Khái niệm về plasma
Trong vật lý và hóa học, plasma là một chất khí ion hóa có chứa các electron tự do, các ion, các nguyên tử và phân tử trung tính. Plasma thường được gọi là "trạng thái thứ 4 của vật chất" vì có tính chất vật lý độc đáo khác biệt với các chất rắn, chất lỏng và khí. Đặc biệt, do sự hiện diện của các hạt mang điện, plasma trở nên dẫn điện trong trường điện từ. Plasma có thể là môi trường phản ứng hóa học nhờ kích thích và phóng ra bức xạ điện từ ở nhiều vùng bước sóng khác nhau.
Plasma – trạng thái thứ 4 của vật chất
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.
Bảo quản thực phẩm bằng công nghệ Plasma lạnh
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.
Một số ứng dụng tiềm năng:
1. Xử lý các sản phẩm thô và khô
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.
2. Xử lý màng sinh học các bề mặt
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.
3. Khử trùng vật liệu đóng gói
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.
4. Xử lý nước thải:
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.
Thiết bị xử lý và tiệt trùng không khí ứng dụng công nghệ plasma
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.
Thiết bị xử lý và tiệt trùng không khí ứng dụng công nghệ plasma (phải)
Theo đó, thiết bị gồm các bộ phận chính: màng lọc, quạt hút, 4 ống modul plasma, phần trộn không khí và phân phối khí.
Không khí được bơm từ ngoài vào, qua ống dẫn khí đến bộ lọc bụi và van tiết lưu để chỉnh lưu lượng khí cho phù hợp, sau đó khí được chuyển tới buồng plasma. Bộ lọc khí plasma có thể lọc được các tạp chất, côn trùng, bụi phấn, lông chó mèo có kích thước nhỏ giúp ngăn ngừa các bệnh về đường hô hấp. Nguồn plasma lạnh được tạo ra nhờ sự trợ giúp của nguồn điện và khí thải. Không khí sau khi qua buồng plasma sẽ trở thành khí sạch. Như vậy, quá trình khí thải từ khi vào máy rồi thải ra bên ngoài hoàn toàn tự động.
Máy có công suất tối đa công suất 100Wh và không gian hoạt động trong khoảng 2 gian nhà, và rất phù hợp để xử lý hóa chất độc hại, mùi, mầm bệnh, vi khuẩn trong không khí, nước và dụng cụ sản xuất nhằm làm sạch nơi nuôi trồng, chế biến và bảo quản nông sản, bảo vệ sức khỏe cho con người.
Thiết bị xử lý và tiệt trùng không khí công nghệ plasma sẽ được giới thiệu trong khuôn khổ “Chợ công nghệ và thiết bị chuyên ngành trồng trọt, bảo quản và chế biến nông sản, thực phẩm” trong hai ngày 9-10/5/2019, tại Sàn Giao dịch Công nghệ TP.HCM - Techmart Daily, tòa nhà 79 Trương Định, phường Bến Thành, Quận 1, TP.HCM.
Sự kiện vào cửa tự do. Quý khách vui lòng điền form đăng ký trực tuyến để tiết kiệm thời gian check-in và nhận kỷ yếu thông tin công nghệ thiết bị:
Đăng ký tham dự khai mạc tại đây
Đăng ký tham dự hội thảo miễn phí tại đây
Để biết thêm thông tin, Quý vị vui lòng liên hệ:
Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ
Phòng Thông tin Công nghệ
79 Trương Định, P. Bến Thành, Q.1, TP. HCM
ĐT: (028) 3521 0735 - 3825 0602
ĐTDĐ: 0933 990 627 (gặp anh Vinh)
Email: tqvinh@cesti.gov.vn