Thiết bị xử lý và tiệt trùng không khí công nghệ plasma

Trong môi trường tự nhiên, phần lớn các vật chất trong vũ trụ có thể nhìn thấy (sao, môi trường giữa các hành tinh và giữa các vì sao) là trong trạng thái plasma. Sét, tia lửa và cực quang là những ví dụ cho plasma tự nhiên trên Trái Đất. Trong hơn 150 năm qua, plasma đã được tạo ra một cách nhân tạo bằng cách cung cấp năng lượng cho chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn. Công nghệ Plasma hiện đang được sử dụng và nghiên cứu cho nhiều ứng dụng như: sửa đổi bề mặt, chuyển đổi hóa học, phát quang hoặc kiểm soát phản ứng nhiệt hạch hạt nhân.

 

Dựa vào tính chất nhiệt động lực học mà plasma được chia làm hai loại là: plasma nóng– thermal Plasma và plasma lạnh – non-thermal Plasma.

 

Plasma lạnh (Non-thermal Plasma - NTP) là dòng vật chất tích điện mang năng lượng cao, bao gồm phân tử khí, hạt tích điện là các ion, các ion âm, gốc tự do, điện tử và bức xạ điện từ (photon) ở nhiệt độ gần bằng nhiệt độ phòng. NTP được xem là công nghệ rất tiềm năng để khử trùng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng NTP có thể được sử dụng để khử trùng nguyên liệu thô, các loại hạt khô và vật liệu đóng gói...

 

Khử trùng bằng công nghệ NTP là quá trình phức tạp từ nhiều yếu tố và chúng có thể tương tác với tế bào vi khuẩn. Các yếu tố có tác dụng khử trùng trong plasma lạnh được đề cập bao gồm: nhiệt, bức xạ cực tím (UV), hạt tích điện và các gốc tự do.

 

Hơn nữa, NTP là sự kết hợp giữa plasma năng lượng cao với chế độ xử lý ở nhiệt độ môi trường, đặc biệt thích hợp cho khử trùng trong môi trường chế biến thực phẩm, bao gồm: khử trùng bề mặt khô (thịt, gia cầm, cá và các sản phẩm rau quả tươi sau thu hoạch), thực phẩm dạng hạt (sữa bột, các loại thảo mộc và gia vị) và hạt giống.

 

Thông thường, phương pháp khử trùng nhờ nhiệt độ, hóa học và các loại khí (ví dụ ethylene oxide, hydrogen peroxide) được sử dụng để khử trùng bề mặt của trái cây, gia vị, hạt…. Tuy nhiên, phương pháp này thường ảnh hưởng có hại đến thực phẩm hoặc để lại dư lượng sau quá trình xử lý.

 

Do vậy, công nghệ Plasma lạnh đã cung cấp giải pháp khử trùng thích hợp cho các sản phẩm tươi sống, giúp giảm thiểu vi khuẩn mà không ảnh hưởng xấu đến các đặc điểm chính và dinh dưỡng khác. Các ion trong plasma lạnh có thể thâm nhập vào các vết nứt và khe hở của các cơ quan có hình dạng phức tạp.

 

Công nghệ plasma lạnh có thể xử lý các mối đe dọa của việc hình thành màng sinh học trên bề mặt chế biến. Ngoài ra, Plasma khí cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây dị ứng từ bề mặt của thiết bị chế biến thực phẩm.

 

Bao bì thực phẩm nhằm mục đích bảo quản và bảo vệ thực phẩm khỏi các tác động xâm nhiễm bên ngoài, hư hỏng trong quá trình phân phối và lưu trữ. Khi không được lưu trữ trong điều kiện thích hợp, bao bì đóng gói có thể bị nhiễm vi sinh vật và nhiễm vào thực phẩm khi đóng gói và làm hư hỏng thực phẩm.

 

Plasma lạnh có khả năng bổ sung cho phương pháp hóa học hiện nay thông qua quá trình khử trùng bao bì thực phẩm. Cụ thể, nhiệt độ thấp của plasma cho phép xử lý nhanh và an toàn các vật liệu như: chai nhựa, nắp đậy mà không ảnh hưởng xấu đến các tính chất vật liệu và không để lại dư lượng.

 

Khi tạo ra plasma trong chất lỏng, thể xử lý nước thải từ ngành công nghiệp thực phẩm, như nước rửa thịt gia cầm. Đó là sự kết hợp của điện trường plasma lạnh tạo ra các gốc tự do, các electron tự do, tia UV và các yếu tố điện ở mức 10-40 kV/cm.

 

Dựa trên những nghiên cứu về công nghệ Plasma, Phòng Nghiên cứu Năng lượng và Môi trường thuộc ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã chế tạo và thử nghiệm thành công thiết bị xử lý và tiệt trùng không khí ứng dụng công nghệ plasma.