Nghiên cứu phương pháp thu hồi protein cá trong nước thải cơ sở chế biến chả cá (surimi) tại khu công nghiệp dịch vụ thủy sản đà nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN THỊ MỸ LY NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP THU HỒI PROTEIN CÁ TRONG NƢỚC THẢI CƠ SỞ CHẾ BIẾN CHẢ CÁ (SURIMI) TẠI KHU CÔNG NGHIỆP DỊCH VỤ THỦY SẢN ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60 44 01 14 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2016 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG QUANG VINH Phản biện 1: TS Trần Thị Xô Phản biện 2: PGS TS Lê Tự Hải Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 20 tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, có nhiều phương pháp thu nhận protein, phương pháp chiết rút tinh protein dựa tính chất hóa lý protein độ tích điện, kích thước phân tử, độ hòa tan protein cần chiết rút Nhiều protein liên kết với phân tử sinh học khác nên việc chiết rút protein phụ thuộc vào chất liên kết Nên cần tìm phương pháp thu hồi protein nước thải tối ưu để thu lượng protein tốt nhất, kinh tế có khả làm giảm tải vấn đề môi trường Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu phương pháp thu hồi protein cá nước thải sở chế biến chả cá (surimi) Khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng” tập trung nghiên cứu phương pháp thu hồi protein nước thải thủy sản nhằm thu hồi lượng protein có nước thải để làm nguyên liệu cho chế biến thức ăn gia súc thức ăn thủy hải sản xử lý phần nước thải thủy sản trước đưa vào hệ thống xử lý Mục tiêu nghiên cứu - Tìm phương pháp điều kiện thích hợp để thu hồi protein cá nước thải công đoạn sản xuất surimi - Xác định khối lượng thông số chất khô thu - Xác định số môi trường nước thải sau thu hồi protein Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Nước thải thủy sản Công ty TNHH Bắc Đẩu lấy công đoạn sản xuất surimi 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nước thải công đoạn sản xuất surimi - Phương pháp thu hồi protein; xác định thông số chất khô tiêu nước thải sau thu hồi protein Nguyên liệu phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Nguyên liệu Nước thải công đoạn sản xuất surimi Công ty TNHH Bắc Đẩu 4.2 Hóa chất sử dụng Ethanol, chitosan, PAC, CuSO4.5H2O, muối Seignet, KI, NaOH, HCl, H2SO4… có xuất xứ Mỹ, Ấn Độ, Trung Quốc nước cất 4.3 Các dụng cụ Cân phân tích, nhiệt kế, ống đong loại, buret, cốc thủy tinh loại, đũa thủy tinh, bình tam giác loại, máy li tâm, bình hút ẩm, phễu dụng cụ khác 4.4 Thiết bị, máy móc Tủ sấy, bếp cách thủy, bếp điện, lọc hút chân không, máy quang phổ UV-VIS 4.5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Xác định độ pH nước thải máy pH meter - Xác định COD nước thải theo TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) - Xác định khối lượng chất khô nước phương pháp sấy khô 800C đến khối lượng không đổi - Thu hồi protein phương pháp đông tụ - Khảo sát phương pháp điều kiện thu hồi thích hợp - Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng chương trình excel tổng hợp số liệu đưa đồ thị, biểu đồ Nội dung nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, tổng hợp tài liệu, tư liệu, sách báo nước - Trao đổi kinh nghiệm với chuyên gia, thầy cô giáo đồng nghiệp - Nghiên cứu nguồn gốc, đặc điểm nước thải 5.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Xử lý nước thải - Xác định độ pH nước thải - Xác định COD nước thải - Xác định khối lượng chất khô thu - Thu hồi protein phương pháp đông tụ thu chất khô mẫu nước cần xác định Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Xác định số thông số chất khô mẫu nước thu - Xác định yếu tố trình thu hồi protein để thu sản phẩm tốt - Cung cấp thông tin thông số có chất khô thu phục vụ cho trình khai thác ứng dụng sau Cấu trúc luận văn Bố cục luận văn gồm phần Phần Mở đầu Phần Nội dung nghiên cứu Chương Tổng quan Chương Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu Chương Kết thảo luận Phần Kết luận kiến nghị CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN TẠI VIỆT NAM VÀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Năm 2015, tổng sản lượng thủy sản 6,56 triệu tấn; đó, khai thác 3,03 triệu tấn, nuôi trồng 3,53 triệu tấn; diện tích nuôi trồng 1,28 triệu ha; kim ngạch xuất khoảng 6,72 tỷ USD Tính đến 15/9/2015, địa bàn Đà Nẵng có tổng số sở khai thác hải sản 1.787 đơn vị sản lượng nuôi trồng thủy sản ước đạt 849,3 tấn, tăng 12,91% so với kỳ năm 2014 (trong đó, tôm thẻ chân trắng ước đạt 87,3 tấn, tăng 16,47% so với kỳ năm 2014) 1.2 TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP DỊCH VỤ THỦY SẢN ĐÀ NẴNG VÀ CÔNG TY TNHH BẮC ĐẨU 1.2.1 Giới thiệu chung Khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng a Vị trí địa lý Khu Công nghiệp Dịch vụ Thuỷ sản Đà Nẵng nằm quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng - Phía Bắc: giáp với Khu tái định cư phía Đông đường Yết Kiêu - Phía Nam: giáp với Khu tái định cư Mân Thái - Phía Đông: giáp với Khu tái định cư Thọ Quang 2, Thọ Quang 3, Mân Thái - Phía Tây: giáp với Khu dịch vụ Âu Thuyền b Doanh nghiệp đầu tư Theo thống kê từ Ban quản lý khu công nghiệp khu công nghiệp chế xuất Đà Nẵng khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng có 46 doanh nghiệp đăng kí đầu tư sản xuất 1.2.2 Tổng quan Công ty TNHH Bắc Đẩu a Giới thiệu chung công ty Công ty cấp phép Chứng nhận đầu tư lần đầu số 32221000039, ngày 07/11/2007 Ban quản lý khu công nghiệp chế xuất Đà Nẵng việc đồng ý chứng nhận Công ty TNHH Bắc Đẩu đầu tư lô C1-8, KCN Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng với công suất 950 sản phẩm/năm diện tích công ty 4.116 m2 mở rộng lên 5.213 m2 vào năm 2011 b Tóm tắt trạng Công ty TNHH Bắc Đẩu c Quy trình sản xuất công ty d Hiện trạng môi trường công ty Hiện trạng môi trường nước * Nƣớc thải sản xuất Thành phần, tính chất nước thải: Theo số liệu đo đạc, phân tích thực tế nguồn phát sinh nước thải nhà máy thành phần, tính chất nước thải sau: Bảng 1.1 Thành phần, tính chất nước thải nhà máy TT Thông số Đơn vị pH - TSS mg/l BOD5 mg/l COD mg/l NH4+-N NO3 N PO43 P Dầu mỡ động, thực vật Coliforms mg/l mg/l mg/l mg/l MNP/100ml Nồng độ ô nhiễm Nƣớc thải chế Nƣớc thải Nƣớc thải biến cá, mực surimi chung 7,2-7,8 7,0-7,5 7,0-7,8 1.200400-1.000 700-1.500 1.800 3.2002.500800-1.500 3.800 3.500 4.0003.5001.000-2.200 5.200 4.800 30-80 50-132 60-100 5,0-12 6,0-20 5,0-20 12-25 20-32 12-25 18-25 18-25 15-22 106-108 106-108 106-108 (Nguồn: Trung tâm Kỹ thuật môi trường Tp Đà Nẵng) 1.3 TỔNG QUAN NGUỒN NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM 1.3.1 Protein Protein đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân axit amin Chúng kết hợp với thành mạch dài nhờ liên kết peptide (gọi chuỗi polypeptide) Các chuỗi xoắn cuộn gấp theo nhiều cách để tạo thành bậc cấu trúc không gian khác protein 1.3.2 Các phƣơng pháp thu hồi protein a Phương pháp kết tủa * Kết tủa điều chỉnh pH * Kết tủa nhiệt độ * Kết tủa muối trung tính * Kết tủa dung môi hữu * Kết tủa polymer hữu b Phương pháp siêu lọc c Phương pháp hấp phụ polymer 1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.4.3 Nhận xét chung Trên giới Việt Nam việc nghiên cứu phương pháp thu hồi protein từ nước thải surimi từ máu cá trọng từ lâu, tính đến có nhiều công trình nghiên cứu vấn đề CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 2.1.1 Nguyên liệu Nước thải lấy từ quy trình sản xuất surimi công ty TNHH Bắc Đẩu Nguyên liệu bảo quản nhiệt độ 40C suốt thời gian nghiên cứu 2.1.2 Thiết bị - dụng cụ hóa chất a Thiết bị - dụng cụ Cân phân tích, nhiệt kế, ống đong loại, buret, cốc thủy tinh loại, đũa thủy tinh, bình tam giác loại, máy li tâm, bình hút ẩm, phễu, tủ sấy, bếp cách thủy, bếp điện, lọc hút chân không, máy quang phổ UV-VIS, giấy lọc,… b Hóa chất Hóa chất hữu cơ: ethanol, chitosan Hóa chất vô cơ: PAC, CuSO4.5H2O, muối Seignet, KI, NaOH, HCl, H2SO4… 2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 2.3.1 Xác định khối lƣợng chất khô 2.3.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu 2.3.3 Xác định độ ẩm 2.3.4 Xác định hàm lƣợng protein nƣớc (Phƣơng pháp Biure: Xác định hàm lƣợng protein tổng số có dịch) 2.3.5 Xác định hàm lƣợng COD [5] 2.3.6 Xác định hiệu suất thu hồi protein nƣớc thải 2.3.7 Xác định hiệu suất xử lý COD 2.4 PHƢƠNG PHÁP VÀ KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN KẾT TỦA PROTEIN TỪ NƢỚC THẢI THỦY SẢN 2.4.1 Khảo sát tính chất nƣớc thải surimi Nước thải surimi lọc tạp chất (cặn, mỡ…) sau tiến hành phân tích - Xác đinh: pH - Xác định hàm lượng protein có nước thải - Xác định nồng độ ban đầu chất ô nhiễm nước thải COD, chất rắn lơ lững (SS), BOD5, nitơ tổng 2.4.2 Phƣơng pháp thu hồi protein Chọn phương pháp thu hồi protein phương pháp kết tủa a Ảnh hưởng nhiệt độ b Ảnh hưởng pH c Ảnh hưởng ethanol, chitosan PAC CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ĐẶC TRƢNG CỦA NƢỚC THẢI SURIMI Các đặc trưng hóa lý nồng độ nước thải surimi thể bảng 3.1 10 - Dưới tác dụng nhiệt độ phân tử protein bị giãn mạch, vận tốc biến tính phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Sự biến tính protein nhiệt độ cho khả hòa tan protein giảm xuống xuất nhóm kị nước bề mặt phân tử Tiến hành xác định COD dung dịch lọc kết tủa Kết ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian kết tủa protein đến hiệu suất xử lý COD mẫu nước thải trình bày hình 3.4 Hình 3.2 Hiệu suất xử lý COD nhiệt độ thời gian (%) Nhận xét chung: - Hiệu suất thu hồi protein nước thải cao nhiệt độ 80 C Tuy nhiên thời gian 50 phút trở hiệu suất thu hồi protein nhiệt độ 700C 800C tương đương Vì vậy, chọn nhiệt độ 700C thời gian 50 phút giá trị tối ưu để thu hồi protein nhiệt độ 3.2.2 Ảnh hƣởng pH Kết khối lượng chất khô thu được, COD, hàm lượng protein nước sau qua trình lắng hiệu suất thu hồi protein, hiệu suất xử lý COD giá trị pH khác trình bày Bảng 3.7 Bảng 3.8 11 Bảng 3.3 Khối lượng chất khô thu được, COD hàm lượng protein nước sau qua trình lắng pH khác (g) pH Chất khô thu hồi (g) Hàm lƣợng protein lại nƣớc COD (mg/l) 0,219 0,236 0,243 0,228 0,193 0,178 0,164 40,525 36,925 35,987 37,541 46,792 49,819 51,807 2973 2726 2639 2784 3070 3289 3390 Bảng 3.4 Hiệu suất thu hồi protein hiệu suất xử lý COD pH khác (%) pH Hiệu suất thu 53,87 hồi protein % Hiệu suất xử lý 32,89 COD % 57,97 59,03 57,26 46,73 43,29 41,03 38,47 40,43 37,16 30,7 25,76 23,48 Nhận xét: - Theo Hình 3.4, hiệu suất thu hồi protein xử lý COD tăng pH thay đổi từ - có xu hướng giảm pH thay đổi từ - Tiếp tục tiến hành khảo sát khả thu hồi protein xử lý COD pH khoảng giá trị từ - với bước nhảy ± 0,5 Kết trình bày Bảng 3.9, Bảng 3.10 Bảng 3.5 Khối lượng chất khô thu được, COD hàm lượng protein nước sau qua trình lắng pH khác (g) pH 4.5 5.5 0,236 0,24 0,243 0,252 0,228 Chất khô thu hồi (g) Protein 36,925 36,193 35,987 35,392 37,541 nƣớc % 2726 2670 2639 2594 2784 COD (mg/l) Bảng 3.6 Hiệu suất thu hồi chất khô hiệu suất xử lý COD pH khác (%) pH 4.5 5.5 58,8 59,03 59,71 57,26 Thu hồi protein % 57,97 38,47 39,73 40,43 41,45 37,16 Xử lý COD % Nhận xét: 12 - Dựa Hình 3.5, pH = 5,5 hiệu suất thu hồi protein hiệu suất xử lý COD cao đạt 59,71%, 41,45% - Kết cho thấy, pH thay đổi dẫn đến thay đổi mức độ ion hóa tích điện bề mặt phân tử protein, thay đổi lực đẩy lực hút phân tử khả liên kết với nước - Từ khoảng pH = trở khả thu hồi protein xử lý COD diễn chậm có xu hướng giảm Nhận xét chung: - Hiệu suất thu hồi protein xử lý COD tăng pH thay đổi từ - có xu hướng giảm pH thay đổi từ - - Qua thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH đến trình thu hồi protein: chọn pH = 5,5 giá trị tối ưu 3.2.3 Ảnh hƣởng ethanol Kết khối lượng chất khô thu được trình bày Bảng 3.11 Bảng 3.7 Khối lượng chất khô thu theo V C% ethanol (g) C% V ml 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0,265 0,266 0,372 0,377 0,406 0,456 10 0,267 0,269 0,381 0,416 0,424 0,464 20 0,272 0,286 0,385 0,428 0,443 0,502 30 0,275 0,29 0,394 0,435 0,448 0,553 40 0,277 0,292 0,407 0,447 0,465 0,558 50 0,306 0,314 0,463 0,489 0,549 0,56 60 0,32 0,324 0,47 0,542 0,556 0,566 70 0,327 0,336 0,479 0,546 0,557 0,569 80 0,332 0,341 0,503 0,55 0,561 0,571 90 0,336 0,343 0,508 0,553 0,562 0,574 100 Kết Hiệu suất thu hồi protein trình bày Hình 3.8 13 Hình 3.3 Hiệu suất thu hồi protein theo V C% ethanol (%) Tiến hành xác định COD dung dịch lọc kết tủa Kết ảnh hưởng thể tích nồng độ ethanol đến Hiệu suất xử lý COD trình bày Hình 3.9 Hình 3.4 Hiệu suất xử lý COD theo V C% ethanol (%) Nhận xét chung: Nồng độ ethanol 80% với thể tích 40 ml cho hiệu suất thu hồi protein hiệu suất xử lý COD tốt với 76,37% 74,57% Tuy nhiên, nồng độ ethanol 70% với thể tích 60 ml hiệu suất thu hồi protein đạt 76,2% hiệu suất xử lý COD đạt ngưỡng 74,4%, kết không chênh lệch nhiều so với kết nồng độ ethanol 80% thể tích 40 ml Do đó, xét theo giá trị môi trường, giá trị kinh tế giá trị hiệu quả, nồng độ thể tích ethanol thích hợp cho trình kết tủa protein nước thải surimi 14 70% 60 ml 3.2.4 Ảnh hƣởng Chitosan Kết khối lượng chất khô thu được trình bày Hình 3.10 Hình 3.5 Khối lượng chất khô thu theo V C% chitosan (g) Kết Hiệu suất thu hồi protein trình bày Hình 3.11 Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi protein theo V C% chitosan (%) Khi tăng nồng độ thể tích chitosan hiệu suất thu hồi protein tăng, nhiên vượt nồng độ thể tích chitosan thích hợp hiệu suất thu hồi protein tăng không đáng kể tăng nồng độ chitosan số điện tích dấu tăng, đẩy tạo nên mạng lưới keo, nên cản trở trình keo tụ lắng xuống phân tử protein 15 Tiến hành xác định COD dung dịch lọc kết tủa Kết hiệu suất xử lý COD trình bày Hình 3.12 Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD theo V C% chitosan (%) Nhận xét chung: - Khối lượng chất khô thu được, hiệu suất thu hồi protein hiệu suất xử lý COD nước thải tăng tăng thể tích nồng độ chitosan - Nồng độ thể tích chitosan thích hợp cho trình kết tủa protein nước thải surimi 70% 60 ml với khối lượng chất khô đạt 0,516 g, hiệu suất thu hồi protein đạt 74,66% hiệu suất xử lý COD 72,6% 3.2.5 Ảnh hƣởng PAC Kết khối lượng chất khô thu được trình bày Hình 3.13 Hình 3.8 Khối lượng chất khô thu theo V C% PAC (g) Kết hiệu suất thu hồi protein trình bày Hình 3.14 16 Hình 3.9 Hiệu suất thu hồi protein theo V C% PAC (%) - Khi tăng nồng độ thể tích PAC hiệu suất thu hồi protein tăng PAC có khả hấp phụ, tạo cầu nối với hạt keo protein kết tủa thành phân tử có kích thước lớn lắng xuống Tuy nhiên, nồng độ thể tích PAC tăng lên tốc độ lắng không tăng dung dịch lắng đục dần nguyên nhân nồng độ PAC cao làm tăng số điện tích dấu, đẩy tạo nên mạng lưới keo cản trở trình lắng Tiến hành xác định COD dung dịch lọc kết tủa Kết ảnh hưởng thể tích nồng độ PAC đến hiệu suất xử lý COD trình bày Hình 3.15 Hình 3.10 Hiệu suất xử lý COD theo V C% PAC (%) Nhận xét chung: - Khối lượng chất khô thu được, hiệu suất thu hồi protein hiệu suất xử lý COD nước thải tăng tăng thể tích nồng độ PAC 17 - Nồng độ thể tích PAC thích hợp cho trình kết tủa protein nước thải surimi 70% 50 ml với khối lượng chất khô đạt 0,55 g, hiệu suất thu hồi protein đạt 76,23% hiệu suất xử lý COD 74,45% 3.3 SO SÁNH KẾT QUẢ KHẢO SÁT GIỮA CÁC PHƢƠNG PHÁP Việc thu hồi protein pH khả lượng chất khô thu làm thức ăn gia súc, gia cầm không cao dùng NaOH 2% HCl 2% để điều chỉnh pH làm vô hóa protein Mặt khác, thu hồi protein ethanol, chitosan PAC lượng hóa chất cần dùng để kết tủa protein lớn dẫn đến tốn kinh tế Vì dùng nhiệt độ để thu hồi protein sau công đoạn surimi khả thi với hiệu thu hồi chất khô, xử lý COD cao, tốn đem lại lợi ích môi trường Tại điểm tối ưu phương pháp, tiến hành làm thí nghiệm với khối lượng lớn để thu gửi mẫu nhằm xác định tiêu để so sánh với QCVN Kết cụ thể sau: Nước thải surimi sau tiến hành lọc kết tủa đo tiêu môi trường Kết thu sau: + pH: 5,6; TSS: 520 mg/l; COD: 1258 mg/l; BOD5: 890 mg/l + Photpho tổng: 26 mg/l; Amoni (NH4+ tính theo N): 42 mg/l Căn theo QCVN 11-MT: 2015/BTNMT [9], nước thải surimi sau xử lý có thông số ô nhiễm vượt chuẩn xả thải cột B, nhiên so sánh với nước thải surimi trước xử lý, thông số giảm rõ rệt: Thông số COD (mg/l) BOD5 (mg/l) TSS (mg/l) Nƣớc thải surimi ban đầu Giá trị Vƣợt so QCVN 11thông số MT:2015/BTNMT (lần) 4730 3560 31,5 71,2 1550 15,5 Nƣớc thải surimi sau xử lý Giá trị Vƣợt so QCVN 11thông số MT:2015/BTNMT (lần) 1265 8,4 890 17,8 520 5,2 18 Kết tủa thu sau sấy khô tiến hành xác định độ ẩm hàm lượng protein thô, hàm lượng muối natriclorua Kết thu là: Giá trị thông số hỗn hợp chất khô thu đƣợc từ QCVN Thông số trình thu hồi protein 01-78: 2011/BNNPTNT phƣơng pháp nhiệt độ Tính theo % khối lượng, Hàm lƣợng Protein 66,1 không nhỏ 60% thô (%) Tính theo % khối lượng, 5,86 Độ ẩm (%) không lớn 10% Tính theo % khối lượng, Hàm lƣợng muối 3,66 không lớn 4% natriclorua (%) Vậy, theo QCVN 01-78:2011/BNNPTNT [10] chất khô thu phương pháp nhiệt độ giàu protein (66,1%), có độ ẩm hàm lượng muối natriclorua thấp (5,86% 3,66%) đạt so với QCVN nên chất khô thu có khả làm thức ăn chăn nuôi 3.4 ĐỀ XUẤT THU HỒI PROTEIN SAU CÔNG ĐOẠN LÀM CHẢ CÁ SURIMI 3.4.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nƣớc thải Công ty TNHH Bắc Đẩu Do nước thải nhiễm bẩn lớn, nước thải có nồng độ mỡ cá cao làm ức chế sinh trưởng trao đổi chất vi sinh vật tính ổn định vận hành xử lý nước thải Vì vậy, việc thu hồi protein nước thải surimi trước đưa vào bể thu gom vô cần thiết điều giúp làm giảm nồng độ chất hữu có nước thải surimi, từ giảm tải cho hệ thống xử lý đồng thời tạo nguồn nguyên liệu làm thức ăn gia súc, gia cầm,… 3.3.2 Đề xuất thu hồi protein sau công đoạn làm chả cá surimi lƣợng mặt trời Sau trình khảo sát thu hồi protein sau công đoạn surimi phương pháp khác nhau, nhận thấy việc sử dụng nhiệt độ 19 đem lại hiệu tương đương với phương pháp khác đồng thời phương pháp thân thiện với môi trường Do đó, đề xuất dùng lượng mặt trời để thu hồi protein sau công đoạn surimi Hình 3.11 Đề xuất quy trình xử lý nước thải công ty Ghi chú: 1: Bể chứa; 2: Thiết bị truyền nhiệt; 3: Bể lắng ngang; 4: Thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời Hình 3.12 Quy trình thu hồi protein sau công đoạn surimi 20 Nguyên lý hoạt động: Hệ thống hoạt động theo nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên tượng hiệu ứng lồng kính, giúp biến đổi quang thành nhiệt bẫy nhiệt lượng Năng lượng mặt trời hấp thụ bề mặt thiết bị bị đun nóng nước, trình đối lưu nhiệt, nước bình bảo ôn tăng lên, trình diễn liên tục nhiệt độ bình nhiệt độ nước thiết bị hấp thụ.Việc tạo nước nóng không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường bên mà phụ thuộc vào khả hấp thụ nhiệt thiết bị lượng với tia xạ ánh nắng mặt trời Bộ thu góp lượng mặt trời đáp ứng nhiệt độ từ 45 - 80oC Do sử dụng đun nóng lượng mặt trời để truyền nhiệt cho nước thải đạt 70oC Tính toán:  Bể chứa: Chọn thời gian nước lưu bể chứa Hct = 3,7m Hbv = 0.3 m Thể tích bể : W = 55,64 (m3) Diện tích bể : S = 15,04 (m2) Chọn chiều rộng : B = 3m Chiều dài : L = 5,2 (m) Bể chứa : B x L x H = x 5,2 x (m) Thể tích thực bể: 62,4m3 Trong : Q= 13,91 m3/giờ  Thiết bị đun nƣớc nóng lƣợng mặt trời: Chọn giàn nước nóng lượng mặt trời - hệ giàn công nghiệp thể tích giàn 500 L Thể tích nước thải surimi cần đun nóng 380 m3/ngày  Số giàn nước nóng là: L 380  1000  760 giàn 500 21  Bể lắng Ta chọn bể lắng ngang để thiết kế Chiều dài bể lắng ngang: L = 10m Chọn chiều ngang bể lắng ngang B = m Thể tích bể lắng ngang: V = 30 m3 Thời gian lắng bể là: T=1,9h Chiều cao xây dựng bể lắng: Hxd = 4,4m Tốc độ lắng thực tế: u=0,44mm/s Lượng chất khô thu 793,44 kg/ngày Bảng 3.8 Chi phí đầu tư ban đầu TT Hạng mục Đặc tính kỹ thuật Bể chứa Bể BTCT = B x L x H = x 5,2 x (m) Giàn nước Hệ giàn công nóng nghiệp 500L (Sơn lượng mặt Hà) trời Bể BTCTV = B x L Bể lắng x H = x 10 x Tổng Số lƣợng Đơn giá Thành tiền 80.000.000 80.000.000 760 15.900.000 12084x106 100.000.000 100.000.000 12.264 x 106 Tổng chi phí đầu tư ban đầu ước tính khoảng 12.264.000.000 VNĐ Lợi ích có hệ thống vào hoạt động: Khi hệ thống vào hoạt động: Nồng độ chất hữu nước thải nhà máy giảm < 1500 mg/l bỏ qua công đoạn xử lý nước thải công nghệ tuyển giảm chi phí vận hành lớn lượng hóa chất PAC dùng cho công nghệ tuyển 0,5 kg/m3 Lượng chất khô thu làm thức ăn gia súc Lượng PAC: 0,5 kg/m3 x 1200 m3/ngày= 600 kg/ngày Giá tiền mua hóa chất: 600 kg/ngày x 6500 VNĐ/kg = 3.900.000 VNĐ/ngày Số tiền thu từ việc bán sản phẩm mới: 793,44 22 kg/ngày x 17000 VNĐ/kg =13.488.480 VNĐ/ngày Tổng số tiền ngày: 3.900.000 + 13.488.480 = 17.388.480 VNĐ/ ngày Giả sử công ty hoạt động 210 ngày/năm Tổng số tiền năm: 17.388.480 VNĐ/ ngày x 30 x = 3.651.580.800 VNĐ/năm  Số năm thu lại vốn: 12.264.000.000  3,4 3.651.580.800 năm Nhận xét: Sau xây dựng quy trình, nhận thấy áp dụng theo quy trình thu 793,44 kg chất khô ngày Sử dụng chất khô làm nguyên liệu chăn nuôi, xét với giá thị trường ngày thu 13.488.480 VNĐ Ngoài ra, việc giảm lượng hóa chất hệ thống xử lý nước thải Công ty làm giảm kinh phí Như vậy, sau 3,4 năm, Công ty hoàn lại vốn đầu tư cho hệ thống tiếp tục tạo nguồn thu giảm tải ô nhiễm cho môi trường xung quanh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Quá trình thu hồi protein nước thải surimi không tạo nên nguồn protein định có giá trị dinh dưỡng mà làm giảm tiêu môi trường nước thải trước xử lý giúp giảm gánh nặng xử lý cho hệ thống xử lý nước thải Qua trình nghiên cứu thực nghiệm, rút số kết luận sau: 1.1 Chúng phân tích tiêu môi trường nước thải đầu công đoạn sản xuất surimi Công ty Bắc Đẩu sau: pH = 7,1; COD = 4730 mg/l; BOD5 = 3560 mg/l; TSS = 23 1550 mg/l 1.2 Qua trình khảo sát phương pháp thu hồi protein, thu kết sau: - Với nhiệt độ, điểm tối ưu để thu hồi protein 70oC 50 phút với khối lượng chất khô thu 0,522 g, hiệu suất thu hồi protein đạt 81,86%, hiệu suất xử lý COD đạt 71,6% - Với pH = 5,5 điểm tối ưu với lượng chất khô thu 0,252g, hiệu suất thu hồi protein xử lý COD 59,71% 41,45% - Protein nước rửa surimi thu hồi cách sử dụng dung dịch ethanol, chitosan PAC Qua khảo sát nhiều mức nồng độ thể tích khác nhau, trình thu hồi đạt tối ưu tại: + Thể tích 60 ml dung dịch ethanol 70% chitosan 70% Lượng chất khô thu 0,549 g 0,516 g, hiệu suất thu hồi protein xử lý COD 76,2%, 74,4% 74,66%; 72,6% + Thể tích 50ml dung dịch PAC 70% Lượng chất khô thu 0,55g, hiệu xuất thu hồi protein xử lý COD 76,23% 74,45% 1.3 So sánh kết phương pháp xét điều kiện kinh tế, môi trường ứng dụng rộng rãi tương lai, chọn phương pháp nhiệt độ phương pháp tối ưu để thu hồi protein Trong đó: + Thời gian tiến hành 50 phút nhiệt độ 700C; + Lượng chất khô thu là: 0,522g + Hiệu suất thu hồi protein là: 81,86% + Hiệu suất xử lý COD là: 71,6% Chất khô nước thải sau loại kết tủa thu phương pháp đem gửi để xác định thông số tiêu môi trường Kết nhận thu sau: - Đối với tiêu môi trường nước thải sau loại bỏ kết tủa: pH = 5,6; COD = 1258 mg/l; BOD5 = 890 mg/l; TSS = 520 24 mg/l; Photpho tổng = 26 mg/l; Amoni (NH4+ tính theo N) = 42 mg/l So sánh với QCVN 11-MT: 2015/BTNMT [9], tiêu môi trường nước thải surimi sau xử lý dù vượt chuẩn xả thải cột B so với thông số ô nhiễm nước thải surimi trước xử lý giảm rõ rệt, cụ thể: COD giảm 3,7 lần, BOD5 giảm lần, TSS giảm lần - Đối với chất khô thu được: Hàm lượng protein thô: 66,1%; Độ ẩm: 5,86%; Hàm lượng muối natriclorua: 3,66% So sánh với QCVN 01 - 78:2011/BNNPTNT, chất khô thu có khả làm thức ăn chăn nuôi 1.4 Dựa kết khảo sát thu hồi protein phương pháp nhiệt độ, đề xuất hệ thống thu hồi protein sau công đoạn surimi để giảm nồng độ chất hữu lượng mặt trời Theo tính toán, áp dụng theo quy trình, khả thu khả quan với khối lượng chất khô thu ngày 793,44 kg Và trì áp dụng hệ thống, sau gần ba năm rưỡi, Công ty thu hồi lại vốn đầu tư ban đầu Kiến nghị Cần nghiên cứu xây dựng chi tiết hệ thống thu hồi protein lượng mặt trời vận hành thử theo mô hình để kiểm chứng lại kết trước để triển khai quy mô công nghiệp, điều góp phần làm giảm hàm lượng chất ô nhiễm nước thải phát sinh từ quy trình chế biến nồng độ BOD5, COD từ làm giảm chi phí cho hệ thống xử lý nước thải, đồng thời mang lại hiệu kinh tế cho nhà máy Bên cạnh đó, lượng protein thu bổ sung nguồn nguyên liệu chế biến thức ăn gia súc chế biến thức ăn thủy sản, góp phần đa dạng hóa nguồn nhiên liệu cho ngành chế biến thức ăn gia súc, thức ăn thủy hải sản.Và việc sử dụng nhiệt từ nguồn lượng mặt trời làm tác nhân kết tủa protein nước thải surimi, tiết kiệm điện năng, bảo vệ môi trường ... cứu phương pháp thu hồi protein cá nước thải sở chế biến chả cá (surimi) Khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng” tập trung nghiên cứu phương pháp thu hồi protein nước thải thủy sản nhằm thu. .. Qua trình khảo sát phương pháp thu hồi protein, thu kết sau: - Với nhiệt độ, điểm tối ưu để thu hồi protein 70oC 50 phút với khối lượng chất khô thu 0,522 g, hiệu suất thu hồi protein đạt 81,86%,... nay, có nhiều phương pháp thu nhận protein, phương pháp chiết rút tinh protein dựa tính chất hóa lý protein độ tích điện, kích thước phân tử, độ hòa tan protein cần chiết rút Nhiều protein liên