Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột thu biogas

Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng Mở đầu Nớc ta ®ang thêi kú më cưa, thu hót vèn đầu t nớc Điều đà thúc đẩy kinh tế nớc nói chung, nh ngành công nghiệp chế biến tinh bột nói riêng Với vùng nguyên liệu cho ngành sản xuất nớc ta phong phú cộng với đầu t vốn, công nghệ sản xuất cao từ nớc đà đem lại lợi nhuận lớn cho công ty Nên năm gần đây, phát triển ngành chế biến tinh bột nớc ta tăng mạnh, nhiều nhà máy đợc xây dựng mở rộng qui mô sản xuất Nhà máy chế biến tinh bột sắn xuất Bình Định với công suất 60 tấn/ngày dự án đợc triển khai Để thực tốt luật sách môi trờng nhà nớc, đôi với việc xây dựng nhà máy trình thiết kế, xây dựng khu xử lý chất thải cần thiết Đặc biệt, sản phẩm công ty đựơc xuất sang nớc nh Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, nên chất lợng môi trờng nhà máy tiêu chí cạnh tranh Ngành sản xuất tinh bột sắn gây phát sinh chất thải nh khí thải, chất thải rắn, tiếng ồn đặc biệt nớc thải Sản xuất tinh bột sử dụng lợng nớc lớn cho mục đích khác tạo lợng lớn nớc thải giàu chất hữu dễ chuyển hoá sinh học Đây nguồn gốc gây ô nhiễm nguồn nớc mặt vùng xung, ô nhiễm mùi từ trình phân huỷ, tạo điều kiện cho sinh vật truyền gây bệnh phát triển Vì vậy, đề tài : Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý n Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nớc thải nhà máy chế biến tinh bột Bình Định, công suất 60 tấn/ngày Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý n cần thiết cho nhà máy chế biến tinh bột Bình Định nói riêng nhà máy chế biến tinh bột khác nói chung Công nghƯ xư lý m khÝ kh«ng chØ cã ý nghÜa môi trờng mà có ý nghĩa lớn mặt kinh tế Khí biogas thu đợc nguồn nguyên liệu thay dầu FO hiệu qủa công sản xuất tinh bột Đồ án gồm cã néi dung chÝnh nh sau: Ch¬ng I: HiƯn trạng sản xuất tiêu thụ tinh bột giới, khu vực VN Chơng II: Công nghệ nguyên liệu sản xuất tinh bột.: Chơng III: Tổng quan dạng chất thải từ QTSX nhà máy chế biến tinh bột Bình Định Chơng IV: Phơng pháp xử lý yếm khí nớc thải từ trình sản xuất tinh bột Chơng V: Nghiên cứu xử lý nớc thải sản xuất tinh bột Chơng VI: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nớc thải nhà máy chế biến tinh bột Bình Định Chơng I Hiện trạng sản xuất tiêu thụ tinh bột giíi, khu vùc vµ ë VN ViƯn Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng I Hiện trạng sản xuất, tiêu thụ tinh bột giới khu vực Tinh bột chất dinh dỡng dự trữ thực vật, đợc tạo thành từ trình quang hợp xanh đợc giải phóng sau tế bào bị phá vỡ Tinh bột có kích thớc nhỏ, dao động khoảng từ đến 150 m có nguồn gốc từ nhiều loại thực vật khác nh: sắn, ngô, khoai lang, dong, khoai tây, ngũ cốc, nớc có khí hậu lạnh thích hợp với việc trồng khoai tây, nớc nhiệt đới nguyên liệu chứa tinh bột đa dạng phong phú nh gạo, ngô, khoai lang, sắn, dong giềng Từ xa x a, nguyên liệu chứa tinh bột chủ yếu đợc sử dụng làm lơng thực, nguyên liệu để chế biến sản phẩm khác nh bún, bánh, miến, bánh đa, rợu, lợng nhỏ đợc dùng ngành dệt Hiện tại, tinh bột đợc sử dụng nhiều nghành công nghiệp, nhiên đợc chia thành hai dạng chính: tinh bột dùng để chế biến lơng thực, sản xuất cồn, sản xuất mì chính, sản xuất mạch nha, sản xuất đờng gluco, chế biến thức ăn gia súc tinh bột cho ngành công nghiệp khác nh: làm phụ gia công nghiệp dợc, hồ sợi công nghiệp dệt nhuộm, công nghiệp sản xuất giấy, làm chất kết dính, Hiện nay, giới có 100 nớc trồng sắn với diện tích vào khoảng 16 triệu (Châu Phi trồng khoảng triệu ha, Châu khoảng triệu Nam Mỹ khoảng triệu ha) Trong lớn Châu Phi (chiếm 57% - 85,2 triệu củ), Châu (25% - 48,6 triệu củ) Châu Mỹ La Tinh (18% - 32,4 triệu củ) Theo thống kê năm FAO, năm 2001 sản lợng sắn củ toàn giới đạt 175 triệu Nigeria nớc có sản lợng sắn củ cao nhÊt thÕ giíi víi 33,854 triƯu tÊn, ®øng thø hai lµ Brazil víi 24,481 triƯu tÊn, thø ba lµ Thái Lan với 18 triệu Bảng I.1: Sản lợng sắn củ số quốc gia giới năm 2001 [20] Quốc gia Lợng củ sắn (tấn) Nigeria 33.854.000 Brazil 24.481.356 Th¸i Lan 18.283.000 Congo 15.959.000 Indonesia 15.800.000 Ghana 7.845.440 Tanzania 5.575.968 Ên §é 5.800.000 Mozambique 5.361.974 Trung Qc 3.750.900 C¸c níc kh¸c 38.723.751 Tỉng 175.617.389 ë c¸c nớc Đông Nam á, điều kiện khí hậu thuận lợi cho việc trồng sắn nên sắn lơng thực thứ sau lúa ngô Đứng đầu khu vực Thái Lan, sản lợng sắn hàng năm Thái Lan 17,7 - 19,1 triệu với diện tích đất trồng 1,15 triệu Trong 10 triệu sắn củ đợc sử dụng để sản xuất tinh bột (tơng đơng với 2,5 triệu tinh bột), 50% lợng tinh bột đợc sử dụng cho ngành chế biến thực phẩm ngành khác, 50% lại đợc xuất Đồng thời Thái Lan nớc sản xuất tinh bột lớn giới (lợng sắn khô tinh bột thị trờng xuất toàn giới 7,1 triệu có khoảng 6,5 triệu đợc xuất từ Thái Lan), bạn hàng chủ yếu Thái Lan là: Trung Quốc, Hàn Quốc, Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ EU, đứng đầu Trung Quốc Hàng năm trung bình Trung Quốc nhập khoảng 150.000 tinh bột sắn từ Thái Lan (chiếm 50% lợng tinh bột sắn nhập Trung Quốc), phần lại từ Indonesia Việt Nam Bảng I.2 Lợng tinh bột sắn xt khÈu sang mét sè qc gia cđa Th¸i Lan [21] Quèc gia Australia Bangladesh BØ Brazil Canada Trung Quèc Pháp Đức 1999 13.356 7.618 97 416 2.855 63.534 3.981 643 2000 13.882 13.609 321 707 1.917 89.331 4.806 2.370 2001 14.213 11.694 1.361 522 1.434 83.590 5.117 2.905 2002 26.062 18.430 1.490 594 1.535 108.026 4.381 1.762 2003 38.591 19,666 2.413 20,010 4.826 132.162 4.984 5.131 ViÖn Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Hồng Kông Indonesia Nhật Bản Lào Malaysia Mexico Netherlands New Zealand Na Uy Philippines Nam Phi Hµn Quèc Saudi Arabia Singapore Thuỵ Điển Sri Lanka Thuỵ Sĩ Đài Loan U.K Mỹ Các nớc khác Tổng lợng* Tổng giá trị** * TÊn 52.560 47.147 255.938 239 91.065 300 15.149 529 784 21.326 15.186 7.043 65 51.402 1.975 1.775 6.477 305.970 2.274 12.063 12.063 1.028.021 10.374,00 54.609 268.423 300.046 1.532 113.186 556 24.448 770 1.174 36.575 14.981 12.056 1.068 76.152 2.659 2.981 935 310.883 3.325 40.869 15.487 1.409.658 12.408,00 58.865 91.726 333.991 1.799 115.683 225 30.927 225 1.569 42.114 22.823 13.674 2.528 58.005 2.444 4.584 640 306.370 3.754 42.145 29.230 1.284.547 13.740,00 TrÇn TiÕn Dịng 67.517 71.726 82.969 280.639 320.154 312.959 2.374 3.823 107.812 122.539 322 833 27.472 35.213 3.450 5.401 1.209 1.560 50.968 35.464 7.478 18.541 23.003 31.628 2.802 4.604 57.987 60.218 3.272 5.090 3.828 3.773 29 20 313.477 282.735 2.430 2.484 40.670 40.016 26.132 62.457 1.307.635 1.609.569 14.264,15 16.219,42 ** TriƯu Baht (1USD = 45 Baht) ë Ch©u Mü, lợng tinh bột sắn chủ yếu có nguồn gốc từ phía Nam Brazil, có lợng nhỏ đợc sản xuất Colombia, Bolovia, Argentina, Trong năm 1997, 80 công ty chế biến tinh bột Brazil đà sản xuất khoảng 300.000 tinh bột sắn, hầu hết nhà máy nằm Sao Paulo Mato Theo đánh giá chuyên gia kinh tế giới, ba nhân tố tiềm thúc đẩy phát triển ngành sản xuất tinh bột Brazil là: Năng suất cao: sản lợng sắn trung bình Brazil lµ 13 tÊn/ha, nhng ë phÝa Nam Brazil lµ 70 tấn/ha ( sắn hai năm) Thailand 14 tấn/ha Hàm lợng tinh bột cao: giống sắn Brazil có hàm lợng tinh bột không dới 30% trung bình 33%, hàm lợng tinh bột sắn Thailand 26% Tiềm đất đai lớn nên diện tích trồng sắn dễ dàng đợc mở rộng Do đó, với phát triển công nghệ xuất công ty đa quốc gia Brazil, năm tới công nghiệp tinh bột sắn Brazil đợc đánh giá có khả san khoảng cách với Thailand Colombia nớc Châu Mỹ sản xuất tinh bột vào loại lớn sau Brazil Paraquay Sản xuất tinh bột qui mô công nghiệp Colombia năm 70 thể kỷ trớc Sự phát triển biến động ngành công nghiệp tinh bột Colombia đợc chia thành bốn giai đoạn Bảng I.3: Sản lợng tinh bột sắn Colombia từ năm 1970 đến 1996 [18] Giai đoạn 1970 1975 1975 1988 1988 1996 1996 2005 Tỷ lệ tăng hàng năm,% 1,04 - 6,83 3,77 - Sản lợng tinh bột trung bình, tấn/năm 2.015.545 1.515.156 1.653.809 - Diện tích trồng sắn (ha) 250.200 189.629 180.062 - Ngoài giá trị suất khẩu, sắn loại lơng thực quan trọng, đặc biệt Châu Phi sắn chiếm khoảng 37% lợng calo phần thức ăn ngời dân, Châu Mỹ 11%, Châu 7% Ngoài tinh bột sắn mặt hàng xuất có giá trị cao Theo dự đoán FAO, cïng víi viƯc më réng diƯn tÝch trång s¾n, phát triển công nghệ sinh học công nghệ sản xuất, sản lợng sắn tăng từ 5-20 lên 60 để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng quốc gia Sản lợng sắn củ toàn giới Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng năm 2005 tăng gần gấp đôi so với năm 70 kỷ trớc, tăng mạnh nớc thuộc Châu Phi (tăng 2,67 lần), tiếp nớc Châu (tăng 1,9 lần) Châu Mỹ (tăng 1,077) Bảng I.4 Sản lợng sắn củ số vùng toàn giới số giai đoạn dự báo cho năm 2005 [17] Giai đoạn Châu Phi 1973 – 1975 1983 – 1985 1993 – 1995 2005 43 55 82 115 Châu Châu Mỹ Caribê Sản lợng, triệu 30 31 47 28 49,1 29,3 57 33,4 ThÕ giíi 104 130 160,4 205,4 Tuy nhiªn, theo FAO mức độ tiêu thụ bình quân đầu ngời khoảng 30 năm, từ năm 1961 đến năm 1995 có xu giảm Trong đó, giảm mạnh Châu Đại Dơng (khoảng 50%) Bảng I.5: Lợng tinh bột sắn tiêu thụ đầu ngời số khu vực (kg/năm) [22] Khu vực 1961 1970 1980 Châu Phi Châu Châu Phi Châu Mỹ Caribê 152,67 149,26 1990 1995 139,03 146,23 146,86 Châu 9,69 9,15 10,83 7,74 8,50 Ch©u Mü 46,03 57,37 40,58 35,28 33,14 Châu Đại Dơng 44,14 41,83 24,43 24,47 22,84 II Tình hình sản xuất, tiêu thụ chế biến sắn Việt Nam Việt Nam nớc nông nghiệp, dân số đông nên việc trồng loại lơng thực yếu tố quan trọng thúc đẩy phát triển kinh tế nớc ta sắn lơng thực có sản lợng đứng sau lúa đợc trồng toàn quốc từ Bắc đến Nam, nhiều vùng trung du miền núi Ngoài việc góp phần cân đối nhu cầu lơng thực nớc, sắn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp xuất Diện tích trồng sắn trung bình nớc ta vào khoảng 300.000 (chiếm khoảng 25% diện tích trồng toàn quốc) với sản lợng từ 2,5 đến 2,9 triệu củ/năm, đứng thứ 13 giới đứng thứ khu vực Đông Nam sau Thailand Indonesia, lợng tinh bột sắn xuất hàng năm nớc ta vào khoảng 500 ngàn Theo dự báo FAO nhu cầu sắn củ n ớc ta năm 2005 tăng thêm khoảng 125 nghìn Cùng với việc trồng sắn, nớc ta việc chế biến sắn đà có từ lâu đời làng nghề Từ 20 năm nay, ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn đà đợc phát triển Tuy nhiên qui mô sản xuất ë níc ta cha lín, tËp trung chđ u ë tỉnh phía Nam tồn dới hai dạng: qui mô nhô nhỏ làng nghề sản xuất qui mô công nghiệp Sản phẩm tinh bột làng nghề chủ yếu để đáp ứng cho sản xuất số sản phẩm nh mạch nha, bún, nấu rợu, sản xuất tinh bột không giải công ăn việc làm làng nghề, mà đem lại lợi nhuận lớn cho ngời dân Hiện nớc ta có 14 nhà máy sản xuất tinh bột sắn với công nghệ, trang thiết bị tiên tiến sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất sang nớc, nh công ty liên doanh Việt Thái, nhà máy tinh bột sắn Đắc Lắc, đặc biệt công ty bột VEDAN Đài Loan với vốn đầu t khoảng 250 triệu USD miền Bắc qui mô sản xuất nhỏ, tập trung nhiều nông thôn dới dạng làng nghề điển hình làng nghề Dơng Liễu, thu hút Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng 80% số lao động từ 2.300 hộ gia đình làng Các nhà máy sản xuất tinh bột sắn nh nhà máy tinh bột sắn Thái Nguyên với công suất 6.000 tấn/năm, nhà máy tinh bột sắn Tuyên Quang với công suất 10.000 tấn/năm, riêng tỉnh Yên Bái có nhà máy sản xuất tinh bột sắn Yên Ninh với công suất 20.000 tắn/năm Ngoài nhà máy hoạt động, nớc triển khai xây dựng thêm số nhà máy chế biến tinh bột với công suất lớn nh: nhà máy chế biến tinh bột Tuyên Quang (công suất 10.000 tấn/năm), nhà máy chế biến tinh bột Bình Định (công suất15.000 tấn/năm), Bảng I.6 Sản lợng tinh bột số nhà máy điển hình Việt Nam Tên nhà máy Liên doanh Thái Tây Ninh Liên doanh Việt Thái Gia Lai Công ty bột VEDAN Nhà máy mỳ Tân Châu - Tây Ninh Nhà máy tinh bột Đắc Lắc Công suất, tấn/năm 12.500 12.500 25.000 25.000 10.000 Theo số liệu tổng kết FAO sản lợng tinh bột Việt Nam tăng trung bình năm 0.89%, toàn Châu 3,29% Lợng tinh bột xuất trung bình hàng năm nớc ta vào khoảng 3% tổng sản lợng, Thailand Indonesia lần lợt 7,09% 17,13% Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng Chơng II Công nghệ nguyên liệu sản xuất tinh bột II.1 Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu cho trình sản xuất tinh bột đa dạng, bao gồm: ngô, lúa mì, gạo, khoai lang, khoai tây, sắn, Tuy nhiên nớc ta sắn loại nguyên liệu đợc sử dụng phổ biến sắn có hàm lợng tinh bột cao, chế biến đơn giản giá thành nguyên liệu thấp II.1.1 Sắn ( Manihot) Việt Nam sắn đợc trồng gồm hai loại chính: Sắn (Manihot dulcis) Sắn đắng (Manihot utilisma): hàm lợng tinh bột cao (25 - 28%), suất sản lợng cao (35tấn/ha) nên thờng đợc sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất tinh bột Củ sắn thờng dài thắt lại hai đầu, kích thớc củ tuỳ thuộc vào ®iỊu kiƯn ®Êt trång, chiỊu dµi dao ®éng tõ 10 ®Õn 30 cm víi ®êng kÝnh kho¶ng 2,8 cm CÊu tạo gồm bốn phần chính: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt củ lõi Vỏ gỗ gồm tế bào xít, thành phần chủ yếu xenluloza, không chứa tinh bột, có vai trò bảo vệ củ khỏi tác động bên ngoài, vỏ gỗ chiếm khoảng 0,5 đến % khối lợng củ sắn Khi chế biến vỏ gỗ đợc loại bỏ Vỏ cùi dày vỏ gỗ nhiều, chiếm khoảng đến 20 % khối lợng củ Vỏ cùi chứa độc tố, tanin, sắc tố, nên trình chế biến không đ ợc loại bỏ ảnh hởng đến màu sắc tinh bột Thịt sắn chứa chủ yếu tinh bột, lớp thịt củ chứa nhiều tinh bột nhất, vào sâu bên lõi hàm lợng tinh bột giảm Lõi sắn trung tâm nằm dọc theo củ sắn, chiếm 0,3 đến 1% trọng lợng củ, thành phần chủ yếu hemixenluloza Lõi sắn làm ảnh hởng đến trình mài, nghiền lõi cứng to Bảng II.1 Thành phần hoá học trung bình củ sắn [12] Thành phần % Nớc 70,25 Tinh bét 21,45 Protit 1,12 ChÊt bÐo 0,40 Xeluloza 1,11 Đờng 5,13 Tro 0,54 Thành phần hoá học củ sắn phụ thuộc vào giống sắn, thành phần tính chất thổ nhỡng, chế độ chăm sóc thời gian thu hoạch, Hàm lợng tinh bột củ sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt thời điểm thu hoạch Thông thờng vụ thu hoạch sắn kéo dài từ tháng năm trớc đến tháng năm sau, thời điểm cho hàm lợng tinh bột cao từ tháng 11 đến hết tháng năm sau Sang tháng tháng hàm lợng tinh bột bị giảm xuống phần tinh bột đà bị chuyển thành đờng để nuôi sống mần non Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng Ngoài chất dinh dỡng, sắn chứa độc tố, tanin sắc tố hệ Enzim phức tạp Chúng gây khó khăn cho trình sản xuất ảnh hởng đến chất lợng bột sau Độc tố củ sắn: dạng Glucozit có tên gọi Phazeolunatin hay linamarin (C10H17NO6) có hàm lợng sắn tơi 0.01 - 0.04%, sắn đắng cao sắn Độc tố tập trung chủ yếu lớp vá cïi, hoµ tan níc, tan kÐm cån, hầu nh không tan ête Bình thờng linamarin không độc Khi thu hoạch, củ sắn đợc tách khỏi cây, enzim hoạt động môi trờng axit phazeolunatin bị thuỷ phân tạo thành Glucoza, axeton axit xyanhydric (HCN) gây độc Trong sản xuất tinh bột HCN phản ứng với sắt có nớc tạo xianat sắt màu xám đen ảnh hởng xấu đến chất lợng tinh bét C10H17O6N + H2O C6H12O6 + CH3-CO-CH3 + HCN  Các enzim: chủ yếu Polyphenoloxydaza, Enzim ảnh hởng lớn tới chất lợng sắn trình bảo quản chế biến Đặc biệt sau thu hoạch Enzim hoạt động mạnh, Polyphenoloxydaza xúc tác trình oxy hoá polyphenol tạo Octakinon, sản phẩm phản ứng với axit amin tạo sản phẩm có màu: ví dụ Tirozinaza xúc tác oxy hoá tirozin tạo nên kinon có màu xám đen (dạng melanin) hoà tan kém, gây vệt đen thịt sắn (sắn chảy nhựa), làm giảm hiệu qủa thu hồi giảm chÊt lỵng tinh bét Enzim tËp trung chđ u nhựa sắn, vỏ cùi nên vết đen vào Tanin vỏ sắn bị oxy hoá thành flobafen, sản phẩm có màu xám đen tác dụng với sắt tạo sắt-tanat II.1.2.Các loại nguyên liệu khác Khoai tây (Solanum Tuberosum) nguyên liệu thích hợp kinh tế trình sản xuất tinh bột đáp ứng yêu cầu công nghệ, hàm lợng tinh bột cao so với loại nguyên liệu khác phân bố không Phần chứa nhiều tinh bột tế bào khoảng lớn, trung tâm củ hàm lợng tinh bột tơng đối thấp Khoai lang (Batatas) mầu a ẩm nên đợc trồng phổ biến vùng nhiệt đới Khoai lang dễ trồng đợc trồng nhiều vụ nhng có vụ đông xuân thu đông Thành phần hoá học khoai lang phụ thuộc vào giống, đất trồng, điều kiện chăm sóc độ già Khi khoai già hàm lợng nớc khoảng 50 đến 75%, tinh bột dao động khoảng 15 đến 31 % Khác với sắn khoai tây khoai lang chứa nhiều đờng (5-10%), chủ yếu glucoza Ngô (Mays) lơng thực quan trọng, chiếm vị trí thứ sau lúa lúa mì diện tích trồng sản lợng toàn giới nớc ta ngô đợc trồng khắp nơi, đồng bằng, trung du miền núi Bảng II.2 Thành phần hoá học trung bình số nguyên liệu chứa tinh bột [28] Thành phần Nguyên liệu (% theo khối Khoai lang Khoai tây Ngô Dong Sắn lợng) Nớc 68,1 75 64 – 80 70,25 Tinh bét 15 – 31 18,5 12 – 25 21,45 68 – 71 Protein 1,6 0,9 – 2,3 1,12 12 ChÊt bÐo 0,5 0,1 – 0,7 0,40 0,2 4,2 – 5,8 Xenluloza 0,9 1,0 – 3,0 1,11 1,1 1,78 II.2 Một số đặc điểm quan trọng tinh bột II.2.1 Hình dạng kích thớc tinh bột Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng Tinh bột hạt nhỏ có hình dạng phong phú, phụ thuộc vào loại nguyên liệu Hạt tinh bột gạo có hình nhiều cánh dính liền mảnh, có kích thớc từ đến 8m Hạt tinh bột ngô có hình đa giác không rõ rệt, có nhân, kích thớc từ đến 26m Tinh bột khoai tây hình bầu dục, nhân có vằn, kích thứơc từ 10 đến 150m Tinh bột sắn có dạng hình tròn, kích thớc trung bình 20 m Hình II.1 Hình dạng hạt tinh bột số nguyên liƯu [28] Tinh bét s¾n Tinh bét dong Tinh bét ngô Tinh bột khoai tây Tinh bột cọ Sagu Tinh bột lúa mì II.2.2 Thành phần tinh bột Tinh bột gồm hai thành phần amiloza amilopectin Tuỳ theo loại nguyên liệu mà chúng có tỷ lệ khác nhau, nhng nhìn chung tỷ lệ xấp xỉ 1/4 Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp, ngô nếp, ) l ợng amilopectin chiếm gần nh 100% Trái lại tinh bột đậu xanh, dong riềng hàm lợng amiloza lại chiếm gần 50% Bảng II.3 Thành phần kích thớc hạt tinh bột số nguyên liƯu chøa tinh bét [28] Nguyªn liƯu Amiloza,% Amilopectin,% 100 30 KÝch thíc, m - 15 - 20 Kích thớc trung bình, m 10 Gạo sáp Ngô có hàm lợng Amiloza cao Ngô Sắn Lúa mỳ Khoai lang Khoai t©y Dong 70 28 17 26 18 20 21 72 83 74 82 80 79 - 25 - 30 - 35 - 40 10 - 100 - 40 14 14 vµ 20 19 36 23 Amilopectin có mạch phân nhánh gốc _D glucozit (có công thức [C6H10O5]n) kết hợp với liên kết _1,4 glucozit, điểm phân nhánh liên kết _1,6 glucozit Amyloza phân tử mạch thẳng, gốc α _D glucozit b»ng liªn kÕt α _1,4 glucozit Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ ¸n tèt nghiƯp TrÇn TiÕn Dịng   II.2.3 TÝnh chÊt cña tinh bét Tính chất vật lý Tinh bột nhỏ, mịn, trắng, không mùi có vị nhạt Độ ẩm cân tinh bột nhỏ độ ẩm hạt phụ thuộc vào độ ẩm ớt Độ ẩm không khí 10 20 30 40 50 60 70 80 90 §é Èm c©n b»ng cđa tinh bét,% 2,2 3,8 5,2 6,4 7,4 8,3 9,2 10,6 22,7 Trọng lợng riêng tinh bột tuỳ thuộc vào loại tinh bột nhng chênh lệch không nhiều, nhìn chung khoảng 1,6 tấn/m3 nhiệt độ thờng tinh bột không hoà tan nớc, rợu, benzen, ete, riêng thành phần amiloza tinh bột lại tan nớc nóng nhiệt độ khác độ hút nớc tinh bột khác nhiệt độ thấp tinh bột hấp thụ nớc nở nhng không thay đổi hình dạng Do đó, sấy khô lại trở hình dạng ban đầu Nếu đun nóng tinh bột từ từ nớc đến nhiệt độ 70 oC tinh bét sÏ ch¬ng në rÊt nhanh, kÝch thíc tăng lên nhiều lần, lợng nớc hấp thụ lớn, độ nhớt dung dịch tăng lên tạo thành hồ Đó trình hồ hoá Tính chất hoá học tinh bột Tinh bột hydrat cacbon dạng polysacarit, có công thức cấu tạo (C 6H10O5)n Tinh bột hầu nh không hoà tan nớc lạnh cồn Nhng nớc nóng tạo thành Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Trần Tiến Dũng hệ keo huyền phù bị đông đặc nớc lạnh Trong môi trờng axít dới tác dụng của Enzim mạch tinh bột bị phân cắt tạo thành Dextrin đờng đơn ( Glucoza _ C6H12O6), đờng kép (Maltoza _ C12H22O11) Ngoài ra, tinh bột có cấu trúc lỗ xốp nên hấp phụ chất hoà tan Khả hấp phụ tuỳ thuộc vào loại tinh bột nhiệt độ môi trờng II.3.Công nghệ sản xuất tinh bột Tinh bột sắn thờng đợc sản xuất hai công nghệ công nghệ truyền thống (đợc sử dụng chủ yếu sản xuất qui mô nhỏ nh làng nghề, hộ gia đình) công nghệ đại (đợc sử dụng rộng rÃi sản xuất qui mô công nghiệp) Thực tế s¶n xuÊt cho thÊy s¶n xuÊt tinh bét ë quy mô nhỏ (làng nghề), tiêu thụ l ợng, vật t thấp nhng công suất nhỏ, phân tán, lợng nớc tiêu thụ lớn, khó qui hoạch quản lý môi trờng Ngợc lại, sản xuất công nghiệp mang lại lợi nhuận lớn, nhng nhu cầu vật t, hoá chất lớn, lu lợng nớc thải nhà máy lớn, không đợc xử lý gây ô nhiễm môi trờng đất, nớc không khí vùng Bảng II.4 So sánh công nghệ truyền thống đại cho trình sản xuất tinh bột sắn Nhân tố Sản xuất truyền thống Sản xuất đại Lợng củ chế biến, tấn/năm 4.000 42.000 Lợng tinh bột khô, tấn/năm 1.000 10.500 Khả sản xuât, tÊn cđ /giê 4,5 6,0 TiỊn vèn 25.000 USD triệu USD Thời gian hoàn vốn 1-2 năm 2-5 năm Lợng nớc tiêu thụ, m /tấn củ ( có 1,5 tuần hoàn) Lợng nớc tiêu thụ, m3/tấn củ 7,5 5,5 ( không tuần hoàn) Mức điện tiêu thụ 20kW/ củ 75kW/tấn củ Lợng dầu đốt để sấy kh« 18 kg/tÊn cđ Lu hnh 1,1 kg/tÊn cđ ChÊt lỵng tinh bét ChÊt lỵng tinh bét cao nh- Chất lợng tinh bột ng không so với sản cao cao (phụ xuất tinh bột sử dụng thuộc công nghệ đại thời gian chế biến lâu làm thất thoát tinh bột II.3.1 Công nghệ sản xuất tinh bột qui mô làng nghề Nguyên liệu tơi đợc rửa bóc vỏ trớc đem nghiền nhỏ máy mài Tinh bột hỗn hợp sau mài đợc tách bà sơ máy vắt với lới chắn song song có kích thớc mắt lới nhỏ dần Sữa bột thu đợc đem lắng vòng từ đến giờ, tinh bột sau lắng đem phơi dới ánh nắng mặt trời, trình làm độ ẩm tinh bột Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trờng_ ĐHBKHN