ứng dụng bã sắn

ỨNG DỤNG BÃ SẮN ĐỂ SẢN XUẤT CỒN SINH HỌC VÀ THỨC ĂN CHĂN NUÔI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Khoa Hóa kỹ thuật
SEMINAR


Sinh viên Trần Giang Vũ Vi

Cán bộ hướng dẫn Lê Thị Minh Hạnh
Đề tài


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Khoa Hóa kỹ thuật

LỜI MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
SẢN XUẤT CỒN SINH HỌC
SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC
KẾT LUẬN
LỜI MỞ ĐẦU
 Trong cuộc sống công nghiệp hiện nay, bên cạnh những tất bật lo toan cho cuộc sống hằng ngày, con người cũng ngày càng quan tâm hơn đến vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là rác thải công nghiệp.
 Sự lũng đoạn của một số nước xuất khẩu dầu mỏ khiến cho giá xăng dầu tăng vọt, dẫn đến giá cả các mặt hàng theo đó cũng tăng chóng mặt
 Trong nhiều năm qua, nhu cầu nhập khẩu thức ăn chăn nuôi liên tục tăng.
 Với những lý do trên tôi muốn tìm hiểu đề tài: “ Quá trình sản xuất cồn sinh học và thức ăn gia súc từ bã sắn”

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
TÌM HIỂU VỀ CÂY SẮN
TÌM HIỂU VỀ BÃ SẮN
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÃ SẮN


Cây sắn – khoai mì – (Manihot esculenta Crantz), tiếng Anh là cassava hay còn gọi là tapioca hoặc manioc, là một trong số những loại cây có củ mọc ở hơn 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm trên thế giới.
Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ Latinh (Crantz,1976) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993)


.
TÌM HIỂU VỀ CÂY SẮN

Cây sắn là một loài cây sinh trưởng lâu năm, cây có chiều cao từ 1 – 3m, thân có ba lõi đơn hoặc phân nhánh, các lá có thùy sâu, dạng chân vịt. Củ sắn nở to do các tế bào tinh bột lắng đọng tạo thành.
Sắn có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và lương thực thực phẩm.


.
TÌM HIỂU VỀ CÂY SẮN

Củ sắn có kích thước trung bình, dài 25 – 38cm. Tùy theo giống, điều kiện đất đai và thời gian thu hoạch mà củ sắn có thể có kích thước lớn hơn hoặc nhỏ hơn trị số trung bình. Cấu tạo củ sắn gồm 4 phần chính: vỏ gỗ, vỏ thịt (còn gọi là vỏ cùi), thịt sắn và lõi sắn.
TÌM HIỂU VỀ CÂY SẮN
Hiện nay ở Việt Nam có trên 60 nhà máy tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 38 triệu tấn củ tươi/năm. Theo ước tính một nhà máy chế biến tinh bột sắn có công suất 30 – 100 tấn/ngày sẽ sản xuất được 7,5 – 25 tấn tinh bột, kèm theo đó là 12 – 48 tấn bã bao gồm hai loại:
- Loại thứ nhất là bã thải do quá trình rửa và bóc vỏ gỗ chiếm tỉ trọng ít và thành phần chủ yếu là xenluloza, hemixenluloza và cát, sạn.
- Loại này thường được chôn lấp hợp vệ sinh hoặc dùng làm phân bón. Loại thứ hai là phần bã còn lại sau khi tách tinh bột sắn được gọi là bã sắn.
Bã sắn có độ ẩm trên 80% nên khi phơi dễ bị nhiễm khuẩn, sinh mùi khó chịu và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Tại một số địa phương có nhà máy tinh bột sắn, người dân sinh sống trong khu vực lân cận, hằng ngày, lúc ăn cũng như lúc ngủ, họ phải chịu mùi hôi thối nồng nặc của bã sắn ngâm ủ, phơi và vận chuyển vung vải trên đường
Phơi bã sắn
Như vậy, vấn đề ô nhiễm tại các nhà máy tinh bột sắn hiện nay là vấn đề cần được giải quyết một cách khẩn trương. Bởi lẽ tình trạng này càng kéo dài thì môi trường ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng, sức khoẻ người dân bị giảm sút và cuộc sống của họ bị xáo trộn. Hơn nữa, xử lí bã sắn vừa làm tăng giá trị cho bã sắn vừa tạo sản phẩm phụ có ích trong các nhà máy sản xuất tinh bột sắn.
Bể chứa bã thải gây mùi rất khó chịu

 Hiện nay, bã sắn tại các nhà máy sản xuất tinh bột sắn được bán ra với giá rất rẻ khoảng 200 đồng/kg bã tươi và 800 – 1000 đồng/kg bã khô. Với giá thành như vậy thì việc sử dụng bã sắn để sản xuất các sản phẩm khác là hoàn toàn thuận lợi, vừa giải quyết được vấn đề môi trường, vừa tăng thêm giá trị sử dụng và kinh tế cho bã sắn.
 Ở Việt Nam bã sắn chủ yếu được sử dụng để sản xuất ra các sản phẩm sau:
- Thức ăn cho động vật nhai lại
- Sản xuất thức ăn chăn nuôi có giá trị cao từ bã sắn
- Sản xuất cồn sinh học



TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÃ SẮN Ở VIỆT NAM


 Tạo chất dính cho sản xuất diêm
 Dùng làm phân bón
 Dùng làm thức ăn gia súc
 Sản xuất etanol sinh học
Vấn đề nghiên cứu nhiên liệu sinh học thay thế cho xăng cũng được nhiều nước trên thế giới quan tâm từ rất lâu. Thái Lan là nước đã sản xuất thành công etanol sinh học từ bã sắn, thành công này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với đất nước này vì Thái Lan phải nhập 2/3 nguồn năng lượng từ nước ngoài.



TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÃ SẮN TRÊN THẾ GIỚI

Tiến hành bằng cách thủy phân bã để tạo đường và lên men tạo rượu. Phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong tình hình nguồn than đá, xăng dầu đang có nguy cơ cạn kiệt và không thể tái tạo. Các nhà nghiên cứu đã nổ lực tìm kiếm nguồn thay thế, trong số đó, etanol đang được cho là phù hợp hơn cả, nhiên liệu này có thể làm giảm lượng khí phát thải của xăng và là phụ gia để tăng trị số octan, loại trị số có khả năng gây kích nổ.
Tiến hành bằng cách thủy phân bã để tạo đường và lên men tạo rượu. Phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong tình hình nguồn than đá, xăng dầu đang có nguy cơ cạn kiệt và không thể tái tạo. Các nhà nghiên cứu đã nổ lực tìm kiếm nguồn thay thế, trong số đó, etanol đang được cho là phù hợp hơn cả, nhiên liệu này có thể làm giảm lượng khí phát thải của xăng và là phụ gia để tăng trị số octan, loại trị số có khả năng gây kích nổ.
Là polysaccarit chủ yếu của màng tế bào thực vật. Xenluloza được cấu tạo từ cácphân tử β – D – glucose, các phân tử này liên kết với nhau bằng liên kết β(1,4) – glucozit. Phân tử xenluloza có dạng sợi, liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và tạo thành từng nhóm, gọi là mixel.
Xenluloza bị phân huỷ ở nhiệt độ thường hoặc ở nhiệt độ 40 – 50oC nhờ các enzim phân huỷ xenluloza được gọi chung là xenlulaza.

Cấu tạo phân tử xenluloza
Quá trình thủy phân xenluloza
 Tinh bột là nguồn cung cấp năng lượng chính cho con người và động vật. Nó cũng là nguồn nguyên liệu có thể tái tạo được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Tinh bột cấu tạo từ hai polymer khác nhau của đường glucoza là amyloza và amylopectin.
 Hệ enzim tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột bao gồm các enzim chính sau đây:
 α – amylaza (α – 1,4 glucan – glucanhydrolaza)
 β – amylaza (α – 1,4 glucan – maltohidroaza)
 Glucoamylaza (α – 1,4 glucan – glucohidrolaza)
Cấu tạo phân tử amylopectin
Cấu tạo phân tử amyloza

Cơ chế thủy phân tinh bột

Ethanol là một trong số các sản phẩm lên men phổ biến nhất gặp ở vi sinh vật. Vi sinh vật sản sinh ethanol chủ yếu là nấm men, đặc biệt là các chủng thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Giống như đa số nấm, nấm men là những cơ thể hô hấp hiếu khí, nhưng khi vắng mặt không khí chúng sẽ lên men hiđrat cacbon thành ethanol và CO2
Saccharomyces cerevisiae

Đường và các chất dinh dưỡng khác của môi trường lên men, trước tiên được hấp thụ trên bề mặt và sau đó khuếch tán qua màng bán thấm và vào bên trong tế bào nấm men, sự phân hủy đường thành rượu trong tế bào nấm men xảy ra bằng hàng loạt các phản ứng với sự tham gia rất phức tạp của nhiều loại enzyme khác nhau, bước cuối cùng của quá trình lên men là sự chuyển hóa axit pyruvic thành rượu etylic và khí CO2.

Saccharomyces cerevisiae

Công thức cấu tạo
Cồn

Mới đây, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới Tp.HCM đã nghiên cứu thành công phương pháp sản xuất cồn (Ethylic) từ nguồn nguyên liệu là củ khoai mì và bã khoai mì (sắn). Với công nghệ mới này sẽ mở ra thêm một nguồn nguyên liệu mới đáp ứng cho ngành sản xuất cồn của Việt Nam hiện nay.
Công nghệ sản xuất cồn từ sắn và bã sắn
 Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết, hiện nay, nguồn nguyên liệu thức ăn chăn nuôi trong nước chỉ đáp ứng được khoảng 70% so với nhu cầu, còn lại phải nhập khẩu để bổ sung. Trong nhiều năm qua, nhu cầu nhập khẩu thức ăn chăn nuôi liên tục tăng.
Nếu như năm 2001, kim ngạch nhập khẩu thức ăn chỉ là 200 triệu USD thì đến năm 2006, kim ngạch nhập khẩu đã tăng gấp 4 lần, đạt 800 triệu USD. Kết thúc quý III/07, kim ngạch nhập khẩu thức ăn đã lên đến 902 triệu USD, tăng 56% so với cùng kỳ năm trước.
Từ bã khoai mì mà ngay cả động vật cũng chê, các chuyên gia thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới đã tạo ra hai loại thức ăn kích thích tăng trưởng cho mọi vật nuôi, kể cả thuỷ sản.
kỹ sư Lê Thị Bích Phượng và các cộng sự đã sản xuất thành công hai loại sản phẩm lên men từ bã khoai mì sống: ProBio-S và Bio-E.
Bã sắn tươi
Kỹ sư Lê Thị Bích Phượng đang cầm trên tay gói chế phẩm ProBio-S.

Bã sắn
Lên men 1 ngày
VSV
Phụ gia
Chế phẩm BI-Ogiàu enzym
Nghiền
Phơi sấy ở 500C
 Bio-E là chế phẩm dạng bột khô, được tạo ra bằng cách cấy chủng nấm mốc hữu ích A.Niger lên bã khoai mì với tỷ lệ 2g mốc/kg bã. Tiếp đến, bã được ủ trong các khay nhôm 20 tiếng, sau đó được phơi khô, sấy và đóng bao.
 Theo kỹ sư Phượng, quá trình lên men nói trên tạo ra ba loại enzyme (glucoamylase, cellulase và α amylase) trong sản phẩm, có vai trò kích thích tiêu hoá. Cụ thể là khi được trộn với các thức ăn chính thì enzyme này sẽ làm cho thức ăn chuyển hoá tốt hơn, dễ tiêu, giảm tiêu tốn thức ăn, do vậy làm vật nuôi tăng trọng nhanh. Ngoài ra, thành phần đạm trong chế phẩm đạt 9-10%, so với 0,2% trong bã khoai mì ban đầu. Giá thành của Bio-E là 10.000-12.000 đồng/kg.

Bã sắn
Lên men 2-3 ngày
VSV
Phụ gia
CP BI-P độ ẩm 60%
 ProBio-S lại là chế phẩm dạng lỏng, được sản xuất bằng cách cho bã tươi vào những bao tải lớn rồi cấy chế phẩm EM-S chứa nhiều chủng vi sinh vật hữu ích như Bacillus sp., Lactobacillus sp., Saccharomyces sp. với tỷ lệ 1lít EM-S/25kg bã (1ml chứa 1010 tế bào vi sinh vật hữu ích). Ba ngày ủ làm cho lượng vi sinh vật tăng mạnh.
 Chế phẩm ProBio-S giúp cân bằng hệ sinh thái vi sinh vật đường ruột của vật nuôi cũng như giảm lượng vi sinh vật có hại. Nhờ thế mà vật nuôi tiêu hoá tốt hơn, giảm tỷ lệ bệnh đường ruột, tăng trọng nhanh hơn. Giá thành của ProBio-S là 5.000-6.000 đồng/kg.
Bio-E là chế phẩm dạng bột khô, được tạo ra bằng cách cấy chủng nấm mốc hữu ích A.Niger lên bã khoai mì với tỷ lệ 2g mốc/kg bã. Chủng nấm mốc này do chính các chuyên gia thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới tạo ra trước đó. Tiếp đến, bã được ủ trong các khay nhôm 20 tiếng, sau đó được phơi khô, sấy và đóng bao. Giá thành của Bio-E là 10.000-12.000 đồng/kg.
Hai chế phẩm trên đều có mùi thơm thơm, đặc trưng cho quá trình lên men, nên rất hấp dẫn vật nuôi. Kết quả thử nghiệm sơ bộ trên 15-20 con lợn 1 tháng tuổi cho thấy sau ba tháng được ăn hai chế phẩm trên, lợn tăng trọng nhanh hơn 1,1-1,3kg so với những con đối chứng (chỉ ăn thức ăn bình thường).
So với mức 200đồng/kg bã tươi và 800-1.000 đồng/kg bã khô thì việc sản xuất hai loại chế phẩm trên vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường, vừa tăng giá trị cho bã khoai mì, tăng thêm thu nhập cho công nhân, các chủ nhà máy sản xuất tinh bột khoai.
 Bã sắn là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng và có thể bảo quản, dự trữ quanh năm cho gia súc nhai lại. Đây là đề tài nghiên cứu của TS.Nguyễn Xuân Bả - Trưởng bộ môn chăn nuôi, khoa chăn nuôi thú y, Trường ĐH Nông lâm Huế, đang được ứng dụng có hiệu quả tại các vùng Sơn Hà, Tịnh Phong (Quảng Ngãi).
Quy trình áp dụng khá đơn giản, với các công thức: bã sắn trộn với muối theo tỷ lệ 5%; hoặc trộn với muối 5% + cám 3%; hoặc muối 5% + rỉ mật 3%... Tất cả được trộn đều, nén chặt, đựng trong bao bì kín và chỉ sau 3 tuần là có thể cho trâu, bò ăn mà không cần nấu chín. Nguồn thức ăn này tăng tỷ lệ dinh dưỡng cũng như giảm đáng kể hàm lượng độc tố trong bã sắn tươi.
KẾT LUẬN
 Như vậy, việc sử dụng bã sắn để sản xuất cồn sinh học và thức ăn chăn nuôi là một hướng phát triển mới của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung.
 Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, nhiên liệu ngày càng bị thiếu hụt và tạo nguồn dinh dưỡng cho vật nuôi
Cải tạo giống VSV
Huấn luyện thích nghi từ từ với môi trường
Gây đột biến
- Tác nhân vật lý: tia tử ngoại, tia phóng xạ
- Tác nhân hóa học
Dùng kỷ thuật di truyền hiện đại