NGUYÊN TẮC VÀ KINH NGHIỆM RỬA, LÀM SẠCH RAU QUẢ BẰNG ÔZÔN


    Clean JSC nhận được nhiều câu hỏi về cách thiết kế bể rửa, kỹ thuật khai thác máy ôzôn nói chung và máy A-Ozone trong công nghệ ứng dụng ôzôn để xử lý làm sạch rau quả với công suất từ vài chục đến vài trăm kilogram rau quả mỗi giờ cho đên vài tấn giờ  theo quy mô công nghiệp. Xin trả lời chung về một số nguyên tắc và kinh nghiệm như dưới đây.

Phần 1  NGUYÊN TẮC CHUNG

1. Xử dụng ôzôn để rửa làm sạch rau quả là cách làm rất hiệu quả, từ 1997 đã được tuyên bố là an toàn GRAS (Generally Recognized As Safe), được cơ quan quản lý dược và thực phẩm Mỹ FDA phê chuẩn, cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ  EPA chấp thuận đưa vào pháp quy … được Hiệp hội ôzôn thế giới IOA và các Hiệp hội ôzôn ở các nước tiên tiến khuyến cáo ứng dụng rộng rãi …công nghệ ôzôn đã đang và ngày càng phổ biến trên rất nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam.

2.
 Khi xử lý bằng nước có ôzôn cần đảm bảo:
- Phải dùng  ôzôn sạch, tức không có hoặc có rất ít các thành phần dị độc khí đi kèm như NxOy, …
 
- Cần dùng Nước sạch có độ pH 6,5-8,5, nhiệt độ không quá 25 oC. Chỉ dùng nước một lần, trường hợp có hệ thống lọc để hồi dụng  vẫn cần bổ xung thay thế ít nhất 10% nước mới sau mỗi lần xử lý. Nếu nước không hay chưa sạch nó sẽ tranh cướp và tiêu hao một phần ôzôn để tự làm sạch mình trước.
 
- Xử lý riêng cho từng loại rau quả. Tỉ lệ rau/ nước khoảng 0,1 - 0,25 kg/L. với quả khoảng 0,1-0,4 kg/L. Trước khi đưa vào bể, rau quả phải đã trải qua rửa vài lần bằng nước sạch để loại trừ bớt tạp chất dính bám …
 
- Rau quả đã ôi, nát, thối, hay bị ô nhiễm nông dược quá mức thì phải bỏ đi, một số trường hợp chỉ bị ô nhiễm cục bộ thì khi phân loại cần tách riêng ra, số này nếu không thể bỏ đi và vẫn có thể tận dụng thì có thể áp dụng quy trình oxy hóa sâu AOP (Advanced Oxydation Processes)  theo cách pha thêm nước oxy già H2O2  nồng độ 0,05 -0,1 % và tạo môi trường kiềm pH 8-8,5 để xúc tác ôzôn phân giải nhanh, phản ứng mạnh hơn, làm sạch tốt hơn

- Ôzôn cần được hòa tan hoặc trộn đều trong nước, được tiếp xúc tốt với tất cả các bề mặt rau quả, do vậy cần khuấy đảo nước bằng bơm nước và phân bố các đầu phun hợp lý.

- Ôzôn phải đủ liều và lượng, được xác định bằng tích số ký hiệu là CT, trong đó C là nồng độ ôzôn thực tế có trong nước tiếp xúc với rau quả tính bằng mg/L (miligram ôzôn / lít nước) T là thời gian tiếp xúc tính bằng phút. CT phải đạt đến ngưỡng nào đó, nhất là khi sát khuẩn, nếu không coi như không tác dụng gọi là hiệu ứng “Được tất cả hay chẳng có gì” All Or None Effect

- Bể và dụng cụ cần làm bằng vật liệu chịu ôzôn.

- Môi trường khu vực xử lý phải thông thoáng, tuân thủ quy chế GMP, đảm bảo  sức khỏe an toàn cho người lao động.  
- Phải có bản quy phạm hướng dẫn vận hành treo ngay tại nơi lắp đặt thiết bị và sổ ghi chép tình hình làm việc hàng ngày.

- Định kỳ đo đạc, kiểm tra thiết bị nhà xưởng và thường xuyên lấy mẫu sản phẩm xét nghiệm, theo dõi thống kê, phân tích … để có được số liệu và kinh nghiệm thực tiễn tương thích đặc thù của đơn vị.
 
- Sau xử lý có thể đem sử dụng hoặc tiếp tục bảo quản lạnh hay bao gói tránh bị tái nhiễm khuẩn, nhiễm độc từ môi trường.

Phần 2  MỘT VÀI KINH NGHIỆM 

2. 1   Kỹ thuật hòa trộn ôzôn vào nước và kinh nghiệm chọn, xây bể, lắp đặt

Mục tiêu chính khi xử lý rau bằng ôzôn là sát khuẩn (chủ yếu là Coliform), diệt nấm và tiêu trừ tàn lưu Nông dược (thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kích thích tăng trưởng…) như: Aldrin/ Dieldrin, Bbenzo(a)pyren, Lindane, Malathion, Parathion Diuron, các hợp chất chứa Chlor nhưu Heptachlor, Chlordane , Methoxychlor, Heptachlorepoxide, ... TDE,  BHC, DDT (Hiện ít sử dụng nhưng còn tồn tích trong đất từ trước) …
Để đạt được yêu cầu làm sạch và đạt hiệu quả kinh tế, trước hết cần khai thác phát huy tối đa nguồn ôzôn đã có. Điều này với các thiết bị không đồng bộ (mua lẻ máy ôzôn và các máy dụng cụ phối hợp … về tự lắp) phụ thuộc rất nhiều vào việc người sử dụng  lựa chọn và lắp ráp ra sao để có thể đạt được sự hút hòa trộn ôzôn vào nước tốt nhất.

* Khi đưa ôzôn vào nước, sẽ tạo ra 2 nhóm (thành phần): 

A - Nước đã bị ozone hóa bởi lượng ozone hòa tan làm tăng điện thế oxy hóa khử - thành phần này xác định dễ dàng bằng máy đo ORP và đo nhiệt độ nước cùng thời điểm (dùng bút đo ORP 57 đo được đồng thời 2 chỉ tiêu là rẻ, bền và khá thuận tiện)

B - Tập đoàn bọt khí ozone lẫn trong nước - trong đó một lượng  B1 trực tiếp tiếp xúc với rau, quả và làm sạch chúng, một lượng  B2 không có cơ hội tiếp xúc với rau quả sẽ nổi lên mặt thoáng của nước, trong thời gian nổi lên bọt khí ôzôn tiếp tục hòa tan nhưng rất ít do thời gian rất ngắn mà chủ yếu  thoát ra rồi tỏa vào môi trường không khí (phần này tất nhiên không tham gia xử lý và đã là lãng phí). Thành phần B (gồm B1 và B2) rất khó xác định.


* Có nhiều phương cách, thiết bị hòa trộn ôzôn vào nước. Trong công nghệ rửa làm sạch rau quả có thể dùng 3 phương cách phổ quát mang tính truyền thống và 1 phương cách tân tiến là::

2.1.1  Sục Ozone vào nước bằng các cục đá xốp có nhiều lỗ nhỏ: Cách này rất đơn giản. Khí ôzôn nồng độ tiêu chuẩn (~ 20 mg/L) áp lực +0,02 đến +0,05 Mpa, phun qua các lỗ của cục đá xốp thành các bọt khí  tập trung quanh quẩn cục đá xốp. Các bọt  khí ôzôn sẽ có kích thước to (1-5 mm) và do độ sâu sục ở bể rửa thường dưới 0,7 m, nên chỉ thu được thành phần A không quá 3% thành phần B1 không quá 5-7% còn lại là B2 ~ 90% (B2 là vô ích, có khi còn làm ô nhiễm bầu không khí quanh thiết bị). Hiệu suất khai thác chung của phương cách sục là nhỏ hơn 10%. Có nghĩa là nếu dùng máy  20 g/hr thì chỉ có 2 g/hr được khai thác vào việc làm sạch rau mà thôi.

2.1.2   Sử dụng Venturi-Injector lắp sau Bơm nước để hút trộn ôzôn vào nước và đảo trộn đều: Khí ôzôn bị hút dưới áp suất âm ở chỗ thắt của Injector, đồng thời hòa đều ngay vào dòng nước với tập đoàn bọt khí nhỏ hơn (0,1-1 mm) nên thành phần A có thể đạt đến 40%, thành phần B1 đạt 20%, còn lại là B2 ~40% . Sau Injector không được có vật cản (xả tự do ngay trên mặt nước hay nhúng sâu xuống không quá 0,3 m). Và nếu tính toán lựa chọn lắp ráp đúng, tỉ lệ hút khí/ nước đạt 5-7%. Phương cách này khá dẽ dàng, thương áp dụng với máy ôzôn nồng độ thấp, không áp lực và sử dụng bơm nước kiểu li tâm cho lưu lượng lớn để hút được nhiều khí ôzôn. Hiệu suất khai thác chung đạt  khá nhưng không quá 60%

2.1.3   Sử dụng Dynamic Injector lắp sau Bơm nước rồi tiếp đến Bộ trộn tĩnh (Static Mixer): Khí ôzôn và tia nước cùng được phun và hòa trộn một phần ngay trong khoang hỗn hợp có kết cấu đặc biệt, phần bọt khí chưa tan tiếp tục va đập zíc zắc hòa tan thêm trong buồng trộn tĩnh….Phương cách này rất chủ động, có thể điều chỉnh khống chế nồng độ dễ dàng nhưng cần có nguồn ôzôn đậm đặc áp lực cao và bơm nước kiểu tăng áp (booster pump). Nếu áp lực lớn, tỉ lệ khí/nước có thể rất cao (gần như không hạn chế) Hiệu suất chung đạt 70-80%

2.1.4   Sử dụng Bơm nước trộn khí Ozone chuyên dụng (Mix Pump): Không cần Injector, khí ozone được hút mạnh, lao thẳng vào cửa hút của bơm nước rồi bị xay nghiền xé tơi bởi bánh răng bơm có vận tốc cao, hòa trộn và ép ra cửa đẩy với áp lực lớn tới 0,4-0,6 Mpa  - có thể phun trực tiếp vào rau quả (như vòi rửa xe) hay dẫn lên cao vài chục mét hoặc dẫn đi xa hàng trăm mét. Tỉ lệ khí/nước đạt 8-10% Thành phần A đã là  ~60%, B1 dưới dạng các vi bọt khí rất nhỏ mịn cỡ 20-30 micron chiếm > 35%, thành phần B2 chỉ dưới 5%. Hiệu suất chung đạt > 95%. Nếu tiếp nối bộ trộn tĩnh  loại có gắn thêm 2 cặp nam châm vĩnh cửu đất hiếm (Static Magnetic Mixer) sẽ tạo được “nhũ tương ôzôn” màu trắng đục với kèm thêm rất nhiều ion âm hydroxyn (Negative ion OH- ) hỗ trợ, xúc tác nâng cao 150 đến 200% hiệu quả xử lý làm sạch. Phương cách tân tiến này đã và đang được CleanJSC sử dụng trong đa số thiết bị Ozone hóa nước đồng bộ kiểu SWE và SWT , …với cài thêm các bộ kiện tân kỳ như bộ van an toàn tích hợp 3 trong 1, ngăn chặn tuyệt đối mọi sự cố có thể khiến nước tràn hay rò rỉ ngược làm hỏng máy ôzôn.

* Nếu có điều kiện thì chọn ứng dụng phương cách 2.1.4 với thiết bị đồng bộ là tốt nhất nhưng phải đầu tư thêm ~ 20% do bơm trộn là loại chuyên dụng cho công nghệ ôzôn, ít thông dụng trên thị trường. Với buồng bơm đúc liền khối bằng thép inox SUS 304, bánh bơm kiểu răng, trục bơm … đều cán ép lăn từ thép inox 444L hay 316L, bạc đỡ bằng gốm sứ (ceramics) Jioăng phớt bằng Teflon và Silicon …nên tuy đắt nhưng rất bền.

* Ngoài ra chỉ nên sử dụng phương cách 2.1.2 và để đạt hiệu quả cao, cần cải tiến bể xử lý, đưa thêm vào giàn lưới cách mặt nước ~ 15 cm trên đó để rau quả mới vớt dưới bể lên, trên cùng càng kín càng tốt. Bố trí như thế sẽ tận dụng được lượng ôzôn thoát lên tiếp xúc trực tiếp với rau nên có nắp đậy quả tiếp tục phản ứng tiêu độc … nâng cao được hiệu suất chung đến ~75%

2. 2   Kỹ thuật đo kiểm, xác định nồng độ ôzôn và tích số CT và kinh nghiệm xử lý
         
2.2.1  Rất khó xác định chính xác nồng độ Ôzôn của nước trong bể, bởi nó gồm 2 thành phần A và B như trên đã phân tích. Do vậy nồng độ ôzôn thực tế tham gia xử lý không tương ứng (thường cao hơn) so với công thức quy đổi theo số đo ORP. Thí dụ: Khi dùng ôzôn xử lý nước, đo ORP của nước đã  ôzôn hóa (để yên tĩnh) được +600 mV tương ứng nồng độ ôzôn ~ 0,1 mg/L … nhưng trong môi trường nước rửa rau (sôi động) vừa có thành phận nước đã ozone hóa, vừa có tập đoàn các vi bọt khí ôzôn thì nồng độ ôzôn nếu vẫn là 0,1 mg/L nhưng chỉ đo được ORP  +400 đến + 450mV (tùy theo tỉ lệ 2 thành phần A, B tức tùy theo kỹ thuật hòa trộn)

+ Với phương cách hòa  trộn bằng Venturi-Injector ORP của nước trong bể khi chưa cho rau quả vào (nhúng bút đo trực tiếp hoặc lấy ra 1 cốc 200ml để đo) cần không nhỏ hơn +350mV . Khi đang có rau quả cầm không nhỏ hơn +400mV đến + 450mV. Duy trì tối thiểu trong 10 phút cho mục đích sát khuẩn hay 15 -20 phút cho đồng thời vừa sát khuẩn vừa tiêu độc.                                                                                                                             

+ Với phương cách  hòa trộn bằng Bơm hút trộn chuyên dụng ORP của nước khi chưa có rau quả cần không nhỏ hơn + 320 mV, khi có rau quả cần không nhỏ hơn +350mV đến + 400mV. Duy trì tối thiểu trong 7 phút cho mục đích sát khuẩn hay 10-15 phút cho đồng thời vừa sát khuẩn vừa tiêu độc.

2.2.2  Tuy là ôzôn nhanh chóng tự phân giải  sau một thời gian ngắn (thời gian giảm một nửa trong môi trường nước là bể có nắp đậy, có nhiệt độ 18oC,  pH ~7, và không có thành phần hóa học, yếu tố vật lý xúc tác … vào khoảng 40-60 phút , trong môi trường không khí nhiệt độ 28-30 oC, độ ẩm 80% áp suất 1 bar …vào khoảng 20-30 phút. Sau khi phân giải gần như không để độc hại thứ cấp gì, nhưng cũng không nên nhiều ôzôn quá hoặc ORP cao quá hay thời gian xử lý dài quá sẽ làm giảm màu sắc, chất lượng (một số Vitamine), mùi vị …của rau quả, nhất là loại rau có tinh dầu như rau thơm, húng, tía tô … hay rau có lá mỏng như rau diếp, cải cúc,…

2.2.3  Tùy loại rau, xuất xứ rau, mùa thu hoạch … Đơn vị cần theo dõi đúc rút quy trình thích hợp tương thích với thiết bị xử lý của mình.

2.2.4  Nếu chuyên dịch vụ xử lý rau thì nên trang bị thêm một số dụng cụ đo kiểm và xây “Hầm nổi” xử lý liên tục trên băng xích hay xe goòng, quang treo …di chuyển qua từng khoang trong “Tunen” chứ không theo từng mẻ trong bể chứa.

2.2.5  Có thể dùng máy các Thiết bị A -Ozone SACHBEN kiểu ST, SW để xử lý một số loại Rau, Quả, Nấm, … không cho phép rửa nước, muốn vậy có thể thực hiện xử lý khô trong tủ kính có các giàn treo, giá đỡ và cánh đóng kín

2.2.6  Riêng với Nho, Dâu tây … nên trộn ôzôn nước đậm đặc bằng Dynamic Injector nối tiếp với Static Magnetic Mixer rồi phun mù trong tủ kín chứa rau quả cần xử lý

2.2.7  Một số loại rau sau xử lý, có thể dùng máy quay li tâm nhẹ nhàng để nhanh chóng làm ráo nước

2.2.8  Rau quả sau xử lý nếu không chế biến ngay hay ăn ngay thì cần bao gói (thích hợp) và bảo quản lạnh (nhiệt độ thích hợp), nếu để trong siêu thị nên phun bọc màng Chitosan (Việt nam sản xuất từ vỏ con tôm)
……………….

     
   Những điều nêu trên còn rất sơ sài … Ở Việt nam việc ứng dụng công nghệ ôzôn trong làm sạch rau quả còn là mới và mang tính tự phát. Với hàng ngàn loại rau quả ở khắp các miền vùng, mức độ ô nhiễm mắc phải cũng đa dạng, phức tạp và khó kiểm soát … Chúng tôi thiết tha mong được trao đổi thêm về lý luận và kinh nghiệm thực tiễn để sau đó phổ biến ứng dụng rộng rãi góp phần nâng cao an toàn vệ sinh thực phẩm, bảo vệ sức khỏe …  cho cuộc sống tốt đẹp hơn


CLEAN JSC 

 



 


Công ty Cổ phần Công nghệ Thiết bị sạch