Trang chủ
Xử lý bảo quản thực phẩm bằng công nghệ plasma
Một trong những khâu quan trọng của việc xử lý và bảo quản thực phẩm là phải ngăn ngừa và tiêu diệt các vi sinh vật có hại.
Với ưu điểm không để lại các chất bảo quản, hóa chất tồn dư nên các phương pháp vật lý được ưu tiên áp dụng để xử lý và bảo quản thực phẩm; đó là phương pháp làm khô (phơi, sấy), nhiệt (sử dụng nhiệt độ thấp và cao), hút chân không, siêu âm, tia bức xạ…
Hiện nay công nghệ plasma đang được các nước tiên tiến trên thế giới áp dụng thành công vào lĩnh vực khử khuẩn như xử lý nước uống công cộng, xử lý nước thải y tế, khử mùi/diệt khuẩn, làm sạch không khí, xử lý dụng cụ y tế… Công nghệ plasma chỉ sử dụng năng lượng điện để tạo ra môi trường ion hóa các chất khí, làm tăng động năng các hạt electron, ion và các nguyên tử, hướng chúng vào các đối tượng cần xử lý với thời gian xử lý nhanh và hiệu quả nên rất an toàn, tiết kiệm.
Công nghệ plasma nhiệt độ thấp:
Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, chứa các ion dương, điện tử (electrons), nguyên tử hay phân tử khí trung tính, tia cực tím (UV) và các nguyên tử, phân tử ở trạng thái kích thích. Plasma chứa năng lượng lớn dưới dạng động năng của electrons, ions và nội năng các hạt trung tính bị kích thích.
Khi hướng chùm plasma vào bề mặt cần xử lý (nấm mốc, vi khuẩn) các electron, ion động năng lớn sẽ bắn phá thành tế bào của nấm mốc, vi khuẩn phá vỡ thành tế bào, các liên kết giữa các thành phần trong tế bào.
Khi chiếu các tia lên bề mặt cần xử lý sẽ tạo ra các gốc oxy hóa bậc cao O*, OH* và chúng sẽ phá vỡ các cấu trúc DNA, các phân tử của tế bào vi khuẩn, virus nấm mốc. Tia UV xuất hiện trong quá trình tạo plasma cũng sẽ gây ức chế, phá hủy cấu trúc DNA, phá hủy thành tế bào của vi khuẩn, virus, nấm mốc.
 |
 |
| Hình 1 – Ảnh hưởng các gốc oxy hóa bậc cao OH*, O* lên cấu trúc phân tử tế bào virus, vi khuẩn, nấm mốc | Hình 2 – Ảnh hưởng của tia UV lên cấu trúc DNA |
Mô hình xử lý bằng công nghệ plasma:
Hình 3 - Mô hình xử lý nấm men bằng công nghệ plasma (a), ống thủy tinh và đĩa petri được phóng lớn (b)
Mô hình gồm (hình 3): bộ nguồn cung cấp điện áp cao (1), bình khí argon (2), ống (noozle) tạo plasma (3), bộ phận mang đĩa petri (4), bộ phận điều khiển (5), đĩa petri được cấy nấm men (6).
Ống tạo plasma (3) cấu tạo từ ống thủy tinh và được gắn hai điện cực, điện cực dương (40kV, 2A, 40 kHz) làm từ thanh đồng đặt giữa ống thủy tinh và điện cực âm gắn với vỏ ngoài làm bằng nhôm. Bộ phận (4) được tạo nên bởi hai thanh trượt đặt vuông góc với nhau, di chuyển nhờ hai động cơ bước và được điều khiển bằng máy tính.
Khí Ar từ bình (2) được bơm vào ống (3) giữa hai điện cực, tại đây dưới điện áp và tần số cao (40kV, 2A, 40 kHz) diễn ra quá trình kích thích, ion hóa theo các phương trình (1), (2), (3), (4), cuối đường ống dòng khí trở thành chùm tia plasma (xem hình 5).
Chùm plasma này chiếu trực tiếp lên đĩa petri (đã cấy nấm men) (6) đặt trên bộ phận (4) di chuyển theo hình chữ thập, để kết quả sau khi xử lý thu được như hình 6.
| Ion hóa: | Ar → Ar+ + e- (1) |
| Ar+ → Ar++ + e- (2) | |
| Kích thích: | Ar → Ar* (3) |
| Ar + e- → Ar* + e- (4) |
Hình 4 - Ảnh thực tế của mô hình
Hình 5 – Quá trình xử lý
Hình 6 – Ảnh chụp đĩa petri sau khi xử lý plasma
Bảng 1 – Thông số ống
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, plasma nhiệt độ thấp có khả năng xử lý được nấm men. Hệ thống trên sử dụng: điện áp 100V, dòng điện 2A, lưu lượng khí 5÷7 l/p, tốc độ xử lý 400mm/p.
Kết luận:
• Với khả năng tiêu diệt vi khuẩn mà không dùng hóa chất, thời gian xử lý nhanh, công nghệ plasma nhiệt độ thấp có tính ứng dụng cao trong xử lý và bảo quản thực phẩm.
• Các thiết bị tạo plasma chỉ sử dụng năng lượng điện, các loại khí nên có thể dễ dàng ghép với các thiết bị khác trong quy trình xử lý và bảo quản thực phẩm.
