CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu ngoài và trong nước đã công bố 1. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước 1. Applications of cold plasma technology in food packaging, Trends in Food Science & Technology (2013).
[1] - Trong bài báo này, nghiên cứu Công nghệ plasma lạnh là một tiến trình mới, cung cấp nhiều ứng dụng xanh tiềm năng để đóng gói thực phẩm. Nghiên cứu để tăng năng lượng bề mặt của polyme, tăng cường độ bám dính và khả năng in. Plasmalà một công cụ mạnh mẽ để khử trùng bề mặt của cả thực phẩm và vật liệu đóng gói thực phẩm. Xu hướng mới nhằm phát triển trong đóng gói diệt khuẩn, cung cấp giải pháp không dùng nhiệt diệtkhuẩn của các loại thực phẩm đóng gói.
Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về lý thuyết plasma lạnh, thiết bị và tóm tắt những tiến bộ gần đây trong việc thay đổi các vật liệu đóng gói thực phẩm polyme cùng với các ứng dụng tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm. - Ngoài ra, hạn chế chủ yếu kỹ thuật diệt khuẩn thông thường là dùng hóa chất, làm tăng tổng chi phí xử lý và ô nhiễm môi trường. Ngược lại, khử trùng plasma lạnh là một phương pháp không dùng hóa chất, nhanh chóng và an toàn, áp dụng cho một loạt các vật liệu bao bì và không dẫn đến bất kỳ dư lượng hóa chất. Tuy nhiên, việc áp dụng nó cho sản xuất hàng loạt trong ngành bao bì thực phẩm được giới hạn bởi thời gian xử lý, thường kéo dài đến vài phút.2 Technology Moving Forward ‐Plasma for the Food Industry[2] Trong bài báo này, nghiên cứu: Giới thiệu tóm tắt về plasma - Lớp phủ xử lý bề mặt và đối với bao bì - Lớp phủ Bio-active [3] 1 Luan van - Ứng dụng của plasma để bảo quản thực phẩm.1: Dùng Plasma để diệt khuẩn cho cà chua đựng trong hộp thủy tinh [2] - Tiêu diệt vi khuẩn - Nghiên cứu triển vọng tương lai Plasma 1.
Các kết quả nghiên cứu trong nước 1.1 Báo cáo chuyên đề: “Xử lý nước uống cho cộng đồng bằng công nghệ xanh (công nghệ plasma)”[4] - Giới thiệu công nghệ xử lý nước uống bằng công nghệ plasma của Phòng nghiên cứu Năng Lượng và Môi Trường - Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM - Phân tích hiệu quả kinh tế và lợi ích bảo vệ môi trường của công nghệ xử lý nước uống bằng công nghệ plasma 1.2 Hệ thống xử lý nước thải y tế bằng công nghệ Plasma [5] - Nước thải y tế chứa một lượng lớn các vi sinh vật, kim loại nặng, hóa chất độc hại, đồng vị phóng xạ v. Các hệ thống xử lý hiện có hầu hết đều sử dụng công nghệ cũ, chi phí đầu tư thấp nhưng không đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý cũng như độ bền của hệ thống. Công nghệ xử lý nước thải tiên tiến bậc nhất trên thế giới hiện nay là công nghệ plasma công nghệ được nghiên cứu phát triển trong nước tại phòng thí nghiệm năng lượng và môi trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hồ Chi Minh đã đạt được các kết quả ưu việt. Hiệu quả xử lí cao, đáp ứng tất cả các 2 Luan van chỉ tiêu quốc gia về chất lượng nước thải y tế.
Chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, hệ thống vô cùng nhỏ gọn, dễ lắp đặt, được thiết kế theo module nên công suất phù hợp với từng cơ sở, dễ dàng nâng cấp hay có nhu cầu mở rộng qui mô hoạt động. Hệ thống tự động hóa hoàn toàn từ khi tiếp nhận cho đến khi nước được thải ra môi trường nên dễ dàng sử dụng, tính ổn định cao. Nước thải được xử lí trong môi trường kín nên không gây ra mùi hôi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Thiết kế nhỏ gọn, đẹp mắt sẽ không gây mất cảnh quan cho những cơ sở y tế nhỏ khi phải lắp đặt thiết bị trong không gian làm việc.
Không xử dụng hóa chất nên chi phí vận thành thấp, vận hành đơn giản, không phải xử lí mùn. Nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng.3 Hệ thống xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma [6] - Bề mặt chi tiết máy trước khi phủ một lớp bảo vệ, ví dụ như xi mạ, nhuộm, sơn, chất bôi trơn… rất cần được làm sạch và tăng độ hấp thụ. Với phương pháp truyền thống, chi phí để tẩy rữa bề mặt chi tiết là rất cao, hiệu suất thấp đồng thời ảnh hưởng rất lớn đến môi trường do sử dụng một số hóa chất độc hại. Ngoài ra, sản phẩm sau khi phủ lớp bảo vệ, độ bám dính không cao do lực liên kết giữa chi tiết và chất phủ thấp.
Để khắc phục những nhược điểm trên, giải pháp bắn plasma lên bề mặt chi tiết ở nhiệt độ và áp suất khí quyển được ứng dụng. Với phương pháp này, bề mặt chi tiết được làm sạch và đồng thời tăng độ hấp thu nên ít tốn nguyên liệu phủ, sản phẩm đẹp, bền và chịu được điều kiện làm việc khắc nghiệt.Tóm lại, muc tiêu quan trọng của dự án là xử lý bề mặt chi tiết, tức làm sạch và tăng khả năng hấp thụ chất phủ làm cho sản phẩm đẹp, chịu lực tốt, bền với điều kiện sử dụng thay đổi, giảm thời gian sản xuất, giảm chi phí sản xuất. 3 Luan van Hình 1.2: Kết quả xử lý bề mặt kim loại bằng Plasma những giọt nước bên trái là nơi bề mặt chưa xử lý, vũng nước bên phải là nơi bề mặt đã xử lý (từ một giọt nước giống bên trái tự động loang ra do độ hấp thụ bề mặt sau xử lý) - Ứng dụng công nghệ plasma với phản ứng plasma trong môi trường khí trơ tạo ra các phần tử electron, ion và phân tử oxy hóa bậc cao. Trong môi trường plasma, dưới tác động của điện trường các phần tử này sẽ chuyển động với một động năng rất lớn.
Thành phần bụi và chất bẩn (hữu cơ và vô cơ) bám trên bề mặt chi tiết được làm sạch bởi sự va đập các hạt vào bề mặt và các vi khuẩn, nấm bị tẩy bởi quá trình oxy hóa bậc cao. Hơn thế nữa, khi các hạt này va chạm với bề mặt chi tiết nó sẽ truyền cho bề mặt chi tiết một năng lượng từ đó kích thích các phần tử trên bề mặt hoạt động mạnh dẫn đến kết quả bề mặt cần bám dính của chi tiết có khả năng bám dính chất phủ rất tốt. Do đó bề mặt chi tiết sau khi xử lý sạch và có độ hấp thụ rất cao. Plasma xảy ra trực tiếp trên bề mặt chi tiết nên quá trình xử lý nhanh và hiệu quả.
Tóm lại, với công nghệ plasma, quy trình phủ bề mặt chi tiết đạt hiệu quả cao, kinh tế, bền và thân thiện với môi trường. 4 Luan van Hình 1.3: Bề mặt kim loại trước khi xử lý plasma Hình 1.4: Bề mặt kim loại sau khi xử lý plasma Kết luận: Chưa có nghiên cứu nào về diệt khuẩn bằng công nghệ Plasma trên vải khăn lạnh dùng trong máy đóng gói khăn lạnh .4 Khả năng diệt khuẩn s. aureus của plasma lạnh ở áp suất thường trên khăn lạnh [32]: Plasma lạnh có khả năng diệt khuẩn trên khăn lạnh, cụ thể hiệu quả xử lý đạt 100% (giảm 4 đơn vị log) khi điện áp đầu vào 110V, cường độ dòng điện 1.5 5 Luan van A và tốc độ xử lý 1 m/ph. Thực tế thí nghiệm cho thấy, mẫu vải có bề rộng 50 mm, tuy nhiên chùm tia Plasma có bề rộng 150 mm.2 Tính cấp thiết của đề tài Vì kích thước nhỏ gọn, dễ dàng vận chuyển, bảo quản, giá thành rẻ (450đ/cái) [7] và rất thuận tiện cho việc sử dụng nên khăn lạnh ngày càng được sử dụng rất phổ biến, đặc biệt là ở các nhà hàng, khách sạn, bến tàu xe ở các thành phố.
- Tuy nhiên theo tìm hiểu, quá trình sản xuất khăn lạnh ẩn chứa nhiều nguy cơ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và gây ô nhiễm môi trường. - Cụ thể, theo Hình 1.5 - quy trình sản xuất khăn lạnh hiện nay – phôi vải được lấy từ cuộn 1 (phôi vải được nhập khẩu từ Trung Quốc chưa qua xử lý, nhiễm nhiều loại vi khuẩn) [8], sau đó sẽ được xếp làm 4 phần qua cơ cấu xếp vải, tiếp theo đó sẽ được thấm ướt vào dung dịch chất bảo quản có chứa chất paraben và hương liệu), sau đó sẽ được gấp đôi và đóng gói thành sản phẩm.5: Quy trình sản xuất khăn lạnh hiện nay - Với quy trình trên, phôi vải sẽ không được xử lý diệt khuẩn mà được đưa thẳng vào quá trình sản xuất và đóng gói. Chính vì lẽ đó quy trình sản xuất khăn lạnh hiện nay còn tồn tại một số nhược điểm sau: 6 Luan van - Vải khăn lạnh chưa qua diệt khuẩn nên vẫn còn chứa các vi khuẩn, nấm mốc gây bệnh đã được đóng gói đưa vào sử dụng ảnh hưởng đến sức khỏe. Theo kết quả, có 530.000 trực khuẩn/1g giấy khăn giấy ướt [8] có vi khuẩn có hại nếu dùng để lau các vết xước trên cơ thể như vết thương hở hay đơn giản như vết trứng cá trên mặt thì vi khuẩn có thể xâm nhập vào cơ thể và hậu quả là vô cùng nguy hiểm.
Khi vi khuẩn lây lan theo đường máu ra các bộ phận khác trên cơ thể như phổi, tim gây viêm màng não, gây viêm nội tâm mạc, gây viêm phổi hoặc là gây nhiễm trùng máu toàn thân rất nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong. [9] - Sử dụng nhiều hóa chất để bảo quản trong đó có những chất gây tác dụng phụ, có khả năng gây độc cho gan, ảnh hưởng xấu đến hệ sinh dục, gây rối loạn nội tiết.và chất paraben. Đây là một chất bảo quản sử dụng trong mỹ phẩm vì có đặc tính chống nấm mốc và vi khuẩn. Tuy nhiên, rất nhiều nhà khoa học gần đây đã đề cập và đưa ra nghiên cứu cho thấy sự liên quan giữa chất paraben đối với sức khỏe con người.
Cụ thể, nó có thể gây ung thư vú ở nữ giới và vô sinh ở nam giới. Nếu sử dụng khăn ướt kém chất lượng thì các hóa chất có hại càng nhiều, càng dễ thấm sâu và tích tụ vào cơ thể thông qua da [10]. - Chất tạo mùi thơm gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt là gây kích ứng da người sử dụng.Mùi thơm của khăn giấy ướt thường là axit thơm mạch vòng như benzen, dễ gây ra dị ứng, mẩn đỏ, ngứa ngáy ở người có da nhạy cảm, nhất là trẻ em.