1. Tình trạng kỹ thuật hiện nay trên thế giới
Hiện nay trên thế giới thường áp dụng các phương pháp xử lý nông sản, thực phẩm như: phương pháp xử lý nhiệt, phương pháp xử lý hóa chất, phương pháp chiếu xạ, các phương pháp ức chế vi sinh và phương pháp xử lý plasma lạnh.
Các phương pháp xử lý nhiệt như thanh trùng, tiệt trùng hoặc làm lạnh và làm lạnh đông thường được sử dụng để tiêu diệt hoặc ức chế hoạt động một số nhóm nấm, vi sinh nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ của môi trường như cầu khuẩn sinh mủ, trực khuẩn đại tràng, bào tử nấm men, Sammonella typhi, Staphylococcus aureus v.v. Phương pháp nhiệt tiêu diệt được nhiều các loại vi sinh vật, nhưng không hoàn toàn triệt để vì có một số vi sinh vật có sức đề kháng lớn đối với nhiệt như nha bào Clostridium, nha bào Botulinum v.v. Ngoài ra nhược điểm cơ bản của các phương pháp xử lý nhiệt nói chung là làm thay đổi chất lượng, cấu trúc trên bề mặt và bên trong cũng như hương vị của các loại nông sản thực phẩm cần xử lý.
Phương pháp xử lý nông sản, thực phẩm bằng hóa chất là phương pháp tương đối phổ biến và đơn giản hiện nay để ức chế sự phát triển của vi sinh vật, kéo dài thời gian xử lý, bảo quản nông sản, thực phẩm. Tùy vào thời gian, loại thực phẩm, môi trường thực phẩm v.v., có nhiều loại hóa chất khác nhau như các muối Cl để ướp thịt, cá; các muối nitrat, nitric của Na, K để diệt khuẩn Clostridium và Botulinum; các chất như anhydrit sulfurơ (SO2, H2SO3), andehit cacbonic (CO2, H2CO3) ức chế hoạt động của các vi sinh, enzym; các dung dịch axit focmic, focmol để kéo dài thời gian bảo quản; các chất kháng sinh tổng hợp từ nhiều loại vi sinh vật và có khả năng tiêu diệt các loại vi sinh vật khác như nizin, các fitonxit v.v; các chất chống oxy hóa như Axit L – ascorbic (Vitamin C) và muối của nó. Nhìn chung các phương pháp xử lý bằng hóa chất đều để lại dư lượng hóa chất trong nông sản, thực phẩm. Nhiều loại hóa chất gây hại cho sức khỏe và môi trường nếu dùng không đúng liều lượng, quy trình cũng như trong thời gian dài.
Tia phóng xạ có khả năng diệt các loại nấm và vi khuẩn ở sâu bên trong bề mặt các loại nông sản, thực phẩm. Tia phóng xạ có khả năng phá vỡ các tế bào vi sinh vật, làm mất khả năng sinh sản của chúng. Phương pháp sử dụng tia phóng xạ có khả năng xử lý triệt để các loại nấm và vi sinh vật trên bề mặt và bên trong nông sản, thực phẩm nhưng thường có công suất xử lý không lớn, giá thành cao và hiệu quả thấp. Các tia phóng xạ thường được sử dụng như tia gamma, beta, alpha, tia X và UV. Các tia phóng xạ này thường được thu từ các nguồn phóng xạ của nguyên tố 60Co, 90Sr, 157Ce v.v. Phương pháp xử lý thực phẩm bằng tia phóng xạ yêu cầu quy trình thực hiện phức tạp, tuân thủ nghiêm ngặt các quy định và có chi phí đầu tư trang thiết bị và vận hành tương đối lớn. Phương pháp phóng xạ khá nguy hiểm do có thể để lại dư lượng phóng xạ nguy hiểm đối với người tiêu dùng cũng như gây biến đổi chất lượng, mùi vị của thực phẩm.
Các phương pháp ức chế vi sinh khác như hút chân không, sấy khô, ướp muối làm thay đổi môi trường sống của các vi sinh vật và tế bào, ức chế hoạt động của chúng, làm hỏng các liên kết tế bào, dẫn tới phá hủy chúng. Tuy nhiên các phương pháp ức chế vi sinh có thể không triệt để với nhiều loại vi sinh vật khác nhau tồn tại cùng lúc trên bề mặt nông sản, thực phẩm. Ngoài ra phương pháp này cũng thường gây biến đổi chất lượng, mùi vị của sản phẩm.
Phương pháp xử lý nông sản, thực phẩm plasma lạnh là phương pháp hiệu quả diệt nấm, vi sinh vật trên bề mặt, ít xâm nhập, không làm thay đổi cấu trúc và thành phần bên trong nông sản, thực phẩm, giữ nguyên hương vị, giữ nguyên thành phần nước, muối và các khoáng chất trong các lớp mô và tế bào trên bề mặt, đảm bảo độ tươi sống các sản phẩm nông sản, thực phẩm. Ngoài ra phương pháp xử lý plasma lạnh cũng không để lại bất kỳ dư lượng phóng xạ cũng như hóa chất nào trên bề mặt và bên trong các lớp mô, tế bào của nông sản, thực phẩm. Công nghệ plasma lạnh có chi phí đầu tư và vận hành thấp so với các phương pháp khác, công suất xử lý cao, thời gian ngắn, hiệu quả cao. Do các ưu điểm trên, ngày càng nhiều các ứng dụng công nghệ plasma lạnh được nghiên cứu và sử dụng trong công nghiệp chế biến, xử lý và bảo quản nông sản, thực phẩm.
2. Giới thiệu về công nghệ plasma lạnh trong xử lý, bảo quản nông sản thực phẩm
Cơ chế diệt nấm, vi sinh và xử lý nông sản, thực phẩm công nghệ plasma lạnh gồm có: tiêu diệt và bất hoạt các vi sinh vật bằng tia UV; tách các tế bào từ các mạng lưới cũng như từ các cụm tế bào; thay đổi khả năng hấp thụ màng tế bào; tác động và phá vỡ cấu trúc DNA bằng các gốc oxy hóa tự do; gây ảnh hưởng đến chức năng protein màng tế bào, phá vỡ cấu trúc kết dính bề mặt tế bào bằng bắn phá bởi các electron, ion có động năng lớn; biến đổi sức căng bề mặt, độ bám dính và độ ẩm của lớp bề mặt, ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật; loại bỏ lớp ngoài cùng trên bề mặt thực phẩm dẫn đến loại bỏ toàn bộ hệ vi sinh và các chất hóa học bám trên đó.
Ứng dụng công nghệ plasma lạnh cho xử lý nông sản, thực phẩm gồm có làm sạch bề mặt nông sản, thực phẩm; chống lại các tác nhân gây bệnh, bao gồm cả các loại vi khuẩn đa kháng; không làm biến đổi tính chất, mùi vị, cấu trúc của nông sản, thực phẩm. Sử dụng công nghệ plasma lạnh có thể cho phép làm giảm lớn hơn 5 logs các tác nhân gây bệnh như Salmonella, Escherichia coli O157: H7, Listeria monocytogenes, và Staphylococcus aureus.
Thế giới có gần 200 sáng chế ứng dụng plasma lạnh trong chế biến và bảo quản thực phẩm đang được đăng ký bảo hộ ở khoảng 13 quốc gia trên toàn thế giới. Trong đó, lượng sáng chế tập trung chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Mỹ v.v. Các sáng chế về ứng dụng công nghệ plasma trong thực phẩm đang tập trung chủ yếu vào hướng nghiên cứu: bảo quản, khử trùng, kiểm nghiệm thực phẩm.
3. Giới thiệu về tủ xử lý nông sản thực phẩm của Viện Công nghệ VinIT
Viện Công nghệ VinIT đã nghiên cứu tiếp cận theo hướng tạo ra thiết bị xử lý nông sản, thực phẩm ứng dụng công nghệ plasma lạnh với cấu trúc đặc biệt giàn các điện cực cao thế, cao tần, cho phép tạo dòng plasma lạnh trong buồng xử lý với hiệu suất cao, dưới áp suất khí quyển. Các đầu phát plasma sử dụng H2O2 trộn không khí cung cấp cho các điện cực tạo dòng plasma lạnh có nhiệt độ nguyên tử và ion thấp hơn 39 oC, nhiệt độ electron lớn trên 20 000 K, mật độ hạt electron trên 1013 cm-3, thành phần hoạt tính đa dạng NOx, O, O*, O2, O3, OH– , tia cực tím UV.
Thiết bị xử lý nông sản, thực phẩm công nghệ plasma lạnh theo Viện Công nghệ VinIT có tác dụng diệt khuẩn, nấm và vi sinh vật cao, ứng dụng rất tốt cho xử lý và bảo quản các loại nông sản thực phẩm, trong đó có các loại rau, củ, quả vùng nhiệt đới, các loại hoa quả, thịt, cá và thực phẩm tươi sống từ sản phẩm của nông nghiệp và chăn nuôi. Thiết bị xử lý nông sản thực phẩm công nghệ plasma lạnh cho phép xử lý hiệu quả, không gây độc hại, giữ nguyên chất lượng, kéo dài thời gian bảo quản và có tác động thấp nhất tới bề mặt của sản phẩm.
VIỆN CÔNG NGHỆ VINIT
01.2020
