KLTN xử lý nước thải tinh bột sắn

xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn công suất 3000m3ngày đêmĐề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy Tinh bột sắn EaKar, công suất 3000 m3ngày.đêm, đạt QCVN 40:2011BTNMT, cột B” được thực hiện tại Xã EaĐar, Huyện EaKar, Tỉnh Đăk Lăk. Thời gian thực hiện từ 022015 – 062015.Trong đề tài này tôi tiến hành khảo sát dây chuyền công nghệ sản xuất, xác định lưu lượng, thành phần tính chất nước thải. Đồng thời tìm hiểu tổng quan về công nghệ chế biến tinh bột sắn và các vấn đề môi trường có liên quan. Khoá luận này tập trung tìm phương án tối ưu để xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho dự án sắp được triển khai xây dựng của công ty. Với công suất công ty đưa ra là 200 tấn ngày, và nước thải đầu ra cần phải đạt quy chuẩn QCVN 40:2011BTNMT. Từ việc tham khảo các tài liệu về nước thải ngành chế biến tinh bột sắn đã có hệ thống xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011BTNMT, khóa luận đã dự tính thông số xả thải của nhà máy và đề xuất 2 phương án xử lý với công suất là 3000 m3ngày.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN EAKAR CÔNG SUẤT

NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN EAKAR CÔNG SUẤT 3000M3/NGÀY ĐÊM

Tháng 06 năm 2015

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN **********

**************

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN

Khoa: MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

- Tổng quan hiện trạng nước thải tại nhà máy tinh bột sắn EaKar

- Đề xuất phương án công nghệ xử lý nước thải phù hợp

- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị

- Dự toán kinh tế cho phương án đề xuất

- Hoàn thiện bản vẽ thiết kế

3 Thời gian thực hiện: Bắt đầu: tháng 01 năm 2015 đến tháng 05/2015

4 Họ tên GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN HIỂN

Nội dung và yêu cầu thực hiện được thông qua bởi Giảng viên hướng dẫn

Tp HCM, ngày…tháng…năm 2015 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn

Th.S NGUYỄN VĂN HIỂN

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt 4 năm học tập và thực hiện khóa luận tôi luôn nhận được sự

quan tâm, động viên và giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, người thân và bạn bè và

các cơ quan tổ chức

Đầu tiên, con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, tất cả mọi người trong

gia đình luôn là nguồn động viên, là điểm tựa vững chắc, đã hỗ trợ và luôn giúp

con có đủ nghị lực để vượt qua khó khăn và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình

Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành đến ThS Nguyễn văn Hiển đã dành

nhiều thời gian, tận tình giúp đỡ và truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tế hướng

dẫn tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn đến tất cả các thầy cô khoa Môi Trường Và Tài

Nguyên trường ĐH Nông Lâm TP.HCM đã truyền đạt cho tôi những kiến thức

quý báu trong suốt bốn năm học vừa qua

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị, các chú trong Nhà Máy Chế Biến

Tinh Bột Sắn EaKar đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi trong thời

gian thực tập tốt nghiệp tại Nhà Máy

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lớp DH11MT đã luôn động viên tôi

trong bốn năm học qua

Dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện khóa luận, nhưng không thể

tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô

về khóa luận tốt nghiệp này

Xin chân thành cám ơn!

Sinh viên: Trần Thị Hồng Phụng

TÓM TẮT

Đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy Tinh bột sắn EaKar,

công suất 3000 m3/ngày.đêm, đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B” được thực hiện

tại Xã EaĐar, Huyện EaKar, Tỉnh Đăk Lăk Thời gian thực hiện từ 02/2015 –

06/2015

Trong đề tài này tôi tiến hành khảo sát dây chuyền công nghệ sản xuất, xác

định lưu lượng, thành phần tính chất nước thải Đồng thời tìm hiểu tổng quan về

công nghệ chế biến tinh bột sắn và các vấn đề môi trường có liên quan

Khoá luận này tập trung tìm phương án tối ưu để xây dựng hệ thống xử lý

nước thải cho dự án sắp được triển khai xây dựng của công ty Với công suất công

ty đưa ra là 200 tấn/ ngày, và nước thải đầu ra cần phải đạt quy chuẩn QCVN

40:2011/BTNMT Từ việc tham khảo các tài liệu về nước thải ngành chế biến tinh

bột sắn đã có hệ thống xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011/BTNMT, khóa luận đã

dự tính thông số xả thải của nhà máy và đề xuất 2 phương án xử lý với công suất

là 3000 m3/ngày

 Phương án 1: nước thải từ nhà máy được tách rác bằng thiết bị lọc

rác thùng quay Sau đó nước thải chảy sang bể lắng cát, và tiếp tục chảy qua bể

điều hòa, hồ cigar để thu hồi khí sinh học, bể trung gian, bể Aerotank, bể lắng sinh

học, và qua hồ sinh học trước khi được xả ra môi trường

 Phương án 2: tương tự phương án 1, nhưng sử dụng bể SBR thay

cho bể Aerotank và lắng sinh học

Qua tính toán, phân tích về mặt kinh tế và kỹ thuật, đã lựa chọn phương án

2 là phương án xử lý nước thải cho nhà máy với các tiêu chí:

 Đảm bảo hiệu quả xử lý, nước thải đầu ra đạt QCVN

40:2011/BTNMT, cột B

 Dễ thi công

 Giá thành xử lý 1 m3 nước thải: 4.075 VNĐ

MỤC LỤC

TÓM TẮT v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC HÌNH xi

: MỞ ĐẦU 1

Chương 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2

1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 3

1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 3

1.4.2 Phương pháp khảo sát thực địa 4

1.4.3 Phương pháp phân tích và trình bày báo cáo 4

1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI 4

1.6 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 4

: TỔNG QUAN 5

Chương 2 2.1 TỔNG QUAN NGÀNH THỰC PHẨM VÀ CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN 5

2.1.1 Ngành thực phẩm Việt Nam 5

2.1.2 Ngành chế biến tinh bột sắn 6

2.2 TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN 7

2.2.1 Thành phần của củ sắn 7

2.2.2 Ứng dụng cuả tinh bột sắn trong thực phẩm và trong công nghiệp 11

2.2.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất tinh bột sắn 13

2.2.4 Vấn đề môi trường trong công nghiệp sản xuất tinh bột sắn 20

2.3 TỔNG QUAN NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN EAKAR 25

2.3.1 Qúa trình hình thành và phát triển 25

2.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất 27

2.3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại nhà máy: 29

2.3.4 Hệ thống cung cấp và phân phối nhiệt 32

2.3.5 Máy móc, thiết bị 32

2.3.6 Nguồn gốc, lưu lượng và tính chất nước thải 35

2.4 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN 40

2.4.1 Tổng quan một số phương pháp xử lý xyanua 41

2.4.2 Các phương pháp xử lý nước thải 45

2.4.3 Một số công nghệ xử lý đang được ứng dụng 57

Chương 3 : XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 60

3.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 60

3.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý 60

3.1.2 Mức độ cần thiết xử lý 61

3.1.3 Xác định các thông số tính toán 62

3.1.4 Phương án 1 64

3.1.5 Phương án 2 69

3.2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ 72

3.2.1 Tính toán các công trình đơn vị phương án 1 72

3.2.2 Tính toán phương án 2 78

3.3 DỰ TOÁN KINH TẾ 80

3.3.1 Phương án 1 80

3.3.2 Phương án 2 81

3.4 PHÂN TÍCH TÍNH KHẢ THI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 82

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

4.1 KẾT LUẬN 83

4.2 KIẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 87

PHỤ LỤC 1 88

PHỤ LỤC 2 156

PHỤ LỤC 3 158

PHỤ LỤC 4 175

PHỤ LỤC 5 178

DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)

BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường

COD : Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

F/M : Tỷ số thức ăn/ vi sinh vật (Food and microorganism ratio)

HT XLNT : Hệ thống xử lý nước thải

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

SS : Rắn lơ lửng (Suspended Solid)

TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1 Thành phần hóa học của củ sắn 8

Bảng 2 2 Thành phần hóa học của vỏ củ khoai mì và bã mì 8

Bảng 2 3 Nồng độ các chất ô nhiễm trong NTSX TBS ở các quy mô sản xuất 21

Bảng 2 4 Kết quả quan trắc chất lượng không khí xung quanh 23

Bảng 2 5 Danh mục các thiết bị hiện nay của nhà máy 32

Bảng 2 6 Thống kê các nguồn gây ô nhiễm từ quy trình sản xuất 37

Bảng 2 7 Tính chất nước thải của một số nhà máy trong lĩnh vực sản xuất TBS 38 Bảng 2 8 Tính chất nước thải của nhà máy TBS EaKar 39

Bảng 2 9 Thông số thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy TBS EaKar 40

Bảng 3 1 Hệ số không điều hòa chung 62

Bảng 3 2 Hiệu suất xử lý phương án 1: 67

Bảng 3 3 Hiệu suất xử lý phương án 2: 70

Bảng 3 4 Thông số thiết kế song chắn rác tinh 72

Bảng 3 5 Thông số thiết kế bể lắng cát 72

Bảng 3 6 Thông số thiết kế bể axit hóa – điều hòa 73

Bảng 3 7 Thông số thiết kế bể trung hòa 73

Bảng 3 8 Thông số thiết kế hồ cigar 74

Bảng 3 9 Thông số thiết kế bể trung gian 74

Bảng 3 10 Thông số thiết kế bể aerotank 75

Bảng 3 11 Thông số thiết kế bể lắng sinh học 76

Bảng 3 12 Thông số thiết kế hồ sinh vật 77

Bảng 3 13 Thông số thiết kế bể nén bùn 77

Bảng 3 14 Thông số thiết kế bể SBR 78

Bảng 3 15 Thông số thiết kế hồ sinh vật 79

Bảng 3 16 Thông số thiết kế bể nén bùn 79

Bảng 3 17 Khái quát dự toán kinh tế phương án 1 80

Bảng 3 18 Khái quát dự toán kinh tế phương án 1 81

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2 1 Cấu tạo củ sắn 7

Hình 2 2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn của Thái Lan 15

Hình 2 3 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn của Trung Quốc 16

Hình 2 4 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề 17

Hình 2 5 Công nghệ sản xuất TBS tại nhà máy TBS EaKar 28

Hình 2 6 Công nghệ xử lý nước thải TBS bằng các hồ sinh học 58

Hình 2 7 Công nghệ xử lý nước thải TBS bằng phương pháp hóa lý và sinh học hiếu khí 59

Hình 3 1 Sơ đồ công nghệ XLNT phương án……… 64

Hình 3 2 Sơ đồ công nghệ XLNT phương án 2 69

: MỞ ĐẦU

Chương 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, khi nhu cầu thực phẩm của con người ngày càng cao thì việc

phát triển ngành công nghệ thực phẩm và chế biến thực phẩm đang ngày càng

được chú trọng, quan tâm Nhằm tạo ra những mặt hàng đáp ứng được nhu cầu

tiêu thụ cũng như yêu cầu về an toàn vệ sinh thực phẩm, các công ty, cơ sở sản

xuất không ngừng cải tiến máy móc, đa dạng hoá nguyên liệu, phụ gia để tiến tới

đa dạng hóa lượng sản phẩm mà vẫn đảm bảo về chất, đảm bảo cho sức khỏe con

người Song song với việc phát triển kinh tế thời kỳ công nghiệp hóa, vấn đề môi

trường càng là một vấn đề cấp thiết cần quan tâm Do đó, mỗi doanh nghiệp đều

quan tâm tới việc phát triển bền vững

Nguồn nguyên liệu vẫn được sử dụng phổ biến cho các sản phẩm trong

ngành thực phẩm, được sử dụng trong nhiều sản phẩm mà từ đó vẫn dễ tạo ra các

sản phẩm mới là tinh bột Trong tự nhiên, tinh bột là một carbohydrat được hình

thành trong tự nhiên với số lượng rất lớn Nó được tìm thấy trong các loại củ, hạt,

quả của các loại cây trồng Tinh bột cung cấp cho cây nguồn năng lượng trong quá

trình cây ngủ và nảy mầm Nó cũng là nguồn năng lượng quan trọng nhất của

động vật và người Tinh bột đóng 1 vai trò sống còn trong cuộc sống của chúng ta

Các dữ liệu thống kê cho thấy ngày nay tinh bột có hơn 4 nghìn ứng dụng

Các loại tinh bột tự nhiên được sử dụng phổ biến và có giá trị thương mại

chủ yếu bao gồm tinh bột sắn, tinh bột khoai tây, tinh bột ngô và tinh bột lúa mì

Từ sự so sánh các loại tinh bột này, chúng ta biết rằng thành phần và đặc tính của

tinh bột sắn là gần giống với tinh bột khoai tây và tốt hơn nhiều tinh bột ngô và

tinh bột lúa mì Ngoài ra, về giá cả, tinh bột khoai tây có giá cao hơn nhiều tinh

bột sắn Với các ưu điểm hấp dẫn về đặc tính và giá, hiện đang có nhu cầu tăng

trưởng rõ rệt đối với tinh bột sắn ở khắp nơi trên thế giới

Hàng năm, một lượng bột mì rất lớn được sản xuất nhằm phục vụ nhu cầu

sản xuất cũng như nhu cầu sử dụng của con người Cùng với số lượng lớn tinh bột

sắn được sản xuất là lượng nước thải phát sinh với lưu lượng lớn và nồng độ ô

nhiễm cao, khó xử lý

Tại Việt Nam, có khoảng 100 nhà máy chế biến và sản xuất tinh bột sắn có

quy mô vừa và lớn đang hoạt động có tổng công suất khoảng 3,8 triệu tấn củ tươi/

năm và nhiều cơ sở chế biến quy mô nhỏ phân bố hầu hết ở các tỉnh/ thành phố

trên cả nước Do chỉ chú trọng dây chuyền sản xuất hiện đại mà các dự án đầu tư

thường ít quan tâm đến việc đầu tư hệ thống xử lý nước sản xuất và hệ thống thu

hồi khí Biogas để tái phục vụ sản xuất, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường

xung quanh

Năm 1998, nhà máy chế biến tinh bột sắn EaKar được đưa vào hoạt động

đã tạo công ăn việc làm cho người dân địa phương và góp phần vào việc đóng góp

ngân sách nhà nước Tuy nhiên, cùng với sự tồn tại và phát triển của nhà máy là

những vấn đề bức thiết cần phải giải quyết đó là vấn đề về môi trường Đặc biệt là

nước thải của nhà máy được đặt lên hàng đầu

Từ các lý do trên, vấn đề đưa ra biện pháp xử lý nước thải chế biến tinh bột

sắn vừa hiệu quả lại vừa phù hợp với doanh nghiệp địa phương là cần thiết Do đó,

tác giả lựa chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn

EaKar công suất 3000m3/ngày đêm” là đề tài khóa luận tốt nghiệp

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Đề tài tập trung vào hai mục tiêu chính:

 Khảo sát và đánh giá hiện trạng hệ thống xử lý nước thải hiện hữu tại nhà

máy tinh bột sắn Eakar, từ đó đề xuất giải pháp phù hợp

 Xây dựng phương án và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột

sắn cho nhà máy tinh bột sắn EaKar công suất 3000 m3 /ngày đêm Hệ

thống xử lý nước thải đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn cột B –

QCVN 40 – 2011 – BTNMT

1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN

Để đạt được các mục tiêu trên, nội dung thực hiện gồm:

 Tổng quan về ngành thực phẩm và chế biến tinh bột sắn

 Tổng quan quy trình sản xuất chế biến tinh bột sắn

 Tổng quan nhà máy tinh bột sắn EaKar

 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn

 Nguồn gốc, lưu lượng và tính chất nước thải

 Tổng quan công nghệ xử lý nước thải ngành công nghệ thực phẩm và chế

biến tinh bột sắn

 Xây dựng phương án, tính toán, thiết kế, dự toán kinh tế và lựa chọn giải

pháp cho hệ thống xử lý nước thải của nhà máy

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

 Nghiên cứu tài liệu về công nghệ xử lý nước thải tinh bột sắn đang được áp

dụng hiện nay và mức độ hiệu quả của từng công nghệ

 Các văn bản pháp luật về môi trường có liên quan

 Tài liệu của công ty vê cơ cấu tổ chức, quy trình sản xuất, sản phẩm, hoạt

động kinh doanh và nhu cầu nguyên vật liệu của nhà máy

 Các số liệu hiện trạng môi trường của nhà máy

 Các nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước về xử lý cũng như nâng cao

hiệu quả xử lý nước thải cho ngành chế biến tinh bột sắn

1.4.2 Phương pháp khảo sát thực địa

 Tiến hành khảo sát thực tế về quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy

 Tìm hiểu thực tế các nguồn phát sinh ô nhiễm, các bước trong quy trình có

sử dụng nước và thải nước

 Quan sát và định tính sơ bộ nguồn ô nhiễm qua giác quan

 Khảo sát, nghiên cứu mặt bằng nhà máy nhằm bố trí công trình phù hợp

1.4.3 Phương pháp phân tích và trình bày báo cáo

 Thống kê và tính toán các số liệu, tài liệu thu thập được

 Sử dụng công cụ Word để soạn thảo văn bản

 Sử dụng phần mềm Autocad để lập bản vẽ thiết kế

1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI

Nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn EaKar, thuộc công ty cổ phần

lương thực vật tư nông nghiệp Đăk Lăk

1.6 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

 Ý nghĩa khoa học: ứng dụng nghiện cứu khoa học vào thực tế để phát huy

tối đa khả năng xử lý hiệu quả nước thải ngành công nghệ thực phẩm nói

chung và chế biến tinh bột sắn nói riêng

 Môi trường: xử lý hiệu quả giảm ô nhiễm môi trường

 Kinh tế: tăng cường tái sử dụng các chế phẩm, giảm chi phí sản xuất cũng

như vận hành hệ thống xử lý

: TỔNG QUAN

Chương 22.1 TỔNG QUAN NGÀNH THỰC PHẨM VÀ CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN

2.1.1 Ngành thực phẩm Việt Nam

Qua hơn 20 năm hình thành và phát triển, ngành công nghiệp thực phẩm đã

từng bước đáp ứng được các nhu cầu thực phẩm trong và ngoài nước với sự đa

dạng về mẫu mã, chủng loại, nhiều mặt hàng có sức cạnh tranh cao trên thị trường

trong và ngoài nước Theo Bộ công thương, ngành chế biến thực phẩm chiếm một

tỷ lệ đáng kể sản lượng đầu ra của ngành công nghiệp nói chung và tổng sản phẩm

quốc nội GDP nói riêng

Năm 2007, sau khi Việt Nam gia nhập tổ chức Thương mại Thế giới WTO

đã đem lại nhiều cơ hội cũng như những thách thức mới, đặc biệt ảnh hưởng lớn

tới ngành công nghiệp thực phẩm Ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam phát

triển với hai loại chủ yếu ứng với hai thị trường tiêu thụ đó là tiêu thụ trong nước

và xuất khẩu Ngoài việc đảm bảo chất lượng và số lượng cho người tiêu dùng

trong nước, ngành công nghiệp thực phẩm còn đẩy mạnh xuất khẩu ra thị trường

quốc tế Thực tế thông qua việc Việt Nam gia nhập các tổ chức thương mại khu

vực và thế giới như ASEAN và WTO, các mặt hàng xuất khẩu ngày càng đa dạng

và đem lại lợi nhuận cao, đặc biệt như gạo, cá, cà phê, trà…Mặc dù có nhiều cơ

hội phát triển, có tốc độ phát triển khá nhanh, tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho

rằng, ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam chưa xây dựng được nhiều thương

hiệu lớn trên tầm quốc tế

Để tạo sự phát triển bền vững của ngành công nghệ thực phẩm trên thị

trường trong nước và quốc tế, việc đổi mới liên tục công nghệ, đa dạng hóa sản

phẩm là cần thiết Không những thế, sản phẩm còn cần phải đảm bảo vệ sinh, an

toàn thực phẩm cũng như môi trường Do đó, cần thay đổi công nghệ, các thiết bị

đồng bộ hiện đại và ứng dụng các thành quả của công nghệ sinh học, công nghệ

môi trường để sử dụng tiết kiệm và tái sử dụng năng lượng, nguyên liệu hiệu quả,

giảm thiểu tối đa những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường Từ đó, sản phẩm tạo

ra được đảm bảo hơn về chất lượng, cũng như tạo niềm tin đối với người tiêu

dùng

2.1.2 Ngành chế biến tinh bột sắn

2.1.2.1 Trên thế giới

Hiện tại, sắn được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới,

là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người

Tinh bột sắn là sản phẩm ngành công nghiệp thực phẩm có ứng dụng rộng

rãi trong nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau như chế biến thành thức ăn cho con

người, thức ăn gia súc, cồn, rượu, bột ngọt, các loại siro và phục vụ cho một số

ngành công nghiệp như: giấy, hồ, công nghiệp dệt, cao su, dược…

2.1.2.2 Tại Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp, và sắn là một loại cây trồng đem lại

nhiều lợi ích cho người nông dân Năng suất sắn của Việt Nam hiện nay đứng

khoảng thứ 10 trong số các quốc gia năng suất cao, với năng suất 17,6 tấn/ha (năm

2013) Theo số liệu thống kê của Bộ Công thương cho biết, tính đến năm 2013,

diện tích trồng sắn của cả nước có khoảng 560 nghìn ha, với tổng sản lượng đạt

gần 9,4 triệu tấn Trong đó, 30% sản lượng thu được được phục vụ cho nhu cầu

tiêu dùng trong nước làm lương thực, chế biến thức ăn chăn nuôi, công nghiệp

dược phẩm, làm nguyên liệu sản xuất xăng sinh học, cồn công nghiệp… Còn lại

70% sản lượng được xuất khẩu ra thị trường khu vực và thế giới, đặc biệt như các

nước châu Á như: Trung Quốc, Hàn Quốc, Malaysia, Indonesia, Ấn Độ,

Myanmar, Nhật Bản… Các nhà máy tinh bột sắn (TBS) trải dài từ Bắc vào Nam,

nhưng chủ yếu tập trung ở các tỉnh Miền trung – Tây Nguyên

Theo thống kê, hiện nay, Việt Nam có gần 100 nhà máy chế biến tinh bột

sắn có công suất từ 50 tấn sp/ngày trở lên, và hàng trăm cơ sở chế biến thủ công

2.2 TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN

2.2.1 Thành phần của củ sắn

2.2.1.1 Cấu tạo củ sắn

Củ sắn (khoai mì) có dạng hình trụ, vuốt hai đầu Kích thước tùy thuộc vào

thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng, dài 0,1 ÷ 1m, đường kính 2 ÷

10 cm Củ sắn (khoai mì) là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân chạy dọc theo củ

đến đuôi củ Cấu tạo gồm có 4 phần chính: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn và lõi sắn

Hình 2 1 Cấu tạo củ sắn

- Vỏ gỗ

Chiếm 0,5 – 3 % khối lượng củ Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và

hemicellulose, hầu như không có tinh bột Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu

nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác

động cơ học bên ngoài Khi chế biến, phần vỏ gỗ thường kết dính với các thành

phần khác như: đất, cát, sạn và các chất hữu cơ khác

- Vỏ cùi

Vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lượng củ Gồm các tế

bào có cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%) Giữa các lớp vỏ là mạng lưới

ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tannin, enzyme và các sắc tố

- Thịt sắn ( ruột củ)

Là thành phần chiếm chủ yếu của củ, chiếm 70 – 75% trọng lượng củ Bao

gồm các tế bào có cấu tạo tù cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và

nguyên sinh chất Hàm lượng tinh bột trong ruột củ phân bố không đều Kích

thước hạt tinh bột khoảng 15 – 80mm Củ sắn để càng già thì càng có nhiều xơ

- Lõi sắn

Lõi sắn thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ

Lõi chiếm khoảng 0,3 – 1% khối lượng củ Thành phần cấu tạo chủ yếu là

cellulose và hemicellulose

2.2.1.2 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của củ sắn thay đổi tùy thuộc vào giống, tính chất, độ

dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch

1 – 1,45

1 – 1,4 vết vết 6,6 – 10,2

12,5 – 13 51,8 – 63 12,8 – 14,5 1,5 – 2 0,58 – 0,65 0,37 – 0,43 0,008 – 0,009 1,95 – 2,4

4 – 8,492

(Nguồn: Đoàn Dụ và các cộng sự, 1983)

Trong củ, hàm lượng các axit amin không được cân đối, thừa arginine

nhưng lại thiếu các axit amin chứa lưu huỳnh Cũng như phần lớn các loại hạt và

củ, thành phần chính của củ sắn là tinh bột Ngoài ra, trong củ sắn còn có các chất:

đạm, muối khoáng, lipit, xơ và một số vitamin B1, B2

2.2.1.3 Tính chất của tinh bột sắn:[1]

Tinh bột sắn có màu rất trắng Củ sắn và tinh bột sắn thường có pH trong

khoảng 6,0 ÷ 6,3 Tinh bột có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình mũ, có một số

hạt trũng, có màu rất trắng Nên trong quá trình sản xuất nên loại bỏ vỏ để không

tạo màu tối cho tinh bột Tinh bột khoai mì có kích thước từ 5 đến 40µm với

những hạt lớn 25-35µm, hạt nhỏ 5-15µm và nhiều hình dạng, chủ yếu là hình tròn,

bề mặt nhẵn, một bên mặt có chổ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa

Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương

đối cao, 215.000g/mol so với 30.500, 130.000, 224.500 và 276.000 tương ứng với

amylose của bắp, tinh bột lúa mì, tinh bột khoai tây và tinh bột bắp sáp Tinh bột

sắn có những tính chất tương tự các loại tinh bột chứa nhiều amylopectin như độ

nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp và độ bền gel cao Hàm lượng amylopectin và

amylose trong tinh bột sắn liên quan tới độ dính của củ nấu chín và nhiều tính chất

trong các ứng dụng công nghiệp

Nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoai mì trong khoảng 58.5-700C so với 56-660C ở

khoai tây và 62-720C ở tinh bột bắp Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ liên

kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ

hóa Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu của tinh bột, nhiệt độ hồ

hóa thấp thường làm chất lượng nấu thấp do tinh bột dễ bị phá vỡ

Độ nhớt là tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng trong công

nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp vải, giấy Tinh bột khoai mì có độ

nhớt rất cao Độ nhớt cao thể hiện ở lực liên kết yếu giữa các phân tử tinh bột

trong cấu trúc hạt Xử lý hóa học, vật lý (gia nhiệt, xử lý bằng áp suất hơi, thêm

các chất hóa học, thay đổi pH của môi trường) cũng như sự có mặt của các chất

như protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt đều có ảnh hưởng đến tinh bột

khoai mì

Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là tính chất quan trọng và cũng rất

khác nhau giữa các dạng tinh bột Tính chất này của tinh bột khoai mì phụ thuộc

rất nhiều vào giống khoai mì, điều kiện môi trường sống, thời điểm thu hoạch

nhưng lại không liên quan đến kích thước hạt hay trọng lượng phân tử tinh bột

Cấu trúc gel của tinh bột khoai mì có độ bền cao hơn so với nhiều loại ngủ

cốc khác nên được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt với

những sản phẩm phải bảo quản trong thời gian dài

Ngoài ra, trong củ sắn còn có các thành phần dinh dưỡng như: Đường,

Prôtein, Nước (chiếm khoảng 70% khối lượng toàn củ)… Ngoài những chất dinh

dưỡng trên, trong khoai mì còn có độc tố Chất độc có trong cây khoai mì ngày

nay đã được nghiên cứu và xác định tương đối rõ Đó chính là HCN Trong củ

khoai mì, HCN tồn tại dưới dạng CN- Tùy thuộc vào giống và đất trồng mà hàm

lượng độc tố trong khoai mì khoảng 0,001 – 0,04% Cyanua là nguyên tố gây độc

tính cao đối với con người và thủy sinh vật Cyanua tự do tồn tại dưới dạng HCN

hay CN- là dạng độc tính nhất, trong nước là HCN Cyanua ngăn cản quá trình

chuyển hóa các vào da, túi mật, thân, ảnh hưởng đến quá trình phân hóa tế bào

trong hệ thần kinh… CN- gây độc tính cho cá, động vật hoang dã, vật nuôi

2.2.1.4 Phân loại khoai mì [1]

Có nhiều cách phân loại khoai mì khác nhau, nhưng chủ yếu là được phân

ra từ hai loại: khoai mì đắng và khoai mì ngọt Việc phân loại này phụ thuộc vào

thành phần cyanohydrin có trong củ mì

- Khoai mì đắng (Manihot palmata hay Manihot aipr Pohl): Hàm

lượng HCN hơn 50mg/kg củ Khoai mì đắng có thành phần tinh bột cao, sử dụng

phổ biến làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công

nghiệp hóa dược, công nghiệp giấy và nhiều ngành công nghiệp khác

- Khoai mì ngọt ( Manihot aipr hay Manihot utilissima Pohl): Hàm

lượng HCN nhỏ hơn 50mg/kg củ Khoai mì ngọt được dùng làm thực phẩm tươi vì

vị ngọt và dễ tạo thành bột nhão, dễ nghiền nát hay đánh nhuyễn

2.2.2 Ứng dụng cuả tinh bột sắn trong thực phẩm và trong công nghiệp

- Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm:

+ Dùng làm phụ gia trong công nghiệp bánh kẹo, đồ hộp

+ Dùng làm tăng lượng chất rắn trong các loại súp đóng hộp, kem,

chất bảo quản hoa quả

+ Dùng làm chất gắn kết để gắn kết các sản phẩm và ngăn ngừa sự khô

trong quá trình nấu như các loại nước sốt và bảo quản thịt

+ Dùng làm chất ổn định nhờ tính giữ nước cao của tinh bột như dùng

trong các loại kem, các loại bột làm bánh

- Sử dụng đặc tính tạo sệt, dùng trong súp, thực phẩm trẻ em, các loại

nước sốt, nước chấm…

- Trong xây dựng: Tinh bột được dùng làm chất gắn kết bê tông, tăng

tính liên kết cho đất sét, đá vôi, dùng làm keo dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép,

phụ gia cho sơn

- Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm: Tinh bột được dùng

làm phấn tẩy trắng, đồ trang điểm, phụ gia cho xà phòng, kem thoa mặt, tá dược

- Ứng dụng trong công nghiệp khai khoáng: Tinh bột được dùng làm

phụ gia cho tuyển nổi khoáng sản,dung dịch nhũ tương trong dung dịch khoan dầu

khí

- Ứng dụng trong công nghiệp giấy:

+ Tinh bột được dùng để chế tạo chất phủ bề mặt, thành phần nguyên

liệu giấy không tro, các sản phẩm tã giấy cho trẻ em

+ Tăng độ bền, chịu gấp, chống thấm cho giấy

+ Cải thiện ngoại quan của giấy và độ bền

+ Dùng cho các loại giấy tạo sóng, giấy cán tấm và thùng giấy các

tông

- Ứng dụng trong công nghiệp dệt:

+ Hồ sợi chỉ dọc để làm hạn chế đứt chỉ và chẻ sợi chỉ trên khung cửi

(tinh bột biến tính thích hợp hơn cho ứng dụng này)

+ Dùng trong in nhuộm trên vải sợi: làm quánh thuốc nhuộm, tác dụng

như là chất mang màu

+ Hồ vải thành phẩm để cải thiện độ cứng và khối lượng vải

- Ứng dụng trong nông nghiệp: Dùng làm chất trương nở, giữ ẩm cho

đất và cây trồng chống lại hạn hán

- Các ứng dụng khác: Tinh bột được dùng làm màng plastic phân huỷ

sinh học, pin khô, thuộc da, keo nóng chảy, chất kết dính trong nhiều ngành công

nghiệp (tấm trần thạch cao, thực phẩm chăn nuôi…), khuôn đúc, phụ gia nung kết

kim loại, sản xuất bao bì, lốp xe, gỗ dán, chất tẩy rửa…

2.2.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất tinh bột sắn

2.2.3.1 Quy trình sản xuất tinh bột sắn cơ bản [1]

Củ sắn phải được chế biến ngay trong vòng 24 giờ kể từ sau khi thu hoạch

Yếu tố quan trọng nhất để sản xuất được tinh bột sắn chất lượng cao là toàn bộ quá

trình từ khi thu hoạch đến khi hoàn tất công đoạn sấy phải được thực hiện trong

thời gian ngắn nhất có thể được do sự hư hỏng bắt đầu xảy ra ngay từ khi ngắt củ

và diễn biến suốt trong quá trình chế biến

Các giai đoạn cơ bản để sản xuất tinh bột sắn như sau:

- Rửa và gọt vỏ củ để loại bỏ chất dính vào củ và lớp biểu bì bảo vệ

- Nạo hoặc nghiền để phá vỡ cấu trúc tế bào, làm vỡ thành tế bào

nhằm giải phóng tinh bột thành các hạt riêng biệt và không bị hư hại khỏi các

thành phần không tan khác

- Sàng hoặc trích ly để phân tách phần bột nhão đã được nghiền nhỏ

thành hai phần – phần xơ bỏ đi và phần sữa tinh bột

- Tinh sạch và loại bỏ nước để tách các hạt tinh bột sắn khỏi huyền

phù của chúng trong nước nhờ lắng đọng hoặc ly tâm

- Sấy khô để loại bỏ ẩm từ bánh tinh bột ẩm thu được trong giai đoạn

phân tách nhằm giảm độ ẩm từ 34 ÷ 35% xuống 12 ÷ 14%

- Giai đoạn kết thúc gồm tán bột, sàng và đóng bao

2.2.3.2 Giới thiệu công nghệ sản xuất tinh bột sắn trên thế giới và Việt Nam

- Sản xuất tinh bột sắn ở các hộ gia đình:

Công việc sản xuất hoàn toàn bằng các dụng cụ thủ công thô sơ Trong sắn,

ngoài tinh bột còn có các thành phần khô khác Vì vậy nhiệm vụ của quá trình sản

xuất tinh bột sắn là lấy tinh bột tới mức tối đa bằng cách phá vỡ tế bào, giải phóng

tinh bột và tách tinh bột ra khỏi các chất hòa tan cũng như các chất không hòa tan

khác Phương pháp này cho năng suất thấp, chất lượng sản phẩm kém Kỹ thuật

đơn giản và gián đoạn

- Sản xuất ở quy mô nhỏ bằng các thiết bị bán cơ giới:

Phương pháp này ưu việt hơn so với phương pháp thủ công Phương pháp

này sử dụng máng lắng lớn nên khó đạt năng suất cao, kết hợp với công đoạn tách

xơ, đạm, muối vô cơ ra khỏi tinh bột trên máng lắng nên chất lượng sản phẩm

không đạt hiệu quả, hiệu suất thu hồi tinh bột thấp, lao động vất vả, khó đảm bảo

vệ sinh công nghiệp

- Sản xuất tinh bột bằng phương pháp trích ly:

Đây là phương pháp dùng thiết bị ly tâm để thực hiện quá trình tách,

phương pháp này cho chất lượng sản phẩm cao, năng suất lớn, quá trình sản xuất

được tự động hóa, đảm bảo vệ sinh công nghiệp Hiện nay, phương pháp này được

sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như: Thái Lan, Trung Quốc, Việt

Nam,…

a) Giới thiệu các quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn

Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn của Thái Lan, Trung

Quốc, Việt Nam…

- Thái Lan là nước đứng đầu thế giới về xuất khẩu tinh bột sắn Do đó

quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Thái Lan cũng rất phát triển, có rất

nhiều công ty sản xuất về công nghệ này (Hình 2.2)

Ưu điểm: Công đoạn trích ly chiết suất được thực hiện qua nhiều giai đoạn,

kết hợp với xử lý bột bằng SO2 Do đó, quy trình công nghệ của Thái Lan cho tỷ lệ

thu hồi hồ tinh bột cao, lượng bột tạo ra theo bã có thể hạn chế tới mức thấp nhất

Hình 2 2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn của Thái Lan

- Trung Quốc không phải là nước trồng nhiều sắn, nhưng do nhu cầu

sử dụng tinh bột sắn ngày càng cao trong những năm gần đây Do đó, Trung Quốc

phải nhập các sản phẩm từ sắn, nhất là sắn lát khô, chính vì vậy nên công nghệ chế

biến tinh bột sắn ở Trung Quốc cũng phát triển

Hình 2 3 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn của Trung Quốc

- Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam:

+ Công nghệ sản xuất ở quy mô công nghiệp:

Nhà máy sản xuất tinh bột sắn được sản xuất với công nghệ thiết bị hiện đại

cho năng suất thu hồi tinh bột cao và định mức tiêu hao nguyên nhiên liệu thấp

Công nghệ sản xuất tinh bột sắn thường nhập từ nước ngoài Một số nhà máy áp

dụng công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Thái Lan như: Nhà máy sản xuất tinh bột

sắn Đăk Lăk, Quảng Ngãi, Việt Nam Tapioca (Tây Minh)…; Áp dụng công nghệ

của Trung Quốc như: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Thừa Thiên Huế…

+ Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề:

Sản xuất tinh bột sắn bằng thủ công được thực hiện ở các công đoạn đơn

giản, chỉ cần phá vỡ cấu trúc tế bào và thu hồi tinh bột Quy trình sản xuất gián

đoạn, thiết bị cũ kỹ, lạc hâu, thô sơ không đồng bộ nên mức độ cơ giới hóa thấp

Vì vậy, hiệu quả thu hồi tinh bột không cao

Hình 2 4 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề

b) Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn:

Hạt tinh bột sắn nằm bên trong cấu trúc của tế bào củ, vậy nhiệm vụ sản

xuất là tách lấy tinh bột tới mức tối đa bằng cách phá vỡ tế bào, giải phóng tinh

bột Dựa vào tính không hòa tan trong nước của bột, kích thước hạt nhỏ nhưng tỷ

trọng lớn nên chúng ta dùng các biện pháp như nghiền, ly tâm để tách tinh bột

Quy trình sản xuất tinh bột sắn có thể được chia thành các công đoạn cơ bản như

sau:

- Công đoạn rửa củ và bóc vỏ:

Sắn củ tươi sau khi thu mua phải được chế biến ngay, sắn từ khi thu hoạch

cho đến khi chế biến khoảng 2 ngày Sắn được đưa vào hệ thống bunke để dự trữ,

phân phối một cách đều đặn cho quá trình sản xuất nhờ dưới đáy phễu có sàn rung

Khi sàn rung làm việc thì nguyên liệu rơi xuống băng tải đều hơn và được băng tải

đưa đến thùng quay hình trụ, nằm ngang Tại đây, sự va đập của các củ sắn với

nhau và củ sắn đập vào thành lồng, vỏ lụa, đất cát được loại bỏ, đồng thời nước

được phun vào để rửa củ Công đoạn này càng làm sạch càng tốt để tránh ảnh

hưởng đến chất lượng sản phẩm

- Công đoạn nghiền:

Tại đây sắn được băm nhỏ và nghiền để phá vỡ cấu trúc tế bào nhằm giải

phòng tinh bột thành các hạt riêng biệt và không bị hư hại ra khỏi các thành phần

không tan khác Quá trình nghiền càng mịn thì hiệu suất thu hồi tinh bột càng hiệu

quả và ngược lại Tuy nhiên cũng không nên nghiền quá mịn vì sẽ tốn năng lượng,

và chất xơ trở nên quá mịn dẫn đến khó tách chúng ra khỏi tinh bột Sắn củ tươi

sau khi bóc vỏ và rửa củ được băng chuyền đưa đến máy nghiền hoặc máy băm và

mài có lắp các răng cưa, tại đây sắn được làm tơi kết hợp với nước được bơm vào

tạo thành hỗn hợp bã – nước – bột hay còn gọi là dịch sữa

- Công đoạn tách chiết xuất:

Đây là công đoạn quan trọng nhất quyết định tỷ lệ thu hồi và chất lượng của

tinh bột, công đoạn này thường được tiến hành qua nhiều công đoạn nhỏ:

+ Công đoạn 1: Tách bã thô

Dịch sữa sau khi mài được bơm qua hệ thống Extractor để chiết tách riêng

giữa bã sắn và tinh bột Quá trình này được thực hiện theo 4 lần khác nhau bởi các

thiết bị tách có kích thước lỗ lưới khác nhau Nhờ vào lực ly tâm và sự hỗ trợ của

nước rửa, tinh bột tự do lọt lưới qua cổ góp đến thùng chứa đưa qua ly tâm tách

dịch bào, phần còn lại không lọt lưới gồm xơ lớn đưa vào thiết bị ly tâm tận dụng

Đồng thời ở đây có quá trình tẩy màu bằng dung dịch SO2

+ Công đoạn 2: Tách dịch bào

Đây là công đoạn nhằm tách dịch bào lẫn trong dịch sữa tinh bột, nhằm

ngăn chặn quá trình tạo màu và giữ được màu trắng tự nhiên của bột thành phẩm

Để tách dịch bào người ta dùng máy ly tâm Dịch sữa tinh bột sau khi tách

bã thô được bơm đến máy ly tâm, dịch tinh bột được phân riêng qua ống dẫn

xuống thùng chứa và bơm qua công đoạn tiếp theo

+ Công đoạn 3: Tách bã mịn

Sau khi tách xác lần cuối dịch sữa bột chảy xuống thùng chứa và bơm đến

thiết bị tách bã mịn để tách dịch bã còn lại

Lượng bã thô tinh và mịn được đưa đến thiết bị tách xác tận dụng dịch sữa

thu được ở đây có nồng độ tinh bột thấp được bơm về công đoạn nghiền để làm

nhỏ và quay trở lại các thiết bị tách chiết để tận thu tinh bột

Bã thu được ở công đoạn tách chiết xuất có hàm lượng nước rất cao ( 70 –

75%) và còn chứa 12 – 14% tinh bột Do vậy phần lớn các nhà máy đều dùng bã

sắn để sản xuất cồn hoặc làm thức ăn gia súc

- Ly tâm tách nước:

Sau khi tinh chế, thu được sữa tinh bột thuần khiết có nồng độ Be =18 – 20

để tách lấy tinh bột, dùng thiết bị ly tâm nhằm giảm độ ẩm đến mức tối đa trước

khi sấy Sau khi qua ly tâm độ ẩm tinh bột còn khoảng 34 – 36% rồi chuyển vào

thiết bị sấy

- Sấy bột

Nguyên tắc của quá trình sấy là theo kiểu sấy phun Trong quá trình này, độ

ẩm trong bột sẽ nhận nhiệt và bốc hơi Kết thúc quá trình sấy, bột có độ ẩm 11,5 –

12,5%

Bột trong ống dẫn có dạng bụi do đó phải qua hệ thống cyclon để thu hồi

tinh bột và khí nóng thải ra ngoài Tinh bột từ cyclon thu hồi được từ quạt hút

chuyển qua hệ thống cyclon làm nguội tinh bột trước khi xuống máy đóng bao

- Sàng, phân loại, đóng bao và bảo quản

Để nâng cao tính đồng nhất của sản phẩm, tinh bột thu được sau công đoạn

sấy được đưa vào sàng phân loại Ở đây những hạt nhỏ mịn, đạt tiêu chuẩn được

đưa tới thùng chứa để đóng bao, những hạt to được đưa qua máy nghiền nhỏ, sau

đó lại được đưa quay trở lại sàng để phân loại tiếp

Tinh bột thành phẩm vào bao có khối lượng tịnh 50kg hoặc 25kg Tinh bột

có tính hút ẩm mạnh nên kho bảo quản phải khô ráo và hạn chế cường độ chiếu

sáng của ánh sáng mặt trời

2.2.4 Vấn đề môi trường trong công nghiệp sản xuất tinh bột sắn.[1]

2.2.4.1 Nước thải

Quá trình tách tinh bột khỏi củ sắn cần một lượng nước lớn nên tạo ra một

lượng lớn nước thải Chính các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein, xenluloza,

pectin, đường có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao

cho các dòng nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn qua quá trình sản xuất

Ngoài ra, trong quá trình sản xuất, HCN hoà tan trong nước rửa bã, thoát khỏi dây

chuyền sản xuất cũng góp phần gây ô nhiễm môi trường, tạo màu sẫm của nước

thải Phần lớn các nhà máy sản xuất tinh bột sắn nằm gần sông, hồ Do đó, sông,

hồ dễ trở thành nơi để các nhà máy xả nước thải vào Đây chính là mối nguy cơ đe

dọa môi trường và chất lượng sống của dân cư quanh vùng

Quá trình sản xuất tinh bột sắn là một quy trình công nghệ sản xuất có nhu

cầu sử dụng nước khá lớn, khoảng 15 – 40 m3/tấn sản phẩm, tùy thuộc vào công

nghệ sản xuất khác nhau

- Nước thải sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy

- Nước thải công nghiệp: phát sinh từ các quá trình:

+ Nước thải từ bãi rửa xe có chứa đất cát, dầu mỡ…

+ Nước thải từ vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng

+ Nước thải từ dây chuyền chế biến tinh bột, thành phần nước thải bao

gồm các tạp chất, chất rắn lơ lửng, vi sinh…Trong đó, công đoạn rửa củ chiếm 15

– 20% lượng nước sử dụng, từ công đoạn cắt nhỏ và mài đến công đoạn sấy tinh

bột chiếm 70 – 80% lượng nước sử dụng

Bảng 2 3 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất TBS ở các

quy mô sản xuất [1]

Thông số Quy mô sản xuất lớn Quy mô sản xuất

nhỏ Nước thải chính Nước thải phụ

+ Lưu lượng và chế độ thải nước: lưu lượng nước thải tùy thuộc vào

công suất và công nghệ sản xuất Thông thường mỗi nhà máy chế biến TBS quy

mô lớn với 50 tấn sp/ngày trở lên thì thải ra khoảng 2000 – 15000 m3

/ngày

+ Chế độ thải: do đặc trưng của nhà máy sản xuất TBS là làm việc 3 ca

mỗi ngày và liên tục nên chế độ nước thải ổn định, lưu lượng nước thải không thay

đổi nhiều

- Nước mưa chảy tràn

=> Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn:

Hiện nay, vấn đề xử lý nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn được

quan tâm nhiều ở các làng nghề thủ công Nước thải trong quá trình sản xuất nhất

là tại các làng nghề cùng với nước thải sinh hoạt và chăn nuôi đã được xử lý bằng

hầm Biogas ở một số hộ gia đình Tuy nhiên, số hộ gia đình sử dụng phương pháp

này rất ít, chủ yếu nước thải vẫn dẫn thẳng ra mương dẫn chung mà không qua bất

kỳ quá trình xử lý sơ bộ nào

Đối với các cơ sở sản xuất quy mô công nghiệp, tình trạng ô nhiễm trong

chế biến tinh bột sắn đang ở mức báo động Một số nhà máy đã có hệ thống xử lý

nhưng hoạt động không hiệu quả, không phù hợp với công suất hay chưa có hệ

thống xử lý

2.2.4.2 Khí thải

Khí thải trong nhà máy sản xuất tinh bột sắn phải kể đến là các hợp chất

SOx từ quá trình tẩy rửa dùng nước SO2, dung dịch NaHSO3, CO2 từ quá trình đốt

nhiên liệu, các loại khí NH4, indon, scaton, H2S, CH4 từ các quá trình lên men yếm

khí và hiếu khí các hợp chất hữu cơ như tinh bột, đường, protein trong nước thải,

bã thải

Khí thải phát sinh trong quá trình sả xuất tinh bột sắn không lớn Tuy nhiên

cũng có thể kể đến các loại khí sau:

- Trong sản xuất tinh bột sắn, hợp chất cyanegenic glucozit thủy phân

giải phóng HCN, đây là axit dễ bay hơi, chúng phát tán vào không khí và gây ảnh

hưởng đến sức khỏe của con người và gia súc

- Sản xuất tinh bột sắn ở quy mô công nghiệp thường có lò cấp nhiệt

cho quá trình sấy khô sản phẩm, quá trình chạy máy phát điện Do vậy, khí ô

nhiễm có thể phát sinh do quá trình đốt dầu, thành phần chính của loại khí này là:

NOx, SOx, bụi,…

- Để tấy trắng tinh bột ở quy mô sản xuất ớn có thể đốt lưu huỳnh tạo

sunfua – dioxxit, quá trình này phát sinh SO2 Ngoài ra, SO2 còn phát sinh từ khi

vực nghiền bột trong trường hợp định lượng quá nhiều SO2 vào dung dịch sữa bột

- Phát sinh từ quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ trong bã thải

rắn hoặc trong nước thải từ các hồ sinh học như: H2S, NH3, xeton… Có khả năng

gay các bệnh về đường hô hấp, ung thư, nguy hiểm cho con người

- Không khí bị ô nhiễm bởi bụi do quá trình vận chuyển nguyên liệu,

bụi trong quá trình sàng, sấy khô và đóng bao sản phẩm

- Bên cạnh khí thải của lò hơi, một vấn đề khí thải khác của nhà máy

sản xuất tinh bột sắn là mùi hôi Mùi hôi hình thành do sự phân huỷ của tinh bột

sắn và các chất hữu cơ Các chất này có trong bã thải, lưu đọng trong thiết bị sản

xuất và khu vực nhà xưởng Nước thải lưu trữ trong hồ bị phân huỷ yếm khí cũng

gây mùi hôi và gây khó chịu đối với công nhân lao động trực tiếp sản xuất và dân

cư lân cận

Bảng 2 4 Kết quả quan trắc chất lượng không khí xung quanh

STT Vị trí quan trắc Thông số quan trắc ( đvt: mg/m3)

Nguồn: Kết quả phân tích môi trường nhà máy tinh bột sắn do Trung tâm

tư vấn công nghệ Môi trường và An toàn vệ sinh lao động thực hiện ngày

25/6/2010

2.2.4.3 Chất thải rắn và bã thải

Các chất thải rắn gồm vỏ sành (vỏ lớp ngoài cùng của củ sắn), các phần xơ,

bã thải rắn chứa nhiều xenluloza, bã lọc từ máy lọc, máy ly tâm

Trong sản xuất tinh bột sắn củ tươi, chất thải rắn chủ yếu phát sinh từ công

đoạn rửa củ, bóc vỏ và công đoạn lọc Phần chất thải rắn sinh ra trong quá trình

sản xuất chủ yếu bao gồm [2]:

- Vỏ gỗ và vỏ củ, chiếm khoảng 2 - 3% lượng sắn củ tươi, được loại

bỏ ngay từ khâu bóc vỏ Loại này có thể được sử dụng làm thức ăn gia súc ở dạng

khô hoặc ướt

- Xơ và bã sắn sau khi đã lọc hết tinh bột Loại chất thải rắn này

thường chiếm 15 - 20% lượng sắn tươi, rất dễ gây ô nhiễm môi trường nếu không

được xử lý hợp lý kịp thời Xơ và bã sắn sau khi trích ly được tách bớt một phần

nước trước khi làm thức ăn gia súc

- Mủ: lượng mủ khô chiếm khoảng 3,5 - 5% sắn tươi Mủ được tách ra

từ dịch sữa, có hàm lượng hữu cơ cao (1.500 - 2.000mg/100g) và xơ (12.800 -

14.500mg/100g) nên gây mùi rất khó chịu do quá trình phân hủy sinh học, cần

được làm khô ngay Tuy nhiên, thực hành tại nhiều doanh nghiệp sản xuất thường

để mủ dưới dạng ướt Lượng tinh bột chứa trong mủ là 51.800 - 63.000 mg/100g,

gấp đôi lượng tinh bột có trong vỏ gỗ và vỏ củ Mủ được sử dụng làm thức ăn gia

súc

- Bùn lắng sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải

- Bao bì phế thải

Bã thải rắn của ngành sản xuất tinh bột sắn thường được các doanh nghiệp

tận dụng làm sản phẩm phụ dưới dạng thức ăn gia súc Nguồn thu từ sản phẩm phụ

này là không đáng kể, cần có các biện pháp sử dụng và quản lý bã thải rắn hiệu

quả hơn

2.2.4.4 Nguồn chất thải nguy hại

Bao gồm giẻ lau máy dính dầu mỡ, bình acquy, bóng đèn huỳnh quang, dầu

nhớt thải… phát sinh trong quá trình vận hành dây chuyền sản xuất

2.2.4.5 Tiếng ồn và độ rung

Tiếng ồn: Tiếng ồn cao hơn tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng tới sức

khỏe con người như mất ngủ, mệt mỏi, tâm lý khó chịu, làm giảm năng suất lao

động, kém tập trung dẫn đến nguy cơ gây tai nạn trong khi lao động Tiếng ồn tại

nhà máy phát sinh do các hoạt động:

 Hoạt động vận chuyển nguyên liệu sản xuất đến nhà máy, chuyển

nguyên liệu lên các băng tải trong hoạt động chế biến

 Hoạt động của máy móc, thiết bị (băng chuyền tải, máy nghiền, máy

ly tâm…)

 Hoạt động của máy phát điện dự phòng, hệ thống máy điều hòa nhiệt độ

 Hoạt động của dây chuyền ép bã sắn tươi, các thiết bị phụ trợ của hệ

thống xử lý nước thải

2.3 TỔNG QUAN NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN EAKAR [12]

2.3.1 Qúa trình hình thành và phát triển

+ Vị trí địa lý: Nhà máy chế biến tinh bột sắn Ea Kar đặt tại thôn 9, xã Ea

Sar, huyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk

+ Tọa độ địa lý của Nhà máy:

Vĩ độ Bắc : 120 49’ 3,85”

Kinh độ Đông : 1080 31’ 7,55”

+ Nhà máy chế biến tinh bột sắn Ea Kar nằm trên địa bàn huyện Ea Kar

thuộc phân vùng III, tiểu vùng khí hậu IIIa Khu vực dự án có địa hình tương đối

bằng phẳng, độ dốc phổ biến < 6% theo hướng từ Đông sang Tây Vị trí Nhà máy

nằm trên trục tỉnh lộ ĐT 691, phía đông giáp với Nhà máy khai thác chế biến đá,

phía nam và phía tây giáp sông Krông H’Năng, phía bắc giáp tỉnh lộ ĐT 691

+ Nhà máy nằm sát sông Krông H’Năng, là nguồn cung cấp nước mặt dùng

cho nước cấp và là nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý của nhà máy

 Tên nhà máy: Nhà máy tinh bột sắn EaKar – Tổng công ty cổ phần

lương thực vật tư nông nghiệp Đăk Lăk

Địa chỉ: Thôn 9 – EaSar – EaKar – Đăk Lăk

 Loại hình sản xuất: Sản xuất chế biến tinh bột sắn

 Công suất: 200 tấn/ngày đêm

 Quá trình hình thành và phát triển:

- Nhà máy chế biến tinh bột sắn EaKar thuộc Công ty Cổ phần Lương

thực Vật tư nông nghiệp Đắk Lắk, nhà máy đặt tại xã Ea Sar, huyện EaKar, tỉnh

Đắk Lắk

- Nhà máy thành lập theo chủ trương của UBND tỉnh tại Quyết định

số 1631/QĐ-UB ngày 23/8/1996 về việc phê duyệt dự án quy hoạch vùng nguyên

liệu sắn, được xây dựng năm 1997 và đi vào hoạt động năm 1998, do Công ty Cổ

phần Lương thực Vật tư Nông nghiệp Đắk Lắk làm chủ đầu tư Công suất thiết kế

ban đầu của nhà máy bao gồm 01 dây chuyền chế biến công suất 10.000 tấn sản

phẩm/năm

- Hiện tại Nhà máy đã thực hiện cải tạo, nâng công suất hoàn thành

việc nâng công suất chế biến tinh bột sắn từ 10.000 tấn sản phẩm/năm lên 30.000

tấn sản phẩm/năm qua việc đầu tư máy móc thiết bị, cải tạo hệ thống xử lý nước

thải theo công nghệ xử lý sinh học hiếu khí, kỵ khí kết hợp với công nghệ thu hồi

khí Biogas

2.3.1.1 Thông tin về hoạt động sản xuất

- Nhà máy hoạt động khoảng 330 ngày/ năm, kéo dài từ cuối tháng 11

năm trước đến cuối tháng 9 năm sau

- Nhà máy làm việc: 24 giờ/ ngày chia làm 3 ca/ngày

2.3.1.2 Nguyên liệu và sản phẩm

a) Nguyên liệu

Sắn củ tươi: Với công suất chế biến tinh bột sắn 20.000-30.000 tấn sp/năm

thì nhà máy phải sử dụng khoảng 80.000 – 110.000 tấn củ sắn tươi/năm (định mức

sản xuất khoảng 3-3,8 kg củ sắn tươi/1 kg sản phẩm) Nguyên liệu là củ sắn tươi

+ Thành phần chất khoáng : 0,8 – 2,0%;

+ Acid HCN (trong lõi) : 1,24×10-4%

+ Acid HCN (ngoài vỏ) : 3,92×10-4%

Về mặt cảm quan, củ sắn tươi nguyên liệu phải không bị thối rữa, khô héo,

lên men… với hàm lượng tinh bột tối thiểu là 24%

Nguồn nguyên liệu sẽ được thu mua và chuyên chở về Nhà máy để chế biến

trong khoảng từ 1 đến 2 ngày sau khi nhổ khỏi cánh đồng

- Trong nước và xuất khẩu nước ngoài

- Sản phẩm phụ tại nhà máy được bán cho các công ty chế biến thức

ăn gia súc

2.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất

Hình 2 5 Công nghệ sản xuất TBS tại nhà máy TBS EaKar

Sữa bột loãng

Sữa bột

Củ sắn vụn (tái sử dụng) Đất, đá, cát,…, vỏ lụa

Bột ẩm Sấy khô

Sữa bột Sữa bột

Rây bột

Phân ly Tách chiết

Tách nước

Tách chiết trung gian

Nước Đất, đá, cát,…, vỏ lụa

2.3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại nhà máy:

2.3.3.1 Tiếp nhận củ sắn tươi

- Củ sắn tươi có hàm lượng tinh bột (trữ bột) khác nhau, được kiểm

tra bằng thiết bị phòng thí nghiệm KCS Củ sắn được chưa trong sân rộng sau khi

qua trạm cân Sắn được chất đống và được đưa vào phễu chứa bằng máy xúc

- Cổ phễu tiếp liệu có dạng hình hộp chữ nhật với mặt nghiêng đảm

bảo cho nguyên liệu có thể trượt xuống Cấu trúc phễu cứng và chắc, cho phép đổ

sắn củ tới đầy miệng phễu Bên dưới phễu có đặt một sàng rung, có nhiệm vụ đưa

sắn tươi lên băng tải và tách một phần tạp chất đất đá còn bám vào củ sắn

- Tại phễu, điều chỉnh lượng sắn vào băng tải bằng van điều chỉnh, từ

đó được đưa lên băng tải Trong quá trình vận chuyển theo băng tải, công nhân

loại bỏ rác, tạp chất thô và đầu củ

2.3.3.2 Rửa và làm sạch củ

- Công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏ các tạp chất có trên vỏ

củ sắn, bao gồm các bước: rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ cứng và rửa lại bằng

nước

- Máy bóc vỏ được dùng để tách vỏ cứng ra khỏi củ Củ sắn được đưa

từ bồn chứa đến máy bóc vỏ bằng một băng tải Tại đây, cát, đất đá và chất thải

khác tiếp tục được loại bỏ trong điều kiện ẩm Máy bóc vỏ được thiết kế theo hình

ống có gắn thanh thép trên thành ống như một lồng xoáy có khe hở rộng khoảng

1cm, mặt trong của máy có gờ xoáy giúp cho việc đưa củ đến một cách tự động

- Củ sắn sau khi bóc vỏ được chuyển đến máy rửa Quá trình rửa được

tiến hành bằng cách phun nước lên nguyên liệu sắn củ với những bánh chèo đặt

trong một máng nước Máng nước trong máy rửa được thiết kế hình chữ U, cho

phép củ sắn di chuyển với khoảng cách dài hơn, trong thời gian lâu hơn Tại đây,

quá trình rửa và làm sạch có nhiệm vụ loại bỏ lớp vỏ ngoài cũng như mọi tạp chất