ứng dụng bã sắn để sx cồn sinh học & thức ăn chăn nuôi

ỨNG DỤNG BÃ SẮN ĐỂ SẢN XUẤT CỒN SINH HỌC VÀ THỨC ĂN CHĂN NUÔITRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Hóa kỹ thuật...  Ở Việt Nam bã sắn chủ yếu được sử dụng để sản xuất ra các sản

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

LỜI MỞ ĐẦU

1

 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

2

• 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)

2

• 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

2

• 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

• 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

TÌM HIỂU VỀ BÃ SẮN

Nguyên liệu Chà và rửa Băm và nghiền

Ly tâm tách tinh bột 1

Ly tâm tách tinh bột 2

Ly tâm tách tinh bột 3 Sữa tinh bột sắn Phân li tách tinh bột Sấy và làm nguội Sàng, đóng bao

Cát sạn, vỏ gỗ

Băm và nghiền

Bã sắn

2

TÌM HIỂU VỀ BÃ SẮN

Thành phần hoá học Hàm lượng (%)

Protein 1,82 – 2,03 Chất béo 0,09 – 0,2 Tro 1,61 – 2,38 Chất xơ 10,61 – 14,35 Tinh bột 60,84 – 65,9 Cacbonhydrat 72,19 – 79,51

Độ ẩm 80,16 – 85,5

2

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

VÌ SAO PHẢI XỬ LÝ BÃ SẮN

Phơi bã sắn

2

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

 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

2

 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

2

• 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

SẢN XUẤT CỒN SINH HỌC

Làm nguội

Thu dịch Chưng cất

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

3

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

THỦY PHÂN BÃ SẮN

Quá trình thủy phân xenluloza

3

 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)

THỦY PHÂN BÃ SẮN

Cấu tạo phân tử amylopectin Cấu tạo phân tử amyloza

3

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

THỦY PHÂN BÃ SẮN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Saccharomyces cerevisiae

3

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.

3

Saccharomyces cerevisiae

3

3

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

3

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

 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

4

• 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

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Bã sắn tươi Kỹ sư Lê Thị Bích

Phượng đang cầm trên tay gói chế phẩm ProBio-S

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Bã sắn Lên men 1 ngày

Chế phẩm BI-Ogiàu enzym

Nghiền Phơi sấy ở 500C

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

 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

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Bã sắn Lên men 2-3 ngày

Chế phẩm BI-P độ ẩm 12%

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

 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

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

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.

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

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

ProBio-S và Bio-E được trưng bày tại Cuộc thi Ngày sáng tạo Việt Nam

4

SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

 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

4

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