Tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất CMC
Chiều 30/10/2026, Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội tổ chức Hội đồng nghiệm thu cấp Thành phố đối với nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu quy trình công nghệ tách chiết cellulose và sản xuất phụ gia thực phẩm carboxymethyl cellulose (CMC) từ phụ phẩm cây chuối sau thu hoạch trên địa bàn Hà Nội”. Đề tài do TS. Đỗ Trọng Hưng làm chủ nhiệm, Viện Công nghiệp thực phẩm là tổ chức chủ trì, triển khai trong giai đoạn 2024-2026.
Kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng khai thác nguồn sinh khối từ thân chuối sau thu hoạch để sản xuất phụ gia thực phẩm CMC, một nguyên liệu có vai trò tạo độ sệt, ổn định cấu trúc và cải thiện tính đồng nhất của nhiều sản phẩm chế biến.
Theo thông tin của nhiệm vụ, Hà Nội có gần 4.000ha diện tích trồng chuối, tập trung chủ yếu tại các khu vực Phúc Thọ, Gia Lâm và Ba Vì, với sản lượng đạt 91.245 tấn quả/năm. Quá trình sản xuất chuối tạo ra lượng lớn phụ phẩm, trong đó thân cây chiếm tỷ trọng đáng kể.
Ước tính, để thu được 1 tấn quả chuối, người nông dân phải loại bỏ khoảng 10 tấn phụ phẩm, trong đó thân cây chiếm khoảng 80%. Tổng lượng thân chuối thải ra hằng năm được ước tính khoảng 720.000 tấn. Phần lớn nguồn nguyên liệu này chưa được khai thác hiệu quả, gây lãng phí tài nguyên và tiềm ẩn nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường.
Trong khi đó, CMC, còn được gọi là carboxymethyl cellulose, là phụ gia thực phẩm có mã E466, được sử dụng trong nhiều sản phẩm nhằm tạo độ nhớt, ổn định và duy trì cấu trúc. Nguồn CMC phục vụ ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam hiện chủ yếu dựa vào nhập khẩu.
Theo số liệu ước tính được cung cấp, năm 2025, Việt Nam nhập khẩu khoảng 8.500-11.000 tấn CMC, với tổng giá trị khoảng 25-34 triệu USD. Nguồn cung đến từ các thị trường như Trung Quốc, Thái Lan, Hàn Quốc và Nhật Bản. Thực trạng này đặt ra yêu cầu nghiên cứu khai thác nguyên liệu trong nước, từng bước giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung bên ngoài.
Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất CMC từ thân chuối
Để tận dụng nguồn phụ phẩm sẵn có, Viện Công nghiệp thực phẩm đã nghiên cứu quy trình tách chiết cellulose và tổng hợp CMC từ thân chuối. Điểm đáng chú ý của công nghệ là sử dụng enzyme trong công đoạn tiền xử lý nguyên liệu, qua đó giảm lượng hóa chất sử dụng trong quá trình tách chiết.
Cụ thể, thân chuối được xử lý bằng hai enzyme laccase và xylanase, với nồng độ 0,3% mỗi loại, ở nhiệt độ 50°C trong 2,5 giờ. Sự kết hợp của hai enzyme giúp phân giải một phần các thành phần lignin và hemicellulose, làm giảm độ bền liên kết trong cấu trúc thành tế bào thực vật, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thu nhận cellulose.
Nhờ công đoạn tiền xử lý enzyme, lượng NaOH sử dụng trong bước tách chiết tiếp theo giảm gần 50%, còn khoảng 2,5-3%, với nhiệt độ xử lý 80°C. Sau quá trình tẩy trắng bằng H2O2 nồng độ 3%, cellulose thu được có độ tinh khiết đạt 95-97%.
Từ nguồn cellulose này, nhóm nghiên cứu tiến hành tổng hợp CMC thông qua phản ứng ether hóa sử dụng natri monochloroacetate (SCA). Quá trình được thực hiện với tỷ lệ tác nhân/cellulose là 1,5/1, trong môi trường ethanol 80%, ở nhiệt độ 50-55°C.
Trên cơ sở nghiên cứu và hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật, nhóm đã hoàn thiện quy trình công nghệ, vận hành ổn định hệ thống thiết bị thực nghiệm với quy mô 30kg nguyên liệu/mẻ.
Kết quả sản xuất thử nghiệm cho thấy hiệu suất thu nhận CMC đạt 113,3%. Sản phẩm có độ thế (DS) từ 0,72-0,75, độ tinh khiết trên 99%, đáp ứng các yêu cầu về chất lượng đối với phụ gia thực phẩm theo kết quả của nhiệm vụ nghiên cứu.
Hướng tới ứng dụng trong sản xuất thực phẩm
Bên cạnh kết quả hoàn thiện quy trình công nghệ, đề tài cũng tiến hành đánh giá khả năng ứng dụng sản phẩm CMC tại doanh nghiệp chế biến thực phẩm.
Theo thông tin được cung cấp, chế phẩm CMC từ thân chuối đã được thử nghiệm bổ sung vào sữa chua ăn của Công ty CP chế biến sữa Ba Vì với tỷ lệ 0,2% và sản phẩm xốt rang me của Cơ sở sản xuất kinh doanh Đông Đô với tỷ lệ 0,5%.
Kết quả thử nghiệm cho thấy CMC có khả năng hỗ trợ tạo độ sệt, cải thiện độ mịn, khả năng bám dính và duy trì sự đồng nhất của cấu trúc sản phẩm trong thời gian bảo quản. Đây là những đặc tính quan trọng đối với các sản phẩm thực phẩm có yêu cầu về độ ổn định và cảm quan.
Về hiệu quả kinh tế, tính toán sơ bộ của nhiệm vụ cho thấy giá thành sản xuất CMC từ thân chuối ở quy mô thực nghiệm khoảng 127.000 đồng/kg. Trong khi đó, giá CMC nhập khẩu từ Trung Quốc được ước tính ở mức 180.000-200.000 đồng/kg.
Mức giá thành sản xuất thực nghiệm thấp hơn khoảng 29-36% so với khoảng giá nhập khẩu nêu trên. Chênh lệch này cho thấy tiềm năng kinh tế của quy trình, đồng thời mở ra triển vọng cạnh tranh khi công nghệ được đầu tư mở rộng. Tuy nhiên, để đánh giá đầy đủ hiệu quả thương mại, cần tiếp tục xem xét các yếu tố như chi phí đầu tư thiết bị, nguyên liệu, vận hành, kiểm soát chất lượng và quy mô sản xuất công nghiệp.
Việc nghiên cứu sản xuất CMC từ thân chuối không chỉ góp phần nâng cao giá trị nguồn phụ phẩm nông nghiệp mà còn tạo thêm hướng tiếp cận trong phát triển kinh tế tuần hoàn. Nếu được tiếp tục hoàn thiện và mở rộng ứng dụng, công nghệ có thể góp phần đa dạng hóa nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến thực phẩm, giảm lãng phí trong sản xuất nông nghiệp và từng bước nâng cao khả năng tự chủ nguồn cung phụ gia trong nước.
Tại Hội đồng nghiệm thu cấp Thành phố ngày 30/10/2026, Hội đồng do PGS.TS. Lê Đức Mạnh, nguyên Viện trưởng Viện Công nghiệp thực phẩm, Bộ Công Thương, làm Chủ tịch; PGS.TS. Nguyễn Anh Tuấn, Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội, làm Phó Chủ tịch.
Sau khi xem xét hồ sơ, kết quả thực hiện và đánh giá các nội dung của nhiệm vụ, Hội đồng thống nhất nghiệm thu đề tài ở mức “Đạt”.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, đánh giá hiệu quả ở quy mô lớn hơn và thúc đẩy ứng dụng trong thực tiễn sản xuất, qua đó phát huy giá trị nguồn phụ phẩm cây chuối trên địa bàn Hà Nội.
Thái An
