3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
- Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
- Nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công Thành, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An.
3.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Từ tháng 01/2015 – tháng 12/2015.
3.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Phế phụ phẩm sau quá trình sản xuất tinh bột sắn.
- Giống vi sinh vật chịu nhiệt có khả năng phân giải chuyển hóa chất hữu cơ và lên men cồn.
- Rau xà lách (Lactuca sativa).
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung 1: Điều tra tình hình sản xuất tinh bột sắn và xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An.
Nội dung 2: Đặc điểm của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn.
Nội dung 3: Tuyển chọn các chủng giống vi sinh vật chịu nhiệt có khả năng phân giải chuyển hóa chất hữu cơ và lên men tạo cồn sinh học cao.
Nội dung 4: Thử nghiệm tiền xử lý nguyên liệu (phế thải sau sản xuất tinh bột sắn) và lên men tạo cồn sinh học, xác định hiệu quả sinh cồn.
Nội dung 5: Tái chế bã thải sau lên men cồn thành phân bón hữu cơ. Đánh giá chất lượng phân hữu cơ.
Nội dung 6: Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên cây rau xà lách với các chỉ tiêu như: Sự sinh trưởng và phát triển của cây rau, tính chất đất trước và sau thí nghiệm.
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp
+ Báo cáo hoạt động sản xuất kinh doanh năm 2014 và kế hoạch phát triển
sản xuất năm 2015 của nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công Thành, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An.
+ Báo cáo hoạt động sản xuất kinh doanh năm 2014 và kế hoạch phát triển sản xuất năm 2015 của nhà máy sản xuất tinh bột sắn Intimex Thanh Chương, tỉnh Nghệ An.
3.5.2. Phương pháp phân tích thành phần phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn bột sắn
Phân tích thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn theo các phương pháp thông dụng hiện hành:
+ Định lượng protein bằng phương pháp Kjedahl;
+ Định lượng tinh bột theo phương pháp thủy phân bằng axit; + Định lượng đường tổng số theo phương pháp Ixekutz,…
3.5.3. Phương pháp tuyển chọn các chủng giống VSV
Tuyển chọn các chủng giống vi sinh vật bằng phương pháp đánh giá trực tiếp đặc tính sinh học và khả năng phân giải chuyển hóa và lên men chất hữu cơ trong phế thải.
+ Xác định hoạt tính enzym phân giải theo phương pháp khuếch tán phóng xạ trên đĩa thạch (Wiliam, 1983):
Nuôi dịch chiết: Nuôi cấy VSV trên 9ml dung dịch môi trường chuyên tính với một vòng que cấy chứa vi sinh vật, đưa lên máy lắc ở 150 vòng/phút. Sau 72 giờ đối với vi khuẩn, 96 giờ đối với nấm và xạ khuẩn, dịch nuôi cấy được đánh giá khả năng phân giải enzym.
Chuẩn bị môi trường:
Bảng 3.1. Môi trường xác định hoạt tính enzyme
Enzym Amylaza Proteaza Xenlulaza
Hóa chất Tinh bột Thạch Gelatine Thạch Xenluloza Thạch Tỷ lệ 0,2% 1,5% 0,3% 1,5% 0,2% 1,5%
Màu Màu tím Màu trắng trong Màu vàng chanh Đường kính D = D – d (mm)
Môi trường đem hấp ở 121°C, áp suất 1 atm trong vòng 20 phút, đổ ra đĩa petri với lượng môi trường dày 2mm và để nguội. Dùng miệng ống nghiệm đã khử trùng đục 3 lỗ trên 1 đĩa thạch với đường kính 13 mm.
Nhỏ dịch: Hút 0,2 ml dịch thể nhỏ vào các lỗ thạch đã đục. Đặt đĩa petri trong tủ lạnh 6 giờ để enzyme khuếch tán trên đĩa thạch, sau đó đặt vào tủ nuôi ở nhiệt độ 28°C trong 48 giờ rồi đem nhuộm bằng dung dịch lugol, sau khi xuất hiện vòng phân giải đem đo đường kính và khả năng phân giải được tính bằng hiệu giữa đường kính vòng phân giải và đường kính lỗ thạch.
+ Xác định khả năng lên men theo phương pháp định tính: Phản ứng sinh CO2
trong ống Durham và bắt màu chỉ thị.
+ Phương pháp định tên vi sinh vật: Giống vi sinh vật được định tên bằng phương pháp quan sát hình thái theo khóa phân loại và phản ứng sinh hóa đặc trưng (Cambell, 1971; Schipper, 1979; Peter, 1991; Klicke, 2004; Bergay’s, 2009).
+ Sinh khối vi sinh vật được xác định bằng phương pháp ly tâm và cân trọng lượng khô.
Xử lý phế thải (phương pháp bán hảo khí) và lên men bằng vi sinh vật (theo phương pháp yếm khí) theo Nguyễn Thị Minh và cs. (2012).
Thí nghiệm gồm 2 Công thức (CT) với 5 lần lặp lại như sau: CT1: Đối chứng;
CT2: Xử lý bằng tổ hợp vi sinh vật.
Quá trình lên men được thực hiện trong bình thủy tinh 1L có gắn nút mài và ống dẫn lưu. Giống VSV được bổ sung gián đoạn 2 lần vào lúc tiền xử lý và bắt đầu lên men (Nguyễn Thị Minh và cs., 2012).
3.5.4. Xác định tỷ lệ cồn tạo thành bằng thiết bị Gas chromatograph
Mẫu là dung dịch cồn tiêu chuẩn được bơm vào trong và theo dòng khí mang đưa đến cột sắc ký (pha tĩnh). Mẫu khi qua cột này sẽ được hấp phụ lên trên pha tĩnh đó. Sau đó, các chất lần lượt tách khỏi cột theo dòng khí ra ngoài được ghi nhận bởi đầu dò. Từ các tín hiệu nhận được máy tính sẽ xử lý và biểu hiện kết quả bằng sắc ký đồ. Các chất được xác định nhờ giá trị thời gian lưu trên sắc ký đồ.
Sau khi phân tích xong, dữ liệu sẽ được in ra qua máy in kết nối với máy tính có cài phần mềm điều khiển.
3.5.5. Đánh giá chất lượng của phân bón hữu cơ tái chế từ bã thải sau lên men theo các phương pháp thông dụng hiện hành (Thông tư 41/2014/TT- men theo các phương pháp thông dụng hiện hành (Thông tư 41/2014/TT- BNNPTNT)
Xác định độ ẩm bằng phương pháp điện trở;
Xác định hàm lượng OC theo phương pháp Chiurin; Xác định N tổng số bằng phương pháp Kjedahl;
Xác định P tổng số theo phương pháp thủy phân bằng axit; Xác định K tổng số theo phương pháp quang kế;
Xác định hàm lượng P dễ tiêu bằng phương pháp trắc quang; Xác định hàm lượng K dễ tiêu bằng phương pháp khối lượng;
Xác định hàm lượng VSV E.coli và VSV phân giải xelulo theo phương pháp đếm khuẩn lạc.
3.5.6. Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên cây rau xà lách
Diện tích mỗi ô thí nghiệm là 6 m2 và được bố trí theo 3 công thức với 3
lần nhắc lại:
CT1: Đối chứng (Không bón phân).
CT2: Đối chứng bón phân theo phương pháp thâm canh thông thường (lượng phân đạm sử dụng là 83 g/m2).
CT3: Bón phân bón hữu cơ (Bón lót và bón thúc với lượng phân hữu cơ sử dụng là 1162 g/m2).
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được bố trí như sau:
CT1 CT2 CT3
CT2 CT3 CT1
CT3 CT1 CT2
Các chỉ tiêu theo dõi:
+ Sự sinh trưởng và phát triển của cây: Chiều cao cây, Số lá/cây, Độ rộng lá, Độ dài lá, Khối lượng, Tỷ lệ sâu bệnh. Các chỉ tiêu này được xác định bẳng phương pháp đo đếm trực tiếp.
+ Tính chất đất:
- Phương pháp lấy mẫu đống ủ theo quy định của TCVN 9486:2013.
- Các chỉ tiêu phân tích được xác định theo phương pháp thông dụng hiện hành:
Xác định N tổng số bằng phương pháp Kjedahl;
Xác định P tổng số theo phương pháp thủy phân bằng axit; Xác định K tổng số theo phương pháp quang kế;
Xác định hàm lượng VSVTS, VSV phân giải xelulo, VSV phân giải lân theo phương pháp đếm khuẩn lạc.
3.5.7. Phương pháp xử lý số liệu
Kết quả nghiên cứu được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và phần mềm Exel.