Thiết kế phòng sạch thực phẩm theo định hướng “Energy Saving” nhằm tối ưu chi phí vận hành cho nhà máy

Bài toán chi phí trong vận hành phòng sạch thực phẩm

Trong phòng sạch thực phẩm, chi phí vận hành luôn là nỗi lo lớn của doanh nghiệp, đặc biệt khi hệ thống cần duy trì ổn định luồng khí, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm và mức kiểm soát vi sinh suốt 24 giờ mỗi ngày. Hệ thống HVAC thường chiếm đến 60 – 70% tổng chi phí, nhất là ở các dây chuyền có yêu cầu vô trùng nghiêm ngặt như sữa, đồ uống, thực phẩm chức năng hay các khu chiết rót.

Tuy nhiên, nhiều nhà máy lại tập trung đầu tư vào thiết bị mà bỏ quên giai đoạn tối ưu thiết kế ngay từ ban đầu. Điều này khiến phòng sạch rơi vào tình trạng cấp sạch cao hơn nhu cầu thực tế, dòng khí phân bổ thiếu hợp lý, hệ lọc luôn phải chạy ở mức tải lớn và toàn bộ hệ thống tiêu thụ điện năng vượt xa dự kiến. Thậm chí, bộ lọc nhanh xuống cấp vì chịu áp lực khí quá lớn trong thời gian dài. Tất cả những yếu tố này cộng hưởng lại, khiến chi phí vận hành tăng mạnh dù sản lượng không thay đổi.

Chính vì vậy, các nhà máy thực phẩm trên thế giới đang chuyển dịch sang mô hình “Energy Saving Cleanroom Design”, một triết lý thiết kế tập trung vào tối ưu khí động học, kiểm soát tải lạnh và quản lý năng lượng thông minh ngay từ giai đoạn quy hoạch. Đây không chỉ là xu hướng mà đã trở thành tiêu chuẩn mới giúp doanh nghiệp giảm chi phí nhưng vẫn duy trì mức độ an toàn vi sinh nghiêm ngặt.

>>> Tìm hiểu thêm về: Thiết kế phòng sạch thực phẩm theo mô hình mở rộng linh hoạt (Modular Cleanroom) giải pháp cho nhà máy tăng công suất đột biến

Thiết kế cấp sạch phù hợp với phòng sạch chính là tiết kiệm năng lượng thực sự

Một trong những sai lầm phổ biến tại nhiều nhà máy thực phẩm ở Việt Nam là sử dụng cấp sạch quá cao cho toàn bộ khu vực sản xuất. Trong khi thực tế chỉ có khoảng 20 - 30% diện tích thực sự cần tiêu chuẩn nghiêm ngặt như ISO Class 5 đến 7, phần không trực tiếp tiếp xúc với công đoạn nhạy cảm hoàn toàn có thể vận hành ở cấp sạch thấp hơn mà vẫn đảm bảo an toàn vi sinh.

Khi thiết kế lại theo hướng phân cấp theo rủi ro, lượng gió phải xử lý giảm đáng kể, thường từ 25 - 40% so với thiết kế truyền thống. Nhờ giảm tải khí, bộ lọc HEPA hoặc ULPA cũng có tuổi thọ dài hơn, hệ thống quạt và điều hòa không phải hoạt động liên tục ở công suất lớn, từ đó tiết kiệm điện năng nhưng vẫn duy trì được môi trường đạt chuẩn. Đây là cách tối ưu hiệu quả hơn nhiều so với việc duy trì một cấp sạch cao đồng nhất cho toàn bộ phân xưởng.

Tại châu Âu, các tập đoàn thực phẩm lớn đã áp dụng nguyên tắc “cấp sạch theo rủi ro” như một chuẩn mực. Họ chỉ tăng cấp sạch ở khu vực nhạy cảm, còn lại ưu tiên thiết kế tiết kiệm năng lượng. Cách tiếp cận này vừa bảo đảm chất lượng sản phẩm, vừa giúp doanh nghiệp giảm chi phí mà không ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát vi sinh.

>>> Tìm hiểu thêm về: Các lõi lọc tiêu biểu trong phòng sạch thực phẩm từ Vietnamcleanroom (VCR)

Tối ưu dòng khí và áp suất là chìa khóa giảm tải cho HVAC

Dòng khí trong phòng sạch là yếu tố quyết định mức tiêu thụ điện lẫn chất lượng thành phẩm. Khi theo đuổi mô hình Energy Saving, mục tiêu không còn dừng ở việc duy trì căn phòng “đủ sạch” mà phải đảm bảo sạch với mức năng lượng tối ưu nhất. Điều này đòi hỏi hệ thống được thiết kế thông minh ngay từ đầu, thay vì lắp đặt FFU hoặc AHU một cách tràn lan. Việc phân bổ thiết bị theo từng khu vực dựa trên nguy cơ vi sinh giúp tránh lãng phí, đồng thời thiết kế chênh áp hợp lý giúp giảm thất thoát khí và hạn chế tình trạng HVAC phải làm việc quá tải.

Bên cạnh đó, việc tận dụng tỷ lệ gió tuần hoàn cao thay vì sử dụng hoàn toàn gió tươi giúp giảm đáng kể khối lượng không khí cần xử lý. Tại những điểm có nguy cơ nhiễm bẩn cao, mô hình dòng khí một chiều được áp dụng để giữ sự ổn định vi sinh mà không phải tăng cấp sạch toàn khu vực. Việc tối ưu lại vị trí hồi gió cũng giúp giảm thời gian lưu của vi sinh trong không gian, từ đó hạn chế mức độ nhiễm bẩn tự nhiên và giảm áp lực lên hệ thống lọc.

Một minh chứng rõ ràng đến từ một nhà máy sản xuất thực phẩm chức năng: chỉ bằng cách điều chỉnh thuật toán điều khiển luồng khí và bố trí lại các FFU tại các “điểm nóng” trong dây chuyền, doanh nghiệp đã giảm được gần 30% điện năng tiêu thụ cho HVAC mà vẫn duy trì chất lượng phòng sạch theo tiêu chuẩn quốc tế. Đây là ví dụ tiêu biểu cho thấy tối ưu dòng khí không chỉ cải thiện hiệu quả năng lượng mà còn nâng cao độ an toàn của sản phẩm.

Lựa chọn bộ lọc phù hợp hệ thống giảm tiêu hao và kéo dài tuổi thọ phòng sạch thực phẩm

Trong thiết kế HVAC hướng Energy Saving, bộ lọc là một trong những thành phần có ảnh hưởng lớn nhất đến mức tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống. Việc sử dụng các lớp lọc hợp lý ngay từ đầu giúp giảm đáng kể áp lực lên HEPA và ULPA, vốn là những bộ lọc tiêu tốn nhiều điện năng khi chênh áp tăng. Một lớp pre-filter chất lượng cao sẽ giữ lại phần lớn bụi thô, từ đó ngăn việc HEPA bị quá tải quá sớm. Cùng lúc, việc tối ưu cấu trúc lõi lọc nhằm giảm chênh áp tự nhiên của dòng khí cũng giúp quạt không phải vận hành ở mức công suất cao liên tục.

Một trong những sai lầm phổ biến của nhiều nhà máy là sử dụng HEPA ở hầu hết khu vực, trong khi chỉ những không gian nguy cơ cao mới thực sự cần đến cấp lọc nghiêm ngặt này. Khi lựa chọn đúng cấp lọc theo tính chất từng công đoạn, doanh nghiệp vừa đảm bảo chuẩn vi sinh, vừa tránh lãng phí công suất xử lý không cần thiết. Thay vì thay lõi lọc theo lịch định kỳ, nhiều nhà máy tiên tiến đã chuyển sang theo dõi tình trạng bộ lọc thông qua chênh áp thực tế, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm số lần bảo trì. Việc trang bị đồng hồ đo chênh áp tại từng vị trí lọc cũng cho phép phát hiện tắc nghẽn sớm, tránh để hệ thống phải hoạt động quá tải hoặc gây ra hiện tượng suy giảm cấp sạch.

Những tối ưu này, khi được triển khai đồng bộ, có thể giúp tăng tuổi thọ bộ lọc từ 20 - 40%, đồng thời giảm đáng kể điện năng tiêu thụ của HVAC mà không ảnh hưởng đến sự ổn định của môi trường sản xuất. Đây là điểm then chốt trong chiến lược thiết kế phòng sạch thực phẩm theo hướng tiết kiệm năng lượng.

Kiểm soát vi khí hậu theo vùng kết hợp điều khiển thông minh là nền tảng tiết kiệm năng lượng phòng sạch thực phẩm

Trong nhiều nhà máy thực phẩm, việc duy trì nhiệt độ và độ ẩm đồng nhất cho toàn bộ phân xưởng thường gây ra tình trạng tiêu hao năng lượng vượt mức. Thực tế, mỗi khu vực trong dây chuyền lại có yêu cầu vi khí hậu khác nhau. Khu sơ chế thường cần độ ẩm cao hơn và nhiệt độ ổn định vừa phải, trong khi khu chiết rót hoặc đóng gói vô trùng lại đòi hỏi mức kiểm soát nghiêm ngặt hơn. Khi triển khai mô hình kiểm soát theo vùng (Multi-zone Control), hệ thống điều hòa có thể vận hành độc lập cho từng khu vực, giúp tối ưu lượng khí cần xử lý và giảm đáng kể thất thoát năng lượng hàng ngày mà không ảnh hưởng chất lượng sản phẩm.

Giải pháp này trở nên hiệu quả hơn nữa khi được kết hợp với các công nghệ điều khiển thông minh. Những cảm biến số theo dõi liên tục nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và lưu lượng gió giúp hệ thống HVAC hiểu rõ tải thực tế của từng khu vực tại mỗi thời điểm. Bộ điều khiển trung tâm có thể tự động tăng hoặc giảm công suất tùy theo mức độ sử dụng, từ đó tránh việc làm lạnh hoặc hút ẩm quá mức. Thuật toán vận hành cũng sẽ tối ưu tiêu thụ điện dựa trên dữ liệu ghi nhận theo thời gian thực, giúp hạn chế tình trạng thiết bị chạy quá tải hoặc vận hành không cần thiết.

Nhờ sự kết hợp giữa chia vùng vi khí hậu và công nghệ tự động hóa, nhiều nhà máy thực phẩm đã ghi nhận mức giảm chi phí vận hành từ 10 - 25% mỗi tháng. Đây không chỉ là giải pháp tiết kiệm năng lượng mà còn là hướng đi bền vững, đảm bảo sự ổn định của phòng sạch thực phẩm trong dài hạn.

Giải pháp từ Vietnamcleanroom (VCR) tối ưu thiết kế và nâng cấp thiết bị phòng sạch theo hướng tiết kiệm năng lượng

Vietnamcleanroom (VCR) hiện là đơn vị cung cấp thiết bị phòng sạch uy tín cho nhiều nhà máy thực phẩm tại Việt Nam, từ các cơ sở sản xuất sữa, đồ uống đến thực phẩm chức năng và chế biến thủy sản. Với định hướng thiết kế theo chuẩn Energy Saving, VCR mang đến danh mục thiết bị được chọn lọc kỹ lưỡng như FFU tiết kiệm điện, bộ lọc chênh áp thấp, panel cách nhiệt tối ưu truyền nhiệt, Air Shower tiêu thụ điện thấp hay các cấu hình HVAC dựa trên tiêu chuẩn quốc tế. Điểm mạnh của VCR nằm ở khả năng tư vấn tối ưu: không chỉ đề xuất thiết bị phù hợp mà còn giúp doanh nghiệp lựa chọn cấp sạch đúng nhu cầu, thiết kế luồng khí hợp lý và áp dụng các giải pháp điều khiển thông minh nhằm giảm điện năng tiêu thụ nhưng vẫn tuân thủ nghiêm các bộ tiêu chuẩn HACCP, ISO 22000 và ISO 14644.

Hướng tiếp cận của VCR không dừng lại ở việc cung cấp thiết bị mà còn tập trung vào việc tối ưu vận hành trong dài hạn. Khi phòng sạch được thiết kế theo đúng nguyên tắc tiết kiệm năng lượng, doanh nghiệp có thể duy trì môi trường sản xuất ổn định, hạn chế rủi ro nhiễm vi sinh, giảm tải cho bộ lọc và kéo dài tuổi thọ hệ thống HVAC. Sự ổn định này đặc biệt quan trọng trong ngành thực phẩm, nơi chất lượng sản phẩm quyết định trực tiếp đến uy tín thương hiệu.

Trong bối cảnh chi phí vận hành ngày càng tăng và yêu cầu an toàn thực phẩm ngày càng khắt khe, các giải pháp phòng sạch Energy Saving không chỉ mang tính xu hướng mà đã trở thành nhu cầu thiết yếu. Khi được triển khai đúng cách, phòng sạch có thể vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm, vừa giảm đáng kể áp lực chi phí cho doanh nghiệp. Và VCR, với kinh nghiệm triển khai thực tế và năng lực tích hợp thiết bị đạt chuẩn quốc tế, đang trở thành đối tác tin cậy cho các nhà máy muốn chuyển đổi sang mô hình phòng sạch tối ưu năng lượng, bền vững và hiệu quả trong dài hạn.