Luận văn Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm diệt khuẩn cho máy đóng gói khăn lạnh bằng công nghệ Plasma lạnh (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm diệt khuẩn cho máy đóng gói khăn lạnh bằng công nghệ Plasma lạnh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN LONG PHỤNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CỤM DIỆT KHUẨN CHO MÁY ÐÓNG GÓI KHĂN LẠNH BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA LẠNH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 06520103 S K C0 0 4 8 3 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN LONG PHỤNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CỤM DIỆT KHUẨN CHO MÁY ĐÓNG GÓI KHĂN LẠNH BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA LẠNH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
3. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu ngoài và trong nước đã công bố 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước 1.1.1.1. 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. 1.1.1.2 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
4. - Ứng dụng của plasma để bảo quản thực phẩm. Hình 1.1: 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 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước 1.1.2.1 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 1.1.2.2 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.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
5. 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. 1.1.2.3 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
6. 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
7. 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 . 1.1.2.4 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
8. 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. 1.2 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. Hình 1.5: 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
9. - 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. Vì làn da của trẻ con rất mỏng manh nên việc lạm dụng giấy ướt quá nhiều có thể khiến trẻ dễ bị dị ứng, đau rát, nổi mẩn đỏ, ngứa ngáy hoặc bị hăm ở vùng lau do chất hương và bảo quản trong đó.[11] 7
10. Hình 1.6: Phôi bao bì Hình 1.7: Phôi vải - Để bảo quản trong thời gian lâu dài, vải sẽ được đưa vào dung dịch (các loại hóa chất bảo quản + hương liệu) với nồng độ nhất định. Các loại hóa chất và hương liệu này được pha trộn với nguồn gốc và xuất xứ đa số từ Trung Quốc.[11] - Trước những vấn đề như trên, việc nghiên cứu và thiết kế mô hình xử lý khăn lạnh bằng công nghệ mới để làm sạch vải, diệt khuẩn ,không gây ô nhiễm, tiết kiệm năng lượng và không sử dụng hóa chất đang trở thành một vấn đề cấp thiết. - Ngày nay, công nghệ Plasma lạnh đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tẩy khuẩn như diệt khuẩn dụng cụ y tế, xử lý nước thải, xử lý nước uống So với những công nghệ truyền thống thì công nghệ Plasma chỉ sử dụng điện năng để tạo ra các gốc oxy hóa mạnh như: O, NO, NO2, HO*, O3 . tia cực tím (UV), và động năng của electron, ions trong môi trường plasma dùng để diệt khuẩn. Do đó, 8
11. việc sử dụng công nghệ Plasma lạnh đem lại nhiều hiệu quả như tiết kiệm năng lượng, không sử dụng hóa chất, không gây ô nhiễm môi trường. - Do vậy ứng dụng công nghệ Plasma lạnh vào quy trình sản xuất khăn lạnh nhằm thay thế việc sử dụng hóa chất bảo quản trở thành vấn đề cấp thiết - Với phương hướng giải pháp trên tôi đã “ Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm diệt khuẩn cho máy đóng gói khăn lạnh bằng công nghệ plasma lạnh”.Với nghiên cứu, thiết kế, tính toán cụm diệt khuẩn xử lý khăn lạnh và thử nghiệm khả năng diệt khuẩn trên khăn lạnh bằng công nghệ Plasma phù hợp với máy đóng gói khăn lạnh có kích thước 2100x500x1100 (mm) và nghiên cứu công nghệ xử lý diệt khuẩn sau khi đóng gói thành phẩm khăn lạnh. - Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu ứng dụng Plasma lạnh vào bảo vệ và đóng gói, xử lý diệt khuẩn trên khăn lạnh. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Ứng dụng công nghệ Plasma lạnh vào quy trình sản xuất khăn lạnh nhằm thay thế việc sử dụng hóa chất bảo quản. 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan công nghệ đóng gói sản phẩm. Tập trung nghiên cứu công nghệ đóng gói khăn lạnh. Xây dựng một phương pháp đóng gói năng suất 11 cái/phút, an toàn, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường. - Nghiên cứu tổng quan công nghệ Plasma. Nghiên cứu tập trung khả năng diệt khuẩn cho khăn lạnh bằng công công nghệ Plasma lạnh áp suất thường. Xây dựng một phương pháp diệt khuẩn khăn lạnh mới an toàn, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường. - Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm diệt khuẩn cho máy đóng gói khăn lạnh bằng công nghệ plasma lạnh đảm bảo an toàn . - Đánh giá các yếu tố: Vận tốc khăn và cường độ dòng điện ảnh hưởng đến quá trình xử lý Plasma ảnh hưởng tới hiệu suất diệt khuẩn trên mẫu vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus ATCC 25213 . - Nâng cao hiệu quả diệt khuẩn khăn lạnh bằng công nghệ plasma lạnh lên 100%. 9
12. 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm diệt khuẩn cho máy đóng gói khăn lạnh bằng công nghệ plasma lạnh. - Thông số: Vận tốc khăn V và cường độ dòng điện I - Nghiên cứu và thử nghiệm khả năng diệt khuẩn của Plasma lạnh trên khăn lạnh trên loại vi khuẩn gây hại là Staphylococcus aureus ATCC 25213. - Nghiên cứu trên một loại vải không dệt Rayon [16] 1.2.3 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm diệt khuẩn cho máy đóng gói khăn lạnh bằng công nghệ plasma lạnh ở nhiệt độ thấp trong môi trường áp suất thường. - Thí nghiệm trên một loại vi khuẩn gây hại là Staphylococcus aureus ATCC 25213. - Nghiên cứu trên một loại vải không dệt Rayon [16] 1.2.4 Giới hạn đề tài - Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế và xây dựng mô hình thử nghiệm với cụm diệt khuẩn cho vải khăn lạnh trong phòng thí nghiệm nên chưa thiết kế tối ưu. - Thí nghiệm trên một loại vi khuẩn gây hại là Staphylococcus aureus ATCC 25213. - Nghiên cứu thông số: Vận tốc khăn V và cường độ dòng điện I được nghiên cứu. - Nghiên cứu thí nghiệm trên một loại vải sợi không dệt Rayon. - Chưa nghiên cứu độ nhám bề mặt và tỉ lệ mòn điện cực trong quá trình xử lý ảnh hưởng đến khả năng diệt khuẩn. 1.2.5 Nhiệm vụ của đề tài : - Tổng quan được công nghệ Plasma hiên nay và các ứng dụng . - Tăng cường sự hiểu biết về công nghệ Plasma lạnh áp suất thường. - Nghiên cứu tổng quan công nghệ đóng gói. - Nghiên cứu chuyên sâu công nghệ đóng gói khăn lạnh . 10
13. - Xây dựng mô hình bằng phần mềm thiết kế CREO 3.0, tính toán mô phỏng, chế tạo thử nghiệm cụm diệt khuẩn bằng Plasma và kết hợp cơ cấu máy đóng gói. Lắp thêm cụm Plasma ở đầu vào nguyên liệu vải khăn lạnh và cụm băng tải xử lý khăn lạnh thành phẩm bằng Plasma. - Thực hiện quy hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu. - Nhận xét đánh giá các kết quả thực nghiệm thu được. Từ đó rút ra kết luận thông số tối ưu cho hệ thống xử lý bằng Plasma trên máy đóng gói khăn lạnh. 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu thập tài liệu từ các bài báo khoa học, tạp chí, sách giáo trình và các nguồn từ internet trong và ngoài nước có liên liên quan tới nội dung nghiên cứu. - Tìm hiểu và phân tích sự ảnh hưởng của Plasma đến các tính chất cơ, lý tính của khăn lạnh . - Thí nghiệm sự ảnh hưởng của Plasma lạnh đến các tính chất diệt khuẩn trên vải của khăn lạnh . Phương pháp phân tích tài liệu: Tham khảo từ giáo trình thiết kế máy và tài liệu về Plasma trong và ngoài nước. Được sự hỗ trợ từ giảng viên hướng dẫn TS. Trần Ngọc Đảm. - Điều tra thực tế: Quan sát, nghiên cứu các máy sản xuất khăn lạnh đang có ở thành phố Hồ Chí Minh. 1.3.2 Phương pháp thực nghiệm: - Phương pháp tổng hợp từ các nguồn thông tin, tiến hành xử lý, đề xuất phương án, nguyên lý hoạt động, thiết bị phụ trợ, thực hiện thiết kế mô hình. - Thử nghiệm với nhiều phương án khác nhau để chọn phương án tốt nhất. - Bằng phương pháp thực nghiệm trong đó thay đổi các thông số đầu vào quan trọng là cường độ dòng điện và vận tốc vải xử lý. Số liệu đầu ra chính là số 11
14. lượng vi khuẩn còn sống sót được đo đạc. Từ số liệu thu được, tính toán đánh giá tính hiệu quả của phương án. - Thực hiện các thí nghiệm về khả năng diệt khuẩn bằng công nghệ Plasma lạnh trên khăn lạnh . - Tìm ra được công thức thực nghiệm mối quan hệ giữa các thông số đầu vào như I , V để đạt năng suất diệt khuẩn tối ưu. - Tiến hành làm thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm. - Thiết kế, tính toán cụm xử lý diệt khuẩn. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu sơ lược về Plasma và nguyên lý diệt khuẩn bằng công nghệ Plasma lạnh 2.1.1. Các ứng dụng của công nghệ Plasma trên thế giới - Thuật ngữ Plasma lần đầu tiên được sử dụng để mô tả khí ion hóa bởi nhà hóa học người Mỹ Irving Langmuir khi ông giành giải thưởng Nobel hóa học vào năm 1927. Nhưng công nghệ plasma thật sự bắt đầu phát triển từ giữa những năm cuối của thế kỉ XX và bùng nổ vào những năm đầu của thế kỉ XXI khi công nghệ Plasma đã và đang có mặt trong hầu hết các ứng dụng công nghệ cao (high- technology). Một ví dụ điển hình là nhiệt phân rác thải thành điện năng bằng công nghệ plasma nhiệt độ cao (high-temperature plasma) của NASA, được các công ty công nghệ cao nổi tiếng của Mỹ như General Electric, Westinghouse, Alter NRG ứng dụng, chế tạo thiết bị. Ứng dụng công nghệ plasma là thực hiện một quá trình sử dụng điện để tạo ra cung hồ quang ở nhiệt độ cực cao (7.0000 C - 9.0000 C) nhằm biến các loại chất thải thành khí phân tử, nguyên tố (gọi là khí tổng hợp), hơi nước và chất xỉ bằng các thiết bị đặc biệt, gọi là thiết bị chuyển đổi plasma. Còn plasma nhiệt độ thấp (low-temperature plasma) được sử dụng trong quá trình chế tạo vật liệu bao gồm cả việc cấy (etching) các mô hình phức tạp dùng cho các các linh kiện vi điện tử và vi quang, dùng trong các công nghệ lắng đọng trong các lĩnh vực tạo 12
15. ma sát, từ, quang, chất dẫn điện, chất cách điện, chất polyme, các màng mỏng xúc tác [12]. - Một trong những ứng dụng của plasma nguội hiện nay mà hai nước Nga và Mỹ đã và đang nghiên cứu đó là ứng dụng của plasma trong công nghệ hàng không. Được phát ra chung quanh thân máy bay đang bay, plasma tách hẳn máy bay ra khỏi không khí khiến cho lực cản khí động học bị triệt tiêu giúp cho máy bay bay nhanh hơn, ít tiêu hao nhiên liệu hơn và có thể làm mất dấu máy bay trên màn hình radar. Theo các chuyên viên hàng không thì ứng dụng này có thể áp dụng đối với các loại vật thể bay như máy bay, tên lửa chiến lược, máy bay không người lái, vệ tinh ở các chế độ bay khác nhau như bay ở tốc độ bình thường hay siêu thanh [12]. - Ngoài ra, plasma cũng rất quan trọng trong chiếu sáng, tạo sóng vi ba, hủy các chất thải độc hại, các chất hóa học, lazer và các bộ gia tốc tân tiến phục vụ cho việc nghiên cứu các hạt cơ bản. 2.1.2. Giới thiệu về Plasma Hình 2.1:Tia Plasma (a - Plasma tự nhiên; b - Plasma nhân tạo) -Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất (các trạng thái khác là rắn, lỏng, khí) trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Đại bộ phận phân tử hay nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân, các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân. Plasma không phổ biến trên Trái Đất tuy nhiên trên 99% vật chất trong vũ trụ tồn tại dưới dạng plasma, vì thế trong bốn trạng thái vật chất, plasma được xem như trạng thái đầu tiên trong vũ trụ. 13
16. Hình 2.2:Sự chuyển biến vật chất theo nhiệt độ - Nếu sự ion hóa được xảy ra bởi việc nhận năng lượng từ các dòng vật chất bên ngoài như từ các bức xạ điện từ thì Plasma còn gọi là Plasma lạnh. - Thí dụ như đối với hiện tượng phóng điện trong chất khí, các electron bắn từ catod ra làm ion hóa một số phân tử trung hòa. Các electron mới bị tách ra chuyển động nhanh trong điện trường và tiếp tục làm ion hóa các phân tử khác. Do hiện tượng ion hóa mang tính dây chuyền này, số đông các phân tử trong chất khí bị ion hóa và chất khí chuyển sang trạng thái plasma. Trong thành phần cấu tạo loại plasma này có các ion dương, ion âm, electron và các phân tử trung hòa. - Nhờ vào các đặc tính đặc biệt của Plasma (năng lượng động lực học của chùm hạt electron, các tia UV được tạo ra, các hạt mang điện tích) ở nhiệt độ thấp được ứng dụng trong việc xử lý nước thải, xử lý bề mặt Trong ứng dụng Plasma để xử lý bề mặt, Plasma được tạo ra dưới dạng các ion phân tử được phun trực tiếp lên bề mặt nhựa, những electron ở cực dương sẽ được phóng vào màng nhựa tạo một lớp nhẵn nơi đó các vết mực sẽ được lấp phủ lên tạo ra sự liên kết tốt giữa lớp mực in và màng nhựa. Ngoài ra, công nghệ Plasma nhiệt độ thấp còn được sử dụng để khử trùng các dụng cụ nha khoa, cũng như các ụd ng cụ y tế khác. 2.1.3 Tia cực tím (Ultraviolet- UV) sinh ra khi phóng Plasma [13] - Tia cực tím hay tia tử ngoại, tia UV (từ tiếng Anh Ultraviolet) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X. Phổ tia cực tím có thể chia ra thành tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 đến 200 nm) và tử ngoại xạ hay tử ngoại chân không (có bước sóng từ 200 đến 10 nm). - Khi quan tâm đến ảnh hưởng của tia cực tím lên sức khỏe con người và môi trường, thì phổ của tia cực tím chia ra làm các phần: UVA (380-315 nm), hay 14
17. gọi là sóng dài hay "ánh sáng đen"; UVB (315-280 nm) gọi là bước sóng trung bình; và UVC (ngắn hơn 280 nm) gọi là sóng ngắn hay có tính tiệt trùng bị lớp ozon và khí quyển hấp thụ . Hình 2.3 Bước sóng tia UV [14] 2.1.3.1 Tác dụng đối với môi trường - Tia cực tím có thể khử khuẩn vì tác dụng rất mạnh trên Nucleo Protein của vi khuẩn, nó có thể làm biến dạng hoặc giết chết vi khuẩn. Hiệu lực tiệt khuẩn của tia cực tím không những tuỳ thuộc mật độ, thời gian chiếu tia, điều kiện môi trường mà còn tùy thuộc vào sức chịu đựng của vi khuẩn. Ngoài ra do tác dụng của tia cực tím, không khí có thể sinh ra ôzôn cũng có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. - Tia cực tím gây hại cho ADN của sinh vật theo nhiều cách. Một trong những cách phổ biến nhất tác động liên kết bất thường giữa 2 đơn phân kế cận thay vì giữa các đơn phân bổ sung trên 2 mạch đối nhau (tạo bậc thang). Kết quả là ADN có một chỗ phình trong cấu trúc và nó không còn có thể thực hiện những chức năng bình thường nữa. 15
18. Hình 2.4: Tia UV tác động vào AND [15] 2.2 Vải không dệt Rayon nguyên liệu sản xuất khăn lạnh - Vải không dệt dạng cuộn sản xuất bởi dây chuyền sản xuất công nghệ cao khổ từ100mm – 3050mm. Phục vụ hoạt động sản xuất khăn lạnh , khăn lạnh và các loại khác. - Sản phẩm sản xuất từ nguyên liệu chất lượng cao: Rayon, Polyester, bột gỗ, loại sợi mảnh tạo độ kết dính chặt chẽ cao. Sản phẩm được biết đến về đa dạng mẫu mã, độ bền cao, có tính chắn sáng và hấp thụ tốt, mềm mại, dễ sử dụng Hình 2.5: Vải Rayon nguyên liệu sản xuất khăn lạnh không dệt dạng cuộn [16] - Tính năng: mềm, ít đổ lông, dễ sử dụng, hút nước và độ bền cao, dễ xử lý và chỉ dùng một lần. Ứng dụng: Có thể sử dụng làm khăn lạnh, khăn y tế hay ngành du lịch Dưới đây là một số sản phẩm có mặt trong dịch vụ cung cấp khăn lạnh giá rẻ trong nước hiện nay: - Khăn lạnh loại chấm bi: Chấm bi 01 (70g) - mỏng và dày: thường dành quán ăn lớn. Chấm bi 02 (75g) - dày: thường dành cho quán cafe lớn, nhà hàng lớn. Chấm bi 03 (90g) - loại dày: thường dành cho bida, nhà hàng lớn. 16
19. Hình 2.6: Vải Rayon nguyên liệu sản xuất khăn lạnh loại chấm bi [17] - Khăn lạnh loại lưới: Lưới 01 (50g) - mỏng và dày: thường dành cho quán ăn nhỏ. Lưới 02 (55g) - dày: thường dành cho quán cafe nhỏ, nhà hàng nhỏ. Lưới 03 (60g) - dày: thường dành cho nhà hàng nhỏ. Hình 2.7: Vải Rayon nguyên liệu sản xuất khăn lạnh loại lưới [17] - Do đặc tính chứa khí, kết cấu nên là môi trường chứa vi khuẩn nhiều nhất . - Quá trình đan và dệt làm tăng khả năng nhiễm khuẩn cho khăn lạnh. 2.3 Nước giữ ẩm cho khăn lạnh - Nước tinh khiết RO: + Quy trình sản xuất nước RO + Tầm quan trọng của việc sử dụng nước RO trong khăn lạnh - Ngày nay, các cơ sở sản xuất khăn lạnh tại Việt Nam đều sử dụng nước RO để thấm ướt vải, nguyên nhân là nếu sử dụng nước máy, nước chưa qua xử lý, nước thông thường sẽ làm vải bị mốc, nhiễm khuẩn sau khi đóng gói trong một thời gian ngắn. 17
20. - Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO)[18] 2.4 Bao bì khăn lạnh 2.4.1 Bao bì PP(Polypropylen) dùng trong khăn lạnh [19] 2.4.1.1 .Đặc tính - Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi. Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ. - Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ. - Chịu được nhiệt độ cao 100o C. tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (140oC) - cao so với PE - có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng. - Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác. - Bao bì màng ngọc dày 0.28mm [20]. 2.4.1.2 Công dụng - Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm nhặt. - Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn. - PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thắm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì 2.5 Vi khuẩn Tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) 18
21. Hình 2.8: Vi khuẩn tụ cầu vàng 2.5.1 Giới thiệu về vi khuẩn Tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) - Staphylococcus aureus hay Tụ cầu vàng là một loài tụ cầu khuẩn gram dương kỵ khí tùy nghi và là nguyên nhân thông thường nhất gây ra nhiễm khuẩn trong các loài tụ cầu. - Tụ cầu vàng là loài vi khuẩn gây nhiều bệnh nhất và có khả năng kháng lại nhiều loại kháng sinh. Sự gây bệnh của tụ cầu rất đa dạng, trong đó cần quan tâm đến một số bệnh mà tụ cầu gây ra hay gặp trong mùa hè. Hình 2.9: Vi khuẩn tụ cầu vàng 2.5.2 Hình dạng và kích thước [21] Tụ cầu vàng là những cầu khuẩn, có đường kính từ 0,8-1,0 µm và đứng thành hình chùm nho, bắt màu Gram dương, không có lông, không nha bào, thường không có vỏ (Hình1). Hình 2.10: S. aureus dưới kính hiển vi quang học 2.5.3 Nuôi cấy[21] 19
22. S K L 0 0 2 1 5 4