Thiết bị giúp tạo etylen làm trái cây chín đều, an toàn cho sức khỏe.
Đề tài: “Chế tạo bộ phản ứng xúc tác dehydrate tạo etylene định hướng sử dụng trong xử lý chín trái cây” của nhóm sinh viên vừa đoạt giải Nhất Giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học - EURÉKA lần thứ 23 năm 2021.
Bộ phản ứng xúc tác dehydrate tạo etylene định hướng sử dụng trong xử lý chín trái cây là sản phẩm do nhóm sinh viên Lưu Trung Thiện, Trần Quốc Duy và Nguyễn Tấn Luôn, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM chế tạo. PGS.TS Nguyễn Quang Long là giảng viên hướng dẫn.
Nguyễn Tấn Luôn, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, để đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu thụ, trái cây thường bị hái sớm để rút ngắn thời gian thu hoạch, dễ vận chuyển. Để làm chín trái cây, một số thương lái sử dụng chất thúc chín như đất đèn, thậm chí ngâm trong dung dịch chứa thúc chín tố pha thêm thuốc trừ nấm, bệnh.
Việc làm này gây ra hệ lụy xấu đến sức khỏe người dùng mà lại chưa được kiểm soát kỹ. Để khắc phục điều này, nhóm sinh viên tìm cách tạo ra một sản phẩm có khả năng thúc đẩy quá trình chín của trái cây mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu an toàn thực phẩm.
Trái cây chín là do tác động của khí etylen. Trong quá trình chín tự nhiên, trái cây tự sản sinh ra khí etylen. Khí sản sinh ra từ những quả đã chín sẽ thúc đẩy các quả xung quanh mau chín hơn.
Ethylen là một hormon thực vật ở dạng khí, hormon sinh trưởng tự nhiên này được hình thành ngay từ trong cây, với vai trò chính kích thích gây chín, làm già hóa và rụng hoa quả.
Ở một số loại quả khi đã lìa khỏi cây nhưng vẫn tiếp tục chín, bởi loại quả này hô hấp rất mạnh, tạo ra ethylen. Lợi dụng đặc tính thúc đẩy quá trình chín của ethylen người ta sản xuất chất ethylen nhân tạo để xử lý làm cho trái cây mau chín.
Dựa trên nguyên lý này, nhóm nghĩ đến chế tạo một chiếc máy sản xuất khí etylen để thúc đẩy quá trình chín. Thiết bị phản ứng xúc tác dehydrate (tách nước) tạo etylen gồm hai bộ phận chính là bộ phận hóa hơi và bộ phận phản ứng nơi chứa xúc tác zeolite. Zeolite là vật liệu được nhóm nghiên cứu và biến tính để có thể chuyển hóa ethanol (cồn) thành etylen.
Từ bình, cồn ethanol sẽ được dẫn vào hệ thống phản ứng bơm nhập liệu. Tại bộ phận phản ứng, cồn sẽ được hóa hơi, chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi. Bộ phận phản ứng chứa vật liệu Zeolite sẽ biến ethanol thành etylen. Khí etylen sau đó được dẫn vào bộ phận tách lỏng khí. Phần eytlen chưa được phản ứng hết sẽ được giữ lại trong nước, chỉ có etylen tinh khiết được thoát ra để dẫn vào buồng ủ chín trái cây.
Hệ thống bơm hoạt hóa sẽ liên tục hoạt động để đưa không khí vào buồng xúc tác. Cùng với nhiệt độ khoảng 300 độ C, không khí giúp đốt cháy các muội than sinh ra trong quá trình Zeolite hoạt động, biến thành dạng khí thoát ra ngoài. Quy trình này giúp cải thiện độ tinh khiết của dòng khí etylen sinh ra.
Sinh viên Nguyễn Tấn Luôn cho biết, điều đặc biệt là bộ xúc tác có khả năng chuyển hóa etylen đạt hiệu suất 72,5% ở nồng độ cồn 20%. Trong khi đó các sản phẩm máy tạo etylen nhập khẩu trên thị trường hiện nay, yêu cầu cồn lỏng đầu vào phải đạt độ tinh khiết đến 99,99%.
Sản phẩm máy thương mại nhập khẩu hiện nay có giá từ 20 - 30 triệu đồng/chiếc, trong khi sản phẩm do nhóm thiết kế chế tạo có giá thành ban đầu chỉ 2,5 triệu đồng/chiếc. Sản phẩm được thiết kế dựa trên các nguyên vật liệu có sẵn hoặc mua lẻ ngoài thị trường. Nếu được sản xuất hàng loạt, nhóm tin rằng giá thành sẽ còn thấp hơn nữa.
PGS.TS Nguyễn Quang Long, Trường Đại học Bách khoa TPHCM nhận xét, đây là một sản phẩm có tính sáng tạo cao và tiềm năng rất lớn để ứng dụng trực tiếp vào đời sống cũng như giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Đến nay chưa có chứng cứ khoa học nào chỉ ra trái cây xử lý bằng etylen gây nguy hại cho sức khỏe con người.
Sản phẩm tạo ra tiền đề để tiếp tục phát triển trong tương lai, phục vụ cho nền nông nghiệp theo chuỗi giá trị an toàn. Ưu điểm của thiết bị trong nước là dễ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa. Nguồn nguyên liệu cồn 20% rất dễ dàng sản xuất tại chỗ, không phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu.
