Nghiên cứu phân hủy gellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY CELLULOSE TRONG VỎ SẮN THẢI TỪ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT BẰNG VI SINH VẬT ĐỖ VŨ THANH SƠN GVHD (Ký, ghi rõ họ tên) PGS TS Nguyễn Thị Vân Hà TP.HCM, 12/2016 Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật MỤC LỤC DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT .iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu chung 2.2 Mục tiêu cụ thể NỘI DUNG ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Phương pháp Phân lập vi sinh vật phân giải Cellulose từ vỏ sắn thải 4.1 4.2 Phương pháp Đánh giá khả phân giải Cellulose vi sinh vật nguồn Carbon Carboxymethyl Cellulose 4.3 Phương pháp Đánh giá khả phân giải Cellulose vi sinh vật nguồn Carbon vỏ sắn thải ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 10 5.1 Đối tượng đề tài 10 5.2 Phạm vi đề tài 10 5.3 Địa điểm thí nghiệm 10 ĐÓNG GÓP KHOA HỌC, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI 10 6.1 Ý nghĩa khoa học 10 6.2 Ý nghĩa kinh tế - xã hội 10 CHƯƠNG 12 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 12 1.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 12 1.2 CHẤT THẢI RẮN TRONG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 14 1.2.1 Nguồn phát sinh tải lượng 14 1.2.2 Đặc trưng chất thải rắn 16 1.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI TỪ SẮN 17 SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà i Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật 1.3.1 Xử lý tái sử dụng theo phương pháp – lý – hóa học 17 1.3.2 Xử lý tái sử dụng chất thải rắn từ sắn theo phương pháp sinh học 20 1.4 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT MỲ HÙNG DUY 22 CHƯƠNG 25 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CELLULOSE VÀ CELLULASE 25 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CELLULOSE 25 2.2 GIỚI THIỆU VỀ ENZYME CELLULASE 25 2.2.1 Vi sinh vật sản xuất cellulase 27 2.2.2 Ứng dụng cellulase công nghệ xử lý rác thải sản xuất phân bón vi sinh 29 2.3 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 30 2.3.1 Nghiên cứu nước 30 2.3.2 Nghiên cứu giới 31 2.3.3 Đặc tính sinh học chủng vi sinh vật kết đề tài 32 CHƯƠNG 35 KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 35 3.1 PHÂN LẬP VI SINH VẬT PHÂN GIẢI CELLULOSE TỪ VỎ SẮN THẢI 35 3.1.1 Mục tiêu 35 3.1.2 Bố trí thí nghiệm 35 3.1.3 Kết 35 3.2 ĐỊNH DANH CÁC CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP ĐƯỢC 37 3.2.1 Xác định đặc điểm hình thái 38 3.2.2 Xác định phương pháp sinh học phân tử 38 3.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE CỦA VI SINH VẬT ĐỐI VỚI NGUỒN CARBON LÀ CMC 40 3.3.1 Mục tiêu 41 3.3.2 Bố trí thí nghiệm 41 3.3.3 Phương pháp thí nghiệm 41 3.3.4 Kết thí nghiệm 41 SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà ii Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật 3.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE CỦA VI SINH VẬT ĐỐI VỚI NGUỒN CARBON LÀ VỎ SẮN THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN PHỊNG THÍ NGHIỆM 42 3.4.1 Mục tiêu 42 3.4.2 Bố trí thí nghiệm 42 3.4.3 Phương pháp thí nghiệm 43 3.4.4 Kết thí nghiệm 43 3.5 THÍ NGHIỆM SO SÁNH KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE GIỮA CÁC CHỦNG NẤM ĐÃ LỰA CHỌN VỚI CHỦNG NẤM NEUROSPORA CRASSA 47 3.5.1 Mục tiêu 47 3.5.2 Bố trí thí nghiệm 47 3.5.3 Phương pháp thí nghiệm 47 3.5.4 Kết thí nghiệm 48 3.5.5 Thí nghiệm phụ xác định lượng Nito bị chuyển hóa vỏ sắn mẫu BF 50 CHƯƠNG 52 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN TỪ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN THEO PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 52 4.1 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC CELLULOSE ĐỐI VỚI VỎ SẮN THẢI 52 4.1.1 Lựa chọn sinh vật xử lý 52 4.1.2 Mơ tả đặc tính sinh học 52 4.1.3 Đề xuất yếu tố kiểm soát trình vận hành 52 4.2 ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN, SỬ DỤNG SẢN PHẨM SAU PHÂN HỦY 58 4.2.1 Xử lý thải bỏ 58 4.2.2 Loại bỏ Cyanide 59 4.2.3 Sử dụng làm phân bón 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 KẾT LUẬN 60 KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà iii Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT CMC Carboxymethyl Cellulose DNS Acid Dinitro Salicylic PTN Phòng thí nghiệm PP Phương pháp VSV Vi sinh vật SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà iv Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Kết thử nghiệm mẫu vỏ sắn 16 Bảng 1.2 Thành phần tro bã sắn (g/100g trọng lượng sấy khô) 17 Bảng 1.3 Tổng hợp xử lý tái sử dụng chất thải rắn từ sắn sinh học 22 Bảng 2.1 Các vi sinh vật sử dụng sản xuất enzyme Cellulase 28 Bảng 3.1 Đường kính vòng phân giải chủng vi sinh vật phân lập từ vỏ sắn thải 36 Bảng Ký hiệu bốn chủng vi sinh vật định danh 40 Bảng 3.3 Kiểm tra khả sinh enzyme cellulase, amylase protease anzymes (IU/g) 40 SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà v Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 0.1 Quy trình tiến hành đề tài Hình 0.2 Cơ chế phân giải Cellulose thành D-Glucose Hình 0.3 Lưu đồ thí nghiệm định lượng enzyme cellulase theo phương pháp DNS Hình 0.4 Đường chuẩn dung dịch DNS dùng phương pháp so màu Hình 0.5 Quy trình sản xuất tinh bột sắn 14 Hình 0.6 Cân vật chất sản xuất tinh bột sắn 15 Hình 1.1 Sự hấp phụ ion Ni2+ vào phân tử bề mặt 18 Hình 1.2 Nhà máy sản xuất tinh bột mỳ Hùng Duy 23 Hình 1.3 Sơ đồ chế biến tinh bột khoai mì nhà máy Hùng Duy 24 Hình 2.1 Cấu trúc Cellulose 25 Hình 2.2 Ba loại phản ứng xúc tác enzyme Cellulase 27 Hình 3.1 Đường cấy ziczac vòng phân giải đục lỗ chủng vi sinh vật chọn 37 Hình 3.2 Đặc điểm hình thái chủng vi sinh vật sau nhuộm gram soi bào tử 38 Hình 3.3 Kết tra cứu BLAST SEARCH chủng vi sinh vật 39 Hình 3.4 Lượng Glucose sinh bốn chủng vi sinh vật theo thời gian 41 Hình 3.5 Kết thay đổi nồng độ Glucose giá trị pH sau 28 ngày bốn mẫu đơn 43 Hình 3.6 Khối lượng vỏ sắn suy giảm sau 28 ngày bốn mẫu đơn 44 Hình 3.7 Kết thay đổi nồng độ Glucose giá trị pH sau 28 ngày sáu mẫu kết hợp 45 Hình 3.8 Khối lượng vỏ sắn suy giảm sau 28 ngày sáu mẫu kết hợp 46 Hình 3.9 Sự thay đổi nồng độ Glucose giá trị pH sau 28 ngày bốn mẫu 48 Hình 3.10 Khối lượng vỏ sắn thay đổi sau 28 ngày bốn mẫu thí nghiệm 49 Hình 3.11 Q trình chuyển hóa Nito Amoni Tổng Nito vỏ sắn sau 96h thí nghiệm với mẫu BF 50 Hình 3.12 Sự thay đổi hàm lượng Nito Amoni HCN vỏ sắn sau 96h 51 Hình 4.1 Quy trình quản lý xử lý đề xuất áp dụng cho nhà máy Hùng Duy 53 SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà vi Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật Hình 4.2 Sơ đồ khu ủ compost từ vỏ sắn thải 54 SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà vii Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Sắn (Manihot esculenta) lương thực ăn củ hàng năm, sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae Sắn trồng 100 nước có khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới, tập trung nhiều châu Phi, châu Á Nam Mỹ Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO) xếp sắn lương thực quan trọng nước phát triển sau lúa gạo, ngơ lúa mì Tinh bột sắn thành phần quan trọng chế độ ăn tỷ người thuộc nước giới thứ (www TTTA Food market, 2009) Đồng thời, sắn thành phần nguyên liệu quan trọng thức ăn chăn nuôi nhiều nước giới hàng hóa xuất có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học phụ gia dược phẩm Đặc biệt, sắn ngun liệu cho cơng nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học (ethanol) số quốc gia châu Á Năm 2012, sản lượng sắn giới đạt 269,12 triệu củ tươi, tăng 51% so với năm 2000 Diện tích trồng sắn thời gian tăng 20% Tại Việt Nam diện tích trồng sắn ngày có xu hướng tăng vùng Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, vùng núi trung du Bắc Bộ đặc tính đa Tổng diện tích canh tác sắn năm 2015 vào khoảng 551.000 ước tính sản lượng nước đạt 10,7 triệu tấn, tăng 4,64% so với năm 2014, số có triệu dùng để cung cấp cho nhà máy sản xuất tinh bột sắn (Bộ Cơng thương, 2010) Q trình sản xuất tinh bột phát sinh lượng lớn chất thải, nước thải đưa vào hệ thống xử lý, bã sắn thường tận dụng để bán làm thức ăn gia súc hay nguyên liệu trồng nấm,… vỏ sắn chưa có phương pháp xử lý hiệu quả, chủ yếu bị thải bỏ trực tiếp môi trường xung quanh Việc thải bỏ không hợp lý gây vấn đề lớn vỏ sắn phân hủy tạo mùi khó chịu, thu hút sinh vật mang mầm bệnh ruồi, chuột,… từ tăng nguy phát sinh dịch bệnh, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người Với xu nước ta đẩy mạnh phát triển công nghệ xử lý chất thải rắn theo hướng giảm thiểu lượng chất thải, tăng cường tỷ lệ tái chế, tái sử dụng việc đổ bỏ gây ảnh hưởng đến môi trường mà lãng phí tài ngun Mặc khác, khía cạnh nơng nghiệp, có quan ngại thối hóa đất hay gia tăng mầm bệnh người nông dân sử dụng phân hóa học khơng hợp lý lượng dùng cách bón Khi lượng phân hóa học dư thừa hàm lượng quy định thay đổi độ pH thay đổi số lý hóa khác dung dịch đất vi sinh vật đất bị biến đổi theo Lượng dinh dưỡng thừa cao kết hợp SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật với yếu tố môi trường điều kiện thuận lợi cho nhiều loại nấm, cỏ dại hay VSV gây bệnh cho phát triển dẫn đến kìm hãm tiết chất polixacrit (một chất dính) có tác dụng làm liên kết hạt lại phân giải chất hữu từ gây ảnh hưởng tới khả phục hồi độ mùn, độ màu mỡ khả chống lại xói mòn đất Khi suất thấp sâu bệnh nhiều, người nông dân lại có xu hướng sử dụng thuốc trừ sâu ngày nhiều, điều dẫn tới lờn thuốc thích ứng thuốc trừ sâu sâu bệnh hại nơng dân lại rơi vào vòng luẩn quẩn mà giải Dựa kinh nghiệm thực tế qua tiếp xúc nhà nông, vấn đề giải phần việc sử dụng kết hợp phân hóa học với phân hữu cách hài hòa tính tốn khoa học thông qua nhu cầu dinh dưỡng loại trồng Qua đó, có kinh nghiệm giảm sâu bệnh trồng lượng lợi khuẩn phân hữu vi sinh có khả phân giải hợp chất khó phân hủy hạn chế gia tăng sinh vật gây bệnh Từ kiểm sốt thối hóa đất mơi trường phải tiếp nhận lượng lớn hóa chất bảo vệ thực vật, đồng thời giảm chi phí sản xuất lớn cho người nông dân Điều đáng ý là, qua phân tích thành phần cho thấy vỏ sắn chứa lượng lớn chất dinh dưỡng (N, P, K), có tiềm việc trở thành phân bón hữu giá rẻ xử lý cách Do đó, đề tài “Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhá máy sản xuất tinh bột vi sinh vật” đưa phương pháp xử lý lượng Celluose khó hấp thụ vỏ sắn nhanh, hiệu an tồn cấp thiết Góp phần mở hội tái sử dụng vỏ sắn thải theo định hướng phục vụ nông nghiệp, giúp giải vấn đề mơi trường tồn bên cạnh định hướng tái sử dụng thành phân bón hữu để tiết kiệm tài nguyên, mang lại hiệu kinh tế cho nhà máy chế biến tinh bột sắn người nông dân MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu chung Đề tài nhằm mục đích tìm kiếm, phân lập kiểm tra khả phân hủy Cellulose chủng VSV từ vỏ sắn thải nhà máy sản xuất tinh bột Từ đề xuất giải pháp xử lý sinh học an toàn thân thiện với môi trường nhằm giải vấn đề tồn đọng chất thải rắn sau trình sản xuất 2.2 Mục tiêu cụ thể  Tìm hiểu phân lập nhóm VSV có khả phân giải Cellulose vỏ sắn thải SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà d Quy trình phân tích Cyanide nước – nước thải Sử dụng máy HACH DR890 Test kit: Cyanide Reagent Set (100 Tests), 10 mL code 24302-00 e Quy trình phân tích Cyanide mẫu rắn AOAC Official Method 915.03 Hydrocyanic Acid in Beans Titrimetric Methods Bước Sử dụng 10 - 20g mẫu vào ống Kjeldahl 800 ml, châm thêm 200 ml nước cất vào để yên vòng - 4h Bước Tiến hành chưng cất (không châm thêm cả), chuẩn bị dung dịch hấp thụ NaOH (0,5g khan 20ml nước cất), tiến hành thu khoảng 150 - 160 ml dung dịch chưng cất Bước Định mức dung dịch chưng cất lên 250ml Rút 100 ml mẫu thêm ml NH4OH 6M 2ml KI 5% Bước Tiến hành chuẩn độ dd AgNO3 0,02M Điểm kết thúc điểm đổi màu có màu tối Cơng thức tính tốn nồng độ quy đổi ml 0,02M AgNO3 sử dụng = 1.,08 mg HCN PHỤ LỤC MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY Môi trường tăng sinh dùng để phân lập VSV phân giải celulose sử dụng môi trường Vinogradski – dành cho vi khuẩn, xạ khuẩn môi trường Czapek – dox dành cho nấm Bảng Công thức môi trường sử dụng đề tài Tên môi trường Vinogradski Thành phần môi trường Khối lượng (g/l) (NH4)2SO4 NaCl K2HPO4.3H2O MgSO4.7H2O 0,5 K2CO3 Saccharose 30 NaNO3 K2HPO4.3H2O KCl 0,5 MgSO4.7H2O 0,5 FeSO4 7H2O 0,01 Czapek-dox Nguồn: (Lượng, 2011) Mơi trường sử dụng để kiểm tra hoạt tính enzyme mơi trường có chất dinh dưỡng cần thiết nguồn Carbon từ chất Carboxymetyl Cellulose (CMC) với khối lượng 10g/l PHỤ LỤC QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN Thuyết minh quy trình A Cơng đoạn tiếp nhận ngun liệu Ngun liệu xe chuyển đến nhà máy từ vùng nguyên liệu Bởi giống có hàm lượng tinh bột cao, tính chất hố lý phù hợp với việc chế biến nên đưa vào sản xuất hiệu suất thu hồi cao, đạt tiêu chuẩn chất lượng Hình Củ sắn thu mua tập kết Đầu tiên sắn đem qua phận cân điện tử để xác định khối lượng trước đem vào bãi chứa nguyên liệu nhà máy Sau sắn nguyên liệu tiến hành lấy mẫu để xác định chất lượng sắn tươi nguyên liệu định giá mua, đồng thời xác định tạp chất có nguyên liệu đất, cát, lá….và tỷ lệ hư hỏng Hình Trạm cân xác định chất lượng củ sắn nguyên liệu Sắn tươi sau xe xúc đưa đến phễu rung để tiến hành sản xuất Ở sắn đưa vào phễu cấp liệu theo nguyên tắc nguyên liệu nhập trước đưa vào trước, để đống lâu sắn bị thối màu hợp chất polyphenol có củ sắn bị oxy hố khơng khí thường khơng q 48 sau nhập sắn, đặc biệt củ sắn bị gãy trình thu hoạch ủ đống gặp trời mưa, kết hợp với chảy nhựa tạo điều kiện cho VSV hoạt động gây hư thối Nhưng có trường hợp khơng tn theo ngun tắc tuỳ thuộc vào chất lượng sắn mà đem vào trước hay sau để đảm bảo chất lượng sản phẩm tinh bột Trong trình tiếp nhận nên hạn chế dập nát, sắn nguyên liệu phễu rung tác dụng rung phễu làm phần đất đá tạp chất khác bị tách góp phần làm sơ cho nguyên liệu B Bóc vỏ làm Từ phễu rung, sắn đổ xuống băng tải, đầu băng tải có bố trí cơng nhân để lượm đất đá nhành hay tạp chất lớn nhằm hạn chế hư hỏng cho máy rửa củ công đoạn tiếp theo, băng tải đưa sắn vào thùng bóc vỏ khơ, thùng bóc vỏ khơ có dạng hình trống quay nhờ động Sắn làm nhờ phần đất đá, bóc phần vỏ gỗ bên nhờ tác dụng lực ma sát nguyên liệu với thành thiết bị nguyên liệu với nguyên liệu Vỏ gỗ sắn bóc khoảng 45- 50%, sắn sau khỏi thùng quay đổ vào bể rửa ướt Hình Máy bóc vỏ rửa ướt kết hợp Tại bể rửa ướt sắn cánh khuấy máy rửa ướt đảo trộn chuyển dần cuối máy Tại Sắn làm nhờ tác dụng khuấy đảo mái chèo nước Nước rửa lấy từ nước thải phân ly nước từ vào Ở máy rửa nước bố trí hai đường ống nước rửa gồm nước nước thải phân ly Ở guồng cuối máy rửa củ bố trí nước dạng tia để làm lần cuối Dưới tác dụng cánh khuấy, sắn đảo trộn nhờ mà vỏ lụa lại tạp chất khác tách triệt để, đồng thời tác dụng cánh khuấy có dạng mái chèo làm cho sắn gãy nhỏ tạo điều kiện thuận lợi cho trình băm Chất thải máy rửa củ ướt rơi xuống buồng chứa tháo theo cửa xả Số lần thời gian lần xả tạp chất phụ thuộc vào độ bẩn nguyên liệu, thường ca làm việc tháo khoảng 5-8 lần Lồng bóc vỏ hoạt động truyền động mô tơ điện, mô tơ điện quay truyền động đến lăn gắn hai bên lòng quay làm cho lòng bóc vỏ quay, sắn nguyên liệu theo cửa vào lồng bóc vỏ, củ sắn xáo trộn nhờ cánh xoắn gắn thành lồng bóc vỏ làm cho đất cát phần vỏ lụa củ sắn bóc ra, tác dụng nước rửa, tăng cường làm sơ cho củ, tăng hiệu bóc vỏ kể đất, cát vỏ lụa theo khe hở lồng rơi xuống máng hứng, theo nước đến lồng tách rác đến hệ thống xử lý nước thải Trong trình mài xát va đập phần vỏ tách khoảng 40-45% Hình Sắn nguyên liệu đưa vào bóc vỏ Nguyên liệu sau khỏi máy bóc vỏ chuyển đến máy rửa củ Dưới tác dụng cánh khuấy nguyên liệu di chuyển từ đầu đến cuối máy rửa Sắn làm tác dụng ma sát củ sắn với củ sắn củ sắn với thành bể Lượng nước bể luân chuyển liên tục để mang tạp chất bẩn trình rửa, nước phải cung cấp thường xuyên Trước lên băng tải để đến máy băm nguyên liệu phải làm hoàn toàn vỏ gỗ đất cát C Băm - mài Sau bóc vỏ rửa sắn băng tải đưa đến máy băm – mài Sắn băm nhỏ thành miếng để tạo điều kiện thuận lợi cho máy nghiền làm việc dễ dàng hơn, làm vỡ củ, giảm chi phí lượng đáng kể, tránh trường hợp máy nghiền bị nghẹn, động nóng Ngay đầu băng tải nhà máy có bố trí cơng nhân để lượm tạp chất như: đá, cùi sắn, cành sót lại nhằm tạo điều kiện cho máy mài quy hoạt động tốt tránh hư hỏng, sắn đổ vào phễu máy băm, sắn băm nhỏ nhờ dao gắn trục nằm ngang Dao băm làm inox dày 15mm Dao tĩnh hàn khung thép cách khoảng 18mm Hình 10 Cấu tạo máy chặt Chú thích: (1) Thân trên, (2) Trục, (3) Thân lưới, (4) Thùng phân phối, (5) Cánh gạt, (6) Họng phân phối, (7) Vít định lượng, (8) Mô tơ Củ sắn sau làm sạch, cấp vào dao chặt, dao động dao tĩnh chặt nhỏ, mẩu sắn nhỏ khe hở dao tĩnh dao động rơi xuống thùng phân phối Dao chặt có tác dụng làm giảm kích thước mẩu sắn xuống 0,5 – cm nhằm giảm tải cho máy mài Sắn sau băm đổ xuống thùng phân phối, thùng phân phối có cánh khuấy để đưa sắn qua vít định lượng xuống máy mài Dưới tác dụng lưỡi dao hình cưa gắn trục nằm ngang có thêm nước sắn mài mịn tinh bột tách triệt để Sau mài sắn biến thành hỗn hợp gồm: xơ, tinh bột lỏng, nước chứa thùng bơm có cấu tạo cánh hở bơm theo đường ống theo phận ly tâm Q trình mài mục đích phá vỡ xé nhỏ cấu trúc tế bào chứa tinh bột, giải phóng thành tinh bột, protein, lipid, hợp chất khác có cấu trúc tế bào nâng cao hiệu suất thu hồi tinh bột Đồng thời công đoạn làm tăng tinh bột hoà tan nước tách bã Sắn sau làm nhỏ máy chặt nhờ vít tải đưa xuống họng máy Khi roto quay làm cho lưỡi cưa gắn trục quay bào dần sắn Khi sắn bào dần nhờ nước rửa trơi tinh bột thành hỗn hợp Những mẩu sắn có kích thước nhỏ roto để chặn lọt xuống phía nhờ sàng cong bên giữ lại bị bào mòn tiếp Khi nhỏ sàng cong xuống máng để qua trích ly D Trích ly Q trình trích ly chia làm loại trích ly tinh trích ly thơ Đối với trích ly thơ tốc độ quay khoảng 800 – 1000 vòng/ phút, trích ly tinh khoảng 1200 vòng/ phút Trích ly thơ Q trình trích ly thơ nhằm tách phần bã, mủ sắn dung dịch chứa hỗn hợp, tách tinh bột khỏi bã nước Tại miếng sắn vừa băm lưỡi dao hình cưa máy nghiền băm nhỏ Nhờ có nước bổ sung mà dịch sau nghiền dễ dàng chảy xuống thùng chứa dịch cháo, mặt khác nước giúp cho q trình nghiền khơng bị tắc nghẽn Trong q trình HCN củ sắn trạng thái tự do, hồ tan dần nước đến khơng sản phẩm Sự tiếp xúc acid với sắt dễ hình thành chất feocryanide làm cho dịch tinh bột sắn có màu xanh lơ Do vậy, cơng đoạn tất phận thiết bị có tiếp xúc với tinh bột sắn cần làm thép không rỉ Dịch sữa sau khỏi máy nghiền có độ nhớt cao, bơm vào máy cụm tách bã thứ qua đường dẫn phía nắp máy Tại máy ly tâm hoạt động, mô tơ bã lớn loại bỏ Nhờ chuyển động dạng ly tâm cánh khuấy cộng thêm nước mà bã dịch chuyển từ đáy rổ lên phía máy ly tâm văng xung quanh thành vỏ, sau dẫn ngồi qua cửa Nước cung cấp cho q trình trích ly có tác dụng làm lỗng dịch cháo cho vào tách làm tăng hiệu suất tách làm giảm thời gian tách bã Tại thu dịch sữa thô Bã thu cụm bơm lên cụm thứ gồm máy, bã lớn thu từ cụm hoà trộn thêm nước tiếp tục tách để thu dịch sữa thô Một lần bã thu cụm số bơm lên cụm thứ rửa bã cuối để lấy hết tinh bột tự Dịch sữa thô thu cụm dẫn thùng phía cụm Ở công đoạn dịch sữa thô phải đạt từ 6- 10% trước đưa vào công đoạn Trích ly tinh Q trình trích ly nhằm loại bỏ gần hoàn toàn xơ, bã mủ dịch sữa thơ sót lại trình tách bã Quá trình thực cyclon lắng thuỷ lực máy ly tâm đĩa để thu dịch sữa non Dịch sữa thô (nước, tinh bột, tạp chất xơ chất hoà tan, cát, sạn) thu q trình trích ly thơ, bơm lấy từ thùng chứa đến xyclon lắng thuỷ lực để tách tạp chất khơng hồ tan như: bã lớn, cát, sạn….Sau dịch sữa thơ chuyển đến cụm phun số gồm máy qua đường máy nạp liệu từ xuống nắp đáy, dịch sữa chảy vào máy nhờ hoat động quay ly tâm mà xơ, bã lớn tạp chất khác dẫn lên theo hông rổ máy ngồi theo đường dẫn bã Còn dịch thu dịch sữa non dẫn theo đường ống thùng chứa Nồng độ dịch sữa non phải đạt tiêu chuẩn 15- 18% Bã khơng có dịch Dịch non thu chứa thùng chứa lớn có hình trụ tròn kích thước 2000 mm, đường kính 2500 mm Tại dịch sữa khuấy đảo liên tục nhờ hệ thống khuấy đảo gắn thùng với mục đích để chống vón cục trộn dịch sữa trước qua công đoạn Tất bã thu từ hệ thống tách bã nhà máy tập trung chỗ, cơng nhân đóng bao để nước chở đến nhà máy xử lý men bán men Hình 11 Hệ thống máy trích ly Dịch sữa bao gồm: nước, tinh bột tự do, xơ, dịch bào…được bơm cấp vào họng chính, sau phun từ họng trượt rổ lưới từ ngồi theo hình xoắn ốc Trong q trình từ ngồi theo hình xoắn ốc phần tử có kích thước nhỏ lỗ lưới lọt qua theo đường ống xuống thùng chứa sữa Phần bã không lọt qua lưới trượt bề mặt lưới rơi xuống cửa tháo bã Để tăng khả trích ly người ta bố trí nước hay dịch sữa loãng phun qua hệ thống pipet E Phân ly Dịch sữa sau tách bã hệ thống bơm ly tâm đưa qua máy phân ly Tác dụng phân ly tách thành phần tinh bột protein, xơ, dịch bào… Hệ thống phân ly gồm máy chia làm phần: phân ly thô phân ly tinh - Phân ly thơ: nhằm mục đích loại bỏ hết tạp chất, mủ, protein, nhựa củ khỏi dịch sữa non tạo nên dịch sữa già Đồng thời cô đặc dịch sữa non nồng độ 15 – 18% lên nồng độ đạt khoảng 20 – 21% - Phân ly tinh: trình giống phân ly thơ dịch sữa thu hồi đạt boume cao gần hoàn toàn tách loại bỏ thành phần mủ, protein tạp chất khác Nồng độ sau trình phân ly đạt 20 -21% Đây giai đoạn cuối làm dịch sữa làm trắng phần dịch sữa trước đưa vào công đoạn tách nước Ở công đoạn cần phải ý đến mức độ mủ tạp chất dịch sữa, sau công đoạn phải chuyển dịch sữa tới thùng có hệ thống khuấy đảo để tránh tượng dịch bị vón cục, gây khó khăn cho việc tách nước sau Hơn trình khuấy làm cho dịch không bị biến màu việc tách nước bị gián đoạn làm cho mủ lên vể mặt công nhân vớt Quá trình phân ly tiến hành sau: Đầu tiên dịch sữa qua hệ thống lắng xyclon sau qua bình lọc để lọc thành phần xơ, bã sót lại Sau qua hệ thống lắng dịch sữa đưa vào máy phân ly thô, sau khỏi máy phân ly thơ dịch sữa đưa vào máy phân ly tinh Trong q trình phân ly có bổ sung thêm nước để trình phân ly diễn tốt Trong trình phân ly dịch sữa nặng xuống tạp chất nhẹ lên phía Sản phẩm sau trình phân ly bao gồm nước tinh bột Hình 12 Cấu tạo máy phân ly Chú thích: (1) Thùng chứa sữa, (2) Ống thoát sữa, (3) Thân máy, (4) Mô tơ, (5) Đế máy, (6) ống dẫn sữa, (7) Ống hồi lưu, Dịch sữa nước vào phía theo ống phía trục xuống vào đĩa Khi đĩa hình nón quay tinh bột nặng di chuyển theo thành đĩa xung quanh theo đường ống ngồi Còn thành phần khác protein, dịch mủ nhẹ lên phía Nhờ quạt hút gắn trục , trục quay làm cho cánh quạt gồm cạnh quay theo hút dịch mủ thành phần khác nhẹ ngồi sau đem cấp cho hệ thống rửa củ bóc vỏ phần thải ngồi Trong q trình phân ly dịch sữa di chuyển từ qua đĩa đến đĩa cuối theo ống pet để ngồi xuống thùng chứa Như trình phân ly tạp chất dịch mủ, protein… tách dịch sữa chuyển sang công đoạn Định kỳ 15 phút theo dõi độ boume dịch theo quy định sau: máy phân ly 2: Be = – 10, máy phân ly 3: Be = 20 – 21 , không đạt phải chạy hồi lưu khống chế bột sót nước thải mức độ thấp F Ly tâm tách nước Sau ly tâm tách bã, dịch sữa tiếp tục tách nước Bột mịn tách từ sữa tinh bột phương pháp lọc chân không, ly tâm cô đặc… Trong dịch sữa bột, hàm lượng chất dinh dưỡng đường cao, nên VSV dễ phát triển dẫn đến tượng lên men gây mùi Sự thay đổi tính chất hố sinh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vì yêu cầu giai đoạn phải diễn nhanh máy ly tâm siêu tốc liên tục thiết kế theo cơng nghệ thích hợp để tách nước nâng cao nồng độ tinh bột Quá trình diễn sau: Sau q trình đặc sữa bột khoảng 18 – 20 độ bơm đưa qua máy ly tâm tách nước để tách nước Dịch sữa nạp vào máy, sau sữa đầy đóng van bắt đầu trình tách nước Động hoạt động truyền chuyển động cho thùng quay qua ly hợp chuyển động Khi thùng ly tâm quay tác dụng lực ly tâm tính chất vật lý dịch sữa, hạt có kích thước nhỏ lỗ vải lọc văng ngồi lại bột lớn giữ lại bề mặt vải lọc Nhờ mà nước tách khỏi bột đưa thùng chứa trích ly Đồng thời máy ly tâm quay với tốc độ lớn làm cho bột nóng lên phần nước bột bị ngồi làm giảm độ ẩm bột Khi độ ẩm bột khoảng 35-40% độ dày lớp bột máy khoảng (80 100mm) phận thuỷ lực hoạt động làm cho dao cào bột nâng lên cao, bắt đầu cào bột, bột cào xong dao gạt bột tự động trở vị trí ban đầu Tại nơi máng dẫn bột kiểm tra độ ẩm bột Thời gian làm cho bột khô khoảng 4- phút, lúc ta thấy bột khô trắng chưa đánh tơi ta đánh tơi phận vít tải đòng thời đưa sang máy sấy Tiếp tục bơm sữa lại bắt đầu trình Bột ẩm đem qua hệ thống sấy nhờ vít tải Trong trình ly tâm nước thấm qua vải lọc theo máng thùng chứa bơm trở lại cung cấp cho q trình phân ly, phần dịch sữa lỗng bơm ngược trở lại để tiếp tục phân ly Hình 13 Cấu tạo máy li tâm tách nước Mô tơ 55kw truyền động cho trục máy qua hệ thống ly hợp thủy lực Khi mà số vòng quay cảu trục máy cấp dịch sữa vào qua đầu phun lúc rỗ máy quay gần 1480 vòng/ phút, theo lực ly tâm, dịch sữa ly tâm thành rổ Ở xảy trình sau: Phần chất rắn nén lại thành khối tác dụng lực ly tâm, nước cấu tử nhỏ mao quản vải lọc nằm biên vượt qua vải lọc tác dụng lực ly tâm Lúc phần bột tạo thành lớp vách ngăn, hạt bột có tỷ trọng nặng nhận lực ly tâm mạnh tiếp tục làm cho vách ngăn dày Lớp bột ngăn không cho nước qua Nước, dịch bào phần sữa đẩy dần vào phía Nếu tiếp tục cấp sữa, lớp sữa dày lên đẩy nước dâng lên cao tràn Khi lớp bột chiều dài tang trống ngừng cấp sữa Sau thời gian, bột trở nên khô hơn, thông thường độ ẩm khống chế từ 32 – 35% Quá trình cào bột bắt đầu diễn Van solenoid điều khiển cấp dầu thuỷ sử dụng tác động, cấp dầu truyền động để kéo pittong xuống, qua cách tay đòn để nâng lưỡi dao lên, lưỡi dao chuyển động song phẳng với đường sinh rổ máy, cào từ từ lớp bột Đến lúc, phận cánh tay đòn gạt cơng tắc hành trình xác định vị trí sẵn, đưa tín hiệu để đóng van solenoid cấp dầu, dao gạt trở G Sấy Bột sau ly tâm có độ ẩm 32 - 35%, đưa đến thùng phân phối bột ẩm Thùng phân phối có tác dụng nơi chứa bột ẩm sau phân phối định lượng cho trình sấy Trong thùng sấy có lắp cánh khuấy để chống tượng vón cục kết dính hoạt động liên tục Hình 14 Hệ thống sấy khí động Hệ thống sấy gồm có lò sấy, đầu đốt, tháp sấy, xyclon thu hồi bột, quạt hút đẩy, máy vẩy bột, vít tải Bột di chuyển nhờ sức hút đẩy khơng khí Lò cung cấp nhiệt đốt khí biogas sinh sau trình xử lý nước thải Tác nhân sấy khơng khí sạch, khơng khí hút qua máy lọc khơng khí, sau qua máy trao đổi nhiệt Ở khơng khí nhận nhiệt nâng nhiệt độ lên 250oC Khơng khí hút vào ống với bột ẩm đánh tơi, xảy trình trao đổi nhiệt, bột ẩm bị bốc nước đạt độ ẩm 10-12% Quá trình sấy diễn vài giây để đảm bảo tinh bột khơng bị vón khơng bị cháy Khơng khí quạt hút thơng qua caloriphe để làm sạch, sau khơng khí vào máy gia nhiệt, khơng khí gia nhiệt từ nhiệt độ 25 - 300C lên đến 210 – 220oC đưa vào ống sấy Lúc khơng khí hút bột ẩm lên cao theo chiều cao tháp sấy bột sấy khô đến độ ẩm từ 12 – 13% sau bột đưa qua hệ thống làm nguội đóng bao H Làm nguội Khơng khí trộn lẫn nước, bột khơ vào xyclon khí nóng mắc song song Dưới tác dụng lực ly tâm bột lắng thành rơi xuống đáy xyclon Phần khơng khí mang số phần tử nhỏ nước vào ống xyclon Nhiệt độ bột nguội dần Bột thu hồi đáy nón xyclon Tại đáy có cấu tạo van quay hoạt động liên tục nên bột sau vít tải vận chuyển sang hệ thống rây thành phẩm để đóng bao I Đóng bao Bột quạt hút đến xyclon nguội Tại phần tử bột nặng ly tâm tách xyclon khí, sau vít tải đưa qua máng rây Tại máy rây bột sàng lại phần tử thô tạp chất thải Phần bột mịn rơi xuống phễu hứng vít tải đưa đến điểm giữa, vít tải phân phối sau đưa đến máy đóng bao Tuỳ đơn đặt hàng mà đóng bao 50kg 100kg, thường đóng bao 50 kg Bột đóng qua bao nilon có bọc ngồi để chống ẩm Hiện nhà máy sử dụng may đầu bao máy cầm tay Tại bột kiểm tra chất lượng chưa đạt yêu cầu độ ẩm tiến hành sấy lại, chưa đạt chất lượng hồi lưu lại máy mài Cuối kiểm tra quy cách đóng bao, sau mang phiếu kiểm soát nhập kho Bột thành phẩm phải đạt yêu cầu chất lượng sau:  Ph: –       Độ ẩm: Max - 12% Độ trắng: Max – 40ppm Tạp chất xơ: Min – 96% Hàm lượng tinh bột: Min – 96% Độ dẻo: 700 BU Độ tro: Max – 0,1% Hình 15 Hệ thống máy đóng bao K Bảo quản thành phẩm Tinh bột sắn chất dễ hấp thụ ẩm Do đó, bột phải bảo quản điều kiện nhiệt độ, độ ẩm bình thường, tránh bị nắng mưa Khi xếp bột thành phẩm vào kho ta phải xếp bao có khoảng cách để tránh tượng bốc nóng, bột bị nén chặt lại làm cho bột bị đắng, không lưu trữ lâu kho, cần phơi nắng lại để tránh bị ẩm ... nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật CHƯƠNG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 1.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN Vi t Nam... tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy Cellulose vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột vi sinh vật Hình 1.2 Nhà máy sản xuất tinh bột mỳ Hùng Duy Chú thích: 1: Khu nhà xưởng sản xuất 2: Khu nhà hành... sản xuất tinh bột vi sinh vật Hình 0.5 Quy trình sản xuất tinh bột sắn 1.2 CHẤT THẢI RẮN TRONG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN Chất thải rắn sản xuất tinh bột gồm vỏ bã sắn, có lẫn cát sạn Vỏ lụa sắn chứa