Cấp đông siêu tốc bằng chất tải lạnh, lỏng giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả

Thủy sản là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước, đóng góp tiềm năng đáng kể cho nền kinh tế Việt Nam cũng như dịch vụ logistic toàn cầu. Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, ước tính đến hết tháng 6 năm 2021, tổng sản lượng thủy sản đạt 4,1 triệu tấn, tăng 3% so với cùng kỳ năm 2020.

Để duy trì chất lượng sản phẩm thủy sản, khâu bảo quản đóng vai trò vô cùng quan trọng. Hiện nay, công nghệ cấp đông được ứng dụng phổ biến trong bảo quản nhằm đảm bảo sự an toàn và chất lượng của thủy sản khi cần bảo quản dài ngày. Có nhiều phương pháp cấp đông khác nhau như cấp đông bằng phòng lạnh, tủ gió cưỡng bức, cấp đông nhanh IQF, cấp đông tiếp xúc (tấm bản), tủ đông tầng sôi, tủ âm sâu. Tuy nhiên, các phương pháp này còn tồn tại một số nhược điểm như tiêu hao năng lượng lớn, chi phí đầu tư cao hay thời gian cấp đông lâu,…

Xuất phát từ thực trạng đó, các nhà khoa học của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) đã bắt tay vào nghiên cứu công nghệ, thiết kế chế tạo hệ thống cấp đông nhanh trực tiếp bằng chất tải lạnh lỏng. Theo đó, một hệ thống thiết bị cấp đông siêu tốc bằng chất tải lạnh lỏng có công suất 500kg sản phẩm/giờ đã được chế tạo thành công và đưa vào lắp đặt và vận hành thử nghiệm tại Công ty CP Bá Hải (KCN Hòa Hiệp, huyện Đông Hòa, tỉnh Phú Yên). 

Theo PGS.TS Phạm Anh Tuấn, Viện trưởng Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch cũng là tác giả của hệ thống thiết bị cấp đông siêu tốc bằng chất tải lạnh lỏng, hệ thống cấp đông này bao gồm tổ hợp máy lạnh nén trục vít công suất 115kW, cụm tháp giải nhiệt kết nối với buồng cấp đông dạng tank trụ nằm ngang chứa 12m³ 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^oC.

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^oC thời gian chỉ hết 6 giờ 45 phút.

PGS.TS Phạm Anh Tuấn chia sẻ, 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^oC), 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)”, PGS.TS Phạm Anh Tuấn nhấn mạnh.

Đặc biệt, so với công nghệ cấp đông IQF hiện đang sử dụng, công nghệ cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng có nhiều điểm vượt trội. Một trong số đó là hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Qua thực tế thử nghiệm cấp đông cá ngừ tại Công ty CP Bá Hải, trong 1 giờ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng cho 500 kg sản phẩm, điện năng tiêu hao là 125 KW; chi phí tiền điện năng tiêu thụ là 250.000đ. Như vậy, chi phí tính cho 1 kg sản phẩm cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng là 500 đồng. Trong khi cấp đông bằng công nghệ IQF, năng suất cấp đông cá ngừ phi lê với cùng điều kiện nguyên liệu vào đến khi đạt -18ºC đạt 350 kg với mức điện năng tiêu thụ là 300 KW; trong 1 giờ cấp đông bằng công nghệ IQF cho 500 kg sản phẩm sẽ tiêu thụ lượng điện năng là xấp xỉ 428,6 KW; chi phí tiền điện là 857.200đ; chi phí tính cho 1kg sản phẩm cấp đông bằng công nghệ IQF là xấp xỉ 1.715 đồng.

Như vậy, chi phí cấp đông cho 1kg sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê bằng chất tải lạnh lỏng (500 đồng) thấp hơn 3,43 lần so với chi phí cấp đông cho 1kg sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê cấp đông bằng công nghệ IQF (1.715 đồng). 

Từ kết quả trên cho thấy, bên cạnh hiệu quả duy trì chất lượng sản phẩm cấp đông, công nghệ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng còn giúp giảm chi phí trong sản xuất. ​“Sử dụng hệ thống cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng có thể tiết kiệm điện năng 2/3 so với công nghệ IQF”, ông Lê Văn Hồng - Giám đốc Công ty CP Bá Hải cho biết. 

Với việc chế tạo thành công hệ thống thiết bị cấp đông nhanh bằng chất tải lạnh lỏng, Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã hoàn toàn làm chủ công nghệ chế tạo hệ thống thiết bị cấp đông siêu tốc bằng chất lỏng với giá thành chỉ bằng 35 - 40% so với sản phẩm nhập khẩu công nghệ cấp đông TOMIN và 25 - 30% so với công nghệ CAS từ Nhật Bản. Đồng thời, công nghệ này còn được đánh giá là công nghệ có tiềm năng phát triển để nhân rộng mô hình, ứng dụng cho các mặt hàng nông thủy sản chủ lực của Việt Nam, giúp giảm chi phí năng lượng trong khi vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm, từ đó giảm chi phí sản xuất, nâng cao sức cạnh tranh cho doanh nghiệp.