Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phù hợp để sản xuất rau an toàn , kiếu công nghiệp đạt năng suất chất lượng và hiệu quả cao

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp I

Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nớc

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phù hợp
để sản xuất rau an toàn, kiểu công nghiệp
đạt năng suất, chất lợng và hiệu quả cao
M số kc 07.20

Chủ nhiệm đề tài: Pgs, ts. Hồ hữu an

6622
02/11/2007
hà nội - 2007


tĐHNN-I

BGDĐT

BGDĐT

TĐHNN-I

BGDĐT
TĐHNN-I

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học Nông nghiệp - I
Trâu Quỳ, Gia Lâm Hà Nội

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:
Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phù hợp để
sản xuất rau an toàn, kiểu công nghiệp đạt
năng suất, chất lợng và hiệu quả cao
M số: KC.07.20
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. Hồ Hữu An

Hà Nội, 7 2005
Bản quyền 2005 thuộc PGS. TS. Hồ Hữu An
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu phải gửi đến PGS. TS. Hồ Hữu An
Trờng ĐHNNI, Hà Nội, trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu.


Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học Nông nghiệp - I
Trâu Quỳ, Gia Lâm Hà Nội
Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:
Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phù hợp để
sản xuất rau an toàn, kiểu công nghiệp đạt
năng suất, chất lợng và hiệu quả cao
M số: KC.07.20
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. Hồ Hữu An

Hà Nội, 7 2005
Bản thảo viết xong 7 2005
Tài liệu này đợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đề tài cấp Nhà nớc,

Mã số KC. 07. 20

Danh sách những ngời thực hiện
Đề tài : Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phù hợp để sản xuất rau an toàn, kiểu
công nghiệp đạt năng suất, chất lợng và hiệu quả cao
Mã số: KC.07.20
TI

Họ và tên

I

Chủ nhiệm

Chức vụ

Học hàm,

Công việc thực hiện

học vị

Đề tài
1

Hồ Hữu An

Cán bộ giảng
dạy Trờng
ĐHNN I

PGS. TS.

- Viết đề cơng đề tài để đấu thầu và
hoàn chỉnh hồ sơ đề tài.
- Tổ chức, Quản lý đề tài, thực hiện
suốt cả quá trình..v.v.
- Thiết kế 2 loại nhà trồng cây cao (cà
chua, da chuột), loại cây thấp (xà
lách, súp lơ xanh), hệ thống làm mát,
hệ thống tới, hệ thống trồng, hệ
thống pha dung dịch, công nghệ gieo
trồng chúng.
- Nghiên cứu thực nghiệm cây cà
chua, da chuột, xà lách và súp lơ
xanh
- Nghiên cứu, xây dựng 2 mô hình
sản xuất rau an toàn kiểu công nghiệp
loại cây cao và cây thấp(cà chua, da
chuột, xà lách, súp lơ xanh)
- Viết quy trình công nghệ sản xuất
cà chua, da chuột, xà lách, súp lơ
xanh đạt năng suất, chất lợng cao và
an toàn và xây dựng 2 mô hình hai


loại cây cao và cây thấp nói trên
- Viết báo cáo tổng kết KH và KT Đề
tài để nghiệm thu cấp Cơ sở và cấp
Nhà nớc.
II

Những
ngời thực
hiện

1

Hồ Hữu An

Cán bộ giảng

PGS. TS.

- Thiết kế 2 loại nhà trồng cây cao và

dạy Trờng

cây thấp theo yêu cầu của cà chua,

ĐHNN I

da chuột, xà lách và súp lơ xanh,
thiết kế hệ thống tới, làm mát nhà,
hệ thống trồng các loại cây cà chua,
da chuột, xà lách và súp lơ xanh,
thiết kế hệ thống pha dung dịch
- Nghiên cứu, lựa chọn các nguyên tố
dinh dỡng để pha dung dịch cho 4
loại cây trên.
- Nghiên cứu, lựa chọn các giá thể
gieo, trồng.

- Nghiên cứu công nghệ gieo trồng cà
chua, da chuột, xà lách, súp lơ xanh
an toàn kiểu công nghiệp và xây dựng
2 mô hình loại cây cao và cây thấp
nói trên.

2

Nguyễn Hữu Cán bộ giảng
Thành

dạy Trờng
ĐHNN I

Tiến sỹ

- Phân tích thành phần nớc trớc khi
pha dung dịch dinh dỡng.
- Pha dung dịch dinh dỡng cho cà
chua, da chuột, xà lách và súp lơ
xanh.
- Định kỳ kiểm tra pH và EC .


3

4

PGS.TS

- Nghiên cứu thành phần, diễn biến số

Nguyễn Văn

Cán bộ giảng

Đĩnh

dạy Trờng

lợng một số sâu bệnh hại rau chính

ĐHNN I

trong nhà lới và biện pháp phòng trừ

Vũ Thanh

Cán bộ giảng

Hải

dạy Trờng

Kỹ s

- Nghiên cứu trồng cây xà lách an
toàn không dùng đất kiểu hồi lu.

ĐHNN I

5

Cao Việt Hà

Cán bộ giảng

Tiến sỹ

- Nghiên cứu trồng cây xà lách an
toàn không dùng đất kiểu tịnh.

dạy Trờng
ĐHNN I
6

Nguyễn Kim Cán bộ giảng
Thanh

Tiến sỹ

- Nghiên cứu trồng cây súp lơ xanh an
toàn không dùng đất.

dạy Trờng
ĐHNN I

7

Nguyễn

Viện Cơ điện

Hồng

và CNSTH

Kỹ s

- Nghiên cứu thiết bị hệ thống tới tự
động (Bơm, hộp điều khiển tới tự
động theo thời gian và lu lợng,

Phơng

đờng ống dẫn từ bơm và vòi tới cho
cây)
8

Nguyễn Văn

Viện Cơ điện

Cờng

và CNSTH

Kỹ s

- Nghiên cứu thiết bị phụ trợ (hệ
thống lới cắt nắng, phun sơng) và

xây dựng mô hình nhà trồng

9

Nguyễn Anh Viện Cơ điện
Tuấn

và CNSTH

Kỹ s

- Nghiên cứu hệ thống nhà trồng


D2-3-DSTG

Danh sách tác giả
của Đề tài KH&CN cấp Nhà nớc
(Danh sách những cá nhân đã đóng góp sáng tạo chủ yếu cho Đề tài

đợc sắp xếp theo thứ tự đ thoả thuận)
(Kèm theo Quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004
của Bộ trởng Bộ Khoa học và Công nghệ)

1. Tên Đề tài:
Nghiên cứu Công nghệ và Thiết bị phù hợp để sản xuất rau an toàn không dùng
đất kiểu công nghiệp đạt năng suất, chất lợng và hiệu quả cao
M số: KC.07.20

2. Thuộc Chơng trình : Chơng trình khoa học công nghệ phục vụ công nghiệp

hoá và hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn. M số: KC.07
3. Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2003 đến 6/2005
4. Cơ quan chủ trì: Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
5. Bộ chủ quản: Bộ Khoa học và Công nghệ
6. Danh sách tác giả:
TT

Học hàm, học vị, họ và tên

1

PGS. TS. Hồ Hữu An

2

TS. Nguyễn Hữu Thành

3

PGS. TS. Nguyễn Văn Đĩnh

4

KS. Vũ Thanh Hải

5

TS. Cao Việt Hà

6

TS. Nguyễn Kim Thanh

7

KS. Nguyễn Hồng Phơng

8

KS. Nguyễn Văn Cờng

9

KS. Nguyễn Anh Tuấn

Chữ ký

Trờng Đại học Nông nghiệp I
Hiệu trởng


bài tóm tắt
Đề tài KC.07.20 đợc thực hiện với mục tiêu chung: Xác định đợc quy trình
công nghệ và thiết bị phù hợp để sản xuất quanh năm một số loại rau kiểu công nghiệp
đạt năng suất, chất lợng và hiệu quả cao, an toàn, giảm lao động nặng nhọc, bảo vệ
môi trờng, với nội dung chính sau đây:
- Nghiên cứu công nghệ sản xuất an toàn một số loại rau có giá trị dinh dỡng, giá trị
kinh tế cao, kiểu công nghiệp đạt năng suất, chất lợng cao (cà chua, da chuột, xà lách
và súp lơ xanh).
- Nghiên cứu, lựa chọn, thiết kế một số thiết bị phục vụ công nghệ để sản xuất rau an

toàn kiểu công nghiệp.
- Xây dựng đợc 2 mô hình sản xuất rau an toàn: một số loại cây cao (cà chua, da
chuột) và loại cây thấp (xà lách, súp lơ xanh) trên các giá thể khác nhau với kỹ thuật
tới dung dịch nhỏ giọt phù hợp từng loại nhà trồng (lắp ghép từng modul 200m2).
Trong quá trình thực hiện, đề tài đ luôn bám sát mục tiêu và nội dung đề ra. Đ
thiết kế và xây lắp đợc 2 loại nhà trồng cây cao (cà chua, da chuột) 400m2, loại cây
thấp (xà lách, súp lơ xanh) 200m2/modul. Đ nghiên cứu thực nghiệm về 4 loại cây rau
trên, gieo trồng quanh năm không dùng đất (trên 4 giá thể: M, T, D, TD) với
trên 10 nguyên tố đa, vi lợng bằng hệ thống tới tự động nhỏ giọt theo thời gian và lu
lợng. Cà chua đạt năng suất thực thu cao (vợt chỉ tiêu từ 106,7 - 350% một vụ và
115,4 đến 323,1% cả năm). Da chuột năng suất thực thu đạt và vợt mục tiêu từ 166224,7% một vụ và 362-489,8% cả năm. Xà lách năng suất thực thu đạt và vợt mục tiêu
(từ 100-195% trên 1 vụ và 140,2-671,5% cả năm). Súp lơ xanh đ đạt và vợt mức so
với mục tiêu của đề tài là 111,1% cả năm. Sản phẩm đạt chất lợng cao, các chỉ tiêu về
độ an toàn đều đạt so với quy định của quốc tế (FAO, WHO) và của Nhà nớc Việt
Nam. Kết quả cho thấy công nghệ này có thể trồng quanh năm, hạn chế sâu bệnh, rất ít
sử dụng thuốc BVTV, đảm bảo đợc môi trờng sống, giảm đợc các công lao động
nặng nhọc (không phải cày, bừa, cuốc xới, làm cỏ, ...v.v.) lại cho năng suất cao, chất
lợng tốt. Sơ bộ hạch toán kinh tế 4 loại cây trồng nói trên đều có hiệu quả cao. Số liệu


thu đợc đ xử lý bằng phơng pháp thống kê, ở cơ quan có chuyên môn và có tính
pháp lý, nên có độ tin cậy cao.
Đề tài đ thực hiện đầy đủ, đảm bảo tốt nội dụng theo 9 sản phẩm Khoa học và
Công nghệ đ đăng ký: Báo cáo tổng quan chung về công nghệ sản xuất rau an toàn và
các thiết bị phục vụ công nghệ; Xây dựng 4 quy trình công nghệ sản xuất cà chua, da
chuột, xà lách và súp lơ xanh an toàn; Thiết bị nhà trồng rau kiểu công nghiệp loại cây
cao (cà chua, da chuột) 400m2; Thiết bị nhà trồng rau kiểu công nghiệp loại cây thấp
(xà lách, súp lơ xanh) 200m2; Hệ thống tới dung dịch nhỏ giọt tự động theo thời gian
và lu lợng theo yêu cầu công nghệ sản xuất cà chua, da chuột, xà lách và súp lơ
xanh kiểu công nghiệp; Xây dựng 2 mô hình sản xuất rau an toàn cho loại cây cao và

cây thấp.
Trong quá trình thực hiện, đề tài đ nâng cao đựơc kiến thức cho đội ngũ cán bộ,
công nhân, đào tạo đợc trên 30 sinh viên thực tập tốt nghiệp, 1 nghiên cứu sinh đang
thực hiện và đ tổ chức 4 Hội thảo trong Nam ngoài Bắc. Đ gửi 3 bài báo sẽ đăng
trong tạp chí chuyên ngành (có giấy xác nhận). Ngoài ra đề tài đ tham gia các Chợ
Công nghệ và Thiết bị Techmart Hải Phòng, Nghệ An, đ ký đợc nhiều Biên bản ghi
nhớ trị giá trên 20 tỷ đồng, tại Hội chợ Hàng thật, Hàng giả Vĩnh Phúc đợc tặng Huy
chơng vàng. Đợc các báo giới, các h ng vô tuyến truyền hình Trung ơng và địa
phơng quan tâm, đa tin kịp thời, góp phần nhanh chóng để Công nghệ đi vào cuộc
sống. Kết quả nghiên cứu đ chứng minh rằng đây là Công nghệ cao đ , đang đợc
Việt hoá, do con ngời Việt Nam làm chủ, nội dung nghiên cứu đáp ứng đợc những
mục tiêu của đề tài đề ra và sẵn sàng chuyển giao công nghệ.


MụC LụC
Lời mở đầu
Chơng I

......................................................................................................................1

Mục tiêu, nội dung và phơng pháp nghiên cứu

1. Mục tiêu đề tài.......................................................................................................................3
1.1. Mục tiêu chung...................................................................................................................3
1.2. l. Mục tiêu cụ thể................................................................................................................3
2. Nội dung của đề tài...............................................................................................................3
2.1. Nghiên cứu lựa chọn, thiết kế một số thiết bị phục vụ công nghệ sản
xuất rau an toàn kiểu công nghiệp...........................................................................................3
2.2. Nghiên cứu công nghệ sản xuất rau an toàn một số loại rau, kiểu công
nghiệp đạt năng suất, chất lợng cao (cà chua, da chuột, xà lách và súp

lơ xanh) .....................................................................................................................................4
2.3. Xây dựng 2 mô hình sản xuất rau an toàn kiểu công nghiệp: loại rau
cao cây thân leo (cà chua, da chuột) và loại rau thân thấp ( xà lách và
súp lơ xanh) ..............................................................................................................................5
3. Phơng pháp nghiên cứu......................................................................................................5
3.1 Phơng pháp nghiên cứu thiết bị.......................................................................................5
3.1.1. Nghiên cứu tổng quan về các thiết bị phục vụ cho công nghệ sản xuất
rau an toàn kiểu công nghiệp trong và ngoài nớc...............................................................5
3.1.2. Nghiên cứu chép mẫu hệ thống tới tự động nhỏ giọt dung dịch dinh
dỡng theo thời gian và lu lợng phù hợp với yêu cầu công nghệ...................................5
3.1.3. Nghiên cứu lựa chọn thiết kế và xây dựng 2 mô hình nhà trồng để sản
xuất rau an toàn kiểu công nghiệp cho loại cây cao (cà chua, da chuột) và
cây thấp (xà lách, súp lơ xanh) ..............................................................................................7
3.1.4. Nghiên cứu lựa chọn một số thiết bị làm mát tổng hợp phù hợp với công
nghệ và điều kiện Việt Nam cho nhà trồng rau cây cao (cà chua, da chuột)
và cây thấp (xà lách, súp lơ xanh) ............................................................................................8


3.2. Phơng pháp nghiên cứu công nghệ.............................................................................15
Chơng II.

kết quả nghiên cứu

1. Báo cáo tổng quan về tình hình nghiên cứu sản xuất rau an toàn ngoài
nớc và trong nớc .................................................................................................................19
1.1. Tác hại của một số độc tố trong rau đối với cơ thể con ngời...................................19
1.2. Quy định giới hạn một số độc tố trong rau quả ..........................................................22
1.3. Một số giải pháp sản xuất rau an toàn trên thế giới ....................................................24
1.3.1. Sản xuất rau hữu cơ (Organic) ...................................................................................25
1.3.2. Sản xuất rau an toàn bằng công nghệ không dùng đất ...........................................27

1.4. Một số vấn đề sản xuất rau ở Việt Nam........................................................................36
1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau ở Việt Nam..........................................................36
1.4.2. Vấn đề ô nhiễm đất trồng và nớc tới.....................................................................38
1.4.3. Thực trạng về d lợng HCBVTV, KLN, NO3- và vi sinh vật có hại
trong rau quả tại một số vùng trọng điểm ở Việt Nam..................................................... 49
1.5. Một số giải pháp sản xuất rau an toàn hiện nay ở Việt Nam ....................................50
1.5.1. Trồng rau an toàn ở ngoài ruộng sản xuất................................................................50
1.5.2. Trồng rau an toàn trên đất ở trong nhà trồng............................................................50
1.5.3. Trồng rau an toàn trong dung dịch............................................................................54
2. Kết quả nghiên cứu về thiết bị...........................................................................................59
2.1. Thiết bị nhà trồng............................................................................................................59
2.2. Thiết bị làm mát ..............................................................................................................64
2.3. Thiết bị hệ thống tới nhỏ giọt tự động theo thời gian và lu lợng ...................75
2.4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về công nghệ sản xuất rau an toàn
không dùng đất .......................................................................................................................86
2.4.1. Định hớng và nghiên cứu lựa chọn sơ bộ ban đầu ................................................86
2.4.2. Phơng pháp nghiên cứu cụ thể cho từng cây rau....................................................92
2.4.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm (cà chua, da chuột, xà lách và súp
lơ xanh) .................................................................................................................................. 97
2.5. Xây dựng các quy trình công nghệ sản xuất rau an toàn trồng không
dùng đất .................................................................................................................................135


2.5.1. Quy trình sản xuất cà chua an toàn bằng công nghệ không dùng đất ................135
2.5.2. Quy trình sản xuất da chuột an toàn bằng công nghệ không dùng đất .............138
2.5.3. Quy trình sản xuất xà lách an toàn bằng công nghệ không dùng đất ................141
2.5.4. Quy trình sản xuất súp lơ xanh an toàn bằng công nghệ không dùng đất .........143
2.6. Xây dựng hai mô hình sản xuất rau an toàn loại cây cao (cà chua, da chuột)
và loại cây thấp (xà lách và súp lơ xanh) .........................................................................146
2.6.1. Mô hình thứ nhất: Loại cây cao (cà chua, da chuột) ..........................................146

2.6.2. Mô hình thứ hai: Loại cây thấp (xà lách, súp lơ xanh) .........................................154
2.7. Khối lợng sản phẩm khoa học công nghệ đ đ hoàn thành theo
đăng ký..................................................................................................................................161
2.8. Về đào tạo ......................................................................................................................162
2.9. Công bố khoa học......................................................................................................... 162
Chơng III

Tổng quát hoá và đánh giá kết quả thu đợc

1. Kết quả về khoa học........................................................................................................ 164
Chơng IV

Kết luận và đề nghị

1. Kết luận .............................................................................................................................167
2. Đề nghị ..............................................................................................................................171
Lời cảm ơn ......................................................................................................................173
Tài liệu tham khảo ..................................................................................................175
PHụ LụC...............................................................................................................................182


Bảng chú giải
các chữ viết tắt, ký hiệu chữ quy ớc, ký hiệu dấu, đơn vị và thuật ngữ
Đăm HP:
Đăm Hải Phòng
KH-15:
Trang Nông KH15
HQKT:
Hiệu quả kinh tế
M:

giá thể mút
T:
giá thể trấu
D:
giá thể dừa
TD:
giá thể trấu, dừa
Đ/C:
Đối chứng
FAO:
Tổ chức Nông lơng thế giới
WHO:
Tổ chức y tế thế giới
HCBVTV: Hoá chất bảo vệ thực vật
KLN:
Kim loại nặng
Hg:
Thuỷ ngân
Cd:
Cadimi
As:
Asen
Cu:
Đồng
Zn:
Kẽm
Bo:
Bo
Nitrat
NO3:

Ti:
Titan
Sb:
Antimon
Bộ NN và PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
Bộ KH và CN:
Bộ Khoa học và Công nghệ
Bộ GD và ĐT:
Bộ Giáo dục và Đào tạo
pH:
Đơn vị đo độ axit và kiềm
EC:
Độ dẫn điện
T/Ha:
Tấn/Hécta
Mg:
Miligram
G.:
Gram
Kg:
Kilôgam
IPM:
Biện pháp phòng trừ tổng hợp
USD:
Đồng đô la Mỹ
TP.:
Thành phố
KC.07:
M số của chơng trình khoa học và công nghệ phục vụ công
nghiệp hoá và hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn

KC.07.20: M số Đề tài của chơng trình
CNSTH:
Công nghệ sau thu hoạch

SXRAT:
UBND:
VSATTP:
KHKT:
TT:
[Tên.năm ]:
>:
<:
m:
h:
l/h, m3/h:
m/s:
at:
0
C:
m2 , m3 :
kcal, kcal/h:
W,kW:
Kg/h:
Nhiệt thừa:

bao che.
ẩm thừa:




















Sản xuất rau an toàn
Uỷ ban Nhân dân
Vệ sinh an toàn thực phẩm
Khoa học kỹ thuật
Trung tâm
Tên tài liệu tham khảo.
Lớn hơn.
Nhỏ hơn

Đơn vị đo chiều dài.
Đơn vị đo thời gian.
Đơn vị đo lu lợng.
Đơn vị đo vận tốc
Đơn vị đo áp suất
Đơn vị đo nhiệt độ
Đơn vị đo diện tích và thể tích.
Đơn vị đo nhiệt lợng.
Đơn vị đo công suất
lu lợng khối lợng
Nhiệt toả ra từ các nguồn trong nhà và nhiệt thẩm thấu qua kết cấu
Là lợng hơi nớc bay hơi đoạn nhiệt vào không khí


Lời mở đầu

trong thập kỷ đầu của thế kỷ XXI, đồng hành với các chơng trình nghiên cứu
công nghệ vũ trụ, công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, chơng trình về năng
lợng mới và vật liệu mới, thì việc xây dựng một nền Nông - Lâm - Ng nghiệp bền
vững, thiết lập một kỷ nguyên "thức ăn lành, an toàn vệ sinh thực phẩm", cân
bằng dinh dỡng bằng công nghệ cao đều là những vấn đề cực kỳ nóng bỏng đang
đợc cộng đồng nhân loại hết sức quan tâm.
An toàn thực phẩm là một vấn đề quan trọng, cấp bách, nó xẩy ra từng ngày,
từng giờ, từng phút trong cuộc sống của chúng ta và nó cũng đ và đang đợc giải
quyết trong việc hoạch định chiến lợc kinh tế và thực hiện chiến lợc kinh tế đối
với mỗi quốc gia trên toàn cầu cũng nh việc hội nhập kinh tế Quốc tế thế giới.
Nớc ta, thực phẩm nói chung, rau an toàn nói riêng là một trong những vấn
đề bức xúc hiện nay đợc Đảng và Nhà nớc hết sức quan tâm. Trong nhiều năm
qua các cơ quan chuyên môn, nhiều nhà khoa học đ và đang tập trung nghiên cứu
quyết liệt theo nhiều hớng khác nhau. Năm 1996, Sở Khoa học và Công nghệ Hà

Nội là đơn vị đi đầu trong cả nớc đ tập trung cùng với nhiều cơ quan chức năng,
các nhà khoa học nghiên cứu và có đợc khoảng 30 quy trình sản xuất rau sạch ở
ngoài đồng ruộng, trong nhà lới đơn giản bằng những kỹ thuật truyền thống. Về
quy trình sản xuất hiện nay có nhiều tiến bộ so với trớc đây, đặc biệt là các quy
trình sản xuất rau an toàn đợc thể hiện rất rõ qua các mặt. Đang từng bớc đa một
số giống mới có năng suất, chất lợng cao vào sản xuất, loại bỏ những giống cũ có
năng suất và chất lợng kém. Các quy trình sản xuất rau an toàn dù trong điều kiện
sản xuất bình thờng hay trong nhà lới đơn giản đều quy định rất cụ thể về chế độ
phân bón, sự dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV), vùng đất trồng, nớc tới... nhằm
loại trừ sự ô nhiễm các các kim loại nặng, thuốc BVTV, Nitrat và vi sinh vật có hại
đạt dới mức cho phép của FAO, WHO và của Việt Nam. Các vùng sản xuất rau đ
đợc quy hoạch, các nhà lới để sản xuất rau an toàn ngày càng đợc mở rộng. Một
số thành phố lớn đ có các cửa hàng đăng ký bán rau an toàn, song thực tế vẫn còn
có nhiều trờng hợp bị ngộ độc, thậm chí bị tử vong do ăn phải rau. Đấy là cha tính
đến sự tác hại không nhỏ, lâu dài về sự ô nhiễm mức thấp hơn, nó đang tích luỹ dần

1


dần vào cơ thể con ngời từ các bữa ăn hàng ngày, cứ nh vậy cho đến một ngày nào
đó sức khoẻ chúng ta sẽ ra sao thì không ai lờng hết đợc! Vậy nguyên nhân nào
gây nên sự ô nhiễm này? Phải chăng đất trồng rau, nớc tới vẫn còn ô nhiễm? Phân
bón, thuốc BVTV,...v.v. ta cha kiểm soát đợc, quy trình sản xuất và sản phẩm còn
khó quản lý? Năng suất rau của chúng ta cha cao, phải chăng kỹ thuật truyền
thống của chúng ta cha đáp ứng đợc so với yêu cầu hiện đại? Còn nhiều câu hỏi,
nhiều vấn đề đang đặt ra cho chúng ta cần phải suy nghĩ để nghiên cứu và hành
động.
Trong công cuộc đổi mới và xây dựng đất nớc đầy thử thách, về lĩnh vực
Nông nghiệp, Đảng và Nhà nớc ta đ chỉ rõ: phải nhanh chóng đa công nghiệp
hoá, hiện đại hoá vào Nông nghiệp, phải đi tắt đón đầu các Công nghệ là kim chỉ

nam cho hành động. Đề tài "Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phù hợp để sản xuất
rau an toàn, kiểu công nghiệp đạt năng suất, chất lợng và hiệu quả cao" thuộc
chơng trình KH & CN: Khoa học công nghệ phục vụ Công nghiệp hoá, Hiện đại
hoá Nông nghiệp và Nông thôn, M số: KC.07.20 đợc Bộ Khoa học và Công nghệ
giao nhiệm vụ rất khó khăn, nhng cũng rất vinh dự cho Trờng Đại học Nông
nghiệp I chủ trì, phối hợp với Viện Cơ điện và CNSTH và PGS. TS. Hồ Hữu An làm
chủ nhiệm trong một thời gian rất ngắn ( 1/2003 - 6/2005) phải hoàn thành.

2


Chơng I

Mục tiêu, nội dung và phơng pháp nghiên cứu

1. Mục tiêu đề tài:
1.1. Mục tiêu chung: Xác định đợc quy trình công nghệ và thiết bị phù hợp để sản
xuất quanh năm một số loại rau kiểu công nghiệp đạt năng suất, chất lợng và hiệu
quả cao, an toàn, giảm lao động nặng nhọc, bảo vệ môi trờng.
1.2.

Mục tiêu cụ thể:

- Xây dựng đợc quy trình công nghệ sản xuất một số loại rau có giá trị kinh tế: cà
chua, da chuột, xà lách và súp lơ xanh đạt năng suất, chất lợng và hiệu quả cao.
- Nghiên cứu, thiết kế, lựa chọn trong nớc một số hệ thống thiết bị, lựa chọn và
nhập một số thiết bị đồng bộ phục vụ công nghệ sản xuất rau an toàn kiểu công
nghiệp.
- Xây dựng đợc 2 mô hình sản xuất rau an toàn: một số loại cây cao (cà chua, da
chuột) và loại cây thấp (xà lách, súp lơ xanh) trồng không dùng đất, quanh năm, đạt

năng suất, chất lợng cao, an toàn.
2. Nội dung của đề tài - gồm 3 nội dung chính:
- Nghiên cứu lựa chọn, thiết kế một số thiết bị phục vụ công nghệ sản xuất rau an
toàn kiểu công nghiệp.
- Nghiên cứu công nghệ sản xuất rau an toàn một số loại rau, kiểu công nghiệp đạt
năng suất, chất lợng cao (cà chua, da chuột, xà lách và súp lơ xanh).
- Xây dựng 2 mô hình trồng rau áp dụng công nghệ và thiết bị để sản xuất rau an
toàn: thứ nhất loại rau cao cây, thân leo (cà chua, da chuột) trồng trên 4 giá thể,
tới dung dịch dinh dỡng nhỏ giọt, phù hợp với từng loại nhà trồng theo kiểu từng
modul, phù hợp với quy mô sản xuất khác nhau (nông hộ, trang trại hoặc có thể lớn
hơn). Mô hình thứ hai: loại rau thân thấp (xà lách, súp lơ xanh) trồng trong dung
dịch tịnh hoặc hồi lu.
2.1. Nghiên cứu lựa chọn, thiết kế một số thiết bị phục vụ công nghệ sản xuất
rau an toàn kiểu công nghiệp.
- Nghiên cứu tổng quan về các thiết bị phục vụ cho công nghệ sản xuất rau an toàn
kiểu công nghiệp.
- Nghiên cứu lựa chọn hệ thống tới tự động nhỏ giọt dung dịch dinh dỡng theo

3


thời gian và lu lợng phù hợp với yêu cầu công nghệ cho 4 loại cây rau trên.
- Nghiên cứu một số thiết bị làm mát tổng hợp (hệ thống thiết bị thông gió, cắt nắng
bằng thủ công) cho nhà trồng rau cây thân cao (cà chua, da chuột) và cây thân thấp
(xà lách, súp lơ xanh) phù hợp với công nghệ.
2.2. Nghiên cứu công nghệ sản xuất rau an toàn một số loại rau, kiểu công
nghiệp đạt năng suất, chất lợng cao (cà chua, da chuột, xà lách và súp lơ
xanh).
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ để sản xuất rau an toàn theo kiểu công nghiệp.
- Nghiên cứu sản xuất cà chua trồng bằng công nghệ không dùng đất (trên các mặt

nh lựa chọn các giống rau, nguyên vật liệu giá thể để gieo trồng, chăm sóc, các
nguyên tố dinh dỡng (để tới nhỏ giọt), phơng pháp thụ phấn, các loại sâu bệnh,
thử nghiệm khả năng trồng quanh năm, phân tích đánh giá chất lợng về thành phần
sinh hoá; HCBVTV, độ an toàn thực phẩm đợc tạo ra và sơ bộ tính hạch toán kinh
tế).
- Nghiên cứu sản xuất da chuột trồng bằng công nghệ không dùng đất (trên các
mặt nh lựa chọn các giống rau, nguyên vật liệu giá thể để gieo trồng, chăm sóc, các
nguyên tố dinh dỡng (để tới nhỏ giọt), phơng pháp thụ phấn, các loại sâu bệnh,
thử nghiệm khả năng trồng quanh năm, phân tích đánh giá chất lợng về thành phần
sinh hoá; HCBVTV, độ an toàn thực phẩm đợc tạo ra và sơ bộ tính hạch toán kinh
tế).
- Nghiên cứu sản xuất xà lách trồng bằng công nghệ không dùng đất (trên các mặt
nh lựa chọn các giống rau, nguyên vật liệu giá thể để gieo trồng, chăm sóc, các
nguyên tố dinh dỡng (để tới nhỏ giọt), các loại sâu bệnh, thử nghiệm khả năng
trồng quanh năm, phân tích đánh giá chất lợng về thành phần sinh hoá; HCBVTV,
độ an toàn thực phẩm đợc tạo ra và sơ bộ tính hạch toán kinh tế).
- Nghiên cứu sản xuất súp lơ xanh trồng bằng công nghệ không dùng đất (trên các
mặt nh lựa chọn các giống rau, nguyên vật liệu giá thể để gieo trồng, chăm sóc, các
nguyên tố dinh dỡng (để tới nhỏ giọt), các loại sâu bệnh, thử nghiệm khả năng
trồng quanh năm, phân tích đánh giá chất lợng về thành phần sinh hoá; HCBVTV,
độ an toàn thực phẩm đợc tạo ra và sơ bộ tính hạch toán kinh tế).
2.3. Xây dựng 2 mô hình sản xuất rau an toàn kiểu công nghiệp: loại rau cao
cây thân leo (cà chua, da chuột) và loại rau thân thấp (xà lách và súp lơ

4


xanh).
3. Phơng pháp Nghiên cứu:
3.1 Phơng pháp nghiên cứu thiết bị:

3.1.1. Nghiên cứu tổng quan về các thiết bị phục vụ cho công nghệ sản xuất rau
an toàn kiểu công nghiệp trong và ngoài nớc.
- Sử dụng phơng pháp thống kê, ý kiến lập luận, điều tra thực địa và phân tích
số liệu để nghiên cứu tổng quan về các thiết bị phục vụ cho công nghệ sản xuất rau
an toàn kiểu công nghiệp trong và ngoài nớc.
3.1.2. Nghiên cứu chép mẫu hệ thống tới tự động nhỏ giọt dung dịch dinh
dỡng theo thời gian và lu lợng phù hợp với yêu cầu công nghệ.
Nghiên cứu lý thuyết: xác định lu lợng của vòi nhỏ giọt, áp lực tới, tính
chiều dài đờng ống lớn nhất cho phép để đảm bảo độ đồng đều của lu lợng, chép
mẫu đợc thiết bị điều khiển tự động theo thời gian, trong nghiên cứu thực nghiệm
sử dụng phơng pháp đo trực tiếp. Các nội dung trên đợc tính toán dựa trên các
công thức sau:


Lu lợng của một vòi nhỏ giọt

Công thức 1: Xác định lu lợng của một vòi nhỏ giọt (Nguyễn Đức Khang,
1955)
QV = QC/N

(l/h)

Trong đó:
QV - lu lợng của một vòi tạo giọt (l/h);
QC - lợng nớc cần cho cây (l/h).
N - số vòi tới cho một cây (vòi).
Xác định áp lực tới:
Sử dụng công thức của Hazen - williams (Nguyễn Cảnh Cầm, 1987)
Công thức 2: Xác định tổn thất áp suất trong đờng ống:
h=

Trong đó

3,022lv1,852
(m)
C1,852 d 1,167

h: tổn thất áp suất trong đờng ống (m).
l: chiều dài ống (m).
c: hệ số phụ thuộc vào đờng kính ống.
d: đờng kính ống dẫn (m)

5


v: vận tốc dòng chảy trung bình trong ống (m/s).
- Mặt khác từ số lợng vòi tới xác định đợc tổng lu lợng của hệ thống:
Công thức 3: Xác định tổng lu lợng của hệ thống tới.
Qb = nv.qv(m3/h)
Trong đó:

Qb : tổng lu lợng của hệ thống tới (m3/h)
nv : số vòi.
qv : lu lợng đầu vòi (m3/h)

- Kết hợp với tính toán thuỷ lực hệ thống đờng ống ta tính đợc tổng áp suất
cần thiết của hệ thống, đây cũng là cơ sở để ta lựa chọn áp suất cần thiết của máy
bơm.
Công thức 4: Xác định tổng tổn thất trong hệ thống tới
Hb = hb + htt + hv + hđh (m)
Trong đó:

Hb: Tổng tổn thất trong hệ thống tới (m).
hh: tổn thất trên đờng hút (m)
hv: áp lực vòi tới (m).
hđh: Chiều cao địa hình (m).

- Từ các thông số trên cùng với dung dịch sử dụng trong kỹ thuật tới ta chọn
đợc loại máy bơm thích hợp. Lu ý khi chọn cột áp máy bơm phải lớn hơn hoặc ít
nhất là bằng Hb.
Xác định chiều dài đờng ống lớn nhất cho phép:
Công thức 5: Xác định chiều dài lớn nhất cho phép (Yan Hai jun, Jin
Honzhi,2003)
1
m +1
h( m + 1) D b
m +1
+
0
,
5
0,5a
Lm = a

m
9,8 Kfaq


Trong đó:

(m)

Lm: Chiều dài lớn nhất cho phép (m)
h: áp suất chênh lệch cho phép đầu và cuối đoạn (at).
K: Hệ số tổn thất nguồn nớc cục bộ (K = 1,05 ~ 1,3).
D:: Đờng kính ống (m)
q: lu lợng miệng lỗ (m3/h)
a: Khoảng cách giữa các lỗ (m)
f,m,b: Là các hệ số có liên quan tới vật liệu.

6


Tính toán lựa chọn thiết bị điều khiển tự động
Để đảm bảo đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ, thiết bị điều khiển đảm bảo thời
gian tới mỗi lần có thể điều khiển từ 1 phút, 2,3 đến 10 phút hoặc hơn và xen
giữa mỗi lần tới là thời gian nghỉ tới khoảng 5 phút, 6 phútđến 15, 20 phút hoặc
lâu hơn. ở đây chúng tôi lựa chọn phơng pháp nghiên cứu chép mẫu thiết bị điều
khiển của nớc ngoài
Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá độ đồng đều của lu lợng tới và thời
gian tới.
Để đánh giá kết quả nghiên cứu lý thuyết tiến hành kiểm tra ngoài thực
nghiệm thông qua việc đo lu lợng và thời gian tới phơng pháp đo đợc tiến
hành nh sau:
- Phơng pháp đo: Để xác định đợc độ đồng đều của lu lợng tới và thời
gian tới ta lấy số lợng mẫu bố trí đều từ đầu hệ thống đến cuối hệ thống (ít nhất là
5 điểm). Đo lu lợng của các đầu tới bằng các mức áp suất khác nhau. Ghi lại lu
lợng đo đợc riêng rẽ tại mỗi đầu tới.
Độ đồng đều của lu lợng tới và thời gian tới đợc đảm bảo khi từ kết quả
đo ta tính toán hệ số biến thiên CV của lô mẫu thử không đợc vợt quá 5%.
Tính hệ số biến thiên Cv theo công thức sau

CV =

Sq
q

x100

Trong đó Sq Độ lệch chuẩn của lu lợng trong lô mẫu.
q Lu lợng trung bình của lô mẫu thử.

-

Thiết bị thí nghiệm:
+ Đồng hồ bấm giây độ chính xác 0,2s
+ áp kế thuỷ lực độ chính xác đến 0,1Pa
+ Cốc hứng 200mml khắc vạch 5mml.

3.1.3. Nghiên cứu lựa chọn thiết kế và xây dựng 2 mô hình nhà trồng để sản xuất
rau an toàn kiểu công nghiệp cho loại cây cao (cà chua, da chuột) và cây thấp
(xà lách, sup lơ xanh).

7


Cần quan tâm: quy mô kích thớc nhà trồng, hình dạng mái nhà, vật liệu lắp
dựng, kết cấu khung nhà, vật liệu che phủ mái và xung quanh nhà..v.v. chúng tôi sử
dụng phơng pháp phân tích đánh giá tuyển chọn để nghiên cứu.
3.1.4. Nghiên cứu lựa chọn một số thiết bị làm mát tổng hợp phù hợp với công nghệ
và điều kiện Việt Nam cho nhà trồng rau cây cao (cà chua, da chuột) và cây thấp
(xà lách, súp lơ xanh).

- Lý thuyết lựa chọn một số thiết bị làm mát tổng hợp: cần tính toán đợc
lợng nhiệt thừa và ẩm thừa sinh ra trong nhà trồng, từ đó xác định biện pháp làm
mát phù hợp. Trong nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phơng pháp đo trực tiếp, đánh
giá kết quả đo bằng phơng pháp trị số bình quân số học. Các nội dung trên đợc
tính toán dựa trên các công thức sau:
** Tính toán lợng nhiệt thừa và ẩm thừa.
Do mô hình lựa chọn là mô hình nhà hở có mái che nên theo (Phạm Văn Tuỳ,
1996) các công thức tính toán đợc xác định nh sau:
Xác định các nguồn nhiệt và nguồn ẩm sinh ra trong nhà gồm:
-

Lợng nhiệt thừa:

Công thức 6: QT = QToả + QTT

(kW)

Trong đó: QTT : lợng nhiệt thừa (kW)
QToả: là nhiệt toả ra từ tất cả các nguồn nhiệt có trong nhà (kw)
QTT : là lợng nhiệt thẩm thấu truyền qua kết cấu bao che (kw)
- Lợng ẩm thừa:(wT):
Công thức 7: WT = WToả

(kw)

Trong đó: WT: lợng ẩm thừa (kW).
WToả: lợng ẩm toả ra từ tất cả các nguồn ẩm trong nhà (kw).
Tính toán lợng nhiệt thừa:
* Nhiệt do ngời toả:
Công thức 8: Q1 = n . q . 10-3 (kw)

Trong đó:

Q1: Tổng lợng nhiệt thừa toả ra do ngời. (w)
q: Lợng nhiệt toàn phần toả ra từ 1 ngời (w)
n: số ngời trong nhà.

* Nhiệt do đất toả:
Công thức 9: Q2 = F x q (kw)

(2.14)

8


Trong đó:

Q2: Tổng lợng nhiệt thừa toả ra từ đât.
F: là diện tích đất (m2 )
q: lợng nhiệt toàn phần toả ra trên 1 m2 đất phụ thuộc vào to trong nhà

(kw)
Mà nhiệt độ của đất toả ra khi và chỉ khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt
độ của đất và nhiệt độ trong nhà. Mà công nghệ ta sử dụng ở đây là công nghệ trồng
cây không dùng đất. Nên nhiệt toả của đất ta coi nh = 0
Q2 = 0

(kw)

* Nhiệt do cây toả:
- Chỉ có 1 lợng rất nhỏ là những xạ cờng độ ánh sáng nhng lợng nhiệt này

không đáng kể
Q3 = 0

(kw)

* Nhiệt do bức xạ mặt trời vào nhà: (Trực xạ và tán xạ)
Công thức 10: Q4 = QBX + QM (kw)
Q4: Tổng nhiệt bức xạ mặt trời vào trong nhà (kw)

Trong đó:

Qbx: Lợng bức xạ mặt trời qua vách (kw).
QM: Lợng bức xạ mặt trời qua mái (kw).
+ Nhiệt bức xạ mặt trời qua vách
Công thức 11: QBx =Is . F . T1 . T2 . T3 . T4 .10-3 (kw)
Trong đó: Is: Cờng độ bức xạ mặt trời trên mặt đứng (w/m2)
F: Diện tích che phủ (m2 )
T1: Hệ số trong suốt của
T2: Hệ số bám bẩn của kính
T3: Hệ số khúc xạ
T4: Hệ số tán xạ
+ Nhiệt bức xạ mặt trời qua Mái:
Công thức 12: QM = 0,047 . k . S . IS. FM. 10-3
Trong đó: ISM: Cờng độ bức xạ (w/m2)
FM : Diện tích che phủ Mái ( m2 )
k : Hệ số truyền nhiệt từ không khí ngoài trời qua mái vào phòng



s:

:Độ đen bề mặt kết cấu bao che

Nhiệt thẩm thấu

9


Công thức 13: QTT = QTTT +QTTM +QTTN

(kw)

QTTT: là lợng nhiệt thẩm thấu qua vách (kw)

Trong đó:

QTTM: là lợng nhiệt thẩm thấu qua mái (kw)
QTTN: là lợng nhiệt thẩm thấu qua nền (kw)
+ Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che (vách, mái):
Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che đợc tính theo công thức:
Công thức 14: Xác định lợng nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che:
QTT = F . k . t (kw)
Trong đó:

QTT: Lợng nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che (kw).
F: diện tích bề mặt (m2)
k: hệ số truyền nhiệt qua vách
t: độ chênh nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài trời (0C)

- Xác định TT

Công thức 15: Xác định độ chênh lệch nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà
ttt = tN - tT (0C)
Trong đó:

ttt: độ chênh lệch nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà(0C)
tN: là nhiệt độ không khí ngoài trời (0C)
tT: là nhiệt độ không khí trong nhà(0C)

Khi vách tiếp xúc gián tiếp qua không gian đệm thì độ chênh lệch nhiệt độ
không khí trong nhà và ngoài trời đợc xác định theo công thức sau:
Công thức 16: Xác định độ chênh lệch nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà:
ttt = 0,7 (tN - tT)

(0C)

- Tính hệ số truyền nhiệt k qua kết cấu bao che:
Phụ thuộc vào vật liệu bao che, độ dày, độ trong suốt của vật liệu qua đó ta tra
đợc hệ số K (w/m2 K)
+ Xác định nhiệt thẩm thấu qua nền:
Truyền nhiệt qua nền không phải là bài toán trờng nhiệt độ, tuy vậy so chênh lệch
nhiệt độ trong và ngoài nhà không lớn lắm nên nhiệt thẩm thấu qua nền chiếm tỉ lệ không
lớn lắm trong tổng QTT. Do đó có thể sử dụng công thức 14 để tính truyền nhiệt qua
nền trong đó hệ số truyền nhiệt qua nền và diện tích bề mặt Fi đợc tính theo phơng
pháp giải nền.

10


Hệ số K ứng với mỗi giải nền có giá trị khác nhau.
+ Dải I có k1 = 0,4 Kcal/m2h0C

+ Dải II có k2 = 0,2 Kcal/m2h0C
+ Dải III có k3 = 0,1 Kcal/m2h0C
+ Dải IV có k4 = 0,06 Kcal/m2h0C
Diện tích các giải nền F1 đợc xác định theo các kích thớc l1 , l2 của nền nh
F1 = 2 ( 2l1+2l2 ) = 4(l1 +l2 )

sau:

F2 = 2 [(l1 - 4 ).2 + (l2 - 8 ) .2 = 4(l1 +l2 ) - 48 = F1 - 48 (m2)
F3 = F1 - 80 (m2)
F4 = l1+l2 + 128 - 3F1 (m2)
Xác định lợng ẩm thừa (wT):
+ Nhiệt ẩm thừa từ ngời toả ra:
Công thức 17: W1 = n . gw (g/h)
Trong đó:

W1: Tổng nhiệt ẩm thừa do ngời toả ra (g/h)
n: số ngời
gw: g/h ngời và lợng ẩm mỗi ngời toả ra trong 1h (g/h)

+ Nhiệt ẩm toả ra từ đất: (giá thể)
Công thức 18: W2 = FS ( tT - t ).0,006 (kg/h)
Trong đó: Fs: diện tích đất (m2)
tT: nhiệt độ không khí trong phòng (oC)
t: nhiệt độ ớt tơng ứng trạng thái tT, t. (oC)
Cờng độ bức xạ của mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: hớng địa lý,
góc cao h và góc phơng vị của mặt trời
** Tính toán các thiết bị làm mát trong nhà trồng
Lựa chọn biện pháp làm mát phù hợp đợc xác định nh sau:
Làm mát bằng phơng pháp điều hoà không khí

Cần xác định T rất cần thiết cho quá trình thiết lập hệ thống điều hoà không khí.
Mục đích của quá trình này là từ các thông số tính toán của không khí, các giá trị QT,
WT, T ta xác lập nên quá trình sử lý không khí rồi tiến hành tính năng suất cần có cho
thiết bị đó.
- Xác định tia quá trình T:

11