Cơ sở của việc áp dụng Ozone trong xử lý rau cải sau thu hoạch

Trong các nghiên cứu về hiệu quả xử lý chống nhiễm vi sinh vật trên rau quả cho thấy ngành công nghiệp sau thu hoạch thường dùng các chất kháng vi sinh trong các lĩnh vực không qui định rõ ràng. Một số nơi xử lý sản phẩm và chế biến thường dùng ozone trong nước sát trùng, xử lý không khí lạnh trong phòng chế biến, và các áp dụng sau thu hoạch khác.

Để áp dụng cho toàn bộ hoặc các sản phẩm đã lột vỏ, các xí nghiệp xử lý và chế biến tin tưởng vào việc tự quyết định rằng ozone đã được tổ chức GRAS ( Generally Recognized As Safe) công nhận như là chất phụ trợ chế biến thực phẩm.

Các ý kiến của chuyên gia đã tạo nên lời khuyến nghị này nhưng cho đến nay FDA vẫn chưa đưa ra quyết định chính thức về chất Ozone . Không như khí Clor, chất Calcium hypochlorite, và sodium hypochlorite, chưa có xử lý sau thu hoạch nào sử dụng đến Ozone được đăng ký cho U.S EPA ( the U.S Environmental Protection Agency) hay cho DPR (California Department of Pesticide Registration)

Ozone(O3

Ozone là một chất hoạt hóa mạnh, xảy ra quá trình oxi hóa tự nhiên với bề dày lịch sử về sử dụng an toàn nước máy , xử lý nước, nước uống nấu sôi, và các bể bơi. Các áp dụng Ozone hiện nay như dùng trong xử lý nước thải, các chất thải trong sản xuất sữa, lò giết mổ, tháp làm lạnh, hệ thống nước bệnh viện và dụng cụ, các hồ cá cảnh và ao cá, các công viên nước…

Ở trạng thái sạch, nước máy sẽ không có các vật chất hữu cơ, các phân tử đất đá, và Ozone có hiệu quả tẩy trùng cao nhất ở nồng độ 0.5-2ppm.

Ozone không tan trong nước ở nồng độ 0.00003g/100ml và nhiệt độ 20oC và hiệu quả phát tán của Ozone là chủ yếu để kháng vi sinh vật. Hoạt tính chống nhiễm khuẩn của Ozone không hiệu quả khi pH nước từ 6-8.5. Tính ăn mòn thiết bị của Ozone cao và Ozone có thể gây chết người ở nồng độ trên 4ppm. Ozone cũng dễ dàng được phát hiện bằng cách ngửi khi ở nồng độ 0.01-0.04ppm. Các giới hạn OSHA cho việc ngộ độc Ozone cụ thể ở nồng độ 0.1ppm là ngưỡng kéo dài trong 8 giờ, ở nồng độ 0.3ppm là trong 15phút. Ở nồng độ 1ppm Ozone có mùi hôi hăng cay không chịu được, gây kích thích mắt và ho.

Yêu cầu ngăn chận khí thoát ra trong một qui trình mở cần phải được đánh giá cẩn thận trên từng cơ sở có sử dụng Ozone nhưng theo kinh nghiệm hiện nay thì không thể dự báo được vấn đề nghiêm trọng gì khi xảy ra cho công nhân trong dây chuyền sản xuất.

Nồng độ hiệu quả và an toàn rất khó duy trì trong nước xử lý vì hệ thống phát hiện tự động không có được tin cậy cao.

Các máy dò điện cực có thể đo được tiềm năng giảm oxi hóa của nước hoặc các bộ kit đo màu đang được sử dụng để giám sát nồng độ Ozone chính xác hơn nhưng các vấn đề trong thực tiễn áp dụng vẫn còn xảy ra. Ozone cũng rất không ổn định trong nước và phân hủy Oxy trong thời gian rất ngắn. Trong nước chế biến nghi ngờ có chứa các vật chất hửu cơ và đất, một nửa chu kỳ của hoạt động của Ozone có thể ngắn hơn 1 phút. Nhiệt độ thấp hơn sẽ kéo dài nửa chu kỳ của Ozone. Việc duy trì nồng độ hiệu quả của Ozone trong việc ngăn chận nhiễm vi sinh vật bằng cách dùng máy phát và tiêm Ozone từ xa vào hệ thống nước trung tâm như đã làm với Chlorine và Chlorine dioxide, cho thấy rất khó và không hiệu quả.

Đối với thực tiễn dùng Ozone trong xử lý sau thu hoạch rau quả tươi, những trở ngại trên dường như sẽ được khắc phục. Trong một số trường hợp, sau khi đã bơm Ozone vào thì việc sử dụng thêm lượng nhỏ hypochlorite (ít hơn dùng các nhân tố chống oxi hóa), hay những chất chống nhiễm khuẩn ổn định khác được cho vào nước sẽ đạt hiệu quả diệt khuẩn cao hơn

OZINE HÌNH THÀNH BẰNG CÁCH NÀO?

Ozone được tạo thành bằng cách tăng năng lượng để tách đôi phân O2. Một O đơn lẻ nhanh chóng kết nối với phân tử O2 sẵn có để hình thành nên O3 hoạt động mạnh. Trong tự nhiên, Ozone hình thành bởi tia UV (185nm) từ mặt trời và suốt quá trình chiếu sáng. Trong thương mại, thiết bị giải phóng năng lượng UV phải đi qua không khí xung quanh (20% O2), xuyên qua nguồn ánh sáng UV, điển hình hơn 210nm. Những hệ thống này có chi phí thấp hơn nhưng cũng có đầu ra hạn chế hơn các hệ thống quang học. Các máy phát quang đi qua không khí giàu O2 khô thông qua hiệu thế điện cao (>5.000Volt) hay vùng quang corona tương tự như tia lửa điện khi cắm phích cắm vào ổ điện. O3 quá mức cần thiết không phân tán trong nước phải được thu lấy và hủy đi để ngăn chặn sự ăn mòn và gây thương tích cho người. Một phương pháp hủy Ozone là dùng tia UV ở tấn sóng dài hơn 254nm, kết hợp với dùng tác nhân xúc tác.

LÀM THẾ NÀO TÁC ĐỘNG HIỆU QUẢ ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Các chất hữu cơ và vô cơ không tan lơ lửng trong nước sẽ phản ứng nhanh chóng với Ozone và gây nhiễu với phản ứng kháng khuẩn. Tương tự như chlorine, chất lượng nước có tác động quan trọng đến nhu cầu Ozone và tính ổn định trong nước. Đặc biệt, sắt hòa tan, mangan, đồng, kền, hydro sulfit và ammonia sẽ gia tăng nồng độ và thời gian tiếp xúc cần thiết để gây chết tối đa vi sinh vật . Các phức hợp chất hữu cơ và vơ cơ huyền phù được cho là nguyên nhân ngăn cản các tổ chức vi sinh vật chống lại phản ứng sát trùng của Ozone.

Chất rắn lơ lửng ( hay thời gian tiếp xúc không đủ trong đường ống hoặc bồn chứa nước mưa) thường được dẫn ra là yếu tố chính trong việc làm chậm phản ứng chống vi sinh vật của việc xử lý nước, số vi sinh vật không giảm hơn 1 log. Trong các hệ thống lọc, việc giảm từ 3-4 log là có thể. Nước giếng sẽ tải các vật chất hữu cơ ít hơn và nhiều vô cơ hơn nước bề mặt. Nước xử lý tuần hoàn sẽ có nhiều vi sinh vật hơn, nhiều chất rắn hữu cơ huyền phù hơn và tiềm ẩn nhiều ký sinh trùng và các hóa chất hữu cơ khác vì khả năng phản ứng của Ozone với các chất hữu cơ, thực tế chỉ hỗ trợ cho các thiết bị lọc trong việc gạn lọc chu trình tuần hoàn hay làm mát nước mà thôi

SO SÁNH OZONE VÀ CHLORINE

Ozone được báo cáo là có tiềm năng Oxi hóa 1,5 lần cao hơn chlorine và 3.000 lần cao hơn HOCl. Thời gian tiếp xúc đối với phản ứng kháng vi sinh vật điển hình là thấp hơn 4-5 lần so với chlorine. Ozone tấn công nhanh màng tế bào vi khuẩn và chống lại các màng tế bào dày của các bào tử của các sinh vật gây hại cây trồng và ký sinh động vật ở nồng độ an toàn và thực tiễn hiệu quả hơn chlorine

Khi so sánh hiệu quả phân hủy hoàn tòan các chất cặn và các sản phẩm phản ứng hữu cơ hình thành do sử dụng chlorine, Ozone không có các sản phẩm nào bị hủy bỏ hay tái chế. Các sản phẩm oxi hóa và oxy là đầu ra của phản ứng Ozone. Có nhiều cách tính toán nhưng để giảm bớt chi phí vốn cho các thiết bị tạo và phân tán Ozone thì chi phí tương đối được tính toán như sau:

Cl2 - $0.35 / lb

NaOCl - $1.14 / lb

Ca(OCl)2 - $1.14 / lb granular

Ca(OCl)2 - $1.29 / lb ../tablet

O3 - $0.48 / lb

Chi phí cho khoảng 1 pound O3 là 1.000USD. Để tạo Ozone cần khoảng gấp 5 lần năng lượng cho sản xuất Cl2 lại ngắn gấp 25 lần sản xuất ClO2

OZONE ĐÃ TỪNG ĐƯỢC THỬ NGHIỆM CHO XỬ LÝ SAU THU HOẠCH NÀO KHÁC?

Ozone đã được đánh giá về khả năng kiểm soát bệnh hại sau thu hoạch và các cách bảo quản khác trong nhiều năm. Một số cách dùng trong thương mại áp dụng Ozone trong bảo quản táo, sơri, cà rốt, hành và khoai tây. Đánh giá sử dụng Ozone trong xử lý nước và không khí trong quản trị chất lượng sau thu hoạch cho thấy hoạt động đánh giá theo kinh nghiệm được ưa thích hơn.

Các thí dụ gồm có sự suy giảm ethylene (trong phản ứng hạn chế), khử mùi trong các kho tổng hợp, kháng nhiễm trong các hệ thống có nhiều ẩm (các siêu thị bán lẻ), khử các bào tử nấm trong các bình phun xịt cho phòng trữ, và xử lý nấm mốc trên bề mặt sau một thời gian dài vận chuyển củ hành. Cả hai biện pháp kiểm soát dịch bệnh và độc tố vật lý hiệu quả của không khí được ozone hóa trên các loại vật thể khác nhau được ghi nhận trên bảng nho và carrot(tẩy trắng).

Xử lý Ozone được báo cáo nhằm giới thiệu các hợp chất phản ứng bảo vệ cây trồng tự nhiên liên quan đến sự đối kháng . Một nghiên cứu bổ sung là cần thiết nhằm xác định khả năng và giới hạn của việc sử dụng Ozone trong xử lý sau thu hoạch trong toàn bộ và phần nhỏ nhất của quá trình chế biến rau quả.

Hiện nay, Ozone chưa được đăng ký vào danh sách cho phép sử dụng của California DPR như một chất xử lý sau thu hoạch tiếp xúc trực tiếp với sản phảm.

Bảng kiến nghị của các chuyên gia hiện nay đệ trình lên FDA hỗ trợ cho bảng phân loại GRAS xếp Ozone như một chất sát trùng dùng cho thực phẩm đã mở ra cánh cửa cho công nghiệp sản phẩm thiết lập một cam kết về tính an tòan khi sử dụng và phù hợp với GMP. Khi sử dụng Ozone tiếp xúc với sản phẩm, một bản trình bày ý kiến chuyên gia (Graham 1997) phải luôn luôn có sẵn tại nơi sản xuất nhằm đáp ứng yêu cầu của chuyên gia giám định hoặc của cơ quan chức năng dựa trên bảng phân loại GRAS.