Nghiên cứu xử LÝ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắN ĐỂ TẠo cồn sinh học và phân bón hữu cơ



tải về 0.67 Mb.
trang4/7
Chuyển đổi dữ liệu30.08.2017
Kích0.67 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

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 đất được lấy theo quy định của TCVN 4046:1985.

- 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.

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ XỬ LÝ PHẾ THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NGHỆ AN

4.1.1. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An

Sắn là loại cây hoa màu vốn được coi là nguồn lương thực bổ sung quan trọng cho người nông dân, đặc biệt đồng bào vùng sâu, vùng xa, vùng đặc biệt khó khăn. Thời gian qua, sản lượng cây sắn tương đối ổn định, có xu hướng tăng và trở thành cây công nghiệp hàng hóa, góp phần trong việc thực hiện chuyển đổi cơ cấu kinh tế theo hướng CNH – HĐH nông nghiệp, nông thôn.

Cây sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An được chú trọng phát triển khá mạnh, có phân khu quy hoạch các vùng nguyên liệu sắn để cung cấp nguyên liệu cho quá trình sản xuất và chế biến sắn. Theo thống kê năm 2013 diện tích sắn toàn tỉnh là 18.345 ha, trong đó diện tích sắn nguyên liệu 7.800 ha (chiếm 45,52%).

Bảng 4.1. Tình hình sản xuất nguyên liệu sắn phục vụ cho hoạt động sản xuất tinh bột sắn tại tỉnh Nghệ An



Vùng

Tình hình sản xuất sắn

Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

Quy hoạch

4.000

300

120.000

Ngoài quy hoạch

3.800

308

117.200

Diện tích trong vùng quy hoạch của 2 nhà máy chế biến tinh bột sắn Thanh Chương và Yên Thành là 4.000 ha (đạt 51.28% quy hoạch), được bố trí ở các huyện: Yên Thành, Thanh Chương, Tân Kỳ, Đô Lương, Nam Đàn và Nghi Lộc; Năng suất bình quân đạt 300 tạ/ha (đạt 75% quy hoạch); Sản lượng sắn nguyên liệu trong vùng quy hoạch là 120.000 tấn (đạt 49.18% quy hoạch). Diện tích sắn nguyên liệu ngoài vùng quy hoạch là 3.800 ha nằm ở các huyện: Con Cuông, Anh Sơn, Tân Kỳ, Qùy Hợp, Nghĩa Đàn và Thái Hòa; Năng suất bình quân đạt 308 tạ/ha; Sản lượng đạt 117.200 tấn, chiếm 27,60% sản lượng sắn nói chung và khoảng 49,50% sản lượng sắn nguyên liệu toàn tỉnh.

Theo kết quả điều tra tháng 5/2014, tổng diện tích sắn các huyện miền núi là 10.436 ha, trong đó trên đất cây hàng năm 4.827 ha; đất cây lâu năm khác 3.463 ha; đất lâm nghiệp 1.083 ha và đất chưa sử dụng là 1.063 ha. Các huyện miền núi đã hình thành một số vùng nguyên liệu tập trung, quy mô lớn gắn với công nghiệp chế biến, qua đó góp phần xóa đói, giảm nghèo; nâng giá trị kim ngạch xuất khẩu và tăng nguồn thu cho địa bàn; Nhiều tiến bộ khoa học kĩ thuật được áp dụng vào sản xuất làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm hàng hóa nông sản. Các dự án phát triển nông nghiệp công nghệ cao được triển khai; Cơ sở hạ tầng phục vụ sản xuất từng bước được đầu tư, góp phần quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao đời sống người dân trong vùng.

Về sản xuất sắn: Diện tích sắn trên địa bàn toàn tỉnh thời gian qua được duy trì ổn định và có xu thế tăng. Việc phát triển cây sắn ngoài vùng quy hoạch khá phổ biến trên địa bàn nhiều địa phương. Sản xuất sắn đã góp phần xóa đói, giảm nghèo và tạo công ăn việc làm cho người lao động. Phát triển vùng nguyên liệu sắn với chế biến đã góp phần nâng giá trị kim ngạch xuất khẩu, tăng nguồn thu cho ngân sách, chuyển dịch cơ cấu kinh tế, thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp và phát triển nông thôn. Đối với địa bàn các huyện miền núi đã hình thành và duy trì quy mô diện tích sắn từ 10.000 – 12.000 ha/năm, tạo điều kiện luân canh, xen canh trên diện tích các loại cây trồng khác, tăng hiệu quả sử dụng đất, góp phần xóa đói giảm nghèo, tăng thu nhập cho người dân, đặc biệt là các xã vùng sâu và vùng xa.

Việc phát triển vùng sản xuất nguyên liệu sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An đã có đóng góp rất lớn cho việc cung cấp nguyên liệu cho hai nhà máy sản xuất tinh bột sắn công suất lớn đặt tại địa bàn tỉnh, đó là nhà máy sản xuất tinh bột sắn Intimex Thanh Chương và nhà máy sản xuất tinh bột sắn Yên Thành. Kết quả thống kê năm 2014 được thể hiện qua bảng 4.2 như sau:

Bảng 4.2. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An


Tên nhà máy

Năm hình thành

Số lượng công nhân (Người)

Khối lượng nguyên liệu đầu vào (Tấn)

Công suất

(Tấn/năm)

Doanh thu

(tỷ đồng)

Khối lượng bã sắn đầu ra (tấn)

Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Yên Thành

2003

100

50.000

11.000

104

22.500


Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Intimex Thanh Chương

2003

300

100.000

20.000

290

47.000


Kết quả bảng 4.2 cho thấy trên địa bàn tỉnh Nghệ An mới chỉ có hai nhà máy hoạt động sản xuất tinh bột sắn, tuy nhiên qua 11 năm hoạt động cho thấy mức độ phát triển ngành nghề sản xuất tinh bột sắn là rất tốt. Nguồn nguyên liệu sắn tươi của bà con nông dân được hai Nhà máy trực tiếp thu mua về sản xuất tạo thành phần tinh bột sắn với doanh thu lên tới gần 400 tỷ đồng, đưa nền kinh tế của tỉnh ngày càng đi lên. Đồng thời, việc phát triển vùng sản xuất nguyên liệu sắn tươi và sản xuất tinh bột sắn tạo điều kiện việc làm cho bà con nông dân và con em trên địa bàn tỉnh là khá lớn.

Theo kế hoạch của tỉnh Nghệ An, trong những năm tiếp theo sẽ tiến tới mở rộng thêm các cơ sở sản xuất tinh bột sắn, nhằm phát triển loại cây trồng rất phù hợp với thổ nhưỡng và khí hậu địa phương này. Hiện tại, Ban lãnh đạo tỉnh đã phê duyệt kế hoạch phát triển hai nhà máy sản xuất tinh bột sắn đặt tại hai huyện: Huyện Anh Sơn và huyện Quế Phong.

Lý do cây sắn được ưu tiên phát triển tại địa phương vì Nghệ An là một tỉnh nằm trong vùng khí hậu có nhiều đặc thù, phân khu rõ rệt trên toàn lãnh thổ và theo các mùa. Khí hậu có phần khắc nghiệt, có hai hướng gió chính là gió mùa Đông Bắc và gió Tây Nam khô nóng, điều này làm ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển chung, nhất là sản xuất nông nghiệp. Trong khi đó, cây Sắn là một loại cây trồng rất đặc biệt có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, kể cả điều kiện khắc nghiệt. Vì vậy, cây sắn được người dân địa phương lựa chọn như một loại cây trồng thứ yếu. Sắn được sử dụng để ăn tươi, làm thức ăn chăn nuôi gia súc, sắn lát khô, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính,...

Tuy nhiên, bên cạnh việc đẩy mạnh phát triển vào lĩnh vực sản xuất tinh bột sắn tại địa phương có kèm theo một vấn đề khá nóng mà bà con nông dân tại khu vực các nhà máy sản xuất tinh bột sắn đang phải đối mặt đó là vấn đề ô nhiễm môi trường do hoạt động sản xuất gây ra. Ô nhiễm môi trường do hoạt động sản xuất tinh bột sắn không chỉ gây nhức nhối tại địa bàn tỉnh Nghệ An nói riêng mà còn rất nhiều khu vực khác trên cả nước cũng đang phải đối mặt với tình trạng tương tự này. Điển hình như, ngày 7/1/2016 Báo Nhân dân điện tử đã đăng bài phản ánh tình trạng nhà máy sản xuất tinh bột sắn của Công ty TNHH MTV 356 gây ô nhiễm môi trường tại thôn Thượng Mỹ, Tân Mỹ, xã Việt Vinh, huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sống của người dân trong vùng và hiện đang bị UBND huyện Bắc Quang đình chỉ sản xuất. Hay tại tỉnh Tây Ninh, vào ngày 27/8/2015 nhà máy sản xuất tinh bột sắn của Công ty Hữu Đức, xã Tân Hà, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh cũng bị Phòng cảnh sát phòng, chống tội phạm về môi trường, công an tỉnh Tây Ninh bắt quả tang và lập biên bản về việc xả các chất thải sau sản xuất tinh bột sắn ra ngoài môi trường. Vì vậy, việc cân đối giữa phát triển ngành sản xuất tinh bột sắn sẽ đi đôi với việc phát triển và bảo vệ môi trường sao cho cân bằng, là việc làm cấp bách hiện nay.

4.1.2. Tình hình xử lý phế thải sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An

Hoạt động sản xuất tinh bột sắn thải ra nước thải và chất thải rắn với một lượng rất lớn, đã và đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải từ hoạt động sản xuất được xử lý bằng một số phương pháp như: Bể Aeroten, UASB,…. Tuy nhiên, chất thải rắn của hoạt động sản xuất này trên địa bàn tỉnh hiện nay chưa có nhiều phương pháp xử lý, một phần nhỏ được tái xử lý để làm thức ăn chăn nuôi hoặc làm phân compsost, lượng lớn còn lại thì bị đổ bỏ trực tiếp ra môi trường, điều này được thể hiện trong hình 4.1.

Hình 4.1. Tình hình xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn


trên địa bàn tỉnh Nghệ An

Trên địa bàn tỉnh Nghệ An hiện có 2 nhà máy sản xuất tinh bột sắn có công suất khá lớn, đó là hai nhà máy tại huyện Yên Thành và huyện Thanh Chương. Hàng năm hoạt động sản xuất của 2 nhà máy này thải ra khoảng 66.000 tấn bã sắn (chiếm tới 45% lượng nguyên liệu sắn tươi đầu vào). Lượng bã sắn này do không có biện pháp xử lý triệt để nên đã gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, làm ảnh hưởng lớn đến cuộc sống của người dân trong vùng.

Như vậy, sơ đồ hình 4.1 cho thấy tình hình xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An hiện là một bài toán nan giải cho vấn đề bảo vệ môi trường. Có tới 65% bã sắn sau sản xuất được đổ bỏ ra môi trường, điều này gây hại bức xúc tới môi trường đất, nước, không khí và trực tiếp tác động tới sức khỏe của con người.

4.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẾ PHỤ PHẨM SAU SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Thành phần và tính chất của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn có ảnh hưởng lớn đến quá trình phân hủy, chuyển hóa và lên men tạo cồn của các chủng giống VSV. Vì vậy, việc phân tích các chỉ tiêu sinh hóa của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn là cần thiết. Kết quả phân tích được thể hiện ở bảng 4.3.

Bảng 4.3. Tính chất của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn



Thành phần dinh dưỡng

Hàm lượng (%)

Độ ẩm

9,06

Đường tổng số

8,25

Tinh bột

14,80

Xenlulo

19,41

Protein

0,04

Tro

3,26

Các thành phần khác

45,18

Kết quả bảng 4.3 cho thấy:

Thành phần và lượng dinh dưỡng còn lại trong phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn là khá lớn, nếu không xử lý triệt để sẽ không chỉ gây lãng phí một nguồn nguyên liệu hữu cơ mà còn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Điển hình như, hàm lượng xenlulo chiếm 19,41%, hàm lượng tinh bột chiếm 14,80% và hàm lượng đường cũng chiếm một tỷ lệ không nhỏ là 8,25%.

So sánh với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh và cs. (2012) “Nghiên cứu quá trình lên men phế thải sau thu hoạch bằng tổ hợp vi sinh vật để tạo cồn sinh học”, thành phần và hàm lượng dinh dưỡng tồn dư trong phế thải sau sản xuất nông nghiệp còn một lượng khá lớn như: xenlulo, tinh bột và đường tổng số,... Điển hình như ở bã mía còn tồn dư tới 12,65% xenlulo, 2,79% tinh bột, 1,78% hàm lượng đường tổng số. Như vậy, với các tính chất đặc trưng của phế phụ phẩm sau sản xuất nông nghiệp nói chung và của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn nói riêng như trên rất thuận lợi cho VSV phân giải, chuyển hóa và lên men để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ.

4.3. TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG GIỐNG VI SINH VẬT CHỊU NHIỆT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CHUYỂN HÓA CHẤT HỮU CƠ CAO VÀ LÊN MEN TẠO CỒN SINH HỌC

Để thực hiện được quá trình lên men tạo cồn từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn thì việc phân lập và tuyển chọn các chủng giống VSV có hoạt tính chuyển hóa chất hữu cơ cao và có khả năng lên men tốt dùng để sản xuất cồn sinh học là không thể thiếu được. Trên cơ sở phân lập, thu thập và đánh giá đặc tính sinh học của 43 chủng giống vi sinh vật, 7 chủng giống có khả năng chuyển hóa và lên men cao đã được tuyển chọn và phân loại. Tính chất đặc trưng của các chủng giống này được trình bày ở bảng 4.4.

Kết quả bảng 4.4 chỉ rõ: Nhìn chung, các chủng giống VSV được tuyển chọn đều có hoạt tính sinh học cao với khả năng sinh trưởng phát triển khá tốt, có tính bền nhiệt, có thể sinh trưởng được trên nhiều nguồn C và N khác nhau. Đa số các chủng giống thể hiện đặc tính enzyme phân giải tinh bột (D > 2,5cm) và xenlulo (D > 3 cm) khá rõ. Đặc biệt, các giống nấm men có khả năng lên men rất tốt và có tính chịu nhiệt cao (37 – 65 ºC), hứa hẹn cho hiệu quả sản xuất cồn cao, do rút ngắn được thời gian lên men.

So sánh với nghiên cứu của Lương Hữu Thành và cs. (2010), “Tuyển chọn Bộ giống Vi sinh vật nhằm nâng cao quá trình xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn thành thức ăn chăn nuôi” đã tuyển chọn được 1 tổ hợp gồm 2 chủng nấm mốc là: Aspergillus ozyae, Monascus purpureus và 1 chủng nấm men là: Saccharomyces cerevisie. Các giống VSV này có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ (tinh bột, xenlulo) và sinh tổng hợp protein sử dụng trong sản xuất chế phẩm VSV xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn.

Bảng 4.4. Đặc tính sinh học của các chủng giống VSV được tuyển chọn



STT

Giống VSV

Đặc tính sinh học

t mọc (h)

pH thích ứng

Kháng KS (mg Str./l)

Hoạt tính enzym

Khả năng chịu nhiệt (oC)

Khả năng sinh trưởng

Khả năng lên men

1

Aspergillus niger

72

6 ÷ 8

500÷ 800

Xenlulaza

37÷45

Glc, saccharoza, N hữu cơ,

_

2

Bacillus subtilis

24

5 ÷7

800÷1000

Amilaza, xenlulaza

45÷65

Glc, N hữu cơ,, NO3-

+

3

Mucor

56

5 ÷ 8

800÷ 1000

Amilaza, xenlulaza, proteaza

37÷45

Glc, N hữu cơ,, NO3-

_

4

Streptomyces

60

6÷ 8

500÷ 800

Amilaza, xenlulaza

37÷45

Glc, N hữu cơ, NO3-

_

5

Saccharomyces sp1

30

4 ÷ 6

300÷ 500

Amilaza

37÷45

Glc, tinh bột, N hữu cơ, NO3-, NH4+

++++

6

Saccharomyces sp2

36

5 ÷ 7

500÷ 800

Amilaza, xenlulaza

37÷65

Glc, NO3-, NH4+

+++

7

S. cerevisiae

48

3 ÷ 6

500÷ 800

Amilaza

37÷45

Glc, tinh bột, N hữu cơ,, NO3-

+++

Ghi chú: (-) Không lên men (+++) Lên men khá

(+) Lên men yếu (++++) Lên men tốt

Hoạt tính enzyme Amilaza và proteaza: D > 2,5cm; Xenlulaza: D > 3cm
Như vậy, nghiên cứu này đã có những điểm tương đồng với nghiên cứu của Lương Hữu Thành và cs. (2010) trong việc tuyển chọn các chủng giống VSV để xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn. Tuy nhiên, công trình nghiên cứu đã có phát hiện lớn trong việc tuyển chọn các giống VSV ở quy mô rộng hơn, cụ thể kết quả bảng 4.4 cho thấy các giống VSV tuyển chọn được phân thành hai tổ hợp. Tổ hợp VSV 1 là các giống Xạ khuẩn (Bacillus subtilis), Vi khuẩn (Streptomyces) và Nấm mốc (Mucor, Aspergillus niger) có những đặc tính phù hợp với quá trình phân hủy, chuyển hóa các hợp chất hữu cơ. Tổ hợp các giống VSV 2 là các giống nấm men (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, S.cerevisie) phù hợp với quá trình lên men tạo cồn sinh học. Mỗi VSV có những đặc tính khác nhau. Do vậỵ việc lựa chọn các tổ hợp giống VSV có những đặc tính hữu ích, bổ trợ nhau. Do vậy việc lựa chọn các tổ hợp giống VSV có những đặc tính hữu ích giúp quá trình chuyển hóa chất hữu cơ được triệt để và khả năng lên men tốt.

4.3.1. Ảnh hưởng của pH đến điều kiện nhân sinh khối của VSV

pH có ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Mỗi vi sinh vật đều có một phạm vi pH sinh trưởng nhất định và pH sinh trưởng tốt nhất. Kết quả xác định mức độ ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật được thể hiện trong bảng 4.5.

Bảng 4.5. Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của VSV



STT

Tên VSV

Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của các chủng giống VSV (CFU/mlx107)

pH = 4

pH = 5

pH = 6

pH = 7

pH = 8

1

Aspergillus niger

5,2

13,5

14,0

14,3

6,8

2

Bacillus subtilis

4,0

6,5

12,2

12,0

5,7

3

Mucor

9,0

13,5

12,9

12,5

8,1

4

Streptomyces

1,3

4,6

12,0

12,5

3,8

5

Saccharomyces sp1

6,0

13,2

13,8

9,1

3,1

6

Saccharomyces sp2

6,8

13,0

14,5

7,1

3,7

7

S. cerevisiae

6,7

7,9

6,5

3,0

2,2



1   2   3   4   5   6   7


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương