữ được hoạt tính trong vật sấy, hiện trên thế giới chỉ có một số ít công nghệ đảm bảo như công nghệ sấy lạnh, công nghệ sấy chân không và công nghệ sấy bằng hồng ngoại trong nhiệt độ thấp. Với mỗi công nghệ, từng nước tổ chức nghiên cứu và phát triển thiết bị theo hướng khác nhau phù hợp với trình độ công nghệ, giá thành và chất lượng sản phẩm. Đối với công nghệ sấy bằng hồng ngoại được dự án lựa chọn, đây là công nghệ chủ chốt, có thể coi là công nghệ duy nhất nhằm đảm bảo chất lượng thành phẩm nguyên liệu, sản phẩm sấy bằng hồng ngoại hiện nay đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế phục vụ xuất khẩu nhất là tại các thị trường khó tính như châu Âu, Mỹ đòi hỏi rất nghiêm ngặt về quy cách và chất lượng sản phẩm, cũng như công nghệ chiếu xạ trong xuất khẩu nông sản, sấy bằng hồng ngoại là điều kiện bắt buộc đặt ra của một số nước để hàng hóa vào được thị trường này.

Thiết bị sấy bằng hồng ngoại được phát triển dựa trên kết quả KHCN đề tài KHCN cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo lò sấy tự động sử dụng công nghệ hồng ngoại phục vụ cho chế biến thuốc trong ngành dược và chế biến nông sản” mã số 105.15.ĐTKHCN/HĐ-KHCN là sử dụng các lò sấy hồng ngoại cỡ lớn chuyên dụng kiểu lò đứng do IMI chế tạo trên cơ sở hợp tác nghiên cứu và sử dụng thiết bị, công nghệ của Công ty PRE Infratherm - CHLB Đức.

Dự án đã tiến hành khảo sát thiết bị, tính toán và kết hợp với các điều kiện công nghệ tại Việt Nam để xây dựng cấu hình tổng quan lò sấy tự động sử dụng công nghệ hồng ngoại.

Lò sấy sử dụng công nghệ hồng ngoại để sấy dược liệu có các đặc điểm nổi bật như sau: duy trì được nhiệt độ thấp, không làm ảnh hưởng tới các thành phần của dược liệu; sấy bằng hồng ngoại làm cho dược liệu không bị mất vi lượng, đặc biệt là vitamin do vậy làm cho nguồn dược liệu trong sản xuất thuốc có chất lượng cao và có hiệu quả lớn; không gây ra các chất làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người do nguyên liệu không bị cháy, khét... ; quá trình sấy dược liệu làm tăng nhiệt độ bên trong sản phẩm một cách nhanh chóng do vậy độ thẩm thấu cao và chất lượng của sản phấm rất tốt. Thiết bị đã được thực tế chứng minh là tạo ra chất lượng sản phẩm sau khi sấy tốt hơn, tiêu thụ điện ít hơn so với sấy bằng các phương pháp khác đang được áp dụng trong nước hiện nay như: sấy bằng khí nóng tuần hoàn, sấy vi sóng, ... sản phẩm sau khi sấy đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu và được thị trường chấp nhận.

Các bóng hồng ngoại và nguồn cho bóng hồng ngoại là hệ thống chính quyết định đến chất lượng của lò sấy hồng ngoại. Tia hồng ngoại có dải bước sóng lớn λ=0,77¸340 µm nhưng để sấy dược liệu cần các tia hồng ngoại với bước sóng nhỏ (thường trong khoảng λ=1,2¸15 µm) bởi vì chúng cho khả năng hấp thụ lớn tương ứng với khoảng bước sóng, nhiệt độ của vật phát xạ tối ưu. Các bóng hồng ngoại trong sấy dược liệu ngoài tác dụng sinh nhiệt còn tạo ra bức xạ vào trong lòng vật liệu, bằng các nghiên cứu và thực nghiệm thực tế đã chứng minh các bóng hồng ngoại được chế tạo tại các nước công nghiệp phát triển như CHLB Đức, Mỹ… là phù hợp nhất cho sấy dược liệu bởi vì vật liệu và công nghệ chế tạo các bóng hồng ngoại này tạo ra bước sóng tia hồng ngoại phù hợp nhất cho sấy hồng ngoại.

Các bộ phận chính của lò sấy bao gồm: hệ thống phát hồng ngoại (các bóng hồng ngoại và nguồn cho bóng hồng ngoại được nhập ngoại từ các nước công nghiệp phát triển cụ thể là của hãng RPE Infratherm - CHLB Đức); hệ thống thông gió được nhóm thiết kế tạo ra đường gió chạy qua tất cả các ngăn nhằm sấy đều vật liệu. Hệ thống thông gió bao gồm hệ thống quạt điều khiển tự động dòng khí nóng tuần hoàn và hệ thống van xả điều khiển tự động khí nóng mang hơi ẩm vào môi trường; hệ thống thiết bị cơ khí: được nhóm thực hiện dự án thiết kế và chế tạo tại Việt Nam đảm bảo các điều kiện về mỹ thuật công nghiệp và môi trường sản xuất thiết bị dược; hệ thống điều khiển được thiết kế và chế tạo trên cơ sở thiết bị phần cứng là bộ điều khiển lập trình PLC của hãng Siemens - CHLB Đức; hệ thống quản lý và điều khiển lò sấy trên máy tính với phần mềm quản lý và điều khiển lò sấy trên máy tính do nhóm thực hiện dự án thực hiện nhằm theo dõi, lưu trữ, vẽ đồ thị… các dữ liệu của quá trình sấy.

Ngoài hiệu quả đã đạt được trong việc sấy táo mèo và chùm ngây khi triển khai dự án SXTN, lò sấy ứng dụng công nghệ hồng ngoại còn cho chất lượng rất tốt khi sử dụng cho các dược liệu khác như khi sấy màng gấc, hàm lượng lycopene của màng gấc sấy bằng lò sấy hồng ngoại cao gấp khoảng 1,8÷2 lần so với lò sấy sử dụng công nghệ khí nóng tuần hoàn; khi sấy hoa tam thất, sản phẩm hoa tam thất không bị giòn, không dập gẫy, không nát vụn và khô đều từ trong ra ngoài, đặc biệt hàm lượng dược tính trong hoa tam thất hầu như không bị mất đi…

Với tình hình thực tế hiện nay và nhu cầu của các cơ sở chế biến dược liệu và thực phẩm trong nước đang rất cần một đơn vị trong nước đầu tư nghiên cứu để tạo ra thiết bị sấy hồng ngoại nhằm đáp ứng tiêu chí xuất khẩu.

Đánh giá của đơn vị thực hiện dự án SXTN, các công nghệ và thiết bị chính của dự án, thông qua xây dựng và hoàn thiện các quy trình chế biến cho từng loại nguyên liệu, có thể áp dụng được cho rất nhiều nguyên liệu về dược liệu và thực phẩm trong nước nhằm mục tiêu chế biến thành các sản phẩm hàng hóa Việt Nam đáp ứng sản lượng và chất lượng. Hy vọng thông qua việc tổng kết các giải pháp công nghệ chủ yếu từ việc triển khai thành công dự án SXTN sẽ mở ra khả năng ứng dụng đưa các công nghệ tiên tiến để nâng cao chất lượng hàng hóa trong thực tế cho ngành đông dược và chế biến thực phẩm tại Việt Nam hiện nay.