Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu cà phê đứng đầu thế giới nhưng thực tế khâu xử lý chế biến ngay sau thu hoạch chưa thực sự tốt, có thể làm giảm chất lượng và hao hụt cà phê, thêm vào đó là tiêu tốn rất nhiều nước 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 vẫn còn khá thô sơ.

Cụ thể, sau khi thu hoạch, quả cà phê tươi phải được loại bỏ thịt quả, sấy khô. Đây là công đoạn tốn công sức, thời gian và 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.

Thêm vào đó, nước thải ra từ quá trình này chứa thành phần hữu cơ, đường, xenlulo cao... nên việc xử lý bã và nước thải sau chế biến cà phê ướt rất phức tạp, gây áp lực lớn lên việc bảo vệ môi trường.

Trước thực tế này, TS. Nguyễn Văn Lạng và TS. Bùi Văn Luận đã nghiên cứu phương pháp ủ cà phê bằng công nghệ enzym nhằm rút ngắn thời gian xử lý quả cà phê giúp tiết kiệm nước, giảm ô nhiễm thứ cấp cho môi trường.

“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.

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 phân loại sẽ được 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 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.

Phương pháp này đã đem lại hiệu quả và tiết kiệm chi phí rất lớn. Cụ thể, để xử lý 1 tấn cà phê tươi chỉ cần khoảng 0,5-0,6kg men EM loại khô (hoặc 8-10 lít EM loại lỏng).

TS Nguyễn Văn Lạng cho biết “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”.

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. 

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.

Nghiên cứu khoa học này đã giúp giải được bài toán chi phí và môi trường cho khâu chế biến ướt ngành sản xuất cà phê. Tính riêng tại hai tỉnh Đắk Lắk và Lâm Đồng, mỗi năm cần xử lý khoảng 480.000 tấn và 350.000 tấn cà phê tươi.