Tài liệu Tận dụng nguồn phế phụ liệu thu được từ quy trình sản xuất rượu từ tinh bột

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm Môn học : XỬ LÝ PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài : TẬN DỤNG NGUỒN PHẾ PHỤ LIỆU THU ĐƯỢC TỪ QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU TỪ TINH BỘT GVHD : Lê Hương Thuỷ Lớp : DHTP10A Thành viên : Nguyễn Ngọc Thuý Vy - 14020581 Lộc Quang Phúc - 14096181 Huỳnh Thị Kim Xuyến - 14019941 Trần Thị Mỹ Hương - 14018691 Trần Hoàng Tường Oanh - 14019441 NK 2017-2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm Môn học : XỬ LÝ PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài : TẬN DỤNG NGUỒN PHẾ PHỤ LIỆU THU ĐƯỢC TỪ QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU TỪ TINH BỘT GVHD : Lê Hương Thuỷ Lớp : DHTP10A Thành viên : Nguyễn Ngọc Thuý Vy - 14020581 Lộc Quang Phúc - 14096181 Huỳnh Thị Kim Xuyến - 14019941 Trần Thị Mỹ Hương - 14018691 Trần Hoàng Tường Oanh - 14019441 NK 2017-2018 BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT Họ và tên MSSV 1 Trần Hoàng Tường Oanh 14019441 Công việc - 1. Tổng quan về hiện trạng xử lý phế phụ liệu . - 2. Tổng quan nguyên liệu. 2 Huỳnh Thị Kim Xuyến 14019941 - 3. Quy trình sản xuất rượu từ ngô. 3 4 5 Trần Thị Mỹ Hương Lộc Quang Phúc Nguyễn Ngọc Thuý Vy 14018691 14096181 14020581 - 4. Các phế phụ liệu trong quy trình sản xuất - 5. Giải quyết vấn đề xử lý phế phụ liệu. - 6. Ý kiến riêng của nhóm. - Chỉnh sửa, hoàn thiện bài. PHẦN MỞ ĐẦU Trong những năm qua, khi sự phát triển ở các ngành công nghiệp trong nước đang tăng, có thể thấy thuật ngữ "phế phụ liệu" luôn xuất hiện và được nhắc đến như một phần không thể bỏ quên. Các vấn đề liên quan xung quanh thuật ngữ này như sự tác động của chúng đến môi trường, việc quản lý những nguồn phế liệu thật sự quan trọng đối với cộng đồng. Chính vì thế đã có nhiều câu hỏi đặt ra rằng liệu các sản phẩm thải bỏ này sẽ đi về đâu, liệu có thể tạo ra những sản phẩm khác có giá trị từ chúng hay không và nếu có thì các quy trình này sẽ diễn ra như thế cùng hàng loạt các câu hỏi khác đã được đặt ra cho thấy tính chất quan trọng của việc xử lý nguồn phế liệu này một lần nữa được khẳng định. Xuất phát từ những câu hỏi này, có thể nhận thấy các vấn đề liên quan đến việc xử lý phế phụ liệu thật sự là một vấn đề cần nhiều hơn sự quan tâm của các doanh nghiệp sản xuất và các cơ quan có thẩm quyền. Phế phụ liệu với đúng bản chất của nó là các vật bỏ đi từ những nguyên liệu đã qua chế biến của một quá trình sản xuất. Ở những thập kỉ trước, khi tính hình sản xuất, chế biến của nước ta còn thô sơ, kém phát triển, năng suất tạo ra thấp nên phế phụ liệu từ các ngành còn khá ít và không nhận được nhiều sự quan tâm đúng mực của doanh nghiệp. Nhưng như đã đề cập ở trên, trong những năm trở lại đây khi tình hình kinh tế thị trường phát triển, xã hội tiếp nhận nhiều doanh nghiệp sản xuất hơn. Dẫn chứng số liệu cho điều này là Giá trị gia tăng ngành công nghiệp đã tăng 7,6%, giá trị sản xuất tăng bình quân 10% trong giai đoạn 2011 – 2015. Từ đó, vấn đề giải quyết nguồn phế phụ liệu khổng lồ từ các doanh nghiệp này cần có hướng xử lý, tận dụng phụ hợp. Việc tìm ra các giải pháp cho vấn đề này không những giúp doanh nghiệp tiết kiệm được chi phí xử lý góp phần tránh ô nhiễm môi trường mà quan trọng hơn là tìm ra các hướng sản xuất phế phụ liệu để tạo ra các sản phẩm tiềm năng phục vụ cuộc sống con người. Tại Việt Nam, ngành công nghiệp sản xuất rượu là một ngành có mặt từ lâu đời và phát triển bền vững với thời gian. Có thể nhận thấy từ quy trình sản xuất rượu thì lượng phế phụ liệu thải ra từ quy trình là khá lớn. Đặc biệt hơn, những sản phẩm bỏ đi từ quy trình này lại có các giá trị về mặt sinh hoá, dinh dưỡng cao, có thể tận dụng để tạo ra 2 những sản phẩm mới. Chính vì những lý do đó, nhóm chúng em quyết định lựa chọn đề tài "Tận dụng nguồn phế phụ liệu thu được từ quy trình sản xuất rượu từ tinh bột". Thông qua đó, tìm hiểu các vấn đề xung quanh đến đề tài như các giá trị dinh dưỡng giá trị kinh tế của các nguồn phế phụ liệu, cũng như tìm ra được các hướng tận dụng tối đa tiềm năng của các sản phẩm thải bỏ này theo nhiều hướng đa dạng hơn, phù hợp hơn qua đó mang lại được nhiều lợi ích hơn không những trong kinh tế mà còn giải quyết được các vấn đề liên quan đến môi trường. 3 PHẦN NỘI DUNG 1. Tổng quan về hiện trạng xử lý phế phụ liệu trong quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm. 1.1 Định nghĩa Phế phụ liệu có nhiều cách định nghĩa khác nhau theo từng khía cạnh nhất định mà sẽ thể hiện đúng bản chất cũng như chức năng của nó. Theo từ điển Tiếng Việt của Viện ngôn ngữ học định nghĩa " Phế liệu là vật bỏ đi từ những nguyên liệu đã qua chế biến”[1]. Còn trong lĩnh vực khoa học pháp lý, khái niệm phế liệu được định nghĩa tại Luật Bảo vệ môi trường 2005 (Luật BVMT 2005) tại khoản 13 Điều 3 như sau: "Phế liệu là sản phẩm, vật liệu bị loại ra từ quá trình sản xuất hoặc tiêu dùng được thu hồi để dùng làm nguyên liệu sản xuất". Dù có nhiều cách giải thích, định nghĩa khác nhau về cách dùng từ nhưng nhìn chung lại phế phụ liệu công nghiệp nói chung và của ngành công nghiệp thực phẩm nói riêng đều được hiểu là các sản phẩm thứ cấp có được trong quá trình sản xuất một sản phẩm. Có thể nói bản chất của phế phụ liệu là những sản phẩm thứ cấp được thải ra từ quá trình hoạt động sản xuất nông nghiệp và công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm không còn giá trị trong quy trình sản xuất chính, tuy nhiên vẫn có thể còn giá trị trong một quy trình khác. Qua đó việc đưa ra hướng giải quyết làm giảm lượng chất thải, tận dụng nguồn phế phụ liệu cho các quá trình sản xuất các sản phẩm hữu ích phục vụ đời sống con người thật sự cần thiết. Không những vậy còn làm giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường, tăng thêm thu nhập cho doanh nghiệp, hướng tới những quá trình sản xuất bền vững. 1.2 Tình hình phế phụ liệu hiện nay ở Việt Nam và thế giới 1.2.1. Tình hình phế phụ liệu hiện nay ở Việt Nam Ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm của nước ta đang phát triển kèm theo đó là lượng các sản phẩm chế biến được tiêu thụ một cách rộng rãi trên một thị trường rộng 4 lớn, đầy tiềm năng. Nhưng bên cạnh những hoạt động tích cực ấy vẫn còn đọng lại một số mặt tiêu cực nhất định mà trong đó vấn đề lượng phế thải công nghiệp thải ra hằng năm từ các quy trình sản xuất của doanh nghiệp là một trong những ưu tiên cần được quan tâm đặc biệt. Vì nước ta là nước chủ lực về nông nghiệp do đó hằng năm lượng phế phụ liệu thải ra từ các nguồn: thóc, gỗ, ngô... là một lượng lớn đến hàng triệu tấn. Một trong những lý do của việc tăng nhanh con số phế phụ liệu nông nghiệp chính là vì ngày nay con người không còn chú trọng đến việc tái sử dụng những phế phẩm nông nghiệp. Cho nên những phế phẩm nông nghiệp này thường bị bỏ lại ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch. Điển hình là trong mùa vụ thu hoạch lúa trên đồng, sau khi gặt lúa thì người nông dân mang lúa về còn lại các phế phẩm từ lúa như rơm và rạ sẽ bị bỏ lại hoặc đem đi đốt. Điều này ảnh hưởng lớn đến môi trường, vừa ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Do đó, lượng phế thải sẽ tập trung thành quy mô lớn và đòi hỏi cần có hướng giải quyết sao cho hợp lý nhất đáp ứng các yêu cầu môi trường cũng như phát triển các tiềm năng từ những nguồn bỏ đi. Theo thống kê và khảo sát thì các phế phụ liệu trấu khoảng 100 triệu tấn, mùn cưa 250 triệu tấn, vỏ lạc 4,5 triệu tấn, vỏ hạt điều, bã mía, gỗ vụn khoảng 400 triệu tấn [2]. Bảng 1.1: Lượng phế phụ phẩm ở Việt Nam Phụ phẩm Trấu Tổng cả nước > 11 triệu tấn Tổng 6.8 triệu tấn ĐB Sông Cửu Long 3.7 triệu tấn ĐB Bắc Trung Bộ 0.76 triệu tấn DH Nam Trung Bộ 0.68 triệu tấn Mùn cưa Tổng 5.8 triệu tấn Miền Trung 1.15 triệu tấn Tây Nguyên 2.5 triệu tấn Tây Bắc 0.055-0.06 triệu tấn Cà phê Tây Nguyên 0.3-0.5 triệu tấn Cùng với sự phát triển của nông nghiệp, quy mô sản xuất ngày càng lớn và tập trung, các phế phụ liệu nông nghiệp ngày càng tăng, việc nghiên cứu sử dụng chúng phục vụ cho đời sống và công nghiệp càng trở nên cần thiết. Vấn đề đặt ra hiện nay làm thế nào 5 giải quyết triệt để việc tái sử dụng phế phẩm nông nghiệp tạo sinh kế cho người nông dân đồng thời hạn chế mức độ ảnh hưởng tới môi trường. Đã có nhiều hướng ứng dụng để xử lý nguồn phế phụ liệu kể trên như có thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc, làm phân bón, làm hương liệu, và nhiều ứng dụng khác. 1.2.2. Tình hình phế phụ liệu trên thế giới Nghiên cứu được công bố vào năm 2016 cho thấy có khoảng 10 triệu tấn lương thực và nước uống là lãng phí trong các chuỗi hậu trại ở các cửa hàng tại Anh mỗi năm, 60% trong số đó có thể tránh được. Tỷ lệ cao nhất của chất thải thực phẩm này (khoảng 7 triệu tấn) là từ các hộ gia đình. Sau khi các hộ gia đình, các lĩnh vực sản xuất sản xuất được khoảng 1,7 triệu tấn chất thải thực phẩm; theo sau bởi sự hiếu khách (khoảng 0,9 triệu tấn)[3]. Từ đó các nước phát triển bắt đầu phân tích lượng phế phụ liệu, chất thải thực phẩm để tận dụng và sử dụng hết các phế phụ liệu thải bỏ. Tránh thiệt hại về mặt kinh tế, tăng năng suất chế biến các ngành công nghiệp, lãng phí nguồn nguyên liệu… Các ngành công nghiệp thực phẩm tạo ra số lượng lớn các chất thải. Xử lý phế phụ liệu trong ngành công nghiệp thực phẩm là xu hướng tất cả các quốc gia, các công ty công nghiệp chế biến đang hướng tới. Các phế phụ liệu là khối lượng lớn có giá trị thấp nhưng nếu xử lý đúng cách thì sẽ mang lại các sản phẩm có lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường to lớn. Cụ thể ở một số nước như Thái Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc đã phát triển rất mạnh về ngành công nghệ chế biến phế, phụ phẩm nông sản. Ví dụ sản phẩm cám gạo có giá trị tăng cao hơn từ 100 - 300% khi được chế biến thành thức ăn chăn nuôi, xà phòng, mỹ phẩm hoặc dược phẩm, rơm được chế biến thành viên làm thức ăn gia súc, làm chất độn chuồng trong chăn nuôi hay xuất khẩu. Tại các nước này, rơm còn được chế biến Ethanol hay nhiên liệu sinh học chế biến plastic sinh học để sản xuất các loại bao bì, cốc chứa đựng sinh học thân thiện với môi trường, làm chất đốt, chế biến xà phòng, dầu ăn, mỹ phẩm… Còn ở Mỹ, rơm được tái chế thành một loại vật liệu đặc biệt là những kiện rơm. Kiện rơm có tác dụng cách nhiệt tốt như vữa trát tường và tường thạch cao. Những bức tường bằng rơm có thể chịu được sức gió trên 193 km/h, luồng nước trọng lượng hơn 4 tấn và nhiệt độ khắc nghiệp từ -20 - 50oC [4]. 6 Nhưng hiện nay trên thế giới thì việc xử lý các phế phụ liệu thực phẩm cũng gặp nhiều khó khăn. Bởi các phế phụ liệu có giá trị dinh dưỡng kém, ổn định cấu trúc kém nên nếu thải ra ngoài môi trường sẽ làm ô nhiễm môi trường, sinh ra các vi khuẩn có thể gây hại cho con người. Vì vậy các ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm đã phân tích và nghiên cứu nhằm tìm ra hướng xử lý các phế phụ liệu trong quá trình chế biến. Tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp cũng như tăng lợi ích xã hội. 1.3 Đánh giá hiện trạng xử lý phế phụ liệu trong quy trình sản xuất rượu: Ở Việt Nam, nấu rượu là một nghề thủ công đã có từ lâu đời hoà cùng với các truyền thống đặc sắc của dân tộc ta. Ngành sản xuất rượu phát triển mạnh minh chứng cho điều đó là có rất nhiều nhà máy đã hình thành cho ra đời nhiều loại sản phẩm khác nhau. Ở nước ta có mỗi năm sản xuất được từ 180 đến 200 triệu lít rược các loại , tương đương với khoảng 50 triệu lít còn tinh khiết. Bảng 1.2 :Sản lượng rượu ở nước ta qua từng năm (%) Rượu Rượu trắng 25 độ 2000 2005 2011 4,7 13,1 52,6 2001-2011 27,4 cồn trở lên Rượu mùi Rượu champagne 3,5 0,3 2,1 0,3 6,8 1,0 6,71 12,58 các loại Rượu vang từ quả 6,3 8,6 16,8 10,27 tươi Rượu nấu thủ công 109,3 196,9 248,7 8,57 Một số nhà máy rượu tiêu biểu của nước ta là nhà máy rươu Hà Nội, nhà máy rượu Vodka Boris Smirnow. Theo Bộ Y tế, cả nước có 20.000 cơ sở sản xuất rượu với tổng sản lượng là 316 triệu lít, trong đó rượu nấu theo phương pháp truyền thống chiếm 82,25% năm 2007 (Bộ công thương 2013) [5]. Theo kết quả điều tra của nhóm nghiên cứu thuộc viện Nông nghiệp Việt Nam (VNUA) năm 2015 thì cứ 1 kg gạo tạo ra được 0,74 lít rượu và 2,05 kg bã rượu dạng ướt và kết quả phân tích tỷ lệ vật chất khô bã 7 rượu khoảng 11%. Do đó, lượng bã rượu hàng năm thu được từ nấu rượu trong các làng nghề truyền thống khoảng 720 triệu kg dạng ướt (80 triệu kg bã rượu tính theo chất khô). Vì lượng phế phụ liệu của ngành rượu chiếm khá nhiều nên các các nhà quản lý đã tiếp tục đưa ra các chính sách làm khắc phục điều đó. 2. Tổng quan nguyên liệu Ngô là cây lương thực quan trọng được gieo trồng ở nhiều nơi trên thế giới do ngô có một số vai trò quan trọng như sau : ngô là cây lương thực quan trọng cùng với lúa mì và lúa gạo, ngô được dùng làm thức ăn chăn nuôi, ngô là thành phần chính để sản xuất rượu truyền thống từ tinh bột. 2.1 Hạt ngô Trọng lượng một quả ngô khoảng 200-400 g, đặc biệt có loài nặng 600g. Chiều dài bắp khoảng 10-25cm, đường kính khoảng 3-5cm. Hạt phát triển thành từng hàng thẳng, số hàng mọc trên mỗi bắp thường là số chẵn. Số hàng phụ thuộc kích cỡ bắp ngô khoảng 8-24 hàng, trung bình 16-20 hàng. Trong một ngô hạt chiếm 78% khối lượng còn lại lõi và cuống khoảng 22% khối lượng ở điều kiện tự nhiên. Hạt ngô gồm năm phần chính: vỏ hạt, lớp aleurone, phôi, nội nhũ và chân hạt. Vỏ hạt bao xung quanh hạt, lớp aleurone nằm dưới vỏ hạt và bao lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ là phần chính của hạt chứa các tế bào dữ trữ chất dinh dưỡng. Nội nhũ có 2 phần: nội nhũ bột và nội nhũ sừng. Tỉ lệ này phụ thuộc vào chủng ngô và các giống ngô khác nhau. Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích của hạt. Bảng 2.1 : Tỉ lệ các thành phần của hạt ngô ( theo % chất khô) Thành phần Vỏ Phần trăm trong hạt 5,1 - 5,7 Phôi 10,2 - 11,9 Nội nhũ 81,8 - 83,5 Mày 0,8 - 1,2 Bảng 2.2 : Thành phần hoá học gần đúng của các thành phần chính của hạt ngô 8 (% khối lượng) Thành phần hoá Vỏ hạt Nội nhũ Mầm học Protein 3,7 8 18,4 Lipit 1 0,8 33,2 Tro 0,8 0,3 10,5 Tinh bột 7,3 87,6 8,3 Nguồn : Watson, 1987 ( theo Ngô- Nguồn dinh dưỡng của loài người, FAO, 1995). 2.2 Rễ ngô Ngô có ba loại rễ chính: rễ mầm, rễ đốt và rễ chân kiềng. Đầu tiên là rễ mầm, đâu là loại rễ được phát triển từ rễ sơ sinh của phôi, gồm hai loại là rễ mầm sơ sinh và rễ mầm thứ sinh. Trong đó, rễ mầm sơ sinh là cơ quan đầu tiên xuất hiện sau khi hạt ngô nảy mầm, còn rễ mầm thứ sinh cũng là rễ phụ hoặc rễ mầm phụ, chúng xuất hiện sau sự xuất hiện của rễ chính và có số lượng khoảng từ 3-7 rễ. Rễ đốt hay còn được gọi là rễ phụ cố định. Xuất hiện ở các đốt thấp của thân, mọc vòng quanh các đốt dưới mặt đất. Ngô ra rễ đốt đầu tiên lúc 2-4 lá và số lượng lớn từ 8-16 rễ ở mỗi đốt. Cuối cùng là loại rễ chân kiềng , đây là loại rễ mọc quanh các đốt trên mặt đất sát gốc. Rễ chân kiềng to, nhẵn, ít phân nhánh, không có rễ con và long hút ở trên mặt đất thường mọc ở 2 hay 3 đốt cuối. 2.3 Thân, lá cây ngô Ngô có thân khá chắc, có đường kính từ 2-4cm tuỳ thuộc vào giống. Thân có chiều cao khoảng 1,5-4m. Lá được chia làm các loại sau: lá mầm, lá thân, lá ngọn, lá bi. Tính chất các loại lá của cây ngô được nêu rõ ở bảng phân loại sau. Bảng 2.3 Phân loại các loại lá của cây ngô Loại lá Tính chất 9 Lá mầm Lá đầu tiên khi cây còn nhỏ, chưa phân biệt được phiến lá với vỏ bọc lá. Lá thân Lá có mầm nách ở kẽ chân lá hoặc mọc ở trên các đốt thân. Lá ngọn Lá ở phần trên của ngô trên cùng hay những lá mọc ở trên các đốt ngọn, không có mầm nách ở kẽ lá. Lá bi Lá bao lấy thân ngô. 2.4 Hoa ngô Hoa ngô được chia làm 2 loại hoa đực, hoa cái. Trong đó, hoa đực nằm ở đỉnh cây, xếp theo chum gồm một trục chính, nhiều nhánh và mọc thành bông nhỏ. Mỗi bông nhỏ có hai hoa, mỗi hoa có 3 nhị đực, mỗi nhị đực có một bao phấn, mỗi bao phấn có 2 ô và mỗi ô chứa khoảng 1000-2500 hạt phấn. Khi bắt đầu nở, các hoa ở 1/3 phía đỉnh trục chính tung phấn trước, sau đó tung phấn theo thứ tự trừ trên xuống dưới và từ ngoài vào trong Hoa cái phát sinh từ chồi nách các lá, song chỉ 1-3 chồi khoảng giữa thân mới tạo thành bắp. Hoa có cuống gồm nhiều đốt ngắn, mỗi đốt trên cuống có một lá bi bao bọc, lá bi thường không có phiến lá. Trên trục có hoa mọc, mỗi bông nhỏ có hai hoa nhưng một nhưng một hoa thoái hoá, chỉ còn một hạt. Ở ngoài thì có hai mày bao kín hết hạt. Tiếp đến là lá mày ngoài và mày trong, ngay sau mày ngoài quan sát thấy dầu vết của nhị đực và hoa cái thứ hai thoá hoá chình giữa bầu bao, trên bầu hoa có núm và vòi nhuỵ vươn dài thành râu. 10 11 3. Quy trình sản xuất rượu từ ngô 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất rượu từ ngô 12 3.2 Thuyết minh quy trình Quy trình công nghệ sản xuất rượu từ tinh bột ngô được trải qua nhiều công đoạn liên tiếp với nhau. Đầu tiên, nguyên liệu ngô được rửa sạch nhằm loại bỏ đất cát, lá và râu ngô còn sót lại. Sau đó ngô được bào mỏng để phá vỡ các lớp vỏ tế bào của các hạt ngô, giúp quá trình hấp diễn ra nhanh và cho amylaza tiếp xúc được với tinh bột ngô. Còn đối với hấp, sau khi bào mỏng được đem đi hấp ở nhiệt độ 100 oC trong 1 giờ. Trong quá trình hấp, tinh bột được chuyển từ trạng thái không hòa tan sang hòa tan hoàn toàn, nhưng vẫn chưa thể lên men được, mà phải dùng enzyme amylaza để chuyển hóa thành đường. Quá trình này được gọi là đường hóa, điều này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu. Sau khi hấp ngô , thì ngô được làm nguội về nhiệt độ phòng ở 28 oC vì nhiệt độ của ngô sau khi hấp rất cao nếu cho nấm men vào sẽ làm chết nấm men hoặc làm giảm khả năng lên men của nấm men. Để làm ngô mau nguội ta nên trải ngô ra khay. Sau khi ngô đã nguội ta tiến hành gieo men, men được nghiền mịn và rải đều vào ngô. Trong lúc gieo men luôn đảo đều tay để men được tiếp xúc đều với ngô để quá trình lên men tối ưu. Men được gieo sẽ thực hiện quá trình lên men trong 120 giờ, nồng độ cồn của rượu ngô khoảng 8,5 %v/v. Nhưng nồng độ thấp như vậy dễ bị oxy hóa tiếp để tạo CO 2 và H2O với sự có mặt của vi khuẩn acetic, vì vậy cần thêm rượu gạo sau quá trình lên men để tránh oxy hóa cồn và làm tăng thêm độ cồn cho rượu bắp. Cuối cùng ở giai đoạn lọc, thì hỗn hộp lên men được đi qua vòi lọc nhằm thu hồi dung dịch rượu, có thể ép chặt khối bả để thu được nhiều dịch hơn. 13 4. Các phế phụ liệu trong quy trình sản xuất 4.1. Phân loại phế phụ liệu Chúng ta có nhiều cách phân loại phế phụ liệu khác nhau, trong đó tiêu biểu là phân loại dựa vào thành phần, bản chất hoá học của phế phụ liệu, phân loại theo nguồn gốc hay phân loại dựa vào quy trình công nghệ chế biến. Đầu tiên, dựa vào việc phân loại theo quy trình công nghệ, thì đối với quy trình sản xuất rượu từ nguyên liệu tinh bột ngô, ta thu được các loại phế phụ liệu gồm các bộ phận dư thừa của cây ngô như lá, thân, lõi ngô. Ngoài ra, trong sau quá trình lên men và lọc rượu người ta còn thu được bã ngô. Mặc khác CO 2 sinh ra trong quá trình chưng cất cũng là một phế phụ liệu cần được quan tâm. Thứ hai, dựa vào việc phân loại theo bản chất hoá học thì nhìn chung những sản phẩm phụ như lá, thân,lõi ngô là những thành phần giàu xenluloza, hemixenluloza. Chúng có thể được sử dụng làm thức ăn gia súc, than hoạt tính hay phân bón sinh học,... Còn đối với phần bã rượu thì đây là sản phẩm giàu glucid và đạm có thể được dùng trong các quy trình sản xuất cần nguồn cung tương ứng như sản xuất men bánh mì, thức ăn lên men cho gia súc, chất đốt, hay là giá thể trồng các loại nấm,... Còn khí CO 2 được hình thành cũng có thể được thu hồi để làm chất đốt hay dùng trong công nghệ hàn, công nghệ cắt laser. Từ một số cách phân loại chính phía trên, kết lại trong quá trình sản xuất rượu từ tinh bột ta thu được một số phế phụ liệu với số lượng rất lớn. Điều này không chỉ gây lãng phí, ô nhiễm môi trường mà còn gây tổn thất cho doanh nghiệp. Cho nên, chúng ta có thể dựa vào các thành tựu khoa học ngày nay để có thể tận dụng chúng một cách hiệu quả và kinh tế hơn. 14 4.2. Tính chất, đặc điểm phế phụ liệu 4.2.1. Bã rượu Khi sản xuất rượu từ ngô thì chỉ có 1/3 lượng chất khô nguyên liệu được chuyển thành rượu, phần chất khô còn lại không được lên men, trong đó có khoảng 1/3 chuyển vào bã rượu, phần còn lại là protein, chất tro, chất béo… Số lượng protein được tăng lên nhờ hợp chất nito của nấm men, còn hàm lượng chung của protein tính theo chất khô của bã rượu bằng khoảng 2 lần so với hàm lượng protein của nguyên liệu đưa vào, trong bã rượu chế biến từ ngô , lượng nito ở dạng hòa tan chỉ bằng 15-25% lượng nito chung. Lượng chất khô trong bã dao động trong khoảng 48%[6]. Theo hàm lượng các hợp chất chứa nito và chất béo thì bã rượu chế biến từ ngô có giá trị lớn nhất. Bảng 3.1 Bảng thành phần của bã rượu từ ngô[6] Thành phần của bã rượu Bã rượu từ ngô (%) Nước 93,15 Chất khô 6,85 Chất khô hòa tan 2,49 Chất khử tính theo matose 0,53 Chất khử sau khi thủy phân với HCl 0,55 Tinh bột 0,47 Pentose 0,41 Hemicelulose 1,78 Nito 0,40 Tro 0,40 Trong bã rượu từ ngô, thì với 0.4% lượng nito thu được thì lượng nito có trong protein chiếm tỉ lệ cao nhất ( 90% so với tổng số các hợp chất nito). Trong nước lọc của bã 15 rượu bằng phương pháp sắc kí trên giấy người ta xác định có trên 12 acid amin cụ thể như sau (tính bằng % so với hàm lượng protein ) Bảng 3.2 : Hàm lượng acid amin có trong protein[6] Acid Amin Hàm lượng (%) Acid Amin Alanin 9,8 Acginin Acid aspatic 3,2 Acid glutamic Isoloxin 6,2 Loxin Lizin 7,6 Metionin Phenylalanin 5,6 Treonin Tirosin 4,8 Valin Ngoài các thành phần chính kể trên thì trong bã ngô còn có một Hàm lượng (%) 6,8 1,1 6 33,4 7,8 1,7 số thành phần khác . Cụ thể, lượng các acid có trong bã ngô thu được có hàm lượng tương đối cao. Theo số liệu phân tích của Viện nghiên cứu thức ăn gia súc, trong bã rượu có 0,4 - 1,26% acid lactic, 0,72% acid acetic tự do và 0,04-0,24% acid acetic liên kết. Trong bã rượu từ ngô cũng có các vitamin, các chất hòa tan không chứa nito dễ dàng được đồng hóa bởi súc vật. 4.2.2. Lõi ngô Thành phần chủ yếu của lõi ngô là xenluloza, hemixenluloza và lignin, nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy. Lõi ngô được nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các amoni hòa tan trong nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polyme nhờ xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein. Bảng 3.3 Thành phần các chất có trong lõi ngô[6] Thành phần Phần trăm (%) 16 Xenlulozo Lignin Độ ẩm Hemixenlulozo 3.2.2.3. Khí CO2 32,3 – 45,6 6,7 – 13,9 12,6 39,8 Khí cacbonic (CO2) trong điều kiện bình thường là khí không màu, có mùi và có vị chua nhẹ. Nó hòa tan tốt trong nước, nặng gấp 1,524 lần không khí. Khí CO 2 không tham gia các phản ứng cháy và hóa lỏng tại nhiệt độ -78 độ C. Tại nhiệt độ 2000 oC, khí CO2 có thể bị phân hủy tạo thành CO và O2. 4.3. Hướng phát triển cho các loại phế phụ liệu 4.3.1. Bã rượu Bã rượu của các nhà máy sản xuất rượu từ ngô hầu như hoàn toàn được tiêu thụ làm thức ăn cho gia súc, một phần nhỏ ở dạng tự nhiên. Giá trị thức ăn của bã rượu từ ngô được xác định bằng 0,5 – 0,8 đơn vị thức ăn gia súc trong 10 lít hay 50 – 80 kg đơn vị thức ăn trong 1m3, phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu đem chế biến. Hàm lượng protein tiêu hóa được trong những bã rượu đó lớn hơn 180g trong 1 đơn vị thức ăn gia súc, trong khi tiêu chuẩn trung bình là 80 – 100g/ một đơn vị thức ăn gia súc[6]. Cùng với điều đó, bã rượu là một môi trường tốt để sản xuất protein đậm đặc, giàu vitamin và các chất kháng sinh. Việc chế biến bã rượu để nhận được những sản phẩm đó và tăng thêm một cách đáng kể nguồn thức ăn gia súc để phát triển ngành chăn nuôi. 4.3.1.1. Sản xuất men thức ăn gia súc khô bằng bã rượu 17 Những nghiên cứu của Viện trung tâm nghiên cứu công nghiệp rượu V.B. Fremen, A.P. Sarvina nhận thấy rằng khi nuôi cấy trên nước bã rượu ( lọc thô ) nấm men gia súc thu được có thể tới 22kg ( theo nấm men khô tuyệt đối ) trên 1m3 bã rượu tự nhiên. Khi tính thành sản phẩm hàng hóa,nếu thủy phân 10% tổng sản phẩm thì hiệu suất nấm men khô đạt được khoảng 24kg trên 1 tấn bã rượu tươi đưa vào. Trong nấm men khô, hàm lượng protein khoảng 50 – 52% còn vitamin B2 48 -50 mg/kg[6]. Trong sơ đồ kỹ thuật được thiết lập bởi trung tâm nghiên cứu khoa học về rượu, ngoài việc nuôi cấy nấm men, bã thải lần thứ 2 ( 680kg trên 1 tấn bã rượu đưa vào ) được làm giàu nito ( bằng amon cacbonat ) để tăng giá tị làm thức ăn của chúng. Khi đó trong bã thải lần thứ 2 do pha thêm chất chưa nito nên nhận được thêm 30 đơn vị thức ăn gia súc. 4.3.1.2. Sản xuất men bánh mì Khi chế biến bã rượu từ ngô bằng nấm mốc Aspergillus Oryzae với tác dụng của phức hệ của các enzyme chứa trong đó, xảy ra sự phân hủy các chất glucid phức tạp mà malt không sử dụng được như dextrin, hemixeluloza, pentozan,…để tạo thành các đường khử. Khi đó các enzyme cũng thủy phân pectin và protein. Khi đường hóa bằng nấm mốc, số lượng đường trong bã rượu được tăng lên 4 lần và đạt tới 2% hay hơn nữa. Từ bã rượu trong máy sàng lọc, người ta tách được bã và đem ép chúng trong máy ép trục cán đến hàm lượng ẩm 56-58%, đem thanh trùng và bằng phương pháp bề mặt, người ta nuôi cấy nấm mốc chủng Aspergillus Oryzae trên đó. Tại nhiệt độ 32-34 0C, người ta sẽ cấy vào bã ép những bào tử nấm đã được chế biến sẵn bằng mốc giống. Sau khi cấy, khối bã đó được đảo trộn đều, sau đó người ta để yên trong 2 ngày, trong thời gian đó tại nhiệt độ 30 – 35 0C, xảy ra sự phát triển của mốc. Sau 24h, nấm mốc sẽ phát triển.Từ 1m3 bã rượu, có thể thu được 17 kg men bánh mì ép.. Hiệu suất nấm men từ 1 tấn chất khô của bã rượu là gần 26%. 4.3.1.3. Sản xuất biomixin và vitamin B12 làm thức ăn gia súc