Luận án tiến sĩ kỹ thuật nhiệt hoàn thiện công nghệ bảo quản quả vải nhãn trong môi trường lạnh kết hợp bao gói khí cải biến bằng mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng

Luận án tiến sĩ kỹ thuật nhiệt nghiên cứu hoàn thiện công nghệ bảo quản quả vải, nhãn trong môi trường lạnh kết hợp bao gói khí cải biến, ứng dụng mô hình hô hấp bay hơi cân bằn...

Chuyên ngành

Kỹ thuật nhiệt

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận án tiến sĩ

2020

162
3
0

Phí lưu trữ

45 Point

Tóm tắt

I. Công nghệ bảo quản vải nhãn

Công nghệ bảo quản vải nhãn là một trong những vấn đề cấp thiết trong nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt khi vải và nhãn là hai loại quả chủ lực có giá trị kinh tế cao. Việc bảo quản sau thu hoạch đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Hiện nay, tổn thất sau thu hoạch của vải và nhãn lên đến 15-20%, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Công nghệ bảo quản hiện đại, đặc biệt là kết hợp giữa nhiệt độ thấp và bao gói khí cải biến (MAP), đang được nghiên cứu và ứng dụng để giảm thiểu tổn thất này.

1.1. Phương pháp bảo quản truyền thống

Phương pháp bảo quản truyền thống chủ yếu dựa vào kho lạnh, tuy nhiên, phương pháp này có nhiều hạn chế như chi phí cao, thời gian bảo quản ngắn và không đảm bảo chất lượng sản phẩm. Bảo quản vải nhãn trong môi trường lạnh đơn thuần không đủ để ngăn chặn quá trình hô hấp và bay hơi nước, dẫn đến hiện tượng héo và nâu hóa vỏ.

1.2. Công nghệ bao gói khí cải biến MAP

Công nghệ bao gói khí cải biến (MAP) là một phương pháp hiện đại, được sử dụng rộng rãi trên thế giới để bảo quản rau quả tươi. MAP kết hợp với nhiệt độ thấp giúp kéo dài thời gian bảo quản gấp 4 lần so với phương pháp truyền thống. Phương pháp này kiểm soát nồng độ O2 và CO2 trong bao bì, làm chậm quá trình hô hấp và giảm thiểu sự mất nước của quả.

II. Mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng

Mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng là một phương pháp khoa học được áp dụng để nghiên cứu quá trình trao đổi chất và năng lượng trong quả vải và nhãn. Mô hình này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hô hấp và bay hơi nước, từ đó tối ưu hóa các thông số bảo quản. Mô hình cân bằng năng lượng dựa trên các phương trình toán học mô tả quá trình trao đổi nhiệt và chất, giúp dự đoán chính xác các thông số như nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ khí trong bao bì.

2.1. Cơ chế hô hấp thực vật

Hô hấp thực vật là quá trình sinh học quan trọng, trong đó O2 được hấp thụ và CO2, hơi nước được thải ra. Quá trình này xảy ra càng nhanh thì sự phân giải các hợp chất hữu cơ càng mạnh, dẫn đến quả nhanh chín và giảm chất lượng. Mô hình hô hấp Michaelis-Menten được sử dụng để mô tả cường độ hô hấp dựa trên nồng độ O2 và CO2.

2.2. Quá trình bay hơi cân bằng năng lượng

Bay hơi cân bằng năng lượng là quá trình trao đổi nhiệt và ẩm giữa quả và môi trường xung quanh. Quá trình này được mô tả bằng các phương trình cân bằng entanpy và nhiệt ẩn hóa hơi. Mô hình cân bằng năng lượng giúp tính toán chính xác lượng nước bay hơi và nhiệt lượng trao đổi, từ đó tối ưu hóa điều kiện bảo quản.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Hoàn thiện công nghệ bảo quản vải nhãn bằng mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng mang lại nhiều giá trị thực tiễn trong nông nghiệp. Việc ứng dụng công nghệ này giúp giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch, kéo dài thời gian bảo quản và nâng cao chất lượng sản phẩm. Công nghệ nông nghiệp hiện đại này cũng góp phần tăng giá trị xuất khẩu của vải và nhãn, đặc biệt là các thị trường khó tính như châu Âu và Mỹ.

3.1. Giảm tổn thất sau thu hoạch

Việc áp dụng công nghệ bảo quản hiện đại giúp giảm tổn thất sau thu hoạch từ 15-20% xuống dưới 10%, đáp ứng mục tiêu của Nghị quyết 48/NQ-CP. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm.

3.2. Tăng giá trị xuất khẩu

Bảo quản nông sản bằng công nghệ MAP và mô hình cân bằng năng lượng giúp vải và nhãn đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe của thị trường quốc tế. Điều này mở ra cơ hội xuất khẩu lớn, tăng thu nhập cho nông dân và đóng góp vào nền kinh tế quốc dân.

01/03/2025
Luận án tiến sĩ kỹ thuật nhiệt hoàn thiện công nghệ bảo quản quả vải nhãn trong môi trường lạnh kết hợp bao gói khí cải biến bằng mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan về bảo quản rau quả - Chương 2. Cơ sở lý thuyết - Chương 3. Nghiên cứu thực nghiệm - Chương 4.

Dự đoán các thông số bảo quản - Chương 5. Kết luận và kiến nghị - Danh mục các công trình đã công bố của luận văn - Tài liệu tham khảo. 5 6 TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ 1. Tổng quan về thị trường rau quả Việt Nam Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có nền khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều nên thảm thực vật ở nước ta rất phong phú.

Theo ước tính thì có khoảng 14,500 các loài cây cỏ thuộc 200 họ, trong đó có khoảng 100 loại quả khác nhau. Do đặc điểm khí hậu như vậy nên quanh năm ở nước ta đều có mùa vụ thu hoạch của một loại rau quả nào đó [4].1 Phân vùng nguyên liệu một số rau quả chủ lực của Việt Nam [4] Sản phẩm Địa phương Nhãn Hưng Yên, Sơn La, Tiền Giang Vải Bắc Giang, Hải Dương, Quảng Ninh Chuối Phú Thọ, Tiền Giang, Kiên Giang Dứa Ninh Bình, Tiền Giang, Kiên Giang Thanh long Bình Thuận, Long An và Tiền Giang Cam, quýt Hà Giang, Nghệ An, Bến Tre Xoài Tiền Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ Cà chua Hải Dương, Bắc Ninh, Lâm Đồng Bắp cải Hải Dương, Hà Nội, Lâm Đồng Dưa chuột Hải Dương, Hưng Yên, Sóc Trăng Cà rốt Hưng Yên, Lâm Đồng Kể từ đầu thập kỷ 90, khi chúng ta bắt đầu quá trình Mở cửa và Hội nhập với kinh tế Thế giới, diện tích rau, hoa, quả của Việt Nam phát triển nhanh chóng và ngày càng có tính chuyên canh cao. Tổng diện tích nhóm cây ăn quả cả nước năm 2018 khoảng 960,000 ha, tăng 3. Diện tích cây ăn quả tăng chủ yếu do nhiều địa phương đã chuyển một phần đất lúa năng suất thấp sang trồng cây ăn quả, rõ nét nhất là vùng đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng.

Tính riêng 15 loại quả có diện tích lớn nhất (trên 10,000 ha/loại) hiện đã chiếm hơn 86% tổng diện tích trồng cây ăn quả của cả nước: chuối có diện tích lớn nhất (140,000 ha, chiếm 16%); tiếp theo là xoài, nhãn, cam, vải, bưởi (50,000 – 85,000 ha/loại); thanh long, dứa, sầu riêng, chanh, chôm chôm (25,000 – 45,000 ha/loại); mít, mãng cầu, quýt, ổi (10,000 – 20,000 ha/loại) [5]. 7 Về sản lượng, tổng sản lượng cây ăn quả cả nước năm 2018 đạt khoảng 10 triệu tấn, tăng gần 6% so với năm 2017. Trong đó: Xoài khoảng 788 nghìn tấn, tăng 6.1 triệu tấn, tăng 3.0%; thanh long khoảng 1.0 triệu tấn, tăng 6.5 nghìn tấn, tăng 2.7 nghìn tấn, tăng 6.2 nghìn tấn, tăng 20. Đối với xuất khẩu, kim ngạch xuất khẩu rau quả của Việt Nam đã tăng trưởng nhẹ trong khoảng các năm từ 2005 đến 2010 và mức tăng cao hơn trong khoảng thời gian từ 2010 đến năm 2015 [6].

Tổng hợp các nguồn dữ liệu của Tổng cục thống kê và các Báo cáo xuất nhập khẩu Việt Nam năm 2016, 2017, 2018, 2019 trên Hình 1.1 cho thấy mức tăng trưởng của kim ngạch xuất khẩu rau quả của giai đoạn này.1 Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam Kim ngạch xuất khẩu rau quả năm 2016 đạt 2.458 tỷ USD, tăng mạnh 33. Đây là ngành hàng có tăng trưởng nổi bật nhất trong nhóm, trong khi các ngành hàng khác gặp khó khăn do sụt giảm lượng và giá xuất khẩu thì ngành hàng này liên tục tăng trưởng mạnh: năm 2014 tăng 28. Đến năm 2017 mức tăng còn cao hơn lên khoảng 42.5% so với năm 2016, tổng kim ngạch xuất khẩu rau quả đặt 3.5 tỷ USD, vượt kim ngạch xuất khẩu của một số mặt hàng nông sản chủ lực khác như gạo, hồ tiêu và mở ra hướng đi mới cho ngành nông nghiệp. Việt Nam đứng thứ 12 trong các nước xuất khẩu rau quả lớn (thị phần toàn cầu tăng từ 2.9%), đứng trên nhiều nước khác như Pháp, Đức, Ấn Độ, 8 Philippines.

Đối thủ cạnh tranh về rau quả của Việt Nam chủ yếu hiện nay là Trung Quốc, Ấn Độ và một số quốc gia ASEAN như Thái Lan, Malaysia, Indonesia [8]. Xuất khẩu rau quả năm 2018 đạt 3.81 tỷ USD, tăng 8.8% so với năm 2017, nhưng nếu so với mức tăng trưởng trên 42.5% của năm 2017 thì mức tăng trưởng rau quả đang có phần chững lại. Tuy nhiên, kết thúc 2018, hàng rau quả tiếp tục lập kỷ lục mới vượt dầu thô trong xuất khẩu [1]. Năm 2019 đánh dấu một năm đầy sóng gió đối với trái cây xuất khẩu của Việt Nam khi thị trường Trung Quốc - nơi tiêu thụ rau quả lớn nhất của Việt Nam, siết chặt việc nhập khẩu qua đường tiểu ngạch và qui định dán nhãn, đóng gói.

Theo đó, trong cả năm 2019, xuất khẩu rau quả chỉ đạt 3.75 tỷ USD, giảm gần 1. Tuy nhiên, điểm sáng là nhiều sản phẩm rau, quả đã chinh phục được những thị trường khó tính như EU, Mỹ, Nhật Bản [9]. Xuất khẩu rau quả sang tất cả các thị trường chính khác đều tăng trưởng trên 10%, cụ thể: ASEAN tăng mạnh 68.4 triệu USD), Hoa Kỳ tăng 7.0 triệu USD), EU tăng 28.2 triệu USD), Hàn Quốc tăng 15.8 triệu USD), Nhật Bản tăng 28.3 triệu USD)… Hàng rau quả vẫn là mặt hàng đầy tiềm năng của Việt Nam với khả năng tăng trưởng tốt ở nhiều thị trường mới [10].2 Thị trường xuất khẩu rau quả các nước năm 2019 [10] Theo Hiệp hội rau quả Việt Nam, năm 2019, nhiều sản phẩm rau, quả đã chinh phục được những thị trường khó tính. Có thể kể tới như xoài chính thức trở thành loại quả tươi thứ 6 của Việt Nam xuất khẩu sang thị trường Hoa Kỳ sau vải, nhãn, chôm chôm, vú sữa và thanh long.

Hay việc Nhật Bản thông báo chính thức mở cửa cho quả vải thiều tươi Việt Nam xuất khẩu trực tiếp sang Nhật Bản. Đây là tiền đề để năm 2020, ngành rau, quả có thêm cơ hội bứt phá hơn [9]. 9 Tuy nhiên, để đạt được những kỳ vọng kể trên, ngành rau, quả phải khắc phục những điểm yếu về sản xuất, nguyên liệu qua việc đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế. Báo cáo tổng kết nhiệm kỳ 2013-2018, Hiệp hội rau quả Việt Nam đã đánh giá một số khó khăn, thách thức của ngành hàng rau quả xuất khẩu như [11]:  Tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch còn cao, công nghệ xử lý sau thu hoạch chậm được đầu tư cải thiện.

 Rau quả có nhiều chủng loại nên còn nhiều mặt hạn chế trong lập hệ thống dữ liệu thống kê và thông tin thị trường, chưa nghiên cứu đầy đủ và toàn diện về cung cầu ngành hàng rau quả, đặc biệt là những thị trường lớn. Thị trường còn dựa nhiều vào thị trường Trung Quốc.  Cạnh tranh thương mại giữa các nước sản xuất, rào cản kỹ thuật từ các nước nhập khẩu, đặc biệt là các yêu cầu về kiểm dịch, an toàn thực phẩm. Khắc phục được các hạn chế, ngành rau quả sẽ phát triển vượt bậc và xuất khẩu sang nhiều thị trường hơn.

Giá bán đến tay người tiêu dùng ở các nước phát triển cao hơn rất nhiều so với tiêu thụ nội địa, điển hình thể hiện trên Bảng 1.2 đối với quả vải tươi tại các thị trường khác nhau. Với việc xuất khẩu, sẽ thu được nguồn ngoại tệ lớn cho đất nước, cũng như cải thiện đời sống của người nông dân.2 Giá bán tham khảo sản phẩm quả vải tươi tại một số thị trường [2] TT Thị trường Nhà phân phối Giá bán lẻ 1 Việt Nam Cửa hàng bán lẻ, siêu thị Tổng sản lượng: 192,940 tấn Giá cả: 3,000 ~ 25,000 đ/kg 2 Úc Harris Farm Market 20 AUD/kg www.au (~350,000 đ/kg) 3 Anh My Supper Market 8.uk (~ 300,000 đ/kg) 4 Đức Fresh Plaza 9,90 €/kg www.000 đ/kg) 5 Hoa Kỳ Local Harvest 31.6 USD/kg www.org (~660,000 đ/kg) 6 Trung Quốc Cửa hàng bán lẻ 10-15 USD/kg (~200,000-300,000 đ/kg) 7 Nhật Bản Các siêu thị bán lẻ 16 USD/set 5-6 quả (~3,200,000 đ/kg) 8 Trang bán hàng trực tuyến 32 USD/kg www.com (~672,000 đ/kg) 9 Trang bán hàng trực tuyến 29.99 USD/kg www. Tổng quan về bảo quản rau quả tươi Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản Một trong những vấn đề tồn tại chính hiện nay là lượng tổn hao sau thu hoạch của các loại rau quả tươi rất lớn. Theo đánh giá của Hội Lạnh quốc tế (IIR), tổn thất sau thu hoạch của thế giới khoảng hơn 25.7% trong khi thu hoạch, đóng gói và vận chuyển [12].

Đối với các loại rau quả nhiệt đới và cận nhiệt đới, lượng tổn thất có thể đến 40÷50%. Hơn nữa, ở các nước đang phát triển, do thiếu máy móc, công nghệ và hạ tầng nên chỉ có một lượng hạn chế rau quả được tiêu thụ tại chỗ hoặc xuất khẩu. Vấn đề cấp bách cần giải quyết hiện nay là cải thiện công nghệ bảo quản nhằm hạn chế tổn thất và chất lượng của rau quả tươi sau thu hoạch. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản để hiểu sâu hơn về bản chất.

Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sống của rau quả tươi sau thu hoạch. Tăng nhiệt độ sẽ làm tăng cường tốc độ phản ứng sinh hóa xảy ra bên trong rau quả, thúc đẩy quá trình trao đổi chất-trao đổi năng lượng làm rau quả nhanh sự úa hỏng [13]. Theo định luật Van’t Hoff, khi tăng nhiệt độ lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên khoảng hai lần. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ, cường độ hô hấp tăng đến mức độ tối đa ở vùng nhiệt độ (4045oC), sau đó giảm đi.

Khi nhiệt độ môi trường vượt quá 50oC, cường độ hô hấp giảm rất nhanh. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp được định lượng bằng Hệ số Q10 – mức tăng cường độ hô hấp khi nhiệt độ tăng 10oC [14]. ⁄( ) = Trong đó: R1 : Cường độ hô hấp tại nhiệt độ T1, ml.h-1 R2 : Cường độ hô hấp tại nhiệt độ T2, ml.h-1 o T : Nhiệt độ bảo quản, C Để bảo quản rau quả được lâu cần phải hạ nhiệt độ bảo quản, tức là sử dụng công nghệ bảo quản lạnh. Khi giảm nhiệt độ từ 45oC đến 12oC thì cường độ hô hấp giảm nhanh, khi nhiệt độ giảm đến gần nhiệt độ điểm đóng băng thì sự giảm cường độ hô hấp chậm lại.

Tuy nhiên, nhiệt độ bảo quản phải lớn hơn nhiệt độ điểm đóng băng của rau quả để không gây ra tác động cơ học phá huỷ tế bào. Điểm đóng băng 11 của rau quả thường dưới 0oC (từ -0. Một số rau quả như chuối, cà chua dễ bị tổn thất lạnh nên cũng không thể bảo quản ở nhiệt độ quá thấp.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Hoàn thiện công nghệ bảo quản vải nhãn bằng mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng" trình bày một phương pháp tiên tiến trong việc bảo quản vải nhãn, giúp kéo dài thời gian sử dụng và duy trì chất lượng sản phẩm. Bằng cách áp dụng mô hình hô hấp bay hơi cân bằng năng lượng, nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích cho người nông dân trong việc bảo quản nông sản mà còn góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho ngành nông nghiệp. Độc giả sẽ tìm thấy những thông tin hữu ích về công nghệ mới, từ đó có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất.

Nếu bạn muốn mở rộng kiến thức về các lĩnh vực liên quan, hãy tham khảo thêm tài liệu Luận văn thạc sĩ hóa học phân tích và đánh giá chất lượng nước giếng khu vực phía đông vùng kinh tế Dung Quất huyện Bình Sơn tỉnh Quảng Ngãi, nơi bạn có thể tìm hiểu về chất lượng nước trong nông nghiệp. Ngoài ra, tài liệu Luận văn thạc sĩ khoa học xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng PAHs trong trà cà phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người cũng sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về ô nhiễm trong sản xuất nông sản. Cuối cùng, tài liệu Luận văn đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả áp dụng sẽ giúp bạn tìm ra những giải pháp cải tiến trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ.