LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong các mặt hàng nông nghiệp xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, khoai mì
lát khô và tinh bột mì chiếm một tỷ lệ đáng kể. Hiện nay cả nước có trên 500.000 ha
trồng mì với sản lượng trên 8 triệu tấn/năm. Toàn quốc có khoảng 60 nhà máy chế
biến tinh bột mì có quy mô công nghiệp với tổng công suất chế biến mỗi năm hơn
nửa triệu tấn tinh bột mì đồng thời cũng thải ra lượng nước thải rất lớn. Bên cạnh
đó, các nhà máy sản xuất thực phẩm được chế biến từ tinh bột như bún, bánh phở,
nui, hủ tiếu,… cũng thải ra môi trường một lượng không nhỏ nước thải chưa qua xử
lý hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu cho phép.
Nước thải từ các nhà máy sản xuất tinh bột có hàm lượng chất hữu cơ cao,
nếu không được xử lý khi xả ra các ao hồ, sông suối sẽ gây ô nhiễm môi trường
nước, đất và cả không khí, ảnh hưởng đến con người và sinh giới xung quanh. Cụ
thể là việc rất nhiều nhà máy sản xuất tinh bột mì như Vedan - Đồng Nai, Thanh
Chương - Nghệ An, nhà máy tinh bột sắn Pococev - Thừa Thiên Huế, cơ sở chế biến
tinh bột mì Ngọc Thạch - Bình Thuận,… đã bị đình chỉ hoạt động do những ảnh
hưởng nghiêm trọng từ việc xả thải ra môi trường sống của người dân trong khu
vực.
Trước thực trạng trên, yêu cầu thực tiễn đặt ra là phải có một biện pháp cụ thể,
thích hợp và tiết kiệm kinh phí để xử lý nước thải nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm do
nước thải ngành tinh bột khoai mì gây ra. Hiện nay, trên thị trường đã có một số chế
phẩm sinh học do các công ty bảo vệ môi trường và xử lý nước thải sản xuất đã cho
hiệu quả xử lý cao, chi phí thấp và phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ của nước ta.
Để tìm hiểu rõ hơn về hiệu quả xử lý của các chế phẩm hiện nay trên thị
trường, tôi đã tiến hành đề tài: “So sánh khả năng xử lý nước thải chứa tinh bột ở quy
mô phòng thí nghiệm của một số chế phẩm xử lý nước thải tinh bột hiện nay trên thị
trường”.
1
2. Mục đích
 Tìm hiểu tổng quan về tinh bột và ngành công nghiệp sản xuất tinh bột mì.
 Tìm hiểu về nước thải sản xuất tinh bột mì và khả năng xử lý nước thải sản

Đậu đỗ 30 - 50 Tròn 46 - 54
Khoai mì 5 - 35 Tròn 35
Khoai tây 1 - 120 Bầu dục 23
Khoai lang 5 - 50 Bầu dục 20
1.1.2 Phân loại
3
Liên kết
nhánh
Tinh bột là hỗn hợp gồm hai loại polysaccharide là: amylose và amylopectin.
Tỷ lệ amylose / amylopectin thay đổi tùy theo từng loại tinh bột, thông thường là ¼.
Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) amylopectin chiếm gần 100%. Trong
tinh bột đậu xanh hàm lượng amylose chiếm khoảng 50%.
Amylose: là polymer mạch thẳng, có trọng lượng phân tử 50000 – 160000
Da, được cấu tạo từ 500 – 2000 phân tử D-glucose nối với nhau bởi liên kết α-1,4
glycoside tạo thành một mạch xoắn dài không phân nhánh. Amylose nguyên chất có
mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là hàng ngàn. Có hai loại amylose:
- Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp (khoảng 2000) thường không
có cấu trúc bất thường và bị thủy phân hoàn toàn bởi β-amylase.
- Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc phức tạp đối với β-
amylase nên chỉ bị phân hủy 60%.
Trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa thì amylose
thường có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylose mới chuyển
thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đường kính của xoắn
ốc là 12,97 A
0
, chiều cao của vòng xoắn là 7,91 A
0
. Các nhóm hydroxyl của các gốc
glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H.
Hình 1.2 Cấu tạo của amylose

5
Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa (T
p
)
Ngô 62 – 73
Lúa miến 68 – 75
Lúa mì 68 – 75
Gạo 68 – 74
Khoai mì 52 – 59
Khoai tây 59 – 70
1.1.3.4 Độ nhớt của tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất
lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử
tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử
tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ
dẻo và độ nhớt cao hơn.
Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột như: kích thước, thể
tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Ngoài ra, nồng độ tinh bột, pH, nhiệt
độ, tác nhân oxy hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của
các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột.
1.1.3.5 Khả năng tạo gel và sự thoái hóa của gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp xếp
lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng ba chiều. Để tạo
được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa
để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên
tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các
mạch polyglucoside hoặc gián tiếp qua phân tử nước.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ thoát
ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi
sau đó rã đông.

carbohydrate có khối lượng phân tử thấp, được tạo ra bởi phản ứng thủy phân của
tinh bột. Dextrin là hỗn hợp polymer của D-glucose liên kết với các nhóm α-1,4
glycoside và α-1,6 glycoside. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose (pentose, hexose,
…) không cho phản ứng với iot vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh.
Acid và một số muối như KI, Na
2
SO
4
tăng cường độ phản ứng. Amylose với cấu hình
xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iot, tương ứng với một vòng xoắn một phân tử
iot.
Hình 1.5 Phản ứng tạo phức giữa tinh bột với Iot
Ngoài khả năng tạo phức với iot, amylose còn có khả năng tạo phức với nhiều
chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm, phenol,
các cetone phân tử lượng thấp.
1.1.4.3 Tính hấp thụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì bề
mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham gia. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và
chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột thường
ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại tinh bột
phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng.
1.1.5 Một số phương pháp xác định các chỉ số cơ bản của tinh bột
8
1.1.5.1 Xác định tinh bột bằng phương pháp so màu
Hovencamp Hermelink đưa ra phương pháp so màu nhanh. Nguyên tắc dựa
vào khả năng phản ứng màu đặc trưng của amylose và amylopectin với dung dịch
lugol. Nồng độ cơ chất càng cao thì phức tạo màu càng đậm và khả năng hấp thụ ánh
sáng càng thấp.
Amylose hấp thụ ánh sáng mạnh ở bước sóng 618nm còn amylopectin hấp
thụ ở bước sóng 550nm. Cho nên dùng phương pháp đo quang để xác định hàm

bột.
Bảng 1.3 Hàm lượng amylose và amylopectin theo tính toán.
Loại tinh bột
Hàm lượng
amylose (%)
Hàm lượng
amylopectin (%)
Khoai mì 13 87
Sắn dây 14 76
Huỳnh tinh 16 84
1.1.5.2 Xác định nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bằng phương pháp phân tích nhiệt
vi sai
Nhiệt độ hồ hóa là nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có
độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo, nhiều tính chất chức năng và tính chất
cơ cấu trúc của tinh bột chỉ được thể hiện rõ sau khi đã được hồ hóa (tính nhớt, dẻo,
dai, bền, độ trong suốt, khả năng tạo gel, tạo độ đặc, tạo màng, ). Trong công
nghiệp dệt, giấy thì nhiệt độ hồ hóa là thông số rất cần thiết. Trong công nghiệp biến
hình thì nhiệt độ hồ hóa là mốc quan trọng để điều chỉnh các thông số công nghệ.
Có nhiều phương pháp xác định nhiệt độ hồ hóa. Theo dõi độ nhớt của dung
dịch tinh bột theo nhiệt độ bằng nhiều loại nhớt kế khác nhau, bằng kính hiển vi,
cộng hưởng từ hạt nhân. Tuy nhiên, phương pháp phân tích nhiệt vi sai tiến hành
nhanh chóng, chính xác, xác định được điểm nhiệt độ hồ hóa.
Xác định nhiệt độ hồ hóa bằng phương pháp phân tích nhiệt vi sai, kỹ thuật
DSC đã được Poonam và Dollimre áp dụng năm 1998. Nguyên tắc của phương pháp
này là dò tìm sự khác nhau về nhiệt độ giữa mẫu trắng là nước cất và tinh bột nguyên
chất trong quá trình nâng nhiệt từ 30 – 90
0
C ở môi trường xác định. Đường cong biểu
diễn sự thay đổi nhiệt độ này được gọi là đường cong của giản đồ DSC. Sự thay đổi
10

tan còn lại trong dung dịch sau khi ly tâm chính là lượng tinh bột hòa tan. Từ đó có
thể tính được khả năng hòa tan và khả năng hydrate hóa của tinh bột.
Cách tiến hành và công thức tính:
Cho một lượng tinh bột vào 70ml nước, liên tục khuấy trong nồi cách thủy
ở nhiệt độ khác nhau từ 40 – 80
0
C trong 30 phút. Thêm nước vào hỗn hợp cho đến
80g và đem ly tâm với tốc độ 2500 vòng/phút trong 10 phút. Phần nước của dịch ly
tâm chắt ra và lấy 50ml cho bốc hơi khô đến khối lượng không đổi và cân. Lượng
tinh bột nằm trong pha nước sau khi ly tâm chính là lượng tinh bột hòa tan. Lượng
nước và tinh bột nằm trong phần lắng đem cân, sau đó sấy khô tinh bột lắng này đến
11
khối lượng không đổi và cân lại để xác định khả năng hấp thụ nước của tinh bột theo
các công thức sau:
Hàm lượng nước liên kết với tinh bột được tính theo công thức:
W = r-a
Trong đó: r: khối lượng tinh bột lắng sau khi ly tâm
a: khối lượng tinh bột lắng sau ly tâm đem sấy khô
Khả năng hòa tan được tính theo công thức:
m.b.100
A.V
Trong đó: m: Khối lượng dung dịch sau khi hồ hóa
b: Khối lượng tinh bột còn lại trong dung dịch sau khi ly tâm được
xác định theo phương pháp sấy khô
A: Khối lượng tinh bột ban đầu
V: Thể tích dung dịch đem sấy khô
Khả năng hydrate hóa của tinh bột (hấp thụ nước):
w.100
A(100 – L)
Trong đó: L: khả năng hòa tan của tinh bột

cũng bao gồm nhiều loại giống. Nhân dân ta thường phân loại khoai mì căn cứ vào
kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay ngọt. Tính chất
đắng hay ngọt của khoai mì quyết định bởi hàm lượng acid HCN cao hay thấp. Tuy
nhiên, trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân loại chỉ dựa trên tính chất:
khoai mì đắng và khoai mì ngọt.
Bảng 1.6 Phân loại khoai mì
Đặc điểm Khoai mì đắng Khoai mì ngọt
Hàm lượng acid HCN (mg/kg củ) 60 – 150 20 – 30
Hình dáng của lá 7 cánh 5 cánh
Hình dáng của thân Nhỏ và thấp To và cao
Thân: Thuộc loại cây gỗ cao từ 2 đến 3m, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất
yếu.
Lá: Thuộc loại lá phân thuỳ sâu, có gân lá nổi rõ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn
mọc xen kẽ, xếp trên thân theo chiều xoắn ốc. Cuống lá dài từ 9 đến 20cm có màu
xanh, tím hoặc xanh điểm tím.
Hoa: Là hoa đơn tính có hoa đực và hoa cái trên cùng một chùm hoa. Hoa cái
không nhiều, mọc ở phía dưới cụm hoa và nở trước hoa đực nên cây luôn luôn được
thụ phấn của cây khác nhờ gió và côn trùng.
Quả: Là loại quả nang, có màu nâu nhạt đến đỏ tía, có hình lục giác, chia
thành ba ngăn, mỗi ngăn có một hạt, khi chín, quả tự khai.
Rễ: Mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống
đất. Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ.
13
Hình 1.6 Cây khoai mì ngọt (A) và Cây khoai mì đắng (B)
1.2.1.2 Củ khoai mì
Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, nhỏ dần ở hai đầu (cuống và đuôi).
Kích thước cũng như trọng lượng củ tùy thuộc vào giống, đất trồng, điều kiện canh
tác và độ màu của đất mà nó dao động trong khoảng: dài 300 – 400mm, đường kính
từ 20 – 100mm. Cấu tạo bởi 4 phần chính:
Vỏ gỗ: là phần bao ngoài của củ, gồm nhiều tế bào xếp sát với nhau, thành

dụng của chúng. Hạt tinh bột hình trống, đường kính khoảng 35 µm.
Bảng 1.7 Thành phần hóa học của cây khoai mì
Thành phần
(%)
Theo Đoàn Dự và các
cộng sự, 1983
Theo Recent Process in
research and extension, 1998
Nước 70.25 63 – 70
Tinh bột 21.45 18 – 30
Chất đạm 1.12 1.25
Tro 0.4 0.85
Protein 1.11 1.2
Chất béo 5.13 0.08
Bảng 1.8 Thành phần hóa học trong vỏ củ khoai mì và bả mì
Thành phần Vỏ củ mì (mg/100g) Bả phơi khô (mg/100g)
Độ ẩm 10.8 – 11.4 12.5 – 13
Tinh bột 28 – 38 51.8 – 63
Sợi thô 8.2 – 11.2 12.8 – 14.5
Protein thô 0.85 – 1.12 1.5 – 2.0
Độ Tro 1 – 1.45 0.58 – 0.65
Đường tự do 1 – 1.4 0.37 – 0.43
Bảng 1.9 Thành phần hóa học trong củ khoai mì tươi
Thành phần Củ mì tươi (mg/100g)
Chất khô 38 – 40%
Tinh bột 16 – 32%
Protein 0.8 – 2.5
Chất béo 0.2 – 0.3
Chất xơ 1.1 – 1.7
16

trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong khi chế biến
và sau khi ăn vì trong dạ dày người hay động vật là môi trường acid và dịch trong
chế biến cũng là môi trường acid.
Linamarin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách ra trong quá trình chế biến, hòa tan tốt
trong nước, kém tan trong rượu, rất ít hòa tan trong chloroform và hầu như không tan
trong ether. Vì hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo nước dịch ra
ngoài, nên mặc dù giống khoai mì đắng có hàm lượng độc tố cao nhưng tinh bột và
khoai mì lát chế biến từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho người và gia
súc. Trong chế biến, nếu không tách dịch bào nhanh thì có thể ảnh hưởng đến màu
17
sắc của tinh bột do acid cyanohydric tác dụng với nguyên tố sắc có trong củ tạo
thành feroxy cyanate có màu xám. Tùy thuộc giống và đất nơi trồng mà hàm lượng
độc tố trong khoai mì là khác nhau.

Hình 1.8 Phản ứng phân hủy CN
-
từ Linamarin
1.2.1.4 Thời vụ thu hoạch
Thông thường, nông dân thường trồng khoai mì chính vụ vào khoảng từ tháng
2 đến tháng 4. Và ở mỗi miền, thời gian thu hoạch khác nhau tùy thuộc điều kiện khí
hậu từng vùng.
Ở miền Bắc, trồng khoai mì vào tháng 3 là thuận lợi nhất vì lúc này có mưa
xuân ẩm, trời bắt đầu ẩm, thích hợp cho cây sinh trưởng, hình thành và phát triển củ.
Vùng Bắc Trung Bộ, tháng 1 thích hợp nhất cho việc trồng khoai mì. Nếu
trồng sớm sẽ gặp mưa lớn làm thối hom chết mầm, còn trồng muộn khoai non gặp
khô rét sẽ sinh trưởng kém.
Vùng Nam Trung Bộ, khoai mì có thể trồng trong khoảng tháng 1 đến tháng
3, trong điều kiện nhiệt độ tương đối cao và thường có mưa đủ ẩm. Một số nơi bà
18
+ H

toàn đống. Trong quá trình bảo quản cần lưu ý tới nhiệt độ. Nhiệt độ được xác định
bằng cách: cắm ống đo vào ống thông hơi, nếu nhiệt độ củ khoai mì lớn hơn nhiệt độ
ngoài trời thì đảo khoai mì. Nếu thấy củ thối hỏng, chạy nhựa, biến màu (trắng sang
vàng hoặc đen) thì bỏ.
 Một số cách bảo quản khoai mì:
Bảo quản trong hầm kín: mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là để
tránh sự hoạt động của các enzyme trong củ mì có nghĩa là tránh hiện tượng hư hỏng.
Hầm phải hoàn toàn kín và khô ráo, phải có mái che để tránh nước chảy vào. Hầm
sâu 0.8m, chiều rộng phụ thuộc số khoai mì cần bảo quản.
Bảo quản bằng cách phủ cát khô: phương pháp này dựa trên nguyên tắc bảo
quản kín giống như bảo quản trong hầm. Chọn củ có kích thước đồng đều không bị
dập, vỏ không bị xây xát, sắp thành luống rộng 1.2 cao 0.5m chiều dài khoảng 4m.
Sau khi sắp xếp xong, dùng cát khô phủ kín đống khoai mì, lớp cát dày ít nhất 20cm.
Ngoài ra có thể bảo quản bằng cách nhúng vào nước vôi. Khoai mì sau khi thu
hoạch chọn những củ còn nguyên vẹn đem nhúng vào nước vôi 0.5% hoặc dùng bình
chứa nước vôi phun đều vào đống củ sau đó dùng trấu hoặc cát phủ kín đống khoai
mì. Phương pháp này có thể bảo quản 15 – 25 ngày.
Một số nhà nghiên cứu đã tìm ra là khoai mì có thể được bảo quản trong thời
gian khá dài nếu chúng được giữ ở điều kiện lạnh đông. Tuy nhiên, cách bảo quản
19
này ít được sử dụng vì chí phí quá tốn kém và người ta cho rằng phương pháp bảo
quản chi phí cao như vậy không phù hợp với mặt hàng có chi phí thấp như khoai mì.
1.2.1.6 Lợi ích của tinh bột mì
Trước hết, khoai mì có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phần gạo
của nhân dân ta. Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quản cũng tương
đối ổn định nếu được chế biến thành bột hay những thành phẩm sơ chế khác như
khoai mì lát, miếng khoai mì,…
Với nhu cầu của khoa học công nghệ, khoai mì là nguồn nguyên liệu trong
các ngành kỹ nghệ nhẹ, ngành làm giấy, ngành làm đường dùng hóa chất hay men
thực vật để chuyển hoá tinh bột khoai mì thành đường mạch nha hay glucose. Rượu

1.2.2.1 Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung
Hình 1.10 Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung
22
Tách dịch
bào
Tinh chế sữa
tinh bột
Rữa tinh bột
Tinh bột
sạch
Nước dịch
vào bể
lắng
Tách
bã nhỏ
Dịch
để pha
loãng
cháo
Bã
nhỏ
Khoai mì Khoai lang Khoai tây
Ngâm
Cắt khúc
Rửa nguyên liệu
Nghiền
Tách rửa tinh bột
Nghiền lần 2
Tách bã
Bã lớn

Hình 1.11 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột của Thái Lan
24
Sàng, lọc
Nước cấp
Khói
thải
Hệ thống xử
lý khói
Xả ra
nguồn tiếp
nhận
Lọc
Nước
thải
Trạm xử lý
nước thải
Phơi, máy
nén
Mài, nghiền
Trích ly, chiếc suất
Bã mì
Nước cấp
Rửa sơ bộ, tách tạp chất
Bóc vỏ gỗ, rửa sạch
Băm nhỏ
Công trình
xử lý sơ bộ
Khoai mì tươi
Nước cấp
Nước thải