Chiếu xạ kiểm dịch xoài cát Hòa Lộc bằng chùm tia điện tử UELR - HCMUTE

Đồ án HCMUTE nghiên cứu hoàn thiện quy trình chiếu xạ kiểm dịch xoài cát Hòa Lộc trên máy gia tốc UELR 10 15S2, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng xuất khẩu.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Ngọc Cương
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Lý
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Hoàn thiện quy trình chiếu xạ kiểm dịch trái xoài cát Hòa Lộc trên máy gia tốc chùm tia điện tử UELR-10-15S2 phục vụ mục đích xuất khẩu
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình chiếu xạ kiểm dịch trái xoài

Chiếu xạ kiểm dịch trái xoài cát Hòa Lộc sử dụng công nghệ bức xạ điện tử để loại bỏ côn trùng dịch hại trong quá trình xuất khẩu. Phương pháp này đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế về an toàn thực phẩm và kiểm dịch thực vật. Máy gia tốc UELR-10-15S2 cung cấp chùm tia điện tử với năng lượng 10 MeV, phù hợp cho việc xử lý trái cây. Liệu lượng chiếu xạ được chọn lọc để đảm bảo tiêu diệt hoàn toàn côn trùng mà không làm hư hại chất lượng trái cây. Quá trình này không sử dụng hóa chất, giảm thiểu tác động môi trường. Trái xoài cát Hòa Lộc là loại trái cây có giá trị xuất khẩu cao, yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt về chất lượng và an toàn sinh học.

1.1. Tầm quan trọng của chiếu xạ trong xuất khẩu trái cây

Chiếu xạ kiểm dịch trở thành phương pháp ưu tiên trong xuất khẩu trái cây vì tính hiệu quả và an toàn. Các nước nhập khẩu như EU và Mỹ yêu cầu tiêu chuẩn khắt khe về kiểm soát sinh vật gây hại. Chiếu xạ đảm bảo tiêu diệt côn trùng như ruồi quả và bọ gỗ trong trái cây, đồng thời không gây ô nhiễm hóa học. Đây là giải pháp thay thế cho phương pháp hóa học truyền thống, đáp ứng xu hướng tiêu dùng an toàn. Quá trình này cũng kéo dài thời hạn bảo quản trái cây, giảm thiểu tổn thất trong vận chuyển quốc tế.

1.2. Đặc điểm của máy gia tốc UELR 10 15S2

Máy gia tốc UELR-10-15S2 sử dụng công nghệ chùm tia điện tử với năng lượng 10 MeV, phù hợp cho việc xử lý trái cây. Máy này được thiết kế để cung cấp liều chiếu xạ đều đặn và chính xác, đảm bảo hiệu quả khử trùng cao. Hệ thống điều khiển tự động của máy cho phép điều chỉnh liều lượng chiếu xạ theo yêu cầu cụ thể của từng loại trái cây. Máy này cũng đáp ứng tiêu chuẩn an toàn quốc tế, giảm thiểu nguy cơ phóng xạ sau xử lý. Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm nghiên cứu và nhà máy xử lý thực phẩm.

II. Phân tích vấn đề trong kiểm dịch trái xoài cát Hòa Lộc

Trái xoài cát Hòa Lộc dễ bị nhiễm côn trùng dịch hại như ruồi quả và bọ gỗ trong quá trình thu hoạch và vận chuyển. Các phương pháp kiểm soát truyền thống như hóa chất gây ô nhiễm và không đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu. Chiếu xạ là giải pháp hiệu quả nhưng yêu cầu nghiên cứu kỹ lưỡng về liều lượng và thời gian xử lý. Các thử nghiệm cần xác định liều chiếu xạ tối ưu để tiêu diệt côn trùng mà không làm giảm chất lượng trái cây. Ngoài ra, quy trình kiểm soát chất lượng phải được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn thực phẩm. Vấn đề này trở nên cấp thiết khi nhu cầu xuất khẩu trái cây tăng cao.

2.1. Các côn trùng dịch hại phổ biến trên xoài

Ruồi quả (Bactrocera dorsalis) và bọ gỗ (Xylotrechus quadripes) là hai loại côn trùng gây hại chính trên xoài. Ruồi quả đẻ trứng trong trái cây, làm giảm giá trị thương mại và gây ô nhiễm sinh học. Bọ gỗ gây hư hại bên trong trái cây, khó phát hiện và xử lý. Các phương pháp hóa học không tiêu diệt hoàn toàn côn trùng và gây dư lượng hóa chất trong trái cây. Chiếu xạ là phương pháp duy nhất có thể tiêu diệt cả hai loại côn trùng một cách hiệu quả và an toàn.

2.2. Thách thức trong việc áp dụng chiếu xạ

Áp dụng chiếu xạ gặp khó khăn về mặt kỹ thuật và kinh tế. Liều lượng chiếu xạ phải được tính toán chính xác để tiêu diệt côn trùng mà không làm thay đổi màu sắc, mùi vị và giá trị dinh dưỡng của trái cây. Ngoài ra, đầu tư vào máy gia tốc và nhân lực đào tạo cũng là yếu tố hạn chế. Các nhà xuất khẩu cần đầu tư vào cơ sở hạ tầng và đào tạo nhân viên để áp dụng quy trình này hiệu quả. Tuy nhiên, lợi ích dài hạn về an toàn và cạnh tranh trên thị trường quốc tế làm bù đắp cho những khó khăn này.

III. Giải pháp và phương pháp chiếu xạ kiểm dịch xoài

Giải pháp chiếu xạ kiểm dịch xoài cát Hòa Lộc bao gồm việc sử dụng máy gia tốc UELR-10-15S2 với liều lượng 1-3 kGy. Quá trình bắt đầu bằng việc phân loại trái cây theo kích thước và độ chín. Trái cây sau đó được đặt trên băng chuyền và đi qua chùm tia điện tử với tốc độ điều chỉnh. Liều lượng chiếu xạ được xác định thông qua thử nghiệm trước để đảm bảo tiêu diệt côn trùng mà không làm hư hại trái cây. Sau khi chiếu xạ, trái cây được kiểm tra chất lượng và đóng gói cho xuất khẩu. Quá trình này đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế về an toàn thực phẩm và kiểm dịch thực vật.

3.1. Quy trình kỹ thuật chiếu xạ trên máy UELR 10 15S2

Quy trình bắt đầu bằng việc sàng lọc trái xoài để loại bỏ những trái bị hư hại. Trái cây sau đó được phân loại theo kích thước và độ chín để đảm bảo liều lượng chiếu xạ đều đặn. Máy gia tốc UELR-10-15S2 cung cấp chùm tia điện tử với năng lượng 10 MeV, điều khiển bởi hệ thống tự động. Trái cây được đặt trên băng chuyền và di chuyển qua chùm tia với tốc độ 1-2 m/phút. Liều lượng chiếu xạ được điều chỉnh từ 1-3 kGy, tùy thuộc vào loại côn trùng và yêu cầu xuất khẩu. Sau khi chiếu xạ, trái cây được kiểm tra bằng máy quang điện để xác nhận liều lượng và chất lượng.

3.2. Kiểm soát chất lượng và tiêu chuẩn xuất khẩu

Sau khi chiếu xạ, trái xoài được kiểm tra bằng phương pháp quang điện để xác nhận liều lượng bức xạ. Các mẫu được lấy ngẫu nhiên để kiểm tra vi sinh và hóa học, đảm bảo không có dư lượng hóa chất hoặc vi khuẩn gây hại. Trái cây phải đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu của các nước nhập khẩu như EU và Mỹ, bao gồm kiểm soát sinh vật gây hại và chất lượng sản phẩm. Quá trình này cũng bao gồm kiểm tra ngoại quan và nội quan để đảm bảo trái cây không bị hư hại. Đóng gói phải tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế để bảo vệ trái cây trong quá trình vận chuyển.

IV. Kết luận và ứng dụng của chiếu xạ trong xuất khẩu

Chiếu xạ kiểm dịch trái xoài cát Hòa Lộc bằng máy gia tốc UELR-10-15S2 là giải pháp hiệu quả để đáp ứng yêu cầu xuất khẩu quốc tế. Phương pháp này tiêu diệt côn trùng dịch hại một cách an toàn và không gây ô nhiễm hóa chất. Kết quả nghiên cứu cho thấy liều lượng 1-3 kGy đảm bảo tiêu diệt hoàn toàn côn trùng mà không làm thay đổi chất lượng trái cây. Ứng dụng này không chỉ tăng cường an toàn thực phẩm mà còn mở rộng cơ hội xuất khẩu cho Việt Nam. Các nhà xuất khẩu có thể áp dụng quy trình này để đáp ứng tiêu chuẩn nghiêm ngặt của thị trường quốc tế.

4.1. Ưu điểm của chiếu xạ so với phương pháp khác

Chiếu xạ có nhiều ưu điểm so với phương pháp hóa học truyền thống. Nó không gây dư lượng hóa chất trong trái cây, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Chiếu xạ cũng không làm thay đổi màu sắc, mùi vị và giá trị dinh dưỡng của trái cây. Ngoài ra, phương pháp này không gây ô nhiễm môi trường và không tạo ra kháng thuốc như hóa chất. Điều này làm cho chiếu xạ trở thành giải pháp bền vững cho kiểm soát sinh vật gây hại trong xuất khẩu trái cây.

4.2. Tiềm năng phát triển trong tương lai

Tiềm năng phát triển của chiếu xạ trong xuất khẩu trái cây rất lớn. Với sự tăng trưởng của thị trường quốc tế và yêu cầu ngày càng cao về an toàn thực phẩm, chiếu xạ sẽ trở thành phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại ưu tiên. Các nhà nghiên cứu và nhà xuất khẩu cần đầu tư vào cơ sở hạ tầng và đào tạo nhân lực để áp dụng quy trình này hiệu quả. Ngoài ra, cần có chính sách hỗ trợ từ nhà nước để khuyến khích sử dụng công nghệ này, từ đó tăng cường cạnh tranh và giá trị xuất khẩu của Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Giới thiệu về xoài 2. Nguồn gốc và tình hình phát triển Xoài (Magifera indica L.) là một loài thực vật hai lá mầm thuộc bộ Sapindales trong họ Anacardiaceae, được trồng phổ biến và có giá trị kinh tế cao. Xoài có nguồn gốc từ vùng Ấn - Miến Điện (Subramanyam và cộng sự, 1975; Tjiptono và cộng sự, 1984).

Trái được dùng ăn tươi hoặc chế biến thành một số sản phẩm khác như nước ép trái cây, nectars, purees,… (Ploetz và cộng sự, 1994). Xoài là cây trồng nhiệt đới chỉ đứng sau chuối về sản lượng và diện tích trồng (Muchiri và cộng sự, 2012). Việc sản xuất, kinh doanh và tiêu thụ trái xoài đã tăng lên đáng kể trong nước và quốc tế do giá trị dinh dưỡng hấp dẫn của trái xoài. Do đó, xoài được trồng đại trà ở hơn 103 quốc gia trên toàn thế giới và sản lượng đang tăng lên mỗi năm do nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng tăng.

Khoảng 77% xoài trên thế giới được sản xuất ở các nước Châu Á, trong khi 13% và 9% được sản xuất ở Châu Mỹ và các nước Châu Phi (FAOSTAT, 2007). Tổ chức Nông lương (FAO, 2007) ước tính rằng sản lượng xoài của thế giới là hơn 26 triệu tấn hàng năm. Năm quốc gia sản xuất xoài hàng đầu là Ấn Độ, Trung, Thái Lan, Indonesia và Mexico (FAOSTAT, 2007). Việt Nam là nước trồng xoài từ lâu đời và trồng được trên nhiều vùng sinh thái khác nhau, nhưng phân bố chủ yếu vẫn là các tỉnh phía Nam.

Năm 2017, Việt Nam có 92746 ha và sản lượng 788233 tấn, trong đó Đồng bằng Sông Cửu Long là vùng sản xuất xoài lớn nhất, chiếm đến 46.1% diện tích và 64.4% sản lượng xoài của cả nước; tiếp theo là vùng Đông Nam Bộ (chiếm 19.2% diện tích và 16.4% sản lượng xoài cả nước). Diện tích và sản lượng xoài theo vùng trồng ở Việt Nam năm 2017 (Cục Trồng trọt, Bộ NN&PTNT) TT Vùng trồng Diện tích Sản lượng ha % tấn % 1 Đồng bằng Sông Hồng 2415 2.7 2 Trung du Miền núi phía Bắc 12195 13.6 3 Bắc Trung Bộ 1675 1.1 4 Duyên hải Nam Trung bộ 13054 14.4 6 Đông Nam Bộ 17765 19.4 7 Đồng bằng Sông Cửu long 42725 46. Đặc điểm hình thái của xoài Cây xoài sống rất lâu năm, có một số cây vẫn ra quả sau 300 năm (Morton, 1987). Cây xoài có thể cao tới 35–40 m ở vùng nhiệt đới và không quá 10 m ở vùng cận nhiệt đới (Galán Saúco, 2009).

Cây xoài mọc thẳng, dạng hình cung, thường xanh với tán đối xứng, tròn và rộng, hoặc thẳng đứng hơn với tán tương đối mảnh mai. Các lá thường xanh, mọc xen kẽ, đơn giản, dài 15–35 cm và rộng 6–16 cm, có da và hình mũi mác thuôn dài. Các lá non có màu hồng cam, nhanh chóng chuyển sang màu đỏ sẫm, bóng, sau đó có màu xanh đậm bóng ở trên, nhạt hơn ở dưới, có vân màu vàng hoặc trắng khi chúng trưởng thành. Các nhánh cuối trưởng thành mang các chùy hoa hình tháp nhiều, sặc sỡ, mọc thẳng, dài 10–40 cm với vài trăm hoa.

Mỗi hoa nhỏ (4 mm), màu xanh lục, trắng hoặc hơi hồng, mọc đối xứng nhau và có 5 cánh hoa, có vệt đỏ. Quả xoài chưa trưởng thành có vỏ màu xanh lục chuyển dần sang vàng, cam, tím, đỏ, hoặc sự kết hợp của các màu này khi quả trưởng thành với các chấm nhỏ màu vàng nhạt, xanh lục hoặc hơi đỏ. Quả chín khác nhau về kích thước và trọng lượng, thông thường mỗi quả dài 5 – 15cm và đường kính 4 – 10cm, trọng lượng dao động từ 150g đến khoảng 750g. Quả xoài có hình bầu dục, thuôn dài hoặc hình quả thận (Morton, 1987).

Thịt quả có màu 5 vàng cam, có nhiều sợi mềm, vị chua ngọt và mùi thơm đặc trưng. Hạt chứa một hoặc nhiều phôi, tùy thuộc vào giống hoặc loại. Cây xoài, quả và hạt xoài 2. Thành phần dinh dưỡng của xoài Thành phần dinh dưỡng của xoài sống được trình bày trong Bảng 2.

Các giá trị dựa trên phân tích các giống Tommy Atkins, Keitt, Kent và Haden được trồng ở Hoa Kỳ (USDA, 2015). Sự khác biệt về chủng loại, điều kiện khí hậu và đặc điểm, thực hành nông nghiệp và xử lý sau thu hoạch có thể góp phần vào sự khác biệt trong thành phần dinh dưỡng. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng có trong 100 g xoài theo USDA (2015) Thành phần dinh dưỡng Đơn vị Hàm lượng Nước (Water) g 83.46 Năng lượng (Energy) kcal/KJ 60/250 Protein g 0.6 Khoáng chất Calci (Calcium) mg 11 6 Sắt (Iron) mg 0.6 Vitamins Vitamin C (Ascorbic acid) mg 36.119 Folate µg 43 Choline mg 7.6 Vitamin A, RAE µg 54 β‐Carotene µg 640 α‐Carotene µg 9 β‐Cryptoxanthin µg 10 Vitamin A (Retinol) IU 1082 Lycopene µg 3 Lutein + zeaxanthin µg 23 Vitamin E (α‐tocopherol) mg 0. Tình hình sản xuất xoài cát Hòa Lộc trong nước Xoài cát Hoà Lộc là một loại quả đặc sản nổi tiếng của vùng Đồng bằng Sông Cửu Long - Việt Nam và là một trong những loại quả được ưa chuộng bởi màu sắc hấp dẫn, mùi vị thơm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao.

Giống xoài cát Hòa Lộc có nguồn gốc ở xã Hòa 7 Hưng, huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang nhưng hiện nay xoài cát Hòa Lộc được trồng rất phổ biến ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, miền Đông Nam Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ và cả một số nơi ở miền Bắc (Hâu và cộng sự, 2015). Trái xoài cát Hòa Lộc Quả xoài cát Hòa Lộc có trọng lượng trung bình 300 – 650g, dạng quả thuôn dài, bầu tròn phần gần cuống. Lúc quả phát triển đến giai đoạn thành thục có nhiều chấm nhỏ màu nâu xuất hiện trên vỏ quả sau đó lớn dần đồng thời trên vỏ quả cũng có lớp phấn mỏng phủ bên ngoài. Khi chín vỏ quả có màu vàng tươi, thịt quả mịn có màu vàng nhạt, vị ngọt và có mùi thơm đặc trưng, hạt khá nhỏ, tỷ lệ ăn được hơn 70%.

Cây cho trái sau 3-4 năm trồng nếu được chăm sóc tốt, thu hoạch tập trung từ tháng 3 đến tháng 5 dương lịch. Nếu áp dụng kỹ thuật xử lý ra hoa, thời gian thu hoạch khoảng tháng 1-2 dương lịch. Thời gian từ khi cây ra hoa đến thu hoạch trái 3. Giống này cho năng suất trung bình 100 kg/cây/năm đối với cây 10 năm tuổi và khá ổn định.

Lĩnh vực trồng trọt xoài cát Hòa Lộc ngày càng nhân rộng ra cả nước và thị trường nước ngoài do hợp tác xã Hòa Lộc phối hợp với Viện Nghiên cứu Cây ăn quả Miền Nam áp dụng qui trình tiêu chuẩn VietGAP (Vietnamese Good Agricultural Practices - thực hành sản xuất nông nghiệp tốt cho rau quả tươi của Việt Nam) để những quả xoài cát là sản phẩm an toàn, có thể truy nguyên nguồn gốc, xuất xứ đảm bảo cho xoài cát Hòa Lộc vươn xa trên thị trường thế giới. Chiếu xạ thực phẩm 2. Giới thiệu về công nghệ chiếu xạ thực phẩm Chiếu xạ thực phẩm là quá trình chiếu một lượng năng lượng dưới dạng các hạt tốc độ cao hoặc tia để cải thiện mức độ an toàn thực phẩm, loại bỏ hoặc làm giảm các sinh vật gây hư hỏng sản phẩm thực phẩm (Mostafavi và cộng sự, 2012). Phương pháp này còn được gọi là phương pháp “khử trùng điện tử” hay “khử trùng lạnh” vì không sử dụng nhiệt độ để tiệt trùng.

Xử lý bức xạ với liều 1 kGy thể hiện sự hấp thụ năng lượng vừa đủ để làm tăng nhiệt độ của sản phẩm thêm 0. Do đó chiếu xạ ít gây thất thoát các chất dinh dưỡng trong sản phẩm hơn các phương pháp khác như đun nóng, sấy khô,… Chiếu xạ được sử dụng độc lập hoặc có thể kết hợp với các phương pháp khác giúp cải thiện độ an toàn vi sinh và kéo dài thời hạn sử dụng (IAEA, 2009). Việc áp dụng chiếu xạ ngày càng tăng như một biện pháp kiểm dịch, được ứng dụng trong kiểm dịch thực vật đối với nhiều loại trái cây, rau, quả hạch và kể cả các sản phẩm có nguồn gốc động vật để tạo thuận lợi trong thương mại quốc tế của các sản phẩm thực phẩm (Marcotte, 2005). Chiếu xạ có một số ưu điểm bao gồm không có dư lượng không mong muốn trong thực phẩm được xử lý, không bị côn trùng dịch hại phát triển kháng thuốc và ít thay đổi đáng kể về các đặc tính hóa lý hoặc giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm được xử lý (Ahmed, 2001).

Những ứng dụng phổ biến của công nghệ này có thể kể đến trong Bảng 2. Các mục đích chính của chiếu xạ thực phẩm và các ví dụ về phạm vi liều khuyến cáo (EFSA, 2011) Mục đích và tác dụng Phạm vi liều chiếu (kGy)* 1. Ức chế sự nảy mầm của củ 0. Ngăn ngừa tổn thất sau thu hoạch bằng cách tiêu diệt côn trùng 0.15-1 trong ngũ cốc, trái cây tươi và khô, quả hạch, hạt và đậu có dầu, hoặc xử lý kiểm dịch thực vật đối với côn trùng gây hại từ trái cây và rau tươi 0.

Làm chậm quá trình chín của quả 0. Kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây và rau quả, thịt, gia cầm, cá và món ăn chế biến sẵn bằng cách giảm vi sinh vật gây hư hỏng 0. Bất hoạt/tiêu diệt các loại ký sinh trùng truyền qua thực phẩm 3-7 6. Phòng ngừa bệnh truyền qua thực phẩm bằng cách tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh không sinh bào tử (ví dụ: Salmonella, Campylobacter, Listeria) trong thực phẩm tươi sống hoặc đông lạnh 3-10 7.

Rút ngắn thời gian sấy và nấu rau quả 5-10 8. Giảm số lượng vi sinh vật còn sống trong gia vị và các nguyên liệu khô khác để giảm thiểu sự ô nhiễm thực phẩm do thành phần được thêm vào lên đến 50 9. Sản xuất thịt, gia cầm đóng gói hút chân không và ổn định về mặt vi sinh bằng cách khử hoạt tính các enzyme mô của chúng bằng nhiệt và khử trùng chúng bằng cách chiếu xạ ở trạng thái lạnh đông sâu *Liều tối đa được báo cáo là nhằm mục đích thực hành chiếu xạ tốt và không nhằm mục đích an toàn cho người tiêu dùng. Các ứng dụng lên đến 1 kGy, từ 1 đến 10 kGy và cao hơn 10 kGy tương ứng được gọi là chiếu xạ liều thấp, liều trung bình và liều cao.

Tính an toàn khi tiêu dùng và tính lành mạnh của thực phẩm chiếu xạ đã được nghiên cứu rộng rãi trong các hợp tác quốc tế.