Nghiên cứu sơ đồ công nghệ của thiết bị sản xuất dung dịch siêu oxy hóa để khử trùng dụng cụ và môi trường trong cơ sở chế biến thực phẩm

Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ MẬN NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA THIẾT BỊ SẢN XUẤT DUNG DỊCH SIÊU ƠXY HĨA ĐỂ KHỬ TRÙNG DỤNG CỤ VÀ MÔI TRƢỜNG TRONG CƠ SỞ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN HOÀI CHÂU Hà Nội – Năm 2013 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Học viên Nguyễn Thị Mận Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận Lời Cảm Ơn! Trƣớc hết xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc thầy PGS.TS Nguyễn Hồi Châu, Viện trƣởng Viện Cơng nghệ Môi trƣờng – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tiếp nhận, tận tình hƣớng dẫn, góp ý động viên tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn KSC Nguyễn Văn Hà, TS Lê Thanh Sơn anh chị phịng Cơng nghệ Điện hóa - Viện Cơng Nghệ Mơi trƣờng đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho hồn thành luận văn; thầy Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho đƣợc học tập nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn bác, anh chị làm việc nhà máy chế biến thủy sản xuất (F34)- Công ty BASEAFOOD, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu tiếp nhận giúp đỡ tận tình suốt trình tiến hành thử nghiệm đề tài Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, ngƣời thân bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Mận Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ ANK Dung dịch Anolit trung tính CHTĐH&CN Các hệ thống điện hóa cơng nghệ CNMT Cơng nghệ Mơi trƣờng FEM Mơđun điện hóa theo dịng chảy HHĐH Hoạt hóa điện hóa ORP Thế ơxy hóa khử STD Độ lệch chuẩn STEL Sterility electrochemistry TDS Tổng chất rắn hịa tan TVKHK Tổng vi khuẩn hiếu khí VHLKHCNVN Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam VHLYH Viện Hàn lâm Y học Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Lịch sử phát minh buồng phản ứng điện hóa V.M.Bakhir Bảng 3.1 Mức ổn định thông số Anolit 36 Bảng 3.2 Sự thay đổi mật độ E.coli Coliforms theo nồng độ Anolit 37 Bảng 3.3 Sự thay đổi mật độ E.coli Coliforms theo thời gian nồng độ chất khử trùng 0,5 mg/l 39 Bảng 3.4 Kết khảo sát thực trạng nhiễm khuẩn dụng cụ chế biến thủy sản 40 Bảng 3.5 Kết khử trùng rổ nhựa (thƣờng quy) 42 Bảng 3.6 Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bề mặt rổ trƣớc sau khử trùng thƣờng qui (n=20 mẫu) 43 Bảng 3.7 Kết khử trùng rổ nhựa (bằng dung dịch Anolit) 44 Bảng 3.8 Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bề mặt rổ trƣớc sau khử trùng dung dịch Anolit (n=20 mẫu) 45 Bảng 3.9 Kết khử trùng thớt nhựa (thƣờng quy) 47 Bảng 3.10 Mật độ vi khuẩn hiếu khí bề mặt thớt nhựa trƣớc sau khử trùng thƣờng qui (n=20 mẫu) 48 Bảng 3.11 Kết khử trùng thớt nhựa (bằng dung dịch Anolit) 49 Bảng 3.12 Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bề mặt thớt nhựa trƣớc sau khử trùng dung dịch Anolit (n=20 mẫu) 50 Bảng 3.13 Kết khử trùng thƣờng quy chậu nhựa 52 Bảng 3.14 Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bề mặt chậu nhựa trƣớc sau khử trùng thƣờng qui (n=20 mẫu) 53 Bảng 3.15 Kết khử trùng chậu nhựa dung dịch Anolit 54 Bảng 3.16 Mật độ vi khuẩn hiếu khí bề mặt chậu nhựa trƣớc sau khử trùng dung dịch Anolit (n=20 mẫu) 55 Bảng 3.17 Kết khử trùng thƣờng quy bề mặt găng tay cao su 57 Bảng 3.18 Mật độ trung bình vi khuẩn bề mặt găng tay cao su trƣớc sau khử trùng thƣờng qui (n=20 mẫu) 58 Bảng 3.19 Kết khử trùng găng tay cao su dung dịch Anolit 59 Bảng 3.20 Mật độ trung bình vi khuẩn bề mặt găng tay cao su trƣớc sau khử trùng dung dịch Anolit (n=20 mẫu) 60 Bảng 3.21 Kết khử trùng thƣờng quy bề mặt bàn inox 63 Bảng 3.22 Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bề mặt bàn inox trƣớc sau khử trùng thƣờng qui (n=20 mẫu) 64 Bảng 3.23 Kết khử trùng bề mặt bàn inox dung dịch Anolit 65 Bảng 3.24 Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bề mặt bàn inox trƣớc sau khử trùng dung dịch Anolit (n=20 mẫu) 67 Bảng 3.25 Kết phân tích mẫu bề mặt gạch ceramic khử trùng thƣờng quy 69 Bảng 3.26 Kết phân tích mẫu gạch ceramic khử trùng dung dịch Anolit 70 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu tạo buồng điện hóa MB- 11 Hình 1.2 Hình dáng thực buồng điện hóa MB- 11 MB-26 Hình 1.3 Mặt cắt mô tả chuyển động xoắn ốc dịng Anolit Catolit q trình HHĐH Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị sản xuất nƣớc ơxy hóa điện hóa từ dung dịch muối ăn khoang anốt: Hình 1.5 Đƣờng cong chất trình điện hóa 10 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thí nghiệm điều chế dung dịch Anolit dùng mơđun MB-11 21 Hình 1.7 Sơ đồ cấp điện cho buồng điện hóa 22 Hình 1.8 Nguồn điện chiều dùng cho thí nghiệm 23 Hình 1.9 Hệ thí nghiệm bao gồm thiết bị làm mềm nƣớc vận hành 23 Hình 1.10 Cụm buồng điện hóa bao gồm mơđun MB-11 hệ thí nghiệm 24 Hình 3.1 Mật độ vi khuẩn E.coli đĩa petri sau cho tiếp xúc với Anolit nồng độ lần lƣợt 0; 0,1; 0,25; 0,5; mg/l, thời gian phút 36 Hình 3.2 Mật độ vi khuẩn Coliforms đĩa petri sau cho tiếp xúc với Anolit nồng độ lần lƣợt 0; 0,1; 0,25; 0,5; mg/l, thời gian phút 36 Hình 3.3 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin TVKHK rổ nhựa 46 Hình 3.4 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin Coliforms rổ nhựa 46 Hình 3.5 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin TVKHK bề mặt thớt nhựa 51 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin Coliforms bề mặt thớt nhựa 51 Hình 3.7 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin TVKHK bề mặt chậu nhựa 56 Hình 3.8 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin TVKHK bề mặt găng tay cao su 61 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin vi khuẩn Coliforms bề mặt găng tay cao su 62 Hình 3.10 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin vi khuẩn Staphylococcus bề mặt găng tay cao su 62 Hình 3.11 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin TVKHK bề mặt thép inox 68 Hình 3.12 Biểu đồ so sánh hiệu khử khuẩn Anolit Clorin TVKHK bề mặt gạch ceramic 71 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung hoạt hóa điện hóa .5 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Cơ sở khoa học trình hoạt hóa điện hóa 1.1.3 Một số đặc điểm công nghệ HHĐH 11 1.1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng tính chất đặc biệt dung dịch HHĐH 12 1.1.5 Sự khác biệt trình hoạt hóa điện hóa với q trình cơng nghệ hóa học điện hóa truyền thống 14 1.2 Các phƣơng pháp khử trùng thƣờng dùng .14 1.2.1 Khử trùng nhiệt 15 1.2.2 Khử trùng hóa chất 15 1.3 Hiệu khử trùng Anolit để khử trùng dụng cụ môi trƣờng chế biến thực phẩm .18 1.3.1 Thành phần tính chất dung dịch hoạt hóa điện hóa Anolit 18 1.3.2 Khả khử trùng dung dịch HHĐH 19 1.3.3 Các ƣu trội Anolit 20 1.4 Điều chế dung dịch Anolit thiết bị HHĐH sử dụng buồng phản ứng điện hóa mơđun MB – 11 21 CHƢƠNG II: CÁC PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Các phƣơng tiện dùng cho thử nghiệm 26 2.1.1 Thiết bị HHĐH sử dụng buồng phản ứng điện hóa môđun MB – 11 26 2.1.2 Các phƣơng pháp kiểm tra chất lƣợng dung dịch Anolit 26 2.1.3 Các hóa chất dùng thử nghiệm 27 2.1.4 Lựa chọn đối tƣợng khử trùng vi khuẩn xét nghiệm 28 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu 28 2.2.2 Phƣơng pháp thực thử nghiệm phịng thí nghiệm 28 2.2.3 Phƣơng pháp thực thử nghiệm trƣờng 29 2.2.4 Phƣơng pháp lấy mẫu xét nghiệm vi sinh 33 2.2.5 Phƣơng pháp phân tích vi sinh 34 2.2.6 Xử lý số liệu 35 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36 3.1 Độ ổn định chất lƣợng dung dịch Anolit theo thời gian 36 3.2 Xác định khả khử khuẩn Anolit phòng thí nghiệm 36 3.2.1 Thí nghiệm 1: Xác định nồng độ tối ƣu chất khử trùng 36 3.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định thời gian chất khử trùng 39 3.3 Khảo sát thực trạng nhiễm khuẩn môi trƣờng chế biến thực phẩm 40 3.4 Kết thử nghiệm hiệu khử trùng Anolit .41 3.4.1 Khử trùng rổ nhựa 41 3.4.2 Khử trùng thớt nhựa 47 3.4.3 Khử trùng chậu nhựa 52 3.4.4 Khử trùng găng tay cao su 57 3.4.5 Khử trùng bề mặt thép inox 63 3.4.6 Khử trùng bề mặt gạch ceramic 68 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 77 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận MỞ ĐẦU Thực phẩm nguồn cung cấp chất dinh dƣỡng cho phát triển thể, đảm bảo sức khỏe ngƣời nhƣng đồng thời nguồn gây bệnh khơng đảm bảo vệ sinh Thực phẩm gây bệnh nhiều khâu từ sản xuất đến vận chuyển, bảo quản, chế biến, nấu ăn cách ăn Khơng có thực phẩm đƣợc coi có giá trị dinh dƣỡng khơng đảm bảo vệ sinh Vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm ln đƣợc đặt lên hàng đầu chƣơng trình phát triển quốc gia Trong năm gần đây, tình hình ngộ độc thực phẩm có xu hƣớng gia tăng số lƣợng lẫn qui mô tác hại nhiều nƣớc Theo thống kê Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), năm Việt Nam có triệu ngƣời (chiếm xấp xỉ 1/10 tổng dân số) bị ngộ độc thực phẩm ngộ độc liên quan đến thực phẩm Ngộ độc thực phẩm nhiều nguyên nhân khác gây ra, nhƣng số có đến 50% vụ ngộ độc thực phẩm tác nhân vi sinh vật [15] Hiện nay, xuất thực phẩm chiếm tỷ trọng quan trọng kinh tế nƣớc ta Sự hội nhập kinh tế theo xu hƣớng tồn cầu hóa có tác động lớn đến tiêu chuẩn chất lƣợng an toàn vệ sinh thực phẩm Việc đẩy mạnh xây dựng qui trình, cải tiến trang thiết bị chế biến thực phẩm đóng vai trị định giúp nâng cao lực kiểm sốt vệ sinh an tồn thực phẩm Trong đó, khử trùng nƣớc, dụng cụ nhà xƣởng sản xuất khâu thiết yếu trình bảo đảm vệ sinh sản xuất Trong số tất loại dung dịch sát trùng có hoạt tính cao nhƣng với độc tính thấp đƣợc biết từ trƣớc đến nay, dung dịch Anolit trung tính sản xuất thiết bị HHĐH có nhiều ƣu điểm nhƣ: hoạt tính khử trùng đƣợc trì mức độ cao, nồng độ chất ơxy hóa dung dịch thấp thành phần chúng biến đổi theo thời gian nên vi khuẩn khơng có khả thích nghi chống lại Dung dịch Anolit đƣợc nhiều nƣớc giới nhƣ Nga, Mỹ, Nhật, Đức… nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng làm tác nhân khử trùng nhiều lĩnh Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận vực sản xuất đời sống Hợp tác với Viện Các Hệ thống Điện hóa Cơng nghệ VS.Bakhir thuộc VHLYH Nga, năm qua Viện CNMT thuộc VHLKHCNVN sở môđun HHĐH khác nhập từ LB Nga thiết kế chế tạo thành công số chủng loại thiết bị HHĐH kiểu STEL phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam Để ứng dụng rộng rãi Anolit chế biến thực phẩm, tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu sơ đồ công nghệ thiết bị sản xuất dung dịch siêu ôxy hóa để khử trùng dụng cụ môi trường sở chế biến thực phẩm’’ Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Coliforms trƣớc sau khử trùng bề mặt thớt nhựa dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Staphylococcus trƣớc sau khử trùng bề mặt thớt nhựa dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ tổng VKHK trƣớc sau khử trùng bề mặt chậu nhựa dung dịch Anolit độ pha loãng 101 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Coliforms trƣớc sau khử trùng bề mặt chậu nhựa dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Staphylococcus trƣớc sau khử trùng bề mặt chậu nhựa dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ tổng VKHK trƣớc sau khử trùng găng tay cao su dung dịch Anolit độ pha loãng khác Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Coliforms trƣớc sau khử trùng găng tay cao su dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Staphylococcus trƣớc sau khử trùng găng tay cao su dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ tổng VKHK trƣớc sau khử trùng Mặt bàn inox dung dịch Anolit độ pha loãng 101 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Coliforms trƣớc sau khử trùng mặt bàn inox dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Staphylococcus trƣớc sau khử trùng mặt bàn inox dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ tổng VKHK trƣớc sau khử trùng bề mặt gạch ceramic dung dịch Anolit độ pha loãng 101 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Coliforms trƣớc sau khử trùng bề mặt gạch ceramic dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trước khử trùng Nguyễn Thị Mận Sau khử trùng Hình ảnh mật độ vi khuẩn Coliforms trƣớc sau khử trùng bề mặt gạch ceramic dung dịch Anolit độ pha loãng 100 Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Lớp KTMT 2012B Nguyễn Thị Mận Viện Khoa học Công nghệ Môi trường ... loại thiết bị HHĐH kiểu STEL phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam Để ứng dụng rộng rãi Anolit chế biến thực phẩm, tiến hành thực đề tài ? ?Nghiên cứu sơ đồ công nghệ thiết bị sản xuất dung. .. sơ đồ công nghệ thiết bị sản xuất dung dịch siêu ôxy hóa để khử trùng dụng cụ môi trường sở chế biến thực phẩm? ??’ Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Mận... Khoa học - Kỹ thuật Các thiết bị không hoạt động sở y tế mà diện xí nghiệp chế biến thực phẩm ( khử trùng thiết bị, dụng cụ, đồ chứa, nguyên liệu, sản phẩm chế biến) , cơng nghiệp dầu khí, chăn