TÁC GIẢ:
Trần Ngọc Phụng, Ngô Hoàng Bảo Trân, Lê Huỳnh Đức, Huỳnh Ngọc Thiện, Nguyễn Song Thảo Nguyên, Thôi Mỹ Huệ – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TPHCM
VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT
Vấn đề về an ninh lương thực và thất thoát lương thực
Dân số toàn cầu ngày càng tăng và dự đoán sẽ đạt hơn 9 tỷ người vào năm 2050, kéo theo sản lượng lương thực tăng khoảng 70% [1]. Mặc dù tỷ lệ gia tăng dân số dự kiến từ năm 2007 đến năm 2050 được dự báo là thấp hơn 50% so với tỷ lệ tăng trưởng từ năm 1963 đến năm 2007, tỷ lệ tăng cao vẫn được dự báo ở châu Phi cận Sahara, Đông Á và Đông Nam Á nơi mà tỷ lệ mất an toàn thực phẩm và suy dinh dưỡng đã tăng cao [2].
Bên cạnh việc cải thiện năng suất, việc giảm tỷ lệ thất thoát và lãng phí lương thực toàn cầu hiện nay, bao gồm thất thoát sau thu hoạch và trong các quy trình sản xuất sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề mất an toàn lương thực tại các khu vực trên. Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thất thoát lương thực ở các nước phát triển xảy ra ở khâu tiêu thụ [3], trong khi ở các nước kém phát triển, hầu hết tổn thất chủ yếu xảy ra ở khâu xử lý và chế biến sau thu hoạch [4]. Tỷ lệ thất thoát lương thực đã dẫn đến thiếu lương thực và khiến hàng triệu người ở các nước thu nhập thấp bị suy dinh dưỡng.
Tại Đông Nam Á, Việt Nam là nước có ngành nông nghiệp phát triển mạnh, với hơn 2,3 triệungười hiện đang làm nghề nông [5]. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn vào năm 2017 [6]thì mặc dù Việt Nam có sản lượng xuất khẩu nông sản đứng thứ 2 Đông Nam Á và thứ 15 trên thế giới, nhưng các sản phẩm nông sản c
ủa nước ta vẫn chưa thu về lợi nhuận nhiều do chất lượng nông sản vẫn còn thấp, và chưa đạt tiêu chuẩn. Có đến 10 – 20% nông sản bị tổn thất về sản lượng trong và sau khi thu hoạch [7]. Và vấn đề chính cũng nằm ở quy trình chế biến nông sản.
Vấn đề trong quy trình sấy
Trong đó, việc tiến hành quy trình sấy thực phẩm không phù hợp và không tối ưu đã dẫn đến thiệt hại thu nhập đáng kể cho nông dân, nhà phân phối, chế biến và xuất khẩu thực phẩm ở các vùng Châu Phi cận Sahara, Đông Á và Đông Nam Á. Ngoài thiệt hại về thu nhập, việc sấy kém còn góp phần gây ra ô nhiễm aflatoxin, một vấn đề lớn về an toàn thực phẩm và sức khỏe cộng đồng tại khu vực Châu Phi. Về vấn đề này, việc sử dụng các công nghệ sấy thích hợp có thể cho phép người sản xuất quy mô nhỏ giảm đáng kể tổn thất sau thu hoạch, cải thiện chất lượng thực phẩm, tạo thu nhập và cơ hội việc làm.
Sấy thường được xem là phương pháp tiêu tốn nhiều năng lượng và chi phí để cải thiện khả năng bảo quản của các loại nông sản. Việc giảm độ ẩm trong phương pháp này giúp ngăn ngừa nguy cơ vi sinh vật phát triển, giảm thiểu nhiều phản ứng trong thực phẩm làm giảm chất lượng, như sự phân huỷ, phản ứng enzyme, hóa nâu phi enzyme, oxy hóa lipid và sắc tố, đồng thời làm giảm đáng kể trọng lượng và thể tích thực phẩm [8, 9]. Trong số các phương pháp hiện có, phơi nắng ngoài trời là phương pháp được ưa chuộng nhất ở các nước nhiệt đới, nhờ vào chi phí thấp, đặc biệt đối với nông dân sản xuất nhỏ ở nông thôn. Tuy nhiên, quá trình sấy phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường xung quanh và rất dễ bị ô nhiễm bởi bụi, mưa, gió, sâu bọ và chuột [10, 11], dẫn đến sản phẩm chất lượng thấp. và mất thu nhập của nông dân.
ĐÃ CÓ NHỮNG GIẢI PHÁP NÀO HIỆN NAY ĐỂ XỬ LÝ VẤN ĐỀ TRÊN
Các đối thủ cạnh tranh:
Hiện nay trên thị trường đang có 2 công ty lớn đang kinh doanh mảng máy sấy – nhà sấy năng lượng mặt trời, bao gồm:
- Công ty cổ phần công nghệ năng lượng bền vững Việt Nam (SETECH) đang kinh doanh máy sấy máy sấy năng lượng mặt trời với đa dạng quy mô từ nhỏ đến lớn.
- Công ty TNHH Giải pháp công nghệ thông minh ITS đang kinh doanh máy sấy năng lượng mặt trời sử dụng trục xoay với đa dạng quy mô.
Lợi thế cạnh tranh của dự án (Unique selling point)
Thứ nhất, về mặt giá thành (720 nghìn/kg), so với máy sấy của công ty ITS (1.1 triệu/kg) chúng tôi tiết kiệm được hơn 50% chi phí trên 1 kg sản phẩm khô.
Thứ hai, máy sấy chúng tôi cung cấp ứng dụng IoT vào khâu sản xuất, quản lý qua giao diện App và điều khiển sản xuất sản phẩm một cách tự động. Đây là vấn đề mà cả 2 công ty trên chưa thực hiện được, nếu có điều khiển thông minh thì 2 công ty trên chỉ dừng lại ở việc hiển thị các thông số trên app và màn hình điều khiển.
Thứ ba, hiện chúng tôi đang làm nhiều thí nghiệm để xác định các thông số tối ưu của quá trình sấy trên nhiều loại thực phẩm như cà rốt, lạp xưởng, nấm, thơm, chuối, vỏ bưởi, hành tây,… vì mỗi loại thực phẩm có đường cong sấy cũng như đường cong tốc độ sấy khác nhau và dựa vào đó chúng ta có thể xác định cách điều khiển quá trình sấy tối ưu để đạt được kết quả tốt nhất.
Thứ tư, là về hiệu quả sử dụng năng lượng – một bài toán đau đầu của thế kỷ 21, hiện tại máy sấy của chúng tôi được trang bị hệ thống pin năng lượng mặt trời – năng lượng tái tạo nên không sử dụng hoặc gần như sử dụng rất ít năng lượng điện. Điều này giúp các khách hàng của chúng tôi tiết kiệm được chi phí vận hành hiệu quả hơn máy sấy của công ty đối thủ. Đặc biệt là khi máy sấy của ITS vận hành dựa trên nguyên lý sấy động nên việc tiêu tốn thêm năng lượng để động cơ xoay dẫn đến tiêu tốn thêm chi phí vận hành.
→ Do đó, chúng tôi có thể tự hào khẳng định chúng tôi có một mức giá phải chăng với những ưu thế về mặt công nghệ so với đối thủ, cung cấp sản phẩm phù hợp với yêu cầu khách hàng về mặt năng suất, chi phí, giúp khách hàng chỉ cần đầu tư một lần và có thể tiết kiệm hầu hết các chi phí vận hành liên quan đến năng lượng.
GIẢI PHÁP BẠN ĐỀ XUẤT
Mục đích của dự án là thiết kế và chế tạo “Máy sấy nhà kính thông minh – Smart Greenhouse Dryer (SGD) có tích hợp công nghệ IoT” nhằm nâng cao chất lượng thành phẩm sau công đoạn sấy của các sản phẩm chế biến nông – thủy sản của Việt Nam.
Để có thể đảm bảo chất lượng cao nhất đối với sản phẩm đầu ra, SGD được tích hợp với 4 tính năng chính: khay sấy tĩnh, khử vi sinh, giám sát và điều khiển từ xa, phân tích và dự báo dữ liệu.
- Sử dụng khay sấy nhằm tiết kiệm diện tích, tăng hiệu quả sấy đồng đều bề mặt sản phẩm, nâng cao chất lượng thành phẩm sau khi sấy.
- Có hệ thống dàn đèn tia UV được lắp đặt phía trong máy sấy nhằm giúp khử vi sinh.
- Có hệ thống thu hồi nhiệt dư và tái sử dụng tuần hoàn nhiệt dư nhằm tiết kiệm năng lượng cho máy sấy.
- Có tích hợp công nghệ IoT, giúp người dùng có thể giám sát, điều khiển hệ thống từ xa. Bên cạnh đó, máy sấy có khả năng lưu trữ và phân tích dữ liệu sấy giúp người dùng hoạt định mùa vụ, điều chỉnh các thông số sấy thích hợp để có thể đưa ra sản phẩm với chất lượng cao, đúng mùa, và đạt tiêu chuẩn quốc tế.
Ngoài nguyên lý sấy nhà kính cơ bản (bẫy nhiệt và lưu thông không khí), SGSD còn được thiết kế với trục xoay động, giúp không khí thổi vào buồng sấy có thể tách ẩm đồng đều bề mặt sản phẩm. Qua đó, chất lượng sản phẩm sẽ được nâng cao.
Hơn nữa, máy sấy còn được trang bị đèn UV, để khử vi sinh trên sản phẩm sấy, ví dụ như ở thủy sản sẽ có E. coli và Coliform. Tính năng này giúp sản phẩm có thể đạt được tiêu chuẩn quốc tế về vệ sinh an toàn thực phẩm.
Công nghệ IoT được ứng dụng vào SGSD với 2 mục đích chính đó là điều khiển giám sát và phân tích dữ liệu. Công nghệ IoT là một công nghệ không phải mới trên thế giới, nhưng tại Việt Nam hiện nay đang trong bước phát triển mạnh mẽ, nhất là trong nông nghiệp. Để áp dụng IoT vào máy sấy, nhóm đã thiết kế một ứng dụng điện thoại (theo hình 2), giúp cho người dùng có thể giám sát, điều khiển và dự báo mùa vụ. Với app này, hệ thống có thể được điều khiển ở bất cứ nơi nào thông qua Internet. Ngoài ra, các dữ liệu người dùng sẽ được lưu trữ trên “đám mây” và từ đó hệ thống có thể tự động điều chỉnh các thông số sấy cho phù hợp và cũng như dự báo cho người dùng các mùa vụ cần chú ý trong năm.
Hiện nay, thị trường tiềm năng mà sản phẩm chúng tôi đang hướng tới là các hộ kinh doanh gia đình hay các các cơ sở sản xuất thực phẩm khô với quy mô nhỏ (dưới 50 nhân viên) vì ở phân khúc thị trường lớn hơn hiện đang có những máy sấy ưu việt với giá thành cao hơn rất nhiều ví dụ như sấy thăng hoa, sấy bơm nhiệt,…
Chúng tôi đang có dự tính sản xuất máy sấy ở 2 quy mô với giá thành như sau
1, Quy mô vừa
- Giá: 350 triệu đồng.
- Năng suất: Lên tới 500 kg
- Thông số máy sấy: 2.5m x 3.5m x 2.75m
- Quy mô lớn
- Giá : 650 triệu đồng
- Năng suất: Lên tới 1500 kg
- Thông số máy sấy: 3.5m x 7m x 3.5m
MÔ HÌNH KINH DOANH:
- Kế hoạch kinh doanh trong 5 năm:
- Dự toán tài chính sau 5 năm kinh doanh: (Doanh số và doanh thu được tính theo số lượng máy công suất trung bình)
Với số vốn đầu tư năm đầu là 1 tỷ VNĐ, dự toán tài chính sau 5 năm hoạt động:
Dự án kỳ vọng sẽ hòa vốn ở doanh số là 30 máy sấy vào cuối năm thứ 3
Các chỉ số tài chính sau 5 năm kinh doanh:
Tài liệu tham khảo:
[1] Food and Agriculture Organization of the United States, How to Feed the World in 2050. 2009. Truy cập tại http://www.fao.org/wsfs/forum2050/wsfs-forum/en/ [2] M.J. Divo, C.H. Martinez, D.M. Mannino,Ageing and the epidemiology of multimorbidity,Eur. Respir. J., 44 (4), 2014, pp. 1055-1068. [3] R.J. Hodges, J.C. Buzby, B. Bennett, Postharvest losses and waste in developed and less developed countries: opportunities to improve resource use, J. Agric. Sci. ,2010, pp. 1-9. [4] M.J. Chegere, Post-harvest losses reduction by small-scale maize farmers: the role of handling practices. Food Pol., 77, 2018, pp. 103-115. [5] ích Nguyên, Ngành nghề nông thôn giải quyết việc làm cho 2,3 triệu người. Truy cập tại: https://www.bienphong.com.vn/nganh-nghe-nong-thon-giai-quyet-viec-lam-cho-23-trieu-nguoi-post435325.html [6] Kiều Linh Xuất khẩu nông sản Việt Nam đứng thứ 2 Đông Nam Á, thứ 15 thế giới, Truy cập tại: https://vneconomy.vn/xuat-khau-nong-san-viet-nam-dung-thu-2-dong-nam-a-thu-15-the-gioi-20180907124620293.html [7] Chính phủ nước Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, Nghị quyết về cơ chế, chính sách giảm tổn thất sau thu hoạch đối với nông sản, thủy sản (Nghị quyết số: 48/NQ-CP), Hà Nội, 2009. [8] A. Kumar, G.N. Tiwari, Effect of mass on convective mass transfer coefficient during open sun and greenhouse drying of onion flakes, J Food Eng., 79, 2007, pp. 1337-1350 [9] P. Barnwal, G.N. Tiwari, Grape drying by using hybrid photovoltaic-thermal (PV/T) greenhouse dryer: an experimental study, Sol. Energy, 82, 2008, pp. 1131-1144. [10] H. El Hage, A. Herez, M. Ramadan, H. Brazzi, M. Khaled, An investigation on solar drying: a review with economic and environmental assessment, At. Energ., 157, 2018, pp. 815-829. [11] P. Singh, V. Shrivastava, A. Kumar, Recent developments in greenhouse solar drying: a review, Renew. Sustain. Energy Rev., 82 (3), 2018, pp. 3250-3262.