Giai đoạn
Vỏ nguyên liệu thu được từ quá trình xử lí sơ bộ nguyên liệu thô, loại bỏ lớp vỏ cứng bao bọc quanh hạt để thuận lợi cho quá trình ép tách dầu. Yêu cầu sau bóc tách vỏ đạt 90 – 92%
Phân loại
Là phế phụ liêu loại rắn, giàu chất xơ.
Thành phần chính, bản chất
Thành phần chính của vỏ và cellulose và hemicellullose hầu như không chứa dầu hoặc chứa rất ít. Có chức năng bảo vệ cơ học cho quả hoặc hạt nên độ bền của vỏ rất lớn. Đồng thời vỏ cũng tập trung nhiều chất màu, nếu không bỏ các chất màu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao sẽ tan vào dầu làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Vỏ đậu nành là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp ép dầu đậu nành. Khi ngành chăn nuôi công nghiệp phát triển, nhu cầu về khô dầu đậu nành hàm lượng đạm cao cũng góp phần đẩy mạnh công nghệ ép dầu đậu nành tách vỏ. Vì vậy lượng vỏ đậu nành phụ phẩm tại Mỹ và các nước Nam Mỹ ngày càng tăng lên. Việc tận dụng
được nguồn vỏ đậu nành đúng mục đích sẽ mang lại hiệu quả trong việc giảm giá thành chế biến thức ăn chăn nuôi. Vỏ đậu nành rất thích hợp làm thức ăn cho động vật nhai lại.
Bảng 10. So sánh thành phần của vỏ đậu nành, cám gạo và cám mì
Vỏ đậu nành Cám gạo Cám mì
Crude protein 10 12.00 16.6
ME (kcal/kg) 1810-1850 3210 2512
Fat (%) 2.00 12.00 4.1
Crude fiber (%) 35 12.00 8.2
Calcium (%) 0.50 0.06 0.16
Total phosphorus (%) 0.19 1.41 1.2
Available phosphorus (%) 0.2 0.47 0.60
Lysine (%) 0.64 0.55 0.60
Methionine (%) 0.12 - 0.10
Met + cys (%) 0.16 0.50 0.25
Tryptophan (%) 0.07 0.10 0.30
Theonine (%) 1.29 0.40 0.40
NDF (%) 70 23.17 -
ADF (%) 45 56.15 33.6
Lignin (%) 1.96 3.60 9.6
Ash 5 - -
NDF=NDFD: neutral detergent fiber digestibility ADF:acid detergent fiber
4.1. Dùng cho thức ăn của đại gia súc
Vỏ đậu nành về mặt lý tính và giải phẫu học thì rất lý tưởng cho động vật nhai lại. Hàm lượng chất xơ cao trong vỏ đậu nành rất cần thiết cho hiệu quả tăng trưởng của đại gia súc trong việc tạo kích thích quá trình nhai lại, quá trình phân hủy thức ăn nhờ vi sinh vật và cân bằng độ PH. Nguồn chất xơ hiệu quả sẽ gây tiết nước bọt, thu được năng lượng từ các axít béo dễ biến đổi do các vi khuẩn này tạo ra: chẳng hạn axít axêtic, axít propionic và axít butyric. So sánh vỏ đậu nành với các cám gạo và cám mì, thì hàm lượng đạm và năng lượng trao đổi (ME) của vỏ đậu nành chỉ thấp hơn một chút, tuy nhiên về mặt chất xơ hữu hiệu và tiêu hóa được (NDF và ADF) thì vỏ đậu nành chiếm ưu thế hơn hẳn cám mì và cám gạo. Chỉ tiêu NDF và ADF cao là một lợi thế của vỏ nành dành cho thức ăn chăn nuôi bò sữa. Thông thường khi hàm lượng NDF và ADF không đầy đủ, muốn bảo đảm năng suất sữa cao người nuôi bắt buộc phải bổ sung các chất xơ năng lượng cao khác như xác mì, hèm bia, bắp và kể cả vỏ đậu nành. Cũng vì lí do này mà vỏ đậu nành là một giải pháp giảm nhẹ lượng thức ăn vật chất phải nạp vào cho các loại động vật nhai lại như : trâu bò, cừu, dê, ngựa. Đối với thức ăn hỗn hợp dành cho đại gia súc, chúng ta có thể dùng vỏ đậu nành để thay thế, căn cứ theo bảng phân tích thành phần mà không phải quan ngại về hàm lượng chất xơ có thể tăng lên làm ảnh hưởng chất lượng của sản phẩm.
Dùng cho thức ăn heo nái và heo trưởng thành
Vì hàm lượng xơ cao nên vỏ đậu nành được khuyến cáo rất cần thiết cho heo nái và heo đã trưởng thành. Những nghiên cứu gần đây cho thấy bổ sung xơ của vỏ đậu nành/ Non Starch Polysaccharides (NSP) có hiệu quả rất rõ rệt đối với năng suất của heo nái, làm tăng chất lượng của heo xuất chuồng, làm giảm mùi khó chịu của thịt tươi.
- Vỏ đậu nành nguồn năng lượng hữu hiệu giúp giảm thiểu lượng thức ăn thô phải nạp quá nhiều cho vật nuôi. Nguồn năng lượng hữu hiệu này giúp kiểm soát được trọng lượng của heo nái và tăng khả năng thụ tinh, tăng chất lượng thịt của heo xuất chuồng, mà không phải lo kiểm soát về lượng nhiều loại thức ăn vật chất khác.
- Cho ăn nhiều vỏ đậu nành cũng có hiệu quả cho heo trong giai đoạn mang thai, kích thích nái ăn nhiều hơn tốt cho quá trình tạo sữa.
- Cho ăn nhiều vỏ đậu nành có nhiều chất xơ cũng hữu ích cho việc kích thích nhuận trường giúp ngăn ngừa tình trạng táo bón của heo nái.
- Vỏ đậu nành cũng phù hợp cho giai đoạn nái cai sữa, chuẩn bị tốt cho kỳ phối giống sau này.
Bảng 11. Khuyến cáo hàm lượng vỏ đậu nành để nuôi heo
Các giai đoạn Tối đa
Giai đoạn mang thai 20%
Giai đoạn tạo sữa 5%
Giai đoạn heo trưởng thành 10%
Tuy nhiên cũng phải chú ý bổ sung đầy đủ các thức ăn giàu năng lượng và axit amin trong các nguồn thức ăn như bắp và bã đậu nành. Việc thay thế cám mì bằng vỏ đậu nành theo đúng khuyến cáo như sau có thể áp dụng trực tiếp mà không cần phải thay đổi công thức, lần lượt là : Heo nái chửa < 10%, Nái cho con bú < 5% và heo trưởng thành < 5%. Tại Thái Lan từ năm 2003, đã có những khảo nghiệm về việc thay thế cám gạo và cám mì bằng vỏ đậu nành trong công thức thức ăn chăn nuôi heo nái. Kết quả cho thấy việc thay thế này có hiệu quả rõ rệt đối với quá trình tạo sữa, nái ăn ngon miệng nên ăn được nhiều hơn, tạo sữa tốt hơn để tăng sản lượng heo con. Khảo nghiệm cũng chứng minh được việc thay thế cám gạo bằng vỏ đậu nành lên đến 20% nhưng hiệu quả thức ăn thậm chí còn tốt hơn, ngoài việc giảm giá thành. Tuy chất xơ cao nhưng vỏ đậu nành lại có hàm lượng lignin thấp (xem bảng thành phần), nên không gây cản trở về tiêu hóa như các loại vỏ trấu của cám gạo và cám mì. Các khảo nghiệm này cũng chứng minh được vỏ đậu nành có thể thay thế tới 15% cám gạo, bắp và mì lát mà không gây bất cứ một hiệu ứng giảm năng suất nào. [25]
Nấm men Nguyên liệu
Đường hóa Enzyme
Lên men dịch đường
Chưng cất và tinh chế
Etanol
4.2. Sản xuất etanol sinh học từ vỏ, thân, lá 4.2.1. Sơ đồ quy trình
Hình 27. Sơ đồ quy trình sản xuất Ethanol
4.2.2. Thuyết minh quy trình 4.2.2.1. Lên men
Các chủng nấm men thường dùng để lên men dịch đường là - S.cerevisiae Rasse II (chủng II)
- S. cerevisisae Rasse XII (chủng XII)
- Chủng M, chủng MTB Việt Nam được phân lập từ men thuốc bắc 4.2.2.1.1. Phương pháp
- Vật liệu sau khi nghiền mịn để giảm kích thước được xử lí sơ bộ bằng acid loãng để thủy phân hemicellulose, chất rắn còn lại là (cellulose, ligin) được thủy phân bằng enzyme cellulase. Trong bước xử lí sơ bộ, chuỗi liên kết các loại đường cấu thành hemicellulose bị phá vỡ và phân hủy thành các đường đơn. Trong phản ứng thủy phân cellulose, enzyme cellulase phá vỡ chuỗi liên kết glucan của cellulose giải phóng ra glucose (quá trình đường hóa).
- Dung dịch thu được sau xử lí sơ bộ được lên men bằng vi sinh vật có thể được thực hiện bằng phương pháp lên men gián đoạn hoặc liên tục.
4.2.2.1.1.1. Phương pháp lên men gián đoạn
Là cả quá trình lên men từ đầu đến cuối quá trình được thực hiện trong cùng một thiết bị.
Thời gian lên men khoảng 68 – 80 giờ ở 36 – 370C. Đặc điểm của phương pháp lên men bán liên tục là giai đoạn lên men chính thực hiện liên tục và xảy ra trong nhiều thùng lên men (thường là 6 thùng) và thời gian kéo dài 60 – 62 giờ, giai đoạn cuối gián đoạn.
4.2.2.1.1.2. Phương pháp lên men liên tục
Là rải đều các giai đoạn lên men mà mỗi giai đoạn đó được thực hiện trong một hoặc nhiều thiết bị lên men có liên hệ với nhau. Hệ thống lên men liên tục thường có 11 – 12 thùng được nối với nhau bằng các ống chảy chuyền và van điều chỉnh. Kết thúc quá trình lên men thu được dấm chín với nồng độ rượu khoảng 7 – 9%.
4.2.2.2. Chưng cất và tinh chế
Thu hồi etanol tinh khiết: để thu được cồn tinh chế, người ta thực hiện hai quá trình là chưng cất và tinh chế. Hai quá trinh này được thực hiện trên casc tháp chưng cất và tháp tinh chế.
- Quá trình chưng cất là quá trình tách cồn cùng với các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi dấm chín. Kết thúc quá trình chưng cất thu được cồn thô.
- Quá trình tinh chế là quá trình tách tạp chất ra khỏi cồn thô và cuối cùng thu được cồn tinh chế.
Nguyên liệu
Lên men
Xay thành bột thô
Đun hồi lưu
Sấy
Đun hồi lưu
Tạo tủa, lọc
Phân lập
N – hexan
Ethyl acetate A.oryzae
Daidzin, genistin, daidzein và genistein Glycone isoflavone Thủy phân
Daidzein và genistein E. β - glucosidase
4.3. Chiết xuất isoflavone (daidzin, genistin, daidzein và genistein) từ trụ dưới lá 2 lá mầm đậu nành làm thực phẩm chức năng
4.3.1. Sơ đồ quy trình
Hình 28. Sơ đồ chiết xuất isoflavone
4.3.2. Thuyết minh quy trình 4.3.2.1. Lên men
Lên men nguyên liệu với koji – kin, một loại nấm mốc thuộc chi Aspergillus oryzae.
4.3.2.2. Xay thành bột khô
Xay thành bột thô với cỡ hạt khoảng 100 meshes.
4.3.2.3. Đun hồi lưu 1
Trộn bột với lượng n – hexane gấp 3 lần, đun hồi lưu ở nhiệt độ sôi của n – hexane (69oC) trong 3 giờ.
4.3.2.4. Sấy
Sấy hơ nóng loại dung môi. Lặp lại quy trình trên vài lần để loại hoàn toàn chất béo.
4.3.2.5. Đun hồi lưu 2
Nguyên liệu đã được loại chất béo thu được có khối lượng khoảng 89% so với nguyên liệu ban đầu. Cho thêm lượng ethyl acetate gấp 3 lần, đun hồi lưu ở nhiệt độ sôi của ethyl acetate (77.1oC) trong 3 giờ. Dịch athyl acetate được cô áp suất giảm. Lượng cắn thu được bằng 2 – 5%
khối lượng nguyên liệu ban đầu.
4.3.2.6. Tạo tủa, lọc
Hòa tan cắn với một lượng nhỏ ethanol 99% rồi pha loãng với nước tới độ cồn 20% để tạo tủa. Để yên. Lọc thu hồi tủa rồi sấy ở áp suất giảm. Sản phẩm rắn thu được chứa phần lớn aglycone isoflavone.
4.3.2.7. Phân lập
Phân lập isoflavone bằng sắc kí cột Diaion HO – 20 thu được daidzin, genistin, daidzein có độ tinh khiết cao. Như vậy, với quy trình chiết xuất và phân lập trên thì sản phẩm thu được có hàm lượng cácglycone isoflavon ( là genistin và daidzin liên kết với các loại đường như glycosid) tăng 10 – 13 lần và các aglycon isoflavone tăng 57 – 64 lần so với nguyên liệu ban đầu.
Chiết xuất các glycones isoflavone (daidzein và genistein) sau khi thủy phân các glycone isoflavone bằng enzyme β - glucosidase nội sinh theo hai phương pháp chiết rắn – lỏng và SC – CO2. Phân lập và định lượng bằng HPLC. Tác dụng của isoflavonoid: giảm nguy cơ loãng xương nhờ ức chế được hoạt tính của hủy cốt bào, chống tiêu xương nhờ hoạt tính estrrogen. Giảm huyết áp tương tâm, giảm cholesterol toàn phần, chống oxy hóa loại bỏ các gốc tự do, giảm nguy cơ ung thư tử cung.