BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------------------------
LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP
SỬ DỤNG PHỤ PHẨM ETHANOL TỪ NGÔ
(DDGS) TRONG THỨC ĂN HỖN HỢP CHO LỢN THỊT
Chuyên ngành : CHĂN NUÔI
Mã số
: 60.62.40
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. TÔN THẤT SƠN
Người thực hiện
: VŨ VIẾT CẦU
Hµ Néi - 2011
LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã
ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả
Vũ Viết Cầu
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
i
LỜI CẢM ƠN
Ơ
Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện ñề tài tốt nghiệp,
ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi còn nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ
quý báu của nhà trường, các thầy giáo, cô giáo và các bạn ñồng nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS. Tôn Thất Sơn và TS. Nguyễn
Thị Mai ñã ñộng viên, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt thời
gian làm luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Dinh
dưỡng - Thức ăn, Khoa Chăn nuôi - Nuôi trồng Thuỷ sản, Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội ñã góp ý và chỉ bảo ñể luận văn của tôi ñược hoàn thành.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám ñốc, các Anh, các Chị
cùng toàn thể cán bộ công nhân viên Công ty TNHH Sunjin Farmsco ñã tạo
mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
ðể hoàn thành luận văn này, tôi còn nhận ñược sự ñộng viên khích lệ
của những người thân trong gia ñình và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn
những tình cảm cao quý ñó.
Tác giả
Vũ Viết Cầu
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN
i
LỜI CẢM ƠN
ii
MỤC LỤC
iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
vii
DANH MỤC SƠ ðỒ VÀ BIỂU ðỒ
viii
1. MỞ ðẦU
1
1.1. ðẶT VẤN ðỀ
1
1.2. MỤC ðÍCH CỦA ðỀ TÀI
2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
3
2.1. PHỤ PHẨM ETHANOL TỪ NGÔ
3
2.1.1. Nguồn phụ phẩm Ethanol khô (DDGS)
3
2.1.2. Công nghệ sản xuất Ethanol từ ngô
4
2.1.3. Thành phần dinh dưỡng trong DDGS
8
2.2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DDGS LÀM THỨC ĂN CHO LỢN
12
2.3 THỨC ĂN HỖN HỢP
15
2.3.2. Thức ăn hỗn hợp ñậm ñặc
17
2.3.3. Thức ăn bổ sung
17
2.4 ðẶC ðIỂM MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU THỨC ĂN CHO LỢN
18
2.4.1 Nhóm thức ăn giàu năng lượng
18
2.4.2 Nhóm thức ăn giàu protein
20
2.5. NHU CẦU DINH DƯỠNG CỦA LỢN CON
24
2.5.1. Nhu cầu về năng lượng
24
2.5.2. Nhu cầu về protein và các axit amin
24
2.5.3. Nhu cầu về khoáng chất
26
2.5.4. Nhu cầu về vitamin
26
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
iii
2.6 CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG
26
2.6.1 Khái niệm về sinh trưởng:
26
2.6.2 Các giai ñoạn phát triển của lợn thịt:
28
2.6.3 Các chỉ tiêu ñánh giá năng suất và chất lượng thịt lợn
28
2.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng:
29
3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
33
3.1 ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
33
3.2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
33
3.2.1. Nội dung nghiên cứu
33
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu
33
3.2.3. Phương pháp phân tích thành phần hóa học của thức ăn thí nghiệm
34
3.2.4. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu:
35
3.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
38
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
39
4.1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU TRONG THỨC ĂN
THÍ NGHIỆM
39
4.2. CÔNG THỨC THỨC ĂN THÍ NGHIỆM
44
4.2.1. Công thức thức ăn thí nghiệm cho lợn giai ñoạn từ 30kg ñến 60kg
45
4.2.2. Công thức thức ăn thí nghiệm cho lợn giai ñoạn từ 60kg ñến xuất
chuồng
46
4.3. THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG THỨC ĂN THÍ NGHIỆM
48
4.3.1. Thành phần dinh dưỡng thức ăn cho lợn giai ñoạn từ 30kg ñến 60kg 49
4.3.1. Thành phần dinh dưỡng thức ăn cho lợn giai ñoạn từ 60kg ñến xuất
chuồng
51
4.4 KHỐI LƯỢNG CƠ THỂ LỢN QUA CÁC GIAI ðOẠN NUÔI THÍ
NGHIỆM
53
4.4.1 Sinh trưởng tích lũy của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn 30kg- 60kg 53
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
iv
4.4.2 Sinh trưởng tích lũy của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn 60kg ñến xuất
chuồng.
56
4.5 TỐC ðỘ SINH TRƯỞNG TUYỆT ðỐI CỦA CƠ THỂ LỢN QUA CÁC
GIAI ðOẠN
59
4.5.1 Tốc ñộ sinh trưởng tuyệt ñối của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn từ
30kg ñến 60kg
60
4.5.2 Tốc ñộ sinh trưởng tuyệt ñối của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn 60kg
ñến xuất chuồng
62
4.6 TỐC ðỘ SINH TRƯỞNG TƯƠNG ðỐI CỦA LỢN QUA CÁC GIAI
ðOẠN
65
4.6.1 Tốc ñộ sinh trưởng tương ñối của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn 30kg 60kg
65
4.6.2 Tốc ñộ sinh trưởng tương ñối của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn 60kg
ñến xuất chuồng
67
4.7 THỨC ĂN THU NHẬN
69
4.8 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VÀ CHI PHÍ THỨC ĂN
71
4.9 KHẢO SÁT NĂNG SUẤT THỊT
75
4.10 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THỊT LỢN
78
4.11 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CỦA PHỤ PHẨM ETHANO
81
5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ
84
5.1 KẾT LUẬN
84
5.2 ðỀ NGHỊ
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
84
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. KL
2. TA
3. TPDD
4. HQSDTA
5. LTATN
6. TTTA
7. ðC
8. TN
9. TB
10. TPDD
11. DDGS
12. TCVN
13. DXKN
14. ME
15. TME
16. CV
17. VCK
18. DE
19. Lys
20. Met
21. Cys
22. Thre
23. Tryp
24. Leu
25. Isoleu
26. Arg
27. Cs
28. L
29. Y
30. PiDu
: Khối lượng
: Thức ăn
: Thành phần dinh dưỡng
: Hiệu quả sử dụng thức ăn
: Lượng thức ăn thu nhận
: Tiêu tốn thức ăn
: ðối chứng
: Thí nghiệm
: Trung Bình
: Thành phần dinh dưỡng
: Distillers Dried Grains with Solubles
: Tiêu chuẩn Việt Nam
: Dẫn xuất không nitơ
: Metabolizable Energy (Năng lượng trao ñổi)
: True Metabolizable Energy (Năng lượng trao ñổi thực)
: ðộ lệch chuẩn
: Vật chất khô
: Digestilibity Energy (Năng lượng tiêu hóa)
: Lysine
: Methionine
: Cystein
: Threonine
: Tryptophan
: Leucine
: Isoleucine
: Arginine
: Cộng sự
: Giống lợn Landrace
: Giống lợn Yorkshire
: Lợn lai giữa Pietrain và Duroc
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Gía trị DE và ME của DDGS và ngô (Stein, 2007)
9
Bảng 2.2: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của ngô và DDGS (Stein,
2009).
10
Bảng 2.3: Tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng axit amin (%)
11
Bảng 4.1. Thành phần dinh dưỡng của các loại nguyên liệu thức ăn
40
Bảng 4.2. Công thức thức ăn cho lợn giai ñoạn từ 30kg – 60kg
45
Bảng 4.3. Công thức thức ăn cho lợn giai ñoạn từ 60kg ñến xuất chuồng
47
Bảng 4.4 Thành phần dinh dưỡng trong công thức
49
thức ăn cho lợn giai ñoạn 30kg- 60kg
49
Bảng 4.5. Thành phần dinh dưỡng trong công thức thức ăn cho lợn giai ñoạn
từ 60kg ñến xuất chuồng
51
Bảng 4.6. Sinh trưởng tích lũy của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn 30kg- 60kg 54
Bảng 4.7. Sinh trưởng tích lũy của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn từ 60kg
ñến xuất chuồng (kg)
57
Bảng 4.8. Sinh trưởng tuuyệt ñối của lợn qua các tuần nuôi
60
giai ñoạn 30kg- 60kg ( gam/con/ngày)
60
Bảng 4.9. Sinh trưởng tuuyệt ñối của lợn qua các tuần nuôi
63
giai ñoạn từ 60kg ñến xuất chuồng ( gam/con/ngày)
63
Bảng 4.10. Tốc ñộ sinh trưởng tương ñối của lợn qua các tuần nuôi giai ñoạn
30kg- 60kg (%)
65
Bảng 4.11. Tốc ñộ sinh trưởng tương ñối của lợn qua các tuần nuôi
67
giai ñoạn từ 60kg ñến xuất chuồng (%)
67
Bảng 4.12. Thức ăn thu nhận (g/con/ngày)
70
Bảng 4.13. Hiệu quả sử dụng và chi phí thức ăn
74
Bảng 4.14. Kết quả mổ khảo sát lợn thí nghiệm ( n= 6)
76
Bảng 4.15. Thành phần hóa học của thịt lợn (n = 12)
79
Bảng 4.16. Hiệu quả sử dụng DDGS
82
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
vii
DANH MỤC SƠ ðỒ VÀ BIỂU ðỒ
Sơ ñồ 2.1. Quy trình sản xuất Ethanol và phụ phẩm (Batal, 2006)
6
Sơ ñồ 3.1. Bố trí thí nghiệm
34
Biểu ñồ 4.1 Khối lượng cơ thể qua các tuần nuôi gia ñoạn từ 30 – 60kg
56
Biểu ñồ 4.2: Khối lượng cơ thể qua các tuần nuôi giai ñoạn từ 60kg – xuất
chuồng
59
Biểu ñồ 4.3: Sinh trưởng tuyệt ñối qua các tuần nuôi gia ñoạn từ 30 – 60kg 62
Biểu ñồ 4.5: Sinh trưởng tương ñối qua các tuần nuôi giai ñoạn 30 – 60kg 66
Biểu ñồ 4.6: Sinh trưởng tương ñối qua các tuần nuôi giai ñoạn từ 60 kg ñến
xuất chuồng
69
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
viii
1. MỞ ðẦU
1.1. ðẶT VẤN ðỀ
Trên thế giới, chăn nuôi lợn là ngành kinh doanh lớn, thịt lợn chiếm
40% tổng lượng các loại thịt. Còn ở Việt Nam, chăn nuôi lợn là nghề truyền
thống của hàng triệu hộ nông dân, thịt lợn chiếm tới 70% tổng lượng các loại
thịt tiêu thụ hàng ngày trên thị trường.
Tuy nhiên, ngành chăn nuôi lợn trong nước ñang gặp phải nhiều
khó khăn và trở ngại do ảnh hưởng của dịch bệnh, biến ñộng giá cả thị
trường, ñặc biệt là do giá thức ăn luôn tăng cao. Vì vậy chất lượng và giá
thành thức ăn là một yếu tố có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến hiệu quả của
chăn nuôi lợn. Dinh dưỡng phù hợp sẽ giúp cho lợn luôn khỏe mạnh, sinh
trưởng phát triển tốt, ñồng thời nâng cao năng suất và chất lượng sản
phẩm. ðể ñảm bảo cung cấp ñầy ñủ nhu cầu về các chất dinh dưỡng cho
lợn cần phải sử dụng các khẩu phần ăn phù hợp với từng giai ñoạn nuôi
khác nhau. Các khẩu phần này là hỗn hợp của nhiều loại nguyên liệu thức
ăn ñể ñảm bảo cung cấp chất dinh dưỡng ñầy ñủ và cân bằng. ðiều này sẽ
giúp nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn và hạ giá thành sản phẩm chăn
nuôi. Nguồn nguyên liệu thức ăn chăn nuôi có chất lượng tốt với giá cả
phù hợp là ñiều mà người chăn nuôi cũng như các nhà sản xuất thức ăn
luôn quan tâm.
Trong những năm vừa qua, sự phát triển của nền kinh tế thế giới làm
cho giá dầu mỏ ngày một tăng cao. Chính vì vậy, việc tìm nguồn năng lượng
thay thế ñang ñược xúc tiến mạnh mẽ. Một trong những nguồn năng lượng
sinh học thay thế một phần dầu mỏ là cồn ethanol. Cồn ethanol ñược sản xuất
từ các loại ngũ cốc như ngô, sắn, lúa mì, cao lương ...Trong quá trình sản xuất
ethanol, người ta ñã bỏ ñi nhiều phụ phẩm ethanol từ ngô, phụ phẩm này có
tên là DDGS (Distiller’s Dried Grain with Solubles). Theo CME Group
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
1
(2011) tổng lượng ngô sử dụng làm thức ăn chăn nuôi dự kiến cho năm 2011 2012 khoảng 124 triệu 466000 tấn, thấp hơn 20% năm 2004 – 2005. Tổng
lượng DDGS sử dụng làm thức ăn chăn nuôi là 42 triệu 338000 tấn, tỷ lệ sử
dụng DDGS trong thức ăn cho lợn là 20 – 30% có trường hợp sử dụng ñến
40%. Lượng DDGS mà Việt Nam nhập khẩu năm 2010 là 184 nghìn tấn (Cục
chăn nuôi, 2010). Theo Ken Palen (2011) giá DDGS tháng 3 năm 2011: Ngô
261 USD/tấn, DDGS 212 USD/tấn, khô ñậu tương 400 USD/tấn, lúa mỳ 200
USD/tấn, giá DDGS bằng một nửa giá khô ñậu tương.
Việc sản xuất cồn sinh học ñã làm cho ngành chăn nuôi bị thiếu hụt
một lượng lớn ngũ cốc, dẫn tới ñẩy giá thành nguyên liệu thức ăn lên cao. Vì
vậy việc sử dụng phụ phẩm này thay thế các loại nguyên liệu khác giúp tiết
kiệm nguyên liệu cho sản xuất thức ăn chăn nuôi, ñồng thời hạ giá thành sản
phẩm và nâng cao hiệu quả chăn nuôi.
ðể tìm ñược tỷ lệ sử dụng DDGS thích hợp cho lợn thịt, tôi tiến hành
nghiên cứu ñề tài: “Sử dụng phụ phẩm ethanol từ ngô (DDGS) trong thức ăn
hỗn hợp cho lợn thịt ”.
1.2. MỤC ðÍCH CỦA ðỀ TÀI
Nghiên cứu sử dụng phụ phẩm ethanol từ ngô (DDGS) trong thức ăn
hỗn hợp cho lợn thịt.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. PHỤ PHẨM ETHANOL TỪ NGÔ
2.1.1. Nguồn phụ phẩm Ethanol khô (DDGS)
Trong vài năm trở lại ñây, khi giá dầu mỏ trên thế giới liên tục tăng cao,
nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch ngày càng khan hiếm thì việc nghiên cứu
và ứng dụng các nguồn nhiên liệu sinh học sản xuất từ thực vật, ñặc biệt là từ
các loại hạt ngũ cốc trở nên phổ biến rộng rãi và ngày càng ñược ưa chuộng ở
các nước phát triển. Tại Liên minh châu Âu các nguồn năng lượng tái sinh rất
ñược ưa chuộng, chính ñiều này ñã thúc ñẩy sự phát triển của ngành công
nghiệp sản xuất các nhiên liệu sinh học. Nhờ ñó ñã làm xuất hiện một nguồn
cung cấp DDGS cho thị trường nguyên liệu thức ăn chăn nuôi. Do có hàm
lượng chất dinh dưỡng cao, dễ dàng sấy khô, sơ chế, bảo quản và vận chuyển,
DDGS thu ñược từ quá trình sản xuất Ethanol hiện ñại có thể sử dụng làm
nguồn thức ăn cho gia súc, gia cầm.
Ngành công nghiệp sản xuất ethanol phát triển không ngừng, ñồng
nghĩa với nguồn DDGS cung cấp ra thị trường ngày một nhiều hơn. Tháng
12 năm 2007 tại Mỹ có 112 nhà máy sản xuất ethanol, sản xuất ra 5,53 tỉ
galon ethanol, và 83 nhà máy ñang xây dựng dự kiến sản xuất thêm 6 tỉ
galon ethanol trong 2 năm tiếp theo. Nguồn DDGS sản xuất tại Mỹ năm
2006 ñạt 8,5 triệu tấn và phấn ñấu ñến năm 2010 ñạt 36 triệu tấn
(USGC,2008). Bã Ethanol khô (Dislillers Dried Grains with Solubles –
DDGS) là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất Ethanol công nghiệp, nó là
sản phẩm thu ñược sau khi chưng cất rượu etylic ra khỏi tinh bột ñã lên men.
Nói một cách khác DDGS là hỗn hợp thu ñược sau khi cô ñọng và sấy khô ít
nhất 75% lượng bã còn lại bằng phương pháp của ngành công nghiệp chưng
cất ngũ cốc. Ngô là nguồn tinh bột có thể lên men rất tốt, nó là loại ngũ cốc
chính ñược sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu Ethanol.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
3
Tuy nhiên, do ñiều kiện khí hậu và ñất ñai, tại một số vùng châu Âu và Bắc
Mỹ người ta cũng sử dụng các nguồn khác như lúa mỳ, lúa mạch, lúa mạch
ñen, cây lúa miến hoặc hỗn hợp các loại ngũ cốc trên ñể sản xuất nhiên liệu
Ethanol. Ngoài các nguồn nguyên liệu tái sinh từ phế phẩm nông nghiệp thì
người ta cũng sử dụng cả những phế phẩm lâm nghiệp (vụn gỗ, mạt cưa, vụn
thân cây hoặc cành cây); các phế phẩm hữu cơ trong rác (giấy vụn); phế
phẩm từ nhà máy thực phẩm gia công (phế phẩm của nhà máy rượu và nhà
máy giấy) ñể sản xuất Ethanol.
Phương pháp ñược sử dụng hiện nay là sản xuất Ethanol từ ngô hoặc
ñường mía làm nguyên liệu qua quá trình lên men vi sinh vật. Sự phát triển
của ngành sản xuất Ethanol ñã tạo ra một số lượng lớn DDGS cung cấp cho
các nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi. DDGS thu ñược từ ngành sản xuất
ñồ uống ñã ñược sử dụng làm thức ăn chăn nuôi ở các trang trại trong nhiều
năm trước ñây, tuy nhiên chủ yếu làm thức ăn cho các loài ñộng vật nhai lại.
Loại DDGS này có sự biến ñổi khá lớn về chất dinh dưỡng và sự hạn chế
một số chất dinh dưỡng nên chỉ ñược làm thức ăn cho gia cầm với tỷ lệ thấp
(khoảng 5%). Hiện nay, DDGS thu ñược từ quá trình chưng cất Ethanol có
ưu ñiểm là giá trị dinh dưỡng cao, dễ dàng sấy khô và sơ chế nên có thể
ñược sử dụng trong khẩu phần ăn cho ñộng vật dạ dày ñơn với tỷ lệ cao hơn.
Việc này có thể làm gia tăng lượng tiêu thụ DDGS trên thị trường thức ăn
chăn nuôi, tuy nhiên những biến ñổi trong thành phần chất dinh dưỡng vẫn
sẽ là một hạn chế cho việc sử dụng nguyên liệu thức ăn này.
2.1.2. Công nghệ sản xuất Ethanol từ ngô
Ngô là loại nguyên liệu chính cung cấp cho ngành công nghiệp sản
xuất ethanol. Ngô có chứa một lượng lớn tinh bột, mà tinh bột ñược chuyển
thành Ethanol và CO2 trong quá trình chưng cất và lên men. Chất dinh
dưỡng còn lại trong ngô như protein, mỡ, khoáng và các vitamin ñược cô
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
4
ñặc lại theo các cách khác nhau và ñược xem như là hạt ngũ cốc ñã chưng
cất hoặc như là những chất có thể hòa tan sau chưng cất ñã ñược cô ñặc. Các
phụ phẩm thu ñược từ các nhà máy sản xuất Ethanol thì có thành phần hóa
học khác nhau tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp chế biến.
Trên thực tế hiện nay thì nguồn nguyên liệu ñể sản xuất Ethanol chủ yếu từ
ngô, lúa mạch, mía ñường, sắn… Còn về phương pháp chế biến thì trên thế
giới thường sử dụng hai phương pháp của Anh và của Mỹ. Sau ñây là hai
phương pháp sản xuất Ethanol quan trọng:
• Phương pháp của Anh
Hạt ñược nghiền nhỏ rồi dùng mạch nha ñể biến ñổi tinh bột của hạt
thành ñường. Phần ñường ñược chiết xuất riêng, phần hạt còn lại ñược sử
dụng ở dạng ướt hoặc sấy khô ñể làm thức ăn cho gia súc. Sau ñó, dùng nấm
men cho vào phần nước ñường ñã tách ở trên ñể thực hiện quá trình lên men.
Từ dung dịch ñã lên men người ta tiếp tục chưng cất thu lấy Ethanol. Phần
nước sau quá trình chưng cất Ethanol thì vẫn chứa nấm men lại tiếp tục ñược
sấy khô ñể lấy các chất hòa tan hoặc tiến hành ly tâm tách nước thu ñược
phần ñặc, sau ñó sấy khô và sử dụng làm thức ăn chăn nuôi.
• Phương pháp của Mỹ
Sử dụng mạch nha ñể biến ñổi tinh bột trong hạt ñã nghiền nhỏ thành
ñường, sau ñó hỗn hợp này ñược trộn với men trong thùng lên men. Sau khi
ñã lên men, toàn bộ hỗn hợp trên ñược cho vào thiết bị chưng cất thu lấy
Ethanol. Phần còn lại thì tiến hành sàng tách riêng phần hạt và phần dịch
lỏng. Phần dịch lỏng này ñược gọi là dịch chưng cất loãng trong vẫn chứa
nấm men. Sau ñó ñem cô ñặc và làm khô thành sản phẩm hòa tan khô. Ở
một số nhà máy dịch chưng cất lỏng này ñược ly tâm trước khi cô ñặc, sau
ñó ñem phần ñặc này trộn vào phần hạt rồi tiến hành sấy khô thu ñược sản
phẩm gọi là DDGS.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
5
Toàn bộ quá trình sản xuất Ethanol và phụ phẩm ñược Batal (2006) và
Regina Meeks (2007) sơ ñồ hóa (sơ ñồ 2.1).
Sơ ñồ 2.1. Quy trình sản xuất Ethanol và phụ phẩm (Batal, 2006)[42]
Ngô
Nghiền nhỏ
Nấu chín
α -amylase
CO2
Hóa lỏng
Lên men
Gluco-amylase
Hạt chưng cất
(DDG)
DDG + DDS
Toàn bộ phụ phẩm
sau chưng cất
Dịch chưng cất
cô ñặc (DDS)
Chưng cất
Ethanol
DDGS
* Giảm kích thước hạt
Quá trình ñược bắt ñầu bằng xay ngô thành bột ngô. Ngô ñược xay bởi
hệ thống búa xay có tốc ñộ cao, sàng lọc có kích thước nhỏ 1/8 – 3/16 inch.
* Hóa lỏng
Bột ngô sau khi ñã xay nhỏ ñược trộn với nước hoặc có bổ sung
enzyme ñể bắt ñầu quá trình lọc tách các chất tan chủ yếu là protein, ñường,
lipit. Hồ trộn sau ñó ñược nấu ñể hydrat tinh bột thành glucose. Sau ñó với
enzyme phân giải tinh bột là amylolytic ñể chuyển hóa glucose thành
Ethanol. Nhiệt ñộ sử dụng trong quá trình này khoảng 40 – 600C. Sự gelatin
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
6
hóa tinh bột bắt ñầu xảy ra khi nhiệt ñộ tới 50 – 700C. Một khâu rất quan
trọng trong quá trình chuyển hóa tinh bột thành glucose ñòi hỏi sự hoàn tất
của quá trình gelatin hóa tinh bột. Trong quá trình này gần như tất cả lượng
amylase trong các hạt tinh bột nhỏ ñược lọc ra, ñược làm tăng tính dẻo ñể
thành các hạt căng phồng và gel bao gồm amylase ñược hòa tan.
Hoàn thành quá trình hydrat hóa tinh bột ñòi hỏi một sự phối hợp các
enzyme. Amylase là enzyme ñược sử dụng rộng rãi nhất, enzyme này có khả
năng chịu nhiệt trong ngành công nghiệp tinh bột. Các enzyme này bao gồm
α-amylase và gluco-amylase. Các enzyme phải chịu ñược nhiệt mục ñích
cho sự thủy phân của tinh bột xảy ra ngay lập tức sau quá trình gelatin hóa.
* Lên men
Lên men là quá trình mà ở ñó ñường ñược chuyển hóa thành rượu
dưới tác dụng của các men sinh học. Men ñược dùng nhiều nhất là
sacharomyces vì nó có khả năng sản xuất Ethanol tập trung cao, ngoài ra có
thể sử dụng gluco-amylase. Trong mô hình lên men có khoảng 95% lượng
ñường ñược chuyển hóa thành Ethanol và CO2, 1% thành tinh bột của nấm
men, 4% thành các sản phẩm khác như glyxerol. Quá trình này xảy ra ở
nhiệt ñộ khoảng 330C, pH = 4. CO2 sản sinh ra trong quá trình này có thể
không ñược thu lại mà giải phóng trực tiếp ra ngoài không khí.
* Chưng cất
Sau quá trình lên men, Ethanol ñược thu lại bằng cách sử dụng
phương pháp chưng cất. Hỗn hợp thu ñược lại ñược chuyển qua hệ thống
sàng lọc phân tử ñể loại bỏ nước và thu Ethanol tinh khiết.
* Các ñồng sản phẩm của hệ thống sấy khô
Phụ phẩm sau khi chưng cất Ethanol có thành phần chính là nước, xơ,
protein và các chất béo. Hỗn hợp này ñược ly tâm tách các chất rắn thô ra
khỏi chất lỏng. Chất rắn thô này chứa khoảng 30% vật chất khô, có thể làm
thức ăn cho gia súc hoặc sấy khô ñể sản xuất DDG (dried distiller’s grain).
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
7
Chất lỏng thu ñược tiếp tục cho ñi qua một thiết bị bay hơi ñể loại bỏ
hơi nước và kết quả ñồng sản phẩm thu ñược là “distiller’s soluble” cô ñặc
có chứa khoảng 30% vật chất khô. Distiller’s soluble cô ñặc có thể ñược bán
làm thức ăn cho bò thịt.
Ngoài ra thì hạt chưng cất sấy khô thu ñược ở trên có thể trộn với
distiller’s soluble cô ñặc ñể sản xuất distiller’s dried grains with solubes
(DDGS). Sản phẩm này chứa 88% vật chất khô. Theo Budi Tangendjaja
(2008) sản phẩm thu ñược khi sử dụng 1 tấn ngô ñể sản xuất Ethanol là: 400
lít Ethanol, 322kg CO2 và 322kg DDGS.
2.1.3. Thành phần dinh dưỡng trong DDGS
Trong quá trình lên men, tinh bột ngũ cốc ñược chuyển hóa thành
rượu etylic và CO2, do ñó nồng ñộ của các chất dinh dưỡng còn lại trong
phần bã tăng lên khoảng 2 – 3 lần. DDGS chứa một lượng lớn protein thô,
amino axit, photpho và các dưỡng chất cần thiết khác cho lợn. Vấn ñề chính
là chất lượng và hàm lượng dưỡng chất trong DDGS là khác nhau ñối với
các nguồn DDGS khác nhau. Trong những năm gần ñây, nhiều nghiên cứu
ñã ñược thực hiện nhằm ñánh giá thành phần chất dinh dưỡng và sự biến ñổi
tỷ lệ các chất dinh dưỡng ñó trong các nguồn DDGS khác nhau.
Theo Stein va cs (2009) giá trị năng lượng trao ñổi và tiêu hóa của
DDGS trên lợn thịt tương ñương với ngô. Hàm lượng phospho trong DDGS
cao hơn ngô. Tỷ lệ tiêu hóa phospho của DDGS là 59%, ñiều này làm giảm
tỷ lệ phospho vô cơ sử dụng trong khẩu phần. Tỷ lệ tinh bột trong DDGS
thấp từ 3 – 11% nhưng lipit tổng số trong DDGS cao 10%. ADF và NDF
tương ứng 9,9% và 25,3% với tỷ lệ tiêu hóa tương ứng 65,9 và 63,1%
Theo Wrriola, Shurson và Stein (2010) tỷ lệ vật chất khô, protein thô,
tinh bột và xơ thô từ 10 nguồn DDGS tương ứng 87,5 - 88,9%, 27,4 –
28,4%, 6,5 – 7% và 6,6%.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
8
Gía trị năng lượng tiêu hóa và năng lương trao ñổi của DDGS rất phụ
thuộc vào giống ngô và công nghệ sản xuất ethanol của các nhà máy. Theo
Eric van Heugten (2007) giá trị năng lượng tiêu hóa của DDGS 10% ñộ ẩm
dao ñộng từ 2940 ñến 3628 kcal/kg.
Gía trị năng lượng tiêu hóa và năng lương trao ñổi của DDGS trên lợn
sinh trưởng từ 11 nguồn DDGS khác nhau theo Stein (2007) ñược trình bày
ở bảng 2.1:
Bảng 2.1: Giá trị DE và ME của DDGS và ngô (Stein, 2007)
Nguyên liệu
Năng lượng
Ngô
DDGS
Trung bình
Min
Max
DE (kcal/kgVCK)
4088
4140
3947
4593
ME (kcal/kgVCK)
3989
3897
3674
4336
Tỷ lệ tiêu hóa VCK (%)
90,4
76,8
73,9
82,8
Stein và cs (2005) thử nghiệm ở nhiều mức khác nhau của các nguồn
DDGS của 10 nhà máy sản xuất ethanol tại nam Dakota trên lợn thịt cho
biết: tỷ lệ tiêu hóa protein thô và phospho tương ứng 83% và 59,1%, tỷ lệ
tiêu hóa giá trị năng lượng tiêu hóa và năng lượng trao ñổi là 4090 và 3989
kcal/kgVCK.
Belyea và Cs (2004) cũng tìm ra rằng sự biến ñổi về tỷ lệ các chất
dinh dưỡng trong các mẫu DDGS khác nhau có liên quan ñến thành phần
ngô sử dụng ñể lên men và kỹ thuật sản xuất. Hàm lượng chất béo cao trong
DDGS sản xuất từ ngô cho năng lượng tổng số cao, tuy nhiên năng lượng tiêu
hóa lại thay ñổi và có thể bị ảnh hưởng bởi hàm lượng NSP. Pedersen và Cs
(2007) cho biết lượng năng lượng thô trong 10 mẫu DDGS là 5430 kcal/kg
vật chất khô, cao hơn so với ngô. Fastinger và cộng sự (2006) lại tìm thấy
mức năng lượng tổng số thấp hơn (4848 – 4969 kcal/kg vật chất khô) trong
DDGS từ 5 nguồn ở phía Tây miền Trung nước Mỹ.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
9
Cũng theo Stain (2009) ñưa ra bảng thành phần hóa học và giá trị dinh
dưỡng của ngô và DDGS làm thức ăn cho lợn ñược trình bày ở bảng 2.2:
Bảng 2.2: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của ngô và DDGS
(Stein, 2009).
Nguyên liệu
Ngô
DDGS
87
88
DE (kcal/kgVCK)
3544
3643
ME (kcal/kgVCK)
3458
3429
Protein thô (%)
7,2
27,5
Lipit thô (%)
2,9
10,2
ADF (%)
2,3
9,9
NDF (%)
6,7
25,3
Ca (%)
0,02
0,04
P (%)
0,2
0,61
P hấp thu (%)
19,3
59
Năng lượng
VCK (%)
Qua bảng 2.2 ta thấy DDGS chứa hàm lượng các chất dưỡng dưỡng
khá cao, protein thô 27,5% cao gấp 4 lần so với ngô. Hàm lượng lipit thô
cũng cao 10,2%, trong khi ñó hàm lượng phospho hấp thu 59%.
Tương tự như vậy, Batal và Dale (2006) cũng phát hiện thấy những sự
khác biệt ñáng kể về tỷ lệ tiêu hóa thực các amino axit giữa các mẫu khác
nhau. Nói chung các mẫu vàng hơn và sáng hơn có hàm lượng và tỷ lệ tiêu
hóa các amino axit lớn hơn, ñặc biệt là Lys. Nguyên nhân của hiện tượng
này theo nhóm nghiên cứu là do Lys trong các mẫu có màu sẫm hơn có thể
bị phá hủy do xử lý nhiệt quá mức (trong phản ứng Maillard giữa
cacbonhydrat trong glucozo và nhóm ε – amino của Lys). Họ cũng ñề xuất
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
10
rằng phân tích màu sắc có thể là một phương pháp nhanh chóng và ñáng tin
cậy ñể ñánh giá hàm lượng các amino axit, ñặc biệt là Lys và tỷ lệ tiêu hóa
DDGS của gia cầm. Nghiên cứu của Ergul và cộng sự (2003), cũng ñã kiểm
chứng các kết quả trên, nó cho thấy một mối tương quan dương giữa Lys,
Cys, tỷ lệ tiêu hóa và các giá trị ñộ sáng (L*), ñộ vàng (b*) của DDGS.
Theo Stein (2009) ñã nguyên cứu tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng các axit
amin trên lợn thịt ñược trình bầy ở bảng 2.3.
Bảng 2.3: Tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng axit amin (%)
(Stein, 2009)
Nguyên liệu
Ngô
DDGS
Protein thô
79,9
72,8
Arginine
84,5
81,1
Histidine
82
77,4
Isoleucine
77,8
75,2
Leucine
85,2
83,4
Lysine
68,5
62,3
Methionine
82,8
91,9
Cysteine
77,4
73,6
Phenilalanine
81,6
80,9
Tyrosine
76,9
80,9
Threonine
71,8
70,7
Triptophan
69,8
69,9
76
74,5
Năng lượng
Valine
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
11
- Xem thêm -