CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về tình hình sử dụng và chế biến bã sắn trong chăn nuôi Bã sắn là một trong những chất thải nông nghiệp lớn nhất được tạo ra thông qua quá trình chế biến củ sắn để sử dụng cho con người và công nghiệp. Bã sắn chiếm 20 - 35% trọng lượng của củ (Olanbiwoninu và cs, 2012).
Xử lý khoảng 300 tấn củ sắn cho 1,16 tấn bã sắn với độ ẩm 85% (EuisHermiati và cs, 2012). Theo Wongskeo và cs (2012), vỏ sắn là chất thải khô dạng sợi rắn bao gồm 56 - 60% tinh bột, 15 - 18% hemixenlulo, 2 - 3% lignin, 1,5 - 2% protein, 2% pentosan và 0,4 - đường khử 5% là nguồn nguyên liệu sản xuất cồn sinh học hiệu quả. Bã sắn có thể dễ dàng bị phân hủy bởi vi sinh vật vì nó rất giàu các chất hữu cơ và hàm lượng tinh bột đóng vai trò là nguồn cacbon trong bã sắn. Bã sắn thường bị loại bỏ và để thối rữa trong môi trường vì hàm lượng xyanua cao và xảy ra phản ứng lên men giữa bã sắn và đất không có tác dụng với cây cối mà còn gây mùi khó chịu.
Thay vì gây ô nhiễm môi trường, bã sắn có thể được chuyển đổi thành các sản phẩm hữu ích hoặc được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi sau khi xử lý sinh học (Ajao và cs, 2009). Trong quá trình sản xuất tinh bột sắn, chất thải rắn bao gồm: 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 này thường chiếm 15 - 20% lượng sắn tươi, rất dễ gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý kịp thời. Bã sắn có độ ẩm khoảng 75 - 85% và lượng tinh bột trong bã sắn chiếm khoảng 50 - 60% theo khối lượng khô. 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% khối lượng sắn tươi.
Bã thải rắn từ ngành sản xuất tinh bột sắn thường được các doanh nghiệp tận dụng làm sản phẩm phụ dưới dạng thức ăn gia súc. Tuy nhiên, nguồn thu từ sản phẩm này không đáng kể, cần có các biện pháp sử dụng và quản lý bã thải rắn hiệu quả hơn (Ezekiel và cs, 2012). 3 Hiện tại bã sắn thải ra do quá trình sản xuất tinh bột được xử lí làm thức ăn cho động vật. Bã sắn sau khi phơi nắng hoặc xấy khô thường được làm thức ăn cho gia súc, có thể ăn trực tiếp hoặc trộn lẫn với các chất dinh dưỡng khác.
Phương án này có ít hiệu quả kinh tế vì giá bã sắn phơi khô trên thị trường rất thấp. Ngoài ra, phơi khô còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, gây mùi hôi và ở chừng mực nào đó có thể bị hư hỏng. Hơn thế phơi bã sắn không thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất lớn vì lượng bã sắn thải ra hàng ngày là quá lớn. Phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn bằng phương pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải.
Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất ô nhiễm được chuyển hóa, nước thải được làm sạch, đảm bảo vệ sinh môi trường. Ưu điểm của phương pháp là đơn giản, rẻ tiền dựa trên các nguồn vi sinh vật sẵn có được tuyển chọn và lưu giữ trong nước. Hiệu quả xử lý các chất gây ô nhiễm như BOD, COD cao, an toàn với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Ngoài ra, có thể thu được khí biogas để sản xuất năng lượng tái tạo.
Để xử lý nước thải tinh bột sắn, cần tiến hành xử lý kỵ khí để phân giải các chất hữu cơ có trong nước thải. Nước thải chế biến tinh bột sắn được chuyển về bể biogas qua hệ thống ống khép kín. Bể biogas có tác dụng phân hủy các chất trong nước thải nhờ các vi sinh vật trong điều kiện không có ôxy. Thời gian nước thải lưu trong bể từ 50 - 60 ngày.
Nước thải sau khi xử lý trong bể bigogas sẽ được chuyển sang hệ thống xử lý hiếu khí, có lắp đặt hệ thống sục khí, nhằm cung cấp ôxy để sinh vật ôxy hóa các chất hữu cơ còn lại sau quá trình xử lý hiếu khí. Sau đó, tiến hành bổ sung chế phẩm vi sinh vật, có thể sử dụng chế phẩm vi sinh vật BIOADB do Viện Môi trường Nông nghiệp đã đăng ký lưu hành với Bộ TN&MT. Trộn đều chế phẩm với nước và rỉ đường, với tỷ lệ 500 g chế phẩm, rỉ đường 5 kg, nước sạch 40 - 50 lít xử lý cho 100 m3 nước thải. Sử dụng máy bơm trộn đều dịch vi sinh vật và nước thải trong bể biogas, xử lý hiếu khí bằng cách dùng hệ thống khuấy và sục khí để cấp ôxy vào nước.
Nước thải sau khi xử lý hiếu khí được bơm sang bể lắng nhằm loại bỏ các chất lơ lửng, 4 sinh khối do vi sinh vật tạo ra và thu hồi bùn. Có thể sử dụng vôi bột trong quá trình kết lắng. Sau khi lắng bùn, nước thải được dẫn đến hồ sinh học để xử lý nitơ, phốt pho, BOD5, COD, SS. Sau khi kiểm tra các thông số đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT thì có thể thải ra môi trường (Trần Thu Trang, 2016).
Tái sử dụng nước thải sau chế biến tinh bột sắn: Các cơ sở nên áp dụng cơ chế tái tuần hoàn nước để giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế. Nước thải thu được trong quá trình rửa sắn chủ yếu là đất, cát. Lượng nước này có độ ô nhiễm không cao nên sẽ được xử lý bằng biện pháp cơ học như để lắng, lọc, tách đất, cát và vỏ sắn. Nước sau xử lý được tái sử dụng để rửa sắn nguyên liệu cho các đợt tiếp theo.
Phần tạp chất loại bỏ có thể thu gom vào về nơi tập trung. Đặc biệt, để làm công đoạn này, các cơ sở chế biến tinh bột sắn cần ưu tiên bố trí tách hệ thống luồng nước, bể tích trữ nước sau khi rửa củ sắn. Nhóm vi sinh vật sử dụng trong lên men bã sắn làm thức ăn chăn nuôi ➢ Nhóm vi khuẩn Bacillus Bacillus là vi khuẩn Gram (+), hình que (rod shape), hiếu khí hoặc kỵ khí tuỳ tiện, và là vi khuẩn sinh bào tử. Rất nhiều chủng Bacillus sp.
đang được sử dụng làm chế phẩm probiotic bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Tính đến thời điểm hiện tại (2018) có đến hơn 100 loài và dưới loài của chi Bacillus đã được báo cáo. Tuy nhiên chỉ có một vài chủng Bacillus sp. là được sử dụng phổ biến như B.
Licheniformis Để có thể phát huy các tác dụng có lợi trên động vật chủ, chủng Bacillus sp. phải sống sót, phát triển và tồn tại trong điều kiện đường ruột. Thông thường, Bacillus sp. tồn tại ở cả hai dạng: tế bào sinh dưỡng và bào tử.
Các tế bào sinh dưỡng được báo cáo là nhạy cảm với điều kiện axit dạ dày và muối mật, trong khi đó các bào tử tồn tại tốt với cả hai điều kiện trên (Barbosa, 2005). Bernadeau và cộng sự (2017) so sánh khả năng sống sót của tế bào sinh dưỡng và bào tử Bacillus chống lại các điều kiện bất lợi của môi trường và điều kiện đường tiêu hoá. Cụ thể, các tế bào sinh dưỡng bị bất hoạt trong điều kiện axit thấp, trong khi đó pH 1 - 5 trong môi trường dạ dày không ảnh hưởng đến bào tử. Thêm vào 5 đó, khi có mặt muối mật ở nồng độ <1 mM, các tế bào sinh dưỡng được báo cáo là rất nhạy cảm.
Bào tử không bị ảnh hưởng ở điều kiện này (Bernardeau và cs, 2017). Một số nghiên cứu chỉ ra rằng bào tử Bacillus có thể nảy mầm trong ruột non và có thể phát huy tác dụng có lợi trên vật chủ thông qua các hoạt động trao đổi chất như tiết ra các chất kháng khuẩn và/hoặc cạnh tranh dinh dưỡng với các vi khuẩn gây bệnh. Đồng thời Bacillus có khả năng sản sinh ra nhiều enzyme có tác dụng giúp cải thiện tiêu hóa và tăng cường hấp thụ chất dinh dưỡng. thurigiensis … có khả năng sinh nhiều enzyme như protease, amylase, cellulose, pectinase, glucoamylase, lipase, nuclease, phosphatases, phytase và lynase … trong đó quan trọng nhất là hai enzyme amylase và protease trong hệ thống men tiêu hoá (Elshaghabee, 2017; Latorre, 2016).
Một vài chủng Bacillus còn có khả năng đồng hoá một vài vitamin (riboflavin, cobalamin, inositol) có vai trò quan trọng trong cơ thể sống động thực vật (Elshaghabee, 2017). Các chế phẩm sinh học hiện nay đều sử dụng rất nhiều chủng Bacillus như Bacillus subtilis, B.các chủng khuẩn này đều đạt chuẩn theo Qualified Presumpion of Safety (QPS) của Tổ chức An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA). Chế phẩm sinh học làm từ các chủng này hoàn toàn không có độc tính và an toàn khi sử dụng Đối với vi sinh vật phân giải chất xơ, vi khuẩn thuộc chi Bacillus có hoạt tính phân giải chất xơ, giàu enzyme thủy phân và có hoạt tính probiotic (Gori và cs, 2011). Bacullus có vai trò quan trọng trong lên men nhờ khả năng tổng hợp nhiều sản phẩm thứ cấp đặc biệt như kháng sinh và enzyme.
Nhờ hệ enzyme ngoại bào đa dạng như amylase, protase, celulase., nhóm vi khuẩn Bacillus có thể chuyển hóa các chất như cellulose, tinh bột, protein thành các axit amin và glucose dễ hấp thụ, góp phần cải thiện dinh dưỡng, kích thích tiêu hóa thức ăn và giúp vật nuôi tăng trọng nhanh. Do vậy, có thể nói khả năng sinh enzyme 6 thủy phân các hợp chất hữu cơ là một đặc tính rất cần thiết trong việc nghiên cứu sử dụng Bacillus để tạo chế phẩm tiềm năng trong chăn nuôi. Cơ sở khoa học lựa chọn chủng vi khuẩn sử dụng cho lên men bã sắn 1. Khả năng sinh enzyme ngoại bào Trong quá trình sinh trưởng, các nhóm vi sinh vật thường sản sinh những chất có hoạt tính sinh học cần thiết để thích ứng với nhiều hoàn cảnh và điều kiện môi trường sống.
Ngoài cellulase chúng còn có khả năng sinh các loại enzyme ngoại bào như protease, amylase, galactosidase, chitinase, glucose, isomerase, glucanase, lipase,. đây một đặc tính nổi bật của các loài Bacillus. Trong đó, Bacillus là một trong số các VSV có khả năng sinh protease nhiều nhất, đặc biệt là protease kiềm tính. Một số loài Bacillus liên quan đến sản xuất protease như B.
So với amylase lấy từ động vật và vi nấm thì amylase từ Bacillus bền hơn trong môi trường axit của dạ dày (Gupta và cs, 2003) Bacillus spp.