Nghiên cứu xử lý bã rượu từ nhà máy sản xuất cồn để sản xuất nguyên liệu

LỜI CẢM ƠN Sau năm làm việc, luận văn hoàn thành với giúp đỡ ủng hộ nhiều người Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Chu Kỳ Sơn tận tình hướng dẫn giúp đỡ để hoàn thành tốt luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TS Phạm Kim Đăng thầy cô thuộc Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam hỗ trợ thực thí nghiệm luận văn Bên cạnh xin cảm ơn bạn phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm giúp đỡ trình làm nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè, người động viên bên cạnh thời điểm khó khăn Hà Nội, ngày 24 tháng 12 năm 2015 Học viên Bùi Thị Thu Hằng Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH TÓM TẮT LUẬN VĂN Bã rượu khô (Distillers’ Dried Grains - DDG Distillers’ Dried Grains with Solubles - DDGS) phụ phẩm trình sản xuất cồn sử dụng nguyên liệu giàu tinh bột gạo, ngô, sắn thu sau sấy bã rượu sau cô đặc sấy khô bã rượu, sử dụng làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi Để nâng cao giá trị gia tăng nguồn phụ phẩm này, nghiên cứu công nghệ sản xuất bã rượu khô từ phụ phẩm nhà máy cồn từ gạo theo công nghệ Dịch hóa, Đường hóa Lên men Đồng thời (SLSF) Sau trình lên men cồn kết thúc, ta thu hỗn hợp gồm nước, cồn, bã rượu chất hòa tan Trong nghiên cứu này, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng chất trợ lắng (muối vô polymer) đến hiệu lắng tách bã dịch sau lên men Kết cho thấy việc bổ sung chất trợ lắng không cần thiết Ngoài ra, tiến hành nghiên cứu trình ly tâm tách bã dịch sau lên men Kết ly tâm 4000 vòng/phút (1792 g) 10 phút hiệu Bã rượu ướt sau ly tâm sấy nhiệt độ 90oC 0,5 giờ, 80oC 75oC để thu bã rượu khô (DDG) Dịch sau chưng cất thu cồn cô đặc 80oC 12 đến 50 Bx phối trộn với bã rượu khô sấy 75oC giờ, thu bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) Tuy nghiên, sản xuất DDGS không kinh tế chi phí sản xuất cao Chúng xác định thành phần bã rượu khô (DDG) từ gạo theo công nghệ SLSF so sánh với DDG thu từ nhà máy cồn (Việt Pháp Victory, Sài Gòn- Đồng Xuân); DDG từ sắn BSR-BF DDGS từ ngô (Kurt A Rosentrater et al., 2007) protein (52,9%; 72,3%; 70,4%; 11,9%; 28,8%), tinh bột (17,9%; 11,5%; 10,1%; 25,4%; 11,7%), chất béo (7,2%; 8,2%; 14,7%; 2,4%; 11,0%), hàm lượng xơ (9,4%; 4,6%; 2,9%; 32,8%; 7,1%), tro (1,6%; 1,5%; 2,9%; 8,3%; 3,8%), canxi (0,35%; 0,32%; 0,03%; 0,58%; 0,67%), photpho (0,29%; 0,23%; 0,37%; 0,17%; 0,87%) ME (4316 kcal/kg; 4815 kcal/kg; 4952 kcal/kg; 1377 kcal/kg; 4061 kcal/kg) Kết cho thấy sản phẩm bã rượu khô có thành phần dinh dưỡng cao, đáp ứng yêu cầu nguyên liệu thức ăn chăn nuôi Ngoài cho thấy khác thành phần mẫu nguyên liệu Nghiên cứu góp phần sử dụng có hiệu lượng phụ phẩm công nghệ sản xuất cồn, làm nâng cao giá trị phụ phẩm nhà máy sản xuất cồn giảm thiểu ô nhiễm môi trường đa dạng hóa nguyên liệu, giảm thiểu nhập cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi Việt Nam Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình sản xuất thức tiêu thụ ăn chăn nuôi (TACN) giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ TACN giới .9 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ TACN Việt Nam 1.2 Thành phần TACN .10 1.3 Nguyên liệu sản xuất TACN 11 1.3.1 Nguyên liệu 11 1.3.2 Nguyên liệu bổ sung 13 1.4 Công nghệ sản xuất cồn thu hồi bã rượu 16 1.4.1 Quy trình sản xuất cồn .16 1.4.2 Quy trình thu hồi, bảo quản chế biến bã rượu 21 1.5 Mục đích đề tài .30 PHẦN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Vật liệu 31 2.2 Phương pháp nghiên cứu 32 2.2.1 Phương pháp hóa lý .32 2.2.2 Phương pháp toán học 35 2.2.3 Bố trí thí nghiệm 35 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 3.1 Nghiên cứu trình lắng để tách bã rượu 38 3.2 Nghiên cứu trình ly tâm để tách bã rượu 41 3.3 Nghiên cứu trình cô đặc dịch sau chưng cất 43 3.4 Nghiên cứu trình sấy sản xuất bã rượu khô (DDG) 44 3.5 Nghiên cứu trình sấy sản xuất bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) 46 3.6 Đánh giá chất lượng bã rượu khô DDG 49 3.6.1 Thành phần dinh dưỡng bã rượu khô DDG 49 3.6.2 Hàm lượng khoáng bã rượu khô DDG 50 3.6.3 Đánh giá lượng tiêu hóa (DE) lượng trao đổi (ME) bã rượu khô 51 3.6.4 Hàm lượng axit amin bã rượu khô DDG 52 3.6.5 Tính toán sơ giá thành sản phẩm 53 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 4.1 Kết luận 54 4.2 Kiến nghị 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 58 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT WDG (Wet Distiller’s Grains): Bã rượu ướt DDG (Distillers’ Dried Grains): Bã rượu khô DDGS (Distillers’ Dried Grains with Solubles): Bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc SLSF (Simultaneous Liquefaction, Saccharification and Fermentation): Quy trình Dịch hóa, Đường hóa Lên men Đồng thời TACN: Thức ăn chăn nuôi DE (Digestible Energy): Năng lượng tiêu hóa ME (Metabolizable Energy): Năng lượng trao đổi Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Số lượng nhà máy thức ăn chăn nuôi Việt Nam năm 2013 10 Bảng 1.2 Thành phần TACN cho loại vật nuôi 11 Bảng 1.3 Nhu cầu dinh dưỡng heo thịt giai đoạn phát triển 11 Bảng 1.4 Thành phần DDGS từ ngô 13 Bảng 1.5 Hàm lượng axit amin DDGS từ ngô 14 Bảng 1.6 Hàm lượng thành phần khoáng DDGS từ ngô 15 Bảng 1.7 Thành phần số nguyên liệu sản xuất cồn 16 Bảng 1.8 Một số phương pháp thiết bị sấy sản xuất bã rượu khô 26 Bảng 3.1 Thành phần dịch sau lên men 38 Bảng 3.2 Khối lượng bã rượu ướt thu ly tâm 20 phút 41 Bảng 3.3 Khối lượng bã rượu ướt sau ly tâm với tốc độ 4000 vòng/phút (1792 g) 42 Bảng 3.4 Thành phần bã rượu ướt 42 Bảng 3.5 Thành phần dịch sau lên men, dịch sau chưng cất dịch sau cô đặc 43 Bảng 3.6 Năng lượng tiêu tốn cho trình cô đặc 44 Bảng 3.7 Độ ẩm lượng tiêu tốn số chế độ sấy DDG 44 Bảng 3.8 Độ ẩm lượng tiêu tốn số chế độ sấy DDGS 46 Bảng 3.9 Thành phần bã rượu ướt (WDG), bã rượu khô (DDG) bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) 48 Bảng 3.10 Thành phần bã rượu khô DDG 49 Bảng 3.11 Hàm lượng khoáng bã rượu khô DDG 51 Bảng 3.12 Năng lượng tiêu hóa (DE) lượng trao đổi (ME) bã rượu khô 51 Bảng 3.13 Hàm lượng axit amin bã rượu khô DDG 52 Bảng 3.14 Chi phí giá thành/ kg sản phẩm 53 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sản lượng thức ăn chăn nuôi giới giai đoạn 2011-2014 Hình 1.2 Một số sản phẩm bã rượu từ ngô 16 Hình 1.3 Quy trình sản xuất cồn từ gạo theo công nghệ SLSF 17 Hình 1.4 Quy trình sản xuất cồn từ gạo Việt Pháp Victory 18 Hình 1.5 Quy trình sản xuất cồn từ gạo Sài Gòn-Đồng Xuân 19 Hình 1.6 Quy trình sản xuất cồn từ sắn BSR-BF 20 Hình 1.7 Quy trình sản xuất cồn (SLSF), thu hồi, bảo quản chế biễn bã rượu 21 Hình 1.8 Thiết bị sấy thùng quay trực tiếp tuần hoàn phần khí thải (Rotary directfired PGR dryers) 27 Hình 1.9 Thiết bị sấy vòng tuần hoàn phần khí thải (Ring PGR dryers) 28 Hình 1.10 Thiết bị sấy thùng quay ống dòng (Rotary steam-tube dryers) 28 Hình 1.11 Một số phương pháp cô đặc 30 Hình 2.1 Dịch sau lên men 31 Hình 2.2 Bã rượu ướt 31 Hình 2.3 Quá trình lắng có bổ sung chất trợ lắng 36 Hình 2.4 Quy trình sản xuất DDG DDGS 37 Hình 3.1 Sự phân lớp dịch sau lắng 24h 39 Hình 3.2 Độ dịch lắng 40 Hình 3.3 Thể tích dịch bã sau lắng 41 Hình 3.4 Quá trình cô đặc dịch 43 Hình 3.5 Quy trình sản xuất bã rượu khô (DDG) 45 Hình 3.6 Quy trình sản xuất bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) 47 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, ngành chăn nuôi nhu cầu thức ăn chăn nuôi (TACN) phát triển cách mạnh mẽ Tuy nhiên, giá TACN ngày tăng, nguyên nhân nguyên liệu TACN ngũ cốc nguồn nguyên liệu giàu tinh bột khác sử dụng ngày cành nhiều để sản xuất nhiên liệu sinh học nguyên liệu TACN Việt Nam phải nhập Trong năm 2013, Việt Nam nhập lên đến triệu nguyên liệu thức ăn gia súc, trị giá tỷ USD (Pham Kim Dang, 2013), bã rượu khô (DDGS) từ ngô chiếm đến 630 nghìn trị giá 200 triệu USD (Viện Chăn Nuôi, 2013) Tại Việt Nam, với sản lượng cồn công nghiệp lớn, 67 triệu lít (năm 2014) (Bộ Công thương, 2015), dự báo đến năm 2025, sản lượng cồn đạt 440 triệu lít (Bộ Công thương, 2009) Thông thường nhà máy sản xuất cồn với nồng độ 14 % v/v thải lượng bã rượu khoảng 30% nguyên liệu (D.A Monceaux and D Kuehner, 2009) Từ đó, với sản lượng cồn 67 triệu lít (2014) ngày tăng, tính toán sơ bộ, hàng năm, ngành sản xuất cồn thải khoảng 45 nghìn bã rượu tươi có độ ẩm 80%, chủ yếu dùng làm thức ăn tươi cho gia súc, phân bón thải môi trường gây ô nhiễm lãng phí Giải pháp kỹ thuật tối ưu để vượt qua trở ngại khai thác, sử dụng hiệu nguyên liệu không truyền thống, phụ phẩm ngành sản xuất công nghiệp ngành công nghiệp sản xuất cồn Chính vậy, nghiên cứu sử dụng có hiệu bã rượu (phụ phẩm ngành sản xuất cồn) làm TACN có ý nghĩa quan vô quan trọng góp phần giảm chi phí nhập nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi, giảm thiểu chi phí xử lí ô nhiễm môi trường Do đó, định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý bã rượu từ nhà máy sản xuất cồn để sản xuất nguyên liệu thức ăn chăn nuôi” Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình sản xuất thức tiêu thụ ăn chăn nuôi (TACN) giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ TACN giới Khảo sát Alltech tiến hành công bố vào tháng năm 2015 ước tính có 980 triệu thức ăn chăn nuôi sản xuất toàn cầu, trị giá 460 tỷ USD, với 350,54 triệu sản xuất khu vực Châu Á, đó, Trung Quốc dẫn đầu với 182,69 triệu tấn, đứng thứ Ấn Độ với 29,4 triệu Việt Nam xếp thứ 17 với 14,10 triệu (Alltech, 2015) Hình 1.1 Sản lượng thức ăn chăn nuôi giới giai đoạn 2011-2014 Nguồn: (Alltech, 2015) Khi phân tích theo loài, sản lượng thức ăn gia cầm giữ vị trí dẫn đầu với 439 triệu tấn, chiếm 45% thị phần Thức ăn cho heo tăng trưởng rõ rệt với 256 triệu chiếm 27%, 128,5 triệu đến từ Châu Á Thị trường thức ăn thủy sản nhích lên, chiếm 4% tương đương 41 triệu tấn, nhiên sản lượng thức ăn cho ngựa lại suy giảm (Alltech, 2015) 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ TACN Việt Nam Theo Hiệp hội TACN Việt Nam, năm 2013, Việt Nam có khoảng 272 nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi (TACN) chủ yếu tập trung Đồng Sông Hồng với sản lượng 12,5 triệu (Pham Kim Dang, 2013) Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH Bảng 1.1 Số lượng nhà máy thức ăn chăn nuôi Việt Nam năm 2013 Nước Liên doanh Địa phương Tổng Vùng núi phía Bắc 14 17 Đồng Sông Hồng 20 90 112 Phía Bắc - 12 16 Tây Nguyên 0 0 Đồng sông Mê Kông 13 33 47 Đông Nam Bộ 22 56 80 Tổng 61 205 272 Khu vực Nguồn: (Pham Kim Dang, 2013) Từ nhiều năm nay, Việt Nam phải nhập lượng lớn nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi Theo đó, số 12,5 triệu TACN tiêu thụ năm lượng nhập chiếm tới 70%, tương đương triệu với tổng giá trị khoảng tỷ USD (Pham Kim Dang, 2013) Cụ thể, số triệu nguyên liệu nhập dùng để sản xuất TACN phải nhập triệu khô dầu đậu tương, 1,9 triệu ngô, 603 nghìn DDGS (trị giá 200 triệu USD) thành phần khác như: cám gạo, bột xương cá, bột mỳ… kim ngạch nhập đứng đầu từ Achentina với ước tính đạt 1,1 tỷ USD, thứ Hoa Kỳ với 370 triệu USD, đứng thứ Braxin với 249 triệu USD (Viện Chăn Nuôi, 2013) Nhu cầu sản xuất, tiêu thụ TACN ngày tăng, nhiên với áp lực giá chất lượng đưa đến nhiều giải pháp nhằm đảm bảo chất lượng giảm giá thành thức ăn chăn nuôi 1.2 Thành phần TACN Thành phần TACN tùy thuộc đối tượng vật nuôi độ tuổi, cân nặng Dưới thành phần loại TACN cho heo cai sữa (từ 10 – 20 kg thể trọng) gà siêu thịt (từ – 21 ngày tuổi) Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 10 Bảng 3.6 Năng lượng tiêu tốn cho trình cô đặc Nhiệt độ cô đặc (oC) 60 70 80 100 Thời gian cô đặc (h) 30 16 12 155,4 194,3 233,1 311 0,4 0,3 0,3 0,2 Nhiệt lượng tiêu tốn (kj/kg ẩm) Lượng than quy đổi (kg) Bảng 3.6 cho thấy, với bốc lượng nước, nhiệt lượng tiêu tốn trình cô đặc khác từ lượng than quy đổi cần tiêu tốn 60oC cao (0,4 kg), 70oC 80oC tốn lượng than (0,3 kg) Từ kết trên, lựa chọn cô đặc dịch sau chưng cất 80oC 12h 3.4 Nghiên cứu trình sấy sản xuất bã rượu khô (DDG) Sau thu bã rượu ướt, tiến hành nghiên cứu trình sấy độ dày lớp bã cm, tốc độ gió 1,3 m/s nhiệt độ sấy khác nhau, kết trình bày bảng 3.7: Bảng 3.7 Độ ẩm lượng tiêu tốn số chế độ sấy DDG STT Chế độ sấy 70oC; 2,5h Năng lượng tiêu tốn (kwh) 2,3 Độ ẩm DDG (%) 35,1 80oC; 2,5h 2,4 25,5 90oC; 2,5h 2,7 21,1 70oC; 3h 3,2 15,3 80oC; 3h 3,4 12,5 90oC; 3h 3,8 9,4 4,8 3,8 3,3 7,7 90oC; 1h, 80oC; 2,5h 75oC; 1,5h 90oC; 0,5h 80oC; 2h 75oC; 1h Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 44 Với chế độ sấy 70oC 2,5h 3h; 80oC 2,5h 3h; 90oC 2,5h bã rượu khô (DDG) thu chưa đạt độ ẩm bảo quản (lớn 12%) Ở chế độ 90oC 3h bắt đầu đến độ ẩm bảo quản (9,4%), nhiên tốn nhiều lượng bã rượu khô bị cháy đen Với chế độ sấy 90oC 1h; sau sấy 80oC 2,5h, làm nguội, nghiền tiếp tục sấy 75oC 1,5h thu bã rượu khô độ ẩm bảo quản (3,8%), nhiên tốn nhiều lượng không cần độ ẩm bảo quản thấp Với chế độ sấy 90oC 0,5h; sau sấy 80oC 2h, làm nguội, nghiền tiếp tục sấy 75oC 1h thu bã rượu khô độ ẩm bảo quản (7,7%), lượng tiêu tốn thấp 1,5 lần so với chế độ sấy đến độ ẩm 3,8% Vậy chọn chế độ sấy 90oC 0,5h; sau sấy 80oC 2h, làm nguội, nghiền tiếp tục sấy 75oC 1h hợp lý Từ đó, đề xuất quy trình sấy sản xuất bã rượu khô DDG sau (Hình 3.5): Bã rượu ướt Trải khay dày cm Sấy 90oC 0,5 h Sấy 80oC h Làm nguội Nghiền Sấy 75oC h Làm nguội DDG Hình 3.5 Quy trình sản xuất bã rượu khô (DDG) Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 45 3.5 Nghiên cứu trình sấy sản xuất bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) Sau có bã rượu khô DDG dịch sau cô đặc, tiến hành phối trộn nghiên cứu trình sấy độ dày cm, tốc độ gió 1,3 m/s, nhiệt độ sấy khác để thu bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) độ ẩm bảo quản Kết trình bày bảng 3.8: Bảng 3.8 Độ ẩm lượng tiêu tốn số chế độ sấy DDGS Chế độ sấy Năng lượng tiêu tốn (kwh) Độ ẩm DDGS (%) 60oC; 1h 0,7 34,4 75oC; 1h 0,9 14,4 60 C; 2h 1,4 13,2 75oC; 2h 1,8 8,8 o Ở chế độ sấy 60oC 1h; 75oC 1h 60oC 2h, bã rượu khô (DDGS) thu chưa đạt độ ẩm bảo quản (đều cao 12%) Ở chế độ sấy 75oC 2h đạt độ ẩm bảo quản (8,8%) Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 46 Từ đó, đề xuất quy trình sản xuất bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc DDGS sau (hình 3.6): Bã rượu ướt Sấy 90oC, 0,5h Sấy 80oC, 2h Dịch sau chưng cất Làm nguội Nghiền DDG Cô đặc 80oC, 12h, 50Bx Sấy 75oC 1h Phối trộn Sấy 75oC, 2h DDGS Hình 3.6 Quy trình sản xuất bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) Từ 10 L dịch sau lên men, ly tâm thu 623 g bã rượu ướt 6,4 L dịch sau chưng cất, thực quy trình sản xuất bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (Hình 3.6) thu 149 g bã rượu khô (DDG) từ lượng DDG phối trộn với 240 ml dịch sau cô đặc 50 Bx, thu 258 g bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS), tiến hành xác định thành phần, so sánh chúng với bã rượu ướt (WDG) trình bày bảng 3.9 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 47 Bảng 3.9 Thành phần bã rượu ướt (WDG), bã rượu khô (DDG) bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) WDG DDG DDGS Protein 53,8 ± 0,6 56,2 ± 0,8 54,6 ± 0,5 Tinh bột 4,0 ± 0,3 13,6 ± 0,2 13,4 ± 0,1 Chất béo 1,7 ± 0,5 5,5 ± 0,8 3,0 ± 0,3 Xơ 1,2 ± 0,8 4,2 ± 1,0 3,7 ± 0,4 Tro 2,1 ± 0,5 7,0 ± 0,2 4,8 ± 0,5 Canxi 0,02 ± 0,02 0,09 ± 0,01 0,16 ± 0,02 Photpho 0,09 ± 0,02 0,34 ± 0,03 0,43 ± 0,04 Thành phần (% chất khô) Từ bảng 3.9 ta thấy thành phần bã rượu khô so với bã rượu ướt trước sấy gần không thay đổi Hàm lượng tinh bột sót thấp 4,0% Hàm lượng thành phần DDGS thấp so với DDG ngoại trừ hàm lượng canxi photpho (Hàm lượng canxi cao khoảng lần, photpho cao không đáng kể) Tuy nhiên, hàm lượng protein bã rượu khô DDG cao (56,2%), nguồn cung cấp protein cho thức ăn vật nuôi Từ kết trên, kết luận, sản xuất DDG hiệu quả, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi, góp phần giảm thiểu nhập Đối với sản xuất DDGS, chi phí cô đặc dịch cao hầu hết thành phần thấp so với DDG, nên sản xuất DDGS không hiệu Từ đó, bước đầu mở định hướng nghiên cứu nguyên liệu từ quy mô sản xuất lớn Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 48 3.6 Đánh giá chất lượng bã rượu khô DDG Ứng dụng kết thu được, sản xuất bã rượu khô (DDG) từ bã rượu ướt quy trình sản xuất cồn từ gạo theo công nghệ Dịch hóa, Đường hóa Lên men Đồng thời hàm lượng chất khô 210 g/l quy mô 1000 kg gạo (tương đương 4700 L dịch lên men/mẻ) nhà máy Việt Pháp Victory, Lương Sơn, Hòa Bình, sau xác định thành phần so sánh với sản phẩm bã rượu khô (DDG) số nhà máy sản xuất cồn từ gạo, sắn bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) từ ngô (Kurt A Rosentrater et al., 2007) 3.6.1 Thành phần dinh dưỡng bã rượu khô DDG Kết phân tích số thành phần bã rượu khô trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10 Thành phần bã rượu khô DDG Thành phần (% chất khô) DDG từ sắn DDG từ gạo DDGS từ ngô SLSF* Việt Pháp Victory Sài GònĐồng Xuân BSR-BF Protein 52,9 72,3 70,4 11,9 28,8 Tinh bột 17,9 11,5 10,1 25,4 11,7 Chất béo 7,2 8,2 14,7 2,4 11,0 Xơ 9,4 4,6 2,9 32,8 7,1 Tro 1,6 1,5 2,9 8,3 3,8 *: DDG từ quy trình SLSF quy mô 4700 L Kết bảng 3.10 cho thấy hàm lượng protein DDG Việt Pháp Victory cao (72,3%), cao (6 lần) so với DDG từ sắn BSR-BF (11,9%) cao (2 lần) so với DDGS từ ngô 28,8% (Kurt A Rosentrater et al., 2007) Điều giải thích công nghệ sản xuất cồn nhà máy khác nguyên liệu sử dụng khác nhau, BSR-BF sử dụng nguyên liệu sắn có hàm lượng protein 1-2 % (D.A Monceaux and D Kuehner, 2009), nhà máy khác dùng nguyên liệu gạo có hàm lượng protein 8-12% (D.A Monceaux and D Kuehner, 2009) Ngoài ra, xác nấm men sót lại bã rượu làm cho hàm lượng protein cao Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 49 Hàm lượng tinh bột BRS-BF (25,4%) cao cao so với Sài GònĐồng Xuân (10,1%), Việt Pháp Victory (11,5%), DDGS (11,7%) SLSF (17,9%) Điều chứng tỏ rằng, DDG từ sắn có hàm lượng tinh bột cao từ gạo Điều thực tế hàm lượng tinh bột sắn cao trình thủy phân tinh bột chưa đạt hiệu cao Bảng 3.10 cho thấy hàm lượng chất béo DDG từ Sài Gòn-Đồng Xuân, DDGS, SLSF, Việt Pháp Victory BSR-BF 14,2%; 11,0%; 7,2%; 8,2% 2,4% Kết cho thấy hàm lượng chất béo DDG từ gạo ngô cao so với DDG từ sắn Đó nguyên liệu sản xuất cồn có hàm lượng chất béo khác với gạo 1,2 % sắn 0,87% Hơn nữa, hàm lượng xơ DDG từ BSR-BF 32,8% cao nhiều so với DDG từ công ty khác SLSF 2,9; 4,6; 7,1 9,4% Đó nguyên liệu BSR-BF từ sắn có hàm lượng chất xơ cao (7,4-8,5%), từ gạo (0,4%) Bên cạnh đó, hàm lượng tro DDG từ BSR-BF (8,3%) cao, cao lần so với DDG Sài Gòn-Đồng Xuân DDGS, lần so với DDG Việt Pháp Victory SLSF Điều chứng tỏ DDG từ sắn có hàm lượng tro cao so với DDG từ gạo DDGS từ ngô, nguyên liệu sản xuất cồn có hàm lượng tro khác nhau, ví sắn 1,5-2,7%, từ gạo 0,6% ngô 1% 3.6.2 Hàm lượng khoáng bã rượu khô DDG Canxi photpho giữ vai trò cấu tạo xương thực nhiều chức sinh lý khác vật nuôi Canxi tham gia vào trình động máu, co cơ, dẫn truyền truyền thông tin thần kinh, trì áp suất thẩm thấu Trong photpho tham gia vào trình trao đổi lượng, điều khiển sinh sản, sinh trưởng chất cấu thành hợp chất cao Adenosine triphosphate (ATP), Phospholipid, AND, ARN số coenzym Chính mà nguyên tố đa lượng, giữ vai trò quan trọng cho phát triển vật nuôi Việc xác định đánh giá hàm lượng canxi, photpho bã rượu khô – nguyên liệu để sản xuất thức ăn chăn nuôi cần thiết kết trình bày bảng 3.11 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 50 Bảng 3.11 Hàm lượng khoáng bã rượu khô DDG DDG từ sắn DDG từ gạo Thành phần DDGS từ ngô SLSF* Việt Pháp Victory Sài GònĐồng Xuân BSR-BF Canxi 0,35 0,32 0,03 0,58 0,67 Photpho 0,29 0,23 0,37 0,17 0,87 (% chất khô) *: DDG từ quy trình SLSF quy mô 4700 L Có thể nhận thấy bảng 3.11, hàm lượng canxi DDG từ gạo Sài GònĐồng Xuân, Việt Pháp Victory SLSF nằm khoảng 0,03 – 0,35%, hàm lượng canxi DDG từ sắn BSR-BF 0,58% DDGS từ ngô 0,67% Vì thế, hàm lượng canxi DDG từ ngô sắn cao từ gạo Ngoài ra, hàm lượng photpho DDG từ gạo khoảng 0,23 – 0,37% cao so với DDG từ sắn (0,17%) thấp so với DDGS từ ngô (0,87%) Với tỷ lệ canxi:photpho 1,2 – 1,4 bã rượu khô SLSF Việt Pháp Victory phù hợp cho vật nuôi non cân đối so với DDG Sài GònĐồng Xuân (0,08); BRS-BF (3,4); DDGS (0,8) 3.6.3 Đánh giá lượng tiêu hóa (DE) lượng trao đổi (ME) bã rượu khô Việc đánh lượng tiêu hóa (DE) lượng trao đổi (ME) cho nhìn tổng thể lượng mà bã rượu khô cung cấp cho vật nuôi Kết tính toán trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12 Năng lượng tiêu hóa (DE) lượng trao đổi (ME) bã rượu khô DDG từ gạo DDG từ sắn SLSF* Việt Pháp Victory Sài GònĐồng Xuân BSR-BF DDGS từ ngô DE (kcal/kg) 4839 5657 5791 1408 4309 ME (kcal/kg) 4316 4815 4952 1377 4061 *: DDG từ quy trình SLSF quy mô 4700 L Bảng 3.12 cho thấy lượng trao đổi (ME) DDG Sài Gòn-Đồng Xuân cao (4952 kcal/kg) thấp DDG BRS-BF (1377 kcal/kg) Hơn Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 51 nữa, lượng tiêu hóa (DE) lượng trao đổi (ME) DDG từ gạo DDGS từ ngô cao khoảng – lần so với DDG từ sắn Điều hàm lượng protein chất béo DDG từ gạo ngô cao từ sắn 3.6.4 Hàm lượng axit amin bã rượu khô DDG Viện Dinh dưỡng quốc gia phân tích thành phần axit amin mẫu bã rượu khô từ phụ phẩm theo quy trình SLSF kết trình bày bảng 3.13: Bảng 3.13 Hàm lượng axit amin bã rượu khô DDG DDG từ gạo a Axit amin (%) DDG từ sắn a DDGS từ ngô b SLSF* Sài GònĐồng Xuân BSR-BF Arginine 0,50 0,68 0,68 1,08 Histidine Isoleucine Leucine 0,45 0,08 0,15 1,66 0,33 0,31 1,63 0,97 0,76 1,00 3,18 Lysine 0,03 0,32 0,82 0,80 Methionine 0,47 0,61 0,89 0,59 Phenylalanine 1,17 0,46 1,27 1,34 Threonine 0,39 0,27 0,62 0,92 Tryptophan 0,18 - - 0,28 Valine Alanine Axit aspartic Cystine Axit glutamic 0,50 0,25 0,13 0,64 0,51 - 1,04 - 1,41 2,50 1,66 0,80 4,61 Glycine 0,37 - - 1,05 Proline 0,46 - - 2,12 Serine Tyrosine 0,65 1,12 0,84 1,04 1,24 1,07 *: DDG từ quy trình SLSF quy mô 4700 L a: Viện Dinh Dưỡng, 2015 b: K.A Rosentrater, 2007 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 52 Bảng 3.13 cho số liệu gần đủ axit amin thay không thay Histidine Tryptophan Hàm lượng số loại axit amin không thay DDG từ sắn Histidine 0,31%, Leucine 0,97%, Lysine 0,82%, Phenylalanine 1,27%, Threoline 0,62% Valine 1,04% cao so với DDG từ gạo 3.6.5 Tính toán sơ giá thành sản phẩm Chúng tiến hành tính toán chi phí giá thành sản phẩm vật tư nguyên liệu cần dùng trình sản xuất bã rượu khô (DDG) bã rượu khô có bổ sung dịch cô đặc (DDGS) kết trình bày bảng 3.13: Bảng 3.14 Chi phí giá thành/ kg sản phẩm Vật tư, nguyên Giá thành STT liệu (VNĐ) Bã rượu ướt Năng lượng (than) Nhân công Điện, nước Bao bì Khấu hao Quản lý phí 900 5000 1.800 300 200 500 300 DDG DDGS Số lượng 4,0 kg Thành tiền (VNĐ) 3.600 Số lượng 3,0 kg Thành tiền (VNĐ) 2.700 0,3 kg 1.500 1.800 300 200 500 300 7,0 kg 35.000 1.800 300 200 500 300 Xử lý môi trường 40.000/m3 1.640 - Tổng chi phí/kg 9.840 40.800 Giá bán/kg 10.500 10.000 Lãi 660 -30.800 Từ bảng 3.14 thấy chi phí để sản xuất DDGS cao (gấp lần so với chi phí sản xuất DDG chi phí cho trình cô đặc dịch cao) Ngoài ra, hàm lượng protein tổng DDG (52,9%) cao DDGS (49,8%) Với thành phần dinh dưỡng chi phí sản xuất DDG DDGS, nhận thấy nên sản xuất DDG Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 53 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận  Sử dụng bã rượu chế biến bã rượu để sản xuất nguyên liệu thức ăn chăn nuôi phù hợp khả thi  Đã nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bã rượu khô: - Ly tâm dịch sau lên men tốc độ 4000 vòng/phút (1792 g) 10 phút để tách bã rượu ướt, sau sấy chế độ 90oC 0,5 80oC giờ, làm nguội, nghiền tiếp tục sấy 75oC Bã rượu khô DDG thu có hàm lượng protein, tinh bột, chất béo, xơ, tro 52,9%; 17,9%; 7,2%; 9,4% 1,6% - Để đảm bảo hiệu kinh tế, nên sản xuất DDG chi phí cô đặc dịch sản xuất DDGS cao 4.2 Kiến nghị Mong muốn có nghiên cứu sâu để hoàn thiện sản phẩm Cụ thể: Bổ sung loại đa enzym vào sản phẩm bã rượu khô để sản xuất nguyên liệu thức ăn chăn nuôi thay nhập Nghiên cứu khả tiêu hóa hấp thu bã rượu khô loại vật nuô Hoàn thiện quy trình sản xuất bã rượu khô quy mô pilot Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Alltech, 2015 2015 Global Feed Survey Alltech Việt Nam Batal, A., Dale, N., 2006 True metabolizable energy and amino acid digestibilyty of distiller dried grains with solubles The Journal of Applied Poultry Research 15, 89-93 Batal A, Dale, N., 2003 Mineral composition of Distillers Dried Grains with Solubles The Journal of Applied Poultry Research 12, 400-403 Belyea, R.L., Clevenger, T.E., Singh, V., Tumbleson, M.E., Rausch, K.D., 2006 Element concentrations of dry-grind corn-processing streams Appl Biochem Biotechnol 134, 113-128 Belyea, R.L., Rausch, K.D., Tumbleson, M.E., 2004 Composition of corn and distillers dried grains with solubles from dry grind ethanol processing Bioresour Technol 94, 293-298 Bộ Công thương, 2009 Phê duyệt Quyết định số 2435/QĐ-BCT - Quy hoạch phát triền Ngành Bia-Rượu-Nước giải khát Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 Bộ Công Thương, Bộ Công thương, 2015 Hiệp hội Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam hoàn thành vượt mức tiêu kế hoạch 2014 Bộ Công Thương Việt Nam Cromwell GL, Herkelman KL, Stahly TS, 1993 Physical, chemical, and nutritional characteristics of distillers dried grains with solubles for chicks and pigs Department of Animal Sciences University of Kentucky, Lexington Chu Ky Son, Pham Thi Hoan, Bui Thi Kim Lien, Nguyen Tien Thanh, Pham Kim Dang, Nguyen Thi Hoai Duc, Luong Hong Nga, Tu Viet Phu, Nguyen Thanh Hang, Ho Phu Ha, Le Thanh Mai, 2015 Simultaneous Liquefaction, Saccharification and Fermentation at Very High Gravity of Rice at Pilot Scale for Potable Ethanol Production and Distillers Dried Grains Composition Food and Bioproducts Processing (in press) D.A Monceaux and D Kuehner, 2009 Dryhouse technologies and DDGS production Lallemand ethanol technology and Nottingham university press, 20 Green field, 2014 Distillers' grains Green field, Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 55 Han, J., Liu, K., 2010 Changes in proximate composition and amino acid profile during dry grind ethanol processing from corn and estimation of yeast contribution toward DDGS proteins J Agric Food Chem 58, 3430-3437 Kurt A Rosentrater, Rumela Bhadra, K Muthukumarappan, 2007 Characterization of chemical and physical properties of distillers dried grains with solubles (DDGS) for value add uses 2007 ASABE Annual international Meeting, Minneapolis, MN Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi, 2009 Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Liu, K., 2008 Particle size distribution of distillers dried grains with solubles (DDGS) and relationships to compositional and color properties Bioresour Technol 99, 8421-8428 Lưu Duẩn, Lê Bạch Tuyết, Hà Văn Thuyết, Nguyễn Đình Thưởng, Ngô Hữu Hợp, Nguyễn Duy Thịnh, Nguyễn Thị Yến, Lê Trọng Hoàng, Hoàng Đình Hòa, Lâm Xuân Thanh, Phạm Công Thành, 1996 Các trình công nghệ sản xuất thực phẩm Nhà xuất Giáo Dục NRC, 1998 NRC Swine Nguyễn Bin, 2004 Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tập NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn May, 2007 Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Pham Kim Dang, 2013 Overview of Livestock in Vietnam Viet Nam National University Of Agriculture,, 27 Phạm Xuân Toản, 2003 trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tập NXB Khoa học kỹ thuật Spiehs, M.J., Whitney, M.H., Shurson, G.C., 2002 Nutrient database for distiller's dried grains with solubles produced from new ethanol plants in Minnesota and South Dakota J Anim Sci 80, 2639-2645 TCVN, Tiêu chuẩn Việt Nam Tổng cục thống kê, 2013 Sản lượng số hàng năm Tổng cục thống kê Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 56 Viện Chăn Nuôi, 2013 Giá nhập thức ăn gia súc nguyên liệu Viện Chăn Nuôi, Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 57 CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Le Thanh Mai, Vu Thi Phuong, Bui Thi Thu Hang, Mai Dinh Vuong, Pham Ngoc Hung and Chu Ky Son 2015 Influence of some factors on the simultaneous liquefaction, saccharification and fermentation and valorization of ethanol by-products for animal feeding The 8th International Conference on Starch Technology (Starch Update) December 2-4, 2015, Bangkok, Thailand, pp.132-138 Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH 58 ... chọn đề tài Nghiên cứu xử lý bã rượu từ nhà máy sản xuất cồn để sản xuất nguyên liệu thức ăn chăn nuôi” Bùi Thị Thu Hằng – 14BCNTP.KH PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình sản xuất thức tiêu... sấy khô bã rượu, sử dụng làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi Để nâng cao giá trị gia tăng nguồn phụ phẩm này, nghiên cứu công nghệ sản xuất bã rượu khô từ phụ phẩm nhà máy cồn từ gạo theo... 1.3.2 Nguyên liệu bổ sung Bã rượu phụ phẩm ngành công nghiệp sản xuất cồn Nguyên liệu sản xuất cồn nguyên liệu chứa tinh bột gạo, ngô, sắn, lúa mì… Sau trình lên men, tinh bột từ nguyên liệu chuyển