CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Tổng quan về tình hình sản xuất và tiêu thụ tinh bột sắn
1.2.3. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn
1.2.3.1. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề
Sản xuất tinh bột sắn bằng thủ công đƣợc thực hiện ở các công đoạn hết sức đơn giản chỉ cần phá vở cấu trúc tế bào và thu hồi tinh bột. Quy trình sản xuất gián đoạn, thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, thô sơ không đồng bộ nên mức độ cơ giới hoá thấp. Vì vậy hiệu quả thu hồi tinh bột không cao [30]. Quy trình chế biến tinh bột sắn đƣợc tiến hành theo trình tự nhƣ sau [31], Quy trình chế biến tinh bột sắn từ củ sắn, Sở Nông nghiệp Hƣng Yên:
1. Mài xát sắn thành cháo bột
Có thể dùng các dụng cụ khác nhau để mài xát sắn thành cháo bột. Dùng hai tay mài sát củ sắn trên bàn mài xát sắn thủ công có tấm kim loại đột gai. Năng suất 5 - 7kg/giờ. Sử dụng bàn xát sắn tay quay có tấm kim loại đột gai gắn trên trục quay. Chậu hứng cháo bột có nƣớc ngập mặt dƣới của tấm kim loại đột gai để làm sạch mặt mài. Năng suất khoảng 10 - 15kg/giờ.
2. Lọc bã
Cứ một phần cháo bột dùng bốn phần nƣớc để lọc bỏ bã sắn. Vi lọc càng mịn thì tinh bột sắn thu đƣợc càng đẹp. Vi lọc đƣợc căng thành vỏ hoặc may thành túi cho dễ lọc. Tinh bột cùng với nƣớc lọt qua vi lọc tạo thành dịch bột. Hứng dịch bột vào bể lắng.
- Bã sắn dùng làm nguyên liệu thức ăn gia súc, gia cầm. 3. Lắng thu hồi tinh bột
Đơn giản có thể dùng nilon lót trong sọt thồ để lắng. Nếu ít, có thể dùng chậu lắng, rửa tinh bột.
- Bể lắng có dạng nằm, rộng đáy, không quá cao. Nếu là bể chuyên dùng để chế biến tinh bột sắn, cần có vòi xa cách đáy 10-15cm. Lắng bột ít nhất 12 giờ (thƣờng đề lắng qua đêm), khi bột đã lắng chắc dƣới đáy bể, dùng ống cao
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Häc viªn: TrÇn Hµ Ninh 32 Chuyªn ngµnh: Vi sinh vËt
su ống nhựa hoặc vòi để gạn nƣớc trên bề mặt bột. Khi gạn nƣớc không làm xáo động tinh bột.
- Dùng nƣớc sạch để rửa bề mặt tinh bột. Nƣớc rửa bề mặt bột đƣợc pha vào dịch bột của mẻ sau nhằm tận thu bột. Sau đó, xúc tinh bột ra để bảo quản. Tỷ lệ tinh bột thu đƣợc phụ thuộc nhiều vào mức mịn của cháo bột, kỹ thuật lọc bã và thao tác gạn lắng tinh bột, trung bình 2,5 - 3kg củ sắn tƣơi cho 1kg tinh bột ƣớt.
4. Bảo quản tinh bột ƣớt
Tinh bột ƣớt đƣợc bảo quản bằng ang, chum, vại, bể, túi nilon. Càng giữ kín càng bảo quản tinh bột đƣợc lâu.
- Nếu số lƣợng lớn, đựng tinh bột ƣớt trong túi nilon rồi chôn kín dƣới đất để gối vụ. Có thể đem phơi khô, nghiền mịn và bảo quản quản trong các túi kín để kéo dài thời gian bảo quản hơn.
1.2.3.2. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở quy mô công nghiệp [30]
Nhà máy sản xuất tinh bột sắn đƣợc sản xuất với công nghệ và thiết bị hiện đại cho năng suất thu hồi tinh bột cao và định mức tiêu hao nguyên nhiên liệu thấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Häc viªn: TrÇn Hµ Ninh 33 Chuyªn ngµnh: Vi sinh vËt
Công nghệ sản xuất tinh bột sắn thƣờng nhập từ nƣớc ngoài. Một số nhà máy áp dụng công nghệ của Trung Quốc nhƣ: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Thừa Thiên Huế. Một số nhà máy áp dụng công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Thái Lan nhƣ: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Đắc Lắc, Quảng Ngãi, Việt Nam tapioca (Tây Ninh)…
Tinh bột sắn đƣợc sản xuất chủ yếu bởi sắn tƣơi nhƣng trong một số nƣớc nhƣ Thái Lan, nó đƣợc sản xuất từ các sắn lát khô. Sắn tƣơi đƣợc sử dụng chế biến trong giai đoạn chính vụ còn sắn lát khô đƣợc sử dụng chế biến trong thời gian không phải chính vụ sắn.
1.2.3.3. Thành phần, tính chất nƣớc thải chế biến tinh bột sắn
- Nƣớc thải từ nhà máy chế biến tinh bột sắn gồm 2 loại chính: Hình 1.7. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Häc viªn: TrÇn Hµ Ninh 34 Chuyªn ngµnh: Vi sinh vËt
+ Nƣớc rửa củ: Nƣớc thải từ công đoạn rửa, loại bỏ rễ, lớp vỏ và đất cát. Loại nƣớc thải này chỉ ô nhiễm đất cát, ít bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ hòa tan nên tách riêng xử lý đơn giản và tận dụng để rửa lại củ. Nƣớc thải chế biến: Nƣớc thải từ công đoạn trích ly, tách nƣớc và tách bã, thành phần chủ yếu của nƣớc thải này là các hợp chất hữu cơ hòa tan và một ít tinh bột bị thất thoát. Loại nƣớc thải này có chỉ số COD và BOD rất cao, là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trƣờng cần phải xử lý.
Bảng 1.3. Tính chất hóa lý của nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn [32]
TT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị QCVN 24:2009/ BTNMT (B) 1 pH - 3,8-5,2 5,5-9 2 Nhiệt độ o C 28-30 <40 3 COD mg/l 13300-20000 100 4 BOD5 mg/l 5500-12500 50 5 Cặn lơ lửng (SS) mg/l 1970-3850 100 6 Amon (NH4+) mg/l 51-65 10 7 Tổng Nitơ mg/l 81-170 30 8 Tổng Photpho mg/l 74-87 6
Nguồn: Báo cáo Dự án cấp Nhà nước- KC.05.11. Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp. 2005
- Nhìn chung, nƣớc thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn có hàm lƣợng chất hữu cơ cùng N, P rất cao. Hàm lƣợng SS cao sinh ra chủ yếu do xác mì mịn trong lúc nghiền sắn. Bên cạnh đó, do đặc thù của ngành sản xuất tinh bột nên trong thành phần nƣớc thải không có hoặc có rất ít các kim loại nặng.
Với tỷ lệ BOD/COD khoảng 0,7-0,8, nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn rất thích hợp để tiến hành xử lý sinh học, do đó loại nƣớc thải này cũng là đối tƣợng đầy hứa hẹn cho nuôi cấy các nhóm vi sinh vật có ích và Bt cũng là một trong nhƣng nhóm nhƣ vậy.
1.2.3.4. Quy trình công nghệ truyền thống xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn [38]: Dựa vào thành phần tính chất nƣớc thải nêu trên, công nghệ xử
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Häc viªn: TrÇn Hµ Ninh 35 Chuyªn ngµnh: Vi sinh vËt
Hình 1.8. Quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn
*Thuyết minh quy trình công nghệ:
- Nƣớc thải chế biến tinh bột sắn đƣợc cho qua song chắn rác (SCR) đến bể tiếp nhận. SCR có tác dụng loại bỏ các tạp chất gây tắt nghẽn hệ thống xử lý. Sau đó, từ bể tiếp nhận đƣợc bơm lên bể điều hòa. Bể điều hoà giữ chức năng điều hoà nƣớc thải về lƣu lƣợng và nồng độ. Nƣớc thải tiếp tục đƣợc đƣa vào bể lắng 1 để loại bỏ cặn tinh bột mịn có khả năng lắng đƣợc.
- Nƣớc thải đƣợc dẫn vào bể axit với 2 ngày lƣu nƣớc nhằm mục đích khử độc tố CN- và chuyển hóa các hợp chất khó phân hủy thành các hợp chất đơn giản dễ phân hủy sinh học. Vi sinh vật hoạt động trong bể axit đƣợc lấy từ bùn tự hoại. Sau khi đƣợc xử lý ở bể axit, nƣớc thải đƣợc trung hòa bằng vôi về pH khoảng 6,5 – 7,5 tại bể trung hòa nhằm tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo.
- Nƣớc thải sau khi trung hòa đƣợc dẫn đến bể kị khí (UASB) nhằm phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản hơn và chuyển hóa chúng thành CH4, CO2, H2S,… Sau đó, nƣớc thải đƣợc xử lý tiếp bằng bể bùn hoạt tính, bể này vừa có nhiệm vụ xử lý tiếp phần BOD5, COD còn lại vừa làm giảm mùi hôi có trong nƣớc thải. Sau khi xử lý ở bể lọc sinh học hiếu khí, nƣớc thải tiếp tục chảy sang
Nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Häc viªn: TrÇn Hµ Ninh 36 Chuyªn ngµnh: Vi sinh vËt
bể lắng 2 để lắng bùn hoạt tính. Lƣợng bùn này đƣợc rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn và tuần hoàn về bể lọc sinh học hiếu khí, bùn dƣ đƣợc dẫn về bể nén bùn.
- Nƣớc thải từ bể lắng 2 tiếp tục chảy qua hồ hiếu khí với thời gian lƣu nƣớc 10 ngày nhằm ổn định nguồn nƣớc thải. Tiêu chuẩn nƣớc thải sau khi ra khỏi hồ là đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT cột A, B rồi thải ra nguồn tiếp nhận.
Tùy thuộc vào lƣu lƣợng, công nghệ sản xuất và điều kiện thực tế của từng nhà máy mà quy trình này đƣợc cái biến và năng cấp cho phù hợp. Hiện nay ở trong nƣớc, các nhà máy sản xuất tinh bột thƣờng sử dụng 2 sơ đồ công nghệ chính để xử lý nƣớc thải [39]:
-Quy trình xử lý nƣớc thải bằng các hồ sinh học: phƣơng pháp này đƣợc áp dụng tại một số nhà máy nhƣ nhà máy tinh bột sắn Thừa Thiên Huế, Nhà máy tinh bột sắn Đắc Lắc, nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi… Phƣơng pháp xử lý này đƣợc vận hành đơn giản, rẻ tiền tuy nhiên hệ thống xử lý tốn nhiều diện tích và hiệu quả thƣờng không cao.
-Quy trình xử lý nƣớc thải kết hợp hoá lý và sinh học hiếu khí: phƣơng pháp này đƣợc áp dụng tại nhà máy tinh bột sắn Văn Yên – Yên Bái. Với hệ thống xử lý theo phƣơng pháp này hiệu quả xử lý rất cao, tuy nhiên kinh phí vận hành khá cao, dễ ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng do việc sử dụng hóa chất.
Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, đã xuất hiện một hƣớng đi mới trong việc xử lý dạng nƣớc thải giàu hữu cơ nhƣ nƣớc thải sản xuất tinh bột. Đó là tận dụng chúng để tạo ra các sản phẩm có ích nhƣ: sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh, phân bón…