Đầu những năm 2000, khi thấy người nông dân trồng lúa đau đầu với bài toán làm thế nào để loại bỏ sạn trong gạo, anh Phạm Trương Ngọc An (19/18 Chu Văn An, phường Tân Thành, quận Tân phú, TP. HCM) bắt đầu đi tìm giải pháp. Thời điểm đó, gạo có ngon đến mấy mà có sạn, cũng không thể xuất khẩu. Sạn là tạp chất, không được có mặt trong lương thực, thực phẩm, nhưng loại bỏ sạn bằng phương pháp thủ công là không khả thi.

Dù không theo đuổi chuyên ngành kỹ thuật, đang theo lĩnh vực Quân y, nhưng vì yêu thích, anh An chuyển hẳn sang lĩnh vực chế tạo máy. Chỉ một năm anh mày mò và tham khảo thêm từ bạn bè, cuối năm 2000 chiếc máy tách sạn đầu tiên ra đời.

 Anh Phạm Trương Ngọc An (trái) giới thiệu về máy lọc sạn đá cho nông sản. Ảnh: NVCC

Ban đầu máy được làm hoàn toàn bằng gỗ, khá cồng kềnh. Máy sử dụng cánh quạt gỗ để thổi, loại bỏ sạn trong gạo trước khi đóng túi. Công suất máy ban đầu chỉ khoảng 30-40 kg/giờ, khả năng lọc tạp chất đạt 95-97%. Lúc này, trên thị trường đã có một số máy loại sạn trong gạo được bà con sử dụng. Loại máy của anh An chủ yếu phục vụ cho bà con nông dân quanh khu nhà anh ở.

Từ thành công ban đầu, anh An nghĩ đến việc thiết kế một chiếc máy có thể loại bỏ đá sạn trong tất cả các loại nông sản. Tỷ lệ loại bỏ tạp chất phải đạt trên 99% mới đáp ứng được tiêu chuẩn nông sản xuất khẩu. Một thời gian dài tìm hiểu, đến năm 2014, chiếc máy tách đá sạn trong nông sản của anh hoàn thiện. Ở phiên bản này, máy được làm hoàn toàn bằng inox.

Cơ chế tách bỏ tạp chất của máy dựa trên nguyên lý tỉ trọng, khối lượng riêng của vật liệu và đất đá. Tùy loại vật liệu cần lọc là chè, hạt tiêu, quế, ca cao, hay cà phê… mà chọn chế độ lọc tương ứng. Các loại tạp chất đều được tách dễ dàng ra khỏi nông sản, kể cả những hạt sạn kích thước nhỏ (từ 1 - 2mm).

Máy được thiết kế đơn giản gồm động cơ chạy dây chuyền, sàng lọc, quạt gió, hộp đựng nguyên liệu… Khi nguyên liệu được đưa vào dây chuyền để sàng lọc, quạt gió sẽ thổi với tốc độ tương ứng với nguyên liệu.

Lực gió được tính toán cho từng nguyên liệu là khác nhau dựa trên tỉ trọng của từng loại. Ví dụ tỉ trọng của hạt tiêu là 500 - 600g/lít, tỉ trọng của quế là 400 - 600g/lít, chè là 200 - 250g/lít… Khi thiết kế các chế độ khác nhau, anh An phải dựa trên tỉ trọng này để tạo ra lực gió tương ứng.

Nông sản được loại sạch tạp chất có giá trị rất cao. Ví dụ, hạt tiêu sau khi làm sạch tạp chất có thể giúp tăng giá trị của hạt tiêu từ 2 đến 3%. Tính theo đơn giá hiện nay là 75.000 đồng/kg hạt tươi, sau khi loại bỏ sạch tạp chất, mỗi tấn hạt tiêu có thể tăng giá trị lên khoảng 2.200.000 đồng.

Với tính năng điều chỉnh áp lực gió, máy có thể tách tạp chất cho nhiều loại nông sản khác nhau, như tiêu, quế, trà, nhân hạt điều, gạo, đậu xanh, đậu đen, đậu nành... Máy vận hành với các mức công suất khác nhau, tùy từng loại nông sản, như quế vụn đạt mức 1 tấn/giờ; củ nghệ cắt lát đạt 1,5 tấn/giờ; hạt tiêu đạt 4 tấn/giờ; nhân hạt điều 2 tấn/giờ; chè khô 0,5 tấn/giờ. Với công nghệ này, tỷ lệ hao hụt trong quá trình làm sạch khoảng 2%, sản phẩm đạt yêu cầu xuất khẩu.

Hiện máy lọc đá sạn đã được nâng cấp phiên bản mới nhỏ gọn hơn, công suất tối ưu tùy nhu cầu của khách hàng. Sản phẩm được anh gửi dự thi Giải thưởng Đổi mới sáng tạo và Khởi nghiệp TP. HCM 2021. Anh An cho biết, ngoài máy lọc đá sạn, anh và các cộng sự còn nghiên cứu thành công dây chuyền làm sạch vi sinh vật cho nông sản bằng phương pháp tiệt trùng hơi nước.

Trước đó, cũng đã có nhiều cá nhân, doanh nghiệp chế tạo ra các loại máy tách tạp chất nông sản điển hình như: Ông Lê Bá Thọ, Giám đốc Công ty Ngọc Thọ cho biết, ông cũng đã cho ra thị trường loại máy loại bỏ tạp chất trong nông sản. Máy dò tạp chất dùng cảm ứng điện từ, nhiễm từ và dùng tia X. Đây là những dòng sản phẩm cho phép phát hiện tạp chất lẫn trong nông sản - thực phẩm ngay trong dây chuyền và thải loại ngay các sản phẩm lỗi.

Loại máy dò kim loại hoạt động theo nguyên lý ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ thường được thiết kế theo 2 dạng đường ống thẳng đứng hoặc đường ống nằm ngang. Loại máy này trang bị một cuộn phát từ trường và 2 cuộn thu.

Khi có kim loại (lẫn vào dòng sản phẩm) làm biến dạng từ trường, đầu dò sẽ phát hiện và loại bỏ sản phẩm có lẫn tạp chất (qua một van xả và đưa vào thùng chứa riêng), các sản phẩm an toàn sẽ được tiếp tục dẫn đến máy đóng bao (đóng gói), hoặc theo băng tải đưa vào kho lưu. Loại máy này dò được hầu hết các kim loại

Ở loại máy dò kim loại bằng hiện tượng nhiễm từ, nam châm vĩnh cửu sẽ làm nhiễm từ kim loại. Khi kim loại theo băng tải chạy qua đầu dò sẽ bị phát hiện và loại bỏ. Loại máy này chỉ dò được sắt và inox.

Trong trường hợp muốn dò cả tạp chất gồm kim loại và phi kim, giải pháp được đề xuất là sử dụng máy dò tạp chất X-RAY. Bằng việc sử dụng tia X và theo dõi độ suy giảm năng lượng của tia X, máy dò tạp chất sẽ so sánh tỷ trọng sản phẩm (mật độ vật chất) với tạp chất, từ đó loại bỏ sản phẩm lỗi khỏi băng chuyền. Máy thường được ứng dụng để dò tạp chất lẫn trong sản phẩm đã đóng gói bằng vật liệu bao bì kim loại (kẽm, nhôm...) hoặc chưa đóng gói.