Đặt vấn đề Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phân bón là một trong những vật tư quan trọng và được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm. Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở Việt Nam. Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng. Hiện nay, dân số thế giới tăng rất nhanh và dự đoán sẽ đạt khoảng 8,5 tỷ vào năm 2020, do vậy, vấn đề quan tâm là làm thế nào sản xuất được khối lượng lương thực, thực phẩm tương ứng để đáp ứng nhu cầu con người.
Trước sức ép về lương thực, ngành nông nghiệp đã phải sử dụng nhiều loại phân bón hóa học trợ giúp trong việc trồng cấy để tạo ra khối lượng sản phẩm lớn. Tuy nhiên, mặt trái của việc sử dụng phân bón hóa học là làm ô nhiễm môi trường, làm mất cấu trúc của đất, làm đất chai cứng, giảm khả năng giữ nước của đất, giảm tỷ lệ thông khí trong đất. Hơn nữa, phân hóa học còn mặn hóa hoặc chua hóa đất làm cho một số vi sinh vật trong đất bị chết, tăng hàm lượng Al, Mn, Fe, … linh động gây ngộ độc cho cây. Bón nhiều phân hóa học có thể làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất.
Thực vật sinh trưởng trên đất bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ tích lũy kim loại nặng trong cơ thể và theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể động vật và người. Ngoài ra, sử dụng phân hóa học còn ảnh hưởng tới môi trường nước ngầm do lượng lớn phân bón bị rửa trôi từ đất vào nước. Phân bón dạng nước được sản xuất từ các phế phụ phẩm nông nghiệp không chứa độc tố hoặc các chất gây ung thư và được nhiều nghiên cứu chứng minh có vai trò trong việc cải thiện cấu trúc đất, khả năng giữ nước, thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triến hệ vi sinh vật có lợi trong đất. Do đó phân bón hữu cơ dạng nước được sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp sẽ là giải pháp thay thế hữu hiệu và hạn chế việc sử dụng phân bón vô cơ hiện nay.
Cùng với vấn đề sử dụng phân bón hóa học trong nông nghiệp thì việc quản lý các sản phẩm thải, phế phụ phẩm trong nông nghiệp cũng đang là vấn đề nan giải. Việt Nam là một nước nông nghiệp, hằng năm lượng chất thải dư thừa trong quá trình chế h 2 biến các sản phẩm nông sản, thực phẩm rất lớn và đa dạng về chủng loại. Đó cũng là nỗi lo về bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Phân bón dạng nước hiện nay được sử dụng rất phổ biến ở các nước có nền nông nghiệp phát triển như Úc, Nhật Bản, Hàn Quốc…Phân bón dạng nước được chứng minh là một trong những yếu tố quyết định đến sự thành công trong nông nghiệp do có một số ưu điểm vượt trội như thúc đẩy sinh trưởng của cây nhanh, cho sản lượng cao, dễ áp dụng các phương pháp tưới cho cây và sự phân bố của phân đều hơn, hạn chế dịch bệnh cho cây, phân nước không để lại chất tồn dư trong đất, dễ kết hợp với các loại phân khác, chất lượng phân bón ổn định.
Do vậy, việc nghiên cứu sản xuất phân bón dạng nước từ các phế phụ phẩm nông nghiệp vừa tạo ra được loại phân bón hữu cơ chất lượng, an toàn cho cây trồng, giảm việc sử dụng phân hóa học, vừa có tác dụng giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do sản phẩm phụ nông nghiệp thải ra ngoài môi trường. Xuất phát từ những vấn đề trên, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất phân bón dạng nước từ nguồn nguyên liệu khô đậu tương”. Mục tiêu của đề tài 1. Mục tiêu tổng quát Xây dựng được quy trình sản xuất phân bón cây trồng dạng nước từ nguồn nguyên liệu khô đậu tương.
Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu lựa chọn loại chế phẩm EM (Effective Microorganisms) và enzyme, tỉ lệ bổ sung thích hợp để sản xuất phân nước từ nguồn nguyên liệu khô đậu tương; - Nghiên cứu lựa chọn tỉ lệ nước bổ sung, thời gian ủ chế phẩm EM và enzyme thích hợp; - Hoàn thiện quy trình sản xuất phân bón dạng nước từ khô đậu tương. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1. Ý nghĩa khoa học của đề tài - Nghiên cứu được khả năng thủy phân protein có trong khô đậu tương thành các protein ngắn mạch, pligopeptit, axit amin của 2 loại chế phẩm EM và 3 loại enzyme thương mại; h 3 - Nghiên cứu được ảnh hưởng của thành phần protein hòa tan sau thủy phân khô đậu tương tới sự phát triển của giống dưa lưới - AB Nhật Bản. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Tận dụng được phế phụ phẩm của ngành ép dầu để tạo ra được loại phân bón dạng nước, phù hợp cho các loại cây trồng công nghệ cao, công nghệ nhà kính.
h 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về khô đậu tương 2. Khô đậu tương Phế phụ phẩm nông nghiệp: Là chất thải trong quá trình hoạt động nông nghiệp. Nguồn phát sinh là từ quá trình chế biến các loại cây nông nghiệp, lương thực sản xuất hoa quả, thực phẩm…Đây là nguồn nguyên liệu khổng lồ luôn tồn tại và ngày càng gia tăng .Ví dụ như: vỏ trấu, bã mía, mùn cưa, rơm, rạ, khô dầu đậu tương, khô dầu lạc,…[15].
Khô dầu là bã còn lại sau khi hạt đã ép lấy dầu. Tùy theo thành phần của mỗi loại khô dầu mà nông dân đã sử dụng như loại phân bón hữu cơ bón vào đất để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Đậu nành hay còn gọi là đậu tương có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill Đậu tương có nhiều màu sắc khác nhau, trong đó đậu tương màu vàng là loại tốt nhất nên được trồng và sử dụng nhiều [4]. Khô dầu đậu tương: Là sản phẩm thu được ở dạng mảnh, bánh hoặc dạng bột sau khi đã loại bớt dầu đậu tương tách vỏ hoặc không tách vỏ bằng cách chiết hoặc ép.
Là phần không hòa tan của hạt đậu nành với nước trong quá trình sản xuất và chế biến sữa đậu nành hoặc đậu hũ, có màu trắng hoặc màu vàng nhạt và mịn [2]. - Khô dầu đậu tương chiết ly cả vỏ là sản phẩm thu được sau khi loại bỏ hầu hết dầu từ hạt đậu tương không tách vỏ bằng quá trình tách chiết bởi dung môi (hexan). - Khô dầu đậu tương chiết ly tách vỏ là sản phẩm thu được sau khi loại bỏ hầu hết dầu từ hạt đậu tương bằng quá trình tách chiết bởi dung môi (hexan). - Khô dầu đậu tương ép máy (chiết bằng máy) là sản phẩm thu được sau khi loại bỏ bớt dầu từ hạt đậu tương bằng quá trình ép máy.
Sản phẩm này được gọi là “bánh đậu tương”. Khô dầu đậu tương nguyên dầu ép đùn là sản phẩm thu được từ sự ép đùn bằng nhiệt hoặc hơi nước mà không loại bỏ đi bất kỳ thành phần nào của hạt đậu tương dưới tác động của nhiệt hoặc hơi [1].1: Khô đậu tương (Theo Tổng cục hải quan hải quan – Thông tư số 103/2015/TT-BTC ngày 1-7-2015 của Bộ Tài chính) 2. Phân loại Khô dầu đậu tương được chia làm hai loại: khô dầu đậu tương tách vỏ và khô đầu đậu tương không tách vỏ. Khô đậu tương tách vỏ: Bột đậu tương đã khử chất béo, không chứa vỏ.
Sản phẩm này có nồng độ năng lượng trung gian, nồng độ protein thô là khoảng 48%. Khô đậu tương không tách vỏ: Bột đậu tương đã khử chất béo, nồng độ protein thô là khoảng 44%. Tỷ lệ phần trăm thứ hai thường được sử dụng trong mô tả sản phẩm được tính theo độ ẩm tiêu biểu là 90% Như vậy, nồng độ protein thô trên cơ sở chất khô là 49% [30]. Yêu cầu kỹ thuật 2.
Yêu cầu về cảm quan và vệ sinh - Màu sắc từ màu vàng sáng đến màu nâu sáng; - Mùi có mùi đặc trưng của khô dầu đậu tương, không có mùi mốc, không có mùi chua, mùi cháy hoặc mùi khác lạ; - Vị dịu; - Trạng thái bên ngoài không có sâu mọt, không bị mốc, không lẫn vật lạ; h 6 - Khô dầu đậu tương không được chưa ure, không được có amoniac và các chất độc hại. Hàm lượng chất bảo quản và các chất nhiễm bẩn khác không được vượt quá mức tối đa cho phép theo quy định hiện hành. Hàm lượng Aflatoxin không vượt quá 50 ppb [2]. Yêu cầu về chỉ tiêu hóa lý Bảng 2.1: Chỉ tiêu hóa lý Khô dầu đậu tương Khô dầu đậu tương không Chỉ tiêu tách vỏ tách vỏ Độ ẩm ≤ 12% ≤ 13% Hàm lượng protein thô ≥ 44% ≥ 40% Khô dầu ép: ≤ 7% Khô dầu ép: ≤ 3% Hàm lượng chất béo thô Khô dầu chiết ly: 1,5 Khô dầu chiết ly: 1,5 Hàm lượng xơ thô ≤ 3,5% ≤ 7% Protein hòa tan trong 73 – 85% 70 – 85% KOH 0,2% Tro: ≤ 2% Tro: ≤ 2% Hàm lượng tạp chất Không có vật rắn sắc Không có vật rắn sắc nhọn nhọn (Theo Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn Viện chăn nuôi Việt Nam – số 341/GP-BC ngày 03/8/2007) 2.
Sản lượng khô đậu tương trên thế giới Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) trong báo cáo tháng 1/2018 dự báo sản lượng đậu tương thế giới niên vụ 2017/18 sẽ đạt 348,57 triệu tấn. Dự báo cung cầu đậu tương thế giới của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) niên vụ 2017/18 trong tháng 1/2018.2: Dự báo sản lượng khô đậu tương trên thế giới niên vụ 2017/18 Đvt: Triệu tấn Cung Tiêu thụ Dự trữ Dự trữ Nghiền Nội cuối 2017/2018 đầu vụ SL NK ép địa XK vụ Thế giới 96,49 348,57 150,17 301,45 344,47 152,19 98,57 Mỹ 8,21 119,52 0,68 53,07 56,83 58,79 12,79 Các TT khác 88,28 229,05 149,49 248,38 287,64 93,4 85,78 TT XK chính 62,23 177,92 1,93 90,74 99,15 83,9 59,04 Argentina 36,42 56 1,7 44,84 49,45 8,5 36,17 Brazil 24,86 110 0,2 42 45,7 67 22,36 Paraguay 0,82 9,4 0,01 3,7 3,78 6 0,45 TT NK chính 22,73 18,2 127,25 120,68 144,56 0,4 23,23 Trung Quốc 20,39 14,2 97 95 110,8 0,15 20,64 EU-27 1,06 2,5 14 14,5 16,15 0,2 1,21 Nhật Bản 0,21 0,26 3,3 2,35 3,51 0 0,26 Mexico 0,15 0,48 4,3 4,72 4,76 0 0,17 (Nguồn: VITIC/USDA) 2. Tổng quan về phân bón hữu cơ 2.