TS Phạm Thị Liên, nguyên Phó Giám đốc Trung tâm Thực hiện sinh học nông nghiệp công nghệ cao, Hội Nữ trí thức Hà Nội.

Trình bày tham luận về ứng dụng công nghệ cao trong bảo quản và đóng gói nông sản sau thu hoạch, TS Phạm Thị Liên, nguyên Phó Giám đốc Trung tâm Thực hiện sinh học nông nghiệp công nghệ cao, Hội Nữ trí thức Hà Nội, cho rằng việc giảm tổn thất cần bắt đầu từ việc kiểm soát các yếu tố làm suy giảm chất lượng nông sản, sau đó từng bước tích hợp công nghệ vào toàn bộ chuỗi cung ứng.

Sau khi thu hoạch, nông sản vẫn là một mô sống và tiếp tục diễn ra quá trình hô hấp, thoát hơi nước. Những quá trình này khiến sản phẩm mất nước, giảm khối lượng, héo úa, nhăn vỏ và mất độ giòn. Hô hấp liên tục cũng tiêu hao các chất hữu cơ dự trữ, làm thay đổi màu sắc, mùi vị và giá trị dinh dưỡng. Bên cạnh đó, sự tấn công của vi sinh vật, tổn thương cơ học và sự tích tụ khí ethylene có thể thúc đẩy quá trình chín, già hóa, lên men, biến màu và làm giảm giá trị thương mại của nông sản.

TS Phạm Thị Liên nhấn mạnh tốc độ hô hấp càng cao thì thời gian bảo quản càng ngắn. Đặc biệt, rau ăn lá và nấm cần được kiểm soát nhiệt độ phù hợp để làm giảm cường độ hô hấp. Trong khi đó, độ ẩm cần được duy trì ở mức tương đối cao để hạn chế mất nước nhưng phải kết hợp với lưu thông không khí và nhiệt độ thích hợp, tránh ngưng tụ nước, phát sinh nấm bệnh và thối hỏng.

Nông sản Việt

Một yếu tố khác cần được kiểm soát là ethylene, một hormone thực vật dạng khí có vai trò điều hòa quá trình chín, làm mềm và già hóa nông sản. Khi tích tụ trong kho hoặc phương tiện vận chuyển, ethylene có thể thúc đẩy quá trình vàng hóa và rút ngắn thời hạn sử dụng, đặc biệt với những sản phẩm nhạy cảm với loại khí này.

Theo đó, các nhóm nông sản sinh nhiều ethylene như xoài, cà chua cần được phân tách khỏi những nhóm rau quả nhạy cảm với ethylene. Một số vật liệu hấp phụ như zeolite, than hoạt tính hoặc chất oxy hóa có thể được sử dụng trong bao bì để loại bỏ ethylene dư thừa, góp phần duy trì độ tươi và kéo dài thời gian bảo quản.

Chuỗi lạnh cần được duy trì từ đồng ruộng đến điểm bán

Trong khâu làm lạnh sau thu hoạch, TS Phạm Thị Liên đề cập nhiều phương pháp như làm lạnh bằng gió cưỡng bức, nước, chân không và băng đá. Trong đó, làm lạnh bằng gió cưỡng bức sử dụng quạt đẩy không khí lạnh xuyên qua các lỗ thông khí của thùng hàng, phù hợp với nhiều loại rau quả và có khả năng ứng dụng tại các cơ sở đóng gói quy mô trung bình đến lớn.

Diễn đàn Ứng dụng công nghệ cao, công nghệ sinh học và sử dụng bao bì thân thiện với môi trường trong bảo quản, chế biến nông sản.

Làm lạnh bằng nước có thể truyền nhiệt nhanh nhưng đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt chất lượng nước để hạn chế nguy cơ lây nhiễm chéo vi sinh vật. Làm lạnh chân không bằng cách giảm áp suất trong buồng bảo quản, khiến nước trên bề mặt sản phẩm bay hơi và lấy đi nhiệt, là giải pháp phù hợp với rau ăn lá nhưng có chi phí đầu tư thiết bị ban đầu tương đối cao. Với phương pháp sử dụng băng đá, bao bì phải được thiết kế phù hợp để chịu nước và thoát nước hiệu quả.

Tuy nhiên, tiền làm lạnh chỉ là một mắt xích. Sau khi được làm lạnh, nông sản cần tiếp tục được duy trì trong chuỗi cung ứng lạnh gồm kho bảo quản, phương tiện vận chuyển, trung tâm phân phối và điểm bán lẻ. Bất kỳ sự gián đoạn nào về nhiệt độ cũng có thể làm tăng tốc độ phân hủy và rút ngắn thời hạn sử dụng của sản phẩm.

Nhiệt độ bảo quản cũng cần được điều chỉnh theo từng nhóm nông sản để tránh tổn thương lạnh. Một số loại rau nhiệt đới nếu được bảo quản ở nhiệt độ quá thấp có thể bị cháy xám, thâm vỏ hoặc chín bất thường. Các cảm biến và thiết bị ghi dữ liệu tự động có thể được sử dụng để theo dõi liên tục nhiệt độ, độ ẩm, phát hiện sớm sự cố mất điện hoặc hỏng thiết bị, đồng thời hỗ trợ truy xuất trách nhiệm khi xảy ra hư hỏng sản phẩm.

Bao bì không chỉ để chứa đựng

Một trong những hướng công nghệ được ứng dụng là bao bì khí quyển biến đổi. Công nghệ này cho phép chủ động hoặc thụ động điều chỉnh thành phần khí bên trong bao bì, giảm nồng độ oxy hoặc tăng carbon dioxide ở mức phù hợp để làm chậm quá trình hô hấp, từ đó hạn chế quá trình chín và già hóa tự nhiên của rau quả.

Hiệu quả của bao bì khí quyển biến đổi phụ thuộc vào độ thông khí của màng bao bì và tốc độ hô hấp của từng loại nông sản. Vì vậy, thiết kế bao bì cần được điều chỉnh theo từng nhóm sản phẩm. Bao bì cũng phải được kết hợp với nhiệt độ bảo quản phù hợp. Nếu quá kín, sản phẩm có thể thiếu oxy nghiêm trọng và chuyển sang hô hấp yếm khí, tạo mùi lạ và làm giảm chất lượng.

Việc kiểm soát độ ẩm trong bao bì có thể thực hiện thông qua tấm thấm hút hoặc túi hút ẩm, hạn chế ngưng tụ hơi nước nhưng vẫn duy trì độ căng của tế bào. Các màng kiểm soát hơi nước cũng giúp điều tiết tốc độ truyền ẩm, duy trì độ giòn của rau ăn lá và hạn chế môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.

Cùng với đó, chất hấp phụ ethylene như permanganat, zeolite hoặc than hoạt tính có thể được sử dụng để hạn chế hiện tượng chín nhanh, mềm hóa và vàng lá ở những loại rau quả nhạy cảm. Xu hướng mới là tích hợp trực tiếp các chất hấp thụ ethylene vào cấu trúc màng bao bì, qua đó tăng diện tích tiếp xúc, bảo đảm an toàn thực phẩm và giảm nguy cơ túi hấp phụ bị rách trong quá trình vận chuyển.

IoT, AI tham gia quản lý chuỗi cung ứng

Chuyển đổi số có thể giúp chuyển hoạt động bảo quản từ theo dõi thủ công sang giám sát theo thời gian thực. Hệ thống IoT kết nối cảm biến cho phép theo dõi liên tục nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ các loại khí như oxy, carbon dioxide, ethylene trong kho bãi và phương tiện vận chuyển.

Khi nhiệt độ vượt ngưỡng, mất điện hoặc kho bị mở bất thường, hệ thống có thể phát cảnh báo để xử lý sớm. Dữ liệu được lưu trữ tự động cũng cho phép xác định thời điểm, vị trí xảy ra gián đoạn trong chuỗi lạnh, từ đó hỗ trợ truy xuất trách nhiệm.

Trong khi đó, AI có thể phân tích dữ liệu để dự báo thời hạn sử dụng, nhận diện khuyết tật sản phẩm và tối ưu tuyến đường vận chuyển nhằm giảm thời gian phân phối và tiêu thụ năng lượng. Công nghệ này cũng hỗ trợ quản lý hàng hóa theo nguyên tắc “hết hạn trước, xuất trước”, ưu tiên phân phối những lô hàng có thời hạn sử dụng còn lại ngắn hơn.

Hệ thống truy xuất nguồn gốc số sử dụng mã QR, mã vạch có thể liên kết dữ liệu từ vùng sản xuất đến điểm bán, tăng tính minh bạch về nguồn gốc và hỗ trợ thu hồi sản phẩm khi cần thiết.

Vật liệu sinh học phải đáp ứng cả yêu cầu bảo quản

Bên cạnh công nghệ lạnh và số hóa, vật liệu bao gói sinh học được xem là hướng phát triển nhằm giảm phụ thuộc vào nhựa hóa thạch. Các polyme sinh học như PL và PHA có khả năng phân hủy trong những điều kiện xác định, có thể được nghiên cứu để thay thế nhựa hóa thạch trong sản xuất màng bao gói, khay và tấm đệm nông sản.

Các lớp phủ ăn được có thể tạo một màng mỏng trên bề mặt nông sản, hình thành hàng rào vật lý, giảm tốc độ mất nước và hạn chế trao đổi khí gây hư hỏng. Ngoài ra, tinh bột, cellulose, chitosan và sợi thực phẩm từ phụ phẩm nông nghiệp cũng đang được phát triển để tạo ra các giải pháp bao gói thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên, đổi mới vật liệu không thể chỉ dựa trên tiêu chí “sinh học”. Vật liệu bao gói vẫn phải bảo đảm khả năng bảo vệ nông sản, an toàn khi tiếp xúc với sản phẩm và phù hợp với điều kiện sử dụng.

Vật liệu sinh học hiện còn đối mặt với những hạn chế như độ bền cơ học thấp, khả năng cản hơi nước chưa cao và độ nhạy với môi trường ẩm. Chi phí sản xuất và những khó khăn trong tái chế bao bì nhiều lớp cũng là các vấn đề cần được giải quyết. Vì vậy, lựa chọn vật liệu cần dựa trên sự cân bằng giữa khả năng bảo vệ, an toàn và hiệu quả kinh tế thay vì chỉ dựa vào nhãn “sinh học”.

Công nghệ cao cần bắt đầu từ những thao tác cơ bản

TS Phạm Thị Liên đề xuất mô hình bảo quản tích hợp gồm nhiều công đoạn, từ thu hoạch và sơ chế đúng quy trình đến tiền làm lạnh, bao gói, giám sát bằng cảm biến và duy trì chuỗi lạnh. Nông sản cần được thu hoạch đúng độ chín, vào thời điểm thời tiết mát mẻ, sau đó nhanh chóng đưa vào khu vực có mái che để loại bỏ nhiệt đồng ruộng và tránh ánh nắng trực tiếp.

Tại vùng sản xuất, các điểm tiền làm lạnh tập trung có thể giúp hợp tác xã tiếp cận thiết bị hiện đại và giảm tổn thất ngay từ sau thu hoạch. Các nhà khoa học cần xác định thông số nhiệt độ, độ ẩm và đặc điểm hô hấp riêng của từng giống nông sản Việt Nam để xây dựng quy trình bảo quản phù hợp. Đồng thời, nghiên cứu bao bì sinh học, màng phủ ăn được và chất hấp thụ ethylene an toàn cần gắn với khả năng áp dụng ở quy mô nông hộ.

Với nông dân, những thao tác cơ bản vẫn có vai trò quyết định. Nông sản cần được thu hoạch đúng thời điểm, ưu tiên thời tiết mát; sau thu hái phải đưa ngay vào nơi có mái che, tránh nén, đổ hoặc chất đống gây tổn thương cơ học. Dụng cụ và thùng chứa phải được vệ sinh, nguồn nước được kiểm soát để hạn chế vi sinh vật. Bao bì không nên được sử dụng quá kín khi chưa xác định rõ nhu cầu hô hấp của sản phẩm, đồng thời thông tin lô hàng cần được ghi chép đầy đủ để phục vụ truy xuất nguồn gốc.

Từ góc độ triển khai, ứng dụng công nghệ cao không nhất thiết phải bắt đầu bằng những hệ thống phức tạp hoặc khoản đầu tư lớn. Nông hộ và hợp tác xã cần ưu tiên chuẩn hóa các kỹ thuật cơ bản như thu hoạch đúng độ chín, hạn chế dập nát, sau đó từng bước đo lường nhiệt độ, độ ẩm và chuẩn hóa quy trình.  Khi quy trình đã ổn định, việc đầu tư cảm biến, kết nối dữ liệu và AI mới có thể phát huy hiệu quả. Ứng dụng công nghệ cao không nhất thiết bắt đầu từ các hệ thống phức tạp hay chi phí lớn. Thay vào đó, nông hộ và hợp tác xã nên ưu tiên thực hiện đúng các kỹ thuật cơ bản.

Mục tiêu giảm thất thoát và bảo vệ môi trường chỉ có thể đạt được khi các giải pháp được triển khai đồng bộ trong toàn chuỗi giá trị. Tiền làm lạnh, bao gói phù hợp và chuỗi lạnh ổn định cần được kết nối với nhau; các công nghệ như AI và IoT chỉ phát huy tối đa hiệu quả trên nền tảng quản lý sau thu hoạch tốt.

Việc ứng dụng công nghệ cao đồng thời cần gắn với giảm phụ thuộc vào nhựa dùng một lần, ưu tiên vật liệu thân thiện với môi trường, qua đó nâng cao giá trị kinh tế bền vững của nông sản Việt Nam và đáp ứng các tiêu chuẩn xanh trên thị trường.