Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh và cải tiến công nghệ xử lý mực xà đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong sản xuất

Tóm tắt nghiên cứu

Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh và cải tiến công nghệ xử lý mực xà trên tàu khai thác đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong sản xuất” do ThS. Trần Cảnh Đình (Viện Nghiên cứu Hải sản) chủ nhiệm, tập trung giải quyết đồng thời hai bài toán cấp bách của nghề câu mực khơi Việt Nam: an toàn hàng hải trong mùa mưa bão và nâng cao giá trị thương phẩm mực xà khô.

Phương pháp tiếp cận tích hợp đa ngành bao gồm: điều tra khảo sát thực trạng kỹ thuật tại 4 tỉnh trọng điểm miền Trung (Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định); tính toán cơ học kết cấu và mô men ổn tính tàu theo tiêu chuẩn TCVN 7111:2002; thiết kế hệ thống nhiệt thu hồi khí thải máy chính; và chuẩn hóa công nghệ xử lý hóa sinh kết hợp đánh giá cảm quan theo TCVN 4831-89 (ISO 5495-1983).

Kết quả nghiên cứu đã chế tạo thành công hệ thống giàn phơi và sàn thao tác bằng lưới thép không gỉ (Inox) tháo lắp nhanh, giảm diện tích cản gió và loại bỏ hiện tượng ngấm nước; lắp đặt buồng sấy tận dụng nhiệt thải động cơ diesel; hoàn thiện quy trình xử lý mực xà giảm vị chát và ngăn chặn hiện tượng biến đen. Công trình mở ra giải pháp công nghệ toàn diện giúp ngư dân giảm thiểu rủi ro sinh mạng trên biển, đồng thời gia tăng đáng kể hiệu quả kinh tế cho nghề khai thác xa bờ.

                         GIẢI PHÁP TÍCH HỢP TOÀN DIỆN

Bối cảnh và tầm quan trọng

Nghề câu mực xà (Symplectoteuthis oualaniensis - hay còn gọi là mực Ma, mực Đại dương) là nghề khai thác xa bờ đặc thù của miền Trung Việt Nam, hoạt động tại các ngư trường có độ sâu trên 800m, cách đất liền từ 150 đến hàng trăm hải lý (từ vùng biển Hoàng Sa đến Trường Sa). Với đội tàu hàng trăm chiếc công suất từ 90 đến trên 400 CV và hàng chục nghìn lao động, nghề này mang lại sinh kế quan trọng nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro sinh mạng thuộc hàng cao nhất trong ngành thủy sản.

Khoảng trống kỹ thuật (research gap) lớn nhất nằm ở phương thức phơi sấy truyền thống trên tàu:

  • Hiểm họa mất ổn tính tàu: Ngư dân sử dụng giàn phơi bằng tre, gỗ cồng kềnh với diện tích sàn thao tác lên tới $120,\text{m}^2$, đóng kín như một "cánh buồm ngược". Khi gặp mưa giông, vật liệu tre gỗ ngậm nước làm tăng trọng tâm tàu, kết hợp lực cản gió cực lớn khiến tàu mất ổn tính động, dễ bị lật úp. Điển hình như thảm họa bão Chanchu (2006) đã cướp đi sinh mạng và làm mất tích hàng trăm ngư dân câu mực miền Trung.
  • Tổn thất sau thu hoạch lớn: Mực xà có đặc tính cơ thịt dày, vị chua chát tự nhiên và rất dễ bị biến đen do phản ứng enzyme. Việc phơi hoàn toàn phụ thuộc vào năng lượng mặt trời khiến sản phẩm bị ôi hỏng, mốc biến chất khi thời tiết xấu dài ngày, khiến giá bán thấp và khó tiêu thụ.

Nghiên cứu này mang tính thời sự đặc biệt và có ý nghĩa chiến lược, vừa bảo vệ tính mạng ngư dân bám biển khẳng định chủ quyền, vừa hiện đại hóa quy trình công nghệ chế biến trên tàu cá viễn dương.

Methodology và approach

Đề tài áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp tính toán lý thuyết chặt chẽ, chia thành các hợp phần chuyên sâu:

                        [Đăng kiểm nghề cá]         [Cảm quan TCVN 4831-89]

1. Phương pháp khảo sát thực địa

Điều tra toàn diện thực trạng 413 tàu câu mực tại Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi và Bình Định. Cán bộ nghiên cứu trực tiếp đi biển cùng ngư dân trên các chuyến hải trình kéo dài 55–65 ngày để thu thập số liệu vận hành, thói quen ngư cụ và nguyện vọng của lao động nghề cá.

2. Phương pháp tính toán cơ học và ổn tính tàu

  • Tính toán độ bền vật liệu: Áp dụng lý thuyết sức bền vật liệu xác định khả năng chịu tải trọng uốn, kéo của khung Inox hộp ($30 \times 30 \times 1,\text{mm}$), dây thép Inox $\Phi4,\text{mm}$ và lưới Inox $\Phi3,\text{mm}$ đan ô vuông $3 \times 3,\text{cm}$ theo điều kiện ứng suất giới hạn: $$\sigma_{\max} \le [\sigma] = 2100,\text{kg/cm}^2$$
  • Kiểm nghiệm ổn tính tàu: Kiểm tra 4 trạng thái tải trọng theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ TCVN 7111:2002 (từ lúc xuất bến 100% dự trữ đến khi về bến đầy tải và trạng thái bão nguy hiểm), tính toán mô men nghiêng do gió ($M_v$), biên độ lắc ngang ($\theta_{2r}$) và cánh tay đòn ổn định động.

3. Phương pháp kỹ thuật nhiệt tận dụng khí xả

  • Khảo sát cân bằng nhiệt động cơ chính Niigata 220 CV trên tàu thử nghiệm QNa-91009-TS.
  • Tính toán nhiệt lượng khí xả khả dụng ($Q_{KT}$) để thiết kế bộ trao đổi nhiệt (calorife) và buồng sấy tuần hoàn khí nóng đối lưu, đảm bảo nhiệt độ sấy ổn định $45 - 55^\circ\text{C}$ mà không gây tăng áp suất ngược làm giảm công suất máy thủy.

4. Phương pháp công nghệ sinh học và cảm quan thực phẩm

Mực xà tươi (khối lượng 100–150g/con) sau khi xẻ bỏ nội tạng được xử lý ngâm trong dung dịch nước biển bổ sung phụ gia thực phẩm an toàn (axit benzoic 0,075% chống biến màu và đường saccharose 6% khử vị đắng chát). Đánh giá chất lượng bằng phương pháp thử so sánh cặp đôi theo TCVN 4831-89 (ISO 5495-1983) đối với cả sản phẩm mực khô thô và mực sau khi nướng chín.

Phát hiện chính

Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng và giải pháp kỹ thuật mang tính đột phá:

1. Đổi mới kết cấu sàn thao tác và giàn phơi Inox modular

  • Triệt tiêu hiện tượng ngấm nước: Thay thế hoàn toàn giàn tre nứa truyền thống bằng vật liệu Inox chuyên dụng. Trọng lượng giàn phơi giữ nguyên định mức không đổi ngay cả trong điều kiện mưa bão kéo dài.
  • Cơ chế tháo lắp cơ động: Thiết kế module tấm phơi ($1,2 \times 1,6,\text{m}$) kết hợp bản lề xoay và giàn phơi quay liên hoàn. Khi gặp thời tiết xấu, toàn bộ hệ thống giàn phơi có thể hạ gập và thu gọn sát mạn tàu trong thời gian dưới 15 phút, giải tỏa hơn 75% diện tích cản gió bề mặt.

2. Thu hồi nhiệt thải máy thủy đạt hiệu suất cao

  • Hệ thống calorife khí xả hấp thụ nhiệt ổn định, tạo dòng khí nóng cung cấp cho buồng sấy duy trì nhiệt độ sấy $45 - 55^\circ\text{C}$.
  • Thử nghiệm đo đạc thực địa cho thấy áp suất ngược của hệ thống thoát khí không vượt ngưỡng cho phép, không gây rung giật máy, không hao tổn công suất kéo của chân vịt tàu.

3. Tối ưu hóa chất lượng cảm quan mực xà phơi khô

  • Quy trình ngâm 15 phút trong dung dịch nước biển pha $0,075%$ benzoic và $6%$ saccaroza giúp loại bỏ hoàn toàn vị chát đắng ở hậu vị, tạo màu sắc trắng hồng sáng tự nhiên thay vì màu tím đen xỉn của phương pháp truyền thống.
  • Kết quả kiểm định vi sinh và hóa nghiệm đạt tiêu chuẩn An toàn Vệ sinh Thực phẩm (ATVSTP), được hội đồng cảm quan xếp hạng chất lượng loại 1 và loại 2.

4. Đảm bảo tuyệt đối các chỉ tiêu an toàn đăng kiểm

Hồ sơ thiết kế hoàn công của tàu QNa-91009-TS sau khi lắp đặt giàn phơi và lò sấy đã được Trung tâm Đăng kiểm Nghề cá Việt Nam phê duyệt chính thức, khẳng định các chỉ số chiều cao tâm nghiêng ($h_0$), góc lật và mạn khô đều thỏa mãn nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 7111:2002.

Đóng góp khoa học

Đóng góp về mặt lý thuyết và học thuật

  • Bổ sung cơ sở dữ liệu tính toán khí động học và phân bố tải trọng của kết cấu giàn phơi trên boong tàu cá vỏ gỗ cỡ nhỏ hoạt động tại vùng biển khơi.
  • Cung cấp mô hình cân bằng nhiệt thực nghiệm của động cơ thủy diesel đã qua sử dụng trong điều kiện vận hành hàng hải thực tế ở Việt Nam.
                           HỆ THỐNG ĐÓNG GÓP
           GIÁ TRỊ HỌC THUẬT             GIÁ TRỊ THỰC TIỄN
        • Cơ sở khí động học tàu cá    • Quy trình giàn phơi Inox
        • Mô hình cân bằng nhiệt xả    • Lò sấy khí xả trên biển
        • Cơ chế ức chế biến đen mực   • Quy chuẩn ATVSTP mực khô

Đổi mới phương pháp luận và công nghệ

  • Xây dựng phương thức kết hợp đồng bộ 3 trong 1: Cơ khí tàu thuyền - Nhiệt động lực học máy - Chế biến sau thu hoạch nhằm giải quyết trọn gói chuỗi giá trị đánh bắt mực xà.
  • Tiên phong ứng dụng công nghệ sấy bằng nguồn nhiệt thải ngay trên tàu đánh bắt viễn dương tại Việt Nam.

Ý nghĩa thực tiễn và chính sách

  • Cung cấp căn cứ khoa học giúp Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn và Cục Thủy sản xây dựng các quy phạm kỹ thuật an toàn cho đội tàu câu mực xà xa bờ.
  • Giảm thiểu thiệt hại về người và tàu thuyền trong mùa mưa bão, gia tăng giá trị kinh tế thương phẩm mực xà từ 20–30% cho ngư dân.

Đối tượng quan tâm

Báo cáo nghiên cứu mang lại giá trị trực tiếp cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Ngư dân và Chủ tàu câu mực khơi: Tiếp cận bản vẽ kỹ thuật gia công giàn phơi Inox tháo lắp nhanh, giải pháp buồng sấy khí xả tự chế tạo giá thành hợp lý và quy trình xử lý mực nâng cao giá bán.
  • Cơ quan Đăng kiểm và Quản lý Thủy sản: Nắm bắt thông số ổn tính kỹ thuật để thẩm định, cấp phép an toàn cho các tàu lắp đặt kết cấu phơi sấy trên biển.
  • Kỹ sư Cơ khí Tàu thuyền và Kỹ thuật Nhiệt: Tham khảo mô hình thu hồi năng lượng nhiệt thải từ khí xả máy thủy ứng dụng cho các dòng tàu cá khác.
  • Doanh nghiệp Chế biến & Xuất khẩu Thủy sản: Áp dụng quy trình chuẩn hóa nguyên liệu mực xà khô đạt chuẩn ATVSTP phục vụ thị trường nội địa và xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Phát hiện quan trọng nhất của đề tài là gì?

Phát hiện mang tính bước ngoặt là việc chứng minh giàn phơi dạng lưới Inox tháo lắp cơ động giúp triệt tiêu hoàn toàn nguy cơ mất ổn tính tàu do hiện tượng ngấm nước và sức cản gió của giàn tre truyền thống, giúp tàu cá an toàn tuyệt đối trước sóng gió cấp 6–8.

2. Phương pháp nghiên cứu có điểm gì đặc biệt?

Tính liên ngành cao: không chỉ dừng lại ở tính toán mô phỏng lý thuyết trên phần mềm (AutoCAD, SAP), đề tài đã trực tiếp đưa mẫu thử nghiệm ra khơi 2 chuyến biển (4 tháng thực địa) trên tàu cá đang vận hành thực tế để ngư dân trực tiếp đánh giá và tối ưu hóa.

3. Kết quả của nghiên cứu có thể mở rộng (generalize) không?

Hoàn toàn có thể. Thiết kế module của giàn phơi Inox và lò sấy khí thải có thể điều chỉnh linh hoạt theo kích thước vỏ tàu (từ 16 đến 22m) và công suất động cơ (từ 90 đến trên 400 CV) cho toàn bộ đội tàu câu mực tại các tỉnh duyên hải miền Trung.

4. Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu này là gì?

Nghiên cứu vật liệu composite hoặc hợp kim nhôm nhẹ hơn để giảm thêm tải trọng boong; tự động hóa hệ thống gập mở giàn phơi bằng thủy lực; và tích hợp hệ thống lạnh bảo quản mực tươi chất lượng cao cho tàu câu cá ngừ đại dương.

5. Khả năng ứng dụng thực tế vào sản xuất như thế nào?

Chi phí đầu tư giàn phơi Inox và buồng sấy nhiệt thải dao động từ vài chục triệu đồng mỗi tàu, có độ bền trên 10 năm (thay vì 1-3 năm như tre gỗ), giúp ngư dân hoàn vốn nhanh chỉ sau 1–2 mùa biển nhờ nâng cao sản lượng loại 1 và giảm thiểu tối đa hao hụt do thời tiết.

Kết luận

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh và cải tiến công nghệ xử lý mực xà trên tàu khai thác đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong sản xuất” của ThS. Trần Cảnh Đình và các cộng sự tại Viện Nghiên cứu Hải sản là một công trình khoa học mang tính ứng dụng thực tiễn xuất sắc. Công trình đã giải quyết triệt để xung đột giữa nhu cầu phơi sấy diện tích lớn trên biển với yêu cầu an toàn hàng hải nghiêm ngặt.

Việc ứng dụng đồng bộ giàn phơi Inox tháo lắp cơ động, lò sấy tận dụng nhiệt khí thải và công nghệ khử chát - chống biến đen là lời giải toàn diện cho sự phát triển bền vững, hiện đại hóa của nghề câu mực khơi Việt Nam, góp phần bảo vệ tính mạng ngư dân và nâng cao giá trị tài nguyên biển quốc gia.