Tiểu luận: Tận dụng và xử lý phế phụ liệu trong quy trình công nghệ sản xuất dầu mè

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
----------

Bộ môn: XỬ LÝ PHẾ PHỤ LIỆU TRONG
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Đề tài: Tận dụng và xử lý phế phụ liệu trong
quy trình công nghệ sản xuất dầu mè

GVHD: Lê Hương Thủy
Lớp:

ĐHTP10A

Mã HP: 210545404
Nhóm: 1


TPHCM, ngày 06 tháng 03 năm 2017


DANH SÁCH NHÓM
Họ và tên
Huỳnh Lê Thùy (NT)
Nguyễn Thị Diễm Thùy
Đinh Ngọc Thúy
Trầm Thị Thu Trân
Trần Võ Sơn Hồng Thắm

(Tổng hợp word)

(Làm powerpoint)

3

MSSV
14082921
14043521
14081511
14082721
14026851


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

DANH MỤC BẢNG BIỂU
4


DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH

5


MỤC LỤC

6


LỜI MỞ ĐẦU
Thực phẩm là nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. Chính vì thế
ngành công nghiệp thực phẩm cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn để phục vụ
nhu cầu của người tiêu dùng một cách hoàn thiện hơn. Tuy nhiên, việc đẩy mạnh sản
xuất thực phẩm cũng đồng thời đặt ra thách thức lớn với các nhà sản xuất về việc xử
lý nguồn phế phụ liệu khổng lồ. Phế phụ liệu trong công nghiệp sản xuất nếu không
tìm được cách cải tạo, tái sử dụng sẽ gây ra ảnh hưởng lớn đến môi trường, doanh thu
của công ty sản xuất (việc tạo ra các sản phẩm tái chế từ phế phụ liệu sẽ tăng thêm
được doanh thu lớn cho công ty). Hầu hết các phế phụ liệu hiện nay đều được xem xét
tái sử dụng theo các hướng sau: phế phẩm giàu protein, phế phẩm giàu glucid (làm
thức ăn chăn nuôi, phân bón,..), phế phẩm tái sử dụng bằng cách tách chất màu, chất
mùi.
Một trong những quy trình sản xuất tạo ra nhiều phế phụ liệu có thể kể đến là các
quy trình sản xuất dầu, cụ thể nhóm chúng em đề cập đến là sản xuất dầu mè. Trong
công nghệ sản xuất dầu mè 1kg mè chỉ có thể sản xuất được khoảng 90-110ml dầu mè,
như vậy lượng bã mè thải bỏ là vô cùng lớn, chưa kể đến các sản phẩm phụ trong quy
trình như xác cây mè sau thu hoạch, bã cặn,…. Do đó việc tận dụng những phế phụ
phẩm (bã mè, cặn,..) từ quy trình là vô cùng quan trọng nó không những giúp công ty
thu được nguồn lợi kinh tế từ sản phẩm, tránh gây ô nhiễm môi trường mà còn giảm
được giá thành của sản phẩm chính, đem đến mức giá cạnh trạnh hơn trên thị trường.
Trong bài tiểu luận này nhóm em tìm hiểu và xem xét các “Phương pháp tận dụng

và xử lý phế phụ liệu trong sản xuất dầu mè” nhằm tìm hiểu các biện pháp xử lý phế
phụ liệu hiện nay của quy trình này đồng thời đề xuất thêm những phương án xử lý
mới. Qua đó hy vọng giúp được bản thân và mọi người phần nào hiểu được cơ bản các
vấn đề và các phương án thường gặp khi xử lý phế phụ liệu thực phẩm.

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN PHẾ PHỤ LIỆU TRONG QUY TRÌNH CÔNG
NGHỆ SẢN XUẤT DẦU MÈ
Như chúng ta đã biết, dầu thực vật là một trong những sản phẩm không thể thiếu
trong cuộc sống hàng ngày, nó được sử dụng phổ biến trong chế biến các món ăn.
Trong số các loại dầu thực vật không thể không kể đến dầu mè, đây là sản phẩm rất
giàu dinh dưỡng, chứa các acid béo không no có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là axit
linoleic, một loại axit béo omega-6 có vai trò quan trọng trong việc làm giảm lượng
cholesterol xấu LDL.
Hiện nay, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, công nghiệp sản xuất dầu
thực vật rất phát triển. Nước ta có nhiều công ty sản xuất dầu ăn như: công ty cổ phần
dầu thực vật Tân Bình, công ty cổ phần dầu thực vật Tường An,… Đi kèm với sự phát
triển của ngành này, lượng phế phụ liệu thải ra trong quy trình sản xuất cũng là mối
bận tâm đáng kể. Trong quy trình sản xuất dầu mè có nhiều phế phụ liệu như thân, vỏ,
lá cây mè, bã ép, cặn trong quá trình lọc và li tâm,…Ở nước ta vào năm 2013, theo
thống kê của FAO ước tính có khoảng 428 tấn hạt mè thu được từ 33223 tấn cây mè,
qua đó ta thấy khối lượng phế phụ liệu (thân, lá, vỏ mè) chiếm một tỉ lệ rất lớn –
98.7% cây mè [1]. Trong hạt mè chứa khoảng 44-52.5 % dầu, còn lại là bã và các tạp
chất chiếm tỉ lệ tương đối lớn khoảng 47.7-56 % [2]. Nếu như không có biện pháp tận
dụng, xử lý thì lượng phế phụ liệu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây lãng phí rất lớn
và gây ô nhiễm môi trường nặng nề. Thông thường những người trồng mè cũng như
những nhà sản xuất chỉ tận dụng các phế liệu để làm chất đốt, bột giấy, giá thể trong
nấm và thức ăn gia súc. Nhưng các ứng dụng đó vẫn chưa phải là tối ưu, trong những

năm qua đã có nhiều viện nghiên cứu, trung tâm công nghệ sinh học tham gia, nghiên
cứu, ứng dụng các tiến bộ khoa học vào việc tận dụng các phế phụ phẩm trong quá
trình sản xuất này cho các ngành khác như làm phân bón, cơ chất cho sản xuất enzyme
lipase, sản xuất thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu sinh học, khí đốt,… Điều này không
chỉ giúp giảm đi một lượng rác thải đáng kể cho môi trường, chống lãng phí, bảo vệ
môi trường, giảm chi phí xử lí rác thải mà còn nâng cao giá trị sản phẩm, tạo việc làm
cho công nhân, góp phần phát triển nền kinh tế đất nước.
Tuy nhiên, với nguồn phế phụ liệu phong phú và đa dạng như vậy cần có cơ chế,
chính sách của nhà nước để tạo điều kiện cho các doanh nghiệp nghiên cứu, ứng dụng
các thành tựu khoa học vào việc tái chế, tái sử dụng các phế phụ phẩm trong quy trình
sản xuất một cách hiệu quả hơn. Và hiện nay nước ta có các quyết định, nghị định, tiêu
chuẩn, quy chuẩn về quản lí chất thải và phế liệu như Nghị định số 38/2015/NĐ-CP về
quản lý chất thải và phế liệu; Quyết định Số: 932/QĐ-BNN-KHCN về xây dựng mô
hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông
8


thôn ở vùng đồng bằng sông Hồng; QCVN 19:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc
gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ; QCVN 40:2011/BTNMT
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (thay thế TCVN 5945:2005);
Nghị định số 59/2007/ND – CP về quản lý chất thải rắn. Trên thế giới, tại các quốc gia
cũng đề ra các quy định như quy định về chất thải thực phẩm ở Ireland [3], quản lý chất
thải thực phẩm ở Malaysia – thực trạng và tầm nhìn tương lai [4], chỉ thị hội đồng
91/271/EEC liên quan đến xử lý nước thải đô thị ở Montenegro [5].

9


CHƯƠNG 2: CÁC PHẾ PHỤ LIỆU TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT DẦU MÈ

2.1. Phế phụ liệu trong quy trình sản xuất dầu mè
2.1.1. Quy trình sản xuất dầu mè tinh luyện

Cây mè
Xử lí lấy hạt
Thân, vỏ, lá mè

Hạt mè
Sàng, phân loại

Tạp chất

Nghiền
Expander
Ép dầu

Bã dầu
Lọc
Nước, H3PO4đđ

Tạp chất

Thủy hóa
Ly tâm

Tạp chất
NaOH
Đất tẩy màu

Trung hòa

Tạp chất

Tẩy trắng
Lọc

Tạp chất
Hơi nước

Khử mùi

Sản phẩm

Hình 2. 1 Sơ đồ quy trình sản xuất dầu mè tinh luyện [2]
10


2.1.2. Phế phụ liệu và thành phần hóa học của chúng
Từ quy trình sản xuất dầu mè trên ta có được các phế phụ liệu sau:
−
−

Công đoạn xử lý lấy hạt mè thải ra một lượng lớn thân, vỏ, lá mè.
Công đoạn sàng, phân loại thải ra một lượng nhỏ tạp chất như thân, vỏ, lá, hạt

vỏ, bụi và các hạt khác lẫn vào.
− Công đoạn ép dầu thải ra một lượng lớn khô dầu (còn gọi là bánh dầu hay bã
ép).
− Công đoạn lọc thải ra một ít bã dầu còn sót lại, phức phospholipid và một số
hợp chất có nito và glucid [6].
− Công đoạn ly tâm thải ra một số cặn trong quá trình thủy hóa bao gồm

phospholipid và các phức chất như phosphatidyl choline (PC), phosphatidyl
ethanolamine (PE), phosphatidyl inositol (PI), phosphatidic acid (PA) [2].
− Công đoạn trung hòa thải ra cặn xà phòng (là hỗn hợp bao gồm xà phòng, nước,
chất màu, gums, phosphatide và các acid béo) [2].
− Công đoạn tẩy màu thải ra đất hấp phụ và than hoạt tính sau khi đã hấp phụ các
tạp chất lên bề mặt. Than hoạt tính mà nhà máy sử dụng là loại than hoạt tính
xúc tác (Me/THT). Than này được chế tạo từ than hoạt tính có phân tán một
lượng nhỏ (vài % khối lượng) các kim loại chuyển tiếp Me. [7]
− Công đoạn khử mùi thải ra các tạp chất dễ bay hơi như FFA, carotenoid, sterol,
aldehyt, ketone, peroxide,… [2].
2.2. Phân loại và xu hướng tận dụng các phế phụ liệu
2.2.1. Phế phụ liệu giàu xơ
Cây mè sau khi thu hoạch người ta sẽ phơi khô và cho vào máy suốt để tách hạt
mè ra. Quá trình này thải ra một lượng rất lớn thân, lá và vỏ mè. Do vậy chúng ta cần
phải tận dụng chúng để tránh lãng phí và ô nhiễm môi trường. Vì thành phần xơ thô
(xơ không tan như cellulose, hemicellulose, lignin) và carbohydrates (phần lớn là các
loại xơ tan, chỉ có một ít đường) trong thân, lá mè cao nên có thể làm bột giấy, chất
đốt, phân bón, giá thể trồng nấm và thức ăn gia súc.
Bảng 2. 1 Thành phần hóa học của thân, lá mè [8]
Thành phần

Phần trăm khối lượng (%)
5.04
9.72
56.37

Hàm ẩm
Xơ thô
Carbohydrates
11

Protein thô
Tro
Chất béo

19.25
9.62
3.88

2.2.2. Phế phụ liệu giàu protein
Sau khi hạt mè được ép lấy dầu thì phần còn lại là khô dầu (bã mè), nó chiếm một
khối lượng tương đối lớn. Trong khô dầu thì thành phần protein chiếm tỉ lệ cao nhất
nên có thể tận dụng để làm thức ăn gia súc, phân bón giàu đạm và nhiều ứng dụng
trong công nghệ sinh học.
2.2.2.1 Sản xuất các loại enzymes [9]
Enzymes trong công nghiệp được sản xuất bằng cách lên men chìm (SmF) hoặc
lên men trên môi trường rắn (SSF). Cả vi khuẩn và nấm đều được dùng để sản xuất
enzymes. Có thể tận dụng khô dầu mè như là chất nền hoặc nguồn bổ sung dinh dưỡng
để sản xuất ra nhiều loại enzymes khác nhau từ các chủng vi sinh khác nhau, chẳng
hạn như Mucor racemosus NRRL 1994 sản xuất enzyme Phytase, Zygosaccharomyces
rouxii NRRL-Y 2547 sản xuất enzyme L-Glutaminase, Aspergillus niger MTCC 2594
sản xuất enzyme Lipase.
2.2.2.2 Sản xuất sản phẩm chuyển hóa thứ cấp có nguồn gốc từ vi khuẩn [9]
Sản phẩm chuyển hóa thứ cấp có nguồn gốc vi khuẩn tương tự như kháng sinh có
vai trò quan trọng trong sự phát triển của nhân loại. Ngành công nghiệp lên men nhận
được nhiều động lực lớn cho việc mở rộng sự ra đời của nhiều loại thuốc kháng sinh
như thuốc hóa học trị liệu. Arun và Dharmalingam (1999) đã báo cáo về việc sản xuất
daunorubicin, một loại kháng sinh chống ung thư được sản xuất bởi Streptomyces
peucetius. Nó sử dụng 5% khô dầu mè như nguồn carbon do đó làm giảm chi phí sản

xuất tới 96%.
2.2.2.3 Sản xuất nấm [9]
Pleurotus sajor-caju là một loại nấm thương mại được trồng trên rơm. Việc bổ
sung khô dầu với vai trò là nguồn cung cấp nitơ vào chất nền rơm giúp tăng năng suất
nấm từ 50-100%. Điều này cũng giúp cho nấm sử dụng cơ chất rơm dễ dàng hơn vì
khô dầu giúp tăng cường bài tiết enzyme cellulase, hemicellulase và laccase do đó làm
giảm hàm lượng cellulose, hemicellulose và lignin của rơm một cách đáng kể.
2.2.2.4 Một số ứng dụng khác [10]
−

Khô dầu mè được sử dụng thay thế cho sản phẩm thủy phẩm protein động vật
trong điều trị suy dinh dưỡng protein. Các thí nghiệm tăng trưởng với chuột chỉ
ra rằng khô dầu có thể được so sánh với casein thương mại. Bảng thành phần
amino acid của khô dầu mè (Bảng 2.3) cho thấy chúng rất giàu leucine,
12


phenylalanine, arginine và glycine. Bên cạnh đó, các phân tích về hàm lượng
chất khô cho thấy hàm lượng protein thô cao càng chứng tỏ khô dầu mè hoàn
toàn phù hợp với vai trò là nguồn bổ sung protein.
− Ảnh hưởng của việc nuôi cừu vỗ béo Awassi bằng khô dầu mè ở các mức độ
khác nhau dựa trên nhu cầu và khả năng tiêu hóa protein thô, xơ thô, chất béo
thô đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy hiệu quả chuyển hóa thức ăn và tăng
trọng hàng ngày tốt hơn so với nhóm đối chứng (không dùng khô dầu mè).
Bảng 2. 2 Thành phần hóa học của khô dầu [11]
Thành phần
Phần trăm khối lượng (% chất khô)
Protein thô
47.10
Xơ thô

9.97
Chất béo thô
9.25
Tro tổng số
10.35
Calcium
2.35
Photpho
1.53
Photpho hữu hiệu
0.77
Bảng 2. 3 Thành phần các amino acid của khô dầu mè [10]
Amino acids
Arg
Cys
Gly
His
Isoleu
Leu
Lys
Met
Phenylalanine
Threonine
Tryptophan
Tyrosine
Valine

Phần trăm khối lượng (% protein thô)
12.8
2.1

5.3
2.9
3.6
7.5
2.9
3.1
4.3
3.2
1.4
3.9
4.0

2.2.3. Các phế phụ liệu khác
−

Tạp chất từ công đoạn sàng và phân loại như: thân, vỏ, lá, hạt vỏ, bụi và các hạt

khác lẫn vào. Bụi được tách ra nhờ bộ phận hút khí, sau đó thải ra môi trường
theo qui định của Nhà nước. Các thành phần còn lại sẽ được đem đi ủ sinh học
để tạo ra phân bón hữu cơ compost.
− Tạp chất từ công đoạn lọc như bã dầu còn sót lại, phức photpholipid, một số
hợp chất có nito và glucid có thể được xử lí bằng cách sấy khô sau đó được chế
biến thành phân bón NPK, thiêu đốt để lấy nhiệt hoặc chôn lấp các vùng trũng
tạo mặt bằng xây dựng các công trình mới. [12]
13


−

Tạp chất từ công đoạn ly tâm như phospholipid và các phức chất như

phosphatidyl choline (PC), phosphatidyl ethanolamine (PE), phosphatidyl
inositol (PI), phosphatidic acid (PA) có thể được bổ sung vào thức ăn của các
loại thủy sản. [13]
− Cặn xà phòng từ công đoạn trung hòa được dùng để sản xuất biodiesel. Bản
chất của Biodiesel là sản phẩm ester hóa giữa methanol hoặc ethanol và acid
béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật [14]. Cặn xà phòng được thủy
phân hoàn toàn thành các acid béo trong môi trường nước ngầm, sau đó sử
dụng lò phản ứng hạt nhân chứa chất rắn lên men có hoạt tính lipase để chuyển
các acid béo thành ester của chúng [15]. Kết quả ta thu được biodiesel.
− Than hoạt tính và đất hấp phụ từ công đoạn tẩy màu được xử lí và tái sử dụng
bằng các phương pháp hoàn nguyên. Than hoạt tính Me/THT có dung lượng
hấp phụ phenol tương tự như THT ban đầu. Song, sau khi hấp phụ bão hòa,
(Me/THT)BH có thể được hoàn nguyên dễ dàng với H2O2 ở nhiệt độ thấp 40°C,
không tạo ra sản phẩm phụ khác [7].
− Các tạp chất dễ bay hơi từ công đoạn khử mùi như FFA, carotenoid, sterol,
aldehyt, ketone, peroxide,… được xử lí trước khi thải ra môi trường theo qui
định của Nhà nước.

14


CHƯƠNG 3: CÁC SẢN PHẨM TẬN DỤNG TỪ PHẾ PHỤ LIỆU THỰC PHẨM
3.1 Sản phẩm tận dụng từ phế liệu giàu xơ
3.1.1 Sản xuất bột giấy [16]
Nguyên liệu

NaOH, HCl

Nghiền thô

Ca(OH)2, H2O2

Nghiền tinh

Khuấy (1)
Loại nước (1)

H2O2

Bể lắng 1

Khuấy (2)

Loại nước (2)

Bể lắng 2

Rửa bột

Loại nước (3)

Bể lọc nước thải

Môi trường

Sấy

Bột giấy khô

Hình 3. 1 Quy trình sản xuất bột giấy từ thân lá vỏ mè [16]
Chuẩn bị nguyên liệu
−

Phơi khô và làm sạch để thân lá mè không mốc, sau đó cắt thân lá mè thành
từng đoạn dài khoảng 2 – 5cm, tốt nhất là 3cm.

15


Nghiền thô
−

Cho NaOH (loại hạt) cùng với nước vào máy nghiền thô và chạy máy để hòa

tan NaOH; tỉ lệ phối trộn là 4 – 7m3 nước và 10 – 14kg NaOH cho một tấn thân
lá mè, khuyến cáo 6m3 nước và 12kg NaOH cho một tấn thân lá mè.
− Cho thân lá mè thu được từ công đoạn phơi khô vào máy nghiền thô với lượng
ứng với tỉ lệ phối trộn nêu ở công đoạn trên và nghiền cùng với dung dịch
NaOH có trong máy với thời gian 10-15 phút.
− Cho từ từ dung dịch HCl có nồng độ 32% theo khối lượng vào hỗn hợp trong
máy nghiền thô tiếp tục nghiền thô tiếp tục trong 35 – 60 phút. Tỷ lệ phối trộn
nguyên liệu là 2.5 – 4.5 lít HCl nói trên cho 1 tấn thân lá mè. Việc cho dung
dịch HCl vào máy có thể được thực hiện khi máy đang chạy hoặc cho máy
ngừng hoạt động.
− Thiết bị sử dụng: máy nghiền thô công suất 5 tấn/h

Hình 3. 2 Máy nghiền thô, />Nghiền tinh
−

Cho hỗn hợp thu được từ công đoạn nghiền thô và Ca(OH) 2 vào máy nghiền

tinh và nghiền trong thời gian 25 – 30 phút, tỷ lệ phối trộn là 20 – 26kg
Ca(OH)2 cho một tấn thân lá mè khô. Lúc này xơ cellulose có chiều dài từ
0.5mm đến 0.8mm.
− Bổ sung dung dịch H2O2 có nồng độ 30% theo khối lượng vào hỗn hợp trong
máy nghiền tinh và tiếp tục nghiền trong thời gian 10 – 30 phút. Tỷ lệ phối trộn
là 50 – 70 lít dung dịch H2O2 nói trên cho một tấn thân lá mè khô. Lúc này, bột
đã đạt yêu cầu về độ phân tơ chổi hóa.
− Thiết bị sử dụng: máy nghiền răng. Loại máy này chỉ nghiền hạt có kích thước
nhỏ, đồng đều chứ không giống các loại máy nghiền khác nghiền hạt có kích
16


thước lớn nhỏ đồng thời. Vì vậy máy nghiền răng rất phù hợp với công đoạn
nghiền tinh

Hình 3. 3 Cấu tạo máy nghiền răng, />Khuấy (1)
−

Chuyển toàn bộ hỗn hợp thu được ở công đoạn trên sang máy khuấy, khuấy từ

từ trong thời gian 2 – 3 giờ.
− Tốc độ khuấy 1430 vòng/phút
− Thiết bị sử dụng: Máy khuấy điện 4 pole~1430 vòng/phút có thể lắp biến tầng
để điều chỉnh tốc độ

Hình 3. 4 Máy khuấy điện, />Loại nước (1)
17

−

Loại nước có huyền phù bằng cách sấy ở 80°C cho đến khi thu được bột giấy có

−

độ ngậm nước 20 – 25%.
Thiết bị sử dụng: máy sấy thùng quay, sấy liên tục, công suất 3 – 3.5 tấn/h

Hình 3. 5 Máy sấy thùng quay, />Loại nước (2)
−

Sau khi loại nước (1), ta chuyển hỗn hợp trên có bổ sung thêm H2O2 sang máy

khuấy.
− Tiếp đến ta loại nước khỏi bột giấy đến khi độ ngậm nước còn lại trong bột giấy
là 20 – 25%. Lúc này, bột giấy ướt thu được có độ trắng khoảng 70° (tính theo
thang độ trắng 100° là của magie cacbonat – MgCO3) và có thể được đưa sang
máy xeo giấy để xeo ngay.
− Thiết bị loại nước: máy sấy thùng quay như ở công đoạn loại nước 1
− Sử dụng thiết bị xeo giấy: tạo từng lớp giấy mỏng

Hình 3. 6 Máy xeo giấy, />
Sấy
18


−

Chuyển bột giấy ướt mới xeo sang máy sấy và sấy ở nhiệt độ 80°C cho đến khi
độ ẩm còn 0.5 – 1%.

3.1.2 Sản xuất thức ăn chăn nuôi
Nguyên liệu

Thu nhận

Các phế liệu khác

Vôi bột

Phối trộn theo tỷ lệ

Bổ sung vôi bột

Ép sơ bộ

Nước

Ủ bã

Sản phẩm dạng lên men

Hình 3. 7 Quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi [17]
Chuẩn bị nguyên liệu
−

Thân lá mè sau khi thu hoạch củ được cắt bỏ phần gốc già (10 – 15cm) dùng
dao băm nhỏ, kích thước từ 3 – 4cm (nếu ủ làm thức ăn cho trâu bò có thể băm

5 – 6cm). Băm xong không nên tấp thành đống mà nên rải ra trong bóng mát;
nên tập trung nhân lực để thực hiện việc chế biến hoàn chỉnh trong 1 – 2 ngày
sau thu hoạch củ. Ngoài việc chuẩn bị thân lá cây mè ra còn chuẩn bị thêm
muối ăn và cám gạo hoặc bột sắn, bột khoai và 0.5kg muối ăn) [18].

Phối trộn
−

Hỗn hợp các nguyên liệu theo tỷ lệ: 100kg thân lá mè đã băm cho thêm 6 – 7kg
bột sắn khô, hoặc cám gạo và 0.5kg muối ăn, trộn đều ở ngoài hố ủ rồi bốc vào
hố ủ theo từng lớp (mỗi lớp có độ dày 15 – 20cm, nén nguyên liệu cho chặt
19


(càng chặt càng tốt). Cũng có thể cân lá mè rồi trải vào hố ủ thành từng lớp nén
lá mè thật chặt. Cứ ủ từng lượt theo từng lớp như vậy cho tời khi hết thân lá mè
thì tiến hành lấp hố ủ [19].
Bổ sung vôi bột [20]
−

Mục đích: kiềm hóa nguyên liệu và nhằm ngăn chặn sự phát triển của vi sinh

vật trong quá trình ủ, hạn chế sự phát triển của nấm mốc, vi khuẩn làm hư hỏng
sản phẩm. Việc sử dụng vôi để kiềm hóa nguyên liệu là vì vôi rẻ tiền và sẵn có,
an toàn và không gây ô nhiễm môi trường.
− Hòa tan vôi, muối vào nước theo công thức nguyên liệu có độ ẩm có 12 – 14%
chiếm 55%, vôi chiếm 4 – 6 %, muối chiếm 1%, nước chiếm 40%. Khối lượng
thân lá mè mỗi lần tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của gia súc và chứa đựng.
− Lần lượt rải nguyên liệu theo từng lớp (20cm) vào hố ủ, khuấy đều dung dịch
vôi – muối và dùng ozoa tưới đều vào nguyên liệu; lần lượt tiến hành như vậy

cho tới khi hết lượng nguyên liệu cần ủ.
Ép sơ bộ
−

Sau khi phối trộn: nguyên liệu được nén chặt hay ép sơ bộ để giảm bớt lượng
nước sau khi phối trộn, nhằm đảm bảo quá trình ủ diễn ra thuận lợi không gây
thối rửa nguyên liệu vì nước quá nhiều.

Ủ bã [21]
−

Sau khi nén hết thân lá mè, ta tiến hành lấp hố ủ bằng bao tải và ủ trong 50 – 60
ngày mới bắt đầu lấy dần cho gia súc ăn, thân lá mè ủ chua giàu protein và
vitamin, nên gia súc ăn vào sẽ lớn nhanh, khỏe mạnh.

20


3.1.3 Sản xuất chất đốt [17][22]
Nguyên liệu

Xay nhuyễn

Sấy khô

Ép viên

Làm mát

Sản phẩm nén

Hình 3. 8 Quy trình sản xuất chất đốt [17]
Xay nhuyễn
−
−
−
−

Mục đích: làm giảm kích thước của vật liệu.
Yêu cầu: Sản phẩm tạo thành có đường kính nhỏ hơn 1mm
Xay nhuyễn giúp làm giảm năng lượng cho quá trình nén 3 lần.
Thiết bị: Máy nghiền có năng suất 50kg/h

Hình 3. 9 Máy nghiền, />Sấy khô
21


−
−
−

Mục đích: làm giảm ẩm, tăng nhiệt độ vật liệu.
Yêu cầu: sau khi sấy, vật liệu có độ ẩm nhỏ hơn 15%, nhiệt độ lớn hơn 70°C.
Thiết bị: Máy sấy thùng quay

Hình 3. 10 Máy sấy thùng quay, />Nén, ép viên
−

Mục đích: tạo viên nhiên liệu. Quá trình nén tạo viên yêu cầu sức ép rất lớn, lực

tác dụng cần thắng được lực đàn hồi của vật liệu, sau đó dưới tác dụng của sức
ép và nhiệt nén tạo viên.
− Yêu cầu: viên nhiên liệu có đường kính từ 6 – 8mm, chiều dài nhỏ hơn 38mm.
Sau quá trình nén tạo viên nhiên liệu, thả từ độ cao 21cm không vỡ, khi đốt sản
phẩm bắt lửa nhanh, cháy hoàn toàn, khi đốt từ 10 viên trở lên sẽ tạo ngọn lửa
vàng cháy rất mạnh và cao, thời gian cháy khoảng 5 phút.
− Thiết bị: Máy ép viên công Suất: 1-10 tấn/giờ

Hình 3. 11 Máy ép viên, />Làm mát

22


−

Mục đích: giảm ẩm để sản phẩm cuối cùng có chất lượng tốt, thời gian lưu trữ

−
−

dài.
Yêu cầu: viên nhiên liệu sau làm mát có độ ẩm từ 10 – 12%.
Thiết bị: Tháp giải nhiệt

Hình 3. 12 Tháp giải nhiệt, />3.1.4 Sản xuất ethanol [23][24]

Nguyên liệu

Chuẩn bị
Nấm men

Tiền xử lý

Nhân giống

Đường hóa &Lên men

Ethanol

Chưng cất

Hình 3. 13 Quy trình sản xuất ethanol từ thân lá mè [23]

23


Chuẩn bị nguyên liệu
−
−

Rửa sạch thân lá mè đồng thời băm, nghiền nhỏ chúng.
Mục đích: phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện thuận lợi để quá
trình thủy phân diễn ra tốt hơn, tăng hiệu suất quá trình.

Tiền xử lý
−
−

Mục đích: chuyển hầu hết hemicellulose thành đường hòa tan.
Nguyên liệu sau khi đã băm nghiền kĩ được đưa vào thiết bị phản ứng tiền thủy

phân. Để cho phản ứng xảy ra nhanh chóng, người ta bổ sung dung dịch H2SO4
loãng (1.1%) và duy trì ở nhiệt độ 190°C bằng dòng hơi nước áp suất cao.
− Sản phẩm sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng tiền thủy phân được giảm áp đột
ngột từ 12.1 đến 1 atm. Vì áp suất giảm nhanh nên sẽ bốc hơi một lượng lớn
nước, acid acetic, furfural và HMF (Hydroxymethyl Furfural). Việc tách
furfural và HMF ra khỏi hỗn hợp sản phẩm là có lợi vì đây là những chất độc
hại ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật trong quá trình lên men.
− Sau khi lưu trong thiết bị giảm áp đột ngột 15 phút, hỗn hợp lỏng rắn (chứa
21% rắn) đưa qua thiết bị phân tách lỏng rắn hoạt động nhờ áp lực của dòng khí
nén với áp suất bằng 125 psi. Phần lỏng sẽ tiếp tục cho qua bộ phận trung hòa
bằng dung dịch Ca(OH)2 để tách CaSO4. Phần lỏng sau khi tách CaSO 4 cùng
với phần rắn còn lại cho vào thùng chứa. Tại đây chúng sẽ được hòa trộn và bổ
sung thêm một lượng nước nhất định làm nguyên liệu cho quá trình đường hóa.
Đường hóa và lên men đồng thời
−

Mục đích: đường hóa cellulose thành glucose nhờ enzyme và lên men glucose

và các đường khác (sinh ra từ quá trình tiền xử lí bằng acid loãng) thành ethanol
nhờ vi sinh vật.
− Sau khi tiền thủy phân, nguyên liệu được sát trùng để loại bỏ tạp khuẩn rồi pha
loãng đến nồng độ 20% tổng lượng rắn bao gồm cả dòng cellulase được hòa
trộn vào nước khi đưa vào thùng đường hóa. Quá trình đường hóa diễn ra trong
nhiều thùng (thường là 5 thùng) có cánh khuấy với thời gian lưu tổng cộng là
36 giờ. Nhiệt độ của thùng đường hóa được giữ ổn định bằng cách sử dụng bơm
ly tâm và thiết bị trao đổi nhiệt. Sau khi đường hóa, cặn đường chứa khoảng
12.6% đường bao gồm 7% glucose và 4% xylose với chất khác. Quá trình
đường hóa diễn ra cho đến khi tập trung đủ điều kiện cho quá trình lên men.
− Thiết bị sử dụng: thiết bị lên men

24


Hình 3. 14 Thiết bị lên men, />Quá trình nhân giống nấm men
−
−

Chọn men có tên là Zymomonas mobils.
Zymomonas mobils được phát triển trong bình sản xuất men giống. Ở đó, cặn
đường chất dinh dưỡng cùng với men giống được cho vào bình nhỏ và quá trình
này cứ tiếp tục diễn ra cho đến khi đạt được số lượng men giống cần thiết cho
quá trình lên men. Cuối cùng men giống, dinh dưỡng và cặn đường được cho
liên tục vào thùng lên men. Hỗn hợp sau khi lên men gọi là giấm chín. Quá
trình lên men được thực hiện trong 1 thùng lớn với thời gian dự đoán để lên
men đường thành ethanol khoảng 36h. Men giống từ thùng sản xuất men giống
(khoảng 10% tổng dịch đường) được cho vào thùng lên men. Trong quá trình
này người ta cũng bổ sung 0.33g DAP/lít giấm chín để cung cấp dinh dưỡng
cho nấm men hoạt động.

Chưng cất
−

Giấm chín thu được sau quá trình lên men có nồng độ ethanol rất thấp (khoảng

5.7% ethanol). Vì vậy ta cần tinh chế sản phẩm để nâng nồng độ ethanol lên
99.5%.
− Thiết bị sử dụng: thiết bị chưng cất

25