Luận án: Nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển thanh long ở Tây Nam Bộ

Luận án tiến sĩ nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long ở Tây Nam Bộ, xây dựng mô hình tính toán và phương pháp thực nghiệm.

• Tác giả: Nguyễn Văn Trung
• Người hướng dẫn: PGS. Dương Văn Tài
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Động Lực Học Đường Cáp Vận Chuyển Trái Thanh Long Ở Vùng Tây Nam Bộ
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh động lực học đường cáp vận chuyển thanh long

Hệ thống đường cáp vận chuyển thanh long là một giải pháp cơ giới hóa quan trọng, giúp nâng cao hiệu quả và giảm tổn thất sau thu hoạch. Tuy nhiên, để hệ thống vận hành ổn định và an toàn, việc nghiên cứu sâu về động lực học đường cáp vận chuyển thanh long là cực kỳ cần thiết. Lĩnh vực này tập trung phân tích các lực tác động, chuyển động và dao động của toàn bộ hệ thống, từ dây cáp, trụ đỡ đến các giỏ chứa quả. Nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Trung (2021) đã cung cấp một cơ sở khoa học toàn diện, xây dựng các mô hình toán học và thực nghiệm để lý giải các hiện tượng vật lý phức tạp xảy ra trong quá trình vận hành. Các yếu tố như lực căng cáp, độ võng, vận tốc di chuyển và tác động của ngoại lực (như gió) đều ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của giỏ thanh long. Một hệ thống được thiết kế dựa trên các tính toán động lực học chính xác sẽ đảm bảo quả thanh long di chuyển êm ái, hạn chế tối đa va đập và rung lắc. Điều này không chỉ bảo vệ chất lượng nông sản mà còn tối ưu hóa công suất động cơ kéo cáp, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Phân tích động lực học vật rắn và cơ học hệ thống là nền tảng để xác định các thông số thiết kế hợp lý, từ đó hoàn thiện công nghệ cáp treo nông nghiệp và mở ra hướng đi mới cho việc tự động hóa thu hoạch tại Việt Nam.

1.1. Giới thiệu cáp treo nông nghiệp và vai trò trong thu hoạch

Hệ thống cáp treo nông nghiệp là một phương thức vận chuyển trên không, sử dụng dây cáp căng giữa các trụ đỡ để di chuyển nông sản từ nơi thu hái về điểm tập kết. Giải pháp này đặc biệt hữu ích cho việc vận chuyển nông sản có giá trị cao và dễ hư hỏng như thanh long. So với phương pháp thủ công (gánh, vác) hay sử dụng xe đẩy, đường cáp giúp giảm đáng kể sức lao động, tăng năng suất và quan trọng nhất là bảo vệ sản phẩm khỏi va đập, trầy xước do di chuyển trên địa hình không bằng phẳng. Theo tài liệu nghiên cứu, công nghệ này đã được áp dụng thành công cho nhiều loại cây trồng khác như chuối, cam, na, cho thấy tính ưu việt trong việc cải thiện logistics trang trại. Vai trò của nó không chỉ dừng lại ở việc vận chuyển mà còn là một mắt xích quan trọng trong chuỗi cung ứng, góp phần đảm bảo chất lượng đồng đều cho sản phẩm xuất khẩu.

1.2. Tổng quan về các nghiên cứu động lực học hệ thống cáp

Nghiên cứu về động lực học hệ thống cáp không phải là mới, đã có nhiều công trình trên thế giới phân tích các kết cấu tương tự như cầu dây văng, cáp treo vận chuyển người hay trong ngành lâm nghiệp. Tuy nhiên, việc áp dụng các nguyên lý này vào động lực học đường cáp vận chuyển thanh long có những đặc thù riêng. Các nghiên cứu trước đây thường tập trung vào tải trọng lớn và độ bền kết cấu, trong khi ứng dụng cho thanh long lại ưu tiên hàng đầu việc kiểm soát dao động nhỏ để bảo vệ sản phẩm. Các công trình như của Haluk Ozdemir (1979) hay Andreu (2006) đã đặt nền móng cho phương pháp phần tử hữu hạn trong phân tích kết cấu cáp. Dựa trên nền tảng đó, nghiên cứu tại Việt Nam đã phát triển các mô hình chuyên biệt, xét đến các yếu tố như tải trọng phân bố đều, dao động của các giỏ treo riêng lẻ và ảnh hưởng của các puly chuyển hướng trong một hệ thống vòng kín, tạo ra những đóng góp khoa học mới và có ý nghĩa thực tiễn cao.

II. Những thách thức trong động lực học cáp vận chuyển thanh long

Việc ứng dụng đường cáp vào thu hoạch thanh long đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, chủ yếu xuất phát từ đặc tính dễ tổn thương của quả và sự phức tạp của hệ thống. Thách thức lớn nhất là kiểm soát dao động của vật treo trên cáp. Trong quá trình di chuyển, các giỏ thanh long chịu tác động đồng thời của nhiều yếu tố như sự thay đổi vận tốc từ hệ thống tời kéo, lực cản của không khí và đặc biệt là lực gió. Những yếu tố này gây ra dao động ngang và dọc, có thể khiến giỏ va chạm vào trụ đỡ hoặc các giỏ khác, làm dập nát quả. Một vấn đề nghiêm trọng khác là hiện tượng cộng hưởng, xảy ra khi tần số của ngoại lực (ví dụ tần số gió) trùng với tần số dao động tự nhiên của hệ thống giỏ treo, khiến biên độ dao động tăng lên đột ngột và vượt ngoài tầm kiểm soát. Ngoài ra, việc duy trì lực căng cáp ổn định trên toàn bộ kết cấu đường cáp vòng kín, đi qua nhiều puly chuyển hướng, cũng là một bài toán phức tạp. Sự thay đổi tải trọng khi công nhân đặt quả vào giỏ và lấy ra ở điểm tập kết làm cho lực căng và độ võng của cáp liên tục biến đổi, ảnh hưởng đến sự ổn định chung của toàn hệ thống. Giải quyết triệt để những thách thức này đòi hỏi một quá trình mô hình hóa hệ thống vận chuyển chính xác và kiểm chứng bằng thực nghiệm.

2.1. Vấn đề giảm tổn thất sau thu hoạch do va đập và rung lắc

Thanh long là loại quả có vỏ mỏng và các tai mềm, rất nhạy cảm với các tác động cơ học. Các phương pháp vận chuyển truyền thống thường gây ra tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch lên đến 15% do dập nát, trầy xước. Hệ thống đường cáp được kỳ vọng sẽ giải quyết vấn đề này, tuy nhiên, nếu không được thiết kế tối ưu, chính những rung lắc và va đập trong quá trình vận hành lại trở thành nguyên nhân gây hư hỏng. Mỗi cú va chạm của giỏ vào trụ đỡ hay sự rung lắc mạnh đều có thể làm tổn thương cấu trúc bên trong của quả, khởi đầu cho các quá trình sinh hóa làm giảm chất lượng và rút ngắn thời gian bảo quản. Do đó, mục tiêu cốt lõi của việc nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển thanh long là tìm ra các thông số vận hành giúp chuyển động của giỏ diễn ra êm ái nhất có thể.

2.2. Hiện tượng cộng hưởng và nguy cơ mất ổn định hệ thống

Cộng hưởng là hiện tượng vật lý nguy hiểm nhất đối với các kết cấu treo. Mỗi giỏ thanh long treo trên cáp có thể được xem như một con lắc đơn với tần số dao động tự nhiên phụ thuộc vào chiều dài dây treo. Khi hệ thống vận hành, các yếu tố như tốc độ gió thay đổi hoặc sự không đều của bộ truyền động có thể tạo ra các kích thích có tần số gần bằng tần số riêng của giỏ. Điều này dẫn đến biên độ dao động tăng vọt, gây mất ổn định toàn bộ hệ thống. Luận án của TS. Nguyễn Văn Trung đã chỉ ra các vùng tần số nguy hiểm (vùng cộng hưởng) cần phải tránh. Việc xác định chính xác các vùng này thông qua phân tích lực căng cáp và các thông số hệ thống cho phép các kỹ sư thiết kế chế độ vận hành an toàn, đảm bảo hệ thống không bao giờ hoạt động trong phạm vi tần số rủi ro cao.

III. Phương pháp mô hình hóa cơ học hệ thống cáp vận chuyển

Để giải quyết các thách thức về động lực học, bước đầu tiên và quan trọng nhất là xây dựng một mô hình toán học chính xác mô tả trạng thái cơ học của hệ thống. Quá trình mô hình hóa hệ thống vận chuyển này bao gồm việc thiết lập các phương trình cân bằng lực để phân tích lực căng cáp, độ võng và các phản lực tại gối đỡ. Mô hình xem xét dây cáp là một vật thể mềm, chịu tải trọng phân bố đều từ trọng lượng bản thân và tải trọng tập trung từ các giỏ thanh long. Các phương trình được xây dựng cho cả trường hợp các trụ đỡ có cùng cao độ và chênh lệch cao độ, phản ánh đúng điều kiện địa hình thực tế tại các trang trại. Một yếu tố quan trọng được đưa vào tính toán là độ dãn dài của cáp dưới tác dụng của tải trọng, sử dụng mô đun đàn hồi (E) của vật liệu. Việc tính toán sức bền cáp thép cũng được thực hiện song song để đảm bảo ứng suất trong cáp luôn nằm dưới giới hạn cho phép. Các mô hình này không chỉ giúp dự đoán trạng thái tĩnh của hệ thống mà còn là cơ sở để phát triển các phương trình động lực học phức tạp hơn, phân tích dao động và chuyển động của giỏ thanh long.

3.1. Thiết lập phương trình phân tích lực căng cáp và độ võng

Lực căng và độ võng là hai thông số cơ học quan trọng nhất quyết định sự ổn định của đường cáp. Nghiên cứu đã thiết lập hệ phương trình toán học mô tả mối quan hệ giữa lực căng ngang (H), độ võng (f), chiều dài nhịp cáp (l) và tải trọng phân bố (q). Các phương trình này cho phép tính toán một thông số khi biết các thông số còn lại. Ví dụ, có thể xác định lực căng cần thiết để giữ độ võng trong một giới hạn an toàn cho phép. Việc giải các phương trình này, đặc biệt với các hệ thống phức tạp có nhiều nhịp và gối đỡ chênh cao, đòi hỏi các thuật toán số như phương pháp lặp hoặc Newton-Raphson. Kết quả của việc phân tích lực căng cáp và độ võng là dữ liệu đầu vào không thể thiếu cho các bước thiết kế chi tiết kết cấu đường cáp.

3.2. Yếu tố ma sát trong hệ thống cáp và hệ thống ròng rọc

Ma sát trong hệ thống cáp là một lực cản đáng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động cơ kéo cáp. Ma sát xuất hiện ở nhiều vị trí: giữa cáp và các puly của hệ thống ròng rọc tại các giá đỡ trung gian và các điểm chuyển hướng, và giữa cáp với bánh đai của hệ thống tời kéo. Mô hình tính toán đã lượng hóa các lực ma sát này dựa trên hệ số ma sát của vật liệu và lực pháp tuyến tại các điểm tiếp xúc. Việc tính toán chính xác công suất tiêu thụ để thắng lực cản ma sát giúp lựa chọn động cơ phù hợp, tránh lãng phí năng lượng khi chọn động cơ quá lớn hoặc quá tải khi chọn động cơ quá nhỏ. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa chi phí vận hành và hiệu quả năng lượng của toàn hệ thống.

IV. Bí quyết phân tích dao động của giỏ thanh long trên cáp

Trọng tâm của nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển thanh long nằm ở việc phân tích và kiểm soát dao động của các giỏ chứa. Để làm được điều này, một mô hình động lực học phức tạp đã được xây dựng, xem mỗi giỏ thanh long như một vật rắn treo trên dây và chuyển động cùng với cáp. Phương pháp này sử dụng các nguyên lý của động lực học vật rắn để thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của giỏ trong cả mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang. Các phương trình này tính đến lực quán tính, lực căng dây treo, trọng lực và các ngoại lực như lực gió. Đặc biệt, mô hình còn phân tích chuyển động của giỏ khi đi qua các puly chuyển hướng, nơi phát sinh gia tốc hướng tâm và gia tốc tiếp tuyến, là những nguyên nhân chính gây ra dao động mạnh. Việc giải hệ phương trình vi phân này, thường được thực hiện bằng các công cụ mô phỏng động học bằng Ansys/SolidWorks hoặc Matlab, cho phép dự đoán chính xác biên độ và tần số dao động của giỏ dưới các điều kiện vận hành khác nhau. Từ đó, các giải pháp nhằm giảm thiểu dao động và tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động được đề xuất.

4.1. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của giỏ chứa

Phương trình vi phân chuyển động là công cụ toán học cốt lõi để mô tả dao động của vật treo trên cáp. Nghiên cứu đã thiết lập hai hệ phương trình riêng biệt: một cho chuyển động thẳng trên các nhịp cáp và một cho chuyển động cong khi qua các puly chuyển hướng. Các phương trình này là các phương trình vi phân phi tuyến bậc hai, có tính đến sự thay đổi của gia tốc cáp và lực tác động của gió. Chúng cho phép mô phỏng quỹ đạo thực tế của giỏ chứa theo thời gian. Kết quả phân tích từ các phương trình này giúp nhận diện các yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến biên độ dao động, chẳng hạn như chiều dài dây treo giỏ, vận tốc cáp và lực căng. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để đưa ra các khuyến nghị thiết kế.

4.2. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số đến biên độ dao động

Dựa trên mô hình toán học, một cuộc khảo sát tham số sâu rộng đã được tiến hành để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố thiết kế đến biên độ dao động. Kết quả cho thấy: (1) Tăng lực căng ngang (H) của cáp giúp giảm đáng kể biên độ dao động của giỏ. (2) Chiều dài nhịp cáp càng lớn thì dao động càng dễ xảy ra và có biên độ lớn hơn. (3) Chiều dài dây treo giỏ (r) cũng có ảnh hưởng quan trọng, việc lựa chọn chiều dài phù hợp có thể giúp tránh các vùng tần số cộng hưởng nguy hiểm. Những phát hiện này cung cấp các chỉ dẫn quý giá cho việc tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động, giúp các kỹ sư điều chỉnh thiết kế để đạt được sự ổn định tối đa cho hệ thống vận chuyển nông sản.

V. Hướng dẫn ứng dụng thực nghiệm và tối ưu hóa hệ thống

Lý thuyết và mô hình hóa chỉ là một phần của quá trình nghiên cứu. Để đảm bảo tính chính xác và khả thi, các kết quả tính toán cần được kiểm chứng thông qua nghiên cứu thực nghiệm. Một mô hình động lực học đường cáp vận chuyển thanh long quy mô thực đã được xây dựng và lắp đặt các thiết bị đo chuyên dụng. Cảm biến lực được sử dụng để đo lực căng cáp theo thời gian thực, máy thủy bình xác định độ võng, và cảm biến gia tốc được gắn trên giỏ để ghi lại các thông số dao động. Dữ liệu thu thập từ thực nghiệm sau đó được so sánh trực tiếp với kết quả từ mô hình lý thuyết. Sự tương đồng cao giữa hai bộ kết quả đã khẳng định độ tin cậy của các phương trình đã xây dựng. Dựa trên nền tảng vững chắc này, nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm quy hoạch để xác định bộ thông số vận hành tối ưu. Các yếu tố như chiều dài nhịp và lực căng ngang được điều chỉnh để tìm ra giá trị giúp giảm thiểu đồng thời cả độ võng và biên độ dao động, đảm bảo hiệu quả và an toàn cho việc vận chuyển nông sản.

5.1. So sánh lý thuyết và thực nghiệm qua mô phỏng động học

Quá trình kiểm chứng là bước không thể thiếu để xác nhận độ chính xác của mô hình lý thuyết. Các kết quả thực nghiệm về độ võng và biên độ dao động tại các mức lực căng và chiều dài nhịp khác nhau đã được đối chiếu với kết quả dự đoán từ mô phỏng động học. Theo luận án, sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm nằm trong giới hạn cho phép, chứng tỏ mô hình toán học đã nắm bắt được các đặc tính vật lý cơ bản của hệ thống. Sự xác thực này mang lại sự tự tin khi áp dụng mô hình để dự đoán hành vi của hệ thống trong các điều kiện vận hành khác nhau, giảm thiểu rủi ro khi triển khai trên quy mô lớn.

5.2. Xác định thông số hợp lý chiều dài nhịp và lực căng tối ưu

Một trong những đóng góp thực tiễn quan trọng nhất của nghiên cứu là việc xác định các thông số thiết kế hợp lý. Thông qua phân tích kết quả thực nghiệm đa yếu tố, các giá trị tối ưu đã được tìm ra. Cụ thể, nghiên cứu khuyến nghị chiều dài nhịp cáp nên vào khoảng 20 mét và lực căng ngang ban đầu nên được duy trì ở mức 5 kN. Với các thông số này, độ võng của cáp và biên độ dao động của giỏ thanh long được giữ ở mức thấp, đảm bảo quả không bị va đập và hệ thống vận hành ổn định. Đây là những con số tham khảo cụ thể và có giá trị cho các đơn vị thiết kế, chế tạo hệ thống cáp treo nông nghiệp.

5.3. Yêu cầu về công suất động cơ kéo cáp và hệ thống phanh

Từ các phân tích về lực, mô hình động lực học cũng đưa ra các yêu cầu cụ thể về hệ thống truyền động. Công suất động cơ kéo cáp cần thiết được tính toán dựa trên tổng tải trọng, lực ma sát toàn hệ thống và gia tốc mong muốn. Việc lựa chọn động cơ có công suất phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống khởi động và vận hành trơn tru. Bên cạnh đó, một hệ thống phanh hãm an toàn và hiệu quả cũng là yêu cầu bắt buộc. Hệ thống này phải có khả năng dừng khẩn cấp một cách êm ái, tránh gây ra giật cục đột ngột làm tăng dao động và hư hỏng sản phẩm.

VI. Tương lai của hệ thống cáp treo trong vận chuyển nông sản

Nghiên cứu về động lực học đường cáp vận chuyển thanh long không chỉ giải quyết một bài toán kỹ thuật cụ thể mà còn mở ra một tương lai đầy tiềm năng cho ngành nông nghiệp công nghệ cao. Việc hiểu rõ và làm chủ được động lực học của hệ thống là nền tảng để phát triển các thế hệ cáp treo thông minh và hiệu quả hơn. Trong tương lai, hệ thống này có thể được tích hợp sâu hơn vào quy trình tự động hóa thu hoạch, kết nối liền mạch từ khâu hái quả đến đóng gói. Các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT) có thể được áp dụng để giám sát và điều khiển hệ thống theo thời gian thực. Cảm biến có thể theo dõi tải trọng trên từng giỏ, điều chỉnh tốc độ và lực căng cáp một cách linh hoạt để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Hướng phát triển này sẽ biến hệ thống cáp treo từ một công cụ vận chuyển đơn thuần thành một phần không thể thiếu của một hệ thống logistics trang trại thông minh, góp phần nâng cao giá trị và sức cạnh tranh cho nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế.

6.1. Tiềm năng tích hợp tự động hóa và logistics trang trại

Một hệ thống cáp vận chuyển được tối ưu hóa về mặt động lực học là tiền đề cho việc tích hợp các robot thu hái tự động. Robot có thể di chuyển dọc theo hàng cây, hái quả và đặt trực tiếp vào các giỏ trên đường cáp đang di chuyển. Dữ liệu từ hệ thống cáp (vị trí, tải trọng) có thể được đồng bộ hóa với hệ thống quản lý trang trại, tạo nên một chuỗi logistics trang trại hoàn toàn tự động. Điều này không chỉ giải quyết bài toán thiếu hụt lao động mà còn tăng cường độ chính xác, giảm thiểu sai sót của con người, đưa nền nông nghiệp tiến gần hơn đến cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.

6.2. Hướng phát triển bộ căng cáp tự động và cảm biến thông minh

Để nâng cao hơn nữa sự ổn định và an toàn, các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển bộ căng cáp tự động. Hệ thống này sẽ sử dụng cảm biến lực và các cơ cấu chấp hành để tự động điều chỉnh lực căng của cáp, bù lại sự thay đổi do nhiệt độ môi trường hoặc tải trọng. Bên cạnh đó, việc trang bị các cảm biến thông minh trên giỏ có thể cung cấp dữ liệu về độ chín, trọng lượng của quả, đồng thời theo dõi các thông số rung lắc. Dữ liệu này không chỉ giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm mà còn phục vụ cho việc bảo trì dự đoán, cảnh báo sớm các sự cố tiềm ẩn của hệ thống cáp treo nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình trồng và tiêu thụ thanh long ở Việt Nam 1. Tình hình trồng thanh long ở Việt Nam Cây thanh long là cây ăn trái thuộc họ xương rồng, có nguồn gốc ở vùng sa mạc thuộc Mexico và Columbia, thuộc nhóm cây nhiệt đới khô. Thanh long được người Pháp mang đến Việt Nam từ thế kỷ 19, trồng rải rác trong sân vườn, đến thập niên 1980 mới được trồng thương mại.

Phần lớn thanh long được trồng ở Việt Nam là loài Hylocereus undatus, có vỏ đỏ hay hồng/ruột trắng, loại vỏ đỏ ruột trắng chiếm 95%, 5% còn lại là loại vỏ đỏ, ruột đỏ. Mùa thanh long từ tháng 4 đến tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 đến tháng 8. Nhiều giống thanh long được lai tạo để tăng năng suất, chất lượng và phù hợp đất đai và khí hậu từng vùng. Tại Viện Cây ăn quả Miền Nam hiện đang bảo tồn 20 giống thanh long từ nguồn thu thập trong nước và du nhập từ nước ngoài cùng 40 giống thanh long lai, phục vụ công tác nghiên cứu, bảo tồn gen, chọn tạo giống.

Hiện tại, thanh long đã được trồng rộng rãi ở các tỉnh thành trên toàn quốc. Tuy nhiên, diện tích tập trung lớn nhất là: Bình Thuận, Long An, Tiền Giang (3 tỉnh này đã có hơn 37 ngàn ha) tiếp theo là Tây Ninh, Đồng Nai, Ninh Thuận một số tỉnh Tây Nguyên và các tỉnh phía Bắc. Ở phía Bắc, thanh long mới được đưa vào trồng ở một số nơi như Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Quảng Ninh, Thanh Hóa và Hà Nội. Theo số liệu thống kế của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, diện tích trồng thanh long trong cả nước đạt 50.

Tình hình tiêu thụ thanh long Sản phẩm thanh long lưu thông trên thị trường chủ yếu ở dạng trái tươi trong đó, thị trường nội địa chiếm khoảng 15-20% sản lượng; 80-85% sản lượng còn lại được xuất khẩu mà chủ yếu theo phương thức mua bán biên mậu với thương nhân Trung Quốc [3]. Thanh long được xuất khẩu sang khoảng 40 Nhà nước và vùng lãnh thổ khác nhau. Ngoài các thị trường truyền thống xuất khẩu thanh long như Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Hà Lan và Đài Loan, thanh long còn được xuất sang 5 các thị trường khó tính như Mỹ, Ý, Nhật, Singapore và đang thâm nhập một số thị trường mới như Ấn Độ, New Zealand, Úc và Chi Lê. Theo số liệu thống kê, năm 2019, Việt Nam xuất khẩu khoảng 980.000 tấn thanh long, chiếm 49,8% tổng kim ngạch xuất khẩu nhóm trái cây, đạt 887,33 triệu USD.

Tổng quan về công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam 1. Công nghệ thu hoạch thanh long ở Việt Nam Công nghệ thu hoạch trái thanh long hiện nay ở Việt Nam được thực hiện như sau: Vườn trồng Xếp quả Di chuyển Hái quả, cắt thanh long đã đã cắt vào sọt, thùng đến thời điểm quả thanh đã xếp đầy thu hoạch long sọt, thùng trái Vận chuyển Bốc xếp sọt, thùng đến nhà máy đã chứa đầy trái lên chế biến hoặc xe ô tô, hoặc lên nơi tiêu thụ ghe Hình 1. Sơ đồ công nghệ thu hoạch thanh long Thuyết minh công nghệ - Khâu hái quả, cắt quả: Trong thu hoạch thanh long hiện nay ở Việt Nam khâu hái và cắt quả chủ yếu bằng thủ công, cắt quả thanh long bằng kéo chuyên dùng. - Khâu xếp quả đã thu hái vào thùng: Sau khi cắt, hái xong người thu hái một tay cầm kéo, tay còn lại đỡ lấy quả đã cắt đặt vào thùng, xếp lần lượt từ dưới lên trên.

- Khâu di chuyển sọt, thùng đã xếp đầy trái: Việc di chuyển các sọt, các thùng đã xếp đầy trái sau thu hoạch từ trong vườn trồng ra nơi có thể bốc lên xe ô tô hoặc bốc xếp xuống tầu thuyền có thể bằng 3 hình thức sau: + Bằng thủ công: Sử dụng người để khuân vác (gánh, đội lên đầu); + Sử dụng xe đẩy bằng tay: Sử dụng xe 3 bánh, xe thồ, xe cút kít; 6 + Sử dụng xe công nông, máy kéo có rơ móoc, hoặc sử dụng xuồng 3 lá. - Khâu bốc xếp lên xe ô tô, lên tầu thuyền: Sau khi di chuyển các sọt, thùng chứa sau thu hái đến bến bãi tập kết, các sọt, các thùng được bốc xếp lên xe ô tô hoặc bốc xếp lên tầu thuyền để vận chuyển đến nơi tiêu thụ, quá trình này được thực hiện chủ yếu bằng thủ công. - Khâu vận chuyển đến nơi tiêu thụ: Sản phẩm được bốc xếp lên xe, lên tầu thuyền được vận chuyển đến nơi tiêu thụ, quá trình vận chuyển được thực hiện bằng đường bộ (ô tô) hặc đường thủy (tầu thuyền). Nhận xét: Công nghệ thu hoạch trái thanh long hiện nay ở Việt Nam chủ yếu bằng thủ công, năng suất thấp, lao động nặng nhọc, chất lượng sản phẩm thấp, quả bị dập vỡ, tổn thất sau thu hoạch lớn (khoảng 15%), chất lượng sản phẩm thấp.

Thực trạng về thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam Thanh long được trồng khá phổ biến hiện nay ở Việt Nam, thanh long được trồng ở ba miền, Miền Bắc, Miền Trung và ở Miền Nam, tổng diện tích trồng thanh long trong cả nước khảng 50.000ha, trong đó vùng Tây Nam Bộ có diện tích trồng thanh long khoảng 15.000 ha và chủ yếu tập trung ở hai tỉnh: Long An và Tiền Giang. Hiện nay công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam chủ yếu là bằng dụng cụ thủ công do người dân địa phương cải tiến và sản xuất để sử dụng trong sản xuất, chưa có nghiên cứu khoa học, sau đây là công nghệ và thiết bị thu hoạch trái thanh long tại vùng Tây Nam Bộ. a) Đặc điểm của vườn thanh long đã đến thời điểm thu hoạch - Thanh long được trồng theo hàng, khoảng cách giữa các hàng là 3m, khoảng cách giữa các cây trong hàng là 1,5m; - Thanh long được trồng hai dạng đó là có trụ đỡ và dàn treo; - Trên vườn trồng thanh long có hệ thống dây điện để chiếu sáng kích thích cây ra trái; - Nền đất trong vườn trồng thanh long là đất mềm, không bằng phẳng. Từ đặc điểm này việc áp dụng xe máy di chuyển trong vườn thanh long là không khả thi, ảnh hưởng đến độ chặt của đất, ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây thanh long.

7 b) Khâu thu hái trái thanh long Do đặc điển sinh trưởng và phát triển của trái thanh long, nên thu hái trái thanh long không đúng kỹ thuật thì quả nhanh bị hư hỏng, do vậy thu hái trái thanh long hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới đều bằng thủ công, sử dụng kéo chuyên dùng để cắt trái. Cắt trái thanh long bằng kéo c) Khâu di chuyển trái thanh long sau thu hái Trái thanh long sau thu hái được xếp vào giỏ đựng (sọt) sau đó di chuyển thùng đã chứa đầy trái thanh long ra bãi tập kết để bốc lên phương tiện vận chuyển, quá trình di chuyển bằng một số phương pháp sau: Hình 1. Di chuyển trái thanh long bằng mang vác thủ công - Di chuyển bằng mang vác thủ công: Di chuyển bằng thủ công thì trái thanh long không bị dập, nhưng năng suất thấp, lao động nặng nhọc. - Di chuyển trái thanh long bằng xe đẩy: Ở những nơi có điều kiện đường thuận lợi thì có thể sử dụng xe cút kít để di chuyển trái thanh long ra bãi tập kết, phương pháp này có thể làm cho thanh long bị dập.

Di chuyển trái thanh long bằng xe đẩy - Di chuyển bằng máy kéo: Ở những nơi có điều kiện địa hình thuận lợi thì di chuyển trái thanh long từ khu vườn ra đến nơi tập kết bằng máy kéo. Phương pháp này cho năng suất cao nhưng trái thanh long dễ bị dập mát, tổn thất sau thu hoạch lớn. Di chuyển trái thanh long bằng máy kéo - Bốc xếp trái thanh long lên xe vận chuyển: Thanh long sau khi tập kết ở bãi bốc, sau đó được bốc lên xe ô tô vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Bốc xếp trái thanh long vận chuyển đến nơi tiêu thụ 9 d) Dụng cụ đựng trái thanh long sau thu hái vận chuyển Trái thanh long sau thu hái được đựng trong giỏ bằng nhựa hoặc sọt đan bằng tre, trái thanh long được xếp nhiều lớp, giữa các lớp không có tấm cách, từ đó trọng lượng của lớp trái được xếp ở phía trên tác động lên lớp phía dưới, dẫn đến lớp phía dưới bị tổn thương, từ đó chất lượng sản phẩm giảm đi, trái thanh long nhanh bị hư hỏng.

Tồn tại của dụng cụ chứa đựng này là khi xếp các thùng chứa đầy sản phẩm lên nhau để vận chuyển thì các trái thanh long ở thùng phía dưới bị bẹp, nếu như không xếp chồng lên nhau khi vận chuyển thì tốn diện tích (vì xếp được một lượt) nên năng suất thấp, giá thành vận chuyển cao. Đây là một trong những tồn tại lớn trong dụng cụ chứa sản phẩm rau quả sau thu hoạch. Trái thanh long được đổ thành từng đống hoặc xếp trong thùng nhựa 1. Những tồn tại trong thu hoạch và vận chuyển trái thanh long - Do thu hái bằng thủ công nên năng suất thu hái thấp, tốn công lao động, năng suất trung bình khoảng 300kg/công lao động, tính cho tất cả các khâu công việc từ thu hái, xếp vào giỏ, di chuyển ra bãi tập kết, bốc lên xe ô tô.

- Các phương pháp di chuyển trái thanh long sau khi thu hái không hợp lý: Di chuyển bằng mang vác thì năng suất thấp, tốn công lao động, nếu sử dụng xe đẩy và máy kéo thì sản phẩm bị dập nát (do chạy trên đường xấu nhiều ổ gà), từ đó chất lượng sản phẩm thấp không đạt yêu cầu xuất khẩu. - Không có dụng cụ, thùng chứa hoặc giỏ chứa chuyên dùng nên ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng sản phẩm trái thanh long sau thu hoạch. 10 - Chất lượng sản phẩm thấp, sản phẩm nhanh bị hư hỏng nguyên nhân sau: Do cấu tạo giải phẫu trái thanh long rất mềm, nên khi xếp chồng thanh long lên nhau, khi di chuyển dưới tác động của trọng lượng trái thanh long phía trên đè lên lớp thanh long phía dưới, dưới tác động của rung động khi di chuyển bằng máy kéo, bằng xe đẩy thì ruột trái thanh long bị tổn thương, từ đó các phản ứng sinh hóa xẩy ra nhanh, dẫn đến trái thanh long nhanh bị hư hỏng (nhiều lô thanh long của Việt Nam xuất khẩu đi nước ngoài không đạt yêu cầu bị trả về). Tóm lại: Trong thu hoạch thanh long hiện nay còn hai khâu cần phải nghiên cứu hoàn thiện đó là khâu di chuyển trái thanh long sao cho êm dịu năng suất cao giảm nhẹ sức lao động, không bị dập.