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.
trang5/7
Chuyển đổi dữ liệu30.08.2017
Kích0.67 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

Kết quả bảng 4.5 cho thấy: Tổ hợp giống VSV 1 là các giống Xạ khuẩn (Bacillus subtilis), Vi khuẩn (Streptomyces) và Nấm mốc (Mucor, Aspergillus niger) sinh trưởng và phát triển tốt ở điều kiện pH từ 4 – 8. Trong đó, Aspergillus niger và Streptomyces có mật độ tế bào phát triển lớn nhất ở điều kiện pH = 7, Bacillus subtilis có mật độ tế bào phát triển lớn nhất ở điều kiện pH = 6 - 7, còn Mucor có mật độ tế bào phát triển lớn nhất ở điều kiện pH = 5. Tuy nhiên, do sự sai khác về mật độ tế bào VSV giữa các mức pH nhất định trong khoảng pH từ 5 – 7 là không đáng kể nên lựa chọn tối ưu cho tổ hợp giống VSV 1 là điều kiện pH = 7. Đối với tổ hợp giống VSV 2 (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, S.cerevisie) cũng có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở khoảng pH khá lớn, từ 4 – 7. Trong đó, hai giống Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2 có mật độ tế bào phát triển lớn nhất ở điều kiện pH = 6, còn giống S.cerevisie có mật độ tế bào nhất ở điều kiện pH = 5 nhưng mật độ tế bào của ba chủng giống VSV trên chênh lệch không quá lớn trong khoảng pH = 5 – 6. Như vậy, lựa chọn điều kiện tối ưu nhất cho tổ hợp giống VSV 2 là pH = 6.

4.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điều kiện nhân sinh khối của VSV

Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới khả năng sinh trưởng, phát triển của các chủng giống vi sinh vật. Mỗi giống vi sinh vật khác nhau sẽ có những mức nhiệt độ tối ưu khác nhau để sinh trưởng và phát triển. Để xác định nhiệt độ thích hợp cho quá trình nhân sinh khối các chủng giống vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu, đề tài đã tiến hành nhân sinh khối các chủng giống vi sinh vật được lựa chọn ở các mức nhiệt độ khác nhau. Kết quả kiểm tra mật độ tế bào các giống vi sinh vật được thể hiện trong bảng 4.6.

Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của VSV



STT

Tên chủng giống VSV

Số lượng khuẩn lạc (CFU/mlx108)

28ºC

30ºC

35ºC

30ºC

45ºC

1

Aspergillus niger

9,2

14,3

14,0

7,9

3,6

2

Bacillus subtilis

12,3

11,8

8,6

7,5

0,4

3

Mucor

13,0

14,0

10,9

6,5

3,2

4

Streptomyces

12,0

12,5

12,2

11,8

11,5

5

Saccharomyces sp1

13,8

14,1

13,1

2,9

1,5

6

Saccharomyces sp2

14,5

14,2

14,0

8,8

5,5

7

S. cerevisiae

12,7

13,8

6,6

3,0

1,9

Kết quả bảng 4.6 cho thấy: Đối với tổ hợp giống VSV 1 có 3 giống là Aspergillus niger, Mucor, Streptomyces sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở điều kiện nhiệt độ 30ºC, riêng giống Bacillus subtilis sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở điều kiện 28ºC, nhưng mật độ tế bào chênh lệch không quá lớn so với nuôi cấy ở điều kiện 30ºC. Vì vậy, lựa chọn nhiệt độ tối ưu nhất cho tổ hợp giống VSV 1 là 30ºC. Đối với tổ hợp giống VSV 2 có khoảng nhiệt độ thích hợp là 28 – 30ºC, nhưng hai trong ba giống là Saccharomyces sp1S. Cerevisiae có nhiệt độ tối ưu là 30 ºC nên điều kiện nhiệt độ lựa chọn để nhân sinh khối cho tổ hợp giống VSV 2 cũng là 30ºC.

4.3.3. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp không khí đến điều kiện nhân sinh khối


của VSV

Mỗi một chủng loại vi sinh vật đều có nhu cầu sử dụng oxy khác nhau, oxy tác động trực tiếp đến khả năng sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Do vậy việc xác định nồng độ oxy phù hợp cho sinh trưởng của vi sinh vật là rất cần thiết. Các chủng giống vi sinh vật được lựa chọn nhân sinh khối trong điều kiện các mức không khí được sục vào lần lượt là: 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 (lít không khí/lít môi trường/phút). Các yếu tố giữ cố định là: pH = 6, nhiệt độ 30ºC, tốc độ cánh khuấy 200 vòng/phút. Kết quả được thể hiện như bảng 4.7.

Bảng 4.7. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp khí đến sinh khối VSV

STT

Tên chủng giống VSV

Mật độ tế bào (CFU/ml)

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1

Bacillus subtilis

0,9

11,5

6,7

4,5

2,8

2

Saccharomyces sp1

3,0

14,1

14,8

6,0

2,8

3

Saccharomyces sp2

3,5

14,5

14,2

7,2

3,8

4

S. cerevisiae

1,7

13,6

13,8

5,6

1,2

Từ kết quả bảng 4.7 cho thấy giống Bacillus subtilis sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở điều kiện cấp khí vào là 0,7 (lít không khí/lít môi trường/phút) và mật độ tế bào VSV giảm nhiều khi thay đổi ở các mức điều kiện cấp khí khác. Đối với 3 giống nấm men (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, S. Cerevisiae) sinh trưởng phát triển tốt nhất ở điều kiện cấp khí vào từ 0,7 – 0,8 (lít không khí/lít môi trường/phút). Như vậy, sự lựa chọn lưu lượng cấp khí tối ưu nhất cho cả 4 giống VSV trên là 0,7 (lít không khí/lít môi trường/phút).

4.3.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến điều kiện nhân sinh khối của VSV

Lựa chọn tốc độ khuấy khảo sát lần lượt là 160; 200; 250; 300; 350 vòng/phút. Các yếu tố khác không thay đổi, với pH = 6; nhiệt độ 300C; tốc độ sục khí 0,7 lít không khí/lít môi trường/phút, để xác định mức độ ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh khối vi sinh vật. Kết quả đánh giá được thể hiện theo bảng 4.8.

Bảng 4.8. Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy sinh khối VSV



STT

Ký hiệu chủng

Mật độ tế bào của các chủng vi khuẩn tại các tốc độ cánh khuấy (CFU/ml x 108)

160

200

250

300

350

1

Bacillus subtilis

0,1

1,2

4,0

10,7

10,2

2

Saccharomyces sp1

12,0

11,7

8,2

1,3

0,2

3

Saccharomyces sp2

13,2

12,3

7,0

3,8

1,5

4

S.cerevisie

11,9

9,5

5,5

2,2

1,0

Kết quả bảng 4.8 cho thấy đối với các chủng giống vi sinh vật chịu ảnh hưởng của lưu lượng cấp khí đến sự sinh trưởng và phát triển thì cũng sẽ chịu ảnh hưởng của tốc độ khuấy. Chủng Bacillus subtilis mật độ tế bào đạt 10,7x108 (CFU/ml) ở điều kiện sục khí với tốc độ cánh khuấy là 300 (vòng/phút). Còn lại 3 giống nấm men (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp1, S.cerevisie) đều có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở điều kiện sục khí với tốc độ cánh khuấy là 160 (vòng/phút).

Bên cạnh đó, trong quá trình lên men thì tùy từng giống vi sinh vật khác nhau mà sẽ cần nhân sinh khối theo cơ chất và môi trường khác nhau. Đối với các giống VSV là tế bào sinh dưỡng như Bacillus subtilis, Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, S.cerevisie sẽ được nhân giống bằng môi trường dịch thể. Còn đối với các giống VSV là bào tử sẽ được nhân giống bằng môi trường đặc (nuôi cấy bán rắn: cám, trấu,…). Đồng thời, giai đoạn nhân giống với một lượng lớn để phục vụ quá trình lên men sinh cồn thì cần một tỷ lệ giống cấp 2 phù hợp, nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình nhân sinh khối giống VSV.

Từ các kết quả nghiên cứu trên nhận xét rằng: Các chủng giống VSV tuyển chọn được nhân sinh khối trong điều kiện tối ưu nhất, tạo điều kiện sinh trưởng và phát triển, hỗ trợ cho quá trình lên men đạt hiệu quả cao nhất. Điều kiện nhân sinh khối tối ưu cho các chủng giống VSV tuyển chọn được tổng hợp ở Bảng 4.9.

Với các điều kiện như trên được đánh giá là thích hợp nhất giúp các chủng giống VSV để nhân sinh khối. Các chủng giống VSV là nấm mốc và xạ khuẩn sẽ được tạo chế phẩm dạng chất mang; Còn các loại vi khuẩn và nấm men sẽ tạo chế phẩm dạng dịch thể, với tốc độ khuấy trên máy lắc trung bình là 300 vòng/phút đối với loại vi khuẩn và 160 vòng/phút đối với các giống nấm men.



Bảng 4.9. Điều kiện nhân sinh khối VSV

STT

Giống VSV







Điều kiện tối ưu

pH

Nhiệt độ (ºC)

Lưu lượng cấp không khí (lít kk/lít mt/phút)

Tốc độ khuấy (vòng/phút)

Môi trường nhân sinh khối

Tỷ lệ giống cấp 2

Tỷ lệ chất mang (cám:trấu)

Thời gian (h)

1

Aspergillus niger

7

30

-

-

Martin

3

3:1

168

2

Bacillus subtilis

7

30

0,7

300

LB

2

-

120

3

Mucor

7

30

-

-

Martin

3

3:1

120

4

Streptomyces

7

30

-

-

Gause 1

3

3:1

168

5

Saccharomyces sp1

6

30

0,7

160

Hansen

2

-

96

6

Saccharomyces sp2

6

30

0,7

160

Hansen

2

-

96

7

S.cerevisie

6

30

0,7

160

YPD

2

-

72

4.4. 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

Quá trình lên men phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn để tạo cồn sinh học được thực hiện theo quy trình lên men sơ bộ (hình 4.2) theo Nguyễn Thị Minh và cs. (2012) (Phụ lục 1).

Với kết quả tuyển chọn được 7 loại VSV hữu ích được chia thành 2 tổ hợp giống vi sinh vật:


  • Tổ hợp VSV 1: Hỗn hợp các giống xạ khuẩn (Streptomyces sp), vi khuẩn (Bacilus subtilis) và nấm mốc (Mucor, Aspergillus niger).

  • Tổ hợp VSV 2: Hỗn hợp các giống nấm men (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, Saccharomyces cerevisie).

Các chủng giống vi sinh vật được bổ sung gián đoạn trong quá trình lên men cồn phù hợp với quy trình lên men (Nguyễn Thị Minh và cs., 2012).

Sau lên men, đánh giá các chỉ tiêu dinh dưỡng và tỷ lệ cồn tạo thành, kết quả được thể hiện trong bảng 4.10.

Bảng 4.10. Hiệu quả lên men cồn sinh học từ phế phụ phẩm
sau sản xuất tinh bột sắn nhờ VSV


CT

Hàm lượng tổng số (%)

Hàm lượng cồn (g/100g)

pH

OC

P2O5

K2O

1

6,5

29,91

3,28

2,14

0,13

2

5,8

23,24

5,47

2,82

2,56

LSD 5%




4,98

0,65

0,68

0,36

CV %




5,4

4,3

7,9

7,7

Kết quả bảng 4.10 cho thấy: Hàm lượng OC, P2O5, K2O của CT 2 cao hơn so với công thức 1 và các số liệu phân tích đều có ý nghĩa thống kê với LSD5%. Sở dĩ có sự sai khác như vậy là do ở CT 2 có sự tham gia của các chủng giống VSV, chúng giúp phân hủy chuyển hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản và đường là cơ chất cho quá trình lên men tạo điều kiện tăng sinh khối của các chủng giống VSV. Đồng thời hàm lượng cồn tạo thành ở CT 2 đạt 2,56 (g/100g) gấp 20 lần so với CT1.

So sánh với kết quả nghiên cứu trước đây về “Nghiên cứu quá trình lên men phế thải sau thu hoạch bằng tổ hợp VSV” của Nguyễn Thị Minh và cs. (2012) cho thấy kết quả của nghiên cứu này cho hàm lượng cồn cao gấp 1,6 lần. Sự sai khác này là do nguyên liệu đầu vào là bã thải sau sản xuất tinh bột sắn có hàm lượng dinh dưỡng đặc biệt là tinh bột cao hơn so với các loại phế thải nông nghiệp sau thu hoạch, phù hợp làm cơ chất cho VSV lên men tạo cồn sinh học.

4.5. CHẤT LƯỢNG PHÂN HỮU CƠ VI SINH TÁI CHẾ SAU LÊN MEN

4.5.1. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh

Quá trình tái chế bã thải sau lên men thành phân bón hữu cơ được tiến hành ủ theo quy trình được mô tả theo hình 4.3.

Bã thải sau lên men cồn

3% vỏ tôm cua

10% (phân chuồng,đất,…) Ủ khoảng 3tuần (Độ ẩm 55 – 60%) Tổ hợp VSV1

Tái chế phân hữu cơ vi sinh


Kiểm tra chất lượng phân

(TT41/2014/TT-BNNPTNT)

Đóng gói, bảo quản và sử dụng

Hình 4.2. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh

Bã thải sau quá trình lên men tạo cồn sẽ được tiến hành ủ trong vòng 3 tuần với độ ẩm khoảng 55 – 60%, trong quá trình ủ có bổ sung thêm các chủng giống VSV có khả năng phân hủy chuyển hóa chất hữu cơ và một số thành phần khác như: đất, bã vỏ lụa, phân chuồng (khoảng 10%), vỏ tôm cua (3%). Sau thời gian khoảng 3 tuần, theo dõi chất lượng phân bón hữu cơ tạo thành sau ủ, kiểm tra và đối chiếu với chất lượng phân hữu cơ vi sinh theo TCVN (thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT). Nếu phân bón đạt chất lượng theo tiêu chuẩn quy định sẽ được đóng gói bảo quản và sử dụng.

4.5.2. Theo dõi diễn biến của đống ủ

Quá trình ủ phân được theo dõi cẩn thận các thông số như: Nhiệt độ, màu sắc và mùi của đống ủ để có thể đánh giá và nhận định chất lượng đống ủ. Kết quả theo dõi đống ủ sau 25 ngày được thể hiện ở bảng 4.11.



Bảng 4.11. Chất lượng của đống ủ sau 30 ngày

Ngày theo dõi

Chỉ tiêu theo dõi

Màu sắc

Mùi

Đối chứng

Thí nghiệm

Đối chứng

Thí nghiệm

Ngày thứ 1

Trắng

Hơi ngả vàng

Mùi hăng

Mùi chua

Ngày thứ 5

Trắng

Vàng đậm

Mùi chua

Hắc, bớt chua

Ngày thứ 10

Trắng

Vàng xám

Mùi chua

Hắc, hết chua

Ngày thứ 15

Hơi ngả vàng

Nâu

Mùi chua

Không mùi

Ngày thứ 20

Ngả vàng, xám

Nâu

Mùi chua

Không mùi

Ngày thứ 25

Xám

Nâu (tơi)

Mùi chua

Không mùi



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