CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
2.1.1.Chế phẩm vi sinh vật
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1.Chế phẩm vi sinh vật
CPVSV sử dụng trong nghiên cứu này là sản phẩm được cung cấp bởi Phịng Sinh học mơi trường – Viện Môi trường nông nghiệp – Viện Viện Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam. Dưới đây là tóm tắt quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật được sử dụng trong nghiên cứu này:
- Tác giả: Lương Hữu Thành, Đào Văn Thông, Vũ Thúy Nga, Hứa Thị Sơn, Nguyễn Ngọc Quỳnh, Phạm Thị Thanh Huyền, Tống Hải Vân
- Nguồn gốc: Quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý chất thải có nguồn gốc hữu cơ do Viện Môi trường Nông nghiệp – Viện KHNN Việt Nam thực hiện xây dựng, là kết quả tổng hợp từ các đề tài, dự án.
+ Đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu chế phẩm vi sinh vật xử lý phế thải nhà máy chế biến tinh bột sắn” thuộc Chương trình Cơng nghệ Sinh học Nông nghiệp,
thủy sản – Bộ Nông nghiệp và PTNT.
+ Dự án Sản xuất thử nghiệm: “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu che phủ đất”thuộc Chương
trình Cơng nghệ Sinh học Nơng nghiệp, thủy sản – Bộ Nông nghiệp và PTNT. + Dự án Sản xuất thể nghiệm: “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất và sử dụng chế
phẩm vi sinh vật xử lý phế thải chăn ni rắn làm phân bón hữu cơ sinh học qui mơ cơng nghiệp”thuộc Chương trình Cơng nghệ Sinh học Nông nghiệp, thủy sản – Bộ
Nông nghiệp và PTNT.
+ Dự án vốn vay ADB:“ Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi sinh để chế biến
phế thải chăn ni làm phân bón hữu cơ sinh học tại các nơng hộ ở Quỳ Hợp tỉnh Nghệ An”.
- Đối tượng, phạm vi áp dụng: Quy trình được áp dụng cho cở sở sản xuất chế phẩm vi sinh vật có cơng suất 100 kg/đợt sản xuất.
+ Trang thiết bị, máy móc cần thiết: Hệ thống lên men xốp; nồi hấp khử
trùng, tủ sấy; tủ ấm, buồng cấy vô trùng, máy lắc ổn nhiệt, hệ thống lên men chìm; thiết bị phối trộn, đóng gói; bình, cốc thuỷ tinh, cốc định lượng, petri, ống nghiệm...
+Nguyên liệu: Được trình bày ở Bảng dưới đây.
Bảng 2. Nguyên vật liệu sử dụng để sản xuất 100kg chế phẩm VSV
TT Nguyên vật liệu Thông số kỹ thuật Số lƣợng
1 Bột mì Độ ẩm ≤ 20%, kích cỡ hạt ≤0,1mm 85 kg 2
Rỉ đường Đường khử ≥ 30%, hàm lượng chất khô ≥60% 5 kg 3
Cám gạo Độ ẩm ≤ 20%, kích cỡ hạt ≤ 0,1mm mùi thơm, khơng mốc 10 kg 4 Bao bì,nhãn mác Túi ni lon tối màu 100 chiếc
+ Chủng giống vi sinh vật: Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý chất thải hữu cơ bao gồm các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa hợp chất hữu cơ giàu cacbon, phân giải photphat khó tan và nấm men. Tổ hợp nhóm vi sinh vật sử dụng trong sản xuất như sau:
Bảng 3. Tổ hợp vi sinh vật sử dụng trong sản xuất chế phẩm
TT Tên lồi vi sinh vật Hoạt tính sinh học chính
1. Streptomyces griseorubens Phân giải xenlulose, tinh bột
2. Bacillus polyfermenticus Phân giải photphat khó tan
3. Saccharomyces cerevisiae Lên men đường, khử mùi hơi
Trong q trình sử dụng các chủng vi sinh vật, việc đánh giá chất lượng các chủng vi sinh vật luôn địi hỏi là một khâu chính của quy trình. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật sử dụng được đánh giá theo các phương pháp thí nghiệm thường qui đã được chuẩn hóa trong phịng thí nghiệm.
+ Thiết bị dụng cụ: Thiết bị lên men chìm cơng suất 30 lít/mẻ; thiết bị trộn thùng quay công suất 50kg/mẻ; thiết bị sấy tĩnh công suất 50kg/mẻ, nhiệt độ 20÷1000
- Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Tóm tắt quy trình cơng nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh sử dụng trong nghiên cứu này đươc trình bày tại sơ đồ dưới đây:
Hình 3. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh
Kiểm tra hoạt tính Kiểm tra hoạt tính Kiểm tra hoạt tính
Nhân giống cấp I Nhân giống cấp I Nhân giống cấp I
Nhân giống cấp II Nhân giống cấp II Nhân giống cấp II
Xử lý sinh khối Xử lý sinh khối Xử lý sinh khối
Chất mang Xử lý chất mang Phối trộn
Kiểm tra chất lượng
Bao gói
Chế phẩm VSV xử lý chất hữu cơ
Giống gốc VSV phân giải
xenluloza , tinh bột Giống gốc VSV phân giải photphat khó tan
Giống gốc chủng nấm men
+ Các bước tiến hành:
Bước 1: Nhân sinh khối vi sinh vật
Sinh khối VSV được nhân theo 2 cấp:
Lên men cấp 1: Vi sinh vật được pha chế theo các thành phần đã cho, phân vào các bình tam giác và khử trùng ở 121oC trong 20 phút. Sau khi khử trùng môi trường được để nguội đến 30oC 35oC và cấy vi sinh vật từ các ống giống gốc. Thao tác này được thực hiện trong điều kiện vô trùng. Nuôi vi sinh vật ở điều kiện nhiệt độ và thời gian thích hợp với từng loại vi sinh vật.
Nhân sinh khối cấp 2: Sinh khối vi sinh vật từ lên men cấp 1 được chuyển sang các bình tam giác có thể tích lớn hơn, hoặc trên các thiết bị lên men chìm có chứa mơi trường nhân sinh khối đã khử trùng. Nuôi vi sinh vật ở trên các thiết bị lên men với các thông số kỹ thuật phù hợp.
Môi trường và thời gian lên men cấp 1 và cấp 2 các chủng vi sinh vật của chế phẩm được trình bày tại Bảng dưới đây:
Bảng 4. Môi trường và thời gian lên men cấp 1 và cấp 2 các chủng vi sinh vật
Tên vi sinh vật Môi trƣờng lên
men cấp 1
Môi trƣờng lên men cấp 2
Thời gian lên men (h)
Streptomyces
griseorubens Gauze SX1 72
Bacillus polyfermenticus King B SX1 48
Saccharomyces cerevisiae Hansen SX2 48
Thơng số kỹ thuật thích hợp cho quá trình nhân sinh khối cấp 2 các chủng vi sinh vật của chế phẩm được trình bày tại Bảng dưới đây:
Bảng 5. Thông số kỹ thuật thích hợp cho q trình nhân sinh khối cấp 2 các chủng vi sinh vật Thông số kỹ thuật Chủng vi sinh vật Streptomyces griseorubens Bacillus polyfermenticus Saccharomyce s cerevisiae pH 7,5 6,5 7,0
Nhiệt độ lên men (oC) 36±2 28±2 28±2 Thời gian nhân sinh khối
(giờ) 72 48 48
Tỷ lệ giống gốc (%) 3 3 3
Môi trường nhân sinh khối* SX1 SX1 SX2 Tốc độ cánh khuấy (vòng/ph út) 0 giờ - 6 giờ 220 220 220 6 giờ - 12 giờ 300 300 300 12h giờ - kết thúc 350 350 350 Lưu lượng cấp khí (dm3 khơng khí/dm3 mơi trường/giờ) 0,7 0,65 0,7
Bước 2: Chuẩn bị chất mang
- Chất mang chính sử dụng trong qui trình sản xuất này là bột mì, sử dụng vơi bột để điều chỉnh nguyên liệu về pH trung tính và khử trùng bằng hơi nóng khơ ở nhiệt độ 121oC trong thời gian ≥ 1giờ;
Bước 3: Phối trộn
Nguyên liệu bột mì sau khi khử trùng được trộn đều với rỉ đường và cám theo đúng định mức bằng thiết bị trộn. Hiệu lực của chế phẩm phụ thuộc vào mật độ và mức độ tương hỗ của các chủng vi sinh vật trong hỗn hợp. Để đảm bảo chất lượng theo yêu cầu trên cơ sở phù hợp về số lượng các nhóm vi sinh vật trong chế phẩm cần tính tốn sao cho tỷ lệ các chủng vi sinh trong hỗn hợp theo tỷ lệ vi sinh vật/chất mang là 10/100.
Phối trộn sinh khối vi sinh vật với chất mang trên thiết bị trộn thùng quay hoặc thiết bị trộn vít tải sản phẩm tạo ra cần đạt độ đồng đều về quần thể vi sinh vật cũng như về mặt vật lý.
Bước 4: Xử lý tạo chế phẩm vi sinh vật
Hỗn hợp sau phối trộn được đưa vào hệ thống sấy ở nhiệt độ thấp (không vượt quá 40oC) để tiếp tục loại bỏ nước tự do. Độ ẩm cuối cùng của sản phẩm cần đạt 20-
Bước 5: Kiểm tra chất lượng
Sản phẩm cuối cùng của qui trình sản xuất cũng như các sản phẩm tạo ra trong từng cơng đoạn của qui trình đều phải được kiểm tra đánh giá chất lượng về các chỉ tiêu mật độ vi sinh vật lựa chọn và mức độ tạp nhiễm.
Yêu cầu chất lượng đối với chế phẩm VSV xử lý phế thải nguyên liệu hữu cơ được trình bày trong Bảng dưới đây:
Bảng 6. Yêu cầu chất lượng đối với chế phẩm VSV xử lý phế thải nguyên liệu hữu cơ
Nhóm vi sinh vật
Mật độ vi sinh vật (CFU/g) sau thời gian bảo quản
1 tháng 2 tháng 3 tháng Hoạt tính sinh học sau 3 tháng bảo quản (đường kính vịng phân giải= D- d)
Phân giải xenluloza, tinh
bột ≥ 108 ≥108 ≥108 35 mm Phân giải photphat khó
tan ≥ 108 ≥108 ≥108 21 mm Nấm men ≥108 ≥108 ≥108 -