Bài 8: Các vấn đề liên quan đến thu hoạch tảo xoắn Spirulina

Tảo xoắn Spirulina (Spirulina platensis) là một nguồn dinh dưỡng vô cùng quan trọng, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ thực phẩm chức năng đến y học. Tuy nhiên, quá trình thu hoạch tảo xoắn Spirulina là một công đoạn phức tạp và đòi hỏi sự kết hợp giữa nhiều phương pháp để tối ưu hóa năng suất, giảm thiểu tổn thất chất dinh dưỡng và tăng tính hiệu quả. Bài viết này sẽ phân tích các phương pháp thu hoạch tảo xoắn, khó khăn trong việc duy trì chất lượng sau thu hoạch và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả thu hoạch.

1. Các phương pháp thu hoạch tảo xoắn Spirulina

Thu hoạch tảo xoắn Spirulina chủ yếu sử dụng phương pháp lọc, nhưng trong thực tế, quá trình này thường kết hợp với các kỹ thuật bổ sung để tăng hiệu quả và giảm thiểu thời gian thu hoạch. Màng lọc, đặc biệt là màng có kích thước lỗ rất nhỏ, thường từ 350 đến 500 mesh (mesh là đơn vị đo số lượng lỗ có trong một inch vuông), đã được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng lọc tảo hiệu quả mà không làm mất đi các chất dinh dưỡng quan trọng trong tảo (Zarrouk et al., 2018). Tuy nhiên, việc chỉ dùng màng lọc đơn thuần có thể gặp phải một số vấn đề, chẳng hạn như tốc độ lọc chậm và nguy cơ tắc nghẽn màng do mật độ tảo cao.

Một phương pháp kết hợp khác là sử dụng khung lọc và ly tâm. Phương pháp này giúp tách tảo khỏi nước nhanh chóng và giảm thiểu tổn thất chất dinh dưỡng. Ly tâm sử dụng lực ly tâm để tách tảo ra khỏi dung dịch, nhưng phương pháp này có chi phí cao và tiêu tốn nhiều năng lượng (Díaz et al., 2019). Mới đây, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp màng lọc với rung lắc có thể làm tăng hiệu quả thu hoạch và rút ngắn thời gian thu tảo (Borges et al., 2020). Kỹ thuật này giúp tảo xoắn dễ dàng được lọc qua màng mà không bị tắc nghẽn.

Một cải tiến đáng chú ý là việc sử dụng trống lọc, một hệ thống lọc liên tục giúp thu tảo một cách hiệu quả hơn. Trống lọc giúp giữ cho tảo luôn di chuyển và giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn màng lọc, từ đó cải thiện tốc độ thu tảo (Kumar et al., 2021). Các phương pháp này, mặc dù có chi phí đầu tư ban đầu cao, nhưng lại giúp tăng hiệu quả thu hoạch và làm giảm thời gian thu hoạch đáng kể.

Với tảo xoắn Spirulina, do kích thước sợi lớn, các phương pháp tuyển nổi hay kết vón không được sử dụng, vì chúng không hiệu quả trong việc thu tảo này. Ngoài ra, việc sử dụng các hóa chất như phèn nhôm, sắt hay chitosan (một loại polymer được sử dụng để kết vón) trong quá trình thu hoạch tảo xoắn là không khuyến khích. Mặc dù các chất này không độc, nhưng chúng có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng và làm giảm giá trị dinh dưỡng của tảo (Mohammed et al., 2016). Do đó, các phương pháp thu hoạch không dùng hóa chất là lựa chọn tối ưu để giữ lại đầy đủ các chất dinh dưỡng quan trọng trong tảo.

a) Phương pháp thủ công

b) Phương pháp dùng máy đơn giản (trống lọc)

b) Phương pháp kết hợp

2. Khó khăn trong việc duy trì chất lượng sau thu hoạch

Sau khi thu hoạch, việc bảo quản tảo xoắn Spirulina là một vấn đề lớn. Tảo xoắn dễ bị phân hủy dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm cao, điều này có thể làm mất đi các hợp chất quý giá như phycocyanin, một sắc tố có giá trị trong tảo (Mohammed et al., 2016). Các phương pháp bảo quản như làm khô tảo hoặc bảo quản lạnh được sử dụng để giữ lại chất dinh dưỡng, nhưng các phương pháp này cũng có những hạn chế riêng. Việc làm khô tảo xoắn có thể làm giảm hàm lượng phycocyanin, trong khi bảo quản lạnh đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và chi phí cao.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả thu hoạch

Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả thu hoạch tảo xoắn Spirulina là mật độ tảo trong bể nuôi. Khi mật độ quá cao, tảo sẽ dễ bị kết tụ và khó thu hoạch, đồng thời sự cạnh tranh giữa các tế bào tảo cũng có thể làm giảm tốc độ sinh trưởng của chúng (Borges et al., 2020). Các yếu tố như chất lượng nước, ánh sáng và dinh dưỡng cũng có vai trò quan trọng trong việc đạt được năng suất tối ưu trong suốt quá trình nuôi trồng tảo. Do đó, cần phải điều chỉnh các yếu tố này một cách hợp lý để đảm bảo tảo phát triển tốt và thu hoạch hiệu quả.

4. Kết luận

Thu hoạch tảo xoắn Spirulina là một công đoạn quan trọng và phức tạp trong chu trình sản xuất tảo. Các phương pháp thu hoạch hiện tại, như kết hợp màng lọc và ly tâm, cùng với các cải tiến như sử dụng trống lọc hoặc rung lắc, đã giúp tăng cường hiệu quả thu tảo. Tuy nhiên, quá trình bảo quản sau thu hoạch và duy trì chất lượng sản phẩm vẫn là một thách thức lớn. Nghiên cứu và phát triển các phương pháp thu hoạch và bảo quản mới là cần thiết để nâng cao giá trị dinh dưỡng của tảo xoắn Spirulina và mở rộng ứng dụng của nó trong nhiều ngành công nghiệp.

Tài liệu tham khảo

1. Díaz, M., Varela, J., & Capella, L. (2019). A review on harvesting methods for microalgae: Flocculation, centrifugation and filtration. Bioresource Technology, 272, 38-52.

2. Zarrouk, M., Halim, R., & Ait Younes, S. (2018). Harvesting methods of Spirulina: A review. Environmental Technology & Innovation, 9, 161-176.

3. Mohammed, A. H., Fattah, A. M., & El-Sheekh, M. M. (2016). Evaluation of different preservation techniques for Spirulina platensis biomass. Journal of Applied Phycology, 28(3), 1927-1935.

4. Borges, S. R., Silva, R., & Pereira, L. (2020). Spirulina (Arthrospira platensis) growth and production under different light conditions in tubular photobioreactors. Biotechnology Reports, 28, e00490.

5. Kumar, P., Paliwal, C., & Chauhan, A. (2021). Nanomaterials for algae harvesting: Recent advances and future prospects. Environmental Science and Pollution Research, 28(6), 7301-7318.