Máy tiệt trùng rau củ bằng công nghệ plasma

Công nghệ plasma tiệt trùng rau củ, giúp kéo dài thời gian bảo quản lên 7 - 9 ngày...

Sinh viên do PGS.TS Trần Ngọc Đảm hướng dẫn thực hành trên mô hình sử dụng công nghệ plasma. Ảnh: Hà An

PGS.TS Trần Ngọc Đảm - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM đã nghiên cứu thành công công nghệ plasma tiệt trùng rau củ, giúp kéo dài thời gian bảo quản lên 7 - 9 ngày. Đây là bước tiến quan trọng trong việc giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch, nâng cao chất lượng nông sản, đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trường trong nước và xuất khẩu.

Giảm tổn thất trong nông nghiệp

Công nghệ tiệt trùng rau củ bằng plasma được PGS.TS Trần Ngọc Đảm nghiên cứu trong 7 năm, thử nghiệm thực tế tại Phòng nghiên cứu Năng lượng và Môi trường CES Plasma, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM nhằm đáp ứng mục tiêu giảm tổn thất trong ngành sau thu hoạch.

Mới đây, PGS.TS Trần Ngọc Đảm và các cộng sự ra mắt hệ thống chatbot trợ lý ảo giải đáp thắc mắc người dùng khi sử dụng công nghệ plasma. Mô hình trí tuệ nhân tạo này được huấn luyện với cơ sở dữ liệu đa dạng, cung cấp thông tin về các vấn đề kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng và tính ưu việt của công nghệ.

Giải pháp nhằm tiệt trùng rau củ quả sau thu hoạch để không bị nhiễm virus, nấm mốc, hóa chất... đáp ứng các tiêu chí bảo quản nông sản phục vụ tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Theo PGS Đảm, điểm khác biệt của công nghệ plasma là có thể thay thế phương pháp truyền thống như sử dụng hóa chất, ozone, làm lạnh...

Nghiên cứu của PGS.TS Trần Ngọc Đảm giúp kéo dài thời gian bảo quản rau củ lên 7 - 9 ngày, góp phần giảm tổn thất trong nông nghiệp. Theo thống kê của Liên Hợp Quốc, tổn thất sau thu hoạch đối với nông nghiệp Việt Nam dao động từ 14 - 35%. Cụ thể, rau ăn lá thất thoát hơn 30% sản lượng, các loại quả hơn 25%, rau ăn củ từ 10 - 20%, ngô 18%, sắn 25%. Đây là mức thất thoát cao hơn mức bình quân thế giới từ 15 - 20%. Điều này ảnh hưởng đến phát triển kinh tế nông nghiệp, đặc biệt là xuất khẩu khi các quốc gia luôn đòi hỏi khắt khe về chất lượng nông sản.

Trước thực tế đó, mục tiêu quốc gia là giảm tổn thất sau thu hoạch còn khoảng 10%. Chính phủ đã yêu cầu các bộ, ngành, địa phương đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ trong bảo quản sau thu hoạch.

Từ năm 2010, Chính phủ ban hành Quyết định 63 về chính sách hỗ trợ giảm tổn thất sau thu hoạch đối với nông, thủy sản; năm 2013 tiếp tục ban hành Quyết định 68 cụ thể hóa các chính sách này. Các chính sách này nhằm hỗ trợ nông dân, doanh nghiệp mua sắm thiết bị, cơ giới hóa khâu bảo quản, giúp giảm tổn thất nông sản sau thu hoạch.

Để góp phần thực hiện chủ trương này, PGS.TS Trần Ngọc Đảm đã dày công nghiên cứu công nghệ plasma nhằm tiệt trùng rau củ. Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, ngoài ba trạng thái thông thường là rắn, lỏng và khí.

Điểm đặc biệt của plasma trong tiệt trùng là có thể làm sạch nước rửa rau củ, không khí, dụng cụ, bao bì trong môi trường sản xuất. Nhờ đó, nhà sản xuất có thể kiểm soát nguồn vi khuẩn, tồn dư hóa chất trên bề mặt rau củ, ức chế vi khuẩn và nấm mốc phát triển.

Nguồn plasma do PGS Đảm nghiên cứu được tạo ra từ hệ thống biến áp, bộ chuyển đổi dòng điện, bộ tạo xung cao tần, biến tần, biến áp cao tần. Khi cho dòng điện 220V chạy qua điện trường cao và tần số lớn giữa hai điện cực chống phóng điện, khí bị ion hóa, tạo ra plasma.

Vùng hoạt động của nguồn plasma rộng đến 100 cm², có thể điều chỉnh thể tích, nồng độ, hình dáng phù hợp cho từng ứng dụng. Nghiên cứu được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp bằng độc quyền sáng chế năm 2018. “Trong nước đã có nhiều nghiên cứu tạo nguồn plasma. Tuy nhiên, việc ứng dụng vào hệ thống xử lý tiệt trùng rau củ hay xử lý nước thải trên thị trường còn hạn chế, nên đây là cơ hội để dự án phát triển thị trường”, PGS Trần Ngọc Đảm cho biết.

Thử nghiệm tiệt trùng rau bằng công nghệ plasma trên băng chuyền. Ảnh: NVCC

Mong muốn mở rộng quy mô

Quy trình tiệt trùng rau củ bằng plasma chia thành 3 giai đoạn. Giai đoạn đầu, rau củ được xử lý thô bằng cách rửa sạch, loại bỏ chất bẩn bám trên bề mặt. Tiếp đó, rau được đưa vào phòng xử lý trong môi trường không khí sạch nhờ áp suất dương, bổ sung chất oxy hóa. Tại đây, rau được rửa bằng bồn chứa chất oxy hóa bậc cao và nano bubble. Các hạt nano bubble đi sâu vào từng kẽ rau, làm sạch vi khuẩn, virus, nấm mốc và dư lượng thuốc trừ sâu. Giai đoạn này diễn ra khoảng 2 - 5 phút tùy loại rau.

Sau đó, rau được chuyển qua băng tải để làm sạch lần nữa bằng nước phun sương sử dụng công nghệ plasma. Giai đoạn cuối cùng là tiệt trùng bao bì bằng cách phóng plasma trực tiếp lên bề mặt bao đóng gói. Như vậy, toàn bộ quy trình diễn ra trong nhà xưởng với điều kiện không khí, nước rửa được tiệt trùng 99,9% bằng công nghệ plasma. Để đảm bảo hiệu quả, chủ nhà xưởng cần thực hiện nghiêm các yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, từ môi trường sản xuất đến nhân công chế biến, đóng gói.

Thử nghiệm trên dây chuyền cho thấy hệ thống có thể xử lý khoảng 5 tấn rau/ngày, với tổng lượng nước khoảng 5 m3/giờ, theo chu trình tuần hoàn. Theo PGS Đảm, đây là mô hình thử nghiệm tại nhà xưởng của trường, cần được thực nghiệm thực tế để đánh giá chính xác năng suất và các tiêu chí an toàn thực phẩm. Chi phí một hệ thống tiệt trùng quy mô thử nghiệm vào khoảng 200 triệu đồng.

“Chúng tôi mong muốn hợp tác với các doanh nghiệp để triển khai thực nghiệm quy mô lớn hơn, đánh giá độ ổn định của khả năng tiệt trùng, hướng tới thương mại hóa sản phẩm”, PGS Đảm chia sẻ. Ngoài bằng độc quyền sáng chế về nguồn plasma, ông còn sở hữu nhiều sáng chế khác liên quan đến xử lý nước uống, tiệt trùng không khí bằng plasma...