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...

• Tác giả: Hồ Hữu Phùng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Việt Dũng
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt
• Đề tài: 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
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
• 1. TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ
• 1.1. Tổng quan về thị trường rau quả Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về bảo quản rau quả tươi
• 1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản
• 1.2.2. Các phương pháp bảo quản rau quả tươi
• 1.2.3. Công nghệ nhiệt độ thấp kết hợp với bao gói khí cải biến
• 1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Tổng quan về quá trình hô hấp của rau quả tươi
• 1.4.1. Cường độ hô hấp và hệ số hô hấp
• 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp
• 1.5. Xây dựng mô hình hô hấp
• 1.5.1. Quá trình hô hấp
• 1.5.2. Mô hình hô hấp Michaelis-Menten
• 1.5.3. Các dạng mô hình hô hấp khai triển
• 1.6. Mô hình trao đổi nhiệt-trao đổi chất
• 1.6.1. Các giả thiết tính toán mô hình
• 1.6.2. Mô hình toán quá trình hô hấp - trao đổi chất
• 1.6.3. Phương trình cân bằng entanpy
• 1.7. Phương pháp giải mô hình toán học
• 1.7.1. Các bước giải mô hình toán học
• 1.7.2. Phần mềm mô phỏng
• 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp xác định cường độ hô hấp
• 2.1.1. Phương pháp hệ kín (Closed system)
• 2.1.2. Phương pháp hệ hở (Flow-though system)
• 2.1.3. Phương pháp hệ màng (Permeable system)
• 2.1.4. Lựa chọn phương pháp thí nghiệm
• 2.2. Đối tượng thí nghiệm
• 2.2.1. Đối tượng 1: Quả vải (Litchi chinensis Sonn.)
• 2.2.2. Đối tượng 2: Quả nhãn (Dimocarpus longan)
• 2.3. Số lượng và tổ chức thí nghiệm
• 2.3.1. Thí nghiệm đối với quả vải
• 2.3.2. Thí nghiệm đối với quả nhãn
• 2.4. Thiết bị thí nghiệm
• 2.4.1. Máy phân tích khí
• 2.4.2. Bộ đo nhiệt độ, độ ẩm
• 2.4.3. Tủ lạnh thí nghiệm
• 2.5. Quy trình thí nghiệm
• 2.6. Xử lý kết quả nghiên cứu thực nghiệm
• 2.7. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
• 2.7.1. Xác định tham số mô hình nồng độ khí trong bao gói MAP
• 2.7.2. Xác định tham số mô hình cường độ hô hấp
• 3. DỰ ĐOÁN CÁC THÔNG SỐ BẢO QUẢN
• 3.1. Dự đoán các thông số trong môi trường bình kín
• 3.1.1. Dự đoán nồng độ khí trong bình kín cho quả vải
• 3.1.2. Dự đoán nồng độ khí trong bình kín cho quả nhãn
• 3.2. Dự đoán các thông số trong bao gói MAP
• 3.2.1. Lựa chọn màng bao gói
• 3.2.2. Dự đoán nồng độ khí trong bao gói
• 3.2.3. Dự đoán nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói
• 3.2.4. Dự đoán độ hao hụt tự nhiên của quả trong bao gói
• 3.3. Đánh giá chất lượng bảo quản và kiểm chứng mô hình mô phỏng
• 3.3.1. Kết quả thực nghiệm bảo quản quả vải trong bao gói
• 3.3.2. Kết quả thực nghiệm bảo quản quả nhãn trong bao gói
• 3.4. Đề xuất ứng dụng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam
• Phụ lục 2: Nhiệt độ và độ ẩm bảo quản tối ưu
• Phụ lục 3: Độ thấm khí của một số Plastic Film
• Phụ lục 4: Nhận dạng tham số mô hình cường độ hô hấp

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.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình luận án tiến sĩ kỹ thuật của tác giả Hồ Hữu Phùng với đề tài "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" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt (mã số: 9520115), được thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Việt Dũng và GS. Trần Văn Phú, bảo vệ năm 2020.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Sau hơn 30 năm đổi mới, diện tích và sản lượng cây ăn quả của Việt Nam tăng trưởng nhanh chóng. Năm 2018, tổng diện tích cây ăn quả cả nước đạt khoảng 960.000 ha với tổng sản lượng khoảng 10 triệu tấn. Kim ngạch xuất khẩu rau quả tăng từ 2,458 tỷ USD (năm 2016) lên 3,5 tỷ USD (năm 2017), đạt 3,81 tỷ USD (năm 2018) và 3,75 tỷ USD (năm 2019). Tuy nhiên, tổn thất sau thu hoạch của rau quả tại Việt Nam còn ở mức cao từ 15% đến 20%, đối với các loại quả nhiệt đới và cận nhiệt đới có thể lên tới 40% đến 50%. Nhằm giảm thiểu tổn thất, Nghị quyết số 48/NQ-CP ngày 23/09/2009 của Chính phủ đã đề ra mục tiêu giảm tổn thất rau quả sau thu hoạch xuống dưới 10% vào năm 2020. Bên cạnh đó, Quyết định số 1895/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ cũng định hướng phát triển các công nghệ bảo quản hiện đại như công nghệ bao gói khí quyển kiểm soát, bảo quản lạnh kết hợp màng bao gói.

Quả vải (Litchi chinensis Sonn.) và quả nhãn (Dimocarpus longan) là hai loại quả nhiệt đới chủ lực phục vụ tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Năm 2016, sản lượng vải cả nước đạt 312.556 tấn (Bắc Giang đạt 142.000 tấn, Hải Dương 25.000 tấn, Quảng Ninh 8.000 tấn). Riêng huyện Lục Ngạn (Bắc Giang) có diện tích khoảng 30.000 ha với doanh thu trên 5.000 tỷ đồng mỗi năm. Tuy nhiên, quả vải và nhãn có mùa vụ thu hoạch ngắn (45 đến 60 ngày), cường độ hô hấp cao, vỏ mỏng, tốc độ mất nước nhanh gây nâu hóa vỏ và giảm phẩm chất. Khoảng 10% đến 15% sản lượng (20.000 - 30.000 tấn) xuất thô sang thị trường Trung Quốc thường xuyên bị ép giá, trong khi lượng xuất khẩu sang các thị trường giá trị cao (Nhật Bản, Úc, Mỹ, EU) còn hạn chế.

Công nghệ bao gói khí cải biến (Modified Atmosphere Packaging - MAP) kết hợp nhiệt độ thấp có khả năng kéo dài thời gian bảo quản gấp 4 lần so với điều kiện thường. Tại Việt Nam, MAP đã được Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch nghiên cứu từ năm 2002 nhưng phần lớn mang tính thực nghiệm thuần túy, chưa đi sâu vào bản chất của quá trình liên hợp hô hấp - trao đổi chất - trao đổi năng lượng. Do đó, việc xây dựng cơ sở mô hình hóa toán học tích hợp để dự đoán và tối ưu hóa chế độ bảo quản là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là nghiên cứu hoàn thiện công nghệ bảo quản quả vải và nhãn bằng phương pháp bao gói khí cải biến (MAP) trên cơ sở nghiên cứu quá trình hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng nhằm tăng chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản.

Nội dung nghiên cứu cụ thể được triển khai theo 4 nhiệm vụ:

1. Nghiên cứu xây dựng mô hình xác định cường độ hô hấp của quả vải và nhãn trong điều kiện môi trường khí cải biến (MAP) trên cơ sở nghiệm của hệ phương trình men - chất xúc tác Michaelis-Menten.
2. Xây dựng mô hình dự đoán nồng độ, nhiệt độ, độ ẩm không khí trong bao gói từ đó kiểm soát điều kiện bảo quản và dự đoán độ hao hụt tự nhiên, thời gian bảo quản, trên cơ sở tích hợp mô hình Michaelis-Menten cho hô hấp, mô hình trao đổi năng lượng - trao đổi chất giữa quả và môi trường khí trong bao gói, giữa bao gói và môi trường bảo quản theo quan điểm đẳng áp - đẳng entanpy; đánh giá mô hình bằng thực nghiệm.
3. Xây dựng mô hình tính toán lượng nước ngưng, độ hao hụt tự nhiên của quả, làm cơ sở dự đoán thời gian bảo quản trong môi trường MAP.
4. Đề xuất quy trình thiết kế và lựa chọn loại bao bì MAP phù hợp cho hai loại quả vải và nhãn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Quả vải tươi (Litchi chinensis Sonn.) và quả nhãn tươi (Dimocarpus longan).
• Phạm vi nhiệt độ khảo sát: Chế độ bảo quản lạnh với quả vải ở $2^\circ\text{C}, 5^\circ\text{C}, 8^\circ\text{C}$ và quả nhãn ở $1^\circ\text{C}, 4^\circ\text{C}, 10^\circ\text{C}$.
• Phạm vi vật liệu và công nghệ: Màng bao gói Polyetylen mật độ thấp (LDPE) có các chiều dày khác nhau (0,015 mm; 0,025 mm; 0,035 mm; 0,060 mm) trong điều kiện hệ kín và hệ màng MAP.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới và trong nước

Luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu về động thái hô hấp và trao đổi nhiệt - ẩm của nông sản sau thu hoạch:

1. Mô hình cường độ hô hấp phụ thuộc nồng độ khí và thời gian:

   • Mô hình tuyến tính: Henig và Gilbert (1975) áp dụng cho cà chua với nồng độ $\text{O}_2$ từ 4% đến 11,5%.
   • Mô hình đa thức: Yang và Chinnan (1988) cho cà chua; Talasila và cộng sự (1992); Gong và Corey (1994).
   • Mô hình hàm mũ: Cameron và cộng sự (1989), Beaudry và cộng sự (1992, 1993), Emond và cộng sự (1993).
   • Mô hình động học enzyme Michaelis-Menten: Lee và cộng sự (1991, 1996), Andrich và cộng sự (1991, 1998), Dadzie và cộng sự (1996), Peppelenbos và Leven (1996), Gomes và cộng sự (2010), Mangaraj và Goswami (2011). Các nghiên cứu này phân chia ảnh hưởng ức chế của $\text{CO}_2$ theo 4 cơ chế: kìm hãm cạnh tranh (Competitive - MMC), phi cạnh tranh (Uncompetitive - MMU), không cạnh tranh (Non-competitive - MMN), và kìm hãm kết hợp (Combination - MMNC).

2. Mô hình ảnh hưởng của nhiệt độ:

   • Quy luật Van't Hoff và hệ số $Q_{10}$ thể hiện mức tăng cường độ hô hấp khi nhiệt độ tăng $10^\circ\text{C}$.
   • Tích hợp phương trình Arrhenius vào mô hình Michaelis-Menten: Torrieri và cộng sự (2009, 2010, 2011), Caleb và cộng sự (2012), Waghmare và cộng sự (2013), Iqbal và cộng sự (2005, 2009), Nguyet NTM và cộng sự (2013).

3. Mô hình bay hơi nước và thoát ẩm:

   • Hướng tiếp cận theo định luật Fick: Sastry (1985), Leonardi và cộng sự (2000), Maguire và cộng sự (2001).
   • Hướng tiếp cận cân bằng nhiệt và khối lượng: Kang và Lee (1998), Song và cộng sự (2002), Mahajan và cộng sự (2008, 2016), Lu và cộng sự (2013), Sousa-Gallagher và cộng sự (2013), Xanthopoulos và cộng sự (2014).
   • Hướng tiếp cận quá trình bay hơi đẳng áp - đẳng entanpy: Trumac-Onhishenko (nghiên cứu cân bằng dòng năng lượng - vật chất liên hợp với hô hấp, nghiệm đúng định luật II nhiệt động).

Tác giả (Năm)	Đối tượng	Phương pháp thực nghiệm	Nhiệt độ ($^\circ\text{C}$)	Dạng mô hình áp dụng
Henig & Gilbert (1975)	Cà chua	Hệ kín	23	Tuyến tính
Yang & Chinnan (1988)	Cà chua	Hệ kín	21	Đa thức
Cameron & CS (1989)	Cà chua	Hệ kín	25	Hàm mũ
Andrich & CS (1991)	Táo	Hệ kín	20,5	Michaelis-Menten (MM)
Lee & CS (1991)	Bông cải xanh	Hệ kín	20,3; 24	Michaelis-Menten (MM)
Peppelenbos & Leven (1996)	Táo, hành, đậu	Hệ kín	8,1 - 19,6	MMC, MMU, MMN, MMNC
Kang & Lee (1998)	Táo	Hệ màng	0	Cân bằng nhiệt - khối lượng
Torrieri & CS (2009, 2011)	Táo, bông cải	Hệ kín	3 - 20	MM kìm hãm + Arrhenius
Gomes & CS (2010)	Lê 'Rocha'	Hệ màng	0 - 15	MM và MMN
Mangaraj & Goswami (2011)	Quả vải	Hệ kín	0 - 30	MMUC (Kìm hãm kết hợp)
Caleb & CS (2012, 2013)	Quả lựu	Hệ kín, màng	5 - 15	Arrhenius, thoát ẩm TR
Nguyet NTM & CS (2013)	Quả ớt	Hệ kín	10 - 25	MMU và Arrhenius

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình trước đây tồn tại một số hạn chế:

• Cường độ hô hấp thường bị xem là hằng số hoặc chỉ khảo sát riêng rẽ theo nhiệt độ mà không kết hợp đồng thời với sự thay đổi của nồng độ $\text{O}_2$ và $\text{CO}_2$.
• Các mô hình truyền ẩm đơn giản hóa bỏ qua nhiệt tỏa ra do hô hấp hoặc chỉ lập cân bằng nhiệt đơn thuần, chưa mô tả đầy đủ bản chất biến pha liên hợp theo nguyên lý nhiệt động học.
• Chưa có nghiên cứu toàn diện thiết lập mô hình tích hợp hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng theo quan điểm đẳng áp - đẳng entanpy cho quả vải và quả nhãn trồng tại Việt Nam.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình toán học

1. Mô hình động học hô hấp Michaelis-Menten: Cường độ hấp thụ $\text{O}2$ ($R{\text{O}_2}$) và cường độ phát thải $\text{CO}2$ ($R{\text{CO}_2}$) được biểu diễn qua phương trình Michaelis-Menten kết hợp các dạng kìm hãm bởi $\text{CO}_2$:

   • Kìm hãm cạnh tranh (Competitive - MMC): $$R_{\text{O}2} = \frac{V{m\text{O}_2} [\text{O}2]}{K{m\text{O}_2} \left(1 + \frac{[\text{CO}2]}{K{mc}}\right) + [\text{O}_2]}$$
   • Kìm hãm phi cạnh tranh (Uncompetitive - MMU): $$R_{\text{O}2} = \frac{V{m\text{O}_2} [\text{O}2]}{K{m\text{O}_2} + [\text{O}_2] \left(1 + \frac{[\text{CO}2]}{K{mu}}\right)}$$
   • Kìm hãm không cạnh tranh (Non-competitive - MMN): $$R_{\text{O}2} = \frac{V{m\text{O}_2} [\text{O}2]}{\left(K{m\text{O}_2} + [\text{O}_2]\right)\left(1 + \frac{[\text{CO}2]}{K{mn}}\right)}$$
   • Kìm hãm hỗn hợp / kết hợp (Combination - MMNC): $$R_{\text{O}2} = \frac{V{m\text{O}_2} [\text{O}2]}{K{m\text{O}_2}\left(1 + \frac{[\text{CO}2]}{K{mc}}\right) + [\text{O}_2]\left(1 + \frac{[\text{CO}2]}{K{mu}}\right)}$$

   Cường độ phát thải $\text{CO}2$ tương ứng được tính thông qua hệ số hô hấp $RQ$ hoặc phương trình cực đại $V{m\text{CO}2}$ và hằng số $K{m\text{CO}_2}$.

2. Mô hình khuếch tán khí qua màng bao gói: Biến thiên nồng độ $\text{O}_2$ và $\text{CO}_2$ trong bao gói phụ thuộc vào sự khuếch tán qua màng theo định luật Fick và quá trình tiêu thụ/phát thải của quả: $$\frac{d[\text{O}_2]i}{d\tau} = \frac{P{\text{O}_2} \cdot A_p}{L \cdot V} \left([\text{O}_2]_0 - [\text{O}_2]i\right) - \frac{R{\text{O}_2} \cdot W_s}{V}$$ $$\frac{d[\text{CO}_2]i}{d\tau} = \frac{P{\text{CO}_2} \cdot A_p}{L \cdot V} \left([\text{CO}_2]_0 - [\text{CO}_2]i\right) + \frac{R{\text{CO}_2} \cdot W_s}{V}$$

3. Mô hình cân bằng năng lượng - trao đổi nhiệt ẩm đẳng áp - đẳng entanpy: Mô hình dựa trên các phương trình cân bằng entanpy của không khí trong bao gói và sản phẩm quả:

   • Dòng nhiệt hô hấp của sản phẩm: $Q_S = \alpha \cdot R_{\text{CO}_2}$
   • Dòng nhiệt trao đổi đối lưu bề mặt: $Q_{ext} = h_s \cdot A_s (T_i - T_s)$
   • Cường độ thoát hơi nước bề mặt quả ($\dot{m}_1$) và lưu lượng thẩm thấu hơi nước qua màng ($\dot{m}_2$): $$\dot{m}2 = \frac{P{\text{H}_2\text{O}} \cdot A_p}{L} (P_i - P_o)$$
   • Độ ẩm tương đối bên trong ($\varphi_i$) và nhiệt độ không khí bên trong bao gói ($T_i$) được xác định từ hệ phương trình vi phân biến thiên độ chứa hơi $d(d_i)/d\tau$ và biến thiên nhiệt độ $dT_i/d\tau$.

Phương pháp thực nghiệm và thiết bị

• Phương pháp đo cường độ hô hấp: Sử dụng phương pháp hệ kín (Closed system). Quả được đặt trong bình kín có thể tích xác định, nồng độ khí thay đổi theo thời gian được đo đạc định kỳ.
• Thiết bị đo nồng độ khí: Máy phân tích khí GS6600 (đo đồng thời nồng độ $\text{O}_2$ và $\text{CO}_2$).
• Thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm: Bộ thiết bị đo và ghi dữ liệu tự động Hioki 2300 Series kết hợp cảm biến chuyên dụng.
• Tủ lạnh bảo quản thực nghiệm: Hệ thống tủ lạnh kiểm soát nhiệt độ ổn định với sai số $\pm 0,5^\circ\text{C}$.
• Vật liệu bao gói: Màng polyme Polyetylen mật độ thấp (LDPE) có độ dày 0,015 mm, 0,025 mm, 0,035 mm và 0,060 mm.

+-------------------------------------------------------------------+
|                        Tủ lạnh bảo quản                           |
|  +-------------------------------------------------------------+  |
|  |                Bao gói khí cải biến (MAP)                   |  |
|  |   Màng LDPE (0,015 - 0,060 mm), Diện tích Ap                |  |
|  |                                                             |  |
|  |   Khuếch tán khí qua màng (Fick):                           |  |
|  |   - Thấm O2 vào: PO2*(Ap/L)*([O2]o - [O2]i)                 |  |
|  |   - Thấm CO2 ra: PCO2*(Ap/L)*([CO2]i - [CO2]o)              |  |
|  |   - Thoát ẩm qua màng: m2 = (PH2O*Ap/L)*(Pi - Po)           |  |
|  |                                                             |  |
|  |   Môi trường khí bên trong (Ti, phi_i, [O2]i, [CO2]i):      |  |
|  |   +-----------------------------------------------------+   |  |
|  |   |                  Quả vải / Quả nhãn                 |   |  |
|  |   |  - Khối lượng Ws, Diện tích bề mặt As               |   |  |
|  |   |  - Hô hấp Michaelis-Menten (MMC, MMU, MMN, MMNC)    |   |  |
|  |   |    + Tiêu thụ O2: RO2                               |   |  |
|  |   |    + Phát thải CO2: RCO2                            |   |  |
|  |   |    + Sinh nhiệt hô hấp: QS = alpha * RCO2           |   |  |
|  |   |  - Bay hơi ẩm bề mặt quả: m1                        |   |  |
|  |   |  - Trao đổi nhiệt đối lưu bề mặt quả: Qext          |   |  |
|  |   +-----------------------------------------------------+   |  |
|  |                                                             |  |
|  |   Cân bằng Entanpy & Cân bằng Ẩm (Trumac-Onhishenko)        |  |
|  |   -> Tính toán: Nước ngưng, Hao hụt khối lượng tự nhiên     |  |
|  +-------------------------------------------------------------+  |
|  Môi trường ngoài: To, phi_o, [O2]o = 20,9%, [CO2]o = 0,03%       |
+-------------------------------------------------------------------+

---

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày cơ sở khoa học, tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh xuất khẩu rau quả của Việt Nam, mục tiêu, nội dung, đối tượng, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và 5 điểm đóng góp mới của luận án.

Chương 1: Tổng quan về bảo quản rau quả

Chương này phân tích tổng quan bức tranh ngành rau quả Việt Nam và thế giới, đặc tính sinh lý sau thu hoạch, các yếu tố ảnh hưởng và các phương pháp công nghệ bảo quản:

• Thị trường: Phân tích số liệu xuất khẩu rau quả giai đoạn 1995-2019; giá bán quả vải tươi tại các thị trường quốc tế cao gấp nhiều lần tiêu thụ nội địa (Úc: ~350.000 đ/kg; Anh: ~300.000 đ/kg; Đức: ~260.000 đ/kg; Mỹ: ~660.000 đ/kg; Nhật Bản: ~3.200.000 đ/kg; trong khi tại Việt Nam dao động 3.000 - 25.000 đ/kg).
• Yếu tố công nghệ: Nhiệt độ, độ ẩm không khí, nồng độ khí $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ và hormone etylen. Tổng hợp chế độ bảo quản tối ưu cho các loại quả chủ lực.
• Đánh giá các phương pháp bảo quản: Luận án điểm luận 12 phương pháp bảo quản vật lý và hiện đại gồm: bảo quản lạnh truyền thống, xử lý nhiệt (35-50°C), khí quyển kiểm soát (CA), bức xạ ion hóa, trường tĩnh điện áp suất cao (HPP), xử lý từ trường, bức xạ tử ngoại (UV-C), ozone ($\text{O}_3$), plasma lạnh, nước khử điện hóa (EW), siêu âm, làm lạnh quá băng và mạ băng, và phương pháp bao gói khí cải biến (MAP).
• Phân tích các mô hình lý thuyết: Tổng hợp các mô hình cường độ hô hấp và mô hình thoát ẩm (TR), khẳng định sự cần thiết phải xây dựng mô hình liên hợp dựa trên động học Michaelis-Menten và cân bằng entanpy.

Tên mặt hàng rau quả	Nhiệt độ tối ưu ($^\circ\text{C}$)	Độ ẩm tối ưu (%)	$\text{O}_2$ tối ưu (%)	$\text{CO}_2$ tối ưu (%)	$\text{O}_2$ min (%)	$\text{CO}_2$ max (%)
Quả vải	2 - 5	90 - 95	3 - 5	3 - 5	-	-
Quả nhãn	1 - 4	90 - 95	2 - 4	5 - 15	-	-
Thanh long	5 - 7	90 - 95	-	-	-	-
Xoài	7 - 12	90 - 95	7 - 9	7 - 9	-	-
Chuối	12 - 14	85 - 90	2	5	1	8
Đu đủ	10 - 12	85 - 90	3 - 5	5 - 7	2	8
Cam sành	7 - 8	90 - 95	15	0	5	5

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 tập trung xây dựng mô hình toán học chi tiết mô tả quá trình trao đổi chất và năng lượng:

• Thiết lập 4 dạng phương trình hô hấp Michaelis-Menten (MMC, MMU, MMN, MMNC) biểu diễn sự phụ thuộc của $R_{\text{O}2}$ và $R{\text{CO}_2}$ vào nồng độ khí.
• Xây dựng hệ phương trình vi phân truyền chất khuếch tán qua màng bao gói MAP theo định luật 1 Fick.
• Xây dựng hệ phương trình cân bằng entanpy và cân bằng ẩm theo quan điểm quá trình bay hơi đẳng áp - đẳng entanpy của Trumac-Onhishenko.
• Xây dựng cấu trúc thuật toán giải số, quy trình các bước tính toán và giao diện phần mềm mô phỏng trên máy tính.

Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm

Trình bày kết quả đo đạc thực nghiệm trong hệ kín nhằm xác định các tham số động học của quả vải và quả nhãn:

• Tiến hành thực nghiệm trên quả vải ở $2^\circ\text{C}, 5^\circ\text{C}, 8^\circ\text{C}$ và quả nhãn ở $1^\circ\text{C}, 4^\circ\text{C}, 10^\circ\text{C}$.
• Thu thập đường cong biến thiên nồng độ khí $\text{O}_2$ và $\text{CO}_2$ theo thời gian bằng máy phân tích khí GS6600.
• Xử lý số liệu và nhận dạng bộ tham số động học Michaelis-Menten ($V_{m\text{O}2}, V{m\text{CO}2}, K{m\text{O}2}, K{m\text{CO}2}, K{mc}, K_{mu}, K_{mn}$) cho từng dạng mô hình (MMC, MMU, MMN, MMNC) tại các mức nhiệt độ thí nghiệm.

Chương 4: Dự đoán các thông số bảo quản

Chương 4 kiểm chứng mô hình lý thuyết và ứng dụng vào bài toán thiết kế bao gói MAP:

• Dự đoán trong bình kín: So sánh nồng độ khí tính toán từ 4 dạng mô hình với số liệu đo thực tế, khẳng định độ tương thích cao của mô hình kìm hãm cạnh tranh và kết hợp.
• Lựa chọn màng bao gói: Phân tích đặc tính thấm khí của các màng LDPE có chiều dày 0,015 mm, 0,025 mm, 0,035 mm và 0,060 mm.
• Dự đoán thông số trong bao gói MAP: Dự đoán sự biến thiên nồng độ $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$, nhiệt độ bên trong ($T_i$), độ ẩm tương đối ($\varphi_i$), lượng nước ngưng tụ và độ hao hụt khối lượng tự nhiên của quả.
• Đánh giá chất lượng sau bảo quản: Kiểm chứng thực nghiệm chất lượng quả vải và nhãn sau thời gian bảo quản trong bao gói LDPE (đánh giá hàm lượng chất khô hòa tan TSS, màu sắc vỏ, tỷ lệ hao hụt tự nhiên).
• Đề xuất quy trình công nghệ: Xây dựng quy trình hoàn chỉnh lựa chọn loại màng MAP và chế độ công nghệ lạnh cho bảo quản quả vải và quả nhãn ở quy mô công nghiệp.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt lý thuyết, phương pháp thực nghiệm, phần mềm tính toán và đưa ra các kiến nghị mở rộng nghiên cứu.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Các kết quả chính của luận án

1. Đã thiết lập thành công mô hình động học hô hấp của quả vải và quả nhãn theo hệ phương trình Michaelis-Menten với các dạng kìm hãm bởi $\text{CO}_2$, xác định chính xác các tham số động học ở các dải nhiệt độ bảo quản lạnh ($2^\circ\text{C}, 5^\circ\text{C}, 8^\circ\text{C}$ đối với vải và $1^\circ\text{C}, 4^\circ\text{C}, 10^\circ\text{C}$ đối với nhãn).
2. Xây dựng hoàn chỉnh mô hình liên hợp hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng theo quan điểm đẳng áp - đẳng entanpy, cho phép mô phỏng chính xác trường nồng độ khí ($\text{O}_2, \text{CO}_2$), nhiệt độ, độ ẩm tương đối, lượng nước ngưng tụ và độ hao hụt tự nhiên của quả trong bao gói MAP.
3. Xây dựng phần mềm mô phỏng hỗ trợ tính toán, có giao diện trực quan, cho kết quả sai số nằm trong giới hạn cho phép khi so sánh đối chứng với thực nghiệm.
4. Xác định loại màng bao gói LDPE và chiều dày thích hợp cho quả vải và quả nhãn, thiết lập chế độ bảo quản tối ưu giúp duy trì chất lượng quả (hàm lượng TSS, màu sắc vỏ, hạn chế thối hỏng và giảm tổn thất tự nhiên).

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

Theo tuyên bố của luận án, công trình có 5 điểm mới cốt lõi:

1. Tính toàn diện: Lần đầu tiên tại Việt Nam xây dựng và hoàn thiện đầy đủ mô hình toán học liên hợp hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng cho quả vải và quả nhãn trong môi trường khí cải biến (MAP).
2. Phương pháp thực nghiệm và thuật toán nhận dạng: Xây dựng phương pháp đo trong hệ kín kết hợp thiết bị phân tích khí và thuật toán xử lý dữ liệu tin cậy, giúp rút ngắn thời gian và chi phí thực nghiệm xác định cường độ hô hấp của quả vải, nhãn và có khả năng mở rộng cho các loại rau quả khác.
3. Mô hình tích hợp tính toán độ hao hụt và nước ngưng: Tích hợp mô hình hô hấp Michaelis-Menten, định luật khuếch tán Fick và các phương trình cân bằng nhiệt - ẩm đẳng áp - đẳng entanpy; tính toán chính xác lượng nước ngưng và độ hao hụt tự nhiên của quả trong bao gói MAP.
4. Quy trình thiết kế công nghệ MAP: Cho phép kiểm soát các thông số môi trường khí xung quanh quả và đề xuất quy trình thiết kế bao bì MAP tối ưu tại mỗi mùa vụ thu hoạch với khối lượng thực nghiệm tối thiểu ở quy mô công nghiệp.
5. Rút ngắn thời gian thử nghiệm thực tế: Mô hình dự đoán cho phép tìm ra chế độ bảo quản tối ưu nhanh chóng, giảm thiểu chi phí và thời gian thử nghiệm, nâng cao chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản trong thực tiễn sản xuất.

Đề xuất và kiến nghị ứng dụng

• Ứng dụng quy trình thiết kế bao gói khí cải biến màng LDPE kết hợp bảo quản lạnh tại các vùng chuyên canh vải (Bắc Giang, Hải Dương) và nhãn (Hưng Yên, Sơn La, Tiền Giang) trong các vụ thu hoạch.
• Sử dụng phần mềm mô phỏng của luận án trong tính toán thiết kế bao bì bảo quản nông sản tươi cho các doanh nghiệp chế biến, logistics chuỗi lạnh và xuất khẩu rau quả.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Phạm vi đối tượng: Các thông số thực nghiệm và nhận dạng mô hình mới chỉ tập trung vào hai đối tượng cụ thể là quả vải (Litchi chinensis Sonn.) và quả nhãn (Dimocarpus longan).
• Vật liệu bao gói: Thực nghiệm khảo sát chủ yếu trên màng Polyetylen mật độ thấp (LDPE) với các chiều dày xác định (0,015 - 0,060 mm), chưa khảo sát đa dạng các loại màng sinh học tự hủy hoặc màng composite nhiều lớp khác.
• Điều kiện nhiệt độ: Mô hình tính toán trong điều kiện nhiệt độ môi trường bảo quản ổn định, chưa xét đến các kịch bản dao động nhiệt độ phức tạp thường gặp trong chuỗi logistics vận chuyển thực tế.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng ứng dụng mô hình và phương pháp nhận dạng tham số hô hấp cho các loại rau quả nhiệt đới khác của Việt Nam (như thanh long, xoài, bưởi, chuối).
• Nghiên cứu bổ sung ảnh hưởng của sự dao động nhiệt độ trong quá trình vận chuyển (chuỗi cung ứng lạnh động) đến động thái hô hấp, ngưng tụ ẩm và chất lượng sản phẩm trong bao gói MAP.
• Thử nghiệm các loại vật liệu bao gói tiên tiến có khả năng điều chỉnh độ thấm khí và hơi nước linh hoạt hoặc màng bao gói phân hủy sinh học thân thiện với môi trường.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên sâu trong các lĩnh vực Kỹ thuật nhiệt, Công nghệ lạnh và Điều hòa không khí, Công nghệ Sau thu hoạch và Công nghệ Thực phẩm:

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Cung cấp phương pháp luận chặt chẽ về mô hình hóa nhiệt động học liên hợp hô hấp - trao đổi nhiệt ẩm, các thuật toán nhận dạng tham số động học enzyme Michaelis-Menten và phương pháp giải số hệ phương trình vi phân phi tuyến.
• Đối với kỹ sư thiết kế và chuyên gia công nghệ sau thu hoạch: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm về hệ số hô hấp, độ thấm khí của màng bao gói, cùng thuật toán lựa chọn màng LDPE phù hợp theo khối lượng và diện tích bao gói.
• Đối với các nhà quản lý và doanh nghiệp xuất khẩu nông sản: Hỗ trợ cơ sở khoa học để xây dựng quy trình bảo quản lạnh kết hợp MAP cho quả vải và quả nhãn phục vụ các thị trường xuất khẩu xa, giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao luận án lại chọn mô hình Michaelis-Menten để mô tả quá trình hô hấp của quả vải và nhãn?

Quá trình hô hấp của rau quả sau thu hoạch về bản chất là chuỗi phản ứng sinh hóa do hệ enzyme xúc tác với cơ chất là $\text{O}_2$. Mô hình Michaelis-Menten là mô hình động học enzyme phản ánh đúng cơ chế bão hòa nồng độ cơ chất và cho phép tích hợp các dạng kìm hãm của $\text{CO}_2$ (cạnh tranh MMC, phi cạnh tranh MMU, không cạnh tranh MMN, kết hợp MMNC). Các dữ liệu thực nghiệm trong luận án chứng minh mô hình này mô tả chính xác sự suy giảm hấp thụ $\text{O}_2$ và phát thải $\text{CO}_2$ theo nồng độ khí và nhiệt độ.

2. Quan điểm đẳng áp - đẳng entanpy của Trumac-Onhishenko đóng vai trò gì trong mô hình của luận án?

Quan điểm đẳng áp - đẳng entanpy cho phép thiết lập hệ phương trình cân bằng liên hợp giữa dòng nhiệt hô hấp ($Q_S$), nhiệt trao đổi đối lưu ($Q_{ext}$) và nhiệt ẩn hóa hơi của nước ($L(T)$) đi kèm với quá trình thoát ẩm bề mặt ($\dot{m}_1$) và thẩm thấu qua màng ($\dot{m}_2$). Cách tiếp cận này khắc phục nhược điểm của các mô hình truyền nhiệt đơn thuần trước đây, đảm bảo tính đúng đắn theo định luật II nhiệt động học và cho phép tính toán chính xác lượng nước ngưng tụ cũng như độ hao hụt khối lượng tự nhiên.

3. Các mức nhiệt độ nào đã được tác giả lựa chọn để nghiên cứu thực nghiệm đối với quả vải và nhãn?

Tác giả đã thực hiện nghiên cứu thực nghiệm ở 3 mức nhiệt độ bảo quản lạnh cho từng loại quả:

• Đối với quả vải (Litchi chinensis Sonn.): $2^\circ\text{C}, 5^\circ\text{C}$ và $8^\circ\text{C}$.
• Đối với quả nhãn (Dimocarpus longan): $1^\circ\text{C}, 4^\circ\text{C}$ và $10^\circ\text{C}$.

4. Loại màng bao gói nào được sử dụng và các thông số chiều dày được khảo sát trong nghiên cứu là bao nhiêu?

Luận án sử dụng màng Polyetylen mật độ thấp (LDPE) với các chiều dày khảo sát gồm 0,015 mm ($15,\mu\text{m}$), 0,025 mm ($25,\mu\text{m}$), 0,035 mm ($35,\mu\text{m}$) cho quả vải và bổ sung chiều dày 0,060 mm ($60,\mu\text{m}$) cho quả nhãn nhằm xác định sự biến thiên nồng độ khí, nhiệt độ, độ ẩm và độ hao hụt tự nhiên tối ưu.

5. Những thiết bị đo đạc chính nào đã được sử dụng trong quá trình nghiên cứu thực nghiệm hệ kín?

Luận án sử dụng máy phân tích khí chuyên dụng GS6600 để đo nồng độ $\text{O}_2$ và $\text{CO}_2$, bộ thiết bị đo ghi dữ liệu nhiệt độ - độ ẩm Hioki 2300 Series kết hợp cảm biến, cùng hệ thống tủ lạnh thí nghiệm có khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác với sai số trong khoảng $\pm 0,5^\circ\text{C}$.

---

Kết luận

Luận án của tác giả Hồ Hữu Phùng đã giải quyết bài toán hoàn thiện công nghệ bảo quản quả vải và quả nhãn sau thu hoạch bằng việc xây dựng thành công mô hình toán học tích hợp hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng theo quan điểm nhiệt động học đẳng áp - đẳng entanpy kết hợp động học enzyme Michaelis-Menten. Công trình đã chuẩn hóa phương pháp thực nghiệm trong hệ kín, nhận dạng chính xác các tham số hô hấp và độ thấm khí của màng bao gói LDPE ở các dải nhiệt độ bảo quản lạnh thích hợp. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công cụ tính toán tin cậy nhằm thiết kế bao bì MAP tối ưu, giảm tổn thất tự nhiên và kéo dài thời hạn bảo quản cho hai loại quả chủ lực của Việt Nam.

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.