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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HỒ HỮU PHÙNG

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

Hà Nội – 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HỒ HỮU PHÙNG

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

Ngành: Kỹ thuật nhiệt

Mã số: 9520115

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS. TS. Nguyễn Việt Dũng

2. GS. TSKH. Trần Văn Phú

Hà Nội - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết

quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai khác công bố

trong bất kỳ công trình nào.

Ngày 20 tháng 10 năm 2020

Thay mặt tập thể hướng dẫn

Tác giả

PGS. TS. Nguyễn Việt Dũng

Hồ Hữu Phùng

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả sự kính trọng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

PGS. TS. Nguyễn Việt Dũng - là người thầy đầu tiên đã dìu dắt, chỉ bảo tận

tình, chu đáo cho tôi trong thời gian bắt đầu nghiên cứu khoa học, từ khi làm

luận văn thạc sỹ cũng như xuyên suốt quá trình làm luận án này.

GS. TSKH. Trần Văn Phú – là người thầy luôn tận tâm với sự nghiệp khoa

học, vẫn luôn động viên, khuyến khích và định hướng, giúp đỡ cho tôi hoàn

thành luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể Bộ môn Kỹ thuật lạnh và ĐHKK và các cán

bộ Viện KH&CN Nhiệt - Lạnh đã luôn quan tâm giúp đỡ, động viên để tôi

hoàn thành được luận án này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công

nghệ STH, đặc biệt là TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã giúp đỡ tôi về nhiều

mặt, đặc biệt là hỗ trợ tôi thực hiện rất nhiều thí nghiệm trong quá trình thực

hiện luận văn.

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn đến những người thương yêu nhất của tôi - mẹ

tôi, vợ tôi, các con tôi và các anh chị em - đã luôn luôn đồng hành, động viên

tôi hoàn thành luận án, đây là nguồn động viên lớn nhất để tôi có thể hoàn thiện

luận án này.

Nhân dịp này, cho phép tôi được cảm ơn đến các bạn bè và đồng nghiệp đã động

viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ i

LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................... vi

DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ............................................................x

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1

1.1. Tổng quan về thị trường rau quả Việt Nam .................................................7

1.2. Tổng quan về bảo quản rau quả tươi ......................................................... 11

TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ ....................... 7

1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ........................................................... 26

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản .................................... 11 Các phương pháp bảo quản rau quả tươi............................................. 15 Công nghệ nhiệt độ thấp kết hợp với bao gói khí cải biến .................. 23

1.4. Kết luận .................................................................................................... 38

Tình hình nghiên cứu ngoài nước ....................................................... 26 Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................... 37

2.1. Tổng quan về quá trình hô hấp của rau quả tươi ........................................ 39

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................ 39

2.2. Xây dựng mô hình hô hấp ......................................................................... 42

Cường độ hô hấp và hệ số hô hấp ....................................................... 40 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp ....................................... 42

2.3. Mô hình trao đổi nhiệt-trao đổi chất .......................................................... 46

Quá trình hô hấp................................................................................. 42 Mô hình hô hấp Michaelis-Menten ..................................................... 43 Các dạng mô hình hô hấp khai triển ................................................... 44

2.4. Phương pháp giải mô hình toán học .......................................................... 57

Các giả thiết tính toán mô hình ........................................................... 46 Mô hình toán quá trình hô hấp - trao đổi chất ..................................... 47 Phương trình cân bằng entanpy .......................................................... 48

2.5. Kết luận .................................................................................................... 59

iii

Các bước giải mô hình toán học ......................................................... 57 Phần mềm mô phỏng .......................................................................... 58

3.1. Phương pháp xác định cường độ hô hấp ................................................... 60

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ..................................... 60

3.2. Đối tượng thí nghiệm ................................................................................ 62

Phương pháp hệ kín (Closed system) ................................................. 60 Phương pháp hệ hở (Flow-though system) ......................................... 61 Phương pháp hệ màng (Permeable system) ........................................ 61 Lựa chọn phương pháp thí nghiệm ..................................................... 61

3.3. Số lượng và tổ chức thí nghiệm ................................................................ 62

Đối tượng 1: Quả vải (Litchi chinensis Sonn.) .................................... 62 Đối tượng 2: Quả nhãn (Dimocarpus longan) ..................................... 62

3.4. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................... 65

Thí nghiệm đối với quả vải ................................................................ 62 Thí nghiệm đối với quả nhãn .............................................................. 64

3.5. Quy trình thí nghiệm ................................................................................. 68

3.6. Xử lý kết quả nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 69

3.7. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm .............................................................. 71

Máy phân tích khí .............................................................................. 65 Bộ đo nhiệt độ, độ ẩm ........................................................................ 66 Tủ lạnh thí nghiệm ............................................................................. 68

3.8. Kết luận .................................................................................................... 88

Xác định tham số mô hình nồng độ khí trong bao gói MAP ............... 71 Xác định tham số mô hình cường độ hô hấp ....................................... 74

4.1. Dự đoán các thông số trong môi trường bình kín ...................................... 89

DỰ ĐOÁN CÁC THÔNG SỐ BẢO QUẢN ..................... 89

4.2. Dự đoán các thông số trong bao gói MAP............................................... 100

Dự đoán nồng độ khí trong bình kín cho quả vải ................................ 89 Dự đoán nồng độ khí trong bình kín cho quả nhãn ............................. 94

4.3. Đánh giá chất lượng bảo quản và kiểm chứng mô hình mô phỏng .......... 110

Lựa chọn màng bao gói .................................................................... 100 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói .................................................. 101 Dự đoán nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói ......................................... 108 Dự đoán độ hao hụt tự nhiên của quả trong bao gói .......................... 110

4.4. Đề xuất ứng dụng ................................................................................... 117

Kết quả thực nghiệm bảo quản quả vải trong bao gói ....................... 110 Kết quả thực nghiệm bảo quản quả nhãn trong bao gói .................... 113

4.5. Kết luận .................................................................................................. 120

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 121

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 121

KIẾN NGHỊ ..................................................................................................... 122

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .... 123

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 124

PHỤ LỤC.................................................................................................. 130

Phụ lục 1: Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam .......................................... 130

Phụ lục 2: Nhiệt độ và độ ẩm bảo quản tối ưu .................................................. 131

Phụ lục 3: Độ thấm khí của một số Plastic Film ............................................... 136

Phụ lục 4: Nhận dạng tham số mô hình cường độ hô hấp ................................. 137

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu:

[CO2]

: Nồng độ CO2 (%)

: Nồng độ CO2 trong bao gói (%)

[CO2]i

[CO2]0

: Nồng độ CO2 bên ngoài bao gói (%)

[O2]

: Nồng độ O2 (%)

[O2]i :

: Nồng độ O2 bên trong bao gói (%)

[O2]0 :

: Nồng độ O2 bên ngoài bao gói (%)

: Diện tích bề mặt quả (m2)

: Diện tích bao gói (m2)

: Nhiệt dung riêng của không khí (J.kg-1.K-1)

: Nhiệt dung riêng của quả (J.kg-1.K-1)

: Chiều dài theo mặt ngang của đỉnh bao gói (m)

: Chiều dài theo mặt ngang của đáy bao gói (m)

: Chiều dài theo phương đứng của mặt bên bao gói (m)

: Độ chứa hơi (kg hơi/kg không khí khô)

: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt bao gói (J.h-1.m-2.K-1)

: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt quả (J.h-1.m-2.K-1)

KmCO2

: Hằng số Michaelis - Menten tính theo lượng CO2 phát thải (%CO2)

: Hằng số Michaelis - Menten tính theo lượng O2 tiêu thụ (%O2)

KmO2

: Hằng số kìm hãm theo mô hình competitive (%O2 - %CO2)

Kmc

: Hằng số kìm hãm theo mô hình uncompetitive (%O2 - %CO2)

Kmu

: Hằng số kìm hãm theo mô hình noncompetitive (%O2 - %CO2)

Kmn

: Độ dày màng bao bao gói (μm)

: Lưu lượng nước bốc hơi từ bề mặt quả bên trong bao gói (kg/h)

ṁ1

: Lưu lượng nước thấm trong bao gói ra môi trường bên ngoài (kg/h)

ṁ2

ṁw

: Cường độ thoát hơi nước trên bề mặt quả (kg/(m2h)

: Lượng hơi nước bên trong bao gói (kg)

: Độ thấm khí CO2 của màng bao gói (ml.μm.m-2.h-1.atm-1)

PCO2

: Độ thấm khí O2 của màng bao gói, (ml.μm.m-2.h-1.atm-1)

PO2

: Độ thấm khí CO2 của màng bao gói (ml.μm.m-2.h-1.atm-1)

PH2O

: Phân áp suất hơi nước bên trong bao gói (atm)

: Phân áp suất hơi nước bên ngoài bao gói (atm)

”

: Phân áp suất bão hòa

Patm

: Áp suất khí quyển (atm)

: Nhiệt hô hấp của sản phẩm (J.h-1.kg-1)

Qext

: Nhiệt trao đổi đối lưu qua bề mặt sản phẩm (J.h-1)

: Hằng số chất khí (8.314 J.mol-1.K-1)

RO2

: Cường độ hô hấp tính theo lượng O2 hấp thụ (ml.kg-1.h-1)

RCO2

: Cường độ hô hấp tính theo lượng CO2 phát thải (ml.kg-1.h-1)

φi

: Độ ẩm tương đối của không khí bên trong bao gói (%)

φo

: Độ ẩm tương đối của không khí bên ngoài bao gói (%)

φi,i

: Độ ẩm tương đối ban đầu của không khí bên trong bao gói (%)

φi

: Độ ẩm tương đối của không khí bên trong bao gói (%)

: Nhiệt độ không khí bên trong bao gói (oC)

: Nhiệt độ không khí bên ngoài bao gói (oC)

Ti,i

: Nhiệt độ ban đầu của không khí bên trong bao gói (oC)

: Thời gian (h)

: Thể tích tự do của bao gói (ml)

VmO2

: Cường độ hô hấp cực đại tính theo lượng O2 hấp thụ (ml.kg-1.h-1)

VmCO2

: Cường độ hô hấp cực đại tính theo lượng CO2 phát thải (ml.kg-1.h-1)

: Khối lượng của không khí khô trong bao gói (kg)

: Khối lượng của rau quả (kg)

: Hệ số chuyển đổi (0.7 ÷ 1.0)

L(T)

: Nhiệt ẩn hóa hơi của nước (J.kg-1)

Ghi chú: Các ký hiệu "." trong các chữ số thể hiện cho số thập phân; ký hiệu "," thể

hiện cho "nhóm" số. Đơn vị của nhiệt độ T là độ C (oC), trừ khi có ghi chú khác.

Từ viết tắt:

Điều chỉnh khí (Controlled Atmosphere)

LDPE

Bao bì polyetylen mật độ thấp (Low Density Polyetylen)

MAP

Cải biến khí (Modified Atmosphere Packaging)

vii

Mô hình Michaelis-Menten

MMC Mô hình hô hấp kiểu kìm hãm cạnh tranh (Competitive inhibition type)

MMU Mô hình hô hấp kiểu kìm hãm phi cạnh tranh (Uncompetitive inhibition

type)

MMU Mô hình hô hấp kiểu kìm hãm không cạnh tranh (Non-competitive

inhibition type)

MMNC Mô hình hô hấp kiểu kìm hãm kết hợp (Combination inhibition type)

Cường độ hô hấp (Respiration Rate)

Hệ số hô hấp (Respiration Quotient)

Tính toán

Mô hình

TSS

Hàm lượng chất khô hòa tan

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phân vùng nguyên liệu một số rau quả chủ lực của Việt Nam [4]..............7

Bảng 1.2 Giá bán tham khảo sản phẩm quả vải tươi tại một số thị trường [2] ......... 10

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự suy giảm cường độ hô hấp [15] ............. 12

Bảng 1.4 Nhiệt độ và độ ẩm tối ưu của một số loại quả [16] .................................. 13

Bảng 1.5 Nồng độ O2 và CO2 tối ưu và giới hạn cho phép [17], [18], [19] ............. 14

Bảng 1.6 Tổng hợp các mô hình hô hấp [44], [47], [52] ......................................... 30

Bảng 1.7 Tổng hợp các mô hình tốc độ thoát hơi nước [58] ................................... 34

Bảng 3.1 Nhận dạng tham số nồng độ khí theo thời gian đối với quả vải ............... 72

Bảng 3.2 Nhận dạng tham số nồng độ khí theo thời gian đối với quả nhãn ............. 74

Bảng 3.3 Các tham số mô hình hô hấp của quả vải ở nhiệt độ 2oC ......................... 76

Bảng 3.4 Các tham số mô hình hô hấp của quả vải ở nhiệt độ 5oC ......................... 78

Bảng 3.5 Các tham số mô hình hô hấp của quả vải ở nhiệt độ 8oC ......................... 81

Bảng 3.6 Các tham số mô hình hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 1oC ...................... 83

Bảng 3.7 Các tham số mô hình hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 4oC ...................... 85

Bảng 3.8 Các tham số mô hình hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 10oC .................... 87

Bảng 4.1 Hệ số thấm thực nghiệm của một số loại bao gói [64] ........................... 100

Bảng 4.2 Thông số bao gói bảo quản quả vải ....................................................... 101

Bảng 4.3 Thông số bao gói bảo quản quả nhãn .................................................... 104

Bảng 4.4 Độ hao hụt tự nhiên trong bao gói ......................................................... 110

Bảng 4.5 Phân tích chất lượng quả vải ................................................................. 113

Bảng 4.6 Phân tích chất lượng quả nhãn .............................................................. 116

Bảng 0.1 Xuất khẩu rau quả Việt Nam thời kỳ 1995-2019 [4], [86], [87] ............. 130

Bảng 0.2 Chế độ nhiệt độ và độ ẩm bảo quản tối ưu [16] ..................................... 131

Bảng 0.3 Độ thấm khí O2 và CO2 của một số plastic film [64] ............................. 136

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam ....................................................8

Hình 1.2 Thị trường xuất khẩu rau quả các nước năm 2019 [10] ..............................9

Hình 1.3 Bảo quản rau quả tươi sử dụng MAP [43] ............................................... 24

Hình 1.4 Màng bao gói của một số loại rau quả tại Thái Lan [43] .......................... 25

Hình 1.5 Bảng tổng hợp mô hình cân bằng nhiệt, cân bằng ẩm [52] ....................... 36

Hình 2.1: Quá trình sinh trưởng và phát triển của rau quả [68] ............................... 39

Hình 2.2 Quá trình hô hấp sau thu hoạch ............................................................... 40

Hình 2.3 Sự phụ thuộc thời gian bảo quản vào cường độ hô hấp [43]..................... 42

Hình 2.4 Mô hình bao gói bảo quản MAP .............................................................. 43

Hình 2.5 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất [69] ........................... 44

Hình 2.6 Cấu trúc chương trình mô phỏng ............................................................. 58

Hình 2.7 Giao diện phần mềm mô phỏng ............................................................... 59

Hình 3.1 Các phương pháp xác định cường độ hô hấp [43] .................................... 60

Hình 3.2 Đối tượng thí nghiệm quả vải .................................................................. 63

Hình 3.3 Đối tượng thí nghiệm quả nhãn ............................................................... 64

Hình 3.4 Thiết bị phân tích khí GS6600 ................................................................. 65

Hình 3.5 Hình ảnh bộ đo Hioki 2300 Series ........................................................... 66

Hình 3.6 Cấu trúc bộ đo nhiệt độ, độ ẩm ................................................................ 67

Hình 3.7 Tủ lạnh thí nghiệm .................................................................................. 68

Hình 3.8 Quy trình thí nghiệm ............................................................................... 69

Hình 3.9 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả vải theo thời gian (2oC) ............ 71

Hình 3.10 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả vải theo thời gian (5oC) .......... 72

Hình 3.11 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả vải theo thời gian (8oC) .......... 72

Hình 3.12 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả nhãn theo thời gian (1oC) ....... 73

Hình 3.13 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả nhãn thời gian (4oC) ............... 73

Hình 3.14 Nhận dạng tham số nồng độ CO2 của quả nhãn thời gian (10oC) ........... 73

Hình 3.15 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMC ...................... 74

Hình 3.16 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMU ..................... 75

Hình 3.17 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMN ..................... 75

Hình 3.18 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMNC ................... 75

Hình 3.19 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMC ...................... 77

Hình 3.20 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMU ..................... 77

Hình 3.21 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMN ..................... 77

Hình 3.22 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMNC ................... 78

Hình 3.23 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMC ...................... 79

Hình 3.24 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMU ..................... 79

Hình 3.25 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMN ..................... 80

Hình 3.26 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMNC ................... 80

Hình 3.27 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMC ................... 81

Hình 3.28 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMU................... 82

Hình 3.29 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMN................... 82

Hình 3.30 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMNC ................ 82

Hình 3.31 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMC ................... 84

Hình 3.32 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMU................... 84

Hình 3.33 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMN................... 84

Hình 3.34 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMNC ................ 85

Hình 3.35 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMC ................. 86

Hình 3.36 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMU ................. 86

Hình 3.37 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMN ................. 86

Hình 3.38 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMNC .............. 87

Hình 4.1 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả vải (2oC) .............. 89

Hình 4.2 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả vải (2oC) .............. 89

Hình 4.3 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả vải (2oC) .............. 90

Hình 4.4 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả vải (2oC) ........... 90

Hình 4.5 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả vải (5oC) .............. 91

Hình 4.6 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả vải (5oC) .............. 91

Hình 4.7 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả vải (5oC) .............. 91

Hình 4.8 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả vải (5oC) ........... 92

Hình 4.9 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả vải (8oC) .............. 92

Hình 4.10 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả vải (8oC) ............ 93

Hình 4.11 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả vải (8oC) ............ 93

Hình 4.12 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả vải (8oC) ......... 93

Hình 4.13 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả nhãn (1oC) ......... 94

Hình 4.14 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả nhãn (1oC) ......... 95

Hình 4.15 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả nhãn (1oC) ......... 95

Hình 4.16 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả nhãn (1oC) ....... 95

Hình 4.17 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả nhãn (4oC) ......... 96

Hình 4.18 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả nhãn (4oC) ......... 96

Hình 4.19 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả nhãn (4oC) ......... 97

Hình 4.20 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả nhãn (4oC) ....... 97

Hình 4.21 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả nhãn (10oC)........ 98

Hình 4.22 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả nhãn (10oC) ....... 98

Hình 4.23 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả nhãn (10oC) ....... 98

Hình 4.24 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả nhãn (10oC) ..... 99

Hình 4.25 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.015mm cho quả vải ........ 101

Hình 4.26 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.025mm cho quả vải ........ 102

Hình 4.27 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải ........ 103

Hình 4.28 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.015mm cho quả nhãn ..... 105

Hình 4.29 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.025mm cho quả nhãn ..... 105

Hình 4.30 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả nhãn ..... 106

Hình 4.31 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.06mm cho quả nhãn ....... 107

Hình 4.32 Dự đoán nhiệt độ trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải .............. 108

Hình 4.33 Dự đoán độ ẩm trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải ................. 108

Hình 4.34 Dự đoán nhiệt độ trong bao gói LDPE 0.06mm cho quả nhãn ............. 109

Hình 4.35 Dự đoán độ ẩm trong bao gói LDPE 0.06mm cho quả nhãn ................ 109

Hình 4.36 Mẫu thí nghiệm quả vải ở nhiệt độ 2oC................................................ 111

Hình 4.37 Mẫu thí nghiệm quả vải ở nhiệt độ 5oC................................................ 112

Hình 4.38 Mẫu thí nghiệm quả vải ở nhiệt độ 8oC................................................ 112

Hình 4.39 Thí nghiệm quả nhãn trong bao gói ..................................................... 114

Hình 4.40 Chất lượng quả vải sau thí nghiệm ...................................................... 115

Hình 4.41 Quy trình bảo quản MAP .................................................................... 119

xii

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Sau hơn 30 năm đổi mới, với kết quả của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại

hóa và hội nhập, mức sống của nhân dân tăng lên rõ rệt. Khi tiêu chuẩn cuộc sống

của con người tăng lên, các yêu cầu về chất lượng rau quả của người tiêu dùng cũng

ngày càng cao hơn. Không những thế nông nghiệp là một trong những thế mạnh xuất

khẩu của Việt Nam góp phần thu về một lượng ngoại tệ không nhỏ. Để xuất khẩu rau

quả sang những thị trường khó tính của các nước phát triển, rất cần bảo quản rau quả

trong thời gian dài, với chất lượng bảo toàn tối đa so với khi thu hoạch.

Sau khi thu hoạch, rau quả tươi vẫn tiếp tục sống, các tế bào vẫn tiếp tục hoạt động sống thông qua quá trình hô hấp. Trong quá trình hô hấp, khí O2 được hấp thụ và khí CO2, hơi nước được thải ra. Quá trình này xảy ra càng nhanh và thuận lợi thì sự phân giải của các hợp chất hữu cơ càng nhanh, giải phóng nhiều năng lượng, thúc đẩy quá trình chín của sản phẩm. Ngoài ra đi kèm với quá trình chín này là sự thay đổi một số chất cơ lý của sản phẩm như độ cứng, màu sắc, hương vị, hàm lượng đường, vitamin C... Bảo quản tốt tốt bằng cách khống chế quá trình trao đổi năng lượng-trao đổi chất sẽ kéo dài thời gian giúp rau quả được tươi hơn, nâng cao chất lượng, sản lượng và giá trị sản phẩm. Một trong những vấn đề tồn tại chính là công nghệ chế biến và bảo quản rau quả của nước ta chưa phát triển nên lượng tổn hao sau

thu hoạch của rau quả Việt Nam rất lớn từ 1520%, đồng thời chất lượng bảo quản

sau thu hoạch không cao, thời gian bảo quản ngắn.

Nghị Quyết 48/NQ-CP của Chính phủ, ban hành ngày 23/09/2009 đã khẳng định: Mục tiêu của Nhà nước ta đến năm 2020 là giảm tổn thất rau quả sau thu hoạch xuống dưới 10%, nhằm mục tiêu: Nâng cao chất lượng và đảm bảo về số lượng cho nhu cầu dinh dưỡng ngày càng cao của nhân dân; và tăng lượng xuất khẩu, thu ngoại tệ về cho đất nước. Để thực hiện được mục tiêu của Nghị quyết 48/NQ-CP, vấn đề

cấp bách cần giải quyết hiện nay là nghiên cứu cải tiến công nghệ bảo quản rau quả

sau thu hoạch nhằm kéo dài thời gian bảo quản và nâng cao chất lượng sản phẩm,

giảm tổn thất sau thu hoạch theo hướng kết hợp sử dụng công nghệ nhiệt độ thấp và

các biện pháp bảo quản hiện đại, hạn chế tối đa việc sử dụng hóa chất trong công

nghệ bảo quản.

Năm 2012, Thủ tướng đã ban hành Quyết định số 1895/QĐ-TTg về Về việc phê

duyệt Chương trình phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao thuộc Chương

trình quốc gia phát triển công nghệ cao đến năm 2020 với các nhiệm vụ chủ yếu:

“Nghiên cứu phát triển công nghệ chiếu xạ, công nghệ xử lý hơi nước nóng,

công nghệ xử lý nước nóng, công nghệ sấy lạnh, sấy nhanh trong bảo quản nông sản;

công nghệ sơ chế, bảo quản rau, hoa, quả tươi quy mô tập trung; công nghệ bao gói

khí quyển kiểm soát; công nghệ bảo quản lạnh nhanh kết hợp với chất hấp thụ etylen

để bảo quản rau, hoa, quả tươi; công nghệ tạo màng trong bảo quản rau, quả, thịt,

trứng; công nghệ lên men, công nghệ chế biến sâu, công nghệ sinh học và vi sinh sản

xuất chế phẩm sinh học và các chất màu, chất phụ gia thiên nhiên trong bảo quản và

chế biến nông sản”.

Bên cạnh phương pháp bảo quản lạnh truyền thống là sử dụng kho lạnh, phương

pháp bảo quản Bao gói khí cải biến (Modified Atmosphere Packaging - MAP) đang

được sử dụng rộng rãi trên thế giới như như là một phương pháp bảo quản rau quả

tươi hiệu quả và kinh tế nhất. Theo [1], lợi ích của MAP là nếu thời gian bảo quản rau quả ở 20-25oC là 1 đơn vị thời gian thì bảo quản bằng MAP là gấp đôi, bảo quản lạnh là gấp 3 và bảo quản MAP kết hợp với lạnh thì gấp 4 lần.

Phương pháp MAP dùng để bảo quản các sản phẩm rau quả tươi được áp dụng từ hơn 30 năm ở các nước phát triển. Trong khu vực, Hàn Quốc và Thái Lan là hai nước châu Á điển hình sử dụng thành công phương pháp này để bảo quản rau quả tươi. Ở Việt Nam, MAP được Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch của Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn nghiên cứu từ năm 2002. Tuy nhiên những nghiên cứu đó đa phần chỉ mang tính chất thực nghiệm, chưa nghiên cứu cơ bản về quá trình hô hấp - trao đổi chất – trao đổi năng lượng của quả trong quá trình bảo quản, nên ứng dụng của MAP chưa đạt hiệu quả cao. Vì vậy, không khống chế và tìm ra được chế độ bảo quản thích hợp cho từng loại quả.

Quả vải (Litchi chinensis Sonn) và quả nhãn (Dimocarpus longan) là những loại quả có giá trị thương phẩm cao, màu sắc đẹp và giàu hàm lượng dinh dưỡng [2], [3]. Vì vậy quả vải, nhãn được xác định là một trong những loại quả chủ lực của Việt

Nam dùng để xuất khẩu và nội tiêu. Theo Tổng cục thống kê, năm 2016 sản lượng

quả vải trong cả nước đạt 312,556 tấn, trong đó dẫn đầu là Bắc Giang với sản lượng

khoảng 142,000 tấn, tiếp đến là Hải Dương khoảng 25,000 tấn, Quảng Ninh khoảng

8,000 tấn… Đến nay huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang trở thành nơi trồng quả vải lớn

nhất nước với tổng diện tích đạt khoảng 30,000 ha, sản lượng hàng năm dao động từ

100,000 ÷ 190,000 tấn và tổng doanh thu đạt trên 5,000 tỷ đồng.

Quả vải, nhãn là loại quả rất khó bảo quản do đặc tính hô hấp cao, ưa bảo quản

lạnh, khả năng mất nước khá cao, dẫn tới nhanh héo và nâu hóa vỏ. Không những thế, quả vải còn có tính thời vụ rõ rệt, với mỗi mùa thu hoạch chỉ khoảng 45-60 ngày,

nên tạo áp lực lưu thông rất lớn. Hiện nay quả vải của Việt Nam chủ yếu mới được

dùng nội tiêu trong nước, chỉ khoảng 10 ÷ 15% sản lượng tương đương 20,000 ÷

30,000 tấn quả được xuất thô sang Trung Quốc. Tuy nhiên lượng xuất khẩu này luôn

bị ép giá và không chủ động được về thị trường.

Sản xuất quả vải, nhãn ở Việt Nam trong 10 năm gần đây tuy đã có bước phát

triển vượt bậc nhưng lại thiếu tính bền vững... Trong khi đó, đây là các loại quả nhiệt

đới thuộc loại có cường độ hô hấp và phát thải etylen thuộc loại trung bình cao, vỏ

mỏng nên rất khó bảo quản và vận chuyển. Với công nghệ bảo quản lạc hậu như hiện

nay, sản lượng xuất khẩu quả vải, nhãn tươi sang các thị trường cao cấp như Nhật,

Úc rất khiêm tốn chỉ khoảng vài trăm tấn/năm, hoàn toàn không tương xứng với tiềm

năng xuất khẩu của hai loại quả này. Do đó, rất cần thiết phải nghiên cứu hoàn thiện

công nghệ bảo quản hai loại quả này.

MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN

Mục tiêu 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

 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;

 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;

đó làm cơ sở để dự đoán thời gian bảo quản trong môi trường MAP

 Đề xuất quy trình thiết kế lựa chọn loại bao bì MAP cho hai loại quả trên.

 Xây dựng mô hình tính toán lượng nước ngưng, độ hụt tự nhiên của quả, từ

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

 Quả vải

 Quả nhãn

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý thuyết xây dựng mô hình cường độ hô hấp của quả vải và quả

nhãn dựa trên mô hình Michaelis-Menten và xây dựng mô hình hô hấp - bay hơi –

cân bằng năng lượng trên quan điểm đẳng áp-đẳng entanpy. Các mô hình này được

kiểm chứng độ chính xác bằng thực nghiệm.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Ý nghĩa khoa học của luận án:

- Đã xác định được cường độ hô hấp của quả vải, quả nhãn trong điều kiện môi

trường khí cải biến (MAP) bằng phương pháp tính toán khoa học, có độ tin cậy

cao.

- Xây dựng được mô hình cường độ hô hấp của rau quả phụ thuộc vào nồng độ khí, được mô phỏng theo dạng nghiệm của phương trình Michaelis-Menten, tốc độ của hệ phản ứng men-xúc tác cho kết quả có độ tin cậy cao, kết quả mô phỏng phù hợp với kết quả thực nghiệm. Phần mềm mô phỏng dễ sử dụng, có độ chính xác cao. - Phát triển thành công mô hình toán học cho phép dự đoán nhiệt độ, độ ẩm tương đối, lượng nước ngưng tụ và độ hao hụt tự nhiên của quả trong bao gói MAP. Kết quả tính toán bằng mô hình hô hấp – bay hơi – cân bằng năng lượng cho sai số trong khoảng cho phép.

Ý nghĩa thực tiễn của luận án:

- Trên cơ sở mô hình hô hấp – bay hơi – cân bằng năng lượng đã hoàn thiện, có thể kiểm soát được các thông số của môi trường khí bao quanh quả trong quá trình bảo quản, đồng thời cho phép đề xuất quy trình thiết kế bao gói bảo quản quả vải và quả nhãn tại mỗi mùa vụ thu hoạch trong bao gói khí cải biến với khối lượng

thực nghiệm tối thiểu ở phạm vi công nghiệp.

- Áp dụng mô hình dự đoán các thông số của quá trình bảo quản có thể rút ngắn

thời gian và khối lượng thí nghiệm, cho phép tìm ra chế độ bảo quản tối ưu nhằm

đảm bảo tối đa chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản, giảm hao hụt

trong điều kiện thực tế.

TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Đây là lần đầu tiên có một nghiên cứu toàn diện và đầy đủ mô hình hô hấp-bay

hơi-cân bằng năng lượng cho quả vải và quả nhãn trong môi trường khí cải biến

tại Việt Nam.

- Đã xây dựng được phương pháp thí nghiệm trong hệ kín, đo nồng độ khí trong

hệ bằng thiết bị phân tích khí cũng như thuật toán xử lý số liệu. Phương pháp thí

nghiệm này cho phép xác định chính xác cũng như rút ngắn thời gian thực nghiệm

xác định cường độ hô hấp của các loại rau quả không chỉ của quả vải và quả nhãn

mà còn cho các loại quả khác.

- Từ nghiên cứu mô phỏng, trên cơ sở tích hợp mô hình hô hấp, phương trình

khuếch tán khí qua thành bao gói theo dạng định luật 1 Fick, các phương trình cân

bằng nhiệt và ẩm của môi trường khí trong bao gói MAP, đã phát triển thành công

mô hình toán học cho phép xác định nhiệt độ và độ ẩm, lượng nước ngưng tụ, độ

hao hụt của rau quả trong môi trường MAP. Kết quả tính toán bằng mô hình cho

sai số trong khoảng cho phép, đặc biệt là về độ hao hụt tự nhiên là một đóng góp mới, quan trọng của luận án. - Trên cơ sở mô hình hô hấp – bay hơi – cân bằng năng lượng đã hoàn thiện, có thể kiểm soát được các thông số của môi trường khí bao quanh quả trong quá trình bảo quản, đồng thời cho phép đề xuất quy trình thiết kế bao gói bảo quản quả vải, quả nhãn tại mỗi mùa vụ thu hoạch trong môi trường khí cải biến với khối lượng thí nghiệm tối thiểu ở phạm vi công nghiệp, dẫn đến tăng hiệu quả và tính khả thi của phương pháp bảo quản. Đây là đóng góp quan trọng cho việc đề xuất công nghệ bảo quản quả vải và quả nhãn trong thực tiễn sản xuất. - Xây dựng thành công mô hình dự đoán các thông số của quá trình bảo quản, có thể rút ngắn thời gian và khối lượng thí nghiệm, cho phép tìm ra chế độ bảo quản tối ưu nhằm đảm bảo tối đa chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản, giảm hao hụt trong điều kiện thực tế. Kết quả này có ý nghĩa ứng dụng rất to lớn.

BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN

- Mở đầu

- 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.

TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ

1.1. 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].

Bảng 1.1 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

3.9% so với năm 2017. 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].

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 6.0%;

chuối khoảng 2.1 triệu tấn, tăng 3.0%; thanh long khoảng 1.0 triệu tấn, tăng 6.0%;

bưởi khoảng 586.5 nghìn tấn, tăng 2.0%; nhãn khoảng 523.7 nghìn tấn, tăng 6.0%;

vải khoảng 280.2 nghìn tấn, tăng 20.0% [5].

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.

Hình 1.1 Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam

Kim ngạch xuất khẩu rau quả năm 2016 đạt 2.458 tỷ USD, tăng mạnh 33.6% so

với năm 2015. 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 28.4%, năm 2015 tăng 23.7% [7].

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 2.1% lên 2.9%), đứng trên nhiều nước khác như Pháp, Đức, Ấn Độ,

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 1.6% so với

năm 2018. 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 68.7% (đạt 226.4 triệu USD), Hoa Kỳ tăng 7.2% (đạt 150.0 triệu USD), EU tăng 28.7% (đạt 148.2 triệu USD), Hàn Quốc tăng 15.7% (đạt 131.8 triệu USD), Nhật Bản tăng 28.0% (đạt 122.3 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].

Hình 1.2 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].

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.

Bảng 1.2 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

2 Úc

3 Anh

4 Đức

5 Hoa Kỳ

6 Trung Quốc

Harris Farm Market www.harrisfarm.com.au My Supper Market www.mysupermarket.co.uk Fresh Plaza www.freshplaza.com Local Harvest www.localharvest.org Cửa hàng bán lẻ

7 Nhật Bản

Các siêu thị bán lẻ

Trang bán hàng trực tuyến www.amazon.com Trang bán hàng trực tuyến www.buyexoticfruits.com

Tổng sản lượng: 192,940 tấn Giá cả: 3,000 ~ 25,000 đ/kg 20 AUD/kg (~350,000 đ/kg) 8.45 £/kg (~ 300,000 đ/kg) 9,90 €/kg (~ 270.000 đ/kg) 31.6 USD/kg (~660,000 đ/kg) 10-15 USD/kg (~200,000-300,000 đ/kg) 16 USD/set 5-6 quả (~3,200,000 đ/kg) 32 USD/kg (~672,000 đ/kg) 29.99 USD/kg (~620,000 đ/kg)

1.2. 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.

1.2.1.1. 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.kg-1.h-1 R2 : Cường độ hô hấp tại nhiệt độ T2, ml.kg-1.h-1 T

: Nhiệt độ bảo quản,

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

của rau quả thường dưới 0oC (từ -0.5 đến -4oC). Một số rau quả như chuối, cà chua dễ bị tổn thất lạnh nên cũng không thể bảo quản ở nhiệt độ quá thấp.

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự suy giảm cường độ hô hấp [15]

Hệ số Q10

Hao hụt sản phẩm, (%)

Nhiệt độ bảo quản, (oC)

Suy giảm cường độ hô hấp, (%)

Thời gian bảo quản tương đối, (%)

1.0

100

3.0

2.5

7.5

2.0

15.0

1.5

22.5

Mỗi loại rau quả, kể cả các giống khác nhau trong cùng một loại, đều có nhiệt

độ bảo quản thích hợp nhất định, nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ bảo quản tối ưu.

Ngoài việc duy trì nhiệt độ thích hợp, khi bảo quản còn cần đảm bảo sự ổn định nhiệt độ. Sự tăng giảm nhiệt độ đột ngột sẽ làm thay đổi nhanh cường độ hô hấp, cũng như có khả năng gây ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt rau quả, dẫn tới các hiện tượng bệnh lý làm hư hỏng rau quả.

1.2.1.2. Độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí (gọi tắt là độ ẩm không khí) trong môi trường bảo quản có ảnh hưởng lớn đến sự bốc hơi nước của rau quả và tính đồng đều của quá trình chín. Độ ẩm thấp làm tăng sự bay hơi nước, khi đó rau quả một mặt bị giảm khối lượng tự nhiên, mặt khác làm héo bề ngoài và bên trong, sinh ra hiện tượng co nguyên sinh, dẫn đến rối loạn sự trao đổi chất và rau quả mất khả năng đề kháng với các tác động bất lợi từ bên ngoài.

Tăng độ ẩm không khí trong môi trường bảo quản vừa hạn chế quá trình hô hấp,

vừa đảm bảo rau quả tươi, không héo. Nhưng nếu tăng độ ẩm quá cao thì rau quả xảy

ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước (ướt) trên bề mặt rau quả trong suốt quá trình bảo

quản làm tăng khả năng thối rữa, gây tổn thương bề mặt, có lợi cho vi sinh vật hoạt

động. Do đó, trong quá trình bảo quản rau quả, độ ẩm của không khí cần được duy

trì tối ưu để chống bốc hơi nước và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối

hỏng.

Bảng 1.4 trình bày nhiệt độ và độ ẩm tối ưu dành cho bảo quản một số loại quả

chủ lực (xem thêm các loại rau quả khác ở phụ lục 2). Số liệu này dựa trên kết quả

nghiên cứu thực nghiệm của các tác giả trong và ngoài nước được tổng hợp trong tài

liệu [16]:

Bảng 1.4 Nhiệt độ và độ ẩm tối ưu của một số loại quả [16]

Độ ẩm (%)

STT

Tên

Nhiệt độ (oC)

Thanh long

5 ÷ 7

90 ÷ 95

12 ÷ 14

85 ÷ 90

Măng cụt

4 ÷ 6

90 ÷ 95

Bưởi

11 ÷ 13

85 ÷ 90

Cam sành

7 ÷ 8

90 ÷ 95

Xoài

7 ÷ 12

90 ÷ 95

Sầu riêng

13 ÷ 15

85 ÷ 90

Dừa

7.5 ÷ 8

90 ÷ 95

Vải

2 ÷ 5

90 ÷ 95

Nhãn

1.5 ÷ 4

90 ÷ 95

Đu đủ

10 ÷ 12

85 ÷ 90

Dứa

8 ÷ 12

85 ÷ 90

1.2.1.3. Nồng độ O2 và CO2

Thành phần không khí bảo quản có ảnh hưởng quan trọng đến đặc điểm quá trình hô hấp và cường độ hô hấp, nói khác đi là đến quá trình trao đổi chất-năng lượng.

Đặc trưng của rau quả tươi là vẫn tiếp tục quá trình hô hấp sau khi thu hoạch.

Nồng độ CO2 cao có tác dụng kiềm chế hô hấp, sự phát triển của nấm mốc và làm suy giảm ảnh hưởng của các hiệu ứng do etylen gây ra. Nhưng trong môi trường này,

hô hấp yếm khí lại dễ xảy ra, dẫn đến hiện tượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm bị

chuyển hóa thành phenolic, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm được bảo quản. Nồng

độ O2 thấp làm giảm sự hô hấp và sự sản sinh etylen, nhưng bên cạnh đó làm gia tăng

khả năng xảy ra hiện tượng hô hấp yếm khí và sự phát triển của các vi sinh vật yếm

khí.

Tăng hàm lượng CO2 và giảm O2 trong không khí có tác dụng hạn chế hô hấp

của rau quả. Khi hàm lượng CO2 tăng lên đến 3-5% và lượng O2 giảm đi tương ứng

(chỉ còn 16-18%) thì thời gian bảo quản rau quả có thể tăng 3-4 lần, so với khi bảo

quản ở khí quyển bình thường (0.03% CO2; 20.9% O2; 78% N2). Nhưng nếu CO2

tăng quá 15% sẽ sinh ra quá trình hô hấp yếm khí, phá vỡ cân bằng các quá trình sinh

lý, làm cho rau quả mất khả năng đề kháng tự nhiên, dẫn đến thâm đen và thối hỏng.

Ứng với mỗi loại rau quả sẽ có một dải nồng độ O2 và CO2 thích hợp để bảo

quản. Bảng 1.5 giới thiệu kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong và ngoài nước về

nồng độ khí tối ưu và giới hạn cho phép của nồng độ O2 nhỏ nhất và CO2 cao nhất

đối với một số loại rau quả thông dụng [17], [18], [19].

Bảng 1.5 Nồng độ O2 và CO2 tối ưu và giới hạn cho phép [17], [18], [19]

Thành phần khí tối ưu

Giới hạn cho phép

Mặt hàng

O2 (%)

CO2 (%)

O2 min (%) CO2 max (%)

Quả vải

3-5

Quả nhãn

2-4

5-15

Đu đủ

3 - 5

5 - 7

Chuối

Bông cải xanh

2 -5

5-10

Cải bắp

1 - 2

5 - 10

Cần tây

1 - 4

Dưa chuột

1 - 4

Tỏi

3 - 6

Hành tươi

2 - 5

5 - 10

Rau diếp

2 -5

Nấm

1 - 2

0,5

10 - 15

Cam

Đào

1 - 2

0.25

Lê

2 - 4

Hồng

3 - 5

5 - 8

Dứa

2 - 5

Dâu tây

4 - 10

0 - 20

Xoài Cam Ranh

7 - 9

1.2.1.4. Sự sản sinh etylen

Etylen là một hóc môn sinh trưởng thực vật, là sản phẩm tự nhiên của thực vật

được sản sinh ra trong quá trình chuyển hóa thực vật. Sự sản sinh etylen phụ thuộc

chủ yếu vào giống, độ chín thu hái, nhiệt độ, nồng độ O2 và CO2 trong môi trường.

Trong môi tường nghèo O2 và giàu CO2 sẽ hạn chế sự sản sinh etylen. Mức CO2 cao

có thể cạnh tranh với ảnh hưởng etylen ở các vị trí liên kết trong tế bào. Ở nồng độ

CO2 khoảng 10% thì hoạt tính sinh học của 1% etylen đối với quả bị mất và nồng độ CO2 tích tụ ở trong khoang tế bào xem như là chất cạnh tranh với etylen. Sự sản sinh

etylen làm tăng cường độ hô hấp ở cả quả đột biến và không đột biến hô hấp. Với quả không độ biến hô hấp, kích thích hô hấp chỉ khi quả bắt đầu sản sinh etylen. Với quả

đột biến hô hấp, sản sinh etylen có thể làm bắt đầu quá trình chín, kích thích hô hấp

sau khi quả bắt đầu chín.

Các phương pháp bảo quản rau quả tươi

Với sự phát triển của khoa học và công nghệ ngày nay, các phương pháp bảo quản vật lý ngày càng được ứng dụng rộng rãi, do an toàn hơn so với phương pháp bảo quản bằng công nghệ hóa học truyền thống, không gây ra ô nhiễm hóa học hay phá hủy cấu trúc dinh dưỡng và hương vị tự nhiên.

1.2.2.1. Công nghệ bảo quản tươi ở nhiệt độ thấp

Là phương pháp dùng nhiệt độ thấp để hạn chế quá trình hô hấp, biến đổi sinh học, kéo dài thời gian sử dụng [20]. Nhiệt độ trong môi trường bảo quản càng thấp thì càng có tác dụng ức chế các quá trình sinh hoá xảy ra bên trong rau quả cũng như sự phát triển của vi sinh vật, do đó có thể kéo dài thời gian bảo quản rau quả lâu hơn. Quá trình bảo quản có thể được kéo dài bằng cách giảm nhiệt độ hơn nữa ở nhiệt độ thấp, với nhiệt độ thấp khoảng 1oC có thể làm tăng khả năng bảo quản một cách có ý nghĩa [21]. Nhiệt độ thấp không chỉ kìm hãm được những biến đổi về lý, hóa, sinh học, kìm hãm hoạt động của vi sinh vật xảy ra trong rau quả, mà còn có tác dụng tăng

phẩm chất của một số nguyên liệu rau quả như trái cây sẽ tích tụ được nhiều pectin

hơn, mềm hơn (do pectin hòa tan trong nước); sẽ tích tụ được nhiều đường chuyển

hóa hơn nên tăng được giá trị hấp thụ tiêu hóa, sẽ hấp dẫn người tiêu dùng hơn.

Hiện nay phương pháp bảo quản bằng công nghệ nhiệt độ thấp là biện pháp kỹ

thuật thích hợp nhất cho công nghiệp chế biến và bảo quản rau quả, cho xuất khẩu lớn rau quả với cung độ vận chuyển quốc tế không giới hạn. Đây cũng là xu hướng

tương lai để bảo quản các loại rau quả tươi trong bối cảnh an toàn vệ sinh thực phẩm

đang ngày càng nghiêm trọng.

1.2.2.2. Công nghệ xử lý nhiệt sau thu hoạch

Xử lý nhiệt thường được tiến hành sau khi thu hái ở nhiệt độ khoảng 35-50oC, nhằm kìm hãm các tác nhân gây bệnh và kìm hãm sự hoạt động của enzyme, làm cho

hoa quả tươi lâu hơn. Phương pháp xử lý nhiệt sau thu hoạch thường được áp dụng

để xử lý các vi sinh vật có hại và bệnh tật, xử lý stress và duy trì chất lượng của quả

trong suốt quá trình bảo quản. Việc xử lý nhiệt vừa phải có thể làm giảm hoạt động

của polygalacturonase (PGase) trong trái cây và rau quả, ngăn ngừa nhanh chóng làm

mềm và lão hóa. Thử nghiệm trước đây cho thấy rằng sau khi xử lý sốc nhiệt thích

hợp, tính thấm của màng và sự tích tụ malondialdehyde (MDA) cũng như hoạt tính polyphenol oxidase (PPO) của đào giảm, và ở một mức độ nào đó, nó có thể làm

chậm quá trình trưởng thành và già của trái cây. Thử nghiệm cũng cho thấy xử lý

nhiệt có thể tăng cường hiệu quả hoạt động của superoxide dismutase (SOD) và có

thể làm tăng hoạt tính của peroxidase (POD), cải thiện khả năng loại bỏ độc tính của H2O2, và cuối cùng kéo dài thời gian lưu trữ. Ngoài ra xử lý nhiệt rất hữu ích trong việc chống lại sự tổn thương do lạnh của cây trồng. Vì vậy, xử lý nhiệt là một phương pháp xử lý vật lý không gây hại, thường được áp dụng để kiểm soát côn trùng sâu bệnh, điều chỉnh phản ứng của trái cây với các áp lực khác và duy trì chất lượng trái cây trong quá trình bảo quản sau thu hoạch [22].

Mặc dù việc xử lý nhiệt có thể mang lại lợi ích cho các loại cây trồng làm vườn đã qua xử lý, nhưng nhiệt độ không thích hợp (để trái cây tiếp xúc với nhiệt độ gây chết người hoặc trong thời gian quá dài) có thể gây hư hỏng. Ví dụ đối với cà chua, xử lý ở 42°C hoặc 46°C trong 24 giờ gây hư hỏng cả nhiệt bên ngoài và bên trong cà chua. Một trong những dạng hư hỏng do nhiệt phổ biến nhất là bong tróc bề mặt. Xoài 'Manila' cho thấy da bị tróc vảy nghiêm trọng khi làm nóng không khí cưỡng bức ở nhiệt độ 45°C hoặc cao hơn, bong vỏ nhẹ ở 44°C và không bị hư hại ở 43°C. Tổn thương mô do nhiệt cũng sẽ làm tăng sự phát triển thối rữa, bằng chứng là sự phát triển màu sắc kém, mềm bất thường, thiếu sự phân hủy tinh bột và phát triển các

khoang bên trong. Tăng cường chất chống oxy hóa là một lợi ích mong đợi của việc

xử lý nhiệt; tuy nhiên, miễn là nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ngưỡng, các tác động tiêu

cực khác có thể đi kèm với tổn thương do nhiệt [23].

1.2.2.3. Công nghệ bảo quản tươi điều chỉnh khí quyển (CA)

Bảo quản điều chỉnh khí quyển (Controlled Atmosphere-CA) là phương pháp bảo quản trong đó nồng độ các khí như O2, CO2 được kiểm soát khác với điều kiện thông thường. Nồng độ các khí được kiểm soát, duy trì ở giá trị nhất định ở nhiệt độ và độ ẩm tối ưu, cho phép kéo dài thời gian bảo quản [24].

Lợi ích của CA bao gồm: Làm chậm quá trình lão hóa (bao gồm cả chín) và các

thay đổi sinh hóa và sinh lý liên quan, ví dụ, làm chậm tốc độ hô hấp, sản xuất

ethylene, làm mềm và thay đổi thành phần; Giảm độ nhạy cảm với tác động của

ethylene ở mức O2 < 8% và hoặc nồng độ CO2 > 1%; Giảm các rối loạn sinh lý nhất

định; CA có thể có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến mầm bệnh sau thu hoạch (vi

khuẩn và nấm), tăng tỷ lệ mắc bệnh và mức độ nghiêm trọng [25].

Tuy nhiên, phương pháp CA cũng có các tác động có hại như sau: i) Tăng khả

năng rối loạn sinh lý nhất định như nâu bên trong táo và lê, nâu hóa rau diếp và tổn

thương lạnh một số loại rau quả; ii) Trái cây chín bất thường, chẳng hạn như chuối, xoài, lê và cà chua, có thể do tiếp xúc với nồng độ O2 dưới 2% hoặc mức CO2 trên 5% trong 1 tháng; iii) Làm mất mùi và vị ở nồng độ O2 rất thấp (kết quả của quá trình

hô hấp yếm khí) và nồng độ CO2 rất cao (kết quả của quá trình chuyển hóa lên men).

iv) Tăng tính nhạy cảm với sâu bệnh khi quả bị tổn thương về mặt sinh lý do nồng độ O2 quá thấp hoặc nồng độ CO2 quá cao [25]. Ngoài ra nhược điểm cơ bản của phương pháp này là khi đã đưa quả ra khỏi môi trường bảo quản CA, quả sẽ ở trạng thái bị phá vỡ chuỗi bảo quản nên chín, hỏng rất nhanh. Vì vậy đã mở kho bảo quản CA là phải cùng một lúc tiêu thụ hết lượng quả được bảo quản, gây khó khăn cho việc bán hàng.

1.2.2.4. Công nghệ bảo quản tươi bức xạ Ion hóa

Sử dụng bức xạ ion hóa để bảo quản là công nghệ đã phát triển rất nhanh. Xử lý bức xạ có tác dụng nhằm tiêu diệt các sinh vật còn tồn dư trong thực phẩm, nhờ đó bảo quản thực phẩm, làm giảm nguy cơ bệnh tật do thực phẩm gây ra, ngăn chặn sự lây lan của các loài xâm hại, và làm chậm trễ hoặc loại bỏ mọc mầm hoặc chín. Phương pháp này không phá hủy cảm quan của thực phẩm, có thể giữ mùi vị và các chất dinh dưỡng như khi mới hái, kéo dài thời gian bảo quản ở nhiệt độ lạnh, tiết kiệm năng lượng và phá hủy các kết tủa hóa học của quả [26], [27].

Tất nhiên, một số nhược điểm cũng tồn tại trong việc ứng dụng công nghệ này,

ví dụ, liều bức xạ quá mức có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa thực phẩm; tuy nhiên,

với một liều lượng rất nhỏ sẽ không ảnh hưởng đến quá trình tiệt trùng và giữ tươi

cho rau quả [22]. Hiện nay, bức xạ Ion hóa là biện pháp chiếu xạ được sử dụng rất

phổ biến trong khử trùng, thanh trùng, kiểm dịch các loại rau quả tươi xuất khẩu.

1.2.2.5. Công nghệ bảo quản trường tĩnh điện áp suất cao

Bảo quản trường tĩnh điện áp suất cao (HPP), còn được gọi là áp suất thủy tĩnh

cao (HHP) là một phương pháp thanh trùng thực phẩm hiện đại được sử dụng thương

mại ở nhiều nước. Nó dựa vào việc áp dụng áp suất rất cao (lên đến 600 MPa) vào

thực phẩm/đồ uống để khử hoạt tính của vi sinh vật. Vì không áp dụng nhiệt hoặc

nhiệt nhẹ nên hầu hết các đặc tính cảm quan, chất dinh dưỡng và chức năng ban đầu

của thực phẩm được giữ lại sau khi chế biến, và các sản phẩm trái cây tươi có thời

hạn sử dụng lâu hơn được tạo ra [28].

Phương pháp bảo quản này dựa trên việc sử dụng trường tĩnh điện điện áp cao

để tác động đến dung ẩm và quá trình chuyển hóa của thực phẩm. Nhiều thực nghiệm

đã chỉ ra rằng phương pháp này không chỉ có vai trò trong diệt khuẩn, mà còn đảm

bảo màu sắc và mùi vị tự nhiên, không làm giảm vitamin C và thành phần axit amino

[29]. Tuy nhiên, điện từ sinh học là chuyên ngành mới, nghiên cứu mối quan hệ qua

lại và tương tác giữa hệ thống thực vật và động vật và liên quan đến sinh học và vật

lý, và sinh lý học sau thu hoạch, đồng thời, nó xác định các đối tượng tương quan

khác và phải kết hợp với nghiên cứu vấn đề bảo quản thực phẩm dưới điện trường.

Do thực tế nghiên cứu rất khó, độ lặp lại kém và các nghiên cứu về cơ chế còn thiếu

là các hạn chế để thực hiện phương pháp này [22].

1.2.2.6. Công nghệ xử lý khử trùng bằng từ trường

Phương pháp này được chia thành phương pháp khử trùng ở trường điện từ tần số cao và trường điện từ tần số thấp. Nó không phá hủy thành phần dinh dưỡng, thay đổi đặc tính chất lượng và gây ô nhiễm cho rau quả. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bằng cách đặt thực phẩm trong một từ trường không đổi có cường độ nhất định, mục đích khử trùng và khử trùng có thể đạt được mà không ảnh hưởng đến dinh dưỡng và hương vị của chúng. Theo Liu và cộng sự [30], đã báo cáo rằng bằng cách giữ cà chua trong từ trường không đổi với cường độ nhất định, cường độ hô hấp của chúng rõ ràng bị hạn chế, sự bốc hơi nước đã giảm và quá trình nấm mốc bị chậm lại. Ngoài ra, một số loại trái cây và rau quả trong nước từ tính có thời gian lưu trữ lâu hơn và hiệu quả bảo quản tốt hơn so với những loại thuộc nhóm bình thường. Hiện nay, công nghệ giữ tươi từ trường vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm và nghiên cứu, do đó không thể đưa vào ứng dụng quy mô lớn [31].

1.2.2.7. Công nghệ khử trùng bằng bức xạ tử ngoại

Hiện tại có rất nhiều nghiên cứu về bức xạ tử ngoại (UV). Các nghiên cứu này

đã cho thấy, sau khi xử lý rau quả bằng tia UV, độ chua tăng lên, độ cứng của quả

sau khi xử lý cao hơn so với khi chưa xử lý [32], [33]. Các kết quả về việc sử dụng

bức xạ tử ngoại sóng ngắn UVC để xử lý cà chua đã chứng minh hoạt động của thành

tế bào sẽ kìm hãm các enzyme (pectin cellulose enzyme, methyl enzyme, xylanase

và protease) đến mức rất thấp, vì vậy quá trình xử xý bằng UVC có thể làm chậm quá

trình trưởng thành và thối rữa của cà chua, đạt mục tiêu bảo quản tươi cà chua [22].

Mặc dù bức xạ tử ngoại đã được chứng minh là một công nghệ thú vị để chế

biến thực phẩm, nhưng nó có những ưu điểm và nhược điểm. Những ưu điểm, nhược

điểm và hạn chế chính của việc xử lý tia cực tím để bảo quản thực phẩm được mô tả

trong Bảng 4, và những ưu điểm được trình bày trong Hình 4 [34]. Là một công nghệ

chế biến thực phẩm sáng tạo, bức xạ UV mang lại nhiều lợi thế hơn so với chế biến

thông thường, chẳng hạn như vô hiệu hóa hiệu quả một loạt các vi sinh vật gây bệnh

và hư hỏng, cũng như giảm thiểu chất lượng dinh dưỡng và cảm quan trong các sản

phẩm thực phẩm. Ngoài ra, nó không có tác dụng độc hại và không tạo ra chất thải.

Bức xạ UV tiết kiệm năng lượng và hiệu quả về chi phí khi so sánh với các phương

pháp khác. Người ta quan sát thấy rằng tổng mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống

UV có thể thấp hơn 10000 lần so với quá trình thanh trùng bằng nhiệt. Hơn nữa, UV

cũng tiêu thụ ít năng lượng cụ thể hơn so với xử lý trường tĩnh điện áp suất cao (HPP),

lọc màng (MF) và điện trường xung (PEF), là những công nghệ chế biến thực phẩm

sáng tạo khác. Bức xạ UV là một công nghệ đơn giản và rẻ tiền có thể được kết hợp với các kỹ thuật và phương pháp điều trị can thiệp khác để tạo ra các tác dụng cộng hưởng, và được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận và Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA). Tuy nhiên, nó có ứng dụng hạn chế, một khi nó là một dạng bức xạ điện từ tương đối không xuyên qua được. Thách thức quan trọng nhất đối với việc sử dụng thương mại công nghệ UV-C là vi sinh vật phải được tác động trực tiếp với ánh sáng UV-C để bị bất hoạt do khả năng thâm nhập hạn chế của ánh sáng UV. Do đó, việc đảm bảo rằng tất cả các bề mặt thực phẩm được tiếp xúc với ánh sáng UV-C vẫn còn là vấn đề [34].

1.2.2.8. Công nghệ bảo quản tươi Ozone (O3)

Ozone (O3) là một chất diệt nấm rất tốt, do đó, khi sử dụng Ozone để khử trùng có thể làm cho tăng nhanh quá trình oxy hóa và phân giải etylen được sinh ra từ quá trình hô hấp của rau quả, làm chậm quá trình chuyển hóa và kéo dài thời gian bảo quản. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra Ozone có hiệu quả diệt khuẩn rất tốt. Ozone

có hiệu quả diệt vi khuẩn S.enteritidis trên bề mặt cà chua vì vậy có thể sử dụng để

khử khuẩn trước khi bảo quản ở các điều kiện khác nhau [35], [36].

Trong nghiên cứu hiện tại, tác dụng của xử lý Ozone đối với vi khuẩn ảnh hưởng

đến trái cây đã được nghiên cứu. Quá trình ứng dụng Ozone để xử lý được gọi là kỹ

thuật OTRE. Ozone là một phân tử vô cơ trioxygen có mùi hăng và được hình thành

từ oxy trong khí quyển (O2) do tác động của phóng điện. Ozone được tạo ra bằng

cách sử dụng Ozonizer thông qua công nghệ xả corona. Kỹ thuật OTRE là một giải

pháp nhanh chóng, tốt hơn để bảo quản trái cây khỏi vi khuẩn gây bệnh và tăng cường

khả năng chống chịu hư hỏng trong quá trình bảo quản sau thu hoạch [37].

Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ này có một số vấn đề cần quan tâm. Ozone

từ cấu trúc phân tử của nó rất không ổn định và rất dễ phản ứng về mặt hóa học vì nó

phân hủy thành oxy (O2) ổn định hơn nhiều. Oxy đơn phản ứng cao (O +) cũng được

giải phóng là một gốc tự do rất mạnh và gây hại cho phổi và cơ thể khi hít phải. Nói

tóm lại, ozone có độc tính cao, có lẽ còn gây hại cho sức khỏe hơn cả lượng thuốc trừ

sâu trong thực phẩm, trái cây và rau quả mà nó đang cố gắng làm sạch. Mặc dù việc

kết hợp các chất bảo quản và xử lý để bảo quản thực phẩm là một thực tế phổ biến,

các nghiên cứu kết hợp ozone với các chất bảo quản khác để nâng cao chất lượng và

độ an toàn của trái cây và rau quả là rất hiếm. Do đó, các nghiên cứu kết hợp hệ thống

phụ gia và chất bảo quản với ozone vẫn còn là thách thức lớn [38]. Ngoài ra, chi phí

đầu tư cho hệ thống từ mức trung bình đến cao so với các phương pháp khác cũng là

trở ngại của phương pháp này.

1.2.2.9. Công nghệ bảo quản tươi plasma

Xử lý plasma nhiệt độ thấp (Cold plasma technology) là một kỹ thuật tiên tiến, thay thế Clo và nước để khử nhiễm một số loại trái cây và rau quả. Các phương pháp xử lý bằng plasma nhiệt độ thấp trên trái cây và các sản phẩm rau quả đã được nghiên cứu, kết quả cho thấy độ pH và độ axit của thực phẩm đã thay đổi. Sự thay đổi này xảy ra khi các loại plasma hoạt động phản ứng với độ ẩm trên bề mặt. Người ta cũng nhận thấy rằng sản phẩm đã qua xử lý đã có những thay đổi nhỏ về kết cấu (độ cứng) và màu sắc trong thời gian bảo quản. Các nghiên cứu đã được điều tra trên sản phẩm tươi và cắt nhỏ và kết quả đã chứng minh rằng phương pháp xử lý có hiệu quả chống lại vi khuẩn hiếu khí. Các công trình tương tự trên bề mặt táo, dưa và xoài cho thấy rằng số lượng vi khuẩn salmonella và E. coli giảm đáng kể sau khi xử lý bằng plasma. Do đó, việc khử nhiễm vi sinh vật bằng cách sử dụng plasma trên trái cây và rau quả là có kết quả tích cực cùng một số tác động tiêu cực trong thời gian bảo quản [39].

Phương pháp xử lý plasma nhiệt độ thấp có hiệu quả khử hoạt tính của vi sinh

vật có thể đạt được ở nhiệt độ thấp, thích hợp để xử lý các sản phẩm thực phẩm tươi

sống và nhạy cảm mà không làm thay đổi hoặc làm hỏng các chất dinh dưỡng chính

của thực phẩm, không làm thay đổi đặc tính cảm quan và dinh dưỡng của nguyên liệu

thực phẩm. Ngoài ra phương pháp này còn giảm rủi ro do quá trình xử lý nguyên liệu

thực phẩm bằng nhiệt và hóa chất, giảm sử dụng nước và hệ thống dung môi để xử

lý. Trong khi đó, chi phí thiết bị thấp, điện năng tiêu thụ ít và plasma an toàn với môi

trường khi không cung cấp nguồn điện [39].

Tuy nhiên, phương pháp này có một số hạn chế như khó xử lý đối với các sản

phẩm cồng kềnh và có hình dạng bất thường, hạn chế về khối lượng và kích thước

sản phẩm. Một số loại ô xi phản ứng (ROS) xâm nhập hạn chế vào các sản phẩm, ảnh

hưởng đến các thuộc tính cảm quan và dinh dưỡng của thực phẩm ở một mức độ nào

đó trong quá trình chế biến, có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa lipid và gây ra tác

động tiêu cực [39].

1.2.2.10. Công nghệ nước khử điện hóa

Từ đầu những năm 1990, Nhật Bản đã nghiên cứu chức năng khử trùng của

nước axit mạnh. Các nghiên cứu gần đây cho thấy nước khử điện hoá (Electrolyzed water - EW) có thể diệt mầm và nấm mốc, đặc biệt khi đưa ra ngoài không khí sau

khi khử trùng, nước sẽ dần dần được phục hồi mà không bị nhiễm bẩn hoặc gây hại

[36]. Một số nghiên cứu đã được thực hiện ở Nhật Bản, Trung Quốc và Hoa Kỳ về

ứng dụng trước và sau thu hoạch của EW trong lĩnh vực chế biến thực phẩm. Các

nghiên cứu đã được thực hiện về việc sử dụng EW làm chất khử trùng cho trái cây, đồ dùng và thớt. Nó cũng có thể được sử dụng như một chất diệt nấm trong quá trình chế biến trái cây và rau quả sau thu hoạch, và như một chất khử trùng để rửa thân thịt và gia cầm. EW có thể được sản xuất bằng muối thông thường và thiết bị được kết nối với nguồn điện. Nó có chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Việc sử dụng EW là một công nghệ mới nổi với tiềm năng đáng kể.Một số lợi ích và hạn chế của phương pháp này đã được mô tả như sau [40]:

Ưu điểm: Là một phương pháp không sử dụng nhiệt, việc sử dụng EW không làm thay đổi thành phần, kết cấu, mùi hương, hương vị... do xử lý nhiệt; EW giết chết các vi sinh vật về mặt vật lý, và vi sinh vật không có khả năng kháng thuốc; EW được sản xuất bằng phương pháp điện phân đơn giản sử dụng nước tinh khiết không thêm hóa chất ngoại trừ dung dịch muối loãng (NaCl hoặc KCl hoặc MgCl,); do đó ít tác động xấu đến môi trường và trở lại thành nước bình thường sau khi sử dụng, không thải ra một lượng lớn khí độc hại như Clo.

Nhược điểm: EW có thể làm rỉ một số kim loại; nếu hoạt động ở pH < 5 sẽ sinh

ra khí Clo có mùi hắc gây khó chịu cho người vận hành; hiệu quả bị giảm khi có

protein vì Clo phản ứng với protein, theo thời gian, hoạt tính diệt khuẩn của AEW bị

giảm do mất Clo; AEW chứa Clo tự do, có thể gây độc cho thực vật và làm hỏng mô

thực vật; Chi phí mua thiết bị ban đầu khá cao.

1.2.2.11. Công nghệ xử lý siêu âm

Siêu âm là quá trình lan truyền dao động cơ học trong các môi trường, tần số

của nó thường lớn hơn 20 kHz. Tác động xâm thực của siêu âm sinh ra nhiệt độ và

biến thiên nhiệt độ cao tức thời, áp suất và sự thay đổi áp suất tức thời nhanh trong

chất lỏng được sử dụng để tiêu diệt một số vi khuẩn, không kích hoạt virus hay phá

hủy thành tế bào của một số vi sinh vật nhằm kéo dài thời gian bảo quản [32]. Sóng

siêu âm có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ của các quá trình khác nhau trong ngành

công nghiệp thực phẩm. Sử dụng sóng siêu âm, các quy trình thực phẩm có thể được

hoàn thành trong vài giây hoặc vài phút với khả năng tái tạo cao, giảm chi phí chế biến, đơn giản hóa thao tác và công việc, cho độ tinh khiết cao hơn của sản phẩm cuối

cùng, loại bỏ nước thải sau xử lý và chỉ tiêu thụ phần thời gian và năng lượng thường

cần cho các quy trình thông thường [41].

Các ứng dụng siêu âm mang lại nhiều lợi thế trong ngành công nghiệp thực

phẩm: (1) Sóng siêu âm không có hóa chất, an toàn và thân thiện với môi trường. Siêu âm có thể được kết hợp với nhiều phương pháp nhiệt và không nhiệt được coi là một phương tiện hiệu quả để khử hoạt tính của vi sinh vật, (2) Sử dụng siêu âm trong chiết xuất nước trái cây sẽ hiệu quả hơn trong việc nâng cao năng suất nước trái cây so với các phương pháp chiết xuất nước trái cây khác, (3) Giảm Thời gian chế biến giảm 55% và nhiệt độ chế biến giảm 16%, (4) Sản phẩm được xử lý bằng sóng siêu âm sẽ giảm thiểu tối đa hương vị, màu sắc và các hợp chất dinh dưỡng khác trong quá trình chế biến, (5) Sóng siêu âm đã đạt được những ứng dụng to lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm như bảo quản, chế biến, chiết xuất, nhũ hóa, đồng nhất hóa ly tâm... Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng việc sử dụng sóng siêu âm có một số nhược điểm như: (1) Các gốc tự do hình thành trong quá trình xâm thực có thể gây ra tác dụng có hại cho người tiêu dùng, (2) Sự mọc mầm, (3) Sóng siêu âm có thể gây ra hiệu ứng hóa lý như sự mất hương vị, đổi màu và suy thoái của các thành phần, (4) Chi phí đầu tư ban đầu cao và (5) Tần số của sóng siêu âm có thể bị ảnh hưởng một

phần bởi hiện tượng xâm thực và tăng cường chuyển khối [42].

1.2.2.12. Công nghệ làm lạnh quá băng và mạ băng

Các nghiên cứu về công nghệ này đang có bước nhảy vọt mới. Bằng cách điều

chỉnh tốc độ làm lạnh và sử dụng một số công nghệ đặc biệt, nhiệt độ có thể giảm

xuống dưới điểm nhiệt độ đóng băng và được giữ ở trạng thái quá lạnh, sẽ không bị

đóng băng. Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã cho thấy so với bảo quản ở nhiệt độ dương

nơi xảy ra phản ứng oxy hóa và lão hóa, bảo quản ở nhiệt độ quá băng có thể làm

giảm phản ứng khử của một số hạt mà không liên quan oxy [22].

Khi bảo quản một số thực phẩm ít đường ở nhiệt độ thấp dưới 0oC, nhất là đối với những thực phẩm có cấu trúc nhiều lớp như rau bắp cải, chúng dễ xuất hiện hiện

tượng khô bề mặt, bị tổn thương lạnh hoặc đông cứng một phần. Rất nhiều thử nghiệm

và nghiên cứu đã thành công trong công nghệ bảo quản bằng mạ băng (Ice film), bằng

cách phủ một lớp băng hoặc tuyết nhân tạo hoặc màng bảo vệ khác lên bề mặt thực

phẩm, có thể tránh được hiện tượng khô bề mặt và tổn thương lạnh do không khí lạnh

trực tiếp qua bề mặt của thực phẩm [22].

Phương pháp này thường kết hợp với từ trường yếu. Tuy nhiên chi phí cao và

phải đảm bảo từ trường yếu trong toàn quá trình bảo quản là rất khó khăn.

Công nghệ nhiệt độ thấp kết hợp với bao gói khí cải biến

Với sự phát triển của công nghệ, các phương pháp bảo quản rau quả tươi ngày

càng hoàn thiện hơn. Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm khác nhau, tuy

nhiên, phần lớn các phương pháp này vẫn chỉ áp dụng được trong phòng thí nghiệm, còn khá nhiều mặt hạn chế nên chưa thể áp dụng được vào phạm vi công nghiệp. So với công nghệ bảo quản truyền thống, kỹ thuật bảo quản vật lý có thể giữ được đầy đủ chất dinh dưỡng và hương vị ban đầu của thực phẩm, thậm chí tạo ra một số hương vị đặc biệt, do đó, việc ứng dụng công nghệ vật lý trong bảo quản tươi rau quả có tiềm năng sản xuất rất lớn và có triển vọng. Đồng thời, chúng ta cũng thấy rằng nhiều công nghệ bảo quản tươi vật lý vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và nghiên cứu, nguyên tắc tiệt trùng và bảo quản chưa rõ ràng đã hạn chế ứng dụng của chúng. Các công nghệ bảo quản tươi sống vật lý khác cũng cần được nghiên cứu thêm để có thể hiểu rõ cơ chế tiệt trùng và bảo quản cũng như các yếu tố ảnh hưởng của nó để đạt được hiệu quả bảo quản tốt nhất. Trên hết, các trọng tâm nghiên cứu trong tương lai là: Cơ chế, các yếu tố ảnh hưởng và điều kiện áp dụng của công nghệ bảo quản thực phẩm; giảm chi phí hơn nữa; kết hợp các kỹ thuật bảo quản vật lý khác nhau để đạt được hiệu quả giữ tươi tốt nhất [22].

Bảo quản tươi ở nhiệt độ thấp được áp dụng để bảo quản trong thời gian ngắn

với chi phí bảo quản thấp và rất đơn giản. Bên cạnh đó, ngày nay người ta thường kết

hợp phương pháp bảo quản lạnh truyền thống và phương pháp bảo quản Bao gói khí

cải biến (Modified Atmosphere Packaging - MAP) để kéo dài thời gian bảo quản (có

khả năng tăng thời gian bảo quản đến 4 lần so với bảo quản ở điều kiện thường) [17].

Đây là phương pháp đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới và được coi là phương

pháp bảo quản rau quả tươi hiệu quả và kinh tế nhất. Trong khu vực, Hàn Quốc và

Thái Lan là hai nước châu Á điển hình sử dụng thành công phương pháp này để bảo

quản rau quả tươi.

Modified Atmosphere Packaging - MAP là kỹ thuật được sử dụng để kéo dài

thời gian sử dụng cho thực phẩm tươi hoặc đã qua sơ chế. Nhiệm vụ của nó bao gồm

giảm cường độ hô hấp bằng cách duy trì môi trường khí cải biến (giảm nồng độ O2,

tăng nồng độ CO2) bên trong bao gói bằng chất dẻo thấm được.

Ở phương pháp này ta chỉ việc đưa loại quả nhất định vào đóng kín trong bao

gói. Nhờ đặc tính hấp thụ O2 nhả CO2 khi hô hấp của quả và khả năng thẩm thấu khí

qua lớp màng bao gói nên tại trạng thái cân bằng động: nồng độ O2 giảm đến giá trị

xác định, nồng độ CO2 tăng lên giá trị xác định. Với cách thức như vậy ta đã tạo ra

môi trường khí cần thiết để hạn chế cường độ hô hấp và sự sản sinh etylen của rau

quả, như vậy sẽ kéo dài thời gian và chất lượng bảo quản. Phương pháp này thường

được kết hợp với phương pháp bảo quản lạnh nêu ở trên.

Hình 1.3 Bảo quản rau quả tươi sử dụng MAP [43]

Thông số quan trọng cần xác định khi thiết kế MAP là cường độ hô hấp. Trên thực tế, dữ liệu về cường độ hô hấp của các sản phẩm tươi sau thu hoạch rất hạn chế. Hơn nữa cường độ hô hấp của rau quả tươi sau thu hoạch phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản. Sự phụ thuộc này trở nên rất khó kiểm soát, khi phần lớn các sản phẩm trong bao gói sẽ được vận chuyển từ nhà kho, trên xe tải tới nơi phân phối, mỗi nơi có một

điều kiện nhiệt độ bảo quản tương đối khác nhau.

Do đó, việc xác định cường độ hô hấp của sản phẩm được bảo quản tại những

thời điểm có giá trị nhiệt độ và nồng độ hỗn hợp khí nhất định mất rất nhiều thời gian

và cần những dụng cụ và phần mềm phân tích chuyên dụng. Vì vậy rất cần thiết phải

xây dựng mô hình cho phép dự đoán được cường độ hô hấp của rau quả phụ thuộc vào nồng độ môi trường khí và nhiệt độ, với yêu cầu một mặt phải mô tả được chính

xác được cường độ hô hấp, mặt khác lại không quá phức tạp và nhiều tham số để có

khả năng ứng dụng trong thực tế.

Do vậy thiết kế MAP cần phải tìm được loại bao bì thích hợp sao cho thỏa mãn

những yếu tố kể trên. Loại bao gói phù hợp phải là loại đạt tỷ lệ thẩm thấu khí tốt,

tương thích với cường độ hô hấp của sản phẩm được bảo quản, giúp tạo ra một môi

trường khí cải biến cân bằng thích hợp bên trong bao gói. Hình 1.4 thể hiện mối liên

hệ giữa nồng độ khí trong bao gói, đặc điểm thấm khí của bao gói thích hợp với các

loại rau quả khác nhau. Những sự khác nhau ở giống cây trồng, mùa vụ thu hoạch và

cả phân khúc thị trường đều là những yếu tố cần tính đến khi thiết kế MAP.

Hình 1.4 Màng bao gói của một số loại rau quả tại Thái Lan [43]

Giải bài toán về bảo quản tươi rau quả ở nhiệt độ thấp kết hợp với bao gói nồng

độ khí cải biến -MAP, thực chất là giải bài toán mô hình hóa hô hấp – bay hơi – cân

bằng năng lượng của quả trong điều kiện khí quyển có thành phần thay đổi. Qua đó

cho phép xác định chính xác sự thay đổi trường nồng độ khí trong bao gói, nhiệt độ,

độ ẩm, lượng nước ngưng và dòng nhiệt tỏa ra từ sản phẩm theo thời gian, đồng thời

xác định được thời gian làm lạnh cần thiết, lựa chọn màng bao gói phù hợp. Điều này

cho phép thiết kế được công nghệ bảo quản lạnh tối ưu cho từng loại rau quả.

1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Kiểm soát nhiệt độ và điều chỉnh nồng độ thành phần khí quyển là hai yếu tố

quan trọng trong việc kéo dài thời gian bảo quản của quả. Các bao gói khí cải biến

được thiết kế không chính xác có thể không hiệu quả hoặc thậm chí rút ngắn thời gian

bảo quản của quả. Thiết kế bao gói cần xem xét không chỉ các điều kiện trạng thái ổn

định, mà cả quá trình quá độ, bởi vì nếu sản phẩm tiếp xúc trong một thời gian dài

với thành phần khí không phù hợp trước khi đạt được không khí thích hợp, thiết kế

MAP có thể không còn phù hợp. Thiết kế MAP phụ thuộc vào một số biến số: đặc

tính hô hấp-thải nhiệt-bay hơi của sản phẩm, khối lượng của sản phẩm, thành phần

khí cải biến, tính chất của vật liệu đóng gói (độ dày màng, độ thấm, mật độ lỗ thủng

và diện tích bề mặt) và vào nhiệt độ. Mục tiêu của thiết kế MAP là xác định các điều

kiện sẽ tạo ra nồng độ khí trong bao gói tối ưu phù hợp nhất cho việc kéo dài thời

gian bảo quản, đồng thời giảm thiểu thời gian quá độ để đạt tới trạng thái cân bằng cần thiết [44]. Do đó, mô hình hóa quá trình hô hấp-bay hơi-tỏa nhiệt là trọng tâm trong thiết kế MAP cho rau quả tươi.

Trước đây, cường độ hô hấp được xác định như là tốc độ hấp thụ O2 và tốc độ phát thải CO2 của rau quả. Tuy nhiên, các dữ liệu thực nghiệm dựa trên hai thông số này thường có sai số lớn và tốn rất nhiều thời gian thí nghiệm, cũng như tính chất phức tạp của quy trình thí nghiệm là những hạn chế đối với việc phát triển các mô hình dự đoán. Do đó, cường độ hô hấp đôi khi được xem như không đổi trong mô hình MAP [45], [46]. Phương pháp này chỉ có thể được chấp nhận như một mô hình đơn giản hóa, vì trên thực tế, MAP dựa vào khả năng kiểm soát tốc độ hô hấp bằng cách thay đổi thành phần khí quyển. Sự phát triển của các kỹ thuật và thiết bị phân tích chính xác hơn cũng như sự tinh vi của các công cụ tính toán về xử lý dữ liệu và tích hợp số, đã dẫn đến các nghiên cứu khác nhau về xác định mô hình hô hấp dự

đoán. Người ta nhận thấy rằng việc mô hình hóa quá trình hô hấp với tất cả các yếu

tố liên quan đến các phản ứng enzyme sẽ rất khó khăn hoặc thậm chí là không thể, do

đó các nghiên cứu thường phát triển các mô hình là hàm của các biến có thể kiểm

soát như nhiệt độ và nồng độ khí. Nhìn chung, các nghiên cứu về cường độ hô hấp đã

được định hướng để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc để phân tích ảnh hưởng

của nồng độ khí, nhưng hiếm khi cả hai yếu tố được xem xét đồng thời [47].

Cameron và cộng sự (1989) đã phát triển các mô hình khác nhau về tốc độ hấp thụ O2 của quả như là một hàm của áp suất riêng phần của O2, theo giai đoạn phát triển của cà chua, nhưng không tìm thấy sự khác biệt giữa cà chua xanh, cà chua hồng

và cà chua đỏ [48]. Song và cộng sự (1992) đã báo cáo sự khác nhau về tốc độ hô hấp

của ba giống việt quất khác nhau và các mô hình độc lập được phát triển cho mỗi loại

[49]. Ảnh hưởng của thời gian đến cường độ hô hấp được mô hình hóa bởi Yang và

Chinnan (1988) đối với cà chua với phương trình đa thức, mô tả cả ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của O2 và CO2 (Bảng 1.6). Nhưng thời gian và nồng độ O2 và CO2 không phải là các biến độc lập, bởi vì các mẫu khí được lấy định kỳ trong một hệ

thống kín [50]. Smyth và cộng sự (1998) đã báo cáo một mô hình toán học mô tả

cường độ phát thải CO2 là một hàm của thời gian, duy trì nồng độ khí và nhiệt độ

không đổi [51].

Phương trình đơn giản nhất được trình bày bởi Henig và Gilbert (1975) cho cà

chua, đó là cường độ hô hấp tăng tuyến tính với nồng độ O2 từ 4% đến 11.5% và

không đổi đối với nồng độ O2 > 11.5%. Một số phương trình khác là các hàm đa thức

với các hệ số điều chỉnh (Yang và Chinnan, 1988, Talasila và cộng sự, 1992; Gong

và Corey, 1994), hoặc các hàm số mũ (Beaudry, 1993; Beaudry và cộng sự, 1992; Cameron và cộng sự, 1989; Emond và cộng sự, 1993; Talasila, 1992). Các mô hình này mô tả dạng hai pha của cường độ hô hấp theo nồng độ O2: cường độ hô hấp ban đầu giảm dần ở mức nồng độ O2 tương đối cao, sau đó giảm nhanh chóng khi nồng độ O2 tiến đến 0. Tuy nhiên, sự phụ thuộc của cường độ hô hấp vào nồng độ O2 đã được thể hiện rộng rãi bằng phương trình kiểu Michaelis - Menten, đây là cơ chế động học enzyme đơn giản nhất. Mô hình này là một đơn giản hóa có xu hướng phù hợp với dữ liệu thực nghiệm rất tốt, dựa trên một phản ứng enzyme giới hạn với chất nền là O2. Một lý do khác cho việc sử dụng nó là sự tương tự với hô hấp của vi sinh vật, mà phương trình này được sử dụng rộng rãi. Mô hình này trước đây đã được đề xuất bởi Lee và cộng sự (1991) và đã được sử dụng từ đó để mô hình hóa tốc độ hô hấp của táo (Andrich và cộng sự, 1991; Andrich và cộng sự, 1998; Dadzie và cộng sự, 1996; Lee và cộng sự, 1991; Peppelenbos và Leven, 1996) [47]. Các mô hình này được tổng hợp và phân tích trên bảng 1.6.

Mô hình bao gồm tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp là khá phức

tạp. Do đó, các mô hình được phát triển đã xem xét các tham số có thể được nghiên

cứu thực nghiệm như thành phần khí, nhiệt độ và thời gian và thường dựa trên sự kết

hợp của một hoặc hai trong số các tham số này [47]. Hầu hết các mô hình đã được

phát triển bằng cách coi cường độ hô hấp là hàm của nồng độ hoặc thời gian. Các

nghiên cứu khác đã sửa đổi các tham số mô hình phù hợp cho sự phụ thuộc nhiệt độ

bằng phép nội suy tuyến tính hoặc sử dụng mối quan hệ Arrhenius (Caleb và cộng sự, 2012; Singh, Giri và Rao, 2014). Cường độ hô hấp có quan hệ nghịch đảo với

nhiệt độ và thời gian bảo quản và cường độ hô hấp của sản phẩm tươi càng cao thì

thời gian bảo quản càng ngắn (Garcia & Barrett, 2002). Do đó, hạ nhiệt độ sẽ làm

tăng thời gian bảo quản vì giảm tốc độ phản ứng hóa học. Quá trình này có thể được

giải thích rõ ràng theo luật Van't Hoff, chỉ ra rằng tốc độ phản ứng enzyme được kiểm soát nhiệt độ và tốc độ phản ứng hóa học tăng gấp đôi cho mỗi lần tăng 10oC ở nhiệt độ thường được viết tắt là Q10. Giá trị Q10 nên tính dựa trên cường độ hô hấp ban đầu

vì ở nhiệt độ khác nhau, sản phẩm tươi không còn ở cùng độ tuổi sinh lý và kết quả

có thể gây hiểu nhầm. Do đó, các mô hình Arrhenius đã được giới thiệu và áp dụng

bởi các nghiên cứu khác nhau để dự đoán cường độ hô hấp ở nhiệt độ khác nhau

(Torrieri, Cavella và Masi, 2009; Xanthopoulos và cộng sự, 2012) [52].

Mô hình Arrhenius mô tả sự phụ thuộc của các phản ứng sinh học vào nhiệt độ

(Caleb và cộng sự, 2012), quan trọng nhất là mô tả ảnh hưởng chính của nhiệt độ

trong các mô hình dựa trên động học enzyme. Do đó, hầu hết các nghiên cứu đã kết

hợp phương trình Arrhenius với các dữ liệu thực nghiệm để phát triển mô hình thứ cấp, có thể mô tả ảnh hưởng của cả nhiệt độ và nồng độ khí đến cường độ hô hấp, xem xét tất cả các môi trường khí quyển bảo quản ở nhiệt độ khác nhau. Các nghiên cứu khác nhau đã áp dụng các phương trình Arrhenius dạng đơn giản để mô tả nhiệt độ như là một hàm của cường độ hô hấp và áp dụng chúng để phát triển các mô hình tổng thể cho các rau quả tươi khác nhau. Caleb và cộng sự (2012) đã phát triển một mô hình để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quả lựu. Trong nghiên cứu này, mô hình đã mô tả một cách ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp của quả. Nghiên cứu tiếp tục khả năng nhận dạng của mô hình dựa trên dữ liệu thử nghiệm ở 8oC. Tương tự, nghiên cứu được báo cáo bởi Waghmare và cộng sự (2013) sử dụng cùng một mô hình chung đã phát hiện ra một mô hình dự đoán tốt về cường độ hô hấp khi thực nghiệm ở 15oC.

Các nghiên cứu khác đã điều tra ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp của rau quả tươi trong MAP như ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp của cà

rốt cắt nhỏ được báo cáo bởi Iqbal và cộng sự (2005). Caleb và cộng sự (2012) và

Aindongo và cộng sự (2014) đã báo cáo những ảnh hưởng của nhiệt độ đối với cường

độ hô hấp của quả lựu. Hầu hết các nghiên cứu được báo cáo coi cường độ hô hấp là

độc lập với thời gian (Iqbal và cộng sự, 2009). Tuy nhiên, người ta đã chứng minh

rằng cường độ hô hấp của rau quả tươi có thể thay đổi theo thời gian ngay cả ở nhiệt

độ và nồng độ khí không đổi (Uchino và cộng sự, 2004; Finnegan và cộng sự, 2013)

[52].

Dựa trên cơ chế hô hấp bị chi phối bởi các phản ứng enzyme, nhiều nhà nghiên

cứu đã sử dụng mô hình động học enzyme Michaelis-Menten để mô tả cường độ hô

hấp của rau quả tươi. Các mô hình động học enzyme Michaelis-Menten cung cấp mô

tả đơn giản, dựa trên giả định rằng sự khuếch tán và hòa tan của O2 và CO2 trong mô

thực vật điều chỉnh các phản ứng được xúc tác bởi các enzyme. Hằng số trong phương

trình này được sử dụng để giải thích cho khả năng chống khuếch tán khí hoặc độ hòa tan vỏ hoặc thịt của sản phẩm. Ảnh hưởng của O2 trong quá trình hô hấp, được biểu thị bằng tỷ lệ giữa nồng độ O2 và lượng O2 tiêu thụ. Tuy nhiên, trong một số loại rau

quả, cả O2 và CO2 đều có ảnh hưởng đến chất lượng, do đó, ảnh hưởng của CO2 được

đưa vào phương trình Michaelis-Menten với vai trò là chất ức chế trong quá trình hô

hấp. Ảnh hưởng này được sử dụng để mô tả các mô hình là mô hình ức chế cạnh

tranh, phi cạnh tranh và không cạnh tranh.

Phương pháp mô hình hóa động học enzyme Michaelis-Menten đã được một số

nghiên cứu áp dụng để mô tả mối quan hệ giữa hô hấp và nồng độ khí bao gồm cả tác dụng của CO2 với cường độ hô hấp. Gomes và cộng sự (2010) đã mô tả quá trình hô hấp của quả Lê Rocha là một hàm của nồng độ O2 và nhiệt độ, với dự đoán chính xác bằng mô hình động học Michaelis-Menten. Iqbal và cộng sự (2005) đã sử dụng mô hình không cạnh tranh Michaelis - Menten để đánh giá ảnh hưởng của thành phần khí đến tốc độ hô hấp của cà rốt cắt nhỏ.

Mặt khác, nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ của quá trình trao đổi chất sẽ dẫn đến sự suy giảm sản phẩm, do đó, ảnh hưởng của nhiệt độ đến thành phần khí O2 tiêu thụ và CO2 phát thải đã được tính toán thông qua mô hình cường độ hô hấp động học enzyme tích hợp phương trình Arrhenius và tạo ra một mô hình thứ cấp. Một số nghiên cứu đã áp dụng tích hợp phương trình Michaelis-Menten và quan hệ Arrhenius để có được mô hình phù hợp nhất.

Mô hình tổng thể tích hợp Arrhenius và Michaelis-Menten được phát triển bởi Torrieri và cộng sự (2010) để nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần khí và nhiệt độ

đến cường độ hô hấp của bông cải xanh. Nghiên cứu đã thể hiện sự phù hợp tốt giữa

các dữ liệu thực nghiệm và thông số dự đoán, cho thấy mô hình kết hợp phương trình

Michaelis-Menten dạng kìm hãm cạnh tranh với phương trình Arrhenius dự đoán

chính xác ảnh hưởng của thành phần khí và nhiệt độ [52]. Các dạng mô hình hô hấp

được tổng hợp, phân tích ở Bảng 1.6:

Bảng 1.6 Tổng hợp các mô hình hô hấp [44], [47], [52]

Đối tượng Thực nghiệm Nhiệt độ, oC Mô hình Tham khảo

Cà chua Hệ kín 23 Tuyến tính Henig và Gilbert (1975)

Cà chua Hệ kín 21 Đa thức Yang và Chinnan (1988)

Cà chua Hệ kín 25 Hàm mũ Cameron và CS (1989)

Táo Hệ kín 20.5 MM Andrich và CS (1991)

Lee và CS (1991)

Bông cải xanh Táo Chuối Táo Cà chua Cà chua Măng tây Táo Bông cải xanh Bông cải xanh Liberman và CS (1954) Jurin và Karel (1963) Karel và Go (1964) Fidler và North (1967) Henig và Gilbert (1975) Cameron và CS (1989) Thornton (1933) Jurin và Karel (1963) Liberman và CS (1968) Hệ hở 20.3 20 19 3.3 23 25 25 20 7.2 24 MM MM MM MM MM MM MMU MMU MMU MM, MMU

Việt quất Hệ màng Hàm mũ 0, 5, 10, 15, 20, 25 Beaudry và CS (1992)

Bông cải xanh Hệ kín 0, 7, 13, 24 MMU Haggar và CS (1992)

Việt quất Hệ kín 5, 15, 25 MMU Song và CS (1992)

Dâu tây Hệ hở Hệ kín 5, 10, 20 1, 4, 8, 19 Hàm mũ và đa thức Talasia và CS (1992)

Việt quất Hệ màng 15 Hàm mũ đa biến Beaudry (1993)

Việt quất Hệ kín 4.5, 20 Hàm mũ Emond (1993)

Nấm rơm Hệ kín 8, 18 MM Peppelenbos và CS (1993)

Việt quất Beaudry (1992) MM Cameron và CS (1994)

Cà chua Hệ kín 20 Đa thức Gong và Corey (1994)

Mâm xôi Hệ màng 0, 10, 20 MM và hàm mũ Joles và CS (1994)

Bông cải xanh Hệ màng 0 MM Talasia và CS (1994)

Táo Hệ hở 0, 20 MM Dadzie và CS (1996)

Xoài Hệ kín Môi trường Tuyến tính Fishman và CS (1996)

Đối tượng Thực nghiệm Nhiệt độ, oC Mô hình Tham khảo

Lý thuyết hấp phụ Langmuir Makino và CS (1996)

Rau diếp Cà chua Bông cải xanh Táo Bông cải xanh Chuối Việt quất Hệ kín Hệ kín Hệ kín Fidler và North (1967) Lee và CS (1991) Karel và Go (1964) Beaudry và CS (1992) 15 16 16 3.3 24 19 15

Peppelenbos và Leven (1996)

Táo vàng Táo Elstar Hành tây Bông cải xanh Đậu xanh Cải ô-rô Táo Cà chua Bông cải xanh Hệ kín Hệ kín Hệ kín Hệ kín Hệ kín Hệ kín Fidler và North (1967) Yang và Chinnan (1988) Lee và CS (1991) 19 19.6 18.6 18.7 17.9 8.1 3.3 21 24 MM MM MMC, MMCU MMC, MMCU 4 mô hình MMU, MMN MMU, MMN MMU, MMN MM

Lee và CS (1996)

Cà chua Bông cải xanh Việt quất MMU MMU MMU Henig và Gilbert (1975) Lee và CS (1991) Beaudry và CS (1992)

Ratti và CS (1996) Bắp cải Hệ kín 1, 6.5, 12, 23 MM và Arrhennius

10-30 Chuối Hệ kín Maneerat và CS (1997) MMU và Arrhennius

1-21 Táo Hệ kín Andrich và CS (1998) MMU và Arrhennius

Smyth và CS (1998) Rau diếp 5 5, 10 Hàm mũ MM Hệ hở Hệ màng

0, 5, 10, 15 MM, tuyến tính Táo Hệ màng Lakakul và CS (1999) và hàm mũ

Salad bắp cải Hệ hở 5 MM, MMU McLaughlin và O’Breirne (1999)

MMUC Cải xoăn Kale Hệ kín Fonseca và CS (2002) 1, 5, 10, 15, 20

15, 25 Hồi quy Song và CS (2002) Việt quất Hệ kín

20 MMNC Charles (2003) Cà chua Hệ kín

Rau diếp xoăn Hệ kín 5, 8, 20 MMNC Charles (2005)

MM 5 Rau diếp Hệ màng Del Nobile và CS (2006)

MM 4 Táo vàng Hệ màng Rocculi và CS (2006)

Chuối Hệ kín 10-30 Hồi quy và UCI Bhande và CS (2008)

Đối tượng Thực nghiệm Nhiệt độ, oC Mô hình Tham khảo

Dưa hấu Hệ màng 4 Mô hình Weibull Oms-Oliü và CS (2008)

Xoài xanh Hệ kín MMUC 5, 10, 15, 20, 25, 30 Ravindra và Goswami (2008)

Hồng xiêm Hệ kín Hồi quy và UCI Dash và CS (2009) 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30

Táo ‘Annurea’ Hệ kín 5, 10, 15, 20 MMUC và Arrhenius Torrieri và CS (2009)

Hệ kín Iqbal và CS (2009) Cà rốt Nấm rơm 0, 4, 8, 12, 16, 20 MMUC và Arrhenius

Ổi Hệ kín Wang và CS (2009) 5, 10, 15, 20, 25, 30 MM, ANN và Arrhenius

Lựu Hệ kín 4 Ersan và CS(2010)

MMUC, MMC, MMNC, MMUC và MMC

Lê ‘Rocha’ Hệ màng 0, 5, 10, 15 MM và MMN Gomes và CS (2010)

Mồng tơi Hệ kín 10, 15 Arrhenius Kaur và CS (2010)

Bông cải xanh Hệ kín 3, 5, 7, 10, 15, 20 Torrieri và CS (2011) MMUC, MMC, MMNC và Arrhenius

Cà rốt Hệ màng 1, 5, 10 Barbosa và CS (2011) MMUC, MMC, MMNC và Arrhenius

Quả vải Hệ kín MMUC 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 Mangaraj và Goswami (2011)

Ngô Hệ kín 5, 10, 15 Runge-Kutta Rai và Singh (2011)

Lựu Hệ kín 5, 10, 15 Arrhenius Caleb và CS (2012)

Ớt Hệ kín 10, 15, 20, 25 MMU và Arrhenius Nguyet NTM và CS (2013)

Dứa (cắt) Hệ hở Hàm số mũ Finnegan và CS (2013)

Dứa (cắt) Hệ hở, hệ màng Hồi quy đa tuyến Lu và CS (2013)

Quả lựu Hệ kín Arrhenius Aindongo và CS (2014)

Dâu tây Hệ màng MM, Arrhenius Barrios và CS (2014)

Chuối Hệ kín MMU 15, 20, 25, 30, 35 Tabli Ghosh và CS (2018)

Báng Hệ màng 5, 15, 28 Arrhenius Fatharani và Bintoro (2019)

* CS: Cộng sự

Quá trình bay hơi nước là một trong những quá trình sinh lý quan trọng trong

bảo quản rau quả tươi [44]. Tốc độ bay hơi nước (TR) liên quan chặt chẽ đến quá

trình hô hấp - truyền ẩm, theo đó hơi nước di chuyển từ bề mặt của rau quả vào không

khí xung quanh. Mất nước sau khi thu hoạch (tổn thất tự nhiên) làm giảm trọng lượng

và chất lượng sản xuất trong quá trình bảo quản [44], [53]. Ngược lại, sự tích tụ nước

ở bề mặt sản phẩm trong MAP sẽ tăng sự phát triển của vi sinh vật gây hại. Tốc độ

thoát hơi nước trong quá trình bảo quản sau thu hoạch bị ảnh hưởng bởi các yếu tố

rau quả tươi (đặc điểm hô hấp – thải nhiệt, hình thái, tỷ lệ bề mặt, thể tích, giai đoạn

trưởng thành, chấn thương) và các yếu tố môi trường (chênh lệch áp suất hơi nước,

tốc độ không khí, nhiệt độ bảo quản, độ ẩm tương đối và tốc độ hô hấp) [53]. Đặc

tính sinh lý của vỏ, kháng màng không khí, nhiệt do hô hấp và hơi nước là các biến

ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước. Tốc độ thoát hơi nước tăng khi nhiệt độ bảo

quản tăng và độ ẩm tương đối giảm từ 100% đến 75% [54]. Tương tự, Aindongo và

cộng sự [55] đã cho rằng nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao làm giảm mất nước của quả lựu, tốc độ bay hơi giảm 68% khi độ ẩm tương đối tăng từ 76% lên 96%.

Các mô hình toán học để dự đoán TR trong rau quả tươi có nhiều hạn chế [44], [56]. Điều này là do sự tương tác phức tạp giữa sự bốc hơi ẩm trên bề mặt sản phẩm do chênh lệch áp suất hơi nước và ẩm thoát ra do hoạt động trao đổi chất của sản phẩm và ảnh hưởng liên hợp của quá trình hô hấp giải phóng năng lượng [56]. Hầu hết các mô hình mô tả sự truyền ẩm qua bề mặt là một hàm của các đặc tính sinh lý - nhiệt – vật lý như cấu trúc tế bào bề mặt, độ dày của bề mặt, mật độ lỗ thông hơi trên bề mặt, hình dạng và độ khuếch tán nhiệt của sản phẩm, và các yếu tố rất khó để đo lường hoặc xác định [56].

Có nhiều mô hình phi tuyến để xác định TR dựa trên định luật khuếch tán Fick đã được công bố, trong đó mô hình được trình bày bởi Sastry (1985) là hình thức cơ bản nhất của mô hình thoát hơi nước, tuy nhiên dạng mô hình này lại không phản ánh được yếu tố nguồn gốc của bay hơi nước của quả là hô hấp-tỏa nhiệt, nên ứng dụng

hạn chế. Ngoài ra, có rất ít nghiên cứu được phát triển dự đoán TR cho bảo quản rau

quả tươi trong môi trường MAP. Có ít nhất hai lý do chính khiến mô hình toán học

của TR cho các hệ thống MAP không được phát triển tốt, bao gồm: i) mô hình hóa

hiện tượng này cần một sự hiểu biết đầy đủ về sự tương tác động giữa hô hấp giải

phóng năng lượng và sự biến pha nước thành hơi ở bề mặt quả; ii) cơ chế thẩm thấu

qua màng bao bì và sự thoát hơi nước từ bề mặt sản phẩm; và, iii) các mô hình này

có hạn chế là chỉ ứng dụng vào quá trình làm lạnh và bảo quản số lượng lớn, và các mô hình này có thể không phù hợp với các hệ thống MAP [57].

Bảng 1.7 Tổng hợp các mô hình tốc độ thoát hơi nước [58]

Đối tượng Nhiệt độ, RH TR Giới hạn mô hình Tham khảo

Táo

T: 0oC RH: 100% Mô hình chưa kiểm chứng trong MAP Kang& Lee (1998)

18.4 (normal air) 5.7 (1% O2, 1% CO2) 8.7 (3% O2, 3% CO2)

Hành cắt nhỏ T: 10oC

RH: 82% 447 (normal air) 363 (normal air) Mô hình chưa kiểm chứng trong MAP Kang& Lee (1998)

Việt quất

T: 15, 25oC RH: 10, 60% Nhiệt độ bao gói bằng nhiệt độ quả Song và cộng sự (2002)

Nấm rơm 0.14 - 2.5

Mô hình chưa kiểm chứng trong MAP Mahajan và cộng sự (2008)

Quả lựu 48 - 698

Mô hình chưa kiểm chứng trong MAP Caleb và cộng sự (2013)

Dâu tây 240 - 1160

Mô hình không tính đến RR

T: 4, 10, 16oC RH: 76, 86, 96% T: 5, 10, 15oC RH: 76, 86, 96% T: 5, 10, 15oC RH: 76, 86, 96% Sousa- Gallagher và cộng sự (2013)

Cà chua nho T: 10, 15, 20oC 18 - 107

Mô hình chưa kiểm chứng trong MAP

RH: 70, 80, 92% Xanthopoulos và cộng sự (2014)

T: 13oC RH: 100% Mô hình chưa kiểm chứng Mahajan và cộng sự (2016)

Tổng hợp lại, ba cách tiếp cận thường được sử dụng cho mô hình toán học của các hiện tượng thoát hơi nước từ rau quả. Cách thứ nhất dựa trên các phương trình khuếch tán của định luật Fick (Leonardi và cộng sự, 2000; Maguire và cộng sự, 2001)

với giả thiết lớp biên không khí ở bề mặt quả là bão hòa và có nhiệt độ bằng nhiệt độ

bề mặt của quả. Tuy nhiên với các nghiên cứu gần đây cho thấy với cấu trúc xốp rỗng

có các ống mao dẫn của quả việc thoát ẩm trên bề mặt quả là không liên tục nên dạng

mô hình này chỉ là thực nghiệm có phạm vi ứng dụng hẹp.

Cách tiếp cận thứ hai dựa trên cân bằng nhiệt và khối lượng [57], [59], [60].

Cách tiếp cận này gần với bản chất vật lý-sinh lý của quá trình là sự thoát ẩm gắn với sự trao đổi nhiệt ẩn của quả với môi trường MAP. Kang và Lee (1998) [59] đã phát

triển một mô hình thoát hơi nước để dự đoán sự tổn thất khối lượng của rau quả tươi

Nấm rơm Dâu tây Cà chua 713 122 17.6

trong điều kiện môi trường thường và môi trường điều chỉnh khí (CA). Trong mô

hình này, tổng lượng nhiệt truyền do đối lưu tự nhiên với không khí xung quanh và

lương nhiệt tạo ra từ hô hấp của rau quả được cho là được cung cấp để làm bay hơi

ẩm trên bề mặt sản phẩm. Song và cộng sự (2002) [57] đã đề xuất một mô hình hô

hấp bằng cách áp dụng đồng thời các nguyên tắc truyền nhiệt và truyền chất để biết

quá trình sinh lý của rau quả tươi trong MAP. Mô hình này áp dụng giả định rằng

nhiệt độ bên trong bao bì bằng với nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm và do đó lượng

nhiệt đối lưu truyền từ bề mặt sản phẩm ra không khí bên trong bao bì không đáng

kể. Lu và cộng sự (2013) [60] đã phát triển một mô hình thoát hơi nước dựa trên sự

thay đổi khối lượng hơi nước trong môi trường MAP. Kết quả tính toán thể hiện trên

Bảng 1.7 [58]. Mô hình xem xét đến: Nhiệt hô hấp được tạo ra bởi sản phẩm, nhiệt

được hấp thụ bởi sản phẩm, nhiệt được hấp thụ bởi môi trường xung quanh sản phẩm,

nhiệt được hấp thụ bởi bao bì và sự thay đổi nhiệt do khí truyền qua bao bì. Tuy nhiên

hạn chế của phương pháp trên là việc xác định nhiệt ẩn thông qua phương trình cân bằng nhiệt là không đủ để mô tả quá trình trao đổi liên hợp năng lượng-khối lượng rất phức tạp của quả với môi trường MAP, do đó vi phạm định luật II Nhiệt động. Các phương trình cân bằng nhiệt và khối lượng được thể hiện trên Hình 1.5 [52].

Cách tiếp cận thứ ba tổng quát hơn dựa trên quá trình bay hơi đẳng áp-entanpy theo đề xuất Trumac-Onhishenko, mà bản chất là xây dựng mô hình tổng quát cân bằng dòng năng lượng-vật chất, đồng thời có liên quan chặt chẽ với quá trình hô hấp đảm bảo nghiệm đúng điều kiện định luật II Nhiệt động. Nhược điểm của phương pháp này là công thức rất phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật tính toán cao [61].

Tóm lại các mô hình toán học cho quá trình thoát hơi nước với các cách tiếp cận khác nhau đã tính đến các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến TR. Chúng giúp chọn các thiết kế bao gói MAP được nhắm mục tiêu với hệ số truyền ẩm tối ưu (WVTR) và giúp ước tính thời hạn bảo quản của sản phẩm tươi [58]. Các mô hình đơn giản hóa (như ở phương pháp thứ nhất) không tính đến yếu tố hô hấp trong một số trường hợp

có thể thỏa đáng, nhưng có thể dẫn đến sai số lớn trong các trường hợp khác (Sastry,

1985). Tuy nhiên, các mô hình có tính đến quá nhiều yếu tố sẽ trở nên phức tạp, tính

linh hoạt bị hạn chế, chỉ có thể áp dụng cho một số sản phẩm cụ thể hoặc không dễ

đo lường được. Ví dụ, độ dày của bề mặt sản phẩm, tỷ lệ lỗ chân lông trên bề mặt,

dạng hình học, độ khuếch tán nhiệt và cấu trúc tế bào bề mặt là những yếu tố không

dễ đo lường, xác định. Do đó, việc tiếp tục phát triển một mô hình toán học quá trình

thoát hơi nước có độ chính xác cao nhưng không quá phức tạp và có thể ứng dụng cho nhiều loại quả khác nhau là hết sức cần thiết.

Hình 1.5 Bảng tổng hợp mô hình cân bằng nhiệt, cân bằng ẩm [52]

Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, phương pháp bảo quản bằng nhiệt độ thấp đã có từ rất lâu, tuy

nhiên, phần lớn được áp dụng cho bảo quản các loại thực phẩm như thịt, cá... còn số

lượng kho dùng để bảo quản các loại rau quả tươi thì rất ít. Các công trình khoa học

nghiên cứu về bảo quản rau quả bằng nhiệt độ thấp không nhiều và khả năng áp dụng

còn khá hạn chế, chưa được nghiên cứu một cách có hệ thống. Ví dụ như MAP đã

được Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch của Bộ nông nghiệp phát

triển nông thôn nghiên cứu từ đầu những năm 2000 trên cơ sở thực nghiệm, trong đó

đáng kể nhất phải nói tới nghiên cứu của Cao Văn Hùng [1], Nguyễn Thị Minh Nguyệt và cộng sự [62], Phạm Anh Tuấn và cộng sự [63]. Trong lĩnh vực màng bao

gói cũng đã có một số nghiên cứu về màng bao gói MAP, nổi bật là nghiên cứu xây

dựng đặc tính của các loại màng bao gói [64], nghiên cứu chế tạo màng bao gói và

triển khai sản xuất thử nghiệm màng bao gói [65], [66]. Bước đầu các nghiên cứu này

đã đạt được một số thành công thể hiện việc Vải thiều Lục Ngạn đã xuất hiện ở một số thị trường mới như Úc [2]. Trong lĩnh vực bảo quản quả vải tươi ở nhiệt độ thấp, Lê Xuân Tuấn đã có một số đề xuất xử lý lạnh sơ bộ và bảo quản ở quy mô lớn ở nhiệt độ thấp [67]. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu này chỉ mang tính chất thực nghiệm, thiếu nghiên cứu cơ bản về quá trình hô hấp-trao đổi chất-nhiệt của quả trong môi trường MAP nên ứng dụng còn bị hạn chế hoặc chưa đạt hiệu quả cao. Sự thiếu hụt mô hình dự đoán nồng độ, nhiệt độ trong bao gói đối với mỗi loại quả, dẫn tới không khống chế và tìm ra được chế độ bảo quản thích hợp cho từng loại quả.

Từ kinh nghiệm tham gia vào các công trình nghiên cứu về bảo quản rau quả tươi, thể hiện qua các nghiên cứu liên tục các năm từ năm 2009 đến nay, trong đó thực hiện 01 luận văn thạc sỹ, 05 công trình nghiên cứu cấp Trường (2009, 2011, 2012, 2014, 2015) và tham gia 01 công trình cấp Bộ về bảo quản rau quả tươi, bản thân nghiên cứu sinh đã có những hiểu biết và kiến thức nhất định về lĩnh vực bảo quản rau quả tươi, trong đó có quả nhãn. Với mong muốn nâng cao trình độ bản thân,

đóng góp vào sự phát triển của nền Nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt là giải quyết vấn

đề khó khăn của người nông dân, nâng cao hiệu quả kinh tế, cải thiện đời sống nhân

dân, đề tài luận án tiến sĩ này sẽ tập trung chủ yếu về việc nghiên cứu công nghệ bảo

quản tươi rau quả bằng phương pháp nhiệt độ thấp phù hợp với điều kiện thực tế Việt

Nam, giải quyết vấn đề bảo quản các loại rau quả, đặc biệt là đối với vải và nhãn,

những loại quả đang rất "hot" hiện nay.

1.4. Kết luận

Để kéo dài thời gian bảo quản và tăng chất lượng bảo quản hoa quả sau thu

hoạch, rất cần thiết phải khống chế quá trình hô hấp, mà đặc trưng là cường độ hô

hấp. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hô hấp bao gồm: Nhiệt độ, nồng độ khí của môi

trường bảo quản, độ chín của quả ánh sáng mặt trời, nồng độ etylen. Trong đó các

yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất là nhiệt độ và nồng độ khí. Do đó, biện pháp tăng chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản của rau quả tươi sau thu hoạch, hạn chế tối đa sử

dụng hóa chất chính là sử dụng công nghệ lạnh để giảm nhiệt độ kết hợp với thay đổi

nồng độ khí bảo quản.

Để thay đổi nồng độ khí bảo quản có hai công nghệ chính là công nghệ khí điều

khiển - CA và công nghệ sử dụng bao gói bảo quản rau quả tạo môi trường khí cải

biến - MAP. Trong thời gian gần đây, công nghệ MAP rất phát triển với lý do có

nhiều ưu điểm hơn công nghệ CA như giá thành rẻ hơn nhiều, dễ dàng chế tạo sử dụng, tạo ra môi trường khí ổn định từ khâu chế biến tới khâu tiêu thụ, dễ dàng bảo quản rau quả với số lượng lớn.

Thiết kế được MAP cho một loại rau quả cụ thể cần phải giải quyết hai bài toán chính: (1) xây dựng mô hình xác định cường độ hô hấp phụ thuộc vào nồng độ khí và nhiệt độ, (2) xây dựng mô hình trao đổi năng lượng - trao đổi chất giữa quả và môi trường bên trong bao gói MAP, giữa môi trường bên trong và bên ngoài bao gói để xác định sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm, lượng hao hụt của quả, lượng nước ngưng trong bao gói. Từ đó cho phép xác định vật liệu, kích thước, bề dày thích hợp của bao gói đối với loại rau quả ở điều kiện bảo quản nhất định. Cho tới nay ở trên thế giới và ở nước ta, hai vấn đề trên vẫn chưa được giải quyết một cách đầy đủ và triệt để, dẫn đến việc ứng dụng công nghệ MAP còn nhiều hạn chế. Do đó, nội dung nghiên cứu của luận án này tập trung vào giải quyết hai nội dung này.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Tổng quan về quá trình hô hấp của rau quả tươi

Trong giai đoạn sinh trưởng, phát triển, già và chín của rau quả có mối quan hệ

mật thiết đến quá trình hô hấp của chúng. Sau khi thu hoạch, tế bào của các sản phẩm

rau hoa quả nông nghiệp vẫn tiếp tục hoạt động sống là hô hấp.

Hình 2.1: Quá trình sinh trưởng và phát triển của rau quả [68]

Hô hấp là một quá trình mà các vật chất hữu cơ (carbonhydrate, protein, lipit) chuyển hóa thành các hợp chất cuối cùng đơn giản hơn và giải phóng năng lượng. Trong quá trình hô hấp, khí O2 là chất tham gia phản ứng và khí CO2, hơi nước là sản phẩm tạo ra.

Hình 2.1 thể hiện giản đồ về quá trình vòng đời của quả từ sinh trưởng tới thu

hoạch, bảo quản và chín - hỏng. Trong qua trình sinh trưởng dưới tác động của năng

lượng mặt trời xảy ra quá trình quang hợp tạo ra đường và các chất khác cấu thành

nên quả làm cho quả lớn dần. Dưới cách tiếp cận về năng lượng quá trình sinh trưởng

là quá trình tích lũy năng lượng sinh học E. Tới một thời điểm nào đó E đạt tới Emax

khi này quả không có khả năng phát triển nữa mà chuyển sang chín sinh học. Đây là

thời điểm tốt nhất để thu hoạch quả. Sau khi thu hoạch quả tiếp tục quá trình sống, mà đặc trưng là hô hấp phân giải năng lượng sinh học đã tàng trữ để quả tiếp tục sống.

Quá trình sau thu hoạch sẽ kéo dài cho tới khi năng lượng tàng trữ trong quả đạt mức

độ Emin thì quả thối hỏng. Như vậy ứng với một quả nhất định E= Emax- Emin đặc

trưng cho lượng năng lượng cần thiết để quả tiếp tục chín sau thu hoạch. Nếu gọi I là

một đại lượng đặc trưng cho tốc độ tiêu thụ năng lượng trung bình của quả, khi đó ta

sẽ có thời gian bảo quản được xác định theo công thức 2.1:

∆

(2.1)

Trong đó  là thời gian bảo quản.

Như vậy với một loại quả xác định E xác định, vì vậy để kéo dài thời gian bảo

quản cần phải giảm thiểu cường độ tiêu thụ năng lượng I. Đối với quá trình bảo quản

đại lượng I chính là cường độ hô hấp.

Nhiệt

Hình 2.2 Quá trình hô hấp sau thu hoạch

Bản chất của hô hấp là một quá trình trao đổi chất liên tục được đặc trưng bởi các phản ứng oxy hóa-khử, tuy nhiên để đơn giản có thể quy gần đúng về phương trình ô xi hóa đường glucoza [57]:

C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + 2816 kJ

(2.2)

Đặc trưng cho quá trình hô hấp là cường độ hô hấp, thường được ký hiệu bởi chữ R.

Bản chất là tốc độ phản ứng của phương trình oxy hóa-khử.

Cường độ hô hấp và hệ số hô hấp

Cường độ hô hấp (Respiration Rate - RR) thường được biểu diễn bởi lượng O2

tiêu thụ hoặc lượng CO2 phát thải của một đơn vị khối lượng rau quả trong một đơn

vị thời gian. Trong một vài trường hợp, nó có thể được biểu diễn thông qua nhiệt năng

được giải phóng trong quá trình hô hấp và tổn thất khối lượng (thường được gọi là độ

hao hụt tự nhiên). Tuy nhiên, việc đo lường chính xác nhiệt năng được giải phóng là

khá khó khăn, do nhiều quá trình chuyển hóa được liên quan với nhau và xảy ra trong

rau quả tại cùng một thời điểm. Do đó, trong khuôn khổ luận văn này, chúng ta sẽ coi

cường độ hô hấp là thể tích O2 tiêu thụ hoặc lượng CO2 phát thải của một đơn vị khối

lượng rau quả trong một đơn vị thời gian.

Hệ số hô hấp (Respiratory Quotient - RQ) là tỉ số giữa thể tích CO2 thoát ra và

thể tích O2 tiêu thụ, nó biến đổi tùy thuộc vào bản chất của nguyên liệu hô hấp. Tùy

theo tỷ lệ đường và axit (tính bằng %) tham gia vào quá trình hô hấp khác nhau mà

hệ số hô hấp cũng khác nhau.

Phần trên đã chỉ rõ, cường độ hô hấp có mối liên hệ chặt chẽ với thời gian sống

(thời gian bảo quản) của rau quả sau thu hoạch. Hình 2.3 [43] thể hiện rất rõ mối liên

hệ này trên cơ sở kết quả nghiên cứu thực nghiệm. Đối với các loại rau quả có cường

độ hô hấp càng cao, thời gian bảo quản càng ngắn, ví dụ như nấm và chuối, trong khi

các loại rau quả có cường độ hô hấp thấp như cà rốt và khoai tây có thời gian bảo

quản dài hơn. Cường độ hô hấp tăng cao thì tốc độ hư hỏng cũng nhanh hơn, nguyên nhân là do hô hấp đẩy nhanh quá trình phá vỡ các hợp chất hữu cơ được tích trữ trong sản phẩm được thu hoạch. Quá trình này dẫn đến sự già yếu trở nên nhanh hơn, mất giá trị dinh dưỡng, giảm mùi vị và sự hao hụt sản phẩm. Vì vậy, để sản phẩm có thời hạn sử dụng lâu, công tác bảo quản sau thu hoạch cần làm chậm lại quá trình hô hấp. Hay nói cách khác, giảm thiểu cường độ hô hấp R chính là chìa khóa của công nghệ bảo quản sau thu hoạch.

Hình 2.3 Sự phụ thuộc thời gian bảo quản vào cường độ hô hấp [43]

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp

Quá trình hô hấp về bản chất là quá trình phản ứng ôxi hóa khử, nên nó phụ

thuộc các yếu tố sau:

 Nhiệt độ: Cường độ hô hấp tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại.

 Giống rau quả: Các loại rau quả khác nhau có cường độ hô hấp khác nhau.

 Loại rau quả: Các dòng hoa quả khác nhau trong cùng một loài có thể có

cường độ hô hấp khác nhau.

 Độ chín: Cường độ hô hấp cao sau khi thu hoạch và sau đó giảm dần khi rau

quả chín.

 Đặc tính của chất tham gia phản ứng: Chất oxy hóa như các axit hữu cơ yêu cầu ít O2 (RQ > 1), các axit béo yêu cầu nhiều O2 (RQ < 1) để oxy hóa.

 Nồng độ CO2 giới hạn: Nồng độ CO2 cao có thể hạn chế quá trình hô hấp.

 Nồng độ O2 giới hạn: Nồng độ O2 cao hơn 20% không làm tăng cường độ hô hấp, trong khi đó nồng độ O2 nhỏ hơn 20% sẽ làm giảm cường độ hô hấp; nồng độ O2 nhỏ hơn giới hạn cho phép (2-3% đối với nhiều loại rau quả) là nguyên nhân gây ra hô hấp yếm khí.

 Etylen: nồng độ của khí Etylen càng cao cường độ hô hấp càng lớn;

 Ánh sáng mặt trời: cường độ sáng càng cao thì hô hấp càng mạnh;

 Độ dập của rau quả: rau quả bị dập nát có cường độ hô hấp cao.

2.2. Xây dựng mô hình hô hấp

Quá trình hô hấp

Như đã chỉ ra ở phần trên, thông số cường độ hô hấp là đại lượng cần tìm đầu

tiên khi thiết kế MAP cho sản phẩm tươi sau thu hoạch. Nếu như mỗi lần thiết kế

MAP, việc đo đạc nồng độ CO2 và O2 phải lặp đi lặp lại như yêu cầu thí nghiệm, công

việc thiết kế sẽ trở nên rất rườm rà và tốn nhiều thời gian, không phù hợp với yêu cầu

thực tế. Vì lý do đó, rất nhiều mô hình toán học đã được các nhà nghiên cứu phát triển

để tính toán cường độ hô hấp dựa vào các yếu tố như nhiệt độ bảo quản hay nồng độ các khí trong hỗn hợp, nhằm giảm bớt các đại lượng cần đo, đẩy nhanh quá trình tính

toán thiết kế.

Thành bao bì Bao bì

Môi trường khí cải biến N2

О2 Qtrao đổi

СО2 О2

Ar СО2 С2H2 С2H2

H2О H2О

H2О

Nước ngưng

Không khí thường

Kho lạnh bảo quản

Hình 2.4 Mô hình bao gói bảo quản MAP

Trong khuôn khổ luận án này, dựa vào đề xuất của Yang và Chinnan (1988) và Lee (1991) về sử dụng động học enzyme để mô hình hóa cường độ hô hấp rau quả tươi sau thu hoạch trong môi trường MAP, dưới dạng nghiệm của phương trình Michaelis-Menten. Căn cứ khoa học của phương pháp này là: Sự hô hấp bị chi phối bởi các phản ứng men, các phản ứng này xảy ra nhờ sự xúc tác của các enzyme dị lập thể và bên cạnh đó, bị kiểm soát bởi cơ chế ức chế nghịch (feedback inhibition).

Mô hình hô hấp Michaelis-Menten

Quá trình hô hấp đặc trưng bởi các phản ứng oxy hóa-khử, biến chất hữu cơ thành CO2 và H2O. Phản ứng oxy hóa-khử xảy ra nhờ có sự xúc tác bởi các enzyme. Vì vậy mô phỏng cường độ hô hấp của sản phẩm tươi sau thu hoạch cũng chính là

mô hình hóa thông số này theo tốc độ của phản ứng oxy hóa-khử có tác động của

enzyme. Trong lĩnh vực động học enzyme, tốc độ của phản ứng oxy hóa-khử có tác

(2.3)

động của enzyme được miêu tả bằng phương trình Michaelis-Menten [4]: V  max K

  S  S

 m 

với Km gọi là hằng số Michaelis - Menten đặc trưng cho mỗi enzyme. Km đặc trưng cho ái lực của enzyme với cơ chất, Km có trị số càng nhỏ thì ái lực của enzyme

với cơ chất càng lớn, nghĩa là vận tốc của phản ứng do enzyme xúc tác càng lớn.

Hình 2.5 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất [69]

Khi tăng [S] thì V phản ứng tăng, tăng [S] đến một giá trị nào đó thì V đạt đến

giá trị vmax và sẽ không tăng nữa nếu ta vẫn tiếp tục tăng [S]. Tại [S] = Km thì V =

Vmax/2.

Áp dụng cho trường hợp hô hấp của rau quả trong MAP, khi đó có thể coi cường

độ hô hấp chính là tốc độ phản ứng của phương trình oxy hóa đường và các hợp chất hữu cơ khác có trong rau quả. Trong đó O2 được coi như chất phản ứng. Khi đó theo mô hình Michaelis-Menten chúng ta có thể xác định cường độ hô hấp như sau:



mO 2



(2.4)

R O 2

  O 2  2  O

mO 2

Trong đó:



: Cường độ hô hấp cực đại tính theo lượng O2 hấp thụ (ml.kg-1.h-1);

 



: Hằng số Michaelis-Menten tính theo lượng O2 hấp thụ (%).

2OR : Cường độ hô hấp tính theo lượng O2 hấp thụ (ml.kg-1.h-1); 2mOV 2O : Nồng độ O2 (%); 2mOK

Các dạng mô hình hô hấp khai triển

Chất kìm hãm (inhibitor) là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay làm enzyme

không còn khả năng xúc tác biến cơ chất thành sản phẩm. Kìm hãm enzyme có thể

thực hiện bằng nhiều cách khác nhau (thuận nghịch hay không thuận nghịch).

Chang (1991) đã đề xuất ba kiểu kìm hãm tốc độ phản ứng của enzyme, phân

biệt như sau: Kiểu kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition), kiểu kìm hãm phi

cạnh tranh (uncompetitive inhibition) và kiểu kìm hãm không hoàn toàn cạnh tranh

(non-competitive inhibition).

Đối với một số loại rau quả tươi, cả nồng độ O2 và CO2 đều có tác động kìm

hãm phản ứng hô hấp, ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian sống của rau quả tươi.

Dựa trên ba kiểu kìm hãm tốc độ phản ứng ở trên, bốn kiểu mô hình kìm hãm

hô hấp của rau quả tươi được đề xuất như sau [70]:

Kiểu kìm hãm cạnh tranh (competitive - MMC) xảy ra khi cả chất kìm hãm và

cơ chất cùng tác động. Đối với mô hình này, tại nồng độ CO2 cao thì tăng nồng độ O2

sẽ ảnh hưởng mạnh mẽ đến cường độ hấp thụ O2. Mô hình ảnh hưởng cạnh tranh

được mô tả như sau:





(2.5)

R O

KO 





CO K

mcO

   

   

ở đây, CO2 là nồng độ CO2 (%) và KmcCO2 là hằng số Michaelis của dạng kìm hãm

cạnh tranh CO2 đối với cường độ hấp thụ O2.

Kiểu kìm hãm phi cạnh tranh (uncompetitive - MMU) xảy ra khi chất kìm hãm

CO2 không phản ứng với enzyme, nhưng phản ứng với hỗn hợp enzyme-cơ chất. Trong trường hợp này, tăng nồng độ O2 tại nồng độ CO2 cao thì hầu như không ảnh hưởng đến lượng tiêu thụ O2. Mô hình kìm hãm phi cạnh tranh được mô tả như sau :



mO 2



(2.6)

R O







O 2

CO 2 K

muO 2

  1  

   

ở đây, KmuCO2 là hằng số Michaelis của dạng kìm hãm phi cạnh tranh CO2 đối với cường độ hấp thụ O2.

Kiểu kìm hãm không hoàn toàn cạnh tranh (noncompetitive - MMN) xảy ra khi phản ứng bị kìm hãm cả với enzyme và hỗn hợp enzyme-cơ chất. Điều này dẫn đến, tại nồng độ CO2 cao, cường độ hấp thụ O2 sẽ nằm trong khoảng giữa giá trị đạt được từ hai mô hình kìm hãm đã mô tả ở trên. Mô hình kìm hãm không hoàn toàn cạnh tranh được mô tả theo dạng :



O 2

mO 2



(2.7)

R O







 K



O 2

CO K

mnO 2

  1  

   

ở đây, KmnO2 là hằng số Michaelis của dạng kìm hãm không hoàn toàn cạnh tranh CO2 đối với cường độ hấp thụ O2.

Trong các phản ứng enzyme được mô tả ở trên, chỉ có một enzyme tác động.

Tuy nhiên, trong thực tế, quá trình hô hấp có rất nhiều enzyme tác động. Điều này có

nghĩa là cần có dạng "tổng hợp" mô tả sự thay đổi nồng độ khí có thể kết hợp cả hai

dạng kìm hãm cạnh tranh và kìm hãm phi cạnh tranh. Kiểu kìm hãm này gọi là Mô

hình kìm hãm kết hợp (Combination - MMNC) và được mô tả như sau:



O 2



(2.8)

R O 2



O 2

mO 2

CO 2 K

mcO 2

muO 2

  1  

mO 2    

   1  

   

Bốn mô hình kìm hãm này sẽ được thử nghiệm với dữ liệu thay đổi nồng độ từ cả thực nghiệm và từ các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học khác. Mục tiêu là

đạt được mô hình phù hợp để mô tả ảnh hưởng của cả O2 và CO2 cường độ hô hấp.

Trong nội dung nghiên cứu của luận án này, sẽ đánh giá các dạng mô hình nêu trên

theo mức độ phù hợp với thực tế dùng cho quả vải và quả nhãn của Việt Nam.

2.3. Mô hình trao đổi nhiệt-trao đổi chất

Trong quá trình bảo quản rau quả bằng bao gói khí cải biến (MAP) rất cần thiết

kiểm soát các thông số vi khí hậu của môi trường khí bao quanh rau quả trong bao gói. Các thông số này gồm có: (1) nồng độ khí trong bao gói, (2) nhiệt độ trung bình của hỗn hợp khí trong bao gói và (3) độ ẩm tương đối và lượng nước ngưng tụ trong bao gói xuất hiện trong thời gian bảo quản. Trong đó các thông số (1), (2) giúp chúng ta xác định loại bao gói và nhiệt độ bảo quản được lựa chọn có thích hợp với loại rau quả được bảo quản hay không, thông số (3) giúp kiểm soát độ ẩm tương đối, lượng nước ngưng trong bao gói, là nhân tố thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật làm giảm chất lượng cũng như hỏng rau quả. Ngoài ra từ thông số này có thể xác định độ hao hụt tự nhiên một thông số gián tiếp đánh giá chất lượng và dự đoán thời gian bảo quản của rau quả [71].

Hiện nay có 3 cách tiếp cận để giải quyết vấn đề thoát hơi nước từ bề mặt quả, mỗi phương pháp đều có các ưu nhược điểm khác nhau. Trong khuôn khổ luận văn

này, tác giả đề xuất phát triển mô hình trao đổi nhiệt-trao đổi chất trên cơ sở kết hợp

hệ phương trình vi phân nồng độ khí và các phương trình vi phân thay đổi nhiệt độ,

độ ẩm theo đề xuất của Trumac-Onishenko [61] và tham khảo các phương trình cân

bằng năng lượng của Y. Song và cộng sự [57].

Các giả thiết tính toán mô hình

Mô hình trao đổi nhiệt-trao đổi chất mô phỏng quá trình hô hấp và bay hơi của

rau quả tươi trong bao gói khí cải biến với các giả thiết sau [57]:

 Sản phẩm (quả), lớp không khí tự do trong bao gói và môi trường xung

quanh có nhiệt độ ban đầu bằng nhau.

 Khi lớp không khí tự do trong bao gói có thể tích nhỏ, cân bằng nhiệt giữa đối tượng thí nghiệm và lớp không khí này giả thiết là đạt được trong khoảng

thời gian ngắn.

 Một lượng lớn (khoảng 70 ÷ 100%) năng lượng hô hấp tỏa ra bởi đối tượng

thí nghiệm là nhiệt năng.

 Nhiệt hô hấp là nguồn nhiệt trong và có thể xác định từ phương trình hô hấp

cho một mol chất phản ứng.

 Cường độ hô hấp của rau quả tươi là hàm của nồng độ O2 và CO2, và tuân theo mô hình Michaelis-Menten. Giả thiết này chỉ đúng với điều kiện hô hấp

hiếu khí.

 Nhiệt độ thay đổi bên trong lớp không khí tự do là rất nhỏ, do đó ảnh hưởng của nó đến các thông số mô hình hô hấp và độ thấm của màng bao gói có thể bỏ qua.

Mô hình toán quá trình hô hấp - trao đổi chất

Khí trong bao gói MAP có thể coi là hỗn hợp gồm năm thành phần chính sau N2, О2, CO2, Ar, và hơi nước. Nồng độ của bốn thành phần khí không ngưng trong bao gói có chứa rau quả tươi được hình thành bởi hai con đường: sự thấm khí qua màng bao gói và quá trình trao đổi khí giữa rau quả và môi trường khí cải biến do quá trình hô hấp. Độ thấm khí qua màng bao gói được biểu diễn thông qua định luật khuếch tán Fick dưới dạng [72]:





PAP x p

atm

[ ] X о 100

[ ] X 100

  



(2.9)

dV x dt

   L

Trong đó:

 X - thành phần khí không ngưng, X = [N2, O2, CO2, Ar…];

 [X]o, [X] - tương ứng là nồng độ khí x trong và ngoài bao gói;

 Vx - thể tích riêng phần của khí x (m3);

 Ap - diện tích bao gói (m2);

 L - bề dày bao gói (m);

 Patm - Áp suất khí quyển (atm);

 Px - hệ số thấm khí X qua màng bao gói (ml.m-2.h-1.atm-1).

Kết hợp công thức (2.9) biểu diễn độ thấm khí qua thành bao gói và công thức

biểu diễn hô hấp qua Michaelis-Menten (2.102.13), chúng ta thu được các phương

trình cân bằng chất cho các thành phần khí không ngưng trong bao gói MAP dưới

dạng bốn phương trình vi phân thông thường:



]

atm

O [ 2

] i





(2.10)

 RW O S

Od [ 2 dt

100 V

PPA O 2 L

 O [ ] 2 o 100

  

  

  

  



]

[ CO

 PA p

P atm

] i





(2.11)

 RW S

 [ ] CO 2 02 100

[ COd 2 dt

100 V

2 CO L

  

  

  

  



[

]

P atm

] i





] [  02 100

[ Nd dt

100 V

 PA N 2 p L

  

  

  

  

(2.12)



]

[

atm

] i





(2.13)

Ar [ dt

100 V

PPA  Ar L

 ] [ 0 100

  

  

  

  

Trong các phương trình (2.102.13), áp suất khí quyển được coi là không đổi,

Рatm = const, còn nhiệt độ, độ chứa hơi hoặc độ ẩm tương đối, thể tích V, khối lượng khí trong bao gói MAP, lượng nước ngưng, nồng độ thể tích của các khí trong bao gói là các biến theo thời gian. Ngoài ra tại thời điểm ban đầu (t = 0), hỗn hợp không khí trong bao gói có nồng độ [O2]i = 20.9 và [CO2]i = 0.03 và bằng giá trị nồng độ của lớp không khí bên ngoài bao gói [O2]o = 20.9 và [CO2]o = 0.03 tại mọi thời điểm.

Đối với nồng độ hơi nước trong không khí là thành phần khí thứ 5, đặc trưng bởi độ chứa hơi, sẽ xác định thông qua các phương trình đẳng áp-entanpy theo đề xuất của Trumac-Onishenko, kết hợp với các phương trình cân bằng năng lượng, cân bằng ẩm.

Phương trình cân bằng entanpy

Phương trình cân bằng entanpy được viết cho hệ bao gồm: Quả - Không khí bên

trong bao gói (MAP) - không khí bên ngoài bao gói:

Thay đổi entanpy của quả = thay đổi entanpy của không khí trong MAP

+ thay đổi entanpy của không khí ngoài MAP

(2.14)

∆ = ∆ + ∆

: entanpy của quả, kJ

Trong đó: - Hp - HMAP : entanpy của hỗn hợp khí trong bao gói MAP, kJ - Hair : entanpy của không khí bên ngoài bao gói, kJ.

2.3.3.1. Xác định ΔHMAP

(2.15)

() = ()∙ ℎ()

trong đó: m(τ) - khối lượng của các khí trong MAP (kg); τ - thời điểm tính (h).

Biến thiên entanpy của không khí trong MAP được tính toán như sau:

∙ ∆ +

∙ ℎ()∙ ∆

∆ = ()∙

ℎ()

∆ ∆

(2.16)

∆

Các đại lượng

, m(τ), h(τ) sẽ được xác định qua mỗi bước tính toán trong

∆

()

phần mềm, do đó, để xác định ΔHMAP cần xác định

. Entanpy riêng phần của hỗn

hợp MAP là hàm của 4 biến nồng độ xi và nhiệt độ T, độ chứa hơi di (môi trường

MAP được bảo quản ở áp suất khí quyển, tạm coi là không đổi = 1 atm).

Trong MAP, độ ẩm tương đối là thông số cần xác định, do đó chúng ta chuyển biến số T thành φ = φ (T,d). Khi đó entanpy h(τ) của MAP là hàm của 6 biến số độc lập: xi (i=1,4), d, φ. Từ đó ta có:

∙

ℎ()

ℎ

(2.17)

Xác định entanpy của hỗn hợp khí trong MAP:

Entanpy của hỗn hợp khí (mol) được xác định theo công thức 2.18:

() = [ ∙ ()]

(2.18)

Trong đó:

: Entanpy của 1 mol hỗn hợp khí trong MAP, kJ/mol

- Hm

- Hmi : Entanpy của 1 mol thành phần khí trong MAP, kJ/mol

: Nồng độ thể tích (mol) của khí i

- xi

- i

: khí thành phần (O2, CO2, N2, Ar, H2O).

Entanpy riêng phần của hỗn hợp khí trong MAP được tính theo công thức:

ℎ() =

∙ ()

()

(2.19)

Trong đó:

- h(T)

: entanpy riêng phần của hỗn hợp khí MAP, kJ/kg

: phân tử lượng của hỗn hợp khí MAP, kg

- Mmix

: phân tử lượng của khí thành phần trong MAP, kg.

- Mi

Phân tử lượng của hỗn hợp khí được tính như sau:

∑

= (. )

∑ ∑

(2.20)

Từ công thức 2.20 ta có mối liên hệ giữa nồng độ thể tích (mol) và nồng độ khối lượng được tính như sau:

∙

∑

(2.21)

với ci là nồng độ khối lượng của khí i.

Thay công thức (2.21) vào công thức (2.19), ta có entanpy khối lượng của khí i :

ℎ() =

∙ ()

. ()

= ∙

()

(2.22)

Trong đó, hi(T) là entanpy riêng phần của khí i. Với thành phần thứ 5 là hơi nước

với d là khối lượng hơi nước trong hỗn hợp khí (ẩm).

(H2O), ta có: =

ℎ() =

∙ ()

(1 + )∙

(2.23)

Mặt khác ta có:

= ∙

∙

= ∙

(2.24)

vào công thức (2.24), ta có:

Thay =

= (1 + )∙ ∙

(2.25)

Từ công thức (2.23) và (2.25), ta có:

* Đạo hàm h(T) theo xi:

− (1 + )∙ ∙

ℎ

()

∙ ()

(2.26)

* Đạo hàm h(T) theo d:

−

∙ ()+

1 (1 + )

ℎ

() (1 + ) ∙

∙ ()

∙

(2.27)

Với nhiệt dung riêng Cp(T) được tính dựa trên nhiệt dung riêng các khí thành phần:

() =

∙ () +

() ∙

(1 + )∙

(2.28)

Đối với d (kg) hơi nước (độ chứa hơi của không khí trong bao gói), ta có phương

trình dựa trên phương trình khí lý tưởng:

∙

" ()∙

∙

(2.29)

Đối với (1+d) kg hỗn hợp không khí, ta có phương trình:

1 + ∙

(2.30)

Kết hợp phương trình (2.29) và phương trình (2.30), ta có:

" () "()∙

∙ ∙ ∙ − ∙

(2.31)

Ta có:

"().

. − .

+ .

, lấy vi phân cho phương trình (2.31) theo T, kết quả: "(). . . ∑ .

. . . .

"()

(2.32)

* Đạo hàm h(T) theo φ:

∙

= ()∙

ℎ

(2.33)

Từ công thức (2.31), ta có:

"()∙

∙ ∙ − ∙ ∙ ∙

"() = ∙

(2.34)

Lấy vi phân 2 vế của công thức (2.34) theo φ, ta có:

∙

" ()− . ∙ ∙

− ∙ ∙

∙

" ()+ ∙

∙

= ∙

" () " ()

(2.35)

Từ (2.35) rút gọn ta được:

= −

∙

"() "()

(2.36)

Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ Ti được xác định theo ASHRAE [73]:

"() =

+ + . + . + . + . ()

(2.37)

Trong đó, T tính theo nhiệt độ Kelvin (K):

c1 = –5.8002206×103;

c2 = 1.3914993;

c3 = –4.8640239×10-2

c4 = 4.1764768×10-5;

c5 = –1.4452093.10-8;

c6 = 6.5459673

Từ công thức (2.37) ta sẽ tính được như sau:

"()∙ −

"()

(2.38)

+ + 2 ∙ ∙ + 3 ∙ ∙ +

Thay công thức (2.38) vào (2.36), ta có:

= −

∙ −

1 + + 2 ∙ ∙ + 3 ∙ ∙ +

(2.39)

= −

= ()∙

Như vậy ta có: ℎ

∙ −

() + + 2 ∙ ∙ + 3 ∙ ∙ +

(2.40)

Kết hợp các công thức (2.17) , (2.26), (2.32) và (2.40) sẽ tính toán được ΔHMAP

theo công thức (2.16).

2.3.3.2. Xác định ΔHP

Lượng nước bay hơi từ bề mặt quả được tính theo phương trình cân bằng ẩm

dung trong bao gói:

∙

− −

()

∆ ∆

1 +

(2.41)

Trong đó:

- d(τ): ẩm dung (độ chứa hơi) phụ thuộc vào thời gian, kg

- ΔG: lượng ẩm thoát ra từ bề mặt quả trong thời gian Δτ, kg

- mw: lượng ẩm truyền qua bao gói MAP vào môi trường bảo quản do có chênh

lệch phân áp suất hơi nước trong và ngoài bao gói, kg/s

- Δmcond: lượng ẩm ngưng tụ trong bao gói trong thời gian Δτ, kg

Từ công thức (2.41) ta có:

+ +

∆ ∆

() ∙

1 +

∆ ∆

(2.42)

Tổng thay đổi ΔHp của quả được tính như sau:

−

∆ = ∙ ∙ ∆ +

∙ ∙ ∙ ∆ ∙

()

− ()∙

+ +

() 1 +

∙ ∙ ∙ ∆ ∙ () ∙

∆ ∆

(2.43)

ở đây, QS là nhiệt hô hấp được được dự đoán từ phương trình (2.44) và giả thiết

rằng cường độ hô hấp là giá trị trung bình của cường độ tiêu thụ O2 và phát thải CO2 thì QS được tính như sau [57]:

∙

2816 6

+ 2

(2.44)

Trong đó các hệ số RO2 và RCO2 là lần lượt là cường độ hấp thụ O2 và phát thải

CO2 và được tính theo các mô hình ở mục 2.2.3.

Phương trình (2.44) được thiết lập bởi Kang và Lee [59], tuy nhiên Song và cộng sự có đưa thêm hệ số α vào phương trình, hệ số α được xem như là hệ số chuyển đổi năng lượng hô hấp thành nhiệt lượng α = 0.7 ÷ 1 [57].

2.3.3.3. Xác định ΔHair

* Entanpy do hơi nước thấm qua bao gói:

Thể tích riêng phần của thành phần xi trong bao gói Vxi được xác định qua định

luật Fick 1 và độ thấm khí qua bao gói MAP:

∙ ∙ ∙[ − ]

(2.45)

Viết cho hơi nước, thể tích riêng phần của hơi nước trong bao gói tính như sau:

"()

"()− ∙ ∙ ∙ ∙

(2.46)

Trong đó:

- : độ thấm hơi nước qua thành màng bao gói, ml.m.m-2.h-1.atm-1

- Ap: Diện tích bao gói, m2

- L: Độ dày bao gói, m

- Ti, To: nhiệt độ trung bình bên trong và bên ngoài bao gói, oC

- φi, φo: độ ẩm tương đối bên trong và bên ngoài bao gói, %

Dựa theo định luật khí lý tưởng viết cho hơi nước, ta có lượng hơi nước chứa trong

bao gói được tính như sau:

" ()

∙ =

" ()− ∙ ∙ ∙ ∙ ∙

∙ ∙

(2.47)

Khi đó entanpy do hơi nước thấm qua bao gói được tính như sau:

∙ ℎ() = ∙

()

" ()

" ()− ∙ ∙ ∙ ∙ ∙

()∙ ∙

(2.48)

* Entanpy do nhiệt hiện truyền từ thành bao gói ra môi trường:

= ℎ ∙ ∙( − )

(2.49)

với hp là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt bao gói và được xác định bằng giả thiết là trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên của không khí trên bề mặt tấm [74]: .

ℎ =

∙ 0.59 ∙

+ 1.32 ∙

3600

−

+ 1.42 ∙

− −

(2.50) Trong đó, D1, D2 và D3 lần lượt là các kích thước của đỉnh, đáy và mặt bên của bao gói hình chữ nhật.

* Entanpy do dòng khí O2, CO2, N2, Ar thẩm thấu qua bao gói:

Dựa theo định luật khí lý tưởng, ta có tính được entanpy do dòng khí thẩm thấu:

∆ = ∆ ∙ ℎ() =

∙ ℎ()

∙ ∙ ∙[ − ] ∙ ∙ ∙

(2.51)

trong đó:

- : Độ thấm khí xi qua thành màng bao gói, ml.m.m-2.h-1.atm-1

- xio: thành phần khí bên ngoài bao gói.

Thay đổi entanpi của không khí truyền qua thành bao gói được tính như sau:

∆ = ∆ ∙ ∙

()

∙ ℎ()

∙ ∙ [ − ] ∙ ∙ ∙

(2.52)

2.3.3.4. Biến thiên nhiệt độ, độ ẩm không khí trong bao gói

Phương trình cân bằng entanpy trong hệ: Quả - Không khí bên trong bao gói (MAP) - không khí bên ngoài bao gói sẽ được tính toán dựa theo các công thức (2.16), (2.43) và (2.52).

Từ đó, ta xây dựng được phương trình vi phân của nhiệt độ bên trong bao gói:

∙ − ℎ ∙ ∙( − )−

∙ ()+ ()∙

1 +

() ∙

∙ ()+ ∙ ()

(2.53)

Độ hao hụt tự nhiên được tính bằng sự hụt do thoát hơi nước và do tổn thất chất khô:

= −

− ∙ ∙

∆ ∆

(2.54)

∙ ()

ở đây:

: hao hụt khối lượng của quả trong thời gian bảo quản, kg : phân tử khối của cacbon (~12 g/mol), g/mol : phân tử lượng của CO2 (~44 g/mol), g/mol : thể tích 1 mol CO2 ở nhiệt độ T, l/mol

- ΔGm - MC - MCO2 - Vm

Độ ẩm không khí trong bao gói được xác định từ công thức (2.55) như sau:

∙ ∙

"()∙

(1 + )∙

(2.55)

2.3.3.5. Xác định lượng nước ngưng tụ

Lượng nước ngưng có thể có trong bao gói được xác định bằng cách so sánh d(T) với d"(T) ở cuối mỗi bước tích phân phương trình (2.55) theo điều kiện:

∆ = ()− "()

(2.56)

Khi đó ( + ∆ ) = "(), còn lượng nước ngưng được xác định như sau [75]:

∙ ∆

∆ =

() 1 + ()

(2.57)

Lượng nước ngưng này được cộng dồn với lượng nước ngưng đã được xác định

ở cuối bước tích phân trước đó:

( + ∆ ) = ()+ ∆

(2.58)

2.4. Phương pháp giải mô hình toán học

Các bước giải mô hình toán học

Bước 1. Tập hợp số liệu thực nghiệm nồng độ O2 và CO2 theo thời gian

Bước 2. Xác định các hàm số: [O2] = f(τ) ; [CO2] = g(τ)

Bước 3. Xác định vi phân hàm f(τ), g(τ) đã xác định ở bước 2 theo thời gian

Bước 4. Sử dụng mô hình dự đoán nồng độ khí

Bước 5. Nhận dạng các tham số mô hình hô hấp

Bước 6. Kiểm chứng mô hình đối với hệ kín

Bước 7. Lựa chọn màng bao gói

Bước 8. Dự đoán nồng độ khí trong bao gói

Bước 9. Dự đoán nhiệt độ, độ ẩm, độ hao hụt

Phần mềm mô phỏng

Để thực hiện mô phỏng các phương trình toán học đã trình bày, nghiên cứu sinh

đã tự xây dựng chương trình tính toán mô phỏng dựa trên nền tảng phần mềm

MATLAB (MATLAB R2019b, MathWorks®, USA).

Cấu trúc chương trình được xây dựng dựa trên các chương trình con thể hiện

trên hình 2.6.

input

package

fun(1-4)

Results_1

fit

hptvp_(1-4)

Results_2

respiration

pH2O+ptvp_2

Results_3

mois

Hình 2.6 Cấu trúc chương trình mô phỏng

Ghi chú: input

Nhập thông số đầu vào: thời gian, nồng độ, cường độ hô hấp

package

Nhập thông số đầu vào khối lượng quả, thể tích, độ thấm…

fun(1-4)

Các hàm số dạng mô hình Michaelis-Menten

fit

Nhận dạng các tham số mô hình Michaelis-Menten

Results_1

Hiển thị kết quả nhận dạng tham số mô hình Michaelis-Menten

hpvp_(1-4)

Xây dựng phương trình dự đoán nồng độ khí O2 và CO2

respiration

Xử lý mô hình dự đoán nồng độ khí O2 và CO2

Results_2

Hiển thị kết quả dự đoán nồng độ khí O2 và CO2

pH2O+ptvp_2 Xây dựng phương trình cân bằng nhiệt, cân bằng chất

mois

Xử lý phương trình cân bằng nhiệt, cân bằng chất

Results_3

Hiển thị kết quả dự đoán nhiệt độ, độ ẩm, độ hao hụt

Giao diện của phần mềm thể hiện trên hình 2.7.

Hình 2.7 Giao diện phần mềm mô phỏng

2.5. Kết luận

Trên cơ sở kết hợp mô hình hô hấp theo dạng Michaelis-Menten (2.42.7) với

các hệ số của mô hình được xác định từ thực nghiệm và phương trình khuếch tán khí qua thành bao gói, và độ thấm khí xác định theo công thức (2.9) chúng ta có hệ 4 phương trình (2.10÷2.13) dùng để dự đoán nồng độ khí trong bao gói và các phương trình (2.53), (2.55) để xác định sự biến thiên nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói MAP. Liên kết toàn bộ các phương trình trên chúng ta được hệ phương trình vi phân và các phương trình đại số dùng để mô phỏng các thông số trong bao gói bảo quản MAP. Hệ các phương trình vi phân và đại số này được lập trình bằng ngôn ngữ Matlab hình thành mô hình hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng cho rau quả ở trong bao gói MAP. Mô hình này là hết sức cần thiết để thiết kế lựa chọn bao gói cũng như kiểm

soát các thông số trong quá trình bảo quản, góp phần hoàn thiện công nghệ MAP cho

các ứng dụng thực tế.

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

3.1. Phương pháp xác định cường độ hô hấp

Cường độ hô hấp không phải là một đại lượng có thể xác định trực tiếp bằng

các phép đo. Thường người ta xác định cường độ hô hấp bằng cách đo nồng độ CO2

và O2 của môi trường xung quanh sản phẩm được bảo quản, sau đó nhờ mối quan hệ

với hai đại lượng này mà tính toán ra được cường độ hô hấp.

Ba phương pháp hay được sử dụng phổ biến nhất hiện nay để xác định nồng độ

O2, CO2, đó là: phương pháp hệ kín, phương pháp hệ hở (dòng liên tục), phương pháp

hệ màng [47].

(a) Hệ kín

b) Hệ hở

Hình 3.1 Các phương pháp xác định cường độ hô hấp [43]

Phương pháp hệ kín (Closed system)

Phương pháp hệ kín đòi hỏi sự ghi lại nồng độ O2 và CO2 theo thời gian trong một bình kín chứa rau quả. Cường độ hô hấp thu được bởi tích số của thể tích tự do và tỉ lệ thay đổi nồng độ khí chia cho khối lượng rau quả trong khoảng thời gian t [48], [76], [77], [55]. Giá trị thực nghiệm được xác định bằng thực nghiệm theo công thức (3.1) và (3.2) [62]:

1 



(3.1)

R O

  O [ ] 2 100





(3.2)

CO 2



  O  V  [ ] 2   W   S      1 CO CO  [ ] [ ] 2 2   W  100 S

Phương pháp này thích hợp với các loại rau quả có cường độ hô hấp thấp. Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp sắc ký khí, lượng khí lấy mẫu để phân tích khá lớn

sẽ ảnh hưởng đến áp suất của bình kín. Hiện nay, phương pháp hệ kín thường sử dụng

các máy phân tích khí chuyên dụng cho bảo quản MAP để hạn chế các ảnh hưởng

này (xem mục 3.4.1).

Phương pháp hệ hở (Flow-though system)

Phương pháp này đòi hỏi phải bảo quản rau quả trong một bình thủy tinh có một

cửa vào và một cửa ra xuyên qua. Tại cửa vào, người ta bơm liên tục không khí có

chứa O2 và CO2 theo tỷ lệ nhất định vào trong bình và cứ sau mỗi khoảng thời gian

nhất định người ta đo được thành phần không khí ở cửa ra. Cường độ hô hấp được

tính bởi tích số giữa tốc độ và độ chênh lệch nồng độ khí (O2 hoặc CO2) giữa đầu vào

đầu ra chia cho khối lượng rau quả [78] [79], [80]. Cường độ hô hấp được tính toán

theo công thức (3.3) và (3.4) với F là lưu lượng không khí [47].

in ]





 [ O 2



(3.3)

R O

in ]





 [ CO 2



(3.4)

CO 2

 100

out [ O ]  2 W 100  S out ] [ CO 2  W S

Phương pháp này áp dụng chỉ với rau quả có cường độ hô hấp cao, khối lượng

sản phẩm. Với các loại quả có cường độ hô hấp thấp hoặc thực nghiệm ở nhiệt độ thấp thường cho kết quả kém chính xác và tốn nhiều thời gian và chi phí (cho hệ thống tạo nồng độ khí cố định-CA).

Phương pháp hệ màng (Permeable system)

Phương pháp hệ màng tương tự như hệ kín ngoại trừ một bao gói bằng màng thấm được sử dụng để thay thế cho bình kín, các thông số màng bao gói này đã biết từ trước [81] [82]. Đây là hình thức bảo quản rau quả bằng phương pháp bao gói trong khí quyển cải biến như đã nói ở trên.







out ]

in ]



P O

[ O 2

(3.5)



R O



out ]



[ CO 2

P CO



(3.6)

CO 2

 [ O 2 p LW 100   S  in [ CO ]  A  2 P LW  100  S

Thực hiện đo cường độ hô hấp theo phương pháp hệ màng có thuận lợi là điều kiện thí nghiệm phù hợp với bảo quản thực tế, tuy nhiên, cần có các thiết bị đo chính

xác, thời gian thí nghiệm tương đối dài và cần có các thí nghiệm về đo độ thấm khí

của màng bao gói.

Lựa chọn phương pháp thí nghiệm

Trong điều kiện thí nghiệm ở Việt Nam, phương pháp đo cường độ hô hấp trong

hệ kín là phương pháp phù hợp nhất, do có độ chính xác khá cao, thời gian thí nghiệm ngắn, thiết bị dễ thực hiện. Để khắc phục nhược điểm chịu ảnh hưởng của áp suất,

phương pháp kín được đo bằng các máy phân tích khí chuyên dụng, đồng thời tại vị

trí đo được dán các tấm cao su septum nhằm mục đích (1) làm kín các điểm lấy mẫu

và (2) co dãn theo áp suất không khí bên trong bình, đảm bảo áp suất trong bình luôn

cân bằng với áp suất khí quyển. Vì vậy, phương pháp hệ kín là phương pháp được

lựa chọn để thí nghiệm đo cường độ hô hấp trong khuôn khổ luận án này.

3.2. Đối tượng thí nghiệm

Đối tượng thí nghiệm được lựa chọn là quả vải và quả nhãn. Mỗi loại quả được

thí nghiệm 3 nhiệt độ, mỗi nhiệt độ có 3 mẫu thí nghiệm và được tiến hành liên tục trong 3 năm 2017, 2018, 2019 để xác định, xây dựng mô hình, kiểm chứng mô hình.

Dựa trên mô hình cường độ hô hấp đã kiểm chứng, lựa chọn thí nghiệm quả trong

bao gói ở nhiệt độ nhất định (trong dải nhiệt độ tối ưu), mỗi loại quả sử dụng 3 loại

bao gói để kiểm chứng mô hình hô hấp trong bao gói.

Đối tượng 1: Quả vải (Litchi chinensis Sonn.)

Vải được trồng vùng chuyên canh tại huyện Lục Ngạn, Bắc Giang. Thí nghiệm

tiến hành với quả tươi được thu hái tại cây, chưa qua xử lý hóa chất và chuyển về khu vực thí nghiệm trong thời gian < 2 giờ, thời gian từ khi thu hoạch đến khi thí nghiệm đảm bảo < 24 giờ. Các mẫu thí nghiệm được thí nghiệm ở độ chín 2 [17].

Đối tượng 2: Quả nhãn (Dimocarpus longan)

Quả nhãn lấy từ vùng trồng nhãn xã Đại Thành, Quốc Oai, Hà Nội. Thí nghiệm tiến hành với quả tươi được thu hái tại cây, chưa qua xử lý hóa chất và chuyển về khu vực thí nghiệm trong thời gian < 2 giờ, thời gian từ khi thu hoạch đến khi thí nghiệm

đảm bảo < 24 giờ. Các mẫu thí nghiệm được thí nghiệm ở độ chín 2 (90%) [80], [83], [84].

3.3. Số lượng và tổ chức thí nghiệm

Thí nghiệm đối với quả vải

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm trong bình kín

- Tiến hành ở 3 chế độ nhiệt độ 2oC, 5oC và 8oC. Khối lượng mỗi mẫu thí nghiệm là 0.5 kg đặt trong hộp nhựa có nắp gioăng kín dung tích 5500 ml. - Thí nghiệm này dùng để xác định tham số cho mô hình cường độ hô hấp của

quả vải dưới dạng nghiệm của phương trình Michaelis-Menten.

- Thí nghiệm này được lặp lại 3 lần cho một chế độ nhiệt độ và được thực hiện

trong 3 năm 2017-209. Tổng số 27 chế độ thí nghiệm.

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm trong bao bì MAP

- Nghiên cứu thực nghiệm chế độ bảo quản của quả vải trong bao bì MAP, với

độ dày, độ thấm khí khác nhau.

- Mục tiêu thí nghiệm là để kiểm chứng kết quả tính toán thiết kế MAP của mô

hình. Xác định các thông số bảo quản (T, ) so sánh với kết quả mô phỏng.

Chế độ bảo quản quả vải được đề xuất theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm [18]:

- Nhiệt độ 2-5oC, độ ẩm 90-95%; thời gian bảo quản 2-4 tuần [18]. - Nồng độ khí tối ưu 3-5% CO2 và 3-5% O2 [18].

Quy trình xử lí theo công nghệ Juran-Israel [85] trước khi đưa bình kín/bao gói:

- Vải nguyên liệu → Cắt cuống → Nhúng trong dung dịch HCl 2% ở nhiệt độ 50-60oC trong 5 phút → Làm lạnh bằng nước đá 4oC trong 5 phút → Để ráo→ Đóng gói→ Đo nồng độ khí.

Chế độ thí nghiệm được thực hiện như sau:

- Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ 5oC đối với từng loại bao gói LDPE có độ dày lần lượt tương ứng là 0.015mm, 0.025mm và 0.035mm với kích thước

25x20cm, theo hướng dẫn [63];

- Mỗi một chế độ thí nghiệm ứng với một độ dày bao gói có 3 mẫu dùng để

xác định thông số bảo quản sau 1 tuần, 2 tuần và 4 tuần.

- Tổng số 9 chế độ thí nghiệm.

Hình 3.2 Đối tượng thí nghiệm quả vải

Thí nghiệm 3: Xác định nồng độ khí O2, CO2, nhiệt độ T, độ ẩm tương đối  của các loại bao gói ở từng chế độ nhiệt độ bảo quản lần lượt sau thời gian 1 tuần, 2 tuần, 4 tuần. Đối chứng với bảo quản thường.

Mục tiêu thí nghiệm dùng để kiểm chứng mô hình và kết quả ứng dụng mô hình khi thiết kế bao gói MAP.

Tổng số có 9 chế độ thí nghiệm

Thí nghiệm 4: Xác định chất lượng bảo quản của quả vải tương ứng các chế độ nhiệt độ và độ dày bao gói lần lượt sau 1 tuần, 2 tuần và 4 tuần, theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Tổng số mẫu phân tích 9 mẫu.

Thí nghiệm đối với quả nhãn

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm trong bình kín

- Tiến hành ở 3 chế độ nhiệt độ 1oC, 4oC và 10oC. Khối lượng mỗi mẫu thí nghiệm là 1.0 kg đặt trong hộp nhựa có nắp gioăng kín dung tích 5500ml. - Quả được xử lý trước khi tiến hành bảo quản: Loại bỏ quả không đúng độ chín, dập nát, xây xước, sâu thối do bệnh lí, sinh lí. Chọn quả đồng đều nhau

cho từng lô thí nghiệm. Làm sạch các tạp chất cơ học bám trên bề mặt quả. - Quả được để ổn định ở nơi thoáng mát tối thiểu 12 giờ, tối đa 24 giờ trước khi thí nghiệm. Để đảm bảo độ tin cậy kết quả đo, các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, kết quả đo được quy hoạch bằng phương pháp kế hoạch hóa tập

trung hợp thành trực giao.

- Thí nghiệm này dung để xác định tham số cho mô hình hô hấp của nhãn dưới

dạng nghiệm của phương trình Michaelis-Menten.

- Thí nghiệm này được lặp lại 3 lần cho một chế độ nhiệt độ và được thực hiện

trong 3 năm 2017-209. Tổng số 27 chế độ thí nghiệm.

Hình 3.3 Đối tượng thí nghiệm quả nhãn

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu thực nghiệm chế độ bảo quản của quả nhãn trong bao bì MAP, với độ dày, độ thấm khí khác nhau.

Quả được xử lý trước khi tiến hành bảo quản: Loại bỏ quả không đúng độ chín, dập

nát, xây xước, sâu thối do bệnh lí, sinh lí. Chọn quả đồng đều nhau cho từng lô thí

nghiệm. Làm sạch các tạp chất cơ học bám trên bề mặt quả.

Quả được để ổn định ở nơi thoáng mát tối thiểu 12 h, tối đa 24 h mới đem thí nghiệm.

Chế độ bảo quản tối ưu quả nhãn được đề xuất:

- Nhiệt độ 4-7oC, độ ẩm 90-95%; thời gian bảo quản 2-4 tuần [20], [63]. - Nồng độ khí tối ưu 15% CO2 và 2% O2 [19].

Thí nghiệm trong bao gói được tiến hành ở nhiệt độ 4oC với các loại bao bì LDPE có độ dày lần lượt là 0.015 mm; 0.025 mm; 0.035 mm và 0.06 mm. Tổng số

12 chế độ thí nghiệm.

Thí nghiệm 3: Xác định nồng độ khí O2, CO2, nhiệt độ T, độ ẩm  của các loại bao gói MAP cho nhãn ở từng chế độ nhiệt độ bảo quản lần lượt sau thời gian 1 tuần, 2 tuần, 4 tuần. Đối chứng với bảo quản thường.

Mục tiêu thí nghiệm dung để kiểm chứng mô hình và kết quả ứng dụng mô hình dung để thiết kế bao gói MAP cho quả nhãn.

Tổng số có 12 chế độ thí nghiệm

Thí nghiệm 4: Xác định chất lượng bảo quản của quả nhãn

Xác định chất lượng bảo quản của quả nhãn tương ứng với từng độ dày bao gói lần lượt sau 1 tuần, 2 tuần và 4 tuần, theo tiêu chuẩn Việt Nam

Tổng số mẫu phân tích 12 mẫu.

3.4. Thiết bị thí nghiệm

Hệ thống thí nghiệm được thiết kế để thực hiện đo cường độ hô hấp của rau quả

tươi trong hệ kín và thí nghiệm đo cường độ hô hấp rau quả tươi trong bao gói:

Máy phân tích khí

Máy phân tích khí 6000 Precision Headspace Analysers (GS6600) là thiết bị chuyên dụng để đo nồng độ khí O2 và CO2 ứng dụng riêng cho phương pháp bảo quản MAP. Thiết bị được sản xuất bởi Systech Illinois-nhà sản xuất về thiết bị đo nổi tiếng trên thế giới. Đây là thiết bị có độ chính xác và rất đơn giản trong vận hành thiết bị. Sơ đồ khối thí nghiệm được bố trí như trên Hình 3.4 với bình thí nghiệm kín (hộp nhựa) có bố trí các tấm septum (rubber septum) tại vị trí lấy mẫu khí phân tích, để ngăn không khí lọt sau mỗi lần lấy mẫu.

Hình 3.4 Thiết bị phân tích khí GS6600

Đặc tính thiết bị GS6600:

Khí phân tích

: O2 và CO2

Dải đo O2

0.001 to 100%

0.1 to 100%

Dải đo CO2

Thời gian lấy mẫu

: < 5s (O2), < 10s (CO2)

± 0.2% với [O2] = 10% ~ 100%

Độ chính xác đối với O2

± 0.02% với [O2] = 1% ~ 9.99%

± 0.005% với [O2] = 0% ~ 0.999%

Độ chính xác đối với CO2

± 2%

Nhiệt độ môi trường

Kích thước

: : +5 đến +40oC :

305 x 254 x 152 mm

Trọng lượng

5.3 kg

Bộ đo nhiệt độ, độ ẩm

Thiết bị đo HIOKI 2300 Series là một thiết bị được sử dụng để đo lường và lưu trữ dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm và điện áp, dòng điện, hệ số cosφ của tủ bảo quản lạnh.

Hình 3.5 Hình ảnh bộ đo Hioki 2300 Series

Các đầu đo nhiệt độ và độ ẩm có độ chính xác cao được sử dụng để đo lường

các giá trị nhiệt độ, độ ẩm bên trong bình kín / bao gói và bên ngoài môi trường bảo

quản. Cấu trúc của bộ đo được thể hiện trên hình 3.6.

Hình 3.6 Cấu trúc bộ đo nhiệt độ, độ ẩm

Thông số kỹ thuật của cảm biến như sau:

Cảm biến

Dải đo

: Hioki 9764-50 : Nhiệt độ: -40oC~85oC (bước đo: 0,1oC) Độ ẩm: 0.0~100.0% (bước đo: 0,1%)

Độ chính xác

: Nhiệt độ:

-40.0~-0.1oC: ± 1.0oC; 0.0~35.0oC: ± 0.5oC 35.0~70.0oC: ± 1.0oC; 70.0~85.0oC: ± 2.0oC

Độ ẩm: Độ chính xác phụ thuộc dải nhiệt độ và độ ẩm như hình dưới:

)

(

m ẩ

ộ Đ

Nhiệt độ (oC)

Tủ lạnh thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành trong môi trường ổn định nhiệt độ bởi tủ thí nghiệm

FOC225E Cooled Incubator. Thông số thiết bị như sau:

Thể tích tổng

: 207 Lít

Thể tích sử dụng

: 196 Lít

Hệ thống điều khiển

: Auto - Tuning

Số ngăn chứa tối đa

: 12 ngăn

Công suất điện

: 250 W

Nguồn cấp

: 220-230V/50-60 Hz

Khối lượng

: 42 kg

Kích thước

: 540x1270x550 mm

Dải nhiệt đô

: 3~50oC

: ± 0.5oC

Độ ổn định nhiệt độ

Độ đồng nhất nhiệt độ

: ± 0.5oC

Độ chính xác nhiệt độ

: 0.1oC

Khả năng hiển thị

: 3 chữ số, bước 0.1oC

Hình 3.7 Tủ lạnh thí nghiệm

3.5. Quy trình thí nghiệm

Bước 1. Lựa chọn đối tượng thí nghiệm

Bước 2. Làm sạch, làm khô đối tượng

Bước 3. Cân khối lượng và đo thể tích đối tượng trước khi thí nghiệm

Bước 4. Chuẩn bị bình kín (trong thí nghiệm hệ kín) hoặc bao bì (thí nghiệm

màng bao gói), làm sạch bình. Đo thể tích của bình.

Bước 5. Cho đối tượng thí nghiệm vào bình chứa, làm kín bình.

Bước 6. Dán các tấm septum lên bề mặt bình kín để chuẩn bị cho lấy mẫu

Bước 7. Lấy mẫu khí thí nghiệm: Dùng xi lanh của bộ lấy mẫu chuyên dụng

đâm xuyên qua tấm cao su (septum) đã dán, mở máy phân tích khí làm

việc, ghi lại các thông số nồng độ khí tại các lần đo.

Bước 8. Kết thúc thí nghiệm: Lấy đối tượng thí nghiệm là khỏi bình, cân lại

khối lượng đối tượng, xác định độ hao hụt khối lượng.

Bước 9. Làm sạch, bảo quản bình chứa

Bước 10. Đưa đối tượng đi phân tích chất lượng.

Hình 3.8 Quy trình thí nghiệm

3.6. Phương pháp xử lý kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Bước 1. Tập hợp số liệu thực nghiệm nồng độ O2 và CO2 theo thời gian:

với

: lần đo thứ i và n: số lần đo

 [



O 2

] ,[ i

CO 2

] i

 1

Bước 2. Xác định các hàm số: [O2] = f(τ) ; [CO2] = g(τ)

Nồng độ O2 và CO2 lần lượt được xây dựng dưới dạng hàm số mũ (đối với O2)

và hàm số bậc 2 (đối với CO2) theo kinh nghiệm. Hàm số có dạng như sau:

[O2] = f(τ) = a1 + b1*e-τ/c1 và

[CO2] = g(τ) = a2 + b2*τc2

Các bộ tham số (a, b, c) sẽ được nhận dạng theo phương pháp bình phương cực

tiểu thông qua phần mềm Table Curve 2D Ver 4.0.

Bước 3. Xác định vi phân hàm f(τ), g(τ) đã xác định ở bước 2 theo thời gian:



 COd



 c 1



1 c   2*

(3.7)





e .

b 2

dg dt

df i dt

 Od 2 dt

b 1 c 1



Bước 4. Sử dụng mô hình dự đoán nồng độ khí 

P atm

[ O 2

] i





 RW O S

 [ ] O 2 o 100

df i dt

 Od 2 dt

100 V

 PA 2 O p L

  

  

  

  

(3.8)



[ CO



 PA p

P atm

] i





 RW S

 [ ] CO 2 02 100

dg i dt

 COd 2 dt

100 V

2 CO L

  

  

  

  

(3.9)

Áp dụng mô hình dự đoán nồng độ khí cho hệ kín (PO2 = 0 và PCO2 = 0), khi đó

hệ phương trình vi phân trên trở thành:





100

(3.10)

df i dt

. RW S O V





100

(3.11)

dg dt

 Od 2 dt  COd dt

. RW S V

Như vậy, cường độ hấp thụ O2 và phát thải CO2 được xác định từ thực nghiệm

theo công thức sau:



 c 1

e .





(3.12)

R O

df i dt

V . W 100 S

b 1 c 1

  .  

   

2 

(3.13)



c  .

)

cb . 2

V . W 100

dg dt

V 100 W . S

Bước 5. Nhận dạng các tham số mô hình hô hấp

Từ các bộ số liệu RO2, RCO2 tính toán từ bước 3 theo thời gian (tương ứng với nồng độ O2 và CO2 đã thực nghiệm), ta có các bộ số liệu về hô hấp của rau quả (τ, [O2], [CO2], RO2, RCO2).

Kết hợp với 4 dạng mô hình hô hấp kìm hãm từ (2.5) đến (2.8), ta sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu bằng quy hoạch phi tuyến để xác định các bộ tham số ứng với từng mô hình.

min



2 O

R . O

 

df i dt

.100 V

1 

2   

  

R .

min





2  CO



dg i dt

.100 V

 1

2   

  

Để đánh giá sai số giữa mô hình và dữ liệu thực nghiệm ta sử dụng hệ số tương

quan R2 (Coefficient of determination) và sai số tương đối δ:



 1

và





 2

  y  

: giá trị thí nghiệm lần đo thứ i

: giá trị dự đoán từ mô hình

fi y

: trung bình của các giá trị thí nghiệm





1 n

1 

Giá trị R2 càng tiến đến 1 thì mô hình tính toán càng sát với mô hình thực. Lựa

chọn mô hình chính xác nhất để tiến hành các bước tiếp theo.

3.7. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Xác định tham số mô hình nồng độ khí trong bao gói MAP

Nồng độ O2 và CO2 lần lượt được xây dựng bằng các hàm số theo thời gian với

các dạng như sau:

[CO2] = g(τ) = a2 + b2*τc2

[O2] = f(τ) = a1 + b1*e-τ/c1 và

Các tham số a, b, c sẽ được nhận dạng bằng phần mềm Table Curve 2D version

4.0, kết quả như sau:

3.7.1.1. Nhận dạng nồng độ khí theo thời gian đối với quả vải

Đối với quả vải, các dữ liệu thực nghiệm đo nồng độ khí O2 và CO2 theo thời gian trong hệ kín được ghi lại tại từng chế độ thí nghiệm ứng với các nhiệt độ 2oC, 5oC và 8oC. Các dữ liệu này được đưa vào phần mềm Table Curve 2D và lựa chọn dạng phương trình phù hợp, như trên hình 3.9 đến hình 3.11. Các tham số của các mô hình được tổng hợp trong bảng 3.1 dưới đây.

Hình 3.9 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả vải theo thời gian (2oC)

Hình 3.10 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả vải theo thời gian (5oC)

Hình 3.11 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả vải theo thời gian (8oC)

Bảng 3.1 Nhận dạng tham số nồng độ khí theo thời gian đối với quả vải

Nhiệt độ

Nồng độ

a

b

c

R2

21.087136

451.432730

0.98597608

[O2]

2oC

-0.064599382

0.16942214

0.82303392

0.99548264

[CO2]

13.979537

7.0306469

104.29482

0.98597608

[O2]

5oC

-0.3366049

0.39614446

0.65910587

0.99548264

[CO2]

12.126232

8.9322839

102.60309

0.98289109

[O2]

8oC

-0.02866126

0.21307492

0.8185161

0.99633290

[CO2]

Nhận xét: Với hệ số sai số tương quan R2 ≈ 0.99 cho thấy các dạng phương trình đã lựa chọn để nhận dạng đối với quả vải là phù hợp. Các tham số a, b, c của hàm số

nồng độ khí theo thời gian cho quả vải cho kết quả có độ chính xác cao.

3.7.1.2. Nhận dạng nồng độ khí theo thời gian đối với quả nhãn

Hàm số nồng độ khí O2 và CO2 theo thời gian của quả nhãn được nhận dạng

tương tự đối với quả vải. Kết quả thể hiện qua các hình 3.12 đến 3.15:

Hình 3.12 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả nhãn theo thời gian (1oC)

Hình 3.13 Nhận dạng tham số nồng độ khí của quả nhãn thời gian (4oC)

Hình 3.14 Nhận dạng tham số nồng độ CO2 của quả nhãn thời gian (10oC)

Các tham số của mô hình được tổng hợp trên bảng 3.2. Kết quả nhận dạng khá chính xác với hệ số tương quan R2 > 0.99.

Bảng 3.2 Nhận dạng tham số nồng độ khí theo thời gian đối với quả nhãn

Nhiệt độ Nồng độ

a

b

c

R2

17.269909

3.7164747

53.064918

0.99278190

[O2]

1oC

0.027629626

0.68848227

0.4023979

0.99812557

[CO2]

1.0313984

19.731206

206.24941

0.99872307

[O2]

4oC

0.97555065

0.14262616

0.8686086

0.99936641

[CO2]

-1.9220345

22.184581

145.14493

0.99668730

[O2]

10oC

1.5661639

0.12900529

0.97619808

0.99889578

[CO2]

Xác định tham số mô hình cường độ hô hấp

Hiện nay có 4 dạng mô hình hô hấp (2.10 ÷ 2.13) theo dạng nghiệm phương

trình Michaelis-Menten thường được sử dụng (mục 2.2.3). Tuy nhiên, việc xác định mô hình hô hấp phù hợp cho từng loại rau quả tươi khác nhau là một vấn đề phức tạp. Mục này sẽ đi vào xác định các bộ tham số của mô hình bằng phương pháp bình phương cực tiểu.

3.7.2.1. Mô hình cường độ hô hấp của quả vải Cường độ hô hấp của quả vải được xác định ở các nhiệt độ 2oC, 5oC và 8oC. Kết

quả được kiểm chứng với cường độ hô hấp tính toán từ thực nghiệm hệ kín.

Đối với quả vải thực nghiệm ở 2oC, kết quả kiểm chứng được thể hiện trên các

Hình 3.15~2.18 lần lượt như sau:

Hình 3.15 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMC

Hình 3.16 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMU

Hình 3.17 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMN

Hình 3.18 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (2oC) theo dạng MMNC

Từ các mô hình cường độ hô hấp của quả vải ở 2oC, có thể thấy:

 Cường độ hô hấp O2 tính toán từ mô hình MMC cho kết quả tốt nhất với hệ số tương quan R2 = 0.9999 và sai số tương đối trung bình δTB = 0.04%. Mô hình MMU cho độ chính xác gần nhất so với mô hình MMC. Mô hình MMN cho

kết quả cũng có độ chính xác khá cao đối với nồng độ O2. Mô hình MMNC là mô hình phức tạp nhất và cho kết quả kém hơn với R2 = 0.9985 và δTB = 0.13%, tuy nhiên độ chính xác của mô hình này đối với O2 cũng khá cao.

 Các mô hình MMU, MMN và MMNC cho kết quả kiểm chứng tương đương nhau khi kiểm chứng đối với CO2 với sai số R2 = 0.8790 và δTB = 4.30%; mô hình MMC cho kết quả kiểm chứng kém chính xác hơn với R2 = 0.8555 và δTB = 4.73%.

 Nhìn chung độ chính xác giữa các mô hình không có sai biệt nhiều, đều đạt độ chính xác cao đối với O2 và độ chính xác trung bình đối với CO2. Không thể khẳng định mô hình cường độ hô hấp nào là mô hình phù hợp nhất trong 4 dạng mô hình để tính toán cường độ hô hấp cho O2 và CO2 ở nhiệt độ 2oC. Cần phải kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 từ các mô hình này để so sánh, lựa chọn mô hình phù hợp (Mục 4.1.1).

Các tham số của các mô hình cường độ hô hấp ứng với 4 dạng mô hình theo dạng

phương trình Michaelis-Menten được tổng hợp trong bảng 3.3.

Bảng 3.3 Các tham số mô hình hô hấp của quả vải ở nhiệt độ 2oC

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

18.1753

55.6162

100.000

0.9999

MMC

12.1342

0.0060

0.0019

0.8555

CO2

28.6937

100.000

33.0093

0.9998

MMU

12.3769

0.0001

5.6955

0.8790

CO2

13.8947

37.4899

100.000

0.9996

MMN

12.3769

0.0001

5.6955

0.8790

CO2

7.0424

8.5376

23.0716

99.9952

0.9985

MMNC

12.3769

0.0001

99.9960

5.6954

0.8790

CO2

Tiến hành thực nghiệm trong hệ kín của quả vải ở nhiệt độ 5oC:

Kết quả kiểm chứng mô hình cường độ hô hấp của quả vải được thể hiện trên

các hình từ 3.19 đến 3.23 và tổng hợp trong bảng 3.7 như sau:

Hình 3.19 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMC

Hình 3.20 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMU

Hình 3.21 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMN

Hình 3.22 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (5oC) theo dạng MMNC

Từ các dạng mô hình cường độ hô hấp cho quả vải ở 5oC, có thể thấy:

 Cường độ hô hấp O2 tính toán từ mô hình MMNC cho kết quả tốt nhất với hệ số tương quan R2 = 0.9778 và sai số tương đối trung bình δTB = 0.04%. Các mô hình MMC, MMN cho kết quả gần với mô hình MMNC. Mô hình MMU cho độ chính xác kém nhất trong 4 loại mô hình khi kiểm chứng, tuy nhiên kết quả vẫn chấp nhận được với với R2 = 0.9648 và δTB = 2.83%.

 Mô hình MMU, MMN và MMNC cho kết quả kiểm chứng tương đương nhau đối với CO2 với hệ số tương quan R2 = 0.9595 và δTB = 6.12%; mô hình MMC cho kết quả kiểm chứng kém chính xác hơn với R2 = 0.9394 và δTB = 7.63%.  Mô hình cường độ hô hấp theo dạng MMNC là mô hình có độ chính xác cao nhất khi kiểm chứng cả cho khí O2 và CO2 ở dải nhiệt độ 5oC. Hệ số tương quan R2 của O2 và CO2 lần lượt là 0.9778 và 0.9595, sai số số tương đối trung bình δTB của O2 và CO2 lần lượt là 2.23% và 6.12%.

Các tham số mô hình hô hấp được tổng hợp trong bảng 3.4:

Bảng 3.4 Các tham số mô hình hô hấp của quả vải ở nhiệt độ 5oC

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

44.6641

100.000

8.4163

0.9775

MMC

24.6610

0.0120

0.0012

0.9394

CO2

45.1854

99.9998

1.5211

0.9648

MMU

25.5805

0.0001

1.7793

0.9595

CO2

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

44.7479

100.000

9.9337

0.9758

MMN

25.5805

0.0001

1.7793

0.9595

CO2

99.9999

250.0662

9.7224

100.000

0.9778

MMNC

25.5805

0.0001 100.0000

1.7793

0.9595

CO2

Đối với thí nghiệm quả vải trong bình kín ở nhiệt độ 8oC: Kết quả kiểm chứng mô hình cường độ hô hấp như:

Hình 3.23 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMC

Hình 3.24 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMU

Hình 3.25 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMN

Hình 3.26 Mô hình cường độ hô hấp quả vải (8oC) theo dạng MMNC

Từ các dạng mô hình cường độ hô hấp cho quả vải ở 8oC, có thể thấy:

 Cường độ hô hấp O2 ở nhiệt độ 8oC tính toán từ mô hình MMC cho kết quả kiểm chứng tốt nhất với hệ số tương quan R2 = 0.9921 và sai số tương đối trung bình δTB = 1.35%. Các mô hình MMU, MMN, MMNC cho kết quả kiểm chứng với độ chính xác chấp nhận được, lần lượt là 0.9828, 0.9907, 0.9914 đối với R2 và 2.03%, 1.48%, 1.40% đối với sai số tương đối trung bình δTB.  Các mô hình MMU, MMN và MMNC cho kết quả kiểm chứng tương đương nhau ở nhiệt độ 8oC đối với CO2 với R2 = 0.8810 và δTB = 4.39%; mô hình MMC cho kết quả kiểm chứng kém hơn với R2 = 0.8461 và δTB = 5.03%.  Đối với quả vải, ứng với mỗi nhiệt độ khác nhau, độ chính xác của các mô hình cũng khác nhau, tuy nhiên độ chênh lệch giữa các mô hình không quá lớn và không có mô hình nào là phù hợp hoàn toàn cho tất cả nhiệt độ.

Bảng tổng hợp các tham số mô hình và độ chính xác được thể hiện trên bảng 3.5.

Bảng 3.5 Các tham số mô hình hô hấp của quả vải ở nhiệt độ 8oC

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

9.9922

0.1057

0.0458

0.9921

MMC

15.7789

0.4502

0.1800

0.8461

CO2

57.8511

99.9956

1.7164

0.9828

MMU

15.9675

0.0001

6.6793

0.8810

CO2

57.1163

100.000

11.7209

0.9907

MMN

15.9675

0.0001

6.6793

0.8810

CO2

11.2499

2.7414

1.1700

100.000

0.9914

MMNC

15.9675

0.0001

99.9998

6.6792

0.8810

CO2

3.7.2.2. Mô hình cường độ hô hấp của quả nhãn

Tương tự như quả vải, đối với quả nhãn tiến hành nhận dạng các tham số mô hình hô hấp tại các nhiệt độ 1oC, 4oC và 10oC, kết quả kiểm chứng lần lượt như sau:

Đối với quả nhãn thực nghiệm ở 1oC, kết quả kiểm chứng được thể hiện trên các Hình 3.27~2.30 lần lượt như sau:

Hình 3.27 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMC

Hình 3.28 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMU

Hình 3.29 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMN

Hình 3.30 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (1oC) theo dạng MMNC

Đánh giá mô hình cường độ hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 1oC:

 Mô hình MMC và MMNC có độ chính xác tương đương nhau đối với cả O2 và CO2. Đối với O2 hệ số tương quan R2 = 0.9010 và sai số tương đối trung bình δTB = 15.50%, đối với CO2 hệ số tương quan R2 = 0.8205 và sai số tương đối trung bình δTB = 13.51%; Sai số của mô hình so với giá trị thực nghiệm là

khá lớn.

 Mô hình MMU và MMN cho kết quả kiểm chứng với số liệu thực nghiệm có sai số khá lớn. Mô hình MMU có hệ số tương quan R2 đối với O2 và CO2 lần lượt là 0.8623 và 0.7650, sai số tương đối trung bình δTB đối với O2 và CO2 lần lượt là 18.92% và 17.38%. Mô hình MMN có hệ số tương quan R2 đối với O2 và CO2 lần lượt là 0.8856 và 0.7828, sai số tương đối trung bình δTB đối

với O2 và CO2 lần lượt là 17.18% và 15.81%. Độ chính xác của hai mô hình này kém hơn mô hình MMC và MMNC.

 Ở nhiệt độ thấp (1oC) quả nhãn hô hấp chậm, cường độ hô hấp rất thấp, đồng thời ở dải nhiệt độ này, độ chính xác của các đầu đo (cảm biến) nhiệt độ, độ ẩm và đầu đo nồng độ khí O2, CO2. Do vậy, độ chính xác của các mô hình cường độ hô hấp kém hơn so với ở mức nhiệt độ cao hơn, không có mô hình nào có độ chính xác vượt trội hơn so với các dạng mô hình khác.

Tổng hợp các thông số mô hình cường độ hô hấp được thể hiện trong bảng 3.6

như sau:

Bảng 3.6 Các tham số mô hình hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 1oC

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

72.6573

11.3370

0.0419

0.9010

MMC

100.0000

0.0394

0.0001

0.8205

CO2

100.0000

0.0001

0.0517

0.8623

MMU

100.0000

0.0001

0.0501

0.7650

CO2

99.9996

50.0355

0.1941

0.8856

MMN

99.5264

21.5148

0.1077

0.7828

CO2

72.6910

11.1992

0.0414

100.0000

0.9010

MMNC

100.0000

0.0394

0.0001

100.0000

0.8205

CO2

Thực nghiệm cường độ hô hấp của quả nhãn trong hệ kín ở nhiệt độ 4oC, kết quả trên các hình từ 3.31 đến 3.34 như sau:

Hình 3.31 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMC

Hình 3.32 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMU

Hình 3.33 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMN

Hình 3.34 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (4oC) theo dạng MMNC

Đánh giá mô hình cường độ hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 4oC:

 Đối với O2, các mô hình cường độ hô hấp đều cho kết quả tính toán rất chính xác. Đặc biệt là mô hình MMN cho kết quả nhận dạng có độ chính xác với sai số R2 ≈ 1.0 và sai số tương đối trung bình δTB = 0.05%. Các mô hình còn lại có hệ số tương quan R2 > 0.998 và δTB < 0.09%.

 Đối với CO2, các mô hình MMU, MMN và MMNC cho kết quả kiểm chứng tương đương nhau với R2 = 0.8539 và δTB = 3.39%; mô hình MMC cho kết quả kiểm chứng kém hơn với R2 = 0.7969 và δTB = 4.05%.

lại MMNC cho kết quả kiểm chứng kém nhất.

 Mô hình MMN cho kết quả kiểm chứng tốt nhất cho cả O2 và CO2 và ngược

Bảng 3.7 Các tham số mô hình hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 4oC

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

4.9340

0.3196

0.291

0.9999

MMC

5.1447

0.0500

0.0356

0.7969

CO2

227.9976

999.966

3.0081

0.9998

MMU

5.4992

0.0001

9.3819

0.8539

CO2

69.7854 292.0014

142.306

1.0000

MMN

5.4992

0.0001

9.3820

0.8539

CO2

4.9306

0.2560

0.2443 268.6218

0.9998

MMNC

5.4992

0.0001

1,000.000

9.3819

0.8539

CO2

Kiểm chứng mô hình cường độ hô hấp quả nhãn trong hệ kín với nhiệt độ 10oC cho kết quả như sau:

Hình 3.35 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMC

Hình 3.36 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMU

Hình 3.37 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMN

Hình 3.38 Mô hình cường độ hô hấp quả nhãn (10oC) theo dạng MMNC

Đánh giá mô hình cường độ hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 10oC:

 Đối với O2, các mô hình cường độ hô hấp đều cho kết quả tính toán rất chính xác. Đặc biệt là mô hình MMU và MMN cho kết quả nhận dạng có độ chính xác với sai số R2 ≈ 1.0 và sai số tương đối trung bình δTB = 0.01%.

 Đối với CO2, các mô hình MMU, MMN và MMNC cho kết quả kiểm chứng tương đương nhau với R2 = 0.8337 và δTB = 0.57%; mô hình MMC cho kết quả kiểm chứng kém hơn với R2 = 0.7969 và δTB = 4.05%.

Bảng 3.8 Các tham số mô hình hô hấp của quả nhãn ở nhiệt độ 10oC

Mô hình

R2

Vm

Km

Kmc

Kmu

Kmn

51.8584 122.9858

715.521

0.9999

MMC

6.7205

3.2082

999.9938

0.7937

CO2

29.7187

60.299

21.4029

1.0000

MMU

5.9260

0.0001

86.4702

0.8337

CO2

12.6417

12.7961

28.375

1.0000

MMN

5.9260

0.0001

86.4709

0.8337

CO2

8.0790

0.1007

0.1770

30.8817

1.0000

MMNC

5.9260

0.0001

999.9966

86.4703

0.8337

CO2

3.8. Kết luận

 Trong chương này luận án đã phân tích, lựa chọn phương pháp thí nghiệm hệ

kín là phương pháp có độ chính xác cao, phù hơp với điều kiện Việt Nam để

xây dựng mô hình cường độ hô hấp của quả vải và quả nhãn. Phương pháp

này rút ngắn được thời gian thực nghiệm, tiết kiệm chi phí nên phù hợp với

điều kiện Việt Nam. Phương pháp thực nghiệm này kết hợp với việc xử lý số liệu dưới dạng xây dựng mô hình tham số bằng phương pháp cực tiểu hóa sai

số cho phép nhận dạng mô hình hô hấp cho quả vải và nhãn với độ chính xác

cao hơn hẳn so với các kết quả nghiên cứu đã được công bố về hai loại quả

này.

 Các thí nghiệm về thực tế bảo quản quả trong môi trường MAP, đánh giá chất lượng của quả với các điều kiện khác nhau, xác định thông số của môi trường

bảo quản (T, ) để kiểm chứng mô hình hô hấp-bay hơi-cân bằng năng lượng

được thực hiện theo các tiêu chuẩn quốc gia và thiết bị hiện đại, có sai số cho phép.

 Các mô hình cường độ hô hấp theo 4 dạng mô hình kìm hãm hô hấp theo phương trình Michaelis-Menten cho kết quả kiểm chứng đối với O2 rất tốt, kết quả kiểm chứng đối với CO2 kém hơn, tuy nhiên độ chính xác có thể chấp nhận được, cho sai số về cường độ hô hấp theo O2 dao động từ 0.13% -2.03% đối với quả vải và tối đa 18.93% đối với quả nhãn. Sai số về cường độ hô hấp theo CO2 dao động từ 4.3% -6.12% đối với quả vải và tối đa 17.38% đối với quả vải. Đây là kết quả khá tốt so với các công bố trong và ngoài nước.

 Ở nhiệt độ thấp gần điểm băng, các quả hô hấp kém, cường độ hô hấp nhỏ, đồng đều, ít phụ thuộc vào nồng độ khí trong bao gói. Đồng thời ở nhiệt độ thấp, độ chính xác của các thiết bị đo giảm xuống, do vậy dẫn đến độ chính xác của các mô hình cũng kém hơn.

 Từ kết quả nghiên cứu cho thấy không có dạng mô hình cường độ hô hấp nào phù hợp nhất cho toàn bộ các loại quả, các nhiệt độ khác nhau. Mỗi chế độ

khác nhau sẽ có mô hình tương ứng khác nhau có độ chính xác cao nhất. Vì

vậy, việc xây dựng phần mềm xử lý số liệu, phương pháp, quy trình thí nghiệm,

để xác định mô hình cường độ hô hấp cho mỗi loại quả ở điều kiện bảo quản

khác nhau là một biện pháp cần thiết.

DỰ ĐOÁN CÁC THÔNG SỐ BẢO QUẢN

4.1. Dự đoán các thông số trong môi trường bình kín

Trường nồng độ khí được mô tả trong các đồ thị dưới đây là kết quả giải hồi

quy phương các phương trình (2.102.13) theo phương pháp Runge - Kutta bậc 4.

Dự đoán nồng độ khí trong bình kín cho quả vải

Nồng độ khí O2 và CO2 trong bình kín của thí nghiệm quả vải sẽ được dự đoán

bằng các mô hình hô hấp dạng MMC, MMU, MMN và MMNC lần lượt ở các nhiệt độ 2oC, 5oC và 8oC. Các nồng độ khí dự đoán này được so sánh với các dữ liệu thực nghiệm để kiểm chứng độ chính xác của mô hình trong hệ kín. Từ đó chọn mô hình

hô hấp thích hợp nhất cho quả vải trong MAP.

4.1.1.1. Dự đoán và kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 ở nhiệt độ 2oC

Hình 4.1 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả vải (2oC)

Hình 4.2 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả vải (2oC)

Hình 4.3 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả vải (2oC)

Hình 4.4 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả vải (2oC)

Kết quả kiểm chứng các mô hình ở nhiệt độ 2oC cho thấy:

 Các mô hình đều dự đoán nồng độ O2 khá chính xác, trong đó mô hình MMU cho kết quả dự đoán chính xác nhất với sai số tương quan R2 = 0.9598 và sai số tương đối trung bình bình là 0.79%.

 Mô hình MMU, MMN và MMNC dự đoán nồng độ khí CO2 cho kết quả kiểm

chứng tương đương nhau với R2 = 0.9938 và δTB = 5.10%.

 Mô hình MMC cho kết quả dự đoán nồng độ CO2 rất kém, nồng độ CO2 dự

đoán gần như bằng 0 với mọi thời điểm.

4.1.1.2. Dự đoán và kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 ở nhiệt độ 5oC:

Hình 4.5 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả vải (5oC)

Hình 4.6 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả vải (5oC)

Hình 4.7 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả vải (5oC)

Hình 4.8 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả vải (5oC)

Kết quả kiểm chứng các mô hình dự đoán nồng độ khí ở nhiệt độ 5oC cho thấy:

 Các mô hình MMU, MMN và MMNC đều dự đoán nồng độ O2 khá chính xác, trong đó mô hình MMU cho kết quả dự đoán chính xác nhất với sai số tương quan R2 = 0.9715 và sai số tương đối trung bình bình là 0.72%.

 Đối với nồng độ CO2, các mô hình MMU, MMN và MMNC đều cho kết quả có độ chính xác cao, tương đương nhau với R2 = 0.9908 và δTB = 6.95%.  Mô hình MMC dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 rất kém, sai lệch rất lớn so với số liệu thực nghiệm, không đánh giá độ chính xác của mô hình này với các thông số R2 và δTB.

4.1.1.3. Dự đoán và kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 ở nhiệt độ 8oC

Kết quả dự đoán và kiểm chứng nồng độ khí thể hiện trên các hình như sau:

Hình 4.9 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả vải (8oC)

Hình 4.10 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả vải (8oC)

Hình 4.11 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả vải (8oC)

Hình 4.12 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả vải (8oC)

Kết quả kiểm chứng các mô hình dự đoán nồng độ khí ở nhiệt độ 8oC cho thấy:

 Mô hình MMC cho kết quả dự đoán nồng độ O2 chính xác nhất, tuy nhiên, kết

quả dự đoán nồng độ CO2 khá kém.

 Các mô hình MMN và MMNC dự đoán nồng độ O2 và CO2 khá chính xác, đối với O2 hệ số tương quan R2 = 0.9770 và δTB = 0.85%. Đối với CO2 độ chính xác của ba mô hình này tương đương nhau với sai số: R2 = 0.9955 và δTB = 3.76%.

 Mô hình MMU cho kết quả dự đoán chính xác nhất đối với O2 hệ số tương quan R2 = 0.9770 và δTB = 0.85%. Đối với CO2 độ chính xác của ba mô hình này tương đương nhau với R2 = 0.9955 và δTB = 3.76%.

Kết luận:

 Các mô hình MMN, và MMNC cho các kết quả dự đoán có độ chính xác cao,

khá gần với mô hình MMU.

 Mô hình MMC cho kết quả dự đoán nồng độ khí O2 chấp nhận được khi kiểm chứng với dữ liệu thực nghiệm, tuy nhiên kết quả dự đoán nồng độ khí CO2 rất kém, không phù hợp với dữ liệu thực nghiệm.

 Đối với quả vải, kết quả dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 theo dạng mô hình MMU cho kết quả tốt nhất, gần với dữ liệu thực nghiệm. Mô hình MMU là mô hình được lựa chọn trong các tính toán mô phỏng tiếp theo.

Dự đoán nồng độ khí trong bình kín cho quả nhãn

Kiểm chứng mô hình hô hấp của quả nhãn trong hệ kín với các điều kiện nhiệt

độ 1oC, 4oC và 10oC. Kết quả dự đoán nồng độ khí lần lượt như sau:

4.1.2.1. Dự đoán và kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 ở nhiệt độ 1oC

Hình 4.13 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả nhãn (1oC)

Hình 4.14 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả nhãn (1oC)

Hình 4.15 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả nhãn (1oC)

Hình 4.16 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả nhãn (1oC)

Kết quả kiểm chứng các mô hình dự đoán nồng độ khí ở nhiệt độ 1oC cho thấy:

 Mô hình MMC cho kết quả dự đoán nồng độ O2 và CO2 kém chính xác, các giá trị dự đoán khác xa so với dữ liệu thực nghiệm, hoàn toàn không phù hợp

để dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 cho quả nhãn.

 Các mô hình MMU, MMN và MMNC đều dự đoán nồng độ O2 trong bình kín

ở nhiệt độ 1oC khá kém, sai lệch lớn so với dữ liệu thực nghiệm.

 Kết quả dự đoán nồng độ CO2 của các mô hình MMU, MMN và MMNC khá phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, trong đó mô hình MMNC cho kết quả dự

đoán gần nhất đối với dữ liệu thức nghiệm, sai số tương quan của ba mô hình

MMU, MMN và MMNC lần lượt là: 0.9254, 0.9282 và 0.9361.

4.1.2.2. Dự đoán và kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 ở nhiệt độ 4oC

Hình 4.17 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả nhãn (4oC)

Hình 4.18 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả nhãn (4oC)

Hình 4.19 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả nhãn (4oC)

Hình 4.20 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả nhãn (4oC)

Kết quả kiểm chứng các mô hình dự đoán nồng độ khí ở nhiệt độ 4oC cho thấy:

 Các mô hình MMU, MMN và MMNC đều dự đoán nồng độ O2 và CO2 khá chính xác, trong đó mô hình MMU cho kết quả dự đoán chính xác nhất đối với O2 sai số tương quan R2 = 0.9977 và δTB = 1.04%. Đối với CO2 độ chính xác của ba mô hình này tương đương nhau với sai số: R2 = 0.9538 và δTB = 27.90%.  Mô hình MMC cho kết quả dự đoán nồng độ O2 và CO2 kém chính xác nhất, đặc biệt kết quả dự đoán nồng độ CO2 khác xa so với dữ liệu thực nghiệm.

4.1.2.3. Dự đoán và kiểm chứng nồng độ O2 và CO2 ở nhiệt độ 10oC Kết quả dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 cho quả nhãn ở nhiệt độ 10oC với 4 dạng mô hình kìm hãm hô hấp khác nhau được thể hiện trên các hình 4.21 đến 4.24

như sau:

Hình 4.21 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMC quả nhãn (10oC)

Hình 4.22 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMU quả nhãn (10oC)

Hình 4.23 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMN quả nhãn (10oC)

Hình 4.24 Dự đoán nồng độ O2 và CO2 theo mô hình MMNC quả nhãn (10oC)

Kết quả kiểm chứng các mô hình dự đoán nồng độ khí ở nhiệt độ 10oC cho thấy:

 Cả bốn dạng mô hình MMC, MMU, MMN và MMNC đều dự đoán nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm có thể chấp nhận được, trong đó mô hình MMNC cho kết quả dự đoán gần nhất với dữ liệu thực nghiệm, thể hiện ở sai số tương quan lần lượt của 4 mô hình là: 0.9150, 0.9216, 0.9349 và 0.9467.  Cả bốn dạng mô hình MMC, MMU, MMN và MMNC đều dự đoán nồng độ

CO2 kém chính xác so với các dữ liệu thực nghiệm.

Kết luận:

 Đối với quả nhãn, kết quả dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 ở nhiệt độ 1oC và 10oC cho kết quả kém chính xác, đặc biệt là nồng độ CO2 dự đoán từ các mô hình đều có độ phù hợp dữ liệu thực nghiệm rất kém.

 Ở nhiệt độ 4oC (nằm trong vùng bảo quản tối ưu), cả 4 dạng mô hình đều cho kết quả dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, trong đó tương tự như quả vải, với quả nhãn mô hình MMU cho kết quả dự

đoán gần nhất với dữ liệu thực nghiệm.

 Mô hình MMU cũng được áp dụng rộng rãi nhất trong các nghiên cứu về MAP và có thể sử dụng để mô hình hóa cường độ hô hấp cho nhiều loại quả khác

nhau như: xoài [72] [75], blueberry [57] [86], đào [86] [87]... Do đó, trong

khuôn khổ luận văn, tác giả sẽ sử dụng mô hình MMU để tính toán, kiểm

chứng và dự đoán trường nồng độ, nhiệt độ, độ ẩm, độ hao hụt trong bình kín

và trong bao gói cho quả nhãn ở phần tiếp theo của luận án.

4.2. Dự đoán các thông số trong bao gói MAP

Lựa chọn màng bao gói

Độ thấm khí O2 và CO2 của plastic film phụ thuộc vào bản chất của plastic film,

độ dầy và nhiệt độ. Theo định luật Arrhenius, độ thấm khí phụ thuộc vào nhiệt độ:

(4.1)

P = Pt × exp (-EP/RT)

hoặc  log P = a + b /T

(4.2)

ở đây, P là độ thấm khí (ml.m-2.h-1.atm-1), Pt là hằng số thấm khí (ml.m-2.h-1.atm-1), R là hằng số khí (8,314 J/mol-1.K-1), T là nhiệt độ (K).

Kết quả nghiên cứu của Cao Văn Hùng chỉ ra rằng: đối với các loại plastic film

khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau, mối quan hệ giữa độ thấm khí O2 và CO2 với độ

dầy plastic film và nhiệt độ [64]:

¹²

(4.3)

T)/24

PO2 = (a1  L + b11.eb

(4.4)

PCO2 = (a2  L + b21.eb ²²

T)/24

Trong đó:

- PO2 và PCO2: độ thấm khí O2 và CO2 (ml.m-2.h-1.atm-1);

- L: độ dầy plastic film (m); - T: nhiệt độ (0C); - a1 và a2: hệ số thực nghiệm thấm O2 và CO2 phụ thuộc loại plastic film; - b11 và b12: hệ số thấm O2 theo nhiệt độ; - b21 và b22: hệ số thấm CO2 theo nhiệt độ.

Bảng 4.1 Hệ số thấm thực nghiệm của một số loại bao gói [64]

Hệ số thấm khí O2

Hệ số thấm khí CO2

Plastic film

b11

b12

b21

b22

-336.8

12810.0

0.0147

-942.0

18629.0

0.0520

LDPE

-221.4

11382.0

0.0058

-1325.3

45444.0

0.0202

LLDPE

-153.0

2644.9

0.0625

-847.7

22952.0

0.0353

PEmpCH

-1756.8

126904

0.0228

-2741.7 305806.0

0.0175

PEmpSX

-250.5

7430.6

0.0701

-5228.3 105354.0

0.0311

6 HDPE

-202.0

5897.8

0.0351

-335.5

14395.0

0.0282

-94.5

2139.0

0.0447

-209.2

4019.8

0.0598

8 OTR

-1355.7

73287.0

0.0249

-1735.4

64110

0.0519

100

Dự đoán nồng độ khí trong bao gói

Lựa chọn bảo quản ở nhiệt độ 5oC cho quả vải và bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho quả nhãn để dự đoán các thông số trong bao gói MAP và kiểm chứng mô hình bằng

thực nghiệm. Kết hợp các bộ tham số của mô hình hô hấp kìm hãm phi cạnh tranh đã

tính ở mục 4.1 và nồng độ khí tối ưu của quả vải và nhãn để lựa chọn màng bao gói.

Trong phạm vi của luận án, tác giả sẽ lựa chọn các loại bao gói sẵn có đang

được sử dụng hiện nay để bảo quản quả vải, nhãn để dự đoán nồng độ và kiểm chứng

mô hình.

4.2.2.1. Dự đoán nồng độ khí trong bao gói cho quả vải Quả vải được bảo quản ở nhiệt độ 5oC trong bao gói LDPE với các độ dày 0.015mm, 0.025 mm và 0.035mm. Kết quả độ thấm khí tại các màng bao gói này

được thể hiện trên bảng 4.2.

Bảng 4.2 Thông số bao gói bảo quản quả vải

Nhiệt độ Diện tích Độ dày

Độ thấm khí (m-2.d-1.atm-1)

Khối lượng quả

Màng bao gói

μm

PO2

PCO2

PH2O

0.454 kg

LDPE

oC 5

m2 0.1

8,396

30,394

48,000

0.414 kg

LDPE

0.1

6,182

17,141

42,000

0.406 kg

LDPE

0.1

3,968

3,888

31,000

Kết quả dự đoán và kiểm chứng nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.015mm ở 5oC cho quả vải thể hiện trên hình 4.25:

Hình 4.25 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.015mm cho quả vải

101

Kiểm chứng kết quả dự đoán cho thấy:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 18.0% sau 9h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái

cân bằng 1.96% sau 5h. Tại thời gian đó trở đi, môi trường khí trong bao gói

quả vải đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng và gọi là EMA-Equilibrium

Modified Atmosphere Package.

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt được với sai số tương đối trung bình δTB = 2.74% đối với mẫu thí nghiệm 1 và δTB

= 3.17% đối với mẫu thí nghiệm 2.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả chấp nhận được với sai số tương đối trung bình δTB = 10.79% đối với mẫu thí nghiệm 1

và δTB = 12.46% đối với mẫu thí nghiệm 2.

Kết quả dự đoán và kiểm chứng nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.025mm ở 5oC cho quả vải thể hiện trên hình 4.26.

Hình 4.26 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.025mm cho quả vải

Kiểm chứng mô hình cho thấy:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 15.75% sau 40h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái

cân bằng 3.49% sau 11h. Tại thời gian đó trở đi, môi trường khí trong bao gói

quả vải đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng EMA .

102

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt được với sai số tương đối trung bình δTB = 2.72% đối với mẫu thí nghiệm 1 và δTB

= 2.13% đối với mẫu thí nghiệm 2.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả chấp nhận được với sai số tương đối trung bình δTB = 7.00% đối với mẫu thí nghiệm 1 và

δTB = 7.15% đối với mẫu thí nghiệm 2.

Kết quả kiểm chứng mô hình dự đoán trong bao gói LDPE 0.035mm cũng cho

kết quả tương tự, thể hiện trên hình 4.27:

Hình 4.27 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải

Nhận xét kết quả kiểm chứng nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.035mm:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 14.12% sau 61h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái cân bằng 6.36% sau 30h. Tại thời điểm này trở đi, môi trường khí trong bao

gói quả vải đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng EMA.

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt được với sai số tương đối trung bình δTB = 3.78% đối với mẫu thí nghiệm 1 và δTB = 2.68% đối với mẫu thí nghiệm 2.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả chấp nhận được với sai số tương đối trung bình δTB = 7.08% đối với mẫu thí nghiệm 1 và δTB = 3.91% đối với mẫu thí nghiệm 2.

103

Nhận xét chung về các loại bao gói cho quả vải:

 Nồng độ khí dự đoán từ mô hình hô hấp đối với bao gói với ba độ dày khác nhau cho thấy giá trị dự đoán gần với dữ liệu thực nghiệm. Tuy nhiên, nồng

độ tại trạng thái cân bằng không phù hợp với nồng độ khí tối ưu của quả vải

(3-5% đối với O2 và CO2 [18]).

 Kết luận: Các loại bao gói đã thực nghiệm, là loại bao do Viện Cơ điện nông nghiệp và bảo quản sau thu hoạch cung cấp, không phải là loại bao gói phù hợp cho bảo quản quả vải ở nhiệt độ 5oC. Cần phải nghiên cứu, chế tạo loại bao gói khác phù hợp hơn để bảo quản quả vải.

 Trong các chế độ bảo quản quả vải trong MAP, chế độ bảo quản ở nhiệt độ 5oC và bao gói LDPE với độ dày 0.035mm là tốt hơn cả. Chế độ này sẽ dung để thí nghiệm kiểm chứng mô hình về nhiệt độ, độ ẩm, độ hao hụt tự nhiên và

chất lượng bảo quản.

4.2.2.2. Dự đoán nồng độ khí trong bao gói cho quả nhãn Quả nhãn được bảo quản ở nhiệt độ 4oC trong bao gói LDPE, thông số bao gói

bảo quản cụ thể như sau:

Bảng 4.3 Thông số bao gói bảo quản quả nhãn

Nhiệt độ Diện tích Độ dày

Độ thấm khí (m-2.d-1.atm-1)

Khối lượng quả

Màng bao gói

oC

m2

mm

PO2

PCO2

PH2O

1.0 kg

LDPE

0.12

0.015

8,328

29,389

45,000

1.0 kg

LDPE

0.12

0.025

6,114

16,136

40,000

1.0 kg

LDPE

0.12

0.035

3,900

2,883

30,000

1.0 kg

LDPE

0.12

0.060

787

2,670

22,000

Kết quả dự đoán và kiểm chứng nồng độ khí O2 và CO2 đối với quả nhãn trong

bao gói được thể hiện trên các hình từ (4.28÷4.31), cụ thể như sau:

* Đối với bao bì LDPE 0.015mm:

Nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.015mm cho quả nhãn được thể hiện trên hình

4.28, kiểm chứng kết quả dự đoán cho thấy:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 16.25% sau 43h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái

104

cân bằng 3.44% sau 25h. Tại thời gian đó trở đi, môi trường khí trong bao gói

quả nhãn đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng EMA.

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt được

với sai số tương đối trung bình δTB = 3.75%.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả chấp nhận

được với sai số tương đối trung bình δTB = 7.41%.

Hình 4.28 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.015mm cho quả nhãn

* Đối với bao bì LDPE 0.025mm:

Hình 4.29 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.025mm cho quả nhãn

105

Kiểm chứng nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.025mm trên hình 4.29, cho thấy:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 13.65% sau 74h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái

cân bằng 3.61% sau 25h. Tại thời gian đó trở đi, môi trường khí trong bao gói

quả nhãn đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng EMA.

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt được

với sai số tương đối trung bình δTB = 2.29%.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả chấp nhận

được với sai số tương đối trung bình δTB = 6.89%.

* Đối với bao bì LDPE 0.035mm, nồng độ khí được thể hiện trên hình 4.30. Kết quả

dự đoán nồng độ khí và kiểm chứng cho thấy:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 11.15% sau 94h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái cân bằng 8.62% sau 86h. Tại thời gian đó trở đi, môi trường khí trong bao gói quả nhãn đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng EMA.

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt được

với sai số tương đối trung bình δTB = 3.35%.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt với

sai số tương đối trung bình δTB = 3.81%.

Hình 4.30 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả nhãn

106

* Đối với bao bì LDPE 0.060mm:

Hình 4.31 Dự đoán nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.06mm cho quả nhãn

Kết quả kiểm chứng nồng độ khí trong bao gói LDPE 0.06mm trên hình 4.31,

cho thấy:

 Nồng độ khí O2 giảm dần và CO2 tăng dần ở bên trong bao gói. Nồng độ O2 đạt đến trạng thái cân bằng 3.64% sau 120h và nồng độ CO2 đạt đến trạng thái cân bằng 14.33% sau 157h. Tại thời gian đó trở đi, môi trường khí trong bao gói quả nhãn đã được thiết lập ở trạng thái cân bằng EMA.

 Kiểm chứng nồng độ O2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả chấp nhận

được với sai số tương đối trung bình δTB = 9.01%.

 Kiểm chứng nồng độ CO2 so với dữ liệu thực nghiệm cho kết quả khá tốt với

sai số tương đối trung bình δTB = 4.44%.

Nhận xét:

 Nồng độ khí dự đoán từ mô hình hô hấp đối với bao gói với bốn độ dày khác

nhau cho thấy giá trị dự đoán gần với dữ liệu thực nghiệm.

 Thông số nồng độ khí ở trạng thái cân bằng đối với bao gói LDPE dày 0.06mm này gần với thông số bảo quản tối ưu của quả vải [19], do đó có thể nói bao

gói LDPE có độ dày 0.06mm là bao gói tương đối phù hợp cho bảo quản quả

nhãn trong môi trường MAP.

107

 Trong các chế độ bảo quản quả vải trong MAP, chế độ bảo quản ở nhiệt độ 4oC và bao gói LDPE với độ dày 0.06mm là tốt hơn cả. So với các loại bao gói

LDPE có mỏng hơn thì bao gói LDPE 0.06mm cho tỷ lệ thối hỏng thấp nhất

(Bảng 4.7). Chế độ này sẽ dung để thí nghiệm kiểm chứng mô hình về nhiệt

độ, độ ẩm, độ hao hụt tự nhiên và chất lượng bảo quản.

Dự đoán nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói

4.2.3.1. Dự đoán nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói đối với quả vải

Đối với quả vải, sử dụng dữ liệu thực nghiệm trong bao gói LDPE 0.035mm để

kiểm chứng mô hình nhiệt độ, độ ẩm bên trong bao gói. Kết quả cụ thể như sau:

Hình 4.32 Dự đoán nhiệt độ trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải

Hình 4.33 Dự đoán độ ẩm trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải

108

Kết quả dự đoán nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói LDPE 0.035mm cho quả vải thể hiện trên Hình 4.32 và Hình 4.33 cho thấy: nhiệt độ trong bao gói ổn định ở 5.11oC sau 40 h và độ ẩm tương đối đạt trạng thái bão hòa 100% sau 14 phút, với giả thiết nhiệt độ và độ ẩm trong buồng lạnh duy trì ổn định ở 5.0oC và 80.0%.

4.2.3.2. Dự đoán nhiệt độ và độ ẩm trong bao gói đối với quả nhãn

Đối với quả nhãn, sử dụng dữ liệu thực nghiệm trong bao gói LDPE 0.060mm

để kiểm chứng mô hình nhiệt độ, độ ẩm bên trong bao gói. Kết quả thể hiện trên đồ

thị 4.34 và 4.35, cụ thể như sau:

Hình 4.34 Dự đoán nhiệt độ trong bao gói LDPE 0.06mm cho quả nhãn

Hình 4.35 Dự đoán độ ẩm trong bao gói LDPE 0.06mm cho quả nhãn

109

Nhiệt độ buồng bảo quản duy trì ở 4oC và độ ẩm tương đối trong tủ duy trì ở 80%. Nhiệt độ không khí trong bao gói đạt trạng thái ổn định ở 4.04oC sau 60 h và và độ ẩm tương đối đạt trạng thái bão hòa 100% sau 21 phút.

Nhận xét:

 Các mô hình đều cho thấy không khí trong bao gói bão hòa tương đối nhanh, nguyên nhân là do lớp không khí tự do trong bao gói nhỏ và độ thấm

hơi nước qua màng chậm hơn tốc độ thoát hơi nước trên bề mặt quả.

 Với các loại bao gói khác có sẵn trên thị trường, kết quả dự đoán từ mô hình hô hấp - bay hơi – cân bằng năng lượng cho thấy việc điều khiển độ ẩm

< 100% không thể đạt được với các loại bao gói này, cần thiết phải sử dụng

các biện pháp khác để điều khiển độ ẩm như: chế tạo loại bao bì có độ thấm

hơi nước phù hợp, đục lỗ cho bao gói, sử dụng các biện pháp hút ẩm...

Dự đoán độ hao hụt tự nhiên của quả trong bao gói

Kết quả dự đoán độ hao hụt được thể hiện trong bảng 4.4 cho thấy ảnh hưởng

của nhiệt độ đến độ hao hụt khối lượng khi bảo quản rau quả tươi.

Chênh lệch giữa độ hụt thực nghiệm và độ hụt tính toán đối với quả vải và quả

nhãn lần lượt là 11.9% và 11.0%.

Bảng 4.4 Độ hao hụt tự nhiên trong bao gói

Đối tượng

Loại màng bao gói

Độ dày màng

Thời gian tính toán

Độ hụt tính toán

Độ hụt thực nghiệm

Chênh lệch độ hụt

Tỷ lệ hao hụt tính toán

(mm)

Nhiệt độ bảo quản (oC)

(ngày)

(g)

(%)

Vải

LDPE

0.035

18.5

2.5

4.07%

Nhãn

LDPE

0.06

17.8

2.2

1.79%

4.3. Đánh giá chất lượng bảo quản và kiểm chứng mô hình mô

phỏng

Kết quả thực nghiệm bảo quản quả vải trong bao gói

Kết quả thí nghiệm như sau: Sau 9 ngày, mẫu vải ở 8oC xuất hiện các vết thâm đen, biểu hiện thối hỏng quả. Các mẫu ở nhiệt độ 2oC và 5oC vẫn tốt. Sau 14 ngày, mẫu ở nhiệt độ 8oC có mùi chua, quả có vết thâm thối.

110

Sau xử lý (ban đầu)

LDPE 0.015 mm (14 ngày)

LDPE 0.025 mm (14 ngày)

LDPE 0.035 mm (14 ngày)

Hình 4.36 Mẫu thí nghiệm quả vải ở nhiệt độ 2oC

Sau xử lý

LDPE 0.015 mm (14 ngày)

111

LDPE 0.025 mm (14 ngày)

LDPE 0.035 mm (14 ngày)

Hình 4.37 Mẫu thí nghiệm quả vải ở nhiệt độ 5oC

Sau xử lý

LDPE 0.015 mm (14 ngày)

LDPE 0.025 mm (14 ngày)

LDPE 0.035 mm (14 ngày)

Hình 4.38 Mẫu thí nghiệm quả vải ở nhiệt độ 8oC

112

Bảng 4.5 Phân tích chất lượng quả vải

Thời gian

Nhiệt độ

Vitamin C (mg/100g)

Axit (%)

Hao hụt (g)

TSS (oBx)

Mẫu bao bì LDPE (mm)

Ctb

Atb

TSStb

0 ngày Thường

35.93

2.06

17.75

0.015

42.95

0.85

16.70

2oC

0.025

41.60

0.88

16.55

0.035

41.73

0.86

16.70

0.015

38.93

0.85

16.25

14 ngày

5oC

0.025

37.35

0.82

16.05

0.035

37.53

0.80

16.30

0.015

36.32

0.61

15.65

8oC

0.025

35.82

0.60

15.55

0.035

36.00

0.61

15.40

Kết quả phân tích chất lượng quả vải ở Bảng 4.5 cho thấy: ở nhiệt độ thấp 2oC quả gần như không hao hụt, ở nhiệt độ tăng cao độ hao hụt tự nhiên tăng lên, điều này là do nhiệt độ cao, quá trình hô hấp diễn ra mạnh hơn dẫn đến tổn thất nhiều hơn. Chỉ tiêu Vitamin C tăng cao so với mẫu đối chứng ở dải nhiệt độ thấp 2oC trong 14 ngày bảo quản, ở nhiệt độ 5oC chỉ tiêu Vitamin C cũng tăng nhẹ so với đối chứng và gần như không có khác nhiệt khi bảo quản trong bao gói ở nhiệt độ 8oC. Đối với hàm lượng axit, sau khi bảo quản trong các loại bao gói LDPE, hàm lượng axit đã giảm xuống bằng 1/3 so với đối chứng, nhiệt độ càng cao, quả càng chín nhanh hơn (so với đối chứng ở độ chín 2), nên hàm lượng axit càng giảm thấp hơn. Thành phần chất

khô hòa tan giảm nhẹ dần so với đối chứng, quả mềm hơn, nhiệt độ càng cao thành

phần chất khô hòa tan càng giảm.

Kết quả thực nghiệm bảo quản quả nhãn trong bao gói

Thí nghiệm trong bao gói cho quả nhãn được tiến hành ở nhiệt độ 4oC với các loại bao bì LDPE có độ dày lần lượt là 0.015 mm; 0.025 mm; 0.035 mm và 0.06 mm.

Đối tượng được thí nghiệm bảo quản trong tổng thời gian 5 tuần, mỗi mẫu bao gói có

3 mẫu, được mở lần lượt ở các thời điểm: 2 tuần, 4 tuần và 5 tuần.

113

Ban đầu

LDPE 0.015 mm

LDPE 0.025 mm

LDPE 0.035 mm

LDPE 0.06 mm

Hình 4.39 Thí nghiệm quả nhãn trong bao gói

114

Nhận xét:

Nhãn thí nghiệm bao gói bằng túi LDPE 0.06mm cho kết quả tốt nhất với vỏ

quả tươi, ruột quả cứng, trắng và tỷ lệ thối hỏng thấp nhất sau 5 tuần bảo quản (tỷ lệ

hỏng là 8.03%). Nhãn bảo quản bằng túi lưới (đối chứng) bị hao hụt khối lượng nhiều,

sau 5 tuần vỏ quả mềm, không còn độ tươi, mùi thơm giảm. Nhìn vào bảng thành

phần bao bì, nhận thấy nhãn thích hợp với bảo quản với môi trường CO2 cao, O2 thấp, vì vậy, bao bì LDPE 0.015mm có thành phần CO2 thấp nhất, O2 cao nhất nên tỷ lệ

thối hỏng cao nhất.

Ban đầu

Mẫu

2 tuần

4 tuần

5 tuần

LDPE 0.015 mm

LDPE 0.025 mm

LDPE 0.035 mm

LDPE 0.060 mm

Đối chứng

Hình 4.40 Chất lượng quả vải sau thí nghiệm

115

Bảng 4.6 Phân tích chất lượng quả nhãn

Chỉ tiêu đánh giá

Mẫu thí nghiệm

Thời gian thí nghiệm

Vitamin C (mg/100g)

Axit (%)

TSS (oBx)

Hao hụt (g)

Tỷ lệ hỏng (%)

Ban đầu

115.51

1.20

19.0

LDPE

2 tuần

109.20

0.99

16.8

2.21

0.015 mm

4 tuần

98.31

0.90

16.9

31.73

5 tuần

90.92

0.96

16.3

72.89

LDPE

2 tuần

103.50

1.17

18.1

0.025 mm

4 tuần

86.41

0.74

16.3

36.55

5 tuần

88.46

0.94

16.1

60.34

LDPE

2 tuần

111.60

1.10

18.0

3.61

0.035 mm

4 tuần

86.08

0.85

17.4

22.89

5 tuần

86.87

1.02

17.0

65.66

LDPE

2 tuần

101.93

0.97

16.6

6.02

0.06 mm

4 tuần

113.79

0.88

16.9

7.25

5 tuần

93.00

0.94

16.6

8.03

Phân tích chất lượng của các mẫu thí nghiệm (đã loại bỏ phần thối hỏng) trên bảng 4.6 không có sự khác biệt nhiều về các chỉ tiêu axit, vitamin C, TSS giảm nhẹ theo thời gian bảo quản. Riêng với túi lưới đối chứng do sự mất nước nhiều nên các chỉ tiêu axit, vitamin C, brix cao hơn so với các mẫu bao gói. Hầu như mẫu lưu của từng công thức khác nhau cho tỷ lệ thối hỏng thấp hơn so với mẫu đo khí sau 5 tuần

bảo quản.

Tóm lại với kết quả thí nghiệm phân tích chất lượng của quả vải và nhãn nêu

trên cho thấy kết quả tính toán mô phỏng bằng mô hình hô hấp-bay hơi-cân bằng

năng lượng về nồng độ môi trường bảo quản, nhiệt độ, độ ẩm, độ hụt tự nhiên của quả trong trường hợp tốt nhất tương ứng với bảo quản vải ở 5oC, bao gói LDPE có độ dày 0.035mm và bảo quản quả nhãn ở nhiệt độ 4oC, bao gói LDPE có độ dày 0.06mm có sự tương thích với chất lượng bảo quản tốt nhất so với các mẫu đối chứng.

Kết quả này cho thấy sự hiệu quả và độ tin cậy khi sử dụng mô hình hình hô hấp-bay

hơi-cân bằng năng lượng để thiết kế và kiểm soát chất lượng bảo quản.

116

4.4. Đề xuất ứng dụng

Có thể thấy trên cơ sở xây dựng thành công mô hình toán học mô phỏng tích

hợp quá trình hô hấp-bay hơi, thấm khí, nếu có các tham số đầu vào như loại vật liệu,

độ thấm khí của bao gói, các thông số vi khí hậu của môi trường kho bảo quản (T, φ),

cũng như các thông số hô hấp của chính rau quả được bảo quản trong môi trường

MAP, chúng ta hoàn toàn có thể dự đoán được sự thay đổi của nồng độ khí, nhiệt độ hỗn hợp khí và độ ẩm tương đối, độ hao hụt tự nhiên, lượng nước ngưng tụ trong bao

gói theo thời gian. Đó là những tham số tối cần thiết để kiểm soát quá trình bảo quản.

Căn cứ vào độ hao hụt tự nhiên có thể dự đoán thời gian bảo quản của quả trong môi

trường MAP. Bài toán trên là bài toán thuận có ý nghĩa nhiều cho quá trình nghiên

cứu. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất lại rất quan trọng giải bài toán ngược. Trong

bài toán này chúng ta biết thông số của quả của một mùa vụ nhất định, miền thông số bảo quản tối ưu đối với quả vải và nhãn (nồng độ khí O2, CO2, nhiệt độ T, độ ẩm tương đối φ của kho lạnh) cần thiết phải chọn hoặc thiết kế bao gói bảo quản MAP thế nào cho thích hợp. Cụ thể là diện tích bao gói là bao nhiêu tương ứng với một đơn vị khối lượng sản phẩm, bề dày và độ thấm khí của bao gói, cũng như khối lượng chất hút ẩm đặt vào bao gói nếu cần thiết. Lời giải của bài toán này chính là quy trình thiết kế bao gói.

Để giải quyết vấn đề này chúng ta sử dụng phương trình (4.5). Giả thiết chọn

được bao bì MAP thích hợp, khi đó nồng độ khí cân bằng trong bao gói thỏa mãn:

 2  i

và

 Od dt

 COd dt

atm



RW . O S

PPA 2 O L

  

(4.5)



PA . p

P . atm



RW . S

Lúc này các phương trình vi phân (2.10-2.11), chuyển về hệ phương trình đại số:   O 02 100   CO 100

  O  2 i  100   CO 2 100

CO L

  

  

      

Đối với hệ (4.5) ẩn chính là Ap - diện tích bao gói; PO2, PCO2 - độ thấm khí và L

- bề dày bao gói. Trên thực tế sản xuất diện tích bao gói thường là tham số đã có đối

với một đơn vị khối lượng quả. Ngoài ra, tỉ số PO2 /L và PCO2/L chính là độ thấm khí

của bao gói trên một đơn vị độ dày. Nếu coi đó là ẩn thì hệ (4.5) trở thành hệ 2 phương

trình hai ẩn và hoàn toàn giải được, như vậy chúng ta có thể xác định được độ thấm

khí cần thiết của bao gói trên đơn vị độ dày tương ứng với một loại quả nhất định có

117

đặc điểm hô hấp xác định. Trên cơ sở các tham số này chúng ta có thể lựa chọn hoặc

thiết kế bao gói MAP thích hợp cho loại quả nêu trên.

Dựa vào nguyên lý trên chúng ta có thể đề xuất quy trình thiết kế bảo quản MAP

cụ thể cho quả vải và quả nhãn của một giống trong một mùa vụ xác định với các

bước như sau.

Bước 1: Tập hợp các thông số liên quan tới độ thấm khí của các bao gói và điều kiện

bảo quản CA của quả;

Bước 2: Sử dụng phương pháp thí nghiệm nhanh dạng bình kín, xác định tham số hô

hấp của đối tượng quả vải và quả nhãn cụ thể nêu trên theo dạng mô hình

Michaelis-Menten;

Bước 3: Sử dụng hệ phương trình (4.5) để xác định yêu cầu cụ thể đối với bao gói

MAP;

Bước 4: Lựa chọn bao gói thích hợp nhất có trên thị trường hoặc chế tạo bao gói thích

hợp cho loại quả trên;

Bước 5: Sử dụng mô hình hô hấp - bay hơi dự đoán thông số bảo quản, so sánh với

thực nghiệm nhanh. Đánh giá lại độ chuẩn xác bao gói;

Bước 6: Tiến hành bảo quản trên quy mô thực. Trước khi đóng vào bao gói, quả vải và quả nhãn đã qua xử lý vi sinh vật và làm lạnh tới vùng nhiệt độ bảo quản.

Quy trình thiết kế MAP cho quả vải và quả nhãn được trình bày tóm tắt dưới

dạng giải thuật trên Hình 4.41.

118

Tập hợp số liệu liên quan tới việc bảo quản loại quả nhất định trong môi trường MAP và Các thông số liên quan tới các loại bao bì hiện có trên thị trường.

Bằng phương pháp thực nghiệm xác định mô hình hô hấp của loại quả trên trong MAP theo công thức Michaelis-Menten.

Giải hệ phương trình (4.5) xác định thông số kỹ thuật cần thiết của bao bì. Trên cơ sở đó lựa chọn bao bì thích hợp và các thông số về kích thước, hoặc thiết kế bao bì mới.

Sử dụng mô hình toán để dự đoán nồng độ khí, nhiệt độ, độ ẩm trong bao gói. Xác định lượng hao hụt tự nhiên, lượng nước ngưng trong bao, dự đoán thời gian bảo quản.

Thí nghiệm xác định các thông số bảo quản thực

Đánh giá kết quả

Sử dụng loại bao bì lựa chọn cho loại quả nêu trên trong điều kiện sản xuất thực và bảo quản trong điều kiện MAP

Hình 4.41 Quy trình bảo quản MAP

119

4.5. Kết luận

 Trên cơ sở kiểm chứng bằng thực nghiệm thông qua sự thay đổi nồng độ của

O2 và CO2 trong bình kín và trong bao gói MAP đã khẳng định mô hình hô

hấp của quả vải và nhãn trong MAP là dạng nghiệm MMU của phương trình

Michaelis-Menten.

 Sai số giữa kết quả mô phỏng về nồng độ O2 trong MAP tùy theo từng chế độ dao động từ 2.13% ÷3.78% đối với quả vải và 2.29 ÷ 9.01% đối với quả nhãn.

Sai số về nồng độ CO2 dao động từ 3.91% ÷ 12.46% đối với quả vải và 3.81%

÷ 7.46% đối với quả vải. Đây là kết quả khá tốt so với các công bố trong và

ngoài nước.

 Trên cơ sở áp dụng mô hình mô phỏng tích hợp quá trình hô hấp-bay hơi-cân bằng năng lượng đã xác định được trong phạm vi nghiên cứu của luận án, thông số bảo quản tốt nhất đối với quả vải là 5oC, bao gói LDPE với độ dày 0.035mm, tốt nhất với quả nhãn là 4oC bao gói LDPE với độ dày 0.06mm. Các kết quả này đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm về mặt chất lượng bảo quản, cho thấy có sự tương đồng giữa điều kiện bảo quản tốt nhất với chất lượng cao nhất và độ hao hụt ít nhất của quả.

 Trên cơ sở phát triển mô hình hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng đã dự đoán được các thông số của môi trường khí (MAP) quanh quả vải và nhãn trong quá trình bảo quản với sai số nhiệt độ không vượt quá ± 0.15oC, thời gian độ ẩm tương đối đạt đến bão hòa có sai số từ tương đối từ10 ± 20%. Sai số độ hao hụt tự nhiên (do bay hơi nước và hao hụt đường do hô hấp) lần lượt là 4.07% đối với vải và 1.79% với nhãn.

 Tóm lại với kết quả mô phỏng được kiểm chứng bằng thực nghiệm cả về mặt sai số mô hình, cả về mặt chất lượng bảo quản của quả khi áp dụng mô hình để thiết kế và kiểm soát điều kiện bảo quản cho thấy tính tin cậy cao của mô hình. Áp dụng mô hình dự đoán các thông số của quá trình bảo quản, có thể

rút ngắn thời gian và khối lượng thí nghiệm, kết hợp với các nghiên cứu chuyên

sâu về chất lượng sản phẩm để tìm ra chế độ bảo quản tối ưu, nhằm đảm bảo

tối đa chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản, giảm hao hụt trong

điều kiện thực tế.

120

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN

 Mô hình cường độ hô hấp của rau quả phụ thuộc vào nồng độ khí và nhiệt độ, được mô phỏng theo dạng nghiệm của phương trình Michaelis-Menten, tốc độ

của hệ phản ứng men-xúc tác cho kết quả rất thuyết phục. Đây là nghiên cứu

đầu tiên một cách toàn diện và đầy đủ mô hình hô hấp cho quả vải và quả nhãn

trong môi trường khí cải biến tại Việt Nam.

 Trong các công thức dạng Michaelis-Menten dùng để mô phỏng cường độ hô hấp trong môi trường MAP, nhìn chung mô hình hô hấp kiểu kìm hãm phi

cạnh tranh (MMU) cho kết quả mô tả chính xác hơn cả. Áp dụng mô hình này cho sai số giữa kết quả mô phỏng về nồng độ O2 trong MAP tùy theo từng chế độ dao động từ 2.13% ÷ 3.78% đối với quả vải và 2.29 ÷ 9.01% đối với quả

nhãn. Sai số về nồng độ CO2 dao động từ 3.91% ÷12.46% đối với quả vải và 3.81% ÷7.46% đối với quả nhãn. Đây là đóng góp mới thứ nhất của luận án.  Để xác định các tham số của mô hình MMU, luận án đề xuất sử dụng phương pháp thí nghiệm trong hệ kín, đo thay đổi nồng độ khí trong hệ bằng thiết bị phân tích khí cũng như phát triển thuật toán xử lý số liệu bằng phương pháp quy hoạch phi tuyến cực tiểu hóa sai số. Phương pháp thí nghiệm này cho phép xác định chính xác cũng như rút ngắn thời gian thực nghiệm xác định cường độ hô hấp của các loại rau quả, không chỉ của quả vải và quả nhãn mà còn cho các loại rau quả khác. Đây là đóng góp mới thứ hai của đề tài.

 Trên cơ sở tích hợp mô hình hô hấp, phương trình khuếch tán khí qua thành bao gói theo dạng định luật Fick, các phương trình hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng của môi trường khí trong bao gói MAP. Luận án đã phát triển thành công mô hình toán học cho phép xác định nhiệt độ và độ ẩm, lượng nước ngưng tụ, độ hao hụt của rau quả trong bao gói bảo quản (MAP). Kết quả tính

toán bằng mô hình so với thực nghiệm có sai số nhiệt độ không vượt quá ± 0.15oC, thời gian độ ẩm tương đối  đạt đến bão hòa có sai số từ tương đối từ 10 ± 20%. Sai số độ hao hụt tự nhiên (do bay hơi nước và hao hụt đường do

hô hấp) lần lượt là 4.07% đối với vải và 1.79% với nhãn. Đây là điểm mới cơ

bản và là điểm mới thứ 3.

 Trên cơ sở áp dụng mô hình mô phỏng tích hợp quá trình hô hấp-bay hơi-cân bằng năng lượng đã xác định được, thông số bảo quản tốt nhất đối với quả vải là 5oC, bao gói LDPE với độ dày 0.035mm, tốt nhất với quả nhãn là 4oC màng bao gói LDPE với độ dày 0.06mm. Các kết quả này đã được kiểm chứng bằng

121

thực nghiệm về mặt thời gian và chất lượng bảo quản, cho thấy có sự tương

đồng giữa điều kiện bảo quản tốt nhất với chất lượng cao nhất và độ hao hụt ít

nhất của quả, chứng tỏ mô hình xây dựng có độ tin cậy cao, có thể sử dụng

trong các nghiên cứu tiếp theo. Đây là điểm mới thứ tư của luận án.

 Trên cơ sở mô hình hô hấp - bay hơi - cân bằng năng lượng đã hoàn thiện, có thể kiểm soát được các thông số của môi trường khí bao quanh quả trong quá

trình bảo quản, cho phép đề xuất quy trình thiết kế bao gói bảo quản quả vải

và quả nhãn tại mỗi mùa vụ thu hoạch trong điều kiện khí quyển cải biến với

khối lượng thực nghiệm tối thiểu ở phạm vi công nghiệp, dẫn đến tăng hiệu

quả và tính khả thi của phương pháp bảo quản. Đồng thời cho phép tìm ra chế

độ bảo quản tối ưu nhằm đảm bảo tối đa chất lượng sản phẩm và kéo dài thời

gian bảo quản, giảm hao hụt trong điều kiện thực tế. Đây là điểm mới thứ năm

của luận án.

KIẾN NGHỊ

Trên cơ sở các kết quả bước đầu đạt được tác giả đề xuất hướng phát triển tiếp

theo của đề tài nghiên cứu như sau:

 Tiếp tục nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm tới các tham số động học của mô hình hô hấp dạng Michaelis-Menten cho quả vải và quả nhãn;  Tiếp tục hoàn thiện mô hình hô hấp-bay hơi-cân bằng năng lượng theo hướng tính đến ảnh hưởng của độ hao hụt khối lượng, cũng như dao động của nhiệt độ bảo quản tới các tham số dự báo;

 Tiến hành đo độ thấm khí của các loại bao gói không chỉ cho O2 và CO2 mà

còn cho N2, Ar và hơi nước;

 Đề xuất hệ thống thiết bị lạnh thích hợp và thí nghiệm bảo quản trên quy mô

sản xuất;

 Gắn bài toán thay đổi chất lượng cùng với sự thay đổi của các tham số bảo quản để dự đoán được chính xác hơn thời gian bảo quản và chất lượng của

quả.

122

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

1. Hồ Hữu Phùng, Nguyễn Việt Dũng (2015), Xây dựng mô hình cường độ hô hấp của vải thiều Hưng Yên tươi trong môi trường khí cải biến trên cơ sở nguyên lý động học enzim, Tạp chí năng lượng Nhiệt, NLN*125-9/2015-1, tr.53-57.

2. Ho Huu Phung, Nguyen Viet Dung, Nguyen Thi Minh Nguyet, Nguyen Thi Hue (2020), A Kinetic Model for Predicting Temperature in Modifier Atmosphere Packaging (MAP) for Hung Yen Longan, Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, Vol. 43, No. 1, pp. 246-253.

3. Hồ Hữu Phùng, Nguyễn Việt Dũng (2020), Xây dựng mô hình dự đoán nồng độ khí O2 và CO2 trong môi trường khí cải biến trên cơ sở nguyên lý động học enzim, Tạp chí năng lượng Nhiệt, NLN*152-03/2020, tr.19-24.

123

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Cao Văn Hùng, “Nghiên cứu bảo quản một số rau quả tươi bằng kỹ thuật bao

gói khí điều biến,” Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2008.

[2] Thương vụ Việt Nam tại Úc, “Báo cáo nghiên cứu thị trường trái vải của Úc và các giải pháp xúc tiến xuất khẩu trái vải của Việt Nam vào thị trường này,” Sydney, 2015.

[3] Nguyễn Thị Bảo Thoa, Nguyễn Thị Hồng Minh, and Nguyễn Thị Minh Thúy, “Cẩm nang hướng dẫn xuất khẩu vào thị trường Trung Quốc cho quả nhãn,” Hà Nội, 2018.

[4] Hồ Hữu Phùng, “Hoàn thiện phương pháp bảo quản rau, quả tươi sau thu hoạch bằng công nghệ nhiệt độ thấp kết hợp với môi trường khí cải biến,” Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường đại học Bách khoa Hà Nội, 2012.

[5] Bộ Công Thương, “Báo cáo xuất nhập khẩu Việt Nam 2018,” Hà Nội, 2019. [6] Trung tâm Tư liệu và Dịch vụ Thống kê, “Cơ sở dữ liệu Xuất, Nhập khẩu hàng

hoá Việt Nam,” 2020. http://www.gso.gov.vn/xnkhh/.

[7] Bộ Công Thương, “Báo cáo xuất nhập khẩu Việt Nam 2016,” Hà Nội, 2017. [8] Bộ Công Thương, “Báo cáo xuất nhập khẩu Việt Nam 2017,” Hà Nội, 2018. [9] Báo Đầu tư điện tử, “Năm 2020, xuất khẩu rau quả Việt Nam sang Trung Quốc thế nào?,” Bộ Kế hoạch và Đầu tư, 2020. https://baodautu.vn/nam-2020-xuat- khau-rau-qua-viet-nam-sang-trung-quoc-the-nao-d114314.html. [10] Bộ Công Thương, “Báo cáo xuất nhập khẩu Việt Nam 2019.” 2020. [11] Hiệp hội rau quả Việt Nam, “Giới

thiệu ngành rau quả,” 2019.

https://vinafruit.net/gioi-thieu-nganh-rau-qua/.

[12] International Institute of Refrigeration, “The role of refrigeration in worldwide

nutrition,” 2020.

[13] W. W. Jones, “Respiration and Chemical Changes of the Papaya Fruit in

Relation to Temperature,” Plant Physiol., vol. 17, no. 3, pp. 481–486, 1942.

[14] A. F. Bennett, “Thermal dependence of muscle function,” Am. J. Physiol. - Regul. Integr. Comp. Physiol., vol. 16, no. 2, pp. 217–229, 1984, doi: 10.1152/ajpregu.1984.247.2.r217.

[15] M. Ramachandra, “Diffusion Channel for Broccoli Storage,” MrGill

University, Montreal, 1995.

[16] L. Kitinoja and A. A. Kader, Kỹ thuật xử lý và bảo quản sau thu hoạch mô nhỏ:

Tài liệu kỹ thuật cho rau quả và hoa cây cảnh. California, 2003.

[17] Cao Văn Hùng và cộng sự, “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bao gói điều biến khí (MAP) nhằm nâng cao giá trị một số loại rau quả xuất khẩu và tiêu dùng trong nước,” Hà Nội, 2006.

[18] C. Menzel, “The Lychee Crop in Asia and the Pacific,” Bangkok, 2002.

[Online]. Available: http://www.fao.org/3/AC681E/ac681e00.htm#Contents.

[19] S. Kaewsuksaeng, A. Uthairatanakij, and S. Kanlayanarat, “Physiological changes in longan (Dimocarpus longan Lour.) fruit during controlled atmosphere storage,” Acta Hortic., 2010.

[20] R. E. Paull and N. J. Chen, “Effect of storage temperature and wrapping on quality characteristics of litchi fruit,” Sci. Hortic. (Amsterdam)., vol. 33, no. 3– 4, pp. 223–236, 1987, doi: 10.1016/0304-4238(87)90070-7.

124

[21] V. Farina et al., “Effects of rapid refrigeration and modified atmosphere packaging on litchi (Litchi chinensis Sonn.) fruit quality traits,” Chem. Eng. Trans., vol. 58, pp. 415–420, 2017, doi: 10.3303/CET1758070.

[22] L. Ji, J. Pang, S. Li, B. Xiong, and L.-G. Cai, “Application of new physical storage technology in fruit and vegetable industry,” African J. Biotechnol., vol. 11, no. 25, pp. 6718–6722, 2012, doi: 10.5897/ajb11.1878.

[23] J. Lu, C. Vigneault’, M. T. Charles, and G. S. V. Raghavan, “Heat treatment application to increase fruit and vegetable quality,” Stewart Postharvest Rev., vol. 3, no. 3, 2007, doi: 10.2212/spr.2007.3.4.

[24] E. Daş, G. C. Gürakan, and A. Bayindirli, “Effect of controlled atmosphere storage, modified atmosphere packaging and gaseous ozone treatment on the survival of Salmonella Enteritidis on cherry tomatoes,” Food Microbiology, vol. 23, no. 5. pp. 430–438, 2006, doi: 10.1016/j.fm.2005.08.002.

[25] S. Padmanaban, N. D. Devi, and V. Ponnuswami, “Controlled atmosphere storage of fruits and vegetables,” Nature, vol. 531, no. 7593, p. 139, 2016, doi: 10.1038/531139a.

[26] D. Bentley, Food Irradiation. A Technique for Preserving and Improving the

Safety of Food, vol. 6, no. 4. 1990.

[27] D. Zagory, “Effects of post-processing handling and packaging on microbial populations,” Postharvest Biol. Technol., vol. 15, no. 3, pp. 313–321, 1999, doi: 10.1016/S0925-5214(98)00093-3.

[28] S. Van Wyk and M. M. Farid, “Non-thermal preservation of wine using high pressure processing and pulsed electric fields Sanelle van Wyk , Mohammed Farid & Filipa Silva,” Melbourne, 2019. doi: 10.13140/RG.2.2.16547.81446.

[29] S. Van Wyk, M. M. Farid, and F. V. M. Silva, “SO2 high pressure processing and pulsed electric field treatments of red wine: Effect on sensory, Brettanomyces inactivation and other quality parameters during one year storage,” Innov. Food Sci. Emerg. Technol., vol. 48, no. February, pp. 204– 211, 2018, doi: 10.1016/j.ifset.2018.06.016.

[30] L. Jianhong, L. Jingtian, L. Guizheng, and T. Tingyan, “The Experiment Research about Some Fruits and Vegetables Keeping Fresh in Magnet,” J. Yunnan Norm. Univ., vol. 6, pp. 53–56, 1999.

[31] N. Zhu et al., “Design of a treatment chamber for low-voltage pulsed electric field sterilization,” Innov. Food Sci. Emerg. Technol., vol. 42, no. May, pp. 180–189, 2017, doi: 10.1016/j.ifset.2017.07.016.

146–154,

2020,

102,

vol.

no.

pp.

[32] M. M. Delorme et al., “Ultraviolet radiation: An interesting technology to preserve quality and safety of milk and dairy foods,” Trends Food Sci. doi: June, Technol., 10.1016/j.tifs.2020.06.001.

[33] O. J. Caleb, K. Ilte, A. Fröhling, M. Geyer, and P. V. Mahajan, “Integrated modified atmosphere and humidity package design for minimally processed Broccoli (Brassica oleracea L. var. italica),” Postharvest Biol. Technol., vol. 121, pp. 87–100, 2016, doi: 10.1016/j.postharvbio.2016.07.016.

[34] M. M. Delorme et al., “Ultraviolet radiation: An interesting technology to preserve quality and safety of milk and dairy foods,” Trends Food Sci. doi: June, Technol.,

146–154,

2020,

102,

vol.

no.

pp.

125

10.1016/j.tifs.2020.06.001.

[35] L. Lin, “Ozone storage technology of fruit and vegetable,” Chinese Countrys.

Well-off Technol., vol. 7, pp. 35–38, 2005.

[36] L. Wang, X. Fan, K. Sokorai, and J. Sites, “Quality deterioration of grape tomato fruit during storage after treatments with gaseous ozone at conditions that significantly reduced populations of Salmonella on stem scar and smooth surface,” Food Control, vol. 103, no. February, pp. 9–20, 2019, doi: 10.1016/j.foodcont.2019.03.026.

[37] S. Ahmad, S. Raghunathan, M. Davoodbasha, H. Srinivasan, and S. Lee, “An investigation on the sterilization of berry fruit using ozone : An option to preservation and long-term storage,” Biocatal. Agric. Biotechnol., vol. 20, no. June, p. 101212, 2019, doi: 10.1016/j.bcab.2019.101212.

[38] F. A. Miller, C. L. M. Silva, and T. R. S. Brandão, “A Review on Ozone-Based Treatments for Fruit and Vegetables Preservation,” Food Eng. Rev., vol. 5, no. 2, pp. 77–106, 2013, doi: 10.1007/s12393-013-9064-5.

4427–4433,

[Online].

2019,

[39] R. Baghya Nisha Scholar, R. Narayanan Professor, C. R. Baghya Nisha Scholar, R. Baghya Nisha, and R. Narayanan, “Review on cold plasma technology: The future of food preservation,” Int. J. Chem. Stud., vol. 7, no. 3, pp. Available: https://www.livescience.com/54652-plasma.html,.

[40] M. I. Al-Haq, J. Sugiyama, and S. Isobe, “Applications of electrolyzed water in agriculture & food industries,” Food Sci. Technol. Res., vol. 11, no. 2, pp. 135–150, 2005, doi: 10.3136/fstr.11.135.

[41] F. Chemat, Zill-E-Huma, and M. K. Khan, “Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction,” Ultrason. Sonochem., vol. 18, no. 4, pp. 813–835, 2011, doi: 10.1016/j.ultsonch.2010.11.023. [42] M. Ravikumar, “Ultrasonication: An Advanced Technology for Food Preservation,” Int. J. Pure Appl. Biosci., vol. 5, no. 6, pp. 363–371, 2017, doi: 10.18782/2320-7051.5481.

[43] W. Chinsirikul, “EMA Packaging Technology for Tropical Fresh Produce,” in

Bitec, 2006.

[44] O. J. Caleb, P. V. Mahajan, F. A. J. Al-Said, and U. L. Opara, “Modified Atmosphere Packaging Technology of Fresh and Fresh-cut Produce and the Microbial Consequences-A Review,” Food Bioprocess Technol., vol. 6, no. 2, pp. 303–329, 2013, doi: 10.1007/s11947-012-0932-4.

[45] J. P. Emond, F. Castaigne, C. J. Toupin, and D. Desilets, “Mathematical modeling of gas exchange in modified atmosphere packaging,” Trans. Am. Soc. Agric. Eng., vol. 34, pp. 239–245, 1991.

[46] S. C. Fonseca, F. A. R. Oliveira, J. K. Brecht, and K. V. Chau, “Development of perforation-mediated modified atmosphere packaging for fresh-cut vegetables,” Food Sci. Technol. Int. J., vol. 4, no. 5, pp. 339–352, 1998. [47] S. C. Fonseca, F. A. R. Oliveira, and J. K. Brecht, “Modelling respiration rate of fresh fruits and vegetables for modified atmosphere packages: A review,” J. Food Eng., vol. 52, no. 2, pp. 99–119, 2002, doi: 10.1016/S0260- 8774(01)00106-6.

[48] A. C. Cameron, W. Boylan-Pett, and J. Lee, “Design of modified atmosphere

126

packaging systems: modeling oxygen concentrations within sealed packages of tomato fruits,” J. Food Sci., vol. 54, no. 6, pp. 1413–1416,1421, 1989. [49] Y. Song, H. K. Kim, and K. L. Yam, “Respiration rate of blueberry in modified atmosphere at various temperatures,” J. Am. Soc. Hortic. Sci., vol. 117, no. 6, pp. 925–929, 1992.

[50] C. C. Yang and M. S. Chinnan, “Modeling the effect of O2 and CO2 on respiration and quality of stored tomatoes,” Trans. Am. Soc. Agric. Eng., vol. 31, pp. 920–925, 1988.

[51] A. B. Smyth, J. Song, and A. C. Cameron, “Modified atmosphere packaged cut iceberg lettuce: effect of temperature and O2 partial pressure on respiration and quality,” J. Agric. Food Chem., vol. 46, no. 11, pp. 4556–4562, 1998.

[52] Z. A. Belay, O. J. Caleb, and U. L. Opara, “Modelling approaches for designing and evaluating the performance of modified atmosphere packaging (MAP) systems for fresh produce: A review,” Food Packag. Shelf Life, vol. 10, pp. 1– 15, 2016, doi: 10.1016/j.fpsl.2016.08.001.

[53] M. J. Sousa-Gallagher, P. V. Mahajan, and T. Mezdad, “Engineering packaging design accounting for transpiration rate: Model development and validation with strawberries,” J. Food Eng., vol. 119, no. 2, pp. 370–376, 2013, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2013.05.041.

[54] K. Tano, A. Kamenan, and J. Arul, “Respiration and

transpiration characteristics of selected fresh fruits and vegetables,” Agron. Africaine, vol. 17, no. 2, 2009, doi: 10.4314/aga.v17i2.1662.

[55] G. M. Badillo and L. A. Segura-Ponce, “Classic and Reaction-Diffusion Models Used in Modified Atmosphere Packaging (MAP) of Fruit and Vegetables,” Food Eng. Rev., no. March, 2020, doi: 10.1007/s12393-020- 09214-3.

[56] G. Xanthopoulos, E. D. Koronaki, and A. G. Boudouvis, “Mass transport in perforation-mediated modified atmosphere packaging of analysis strawberries,” J. Food Eng., vol. 111, no. 2, pp. 326–335, 2012, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2012.02.016.

[57] Y. Song, N. Vorsa, and K. L. Yam, “Modeling respiration-transpiration in a modified atmosphere packaging system containing blueberry,” J. Food Eng., vol. 53, no. 2, pp. 103–109, 2002, doi: 10.1016/S0260-8774(01)00146-7. [58] G. G. Bovi, O. J. Caleb, M. Linke, C. Rauh, and P. V. Mahajan, “Transpiration and moisture evolution in packaged fresh horticultural produce and the role of integrated mathematical models: A review,” Biosyst. Eng., vol. 150, pp. 24–39, 2016, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2016.07.013.

[59] J. S. Kang and D. S. Lee, “A Kinetic model for transpiration of fresh produce

in a controlled atmosphere,” J. Food Eng., vol. 35, pp. 65–73, 1998.

[60] L. X. Lu, Y. L. Tang, and S. Y. Lu, “A kinetic model for predicting the relative humidity in modified atmosphere packaging and its application in lentinula edodes packages,” Math. Probl. Eng., vol. 2013, 2013, doi: 10.1155/2013/304016.

[61] I. G. Chumak, V. P. Onishenko, N. V. Dzung, and A. E. Lagutine, “Mathematical modeling of thermal and moisture processes at storage of fruits and vegetable raw material in modified atmosphere packages,” J. Refrig. Eng.

127

Technol., vol. 108, no. 4, pp. 51–57, 2007.

[62] N. T. M. Nguyet, T. T. Mai, N. T. Nguyet, L. A. Tuan, and N. K. Vu, “Enzyme kinetics based modeling for respiration of Chili fruits,” in Agricultural Engineering and Post-harvest Technology for Asia Sustainability – AEPAS, 2013.

[63] P. A. Tuan, V. Nga, N. T. M. Nguyet, N. M. Hieu, and N. T. Hạnh, “Preservative technology for some Vietnamese fruits and vegetables by using controlled atmosphere (CA) and modified atmosphere packaging (MAP),” in Gases in Agro-food Processes, 2017, pp. 608–615.

[64] Cao Văn Hùng, “Nghiên cứu độ thấm khí O2 và CO2 của một số plastic film Việt nam trong công nghệ bao gói khí điều biến (MAP) bảo quản rau quả,” Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, vol. 21, pp. 59–66, 2006.

[65] Nguyễn Thị Trang, “Nghiên cứu chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP) ứng dụng bảo quản vải thiều Lục Ngạn,” Trường ĐHKHTN, 2016. [66] Phạm Thị Thu Hà, “Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ bảo quản và nâng cao chất lượng quả vải Lục Ngạn bằng màng bao gói khí quyển biến đổi,” Bắc Giang, 2016.

[67] Lê Xuân Tuấn, “Nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt-ẩm và xác định các thông số công nghệ bảo quản lạnh quả vải, nhãn,” Đại học Bách khoa Hà Nội, 2017.

[68] Nguyễn Việt Dũng, “Bài giảng môn kỹ thuật lạnh ứng dụng,” Hà Nội, 2020. [69] Nguyễn Công Hà and Lê Nguyễn Đoan Duy, Kỹ thuật thực phẩm 3. Cần Thơ:

Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ, 2011.

[70] H. W. Peppelenbos and J. Van ’t Leven, “Evaluation of four types of inhibition for modelling the influence of carbon dioxide on oxygen consumption of fruits and vegetables,” Postharvest Biol. Technol., vol. 7, no. 1–2, pp. 27–40, 1996, doi: 10.1016/0925-5214(96)80995-1.

[71] Hồ Hữu Phùng and Nguyễn Việt Dũng, “Mô hình hô hấp-bay hơi của rau quả tươi trong môi trường bao gói khí cải biến,” Tạp chí năng lượng nhiệt, vol. 108, pp. 11–14, 2012.

[72] N. V. Dũng, I. G. Trumac, V. P. Onhishenko, and C. V. Hùng, “Xây dựng mô hình hô hấp-bay hơi của xoài Cam Ranh bảo quản trong mô hình khí cải biến,” Tạp chí khoa học công nghệ các trường đại học kỹ thuật, vol. 80, 2011.

[73] ASHRAE, ASHRAE 2017 Fundamental handbook (SI). 2017. [74] R. T. Toledo, Fundamentals of Food Process Engineering, University. Athens,

Georgia: Springer Science, 2006.

[75] N. V. Dzung, “Development of technological refrigerating processes for mango fruits by thermo physical modeling methods,” Odessa State Academy of Refrigeration, 2008.

[76] S. Fishman, V. Rodov, and S. Ben-Yehoshua, “Mathematical model for perforation effect on oxygen and water vapor dynamics in modified- atmosphere packages,” J. Food Sci., vol. 61, pp. 956–961, 1996.

[77] L. Jacxsens, F. Devlieghhere, and J. Debevere, “Validation of a systematic approach to design equilibrium modified atmosphere packages for fresh-cut produce,” Leb. Wiss. und Technol., vol. 32, pp. 425–432, 1999.

[78] C. P. McLaughlin and D. O’Beirne, “Respiration rate of a dry coleslaw mix as affected by storage temperature and respiratory gas concentrations,” J. Food

128

Sci., vol. 64, pp. 116–119, 1999.

[79] L. Lin, S. P. Tian, Y. K. Wan, Y. Xu, and H. J. Yao, “Effects of temperature and atmosphere component on quality of stored jujube fruit,” Acta Bot. Sin., vol. 46, no. 8, pp. 928–934, 2004.

[80] X. Su et al., “Effects of pure oxygen on the rate of skin browning and energy status in longan fruit,” Food Technol. Biotechnol., vol. 43, no. 4, pp. 359–365, 2005.

[81] D. S. Lee, Y. Song, and K. L. Yam, “Application of an enzyme kinetics based respiration model to Permeable system experiment for fresh produce,” J. Food Process Eng., vol. 15, no. 2, pp. 143–157, 1992, doi: 10.1111/j.1745- 4530.1992.tb00148.x.

[82] M. D. Wilson, R. A. Stanley, A. Eyles, and T. Ross, “Innovative processes and technologies for modified atmosphere packaging of fresh and fresh-cut fruits and vegetables,” Food Sci. Nutr., vol. 59, no. 3, pp. 411–422, 2019, doi: 10.1080/10408398.2017.1375892.

[83] Y. Jiang, Z. Zhang, D. C. Joyce, and S. Ketsa, “Postharvest biology and handling of longan fruit (Dimocarpus longan Lour.),” Postharvest Biol. Technol., vol. 26, pp. 241–252, 2002, doi: 10.1079/9781780641935.0314. [84] Department of Agriculture Fisheries and Forsestry - Australian Goverment, “Longan and lychee fruit from the People’s Republic of China and Thailand,” Canberra, 2004.

[85] Thương vụ Việt Nam tại Úc, “Nghiên cứu đánh giá việc tổ chức thực hiện đưa trái vải và xoài vào thị trường Úc - Các bài học kinh nghiệm và đề xuất mở cửa các mặt hàng hoa quả tươi tiếp theo.pdf,” Sydney, 2017.

[86] Y. Song, H. K. Kim, and K. L. Yam, “Respiration rate of blueberry in Modified Atmosphere at various temperatures,” J. Am. Soc. Hortic. Sci., vol. 117, no. 6, pp. 925–929, 1992.

[87] L. R. R. de Santana, B. C. Benedetti, J. M. M. Sigrist, and C. I. G. de L. Sarantopóulos, “Modified atmosphere packaging extending the storage life of ‘douradão’ peach,” Rev. Bras. Frutic., vol. 32, no. 4, pp. 1009–1017, 2011, doi: 10.1590/s0100-29452011005000006.

2016,”

tháng

năm

và

[88] Tổng cục Hải Quan, “Tình hình xuất khẩu, nhập khẩu hàng hóa của Việt Nam tháng 2017. https://www.customs.gov.vn/Lists/ThongKeHaiQuan/ViewDetails.aspx?ID=1 038&.

2019,”

năm

và

[89] Tổng cục Hải Quan, “Tình hình xuất khẩu, nhập khẩu hàng hóa của Việt Nam tháng 2020. https://www.customs.gov.vn/Lists/ThongKeHaiQuan/ViewDetails.aspx?ID=1 734&Category=Phân tích định kỳ&Group=Phân tích.

129

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam

Bảng 0.1 Xuất khẩu rau quả Việt Nam thời kỳ 1995-2019 [4], [88], [89]

Năm

Tỷ trọng

Kim ngạch xuất khẩu (triệu USD)

So với năm trước (%)

Tổng kim ngạch xuất khẩu (triệu USD)

( % )

1995

5448

1.03

56.1

169.7

1996

7255

1.24

90.2

60.8

1997

9185

0.78

71.2

-21.1

1998

9360

0.60

56.2

-21.1

1999

11541

0.92

106.6

89.7

2000

14482

1.47

213.1

99.9

2001

15029

2.20

330.0

54.9

2002

16706

1.20

200.0

-39.4

2003

20176

0.76

152.5

-23.8

2004

24578

0.73

179.0

17.4

2005

32233

0.73

235.0

31.3

2006

39830

0.70

280.0

19.1

2007

48560

0.63

305.6

9.1

2008

62690

0.63

396.0

29.6

2009

57100

0.77

438.0

10.6

2010

72240

0.64

460.2

5.1

2011

96910

0.64

622.5

35.3

2012

114530

0.72

827.0

32.9

2013

132030

0.79

1,040.0

25.8

2014

150220

0.80

1,200.0

15.4

2015

162020

1.14

1,839.3

53.3

2016

176630

1.39

2,461.2

33.8

2017

215100

1.63

3,508.0

42.5

2018

243700

1.56

3,809.6

8.6

2019

264190

1.42

3,747.1

-1.6

130

Phụ lục 2: Nhiệt độ và độ ẩm bảo quản tối ưu

Bảng 0.2 Chế độ nhiệt độ và độ ẩm bảo quản tối ưu [16]

Sản phẩm

Nhiệt độ, (oC) Độ ẩm tương đối, (%)

Thời gian BQ

Rau dền

95-100

0 - 2

10-14 ngày

Hồi

90-95

0 - 2

2-3 tuần

Táo

90-95

-1 - 4

1-12 tháng

Mơ

90-95

-0.5 - 0

1-3 tuần

Cây atiso

95-100

2-3 tuần

Lê châu Á

90-95

5-6 tháng

Măng tây

95-100

0 - 2

2-3 tuần

Atemoya

85-90

4-6 tuần

Quả bơ, Fuerte, Hass

85-90

2 tuần

Quả bơ, Lua, Booth-1

90-95

4-8 tuần

Quả Luchs, Pollock

85-90

2 tuần

Babaco

85-90

1-3 tuần

Chuối xanh

90-95

13 - 14

14 tuần

Anh đào Barbados

85-90

7-8 tuần

Giá đỗ

95-100

7-9 ngày

Đậu khô

40-50

4 - 10

6-10 tháng

Đậu xanh

4 - 7

7-10 ngày

Đậu côve

5 - 6

5 ngày

Củ cải nguyên lá

98-100

10-14 ngày

Củ cải bỏ ngọn

98-100

4-6 tháng

Rau diếp quăn, Bỉ

95-98

2 -3

24 tuần

Dưa đắng

85-90

12 - 13

2-3 tuần

Hồng xiêm

85-90

13 - 15

2-3 tuần

Quả mâm xôi

90-95

-0.5 - 0

2-3 ngày

Cam đỏ

90-95

4 - 7

3-8 tuần

Rau cải

90-95

-0.5 - 0

2 tuần

Quả mâm xôi lục

95-100

3 tuần

Boniato

85-90

13 - 15

4-5 tháng

Mít

85-90

13 - 15

2-6 tuần

Bông cải xanh

95-100

10-14 ngày

Cải Brusel

95-100

3-5 tuần

Bắp cải sớm

98-100

3-6 tuần

Bắp cải muộn

98-100

5-6 tháng

Cactus leaves

90-95

2 - 4

3 tuần

131

Sản phẩm

Nhiệt độ, (oC) Độ ẩm tương đối, (%)

Thời gian BQ

Rau dền

0 - 2

95-100

10-14 ngày

Cactus pear

2 - 4

90-95

3 tuần

Táo Caimito

3 tuần

Bí đặc

10 - 13

50-70

2-3 tháng

Calamondin

9 - 10

2 tuần

Canistel

13 - 15

85-90

3 tuần

Dưa đỏ (full-slip)

0 - 2

5-14 ngày

Khế

9 - 10

85-90

3-4 tuần

Cà rốt, chùm

95-100

2 tuần

Cà rốt, chín

98-100

7-9 tháng

Cà rốt, non

98-100

4-6 tuần

Đào lộn hột

0-2

85-90

5 tuần

Hoa lơ

95-98

34 tuần

Củ cần tây

97-99

6-8 tháng

Cần tây

98-100

2-3 tuần

Củ Chard

95-100

10-14 ngày

Bí Chayote

85-90

4-6 tuần

Cherimoya

90-95

2-4 tuần

Anh đào, chua

90-95

3-7 ngày

Anh đào, ngọt

(-1)-(-0.5)

90-95

2-3 tuần

Bông cải xanh

95-100

10-14 ngày

Cải bao

95-100

2-3 tháng

Đậu đũa Trung Quốc

4-7

90-95

7-10 ngày

Quýt

90-95

24 tuần

Dừa

0-1.5

80-85

1-2 tháng

Cải xoăn

95-100

10-14 ngày

Ngô rau

95-98

5-8 ngày

Nam việt quất

2-4

90-95

24 tháng

Dưa leo

10-13

10-14 ngày

Nho Hy Lạp

-0.5 - 0

90-95

1-4 tuần

Quả na

5-7

85-90

4-6 tuần

Củ cải Nhật

0-1

95-100

4 tháng

Chà là

(-18) hoặc 0

6-12 tháng

Sầu riêng

4-6

85-90

6-8 tuần

Cà tím

90-95

1 tuần

Quả cơm cháy

-0.5 - 0

90-95

1-2 tuần

Rau diếp quăn

95-100

2-3 tuần

132

Sản phẩm

Nhiệt độ, (oC) Độ ẩm tương đối, (%)

Thời gian BQ

Rau dền

0 - 2

95-100

10-14 ngày

Quả vả

5-10

2-3 tuần

Quả vả tươi

-0.5 - 0

90-95

7-10 ngày

Tỏi

65-70

6-7 tháng

Củ gừng

6 tháng

Quả lý gai

-0,5 - 0

85-90

3-4 tuần

Dưa gang tây

85-90

3-4 tuần

Bưởi, Calif & Ariz

14-15

85-90

6-8 tuần

Bưởi, Fla & Texas

10-15

85-90

6-8 tuần

Nho, Vinifera

(-1)-(-0.5)

90-95

1-6 tháng

Nho, Mỹ

-0.5 - 0

2-8 tuần

Rau ăn lá

95-100

10-14 ngày

Ổi

5-10

2-3 tuần

Đậu Pháp

4-7

7-10 ngày

Cải ngựa

-1 - 0

98-100

10-12 tháng

Jaboticaba

13-15

90-95

2-3 ngày

Cam Jaffa

8-10

85-90

8-12 tuần

Cà tím, Nhật

8-12

90-95

1 tuần

Cây atiso Jerusalem

-0.5 - 0

90-95

5 tháng

Jicama

13-18

65-70

1-2 tháng

Cải xoăn

95-100

2-3 tuần

Kiwano

10-15

6 tháng

Quả kiwi

90-95

3-5 tháng

Su hào

98-100

2-3 tháng

Quả kim quất

90-95

2-4 tuần

Quả Bòn bon

11-14

85-90

2 tuần

Tỏi tây

95-100

2-3 tháng

Chanh

10-13

85-90

1-6 tháng

Rau diếp

98-100

2-3 tuần

Cam lá chanh

9-10

85-90

6-8 tuần

Lo bok

0-1.5

95-100

24 tháng

Nhãn

1.5

90-95

3-5 tuần

Sơn trà

3 tuần

Vải

1.5

90-95

3-5 tuần

Củ ráy

70-80

3 tháng

Mamey

13-15

90-95

2-6 tuần

Xoài

85-90

2-3 tuần

133

Sản phẩm

Nhiệt độ, (oC) Độ ẩm tương đối, (%)

Thời gian BQ

Rau dền

0 - 2

95-100

10-14 ngày

Măng cụt

85-90

2-4 tuần

Các loại dưa

Dưa gang

90-95

3 tuần

Dưa xạ

90-95

2 tuần

Dưa mật

90-95

3 tuần

Dưa Ba Tư

90-95

2 tuần

Nấm

3-4 tuần

Xuân đào

-0.5 - 0

90-95

2-4 tuần

Mướp tây

7-10

90-95

7-10 ngày

Oliu tươi

5-10

85-90

6 tuần

Hành tươi

95-100

34 tuần

Hành khô

65-70

1-8 tháng

Onio sets

65-70

6-8 tháng

Đu đủ

7-13

85-90

1-3 tuần

Lạc tiên

7-10

85-90

3-5 tuần

Rau mùi tây

95-100

2-2,5 tháng

Đào

-0.5 - 0

90-95

2-4 tuần

Lê

(-1.5)-(-0.5)

90-95

2-7 tháng

Lê xanh

95-98

1-2 tuần

Lê miền Nam

4-5

6-8 ngày

Pepino

85-90

1 tháng

Ớt cay

0-10

60-70

6 tháng

Ớt rau (ngọt)

7-13

90-95

2-3 tuần

Hồng, Nhật Bản

-1

3-4 tháng

Dứa

7-13

85-90

24 tuần

Mã đề

13-14

90-95

1-5 tuần

Mận

-0.5 - 0

90-95

2-5 tuần

Lựu

90-95

2-3 tháng

Khoai tây thu hoạch sớm

10-16

90-95

10-14 ngày

Khoai tây thu hoạch muộn

4.5-13

90-95

5-10 tháng

Bưởi

7-9

85-90

12 tuần

Bí ngô

10-13

50-70

2-3 tháng

Quả mộc qua

-0.5 - 0

2-3 tháng

Raddichio

0-1

95-100

2-3 tuần

Củ cải, xuân

95-100

34 tuần

Củ cải, đông

95-100

24 tháng

134

Sản phẩm

Nhiệt độ, (oC) Độ ẩm tương đối, (%)

Thời gian BQ

Rau dền

0 - 2

95-100

10-14 ngày

Chôm chôm

90-95

1-3 tuần

Cây đại hoàng

95-100

24 tuần

Cải Thụy Điển

98-100

6 tháng

Cây diếp củ

95-98

2-4 tháng

Cây hải cao (Santol)

7-9

85-90

3 tuần

Cây bà la môn

0-1

95-98

6 tháng

Dưa leo không hạt

10-13

85-90

10-14 ngày

Đậu Hà Lan

0-1

90-95

1-2 tuần

Vú sữa gai

85-90

1-2 tuần

Rau bina

95-100

10-14 ngày

Bí, mùa hè

5-10

1-2 tuần

Bí, mùa đông

50-70

2-3 tháng

Dâu tây

90-95

5-7 ngày

Vú sữa

85-90

4 tuần

Khoai lang

13-15

85-95

4-7 tháng

Quả me

90-95

3-4 tuần

Quả quýt

85-90

24 tuần

Củ khoai môn

7-10

85-90

4-5 tháng

Tomatillos

13-15

85-95

3 tuần

Cà chua, xanh

18-22

90-95

1-3 tuần

Cà chua, chín đỏ

13-15

90-95

4-7 ngày

Củ cải

4-5 tháng

Cây cải non

95-100

10-14 ngày

Ugli fruit

90-95

2-3 tuần

Hạt dẻ

0-2

98-100

1-2 tháng

Cải xoong

95-100

2-3 tuần

Dưa hấu

10-15

2-3 tuần

White sapote

19-21

85-90

2-3 tuần

Măng tây trắng

0-2

95-100

2-3 tuần

Winged bean

4 tuần

Củ từ

70-80

6-7 tháng

Yucca root

0-5

85-90

1-2 tháng

135

Phụ lục 3: Độ thấm khí của một số Plastic Film

Bảng 0.3 Độ thấm khí O2 và CO2 của một số plastic film [64]

Độ thấm O2 và CO2 ở các nhiệt độ khác nhau

Loại film 15oC 20oC 25oC 30oC Độ dày m PO2 PCO2 PO2 PCO2 PO2 PCO2 PO2 PCO2

10 12600 32500 14075 41650 15216 59960 16288 79450

20 23200 10710 31576 11850 50540 13092 70030 8750 PE 30 10000 7340 24118 8480 41120 9620 60610 5700

40 5500 3970 12736 5110 31700 6217 51190 2400

10 10200 49000 10543 55090 10900 61800 11300 70360

20 35500 8328 41330 8900 48550 9095 57100 8000 LDPE 30 20000 6114 26550 6557 35300 6870 43850 5800

40 10000 3900 15840 4300 22040 4660 30600 3570

10 28300 7500 35400 95000 40200 12300 44000 5000

20 19770 6300 27000 8700 32000 11400 34800 3200 LLDPE 30 11260 4500 21000 7000 25000 10600 30600 1500

40 3625 3000 10000 5000 15000 7500 18000 500

10 155000 364000 189480 417860 207950 449850 230000 482050

20 145300 331400 172916 389443 190960 423533 212466 455630 PEmpCH 30 114000 310470 152482 365026 172164 395216 194932 428220

40 107000 279601 137850 334609 155770 367900 177398 399799

145000 42000 180000 30000 222000 10 17470 116320 55000

20 14741 60050 53000 94000 40000 129000 28000 148000 PEmpSX 30 12460 14787 50000 42000 37000 77000 25000 119000

40 - - - - - - - 60000

10 8080 18400 10240 22800 12030 26200 14720 29585

20 5410 14416 8220 19470 10480 22850 12700 26230 HDPE 30 3470 11000 6200 16090 7990 19490 10680 22890

40 1997 8361 4180 12750 6130 16135 8686 19520

10 3110 7200 4271 10700 5810 13400 7083 20000

20 2460 5500 3320 8600 4830 11400 6130 17900 PP 30 1170 2850 2415 6850 4010 9500 5230 16400

40 420 1000 1440 4180 2950 6950 4250 13420

136

30 62400 79900 79000 123000 96000 185000 109320 242857 OTR 65 14950 19161 31000 61500 48000 123500 64243 195763

Phụ lục 4: Nhận dạng tham số mô hình cường độ hô hấp

PL 4.1: Nhận dạng mô hình cường độ hô hấp cho quả vải (5oC)

MÔ HÌNH MMC Vm

Km Ki

44.6641 100.0000 8.4163 R2 MH 0.9775 R2 TT 0.9775 O2

24.6610 0.0120 0.0012 0.9394 0.9394 CO2

TT SS O2 SS CO2 RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH

1 7.2718 28.4368 5.74% 15.76% σ2 (O2) 0.1743 σ2 (CO2) 20.0748 7.6893 23.9563

2 7.2024 22.4523 4.14% 3.74% 7.5009 21.6135 0.0891 0.7036

3 7.1336 19.5538 2.98% 2.13% 7.3466 19.9704 0.0453 0.1735

4 7.0656 17.7272 2.07% 5.46% 7.2117 18.6959 0.0214 0.9384

5 6.9982 16.4288 1.32% 7.46% 7.0902 17.6549 0.0085 1.5034

6 6.9314 15.4388 0.68% 8.66% 6.9787 16.7765 0.0022 1.7896

7 6.8652 14.6484 0.14% 9.35% 6.8752 16.0184 0.0001 1.8769

8 6.7997 13.9966 0.32% 9.69% 6.7781 15.3531 0.0005 1.8400

9 6.7348 13.4457 0.72% 9.79% 6.6865 14.7614 0.0023 1.7310

10 6.6706 12.9714 1.06% 9.70% 6.5997 14.2298 0.0050 1.5836

11 6.6069 12.5567 1.36% 9.49% 6.5170 13.7480 0.0081 1.4192

12 6.5439 12.1897 1.62% 9.18% 6.4380 13.3082 0.0112 1.2509

13 6.4814 11.8616 1.84% 8.79% 6.3623 12.9042 0.0142 1.0870

14 6.4196 11.5657 2.03% 8.35% 6.2895 12.5312 0.0169 0.9322

15 6.3583 11.2969 2.18% 7.86% 6.2195 12.1852 0.0193 0.7891

16 6.2976 11.0510 2.31% 7.35% 6.1519 11.8629 0.0212 0.6591

17 6.2376 10.8250 2.42% 6.80% 6.0867 11.5616 0.0228 0.5426

18 6.1780 10.6161 2.50% 6.24% 6.0235 11.2790 0.0239 0.4395

19 6.1191 10.4222 2.56% 5.67% 5.9623 11.0133 0.0246 0.3493

20 6.0607 10.2416 2.60% 5.09% 5.9030 10.7626 0.0249 0.2715

21 6.0029 10.0726 2.62% 4.50% 5.8454 10.5257 0.0248 0.2052

22 5.9456 9.9142 2.63% 3.90% 5.7893 10.3012 0.0244 0.1498

23 5.8888 9.7651 2.61% 3.31% 5.7349 10.0880 0.0237 0.1043

24 5.8326 9.6244 2.59% 2.71% 5.6818 9.8853 0.0228 0.0681

25 5.7770 9.4914 2.54% 2.12% 5.6301 9.6922 0.0216 0.0403

26 5.7219 9.3653 2.48% 1.52% 5.5797 9.5079 0.0202 0.0203

27 5.6673 9.2456 2.41% 0.93% 5.5305 9.3317 0.0187 0.0074

28 5.6132 9.1317 2.33% 0.34% 5.4825 9.1631 0.0171 0.0010

29 5.5596 9.0231 2.23% 0.24% 5.4356 9.0016 0.0154 0.0005

30 5.5066 8.9195 2.12% 0.82% 5.3898 8.8466 0.0136 0.0053

137

31 5.4540 8.8203 2.00% 1.39% 5.3450 8.6977 0.0119 0.0150

32 5.4020 8.7254 5.3011 8.5546 0.0102 0.0292 1.87% 1.96%

33 5.3504 8.6343 5.2582 8.4168 0.0085 0.0473 1.72% 2.52%

34 5.2994 8.5469 5.2162 8.2841 0.0069 0.0691 1.57% 3.08%

35 5.2488 8.4628 5.1750 8.1560 0.0054 0.0941 1.41% 3.63%

36 5.1987 8.3820 5.1347 8.0325 0.0041 0.1221 1.23% 4.17%

37 5.1491 8.3040 5.0952 7.9132 0.0029 0.1528 1.05% 4.71%

38 5.1000 8.2289 5.0564 7.7978 0.0019 0.1858 0.85% 5.24%

39 5.0513 8.1563 5.0184 7.6862 0.0011 0.2210 0.65% 5.76%

40 5.0031 8.0863 4.9811 7.5782 0.0005 0.2581 0.44% 6.28%

41 4.9554 8.0185 4.9446 7.4736 0.0001 0.2969 0.22% 6.80%

42 4.9081 7.9529 4.9086 7.3721 0.0000 0.3373 0.01% 7.30%

43 4.8612 7.8893 4.8734 7.2738 0.0001 0.3789 0.25% 7.80%

44 4.8149 7.8277 4.8387 7.1783 0.0006 0.4218 0.50% 8.30%

45 4.7689 7.7680 4.8047 7.0856 0.0013 0.4657 0.75% 8.78%

46 4.7234 7.7100 4.7712 6.9955 0.0023 0.5105 1.01% 9.27%

47 4.6783 7.6537 4.7383 6.9080 0.0036 0.5561 1.28% 9.74%

48 4.6337 7.5990 4.7060 6.8229 0.0052 0.6023 1.56% 10.21%

MÔ HÌNH MMU Km

Vm Ki

45.1854 99.9998 1.5211 R2 MH 0.9648 R2 TT 0.9648 O2

25.5805 0.0001 1.7793 0.9595 0.9595 CO2

TT SS O2 SS CO2 RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH

1 7.2718 28.4368 σ2 (O2) 0.2501 σ2 (CO2) 13.5770 6.88% 12.96% 7.7719 24.7521

2 7.2024 22.4523 7.5561 22.0065 0.1251 0.1987 4.91% 1.99%

3 7.1336 19.5538 7.3819 20.1403 0.0616 0.3439 3.48% 3.00%

4 7.0656 17.7272 7.2315 18.7265 0.0275 0.9985 2.35% 5.64%

5 6.9982 16.4288 7.0976 17.5936 0.0099 1.3567 1.42% 7.09%

6 6.9314 15.4388 6.9759 16.6530 0.0020 1.4743 0.64% 7.86%

7 6.8652 14.6484 6.8639 15.8526 0.0000 1.4499 0.02% 8.22%

8 6.7997 13.9966 6.7599 15.1587 0.0016 1.3505 0.59% 8.30%

9 6.7348 13.4457 6.6626 14.5486 0.0052 1.2163 1.07% 8.20%

10 6.6706 12.9714 6.5710 14.0058 0.0099 1.0701 1.49% 7.98%

11 6.6069 12.5567 6.4845 13.5185 0.0150 0.9250 1.85% 7.66%

12 6.5439 12.1897 6.4024 13.0773 0.0200 0.7879 2.16% 7.28%

13 6.4814 11.8616 6.3243 12.6753 0.0247 0.6621 2.42% 6.86%

14 6.4196 11.5657 6.2497 12.3068 0.0289 0.5492 2.65% 6.41%

15 6.3583 11.2969 6.1783 11.9672 0.0324 0.4494 2.83% 5.93%

138

16 6.2976 11.0510 6.1099 11.6529 0.0353 0.3622 2.98% 5.45%

17 6.2376 10.8250 6.0442 11.3608 0.0374 0.2871 3.10% 4.95%

18 6.1780 10.6161 5.9809 11.0884 0.0389 0.2231 3.19% 4.45%

19 6.1191 10.4222 5.9199 10.8335 0.0397 0.1692 3.25% 3.95%

20 6.0607 10.2416 5.8611 10.5943 0.0398 0.1244 3.29% 3.44%

21 6.0029 10.0726 5.8043 10.3692 0.0394 0.0880 3.31% 2.94%

22 5.9456 9.9142 5.7493 10.1569 0.0385 0.0589 3.30% 2.45%

23 5.8888 9.7651 5.6961 9.9562 0.0372 0.0365 3.27% 1.96%

24 5.8326 9.6244 5.6444 9.7661 0.0354 0.0201 3.23% 1.47%

25 5.7770 9.4914 5.5944 9.5856 0.0333 0.0089 3.16% 0.99%

26 5.7219 9.3653 5.5457 9.4140 0.0310 0.0024 3.08% 0.52%

27 5.6673 9.2456 5.4985 9.2505 0.0285 0.0000 2.98% 0.05%

28 5.6132 9.1317 5.4526 9.0945 0.0258 0.0014 2.86% 0.41%

29 5.5596 9.0231 5.4078 8.9456 0.0230 0.0060 2.73% 0.86%

30 5.5066 8.9195 5.3643 8.8031 0.0202 0.0135 2.58% 1.30%

31 5.4540 8.8203 5.3219 8.6666 0.0175 0.0236 2.42% 1.74%

32 5.4020 8.7254 5.2805 8.5356 0.0148 0.0360 2.25% 2.17%

33 5.3504 8.6343 5.2402 8.4099 0.0122 0.0503 2.06% 2.60%

34 5.2994 8.5469 5.2008 8.2891 0.0097 0.0664 1.86% 3.02%

35 5.2488 8.4628 5.1623 8.1729 0.0075 0.0841 1.65% 3.43%

36 5.1987 8.3820 5.1248 8.0610 0.0055 0.1030 1.42% 3.83%

37 5.1491 8.3040 5.0881 7.9531 0.0037 0.1232 1.19% 4.23%

38 5.1000 8.2289 5.0522 7.8490 0.0023 0.1443 0.94% 4.62%

39 5.0513 8.1563 5.0171 7.7485 0.0012 0.1664 0.68% 5.00%

40 5.0031 8.0863 4.9827 7.6513 0.0004 0.1891 0.41% 5.38%

41 4.9554 8.0185 4.9491 7.5574 0.0000 0.2126 0.13% 5.75%

42 4.9081 7.9529 4.9162 7.4665 0.0001 0.2365 0.17% 6.12%

43 4.8612 7.8893 4.8839 7.3785 0.0005 0.2610 0.47% 6.48%

44 4.8149 7.8277 4.8523 7.2932 0.0014 0.2858 0.78% 6.83%

45 4.7689 7.7680 4.8213 7.2104 0.0027 0.3109 1.10% 7.18%

46 4.7234 7.7100 4.7910 7.1302 0.0046 0.3362 1.43% 7.52%

47 4.6783 7.6537 4.7612 7.0523 0.0069 0.3617 1.77% 7.86%

48 4.6337 7.5990 4.7320 6.9766 0.0097 0.3874 2.12% 8.19%

MÔ HÌNH MMN Vm

Km Ki

44.7479 100.0000 9.9337 R2 MH 0.9758 R2 TT 0.9758 O2

25.5805 0.0001 1.7793 0.9595 0.9595 CO2

SS O2 SS CO2 TT RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH

139

σ2 (O2) 0.1856 σ2 (CO2) 13.5770 5.92% 12.96% 1 7.2718 28.4368 7.7026 24.7521

7.2024 22.4523 2 7.5100 22.0065 0.0946 0.1987 4.27% 1.99%

7.1336 19.5538 3 7.3525 20.1403 0.0479 0.3440 3.07% 3.00%

7.0656 17.7272 4 7.2153 18.7265 0.0224 0.9985 2.12% 5.64%

6.9982 16.4288 5 7.0918 17.5936 0.0088 1.3567 1.34% 7.09%

6.9314 15.4388 6 6.9787 16.6530 0.0022 1.4743 0.68% 7.86%

6.8652 14.6484 7 6.8738 15.8526 0.0001 1.4499 0.12% 8.22%

6.7997 13.9966 8 6.7756 15.1587 0.0006 1.3505 0.35% 8.30%

6.7348 13.4457 9 6.6831 14.5486 0.0027 1.2163 0.77% 8.20%

6.6706 12.9714 10 6.5955 14.0058 0.0056 1.0701 1.13% 7.98%

6.6069 12.5567 11 6.5122 13.5185 0.0090 0.9250 1.43% 7.66%

6.5439 12.1897 12 6.4327 13.0773 0.0124 0.7879 1.70% 7.28%

6.4814 11.8616 13 6.3566 12.6753 0.0156 0.6621 1.93% 6.86%

6.4196 11.5657 14 6.2835 12.3068 0.0185 0.5492 2.12% 6.41%

6.3583 11.2969 15 6.2133 11.9672 0.0210 0.4494 2.28% 5.93%

6.2976 11.0510 16 6.1456 11.6529 0.0231 0.3622 2.42% 5.45%

6.2376 10.8250 17 6.0802 11.3608 0.0248 0.2871 2.52% 4.95%

6.1780 10.6161 18 6.0170 11.0884 0.0259 0.2231 2.61% 4.45%

6.1191 10.4222 19 5.9558 10.8335 0.0266 0.1692 2.67% 3.95%

6.0607 10.2416 20 5.8966 10.5943 0.0269 0.1244 2.71% 3.44%

6.0029 10.0726 21 5.8390 10.3692 0.0268 0.0880 2.73% 2.94%

5.9456 9.9142 22 5.7832 10.1569 0.0264 0.0589 2.73% 2.45%

5.8888 9.7651 23 5.7289 9.9562 0.0256 0.0365 2.72% 1.96%

5.8326 9.6244 24 5.6760 9.7661 0.0245 0.0201 2.69% 1.47%

5.7770 9.4914 25 5.6246 9.5856 0.0232 0.0089 2.64% 0.99%

5.7219 9.3653 26 5.5744 9.4140 0.0217 0.0024 2.58% 0.52%

5.6673 9.2456 27 5.5255 9.2505 0.0201 0.0000 2.50% 0.05%

5.6132 9.1317 28 5.4778 9.0945 0.0183 0.0014 2.41% 0.41%

5.5596 9.0231 29 5.4313 8.9456 0.0165 0.0060 2.31% 0.86%

5.5066 8.9195 30 5.3858 8.8031 0.0146 0.0135 2.19% 1.30%

5.4540 8.8203 31 5.3413 8.6666 0.0127 0.0236 2.07% 1.74%

5.4020 8.7254 32 5.2979 8.5356 0.0108 0.0360 1.93% 2.17%

5.3504 8.6343 33 5.2553 8.4099 0.0090 0.0503 1.78% 2.60%

5.2994 8.5469 34 5.2137 8.2891 0.0073 0.0664 1.62% 3.02%

5.2488 8.4628 35 5.1730 8.1729 0.0057 0.0841 1.44% 3.43%

5.1987 8.3820 36 5.1331 8.0610 0.0043 0.1030 1.26% 3.83%

5.1491 8.3040 37 5.0940 7.9531 0.0030 0.1232 1.07% 4.23%

5.1000 8.2289 38 5.0557 7.8490 0.0020 0.1443 0.87% 4.62%

5.0513 8.1563 39 5.0181 7.7485 0.0011 0.1664 0.66% 5.00%

140

5.0031 8.0863 40 4.9813 7.6513 0.0005 0.1891 0.44% 5.38%

41 4.9554 8.0185 4.9451 7.5574 0.0001 0.2126 0.21% 5.75%

42 4.9081 7.9529 4.9097 7.4665 0.0000 0.2365 0.03% 6.12%

43 4.8612 7.8893 4.8749 7.3785 0.0002 0.2610 0.28% 6.48%

44 4.8149 7.8277 4.8407 7.2932 0.0007 0.2858 0.54% 6.83%

45 4.7689 7.7680 4.8071 7.2104 0.0015 0.3109 0.80% 7.18%

46 4.7234 7.7100 4.7741 7.1302 0.0026 0.3362 1.07% 7.52%

47 4.6783 7.6537 4.7417 7.0523 0.0040 0.3617 1.35% 7.86%

48 4.6337 7.5990 4.7099 6.9766 0.0058 0.3874 1.64% 8.19%

MÔ HÌNH MMNC

Vm Km Ki Kc

99.9999 250.0662 9.7224 100.0000 R2 MH 0.9778 R2 TT 0.9778 O2

25.5805 0.0001 100.0000 1.7793 0.9595 0.9595 CO2

TT RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH SS O2 SS CO2

1 σ2 (O2) 0.1700 σ2 (CO2) 13.5769 7.2718 28.4368 7.6840 24.7521 5.67% 12.96%

2 7.2024 22.4523 7.4978 22.0066 0.0873 0.1987 4.10% 1.99%

3 7.1336 19.5538 7.3449 20.1403 0.0446 0.3440 2.96% 3.00%

4 7.0656 17.7272 7.2109 18.7265 0.0211 0.9985 2.06% 5.64%

5 6.9982 16.4288 7.0901 17.5936 0.0085 1.3568 1.31% 7.09%

6 6.9314 15.4388 6.9791 16.6530 0.0023 1.4743 0.69% 7.86%

7 6.8652 14.6484 6.8758 15.8526 0.0001 1.4499 0.15% 8.22%

8 6.7997 13.9966 6.7790 15.1587 0.0004 1.3505 0.30% 8.30%

9 6.7348 13.4457 6.6876 14.5486 0.0022 1.2163 0.70% 8.20%

10 6.6706 12.9714 6.6009 14.0058 0.0048 1.0701 1.04% 7.98%

11 6.6069 12.5567 6.5183 13.5185 0.0078 0.9250 1.34% 7.66%

12 6.5439 12.1897 6.4394 13.0773 0.0109 0.7879 1.60% 7.28%

13 6.4814 11.8616 6.3636 12.6753 0.0139 0.6621 1.82% 6.86%

14 6.4196 11.5657 6.2909 12.3068 0.0166 0.5492 2.00% 6.41%

15 6.3583 11.2969 6.2208 11.9672 0.0189 0.4494 2.16% 5.93%

16 6.2976 11.0510 6.1532 11.6529 0.0209 0.3622 2.29% 5.45%

17 6.2376 10.8250 6.0879 11.3608 0.0224 0.2871 2.40% 4.95%

18 6.1780 10.6161 6.0247 11.0884 0.0235 0.2231 2.48% 4.45%

19 6.1191 10.4222 5.9634 10.8335 0.0242 0.1692 2.54% 3.95%

20 6.0607 10.2416 5.9040 10.5943 0.0245 0.1244 2.59% 3.44%

21 6.0029 10.0726 5.8463 10.3692 0.0245 0.0880 2.61% 2.94%

22 5.9456 9.9142 5.7902 10.1569 0.0241 0.0589 2.61% 2.45%

23 5.8888 9.7651 5.7356 9.9562 0.0235 0.0365 2.60% 1.96%

24 5.8326 9.6244 5.6825 9.7661 0.0225 0.0201 2.57% 1.47%

141

25 5.7770 9.4914 5.6307 9.5856 0.0214 0.0089 2.53% 0.99%

26 5.7219 9.3653 5.5802 9.4140 0.0201 0.0024 2.47% 0.52%

27 5.6673 9.2456 5.5310 9.2505 0.0186 0.0000 2.40% 0.05%

28 5.6132 9.1317 5.4829 9.0945 0.0170 0.0014 2.32% 0.41%

29 5.5596 9.0231 5.4359 8.9456 0.0153 0.0060 2.22% 0.86%

30 5.5066 8.9195 5.3900 8.8031 0.0136 0.0135 2.12% 1.30%

31 5.4540 8.8203 5.3451 8.6665 0.0119 0.0236 2.00% 1.74%

32 5.4020 8.7254 5.3012 8.5356 0.0102 0.0360 1.87% 2.17%

33 5.3504 8.6343 5.2582 8.4099 0.0085 0.0503 1.72% 2.60%

34 5.2994 8.5469 5.2162 8.2891 0.0069 0.0664 1.57% 3.02%

35 5.2488 8.4628 5.1750 8.1729 0.0055 0.0841 1.41% 3.43%

36 5.1987 8.3820 5.1346 8.0610 0.0041 0.1030 1.23% 3.83%

37 5.1491 8.3040 5.0950 7.9531 0.0029 0.1232 1.05% 4.23%

38 5.1000 8.2289 5.0562 7.8490 0.0019 0.1443 0.86% 4.62%

39 5.0513 8.1563 5.0182 7.7485 0.0011 0.1664 0.66% 5.00%

40 5.0031 8.0863 4.9808 7.6513 0.0005 0.1892 0.45% 5.38%

41 4.9554 8.0185 4.9442 7.5574 0.0001 0.2126 0.23% 5.75%

42 4.9081 7.9529 4.9082 7.4665 0.0000 0.2366 0.00% 6.12%

43 4.8612 7.8893 4.8729 7.3785 0.0001 0.2610 0.24% 6.48%

44 4.8149 7.8277 4.8382 7.2932 0.0005 0.2858 0.49% 6.83%

45 4.7689 7.7680 4.8042 7.2104 0.0012 0.3109 0.74% 7.18%

46 4.7234 7.7100 4.7707 7.1302 0.0022 0.3362 1.00% 7.52%

47 4.6783 7.6537 4.7378 7.0523 0.0035 0.3617 1.27% 7.86%

48 4.6337 7.5990 4.7055 6.9766 0.0052 0.3874 1.55% 8.19%

PL 4.2: Nhận dạng mô hình cường độ hô hấp cho quả nhãn (4oC)

MÔ HÌNH MMC

Vm Km Ki

226.7188 999.9996 290.0878 R2 MH 0.9999 R2 TT 0.9999 O2

18.3657 0.0120 0.0010 0.9399 0.9399 CO2

TT RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH SS O2 SS CO2

σ2 (O2) 0.0002 σ2 (CO2) 6.1223 14.0028 0.27% 15.02% 1 4.5698 16.4772 4.5823

2 4.5477 12.7332 4.5571 12.3804 0.0001 0.1245 0.21% 2.77%

3 4.5257 10.9510 4.5328 11.2923 0.0001 0.1165 0.16% 3.12%

4 4.5038 9.8399 4.5091 10.4720 0.0000 0.3995 0.12% 6.42%

5 4.4820 9.0563 4.4859 9.8153 0.0000 0.5761 0.09% 8.38%

6 4.4603 8.4626 4.4630 9.2697 0.0000 0.6514 0.06% 9.54%

142

7 4.4388 7.9912 4.4403 8.8045 0.0000 0.6615 0.04% 10.18%

4.4173 7.6040 8 4.4179 8.4002 0.0000 0.6338 0.01% 10.47%

4.3959 7.2782 9 4.3958 8.0435 0.0000 0.5858 0.00% 10.52%

4.3747 6.9985 10 4.3738 7.7253 0.0000 0.5281 0.02% 10.38%

4.3535 6.7548 11 4.3521 7.4384 0.0000 0.4673 0.03% 10.12%

4.3325 6.5397 12 4.3305 7.1778 0.0000 0.4072 0.05% 9.76%

4.3115 6.3479 13 4.3091 6.9395 0.0000 0.3499 0.06% 9.32%

4.2906 6.1754 14 4.2878 6.7202 0.0000 0.2968 0.07% 8.82%

4.2699 6.0190 15 4.2668 6.5174 0.0000 0.2484 0.07% 8.28%

4.2492 5.8762 16 4.2458 6.3289 0.0000 0.2049 0.08% 7.70%

4.2287 5.7452 17 4.2250 6.1532 0.0000 0.1664 0.09% 7.10%

4.2082 5.6244 18 4.2044 5.9887 0.0000 0.1327 0.09% 6.48%

4.1879 5.5124 19 4.1839 5.8342 0.0000 0.1035 0.10% 5.84%

4.1676 5.4083 20 4.1635 5.6887 0.0000 0.0786 0.10% 5.19%

4.1475 5.3110 21 4.1433 5.5514 0.0000 0.0578 0.10% 4.52%

4.1274 5.2200 22 4.1232 5.4213 0.0000 0.0406 0.10% 3.86%

4.1074 5.1344 23 4.1032 5.2980 0.0000 0.0268 0.10% 3.19%

4.0876 5.0538 24 4.0833 5.1808 0.0000 0.0161 0.10% 2.51%

4.0678 4.9776 25 4.0636 5.0692 0.0000 0.0084 0.10% 1.84%

4.0481 4.9055 26 4.0440 4.9627 0.0000 0.0033 0.10% 1.16%

4.0286 4.8372 27 4.0245 4.8609 0.0000 0.0006 0.10% 0.49%

4.0091 4.7722 28 4.0051 4.7636 0.0000 0.0001 0.10% 0.18%

3.9897 4.7103 29 3.9858 4.6703 0.0000 0.0016 0.10% 0.85%

3.9704 4.6513 30 3.9667 4.5808 0.0000 0.0050 0.09% 1.52%

3.9512 4.5949 31 3.9476 4.4948 0.0000 0.0100 0.09% 2.18%

3.9321 4.5410 32 3.9287 4.4121 0.0000 0.0166 0.09% 2.84%

3.9130 4.4893 33 3.9098 4.3326 0.0000 0.0246 0.08% 3.49%

3.8941 4.4398 34 3.8911 4.2558 0.0000 0.0338 0.08% 4.14%

3.8753 4.3922 35 3.8725 4.1818 0.0000 0.0442 0.07% 4.79%

3.8565 4.3464 36 3.8540 4.1104 0.0000 0.0557 0.07% 5.43%

3.8379 4.3023 37 3.8356 4.0414 0.0000 0.0681 0.06% 6.07%

3.8193 4.2599 38 3.8173 3.9746 0.0000 0.0814 0.05% 6.70%

3.8009 4.2189 39 3.7991 3.9100 0.0000 0.0955 0.05% 7.32%

3.7825 4.1794 40 3.7810 3.8474 0.0000 0.1102 0.04% 7.94%

3.7642 4.1412 41 3.7630 3.7867 0.0000 0.1257 0.03% 8.56%

3.7460 4.1043 42 3.7451 3.7279 0.0000 0.1417 0.02% 9.17%

3.7278 4.0685 43 3.7273 3.6707 0.0000 0.1582 0.01% 9.78%

3.7098 4.0339 44 3.7096 3.6153 0.0000 0.1752 0.01% 10.38%

3.6919 4.0003 45 3.6920 3.5614 0.0000 0.1926 0.00% 10.97%

143

3.6740 3.9677 46 3.6745 3.5090 0.0000 0.2104 0.01% 11.56%

47 3.6562 3.9361 3.6571 3.4580 0.0000 0.2286 0.02% 12.15%

48 3.6386 3.9054 3.6398 3.4084 0.0000 0.2470 0.03% 12.73%

MÔ HÌNH MMU

Vm Km Ki

227.0967 999.7608 4.5090 R2 MH 0.9996 R2 TT 0.9996 O2

21.1651 0.0001 1.2696 0.9730 0.9730 CO2

TT RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH SS O2 SS CO2

σ2 (O2) 0.0003 σ2 (CO2) 2.8261 14.7961 0.40% 10.20% 1 4.5698 16.4772 4.5882

2 4.5477 12.7332 4.5615 12.7096 0.0002 0.0006 0.30% 0.19%

3 4.5257 10.9510 4.5362 11.3898 0.0001 0.1925 0.23% 4.01%

4 4.5038 9.8399 4.5115 10.4352 0.0001 0.3544 0.17% 6.05%

5 4.4820 9.0563 4.4875 9.6957 0.0000 0.4088 0.12% 7.06%

6 4.4603 8.4626 4.4639 9.0975 0.0000 0.4030 0.08% 7.50%

7 4.4388 7.9912 4.4406 8.5990 0.0000 0.3695 0.04% 7.61%

8 4.4173 7.6040 4.4177 8.1744 0.0000 0.3253 0.01% 7.50%

9 4.3959 7.2782 4.3951 7.8065 0.0000 0.2791 0.02% 7.26%

10 4.3747 6.9985 4.3727 7.4833 0.0000 0.2350 0.04% 6.93%

11 4.3535 6.7548 4.3506 7.1963 0.0000 0.1949 0.07% 6.54%

12 4.3325 6.5397 4.3287 6.9391 0.0000 0.1595 0.09% 6.11%

13 4.3115 6.3479 4.3071 6.7066 0.0000 0.1287 0.10% 5.65%

14 4.2906 6.1754 4.2856 6.4952 0.0000 0.1023 0.12% 5.18%

15 4.2699 6.0190 4.2643 6.3018 0.0000 0.0800 0.13% 4.70%

16 4.2492 5.8762 4.2432 6.1238 0.0000 0.0613 0.14% 4.21%

17 4.2287 5.7452 4.2223 5.9595 0.0000 0.0459 0.15% 3.73%

18 4.2082 5.6244 4.2015 5.8070 0.0000 0.0333 0.16% 3.25%

19 4.1879 5.5124 4.1809 5.6650 0.0000 0.0233 0.17% 2.77%

20 4.1676 5.4083 4.1605 5.5323 0.0001 0.0154 0.17% 2.29%

21 4.1475 5.3110 4.1402 5.4080 0.0001 0.0094 0.17% 1.83%

22 4.1274 5.2200 4.1201 5.2912 0.0001 0.0051 0.18% 1.36%

23 4.1074 5.1344 4.1001 5.1812 0.0001 0.0022 0.18% 0.91%

24 4.0876 5.0538 4.0803 5.0773 0.0001 0.0006 0.18% 0.47%

25 4.0678 4.9776 4.0606 4.9790 0.0001 0.0000 0.18% 0.03%

26 4.0481 4.9055 4.0411 4.8858 0.0001 0.0004 0.17% 0.40%

27 4.0286 4.8372 4.0216 4.7973 0.0000 0.0016 0.17% 0.83%

28 4.0091 4.7722 4.0023 4.7130 0.0000 0.0035 0.17% 1.24%

29 3.9897 4.7103 3.9832 4.6328 0.0000 0.0060 0.16% 1.65%

30 3.9704 4.6513 3.9642 4.5562 0.0000 0.0090 0.16% 2.05%

144

31 3.9512 4.5949 3.9452 4.4830 0.0000 0.0125 0.15% 2.44%

32 3.9321 4.5410 3.9265 4.4129 0.0000 0.0164 0.14% 2.82%

33 3.9130 4.4893 3.9078 4.3458 0.0000 0.0206 0.13% 3.20%

34 3.8941 4.4398 3.8892 4.2814 0.0000 0.0251 0.13% 3.57%

35 3.8753 4.3922 3.8708 4.2195 0.0000 0.0298 0.12% 3.93%

36 3.8565 4.3464 3.8525 4.1601 0.0000 0.0347 0.10% 4.29%

37 3.8379 4.3023 3.8343 4.1029 0.0000 0.0398 0.09% 4.64%

38 3.8193 4.2599 3.8162 4.0477 0.0000 0.0450 0.08% 4.98%

39 3.8009 4.2189 3.7982 3.9946 0.0000 0.0503 0.07% 5.32%

40 3.7825 4.1794 3.7804 3.9433 0.0000 0.0557 0.06% 5.65%

41 3.7642 4.1412 3.7626 3.8938 0.0000 0.0612 0.04% 5.97%

42 3.7460 4.1043 3.7450 3.8459 0.0000 0.0667 0.03% 6.29%

43 3.7278 4.0685 3.7274 3.7996 0.0000 0.0723 0.01% 6.61%

44 3.7098 4.0339 3.7100 3.7548 0.0000 0.0779 0.00% 6.92%

45 3.6919 4.0003 3.6927 3.7114 0.0000 0.0834 0.02% 7.22%

46 3.6740 3.9677 3.6754 3.6694 0.0000 0.0890 0.04% 7.52%

47 3.6562 3.9361 3.6583 3.6286 0.0000 0.0946 0.06% 7.81%

48 3.6386 3.9054 3.6413 3.5890 0.0000 0.1001 0.07% 8.10%

MÔ HÌNH MMN

Vm Km Ki

220.6941 972.8162 292.6156 R2 MH 0.9999 R2 TT 0.9999 O2

21.1651 0.0001 1.2696 0.9730 0.9730 CO2

TT RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH SS O2 SS CO2

1 4.5698 16.4772 4.5825 σ2 (O2) 0.0002 σ2 (CO2) 2.8261 14.7960 0.28% 10.20%

2 4.5477 12.7332 4.5572 12.7096 0.0001 0.0006 0.21% 0.19%

3 4.5257 10.9510 4.5329 11.3898 0.0001 0.1925 0.16% 4.01%

4 4.5038 9.8399 4.5092 10.4352 0.0000 0.3544 0.12% 6.05%

5 4.4820 9.0563 4.4859 9.6957 0.0000 0.4088 0.09% 7.06%

6 4.4603 8.4626 4.4630 9.0975 0.0000 0.4030 0.06% 7.50%

7 4.4388 7.9912 4.4404 8.5990 0.0000 0.3695 0.04% 7.61%

8 4.4173 7.6040 4.4180 8.1744 0.0000 0.3253 0.01% 7.50%

9 4.3959 7.2782 4.3958 7.8065 0.0000 0.2791 0.00% 7.26%

10 4.3747 6.9985 4.3738 7.4833 0.0000 0.2350 0.02% 6.93%

11 4.3535 6.7548 4.3520 7.1963 0.0000 0.1949 0.03% 6.54%

12 4.3325 6.5397 4.3305 6.9391 0.0000 0.1595 0.05% 6.11%

13 4.3115 6.3479 4.3090 6.7066 0.0000 0.1287 0.06% 5.65%

14 4.2906 6.1754 4.2878 6.4952 0.0000 0.1023 0.07% 5.18%

15 4.2699 6.0190 4.2667 6.3018 0.0000 0.0800 0.07% 4.70%

145

16 4.2492 5.8762 4.2458 6.1238 0.0000 0.0613 0.08% 4.21%

17 4.2287 5.7452 4.2250 5.9595 0.0000 0.0459 0.09% 3.73%

18 4.2082 5.6244 4.2043 5.8070 0.0000 0.0333 0.09% 3.25%

19 4.1879 5.5124 4.1838 5.6650 0.0000 0.0233 0.10% 2.77%

20 4.1676 5.4083 4.1635 5.5323 0.0000 0.0154 0.10% 2.29%

21 4.1475 5.3110 4.1432 5.4080 0.0000 0.0094 0.10% 1.83%

22 4.1274 5.2200 4.1231 5.2912 0.0000 0.0051 0.10% 1.36%

23 4.1074 5.1344 4.1031 5.1812 0.0000 0.0022 0.11% 0.91%

24 4.0876 5.0538 4.0833 5.0773 0.0000 0.0006 0.11% 0.47%

25 4.0678 4.9776 4.0635 4.9790 0.0000 0.0000 0.11% 0.03%

26 4.0481 4.9055 4.0439 4.8858 0.0000 0.0004 0.10% 0.40%

27 4.0286 4.8372 4.0244 4.7973 0.0000 0.0016 0.10% 0.83%

28 4.0091 4.7722 4.0050 4.7130 0.0000 0.0035 0.10% 1.24%

29 3.9897 4.7103 3.9858 4.6328 0.0000 0.0060 0.10% 1.65%

30 3.9704 4.6513 3.9666 4.5562 0.0000 0.0090 0.10% 2.05%

31 3.9512 4.5949 3.9476 4.4830 0.0000 0.0125 0.09% 2.44%

32 3.9321 4.5410 3.9286 4.4129 0.0000 0.0164 0.09% 2.82%

33 3.9130 4.4893 3.9098 4.3458 0.0000 0.0206 0.08% 3.20%

34 3.8941 4.4398 3.8911 4.2814 0.0000 0.0251 0.08% 3.57%

35 3.8753 4.3922 3.8725 4.2195 0.0000 0.0298 0.07% 3.93%

36 3.8565 4.3464 3.8540 4.1601 0.0000 0.0347 0.07% 4.29%

37 3.8379 4.3023 3.8356 4.1029 0.0000 0.0398 0.06% 4.64%

38 3.8193 4.2599 3.8173 4.0477 0.0000 0.0450 0.05% 4.98%

39 3.8009 4.2189 3.7991 3.9946 0.0000 0.0503 0.05% 5.32%

40 3.7825 4.1794 3.7810 3.9433 0.0000 0.0557 0.04% 5.65%

41 3.7642 4.1412 3.7630 3.8938 0.0000 0.0612 0.03% 5.97%

42 3.7460 4.1043 3.7451 3.8459 0.0000 0.0667 0.02% 6.29%

43 3.7278 4.0685 3.7273 3.7996 0.0000 0.0723 0.01% 6.61%

44 3.7098 4.0339 3.7096 3.7548 0.0000 0.0779 0.01% 6.92%

45 3.6919 4.0003 3.6920 3.7114 0.0000 0.0834 0.00% 7.22%

46 3.6740 3.9677 3.6745 3.6694 0.0000 0.0890 0.01% 7.52%

47 3.6562 3.9361 3.6571 3.6286 0.0000 0.0946 0.02% 7.81%

48 3.6386 3.9054 3.6398 3.5890 0.0000 0.1001 0.03% 8.10%

MÔ HÌNH MMNC

Vm Km Ki Kc

32.1523 123.3021 108.2609 980.4564 R2 MH 0.9995 R2 TT 0.9995 O2

21.1651 0.0001 1,000.0000 1.2696 0.9730 0.9730 CO2

TT RO2 TT RCO2 TT RO2 MH RCO2 MH SS O2 SS CO2

146

σ2 (O2) 0.0007 σ2 (CO2) 2.8261 1 4.5698 16.4772 4.5953 14.7961 0.56% 10.20%

4.5477 12.7332 2 4.5663 12.7096 0.0003 0.0006 0.41% 0.19%

4.5257 10.9510 3 4.5394 11.3898 0.0002 0.1926 0.30% 4.01%

4.5038 9.8399 4 4.5136 10.4352 0.0001 0.3544 0.22% 6.05%

4.4820 9.0563 5 4.4888 9.6957 0.0000 0.4088 0.15% 7.06%

4.4603 8.4626 6 4.4645 9.0975 0.0000 0.4030 0.09% 7.50%

4.4388 7.9912 7 4.4408 8.5990 0.0000 0.3695 0.05% 7.61%

4.4173 7.6040 8 4.4175 8.1744 0.0000 0.3253 0.01% 7.50%

4.3959 7.2782 9 4.3946 7.8065 0.0000 0.2791 0.03% 7.26%

4.3747 6.9985 10 4.3721 7.4833 0.0000 0.2350 0.06% 6.93%

4.3535 6.7548 11 4.3498 7.1963 0.0000 0.1949 0.09% 6.54%

4.3325 6.5397 12 4.3278 6.9391 0.0000 0.1595 0.11% 6.11%

4.3115 6.3479 13 4.3060 6.7066 0.0000 0.1287 0.13% 5.65%

4.2906 6.1754 14 4.2845 6.4952 0.0000 0.1023 0.14% 5.18%

4.2699 6.0190 15 4.2632 6.3018 0.0000 0.0800 0.16% 4.70%

4.2492 5.8762 16 4.2421 6.1238 0.0001 0.0613 0.17% 4.21%

4.2287 5.7452 17 4.2212 5.9595 0.0001 0.0459 0.18% 3.73%

4.2082 5.6244 18 4.2004 5.8070 0.0001 0.0333 0.19% 3.25%

4.1879 5.5124 19 4.1799 5.6650 0.0001 0.0233 0.19% 2.77%

4.1676 5.4083 20 4.1595 5.5323 0.0001 0.0154 0.20% 2.29%

4.1475 5.3110 21 4.1393 5.4080 0.0001 0.0094 0.20% 1.83%

4.1274 5.2200 22 4.1192 5.2912 0.0001 0.0051 0.20% 1.36%

4.1074 5.1344 23 4.0993 5.1812 0.0001 0.0022 0.20% 0.91%

4.0876 5.0538 24 4.0795 5.0773 0.0001 0.0006 0.20% 0.47%

4.0678 4.9776 25 4.0599 4.9790 0.0001 0.0000 0.19% 0.03%

4.0481 4.9055 26 4.0404 4.8858 0.0001 0.0004 0.19% 0.40%

4.0286 4.8372 27 4.0211 4.7973 0.0001 0.0016 0.19% 0.83%

4.0091 4.7722 28 4.0018 4.7130 0.0001 0.0035 0.18% 1.24%

3.9897 4.7103 29 3.9827 4.6328 0.0000 0.0060 0.17% 1.65%

3.9704 4.6513 30 3.9638 4.5562 0.0000 0.0090 0.17% 2.05%

3.9512 4.5949 31 3.9449 4.4830 0.0000 0.0125 0.16% 2.44%

3.9321 4.5410 32 3.9262 4.4129 0.0000 0.0164 0.15% 2.82%

3.9130 4.4893 33 3.9076 4.3458 0.0000 0.0206 0.14% 3.20%

3.8941 4.4398 34 3.8891 4.2814 0.0000 0.0251 0.13% 3.57%

3.8753 4.3922 35 3.8707 4.2195 0.0000 0.0298 0.12% 3.93%

3.8565 4.3464 36 3.8525 4.1601 0.0000 0.0347 0.11% 4.29%

3.8379 4.3023 37 3.8343 4.1029 0.0000 0.0398 0.09% 4.64%

3.8193 4.2599 38 3.8162 4.0477 0.0000 0.0450 0.08% 4.98%

3.8009 4.2189 39 3.7983 3.9946 0.0000 0.0503 0.07% 5.32%

147

3.7825 4.1794 40 3.7805 3.9433 0.0000 0.0557 0.05% 5.65%

41 3.7642 4.1412 3.7627 3.8938 0.0000 0.0612 0.04% 5.97%

42 3.7460 4.1043 3.7451 3.8459 0.0000 0.0667 0.02% 6.29%

43 3.7278 4.0685 3.7276 3.7996 0.0000 0.0723 0.01% 6.61%

44 3.7098 4.0339 3.7101 3.7548 0.0000 0.0779 0.01% 6.92%

45 3.6919 4.0003 3.6928 3.7114 0.0000 0.0834 0.02% 7.22%

46 3.6740 3.9677 3.6755 3.6694 0.0000 0.0890 0.04% 7.52%

47 3.6562 3.9361 3.6584 3.6286 0.0000 0.0946 0.06% 7.81%

148

48 3.6386 3.9054 3.6414 3.5890 0.0000 0.1001 0.08% 8.10%

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HỒ HỮU PHÙNG

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

Hà Nội – 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HỒ HỮU PHÙNG

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

1. PGS. TS. Nguyễn Việt Dũng

2. GS. TSKH. Trần Văn Phú

Hà Nội - 2020

LỜI CAM ĐOAN

PGS. TS. Nguyễn Việt Dũng

Hồ Hữu Phùng

LỜI CẢM ƠN

PGS. TS. Nguyễn Việt Dũng - là người thầy đầu tiên đã dìu dắt, chỉ bảo tận

GS. TSKH. Trần Văn Phú – là người thầy luôn tận tâm với sự nghiệp khoa

nghệ STH, đặc biệt là TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã giúp đỡ tôi về nhiều

tôi, vợ tôi, các con tôi và các anh chị em - đã luôn luôn đồng hành, động viên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 121

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .... 123

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 124

PHỤ LỤC.................................................................................................. 130

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu:

Từ viết tắt:

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Ý nghĩa khoa học của luận án:

Ý nghĩa thực tiễn của luận án:

TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN

BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN

TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ

1.1. Tổng quan về thị trường rau quả Việt Nam

Bảng 1.1 Phân vùng nguyên liệu một số rau quả chủ lực của Việt Nam [4]

Sản phẩm

Địa phương

Hình 1.1 Kim ngạch xuất khẩu rau quả Việt Nam

Hình 1.2 Thị trường xuất khẩu rau quả các nước năm 2019 [10]

Bảng 1.2 Giá bán tham khảo sản phẩm quả vải tươi tại một số thị trường [2]

TT Thị trường

Nhà phân phối

Giá bán lẻ

1.2. Tổng quan về bảo quản rau quả tươi

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản

1.2.1.1. Nhiệt độ

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự suy giảm cường độ hô hấp [15]

1.2.1.2. Độ ẩm tương đối của không khí

Bảng 1.4 Nhiệt độ và độ ẩm tối ưu của một số loại quả [16]

Độ ẩm (%)

STT

Tên

Nhiệt độ (oC)

1.2.1.3. Nồng độ O2 và CO2

Bảng 1.5 Nồng độ O2 và CO2 tối ưu và giới hạn cho phép [17], [18], [19]

Thành phần khí tối ưu

Giới hạn cho phép

1.2.1.4. Sự sản sinh etylen

Các phương pháp bảo quản rau quả tươi

1.2.2.1. Công nghệ bảo quản tươi ở nhiệt độ thấp

1.2.2.2. Công nghệ xử lý nhiệt sau thu hoạch

1.2.2.3. Công nghệ bảo quản tươi điều chỉnh khí quyển (CA)

1.2.2.4. Công nghệ bảo quản tươi bức xạ Ion hóa

1.2.2.5. Công nghệ bảo quản trường tĩnh điện áp suất cao

1.2.2.6. Công nghệ xử lý khử trùng bằng từ trường

1.2.2.7. Công nghệ khử trùng bằng bức xạ tử ngoại