Sáng chế của nhóm nghiên cứu Viện Kỹ thuật Công nghệ cao, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành được Cục Sở hữu trí tuệ cấp Bằng độc quyền sáng chế theo Quyết định số 13423/QĐ-SHTT ngày 27/3/2023, mở ra hướng ứng dụng công nghệ UVC-LEDs kết hợp sàn rung thạch anh trong xử lý vi sinh vật trên bề mặt nông sản mà không sử dụng hóa chất, không sử dụng nhiệt và không sử dụng chiếu xạ ion hóa.
Nhóm nghiên cứu gồm: PGS.TS. Trần Việt Cường, TS. Nguyễn Hoàng Hưng, TS. Huỳnh Trần Mỹ Hòa, ThS. Phạm Hoài Phương, TS. Lê Tiến Dũng, TS. Vũ Văn Vân, ThS. Ngô Nguyên Vũ và TS. Đinh Đức Anh đã phát triển sáng chế “Thiết bị diệt khuẩn cho nông sản sau thu hoạch hoặc sau chế biến” xuất phát từ nhu cầu thực tế của doanh nghiệp chế biến và phân phối nông sản sạch.
Từ bài toán thực tế của nhà máy chế biến nông sản
Trong chuỗi giá trị nông nghiệp, giai đoạn sau thu hoạch và sau chế biến luôn là “điểm nhạy cảm” quyết định chất lượng sản phẩm trước khi đưa ra thị trường. Với rau củ quả, trái cây sấy, nông sản đóng gói hoặc các sản phẩm phục vụ xuất khẩu, vấn đề không chỉ là làm ra sản phẩm ngon, đẹp, đồng đều mà còn phải kiểm soát vi sinh vật, bảo đảm an toàn thực phẩm và giữ được chất lượng tự nhiên của nguyên liệu.
Các phương pháp diệt khuẩn truyền thống như xử lý nhiệt, xử lý hóa chất, chiếu xạ hoặc các công nghệ ức chế vi sinh đều có vai trò nhất định trong sản xuất. Tuy nhiên, mỗi phương pháp cũng đặt ra những giới hạn riêng. Xử lý nhiệt có thể làm thay đổi cấu trúc bề mặt, độ tươi, hương vị hoặc một số đặc tính cảm quan của sản phẩm. Xử lý hóa chất nếu không kiểm soát chặt chẽ quy trình, liều lượng và thời gian có thể để lại dư lượng không mong muốn trong nông sản. Trong khi đó, nhiều doanh nghiệp chế biến hiện nay cần những giải pháp xử lý sạch hơn, ít can thiệp hơn và phù hợp hơn với yêu cầu ngày càng cao của thị trường.
Nhóm nghiên cứu tại Nhà máy chế biến nông sản Trình Nhi (Lâm Đồng)
Ý tưởng sáng chế của nhóm nghiên cứu NTTU xuất phát từ chính nhu cầu này. Bài toán ban đầu đến từ nhu cầu bảo quản nông sản sau thu hoạch và xử lý trước khi chế biến, trong đó có đề xuất thực tế từ nhà máy chế biến nông sản Trình Nhi thuộc Công ty Nông sản Trình Nhi (TNFoods) tại Lâm Đồng. Doanh nghiệp cần một thiết bị có khả năng hỗ trợ diệt khuẩn cho nông sản nhưng hạn chế tối đa tác động đến chất lượng sản phẩm. Từ yêu cầu đó, nhóm nghiên cứu đặt ra mục tiêu rõ ràng: phát triển một thiết bị xử lý vi sinh không dùng hóa chất, không dùng nhiệt, đồng thời hạn chế nguy cơ làm suy giảm chất lượng nông sản sau xử lý.
UVC-LEDs và sàn rung thạch anh: điểm mới của sáng chế
Giá trị cốt lõi của sáng chế nằm ở việc kết hợp đèn LED phát tia UVC với sàn rung thạch anh. Về nguyên lý, tia UVC là một tác nhân vật lý có khả năng tác động lên vi sinh vật trên bề mặt. Khác với các phương pháp dùng hóa chất, UVC không bổ sung tác nhân hóa học vào sản phẩm. Khác với xử lý nhiệt, UVC không làm gia nhiệt nông sản theo cách các công nghệ nhiệt truyền thống thường gây ra. Nhờ đó, nếu được thiết kế và vận hành phù hợp, công nghệ này có thể hỗ trợ xử lý bề mặt sản phẩm trong khi vẫn hướng đến việc giữ hương vị, độ tươi, thành phần nước, muối và khoáng chất trong các lớp mô, tế bào của nông sản.
Tuy nhiên, xử lý bằng tia UVC cũng có một thách thức kỹ thuật lớn: tia UV có khả năng xâm nhập thấp, chủ yếu tác động trên bề mặt. Nếu chỉ chiếu từ một hướng, những vùng bị che khuất hoặc phần nông sản tiếp xúc trực tiếp với mặt sàn có thể không được xử lý đồng đều. Với các loại nông sản có hình dạng không đều, bề mặt gồ ghề hoặc kích thước khác nhau, thách thức này càng rõ hơn.
Đây chính là điểm nhóm nghiên cứu NTTU đưa ra hướng giải quyết. Thay vì thiết kế một thiết bị chiếu UVC thông thường, sáng chế sử dụng sàn rung làm bằng thạch anh. Vật liệu thạch anh cho phép tia UVC xuyên qua, nhờ đó thiết bị có thể chiếu tia theo hai hướng: từ trên xuống để tiếp xúc trực tiếp với bề mặt sản phẩm và từ dưới lên xuyên qua sàn thạch anh để tác động đến phần nông sản nằm trên mặt sàn. Khi kết hợp thêm chuyển động rung, sản phẩm được dịch chuyển nhẹ, thay đổi điểm tiếp xúc và tăng khả năng tiếp cận của tia UVC lên nhiều mặt khác nhau.
Chính vì vậy, sáng chế không chỉ đặt đèn UVC vào dây chuyền xử lý nông sản, mà giải quyết một điểm nghẽn rất cụ thể của công nghệ chiếu tia: làm sao để tia UVC tiếp xúc được với nhiều mặt sản phẩm hơn. Chính sự kết hợp giữa nguồn UVC-LEDs, sàn thạch anh truyền tia và cơ chế rung đã tạo nên cấu trúc kỹ thuật khác biệt của thiết bị.
Theo mô tả của nhóm nghiên cứu, thiết bị sử dụng tia UVC ở vùng bước sóng 276 nm. Đây là thông số kỹ thuật quan trọng, gắn với định hướng sử dụng UVC như một tác nhân vật lý trong xử lý bề mặt nông sản. Với thiết kế này, sáng chế hướng đến mục tiêu diệt khuẩn hiệu quả hơn trên bề mặt sản phẩm, đồng thời hạn chế việc sử dụng các tác nhân có thể làm phát sinh dư lượng hóa chất hoặc ảnh hưởng đến đặc tính tự nhiên của nông sản.
Vận hành thiết bị của sáng chế tại phòng thử nghiệm của Nhà máy chế biến nông sản Trình Nhi
Vì sao lựa chọn UVC-LEDs thay vì đèn hơi thủy ngân?
Một điểm đáng chú ý khác của sáng chế là định hướng sử dụng công nghệ LED phát tia UVC. Trong nhiều thiết bị UV truyền thống, nguồn phát thường là đèn hơi thủy ngân. Loại đèn này đã được sử dụng rộng rãi, nhưng cũng có một số hạn chế như tuổi thọ chưa cao, mức tiêu thụ điện năng lớn hơn và đặt ra yêu cầu xử lý an toàn khi có nguy cơ thủy ngân rò rỉ hoặc khi thiết bị hết vòng đời sử dụng.
Trong khi đó, công nghệ UVC-LEDs đang được quan tâm trong nhiều ứng dụng xử lý bề mặt, môi trường và khử khuẩn nhờ khả năng thiết kế linh hoạt, kích thước gọn, có thể bố trí theo module và phù hợp với xu hướng giảm rủi ro môi trường trong thiết bị công nghiệp. Với ngành chế biến nông sản, những yếu tố như độ bền, an toàn vận hành, khả năng tích hợp vào dây chuyền và chi phí sử dụng lâu dài đều có ý nghĩa quan trọng không kém hiệu quả xử lý.
Việc nhóm nghiên cứu chọn UVC-LEDs cho thấy sáng chế không chỉ giải quyết bài toán diệt khuẩn trước mắt, mà còn hướng đến một thiết bị có khả năng phát triển theo nhu cầu của nhà máy. Tùy theo quy mô sản xuất, loại nông sản và yêu cầu xử lý, hệ thống có thể được tiếp tục tối ưu về số lượng đèn, thời gian chiếu, cường độ, tốc độ rung, diện tích sàn và cách bố trí trong dây chuyền.
Tiềm năng ứng dụng trong chế biến nông sản sạch
Đối tượng hưởng lợi trực tiếp từ sáng chế là các đơn vị chế biến nông sản, đặc biệt là các cơ sở sản xuất rau củ quả sấy, trái cây sau chế biến, nông sản đóng gói hoặc các sản phẩm cần xử lý bề mặt trước khi bảo quản và phân phối. Với các nhóm sản phẩm này, một công nghệ xử lý không dùng hóa chất, không dùng nhiệt có thể góp phần bảo vệ chất lượng cảm quan và giảm áp lực kiểm soát dư lượng trong sản phẩm cuối.
Với doanh nghiệp, thiết bị mở ra thêm một lựa chọn công nghệ trong kiểm soát vi sinh vật trên bề mặt nông sản. Với người tiêu dùng, giải pháp hướng đến các sản phẩm an toàn hơn, hạn chế dư lượng hóa chất và giữ được đặc tính tự nhiên của nguyên liệu. Với ngành chế biến nông sản, đây là một hướng đi phù hợp với xu thế nâng cao giá trị sau thu hoạch, phát triển chế biến sâu và đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn của thị trường.
Dấu ấn nghiên cứu ứng dụng của NTTU
Từ nhu cầu thực tế của Công ty Nông sản Trình Nhi (TNFoods) tại Lâm Đồng, nhóm nghiên cứu Trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã phát triển sáng chế hệ sàn rung UVC-LEDs như một giải pháp công nghệ phục vụ trực tiếp cho bài toán chế biến nông sản sạch. Với một doanh nghiệp đang vận hành nhà máy chế biến nông sản quy mô 12.000m², hợp tác cùng các hợp tác xã và hơn 100 hộ nông dân tại Đà Lạt, Đức Trọng, Đơn Dương, đồng thời hướng đến chuỗi cung ứng xanh, sạch và phát triển bền vững, yêu cầu kiểm soát vi sinh vật sau thu hoạch hoặc sau chế biến không chỉ là vấn đề kỹ thuật, mà còn là điều kiện để bảo đảm chất lượng, an toàn thực phẩm và khả năng mở rộng thị trường.
Trong bối cảnh đó, sáng chế của NTTU trở thành một mắt xích quan trọng trong hướng tiếp cận chế biến hiện đại, sử dụng tác nhân vật lý để xử lý bề mặt nông sản, giảm phụ thuộc vào hóa chất, hạn chế tác động nhiệt và góp phần giữ chất lượng tự nhiên của sản phẩm. Từ một đề xuất cụ thể của doanh nghiệp, nhóm nghiên cứu đã chuyển hóa bài toán sản xuất thành giải pháp kỹ thuật, đưa thiết bị vào thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm và nhà máy, đồng thời xác lập quyền sở hữu trí tuệ cho công nghệ. Đây là minh chứng rõ nét cho vai trò của Trường Đại học Nguyễn Tất Thành trong nghiên cứu, phát triển sáng chế phục vụ đời sống, đồng hành cùng doanh nghiệp và góp phần nâng cao giá trị nông sản Việt Nam.
Với định hướng tăng cường chuyển giao công nghệ từ nhà trường đến doanh nghiệp, nhóm nghiên cứu sẵn sàng phối hợp trao đổi chuyên môn, thử nghiệm và kết nối chuyển giao thiết bị với các doanh nghiệp, hợp tác xã và đơn vị chế biến nông sản có nhu cầu ứng dụng công nghệ xử lý sau thu hoạch. Các đơn vị quan tâm có thể liên hệ TS. Huỳnh Trần Mỹ Hòa, Viện Kỹ thuật Công nghệ cao, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành (Email: htmhoa@ntt.edu.vn) để trao đổi thêm về khả năng hợp tác nghiên cứu và ứng dụng.
Hồ Quý
