Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Củ cải trắng (Raphanus sativus L.) là loại nông sản thực phẩm phổ biến tại khu vực Đông Á và Đông Nam Á, mang lại giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, củ cải trắng thuộc nhóm nông sản khó bảo quản sau thu hoạch do hàm lượng nước tự nhiên rất cao (chiếm từ 90% đến 95%), kết cấu tổ chức tế bào xốp mềm, dễ bị xây xát, bầm dập và thối hỏng dưới tác động của vi sinh vật và các phản ứng sinh hóa nội tại. Tổn thất sau thu hoạch của củ cải trắng tại các quốc gia châu Á ước tính trung bình khoảng 30%, trong đó mức độ tổn thất ghi nhận tại Nhật Bản là 19,2% (năm 1992), Hàn Quốc là 27,4% (năm 1992) và Philippines dao động từ 20% đến 34% (giai đoạn thập niên 1980). Nhằm giảm thiểu tỷ lệ hao hụt và duy trì chất lượng thương phẩm phục vụ chuỗi cung ứng, việc áp dụng quy trình công nghệ xử lý và bảo quản lạnh công nghiệp là yêu cầu thiết yếu.

Khóa luận được thực hiện nhằm giải quyết mục tiêu tổng quát: Khảo sát quy trình bảo quản củ cải trắng và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng củ cải trắng trong quá trình bảo quản tại Công ty Cổ phần MT Nhật Bản.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm 4 nội dung:

  1. Tìm hiểu quy trình bao gói và bảo quản củ cải trắng qua từng công đoạn công nghệ.
  2. Tìm hiểu chi tiết các thao tác kỹ thuật tại công đoạn bao gói củ cải trắng.
  3. Tìm hiểu các điều kiện kỹ thuật tại công đoạn bảo quản củ cải trắng.
  4. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng củ cải trắng trong quá trình tồn trữ và xử lý.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Củ cải trắng Nhật Bản (giống thương phẩm dạng thân thuôn dài, cuống lá xanh tươi, khối lượng từ 0,8 kg đến 2,5 kg/củ).
  • Phạm vi không gian: Nhà xưởng chế biến và hệ thống kho lạnh của Công ty Cổ phần MT, địa chỉ tại thành phố Tsushima, tỉnh Aichi, Nhật Bản.
  • Phạm vi thời gian: Khảo sát thực tế trong thời gian 12 tháng liên tục, từ tháng 08/2018 đến tháng 07/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp khảo sát

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên các nhóm cơ sở lý thuyết chuyên ngành Công nghệ thực phẩm và Sau thu hoạch:

  • Đặc tính thực vật học và thành phần sinh hóa: Củ cải trắng thuộc họ Thập tự (Brassicaceae), chi Raphanus. Giống phổ biến tại Nhật Bản là Aokubi với chiều dài củ từ 20–35 cm, đường kính 5–20 cm. Nguồn vật chất khô bao gồm glucid (glucose, fructose, sucrose, pectin, cellulose), protein, khoáng vi lượng và hàm lượng vitamin C đạt khoảng 30 mg/100g củ tươi.
  • Động học biến đổi sau thu hoạch: Bản chất của quá trình suy giảm chất lượng gồm sự thoát hơi nước tự do qua khí khổng và lớp cutin gây hiện tượng héo rũ; quá trình sinh nhiệt nội tại (2/3 lượng nhiệt tỏa ra môi trường, 1/3 dùng cho trao đổi chất nội bào); quá trình hô hấp hiếu khí tiêu hao chất khô dự trữ; và quá trình sản sinh phytohormone ethylene ($C_2H_4$) thúc đẩy nhanh sự già hóa.
  • Lý thuyết các phương pháp bảo quản nông sản: Nguyên lý bảo quản lạnh (hạ nhiệt độ để ức chế hô hấp và vi sinh vật mà không làm đóng băng tế bào), bảo quản bằng bao gói khí quyển cải biến (MAP - Modified Atmosphere Packaging), bao gói khí quyển điều chỉnh (CA - Controlled Atmosphere), và các hệ thống quản lý chất lượng thực phẩm (tiêu chuẩn ISO 9001, nguyên tắc thực hành 5S).
Chỉ tiêu thành phần (trong 100g củ tươi) Đơn vị tính Hàm lượng
Nước g 92,1
Năng lượng kcal 21,0
Protein g 1,5
Lipid g 0,1
Glucid g 3,6
Chất xơ g 1,5
Tro g 1,2
Đường tổng số g 2,5
Canxi ($Ca$) mg 40,0
Sắt ($Fe$) mg 1,1
Kali ($K$) mg 242,0
Vitamin C mg 30,0

Phương pháp nghiên cứu được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp: Thu thập các tài liệu kỹ thuật, biểu mẫu quản trị chất lượng, nhật ký vận hành kho từ cán bộ quản lý và bộ phận kỹ thuật của Công ty Cổ phần MT.
  • Phương pháp quan sát thực địa: Trực tiếp tham gia vào dây chuyền sản xuất; theo dõi các thông số kiểm tra cảm quan tiếp nhận nguyên liệu, nhiệt độ buồng đóng gói, nhiệt độ kho bảo quản, thao tác cắt gọt, cân đo và dán nhãn; kiểm tra việc tuân thủ quy định vệ sinh an toàn thực phẩm và quy chuẩn 5S.
  • Phương pháp mô tả công nghệ: Chuẩn hóa và mô tả chi tiết sơ đồ dòng quy trình từ khâu nhập nguyên liệu, sơ chế, cắt định hình, đóng túi đến xếp thùng và lưu kho.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thống kê nhật ký sản xuất nội bộ năm 2018–2019 của Công ty MT đối với 56.841 củ cải nguyên liệu nhập xưởng; số liệu tổng hợp từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) và các công bố khoa học chuyên ngành.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của việc nghiên cứu tổn thất sau thu hoạch nông sản tươi tại châu Á, giới thiệu củ cải trắng như một nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng và nêu rõ lý do chọn Công ty Cổ phần MT (Nhật Bản) làm địa bàn khảo sát. Phần này xác định hệ thống mục tiêu, yêu cầu nghiên cứu, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc nâng cao hiệu quả bảo quản, giảm tỷ lệ hư hỏng củ cải sau thu hoạch.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp toàn diện các tư liệu khoa học và thực tiễn liên quan đến đề tài:

  • Giới thiệu tổng quan về Công ty Cổ phần MT: Thành lập từ ngày 04/04/1945, hoạt động trong khuôn viên tổng diện tích $14.345\text{ m}^2$ (diện tích tầng 1 là $7.956\text{ m}^2$ gồm xưởng đóng gói và kho lạnh, diện tích kho nguyên liệu chiếm $1.912\text{ m}^2$). Doanh thu năm 2016 đạt 667.200 vạn yên; hệ thống nhân sự năm 2018 gồm 35 nhân viên chính thức, 21 nhân viên thời vụ và 171 nhân viên bán thời gian; áp dụng các tiêu chuẩn ISO 9001:2000, ISO 9001:2008, ISO 9001:2015 và quy tắc 5S.
  • Đặc tính sinh học và giá trị dinh dưỡng của củ cải trắng họ Brassicaceae.
  • Phân tích cơ chế các biến đổi sinh lý (thoát hơi nước, sinh nhiệt, giảm khối lượng tự nhiên chiếm 75–85% do bay hơi nước và 15–25% do tiêu hao hô hấp) và biến đổi hóa sinh (quá trình hô hấp hiếu khí/kỵ khí, quá trình sinh tổng hợp ethylene).
  • Tổng quan các phương pháp bảo quản rau củ: bảo quản thường, xử lý hóa chất (Topsin-M, $SO_2$, Benomyl 0,05%, $CaCl_2$), bảo quản lạnh ($0–1^\circ\text{C}$, độ ẩm 90–95%), và bảo quản điều chỉnh khí quyển (CA: nồng độ tối ưu $2%\ O_2 + 5%\ CO_2$ kéo dài thời gian bảo quản thêm 105%; MA: dùng màng Polyethylene, màng sáp).
  • Tình hình sản xuất rau củ trên thế giới (dẫn nguồn FAO giai đoạn 2009–2014) và Nhật Bản (sản lượng trung bình 1.325.000 tấn/năm trong giai đoạn 2006–2017).
Năm Diện tích canh tác rau thế giới (triệu ha) Năng suất trung bình (tấn/ha) Tổng sản lượng rau thế giới (triệu tấn)
2009 17,86 139,65 249,48
2010 18,48 140,90 260,55
2011 18,49 142,50 263,60
2012 19,14 143,30 274,32
2013 19,87 142,02 282,27
2014 20,11 144,03 289,78

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp khảo sát

Trình bày chi tiết về đối tượng củ cải trắng kích thước thương phẩm ($0,8–2,5\text{ kg}$), địa điểm khảo sát tại thành phố Tsushima, tỉnh Aichi. Thiết lập danh mục thiết bị, dụng cụ phục vụ khảo sát gồm: máy đóng gói, bàn xoay tiếp nhận, cân điện tử, dao thớt chuyên dụng, thùng contena và túi bao bì nhựa PE (xuất xứ Nhật Bản). Trình bày 4 nội dung khảo sát trọng tâm và quy trình vận dụng các phương pháp thu thập dữ liệu, quan sát trực quan, lập phiếu ghi chép nhật ký sản xuất.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu

Trình bày kết quả khảo sát thực tế quy trình công nghệ bảo quản củ cải trắng tại nhà máy:

  • Sơ đồ quy trình công nghệ: Nguyên liệu củ cải trắng ($0,8–2,5\text{ kg}$) $\rightarrow$ Sơ chế $\rightarrow$ Phân loại, cắt định hình $\rightarrow$ Bao gói $\rightarrow$ Xếp thùng $\rightarrow$ Bảo quản lạnh.
  • Công đoạn tiếp nhận: Củ cải được vận chuyển bằng xe lạnh chuyên dụng từ các vùng trồng (Mie, Kanagawa, Aomori, Hokkaido) với lưu lượng xử lý 400–500 kg/ngày. Tiêu chuẩn tiếp nhận: khối lượng 0,8–2,5 kg, chiều dài 300–500 mm, thân củ thẳng, màu trắng, lá tươi xanh, loại bỏ tạp chất. Nguyên liệu lưu tạm trong kho lạnh $< 10^\circ\text{C}$.
  • Công đoạn sơ chế và cắt định hình: Nguyên liệu chuyển ra phòng đóng gói ($12–15^\circ\text{C}$); công nhân cắt bỏ 2/3 phần lá ngoài để giảm thoát hơi nước, lau sạch đất cát bằng khăn ướt; củ cải đạt chuẩn được cắt làm 2 phần bằng nhau với vết cắt phẳng.
  • Tỷ lệ hao hụt phế phẩm (Bảng 4.1): Tổng số củ nhập xưởng khảo sát trong 12 tháng là 56.841 củ, tổng số củ bị loại bỏ là 3.110 củ (tỷ lệ phế phẩm trung bình 5,47%). Tỷ lệ củ bị loại thấp nhất vào các tháng mùa đông - xuân (tháng 01/2019: 1,31%; tháng 02/2019: 1,12%; tháng 03/2019: 1,06%) và tăng vọt vào các tháng mùa hè (tháng 06/2019: 11,98%; tháng 07/2019: 12,21%).
  • Công đoạn bao gói và bảo quản thành phẩm: Sử dụng màng bao bì PE quy cách chiều dài 520 mm dán nhãn truy xuất nguồn gốc; đóng gói tự động bằng máy; xếp 8 túi sản phẩm vào một thùng contena; xếp chồng tối đa 5 thùng contena rồi chuyển vào kho bảo quản lạnh ở nhiệt độ $7–10^\circ\text{C}$ trước khi xuất bán cho hệ thống siêu thị và hộ gia đình.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng và phát hiện chính

Khóa luận đã ghi nhận và lượng hóa toàn bộ các thông số kỹ thuật thực tế của quy trình xử lý, bao gói và bảo quản củ cải trắng tại Công ty Cổ phần MT Nhật Bản:

Thời gian khảo sát (tháng/năm) Số lượng củ nhập vào (củ) Số lượng củ bị loại bỏ (củ) Tỷ lệ củ bị loại bỏ (%)
Tháng 08/2018 -- -- --
Tháng 09/2018 7.868 431 5,48
Tháng 10/2018 6.979 321 4,60
Tháng 11/2018 5.384 310 5,76
Tháng 12/2018 4.866 245 5,03
Tháng 01/2019 3.653 48 1,31
Tháng 02/2019 3.833 43 1,12
Tháng 03/2019 3.586 38 1,06
Tháng 04/2019 3.875 63 1,63
Tháng 05/2019 4.125 76 1,84
Tháng 06/2019 5.326 638 11,98
Tháng 07/2019 7.346 897 12,21
Tổng cộng / Trung bình 56.841 3.110 5,47

Khóa luận phát hiện sự tương quan rõ nét giữa điều kiện nhiệt độ môi trường vận chuyển theo mùa và tỷ lệ hư hỏng của củ cải. Vào tháng 6 và tháng 7, nhiệt độ môi trường tại Nhật Bản tăng cao ($37–40^\circ\text{C}$), kết hợp với quãng đường vận chuyển nguyên liệu xa từ các vùng phụ cận khiến tỷ lệ củ bị thối hỏng, dập nát tăng gấp 6 đến 11 lần so với các tháng đầu năm.

Giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Chuẩn hóa bức tranh công nghệ sau thu hoạch: Đưa ra mô tả cụ thể về việc áp dụng chuỗi cung ứng lạnh khép kín (vận chuyển xe lạnh $\rightarrow$ kho tạm trữ $< 10^\circ\text{C}$ $\rightarrow$ khu bao gói $12–15^\circ\text{C}$ $\rightarrow$ kho thành phẩm $7–10^\circ\text{C}$).
  • Đóng góp kinh nghiệm quản lý chất lượng: Phân tích thực tế việc áp dụng quy chuẩn 5S, khử trùng công cụ bằng cồn, sử dụng đèn diệt côn trùng và kiểm soát truy xuất bằng sổ nhật ký sản xuất chi tiết trên từng lô thùng contena thành phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài giới hạn ở phương pháp khảo sát mô tả và quan sát thực tế quy trình vận hành công nghiệp sẵn có tại nhà máy trong thời gian thực tập. Khóa luận chưa bố trí các lô thí nghiệm đối chứng độc lập trong phòng thí nghiệm để kiểm chứng ảnh hưởng của các dải nhiệt độ bảo quản lạnh sâu khác nhau ($0–1^\circ\text{C}$ so với $7–10^\circ\text{C}$), chưa so sánh thực nghiệm giữa màng PE với các loại màng cải tiến khác (như HDPE, màng đục lỗ khí quyển biến đổi MAP), và chưa định lượng định kỳ các biến đổi sinh hóa (sự suy giảm vitamin C, hàm lượng đường, cường độ hô hấp) theo số ngày lưu kho.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật bổ sung trong khâu tiền xử lý và logistics nhằm hạn chế tối đa tỷ lệ hư hỏng củ cải trong các tháng cao điểm nắng nóng mùa hè (tháng 6–7); thử nghiệm ứng dụng công nghệ bao gói khí quyển cải biến hoặc màng phủ kháng khuẩn sinh học để kéo dài thời hạn thương phẩm của củ cải sau khi đã cắt định hình.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo thực tiễn cho sinh viên, học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch, Bảo quản Nông sản và Quản trị Chuỗi cung ứng thực phẩm.

Nội dung đặc biệt có giá trị gồm:

  • Toàn bộ quy trình công nghệ chuẩn hóa từ tiếp nhận, phân loại, cắt gọt định hình đến bao gói và xếp thùng củ cải trắng tươi theo tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản.
  • Bộ số liệu thực tế theo dõi liên tục trong 12 tháng về tỷ lệ loại bỏ nguyên liệu nông sản theo mùa vụ tại doanh nghiệp chế biến.
  • Các tiêu chí kiểm soát vệ sinh an toàn thực phẩm, thao tác công nhân và quản lý vận hành kho lạnh theo tiêu chuẩn ISO 9001 và quy tắc 5S.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy trình bảo quản củ cải trắng tại Công ty Cổ phần MT gồm những bước nào và các mốc nhiệt độ kiểm soát ra sao? Quy trình gồm 6 bước liên hoàn: Tiếp nhận nguyên liệu $\rightarrow$ Sơ chế $\rightarrow$ Phân loại, cắt định hình $\rightarrow$ Bao gói $\rightarrow$ Xếp thùng $\rightarrow$ Bảo quản lạnh. Chế độ nhiệt độ được kiểm soát phân tầng: Nguyên liệu nhập kho lưu giữ ở nhiệt độ dưới $10^\circ\text{C}$; khu vực sơ chế và bao gói duy trì nhiệt độ $12–15^\circ\text{C}$; kho bảo quản lạnh thành phẩm duy trì ở nhiệt độ $7–10^\circ\text{C}$.

2. Tiêu chuẩn nguyên liệu củ cải trắng đầu vào được Công ty MT quy định cụ thể như thế nào? Nguyên liệu đạt chuẩn phải có khối lượng từ 0,8 kg đến 2,5 kg/củ; chiều dài củ từ 300 mm đến 500 mm; thân củ thẳng, vỏ màu trắng, không có màu sắc lạ; cuống lá tươi xanh; không bị sâu bệnh, không dập nát do vận chuyển, không bị thối rữa và đã loại bỏ hoàn toàn các tạp chất lạ.

3. Tỷ lệ củ cải trắng bị loại bỏ biến động như thế nào qua 12 tháng khảo sát và nguyên nhân chủ yếu là gì? Tỷ lệ loại bỏ trung bình cả năm là 5,47% (tổng số 3.110 củ bị loại trên 56.841 củ nhập). Tỷ lệ phế phẩm thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3 năm 2019 (từ 1,06% đến 1,31%) và tăng mạnh nhất vào tháng 6, 7 năm 2019 (đạt 11,98% và 12,21%). Nguyên nhân chính là do nhiệt độ không khí mùa hè tại Nhật Bản lên rất cao ($37–40^\circ\text{C}$), cộng với việc củ cải phải vận chuyển đường dài bằng xe tải khiến củ dễ dập hỏng và thối rữa.

4. Quy cách bao bì và quy chuẩn xếp thùng contena thành phẩm tại nhà máy được thực hiện ra sao? Củ cải trắng sau khi cắt đôi được bao gói bằng màng nhựa PE có kích thước chiều dài 520 mm, dán tem hiển thị tên sản phẩm, nguồn gốc và khối lượng. Ở đầu ra của máy bao gói, công nhân xếp 8 túi củ cải vào 1 thùng contena. Các thùng contena được xếp chồng lên nhau thành khối cao 5 thùng và dán phiếu nhật ký sản xuất trước khi chuyển vào kho lạnh hoặc bốc dỡ lên xe giao hàng.

5. Doanh nghiệp áp dụng hệ thống quản trị chất lượng và nguyên tắc vệ sinh nào trong phân xưởng? Công ty Cổ phần MT áp dụng hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001 (được chứng nhận các phiên bản ISO 9001:2000, ISO 9001:2008 và ISO 9001:2015) kết hợp nguyên tắc thực hành 5S (Sàng lọc, Sắp xếp, Sạch sẽ, Săn sóc, Sẵn sàng). Phân xưởng trang bị đèn diệt côn trùng tại cửa thông gió, công nhân phải mặc bảo hộ đầy đủ và sát trùng tay bằng cồn trước khi vào dây chuyền.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Tình đã hệ thống hóa và mô tả chi tiết quy trình công nghệ tiếp nhận, sơ chế, bao gói PE và bảo quản lạnh củ cải trắng tại Công ty Cổ phần MT Nhật Bản với công suất xử lý 400–500 kg/ngày. Số liệu khảo sát thực tế trên 56.841 củ cải trong 12 tháng (2018–2019) đã làm sáng tỏ biến động tỷ lệ phế phẩm theo mùa (trung bình 5,47%, tăng cao vào tháng 6–7 do thời tiết nắng nóng $37–40^\circ\text{C}$). Công trình cung cấp nguồn tư liệu học thuật và thực tiễn có giá trị về việc kiểm soát chuỗi lạnh và quản trị chất lượng nông sản tươi theo tiêu chuẩn công nghiệp hiện đại.