Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học i Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


  án này tôi xin chân thành c:
- Ban giám hing, PGS. TS Nguyng Khoa Hóa
hc và Công ngh thc phu kin tt nht cho tôi hoàn
 tài.
- ThS. Trn Th Duyên, Ks. Nguy Tng dnh
 cho tôi trong sut quá trình thc hi tài.
- Thy Hunh Minh Nht, cán b phòng thí nghim Vi sinh - o
u kin tt nht v trang thit b thí nghim trong sut quá trình thc hi tài.
- Các thy, cô Khoa Công ngh Thc phn giúp
tôi hoàn thi tài.
-  c s h tr kinh phí ca Phòng Khoa hc và chuyn giao công
ngh i hc Bà Ra-
Cui cùng tôi xin gi li cn gng viên, ng h
t quá trình thc hin  tài.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học ii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


ng tt c nhng kt qu nghiên c án này là
do tôi thc hing tham kho và nhng kt qu trích dn t các công
trình nghiên c án.
Vũng tàu, tháng 7 năm 2014
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014

: VT LIU 18
3.1. n nghiên cu 18
3.1.1. Thm 18
3.1.2. Nguyên vt liu 18
3.2. u 18
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học ii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

3.2.1. Tuyn chn ch phm sinh hc có kh 
cao nht 18
3.2.2. Thit k máy nghin v ca cao 19
3.2.3. Xây dng quy trình  và kho sát s bii ca các nhân t chính trong quá
trình  19
3.3. ng kê và x lý s liu 19
3.4. B trí thí nghim 20
3.4.1. Tuyn chn ch phm có hot tính phân gii cao 20
3.4.2. Thit k máy nghin v cacao 20
3.4.3. Tin hành  phân: 22
o sát các thông s hóa lý trong quá trình  compost 24
3.5.1. X 24
nh ch s pH 24
ng m 24
ng cht h 24
n 25
ng cellulose thô. 26
T QU VÀ BÀN LUN 27
4.1. Tuyn chn ch phm có hot tính enzyme cellulase cao 27
c l thch 27

Hình 6. Bi s i pH trong quá trình  40
Hình 7. S bi 41
Hình 8. Bi s i h 43
Hình 9. Bi s ng Cacbon trong quá trình  44
Hình 10. Bi s i t l C/N trong quá trình  46
Hình 11. Bi ng glucose chun 53


Bng 1. Khong nhi ca các nhóm vi sinh vt 8
Bng 2. T l C/N ca mt s cht thi 10
Bng 3. Các thông s quan trng trong quá trình làm phân h 13
Bng 4. Thành phn nguyên liu  compost 22
Bng 5ng kính vòng phân giu kin hiu khí 27
Bng 6ng kính vòng phân giu kin k khí 28
Bng 7ng kính vòng phân giu kin k khí và hiu khí 29
Bng 8. Kt qu  u kin hiu khí 31
Bng 9. Kt qu  u kin hiu khí 31
Bng 10. Kt qu  u kin hiu khí 32
Bng 11. Kt qu  u kin k khí 33
Bng 12. Kt qu  u kin k khí 33
Bng 13. Kt qu  u kin k khí 34
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học v Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Bng 14. Kt qu  u kin k khí và hiu khí 34
Bng 15. Kt qu  u kin k khí và hiu khí 35
Bng 16. Kt qu  u kin k khí và hiu khí 35
Bng 17. Ch u vào ca nguyên liu 36

cacao cacao

cacao 

[2]
V cacao chm phân hy do có hai thành lignin và cellulose. Các ph phm nông
nghip khác có thi gian phân hn ch
Có rt nhiu bin pháp x lý rác thi hiu qu và không gây ô nhing,
tái s dng rác thành các sn phm có giá tr kinh t. T
u hi x lý cht thi là s dng bin pháp phân hy sinh hc,
p phân hy sinh hc cht thi h bin compost hiu
khí và phân hy   bin compost hiu khí là ít tn kém, sn phm
ca quá trình là compost có th s dng làm phân bón. Quá trình  compost giúp
chuyn hóa các dng hp cht h,
lignino thành các hp chi
ng. Bên c trong h thi cao có
th cho phép loc các mm brình  
ng và nht là phù hp vi các quy lut t nhiên, có th tái
s dng làm phân bón cho các loi cây nông nghip.[21]
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 2 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

  s dng ci sn xut gim chi phí phân bón
chn cây trng khác; gim chi phí x lý ô nhing do
ng ln v cacao t. Chúng tôi thc hin  Hoàn
thiện quy trình sản xuất phân hữu cơ từ vỏ trái cacao và thân cây họ đậu
1.1. Mc tiêu c tài
- Tuyn chc ch phm sinh hc có kh i cellulose nhanh

2.1.1. Ngun gc cây ca cao[4]
Ngun gc ca cây ca cao  c sông amazon, Nam M. T 
phát tric khác  Trung và Nam M vi hai loi chính là Criollo và
Forastero. Criollo có dng h     nh nh i d nhim
bnh. Forastero có dng cây cao, khe, h nh.
Ht Forastero dng dp, lá mm bên trong màu tím, cha nhiu loi ch
Criollo.
Do vy, hu ht các vùng trng ca cao trên th gii hi  u trng dng
Forastero. Th dân Nam M  ung. Hc rang lên,
nghin nh, trn thêm b t. Ngày nay,  mt s c
 uc sy còn tn ti, mc dù có thay
ng, vanilla hoc tinh du qu.  Nicaragua, ht ca cao có
t th tin t c s dng
rng rãi t th k th 6  các b tc  n th k th 
rng tãi  Trung M. T th k 16, ca cao bu phát trin rc khác
trên th gii, c hc Nam M và vùng bienezuela,
c trng  Pu
th k p tc m rng qua  và Scrilanca vài ch
n thi gian này loi ph Criollo vn chim din tích ch yu. Brazil và Ecurador
là nhu tiên phát trin loi ph u th k 19 ca cao bt
c xut khu vi quy mô 2000-5000 tn t c Nam M.
Cui th k 19 ca cao mc trng tc ht là Ghana
và Nigieria. Ngày nay, ca cao phát trin rt nhanh do có th ng n Châu Âu.
1900 Châu Phi ch chim 17% tng sng ca cao thê gim
1960, t l i 73%. T  lc Châu Á bu
phát trin mc ht là  c Malaysia, Indonesia, , Sri

Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT


Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 5 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

nh có th n vào thu, dê. Bò có th c tip v 
c cho khu phn c voi.
2.1.3. Thành phn hóa hc ca v trái ca cao
c, cht béo, cacbohydrate, nitrogen, acid h
phn này s ng khác nhau  cht nhy, v ht và tht ht.
- Cht nhy (tht qung cao nht, ngoài ra còn có
acid citric làm cho pH tht qu luôn  mc 3,5
- V hng khoáng trung bình có
trong v qu ca cao vào khong 8,2% trng v 
2.2.  v compost
- Quá trình ch bn compost: là quá trình phân hy sinh hc và nh ca
cht hu kin nhi thermoliphic. Kt qu ca quá trình phân hy
sinh hc to ra nhit, sn phm cui cùng nh, không mang mm bnh và có ích
cho vic ng dng cho cây trng.[1]
- Compost: là sn phm ca quá trình ch bic 
cht mùn, không cha các mm bnh, không lôi kéo các côn trùng, có th 
tr an toàn và có li cho s phát trin ca cây trng.[1]
2.3. Các phn ng sinh hóa xy ra trong quá trình  compost
2.3.1. Phn ng sinh hóa
Quá trình phân hy cht thi rn din ra rt phc tp, qua nhin và sn
phm trung gian. Ví d, quá trình phân hy protein: protein  peptides  amino
acids  hp cht ammonium  nguyên sinh cht ca vi khun và N hoc NH
3.

i vi carbonhydrate, quá trình phân hy xy ra: carbonhydrate 

2
S +NH
3
+ CH
4
ng
- Png thành: ln gim nhit  n bng nhi ng.
Quá trình lên men chm và thích hp cho s hình thành cht keo mùn (quá trình
chuyn hóa các phc cht ht mùn) và các cht khoáng (st, canxi,
i cùng thành mùn. Các phn  (sn
phm ph ca quá trình nh cht thi) b oxy hóa sinh hc to thành nitrit (NO
2
)

và cui cùng thành nitrat (NO
3
): [14]
NH
4
+
+ 3/2 O
2
 NO
2
-
+ 2H
+
+ H
2
O

+
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
+ H
2
O  C
5
H
7
NO
2
+ 5H
2
O
n ng nitrat hóa tng cng x
22NH
4
+
+ 37O
2
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
 21NO
3

Các loi vi khun Thermophilic, hu htrng
trong vic phân hy protein và hydratcacbon. Mc dù ch hong bên lp ngoài
ng  và ch hong trong thi gian cui
trò trong vic phân hy cellulose, lignin và các cht bn vn
tiêu th bc mp thc hin xong, các cht này s là th
vt tiêu th th c cánh cng vt nguyên sinh, phiêu
sinh.[10]
2.4. Các yu t n quá trình  compost
2.4.1. Các yu t vt lý
Các yu t vt lý ng ti quá trình  gm: nhi c
nguyên li thoáng khí.[16]
2.4.1.1. Nhi
ây là yu t quan trng trong quá trình ch bin compost vì nó quyt nh
thành phn qun th vi sinh v
Thermophilic chi), ngoài ra nhi còn là mt ch th  nhn bit các
n xy ra trong quá trình  compost.
Nhi t 60
o
C, thích hp vi vi khun thermophilic và t
phân hy các cht ht. Nhi ng này s c ch hong
ca vi sinh vt làm cho quá trình phân hy din ra không thun li, còn nhi
thng này thì phân s t tiêu chun v mm bnh.
Nhit  trong lung  có th u chnh bng nhiu
ch thoáng khí  m, cô lp khi  vi mông bên ngoài bng cách
che ph hp lý.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 8 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


 m thp có th u chnh b m cao có th u
chnh bng cách trn vi vt li m th
 m ca phân bng v
tn b sung thêm các cht ph  gi n giá tr cn thit.
i vi h thng sn xut phân h m có th c khng ch bng
cách tun hoàn sn phm phân h.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 9 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

2.4.1.3. Kc ht
Kc ht ng ln t phân hy. Quá trình phân hy hiu khí
xy ra trên b mt ht, hc nh s có tng din tích b mt ln nên s
 tip xúc vi oxy, gia n tc phân hy.
Tuy nhiên, nc ht quá nh và cht s làm hn ch s 
ng u này s làm gim oxy cn thit cho các vi sinh vng  và
gim m hot tính ca vi sinh vt. Nc li, hc quá ln s 
xp cao và to ra các rãnh khí làm cho s phân b u, không có li cho
quá trình ch bin phân h
ng kính ht t bin khong 3  50mm. Kc ht
t c bng nhi t, nghin và sàng vt liu thô ban
u.[6]
2.4.1.4.  xp
 xp là mt yu t quan trng trong quá trình ch bin phân h xp
t i tùy theo loi vt liu ch bin phân, thôn xp cho quá
trình ch bin phân din ra tt khong 3560%, t36%
 xp ca cht thi hng trc tin quá trình cung cp oxy cn
thit cho s i cht, hô hp ca các vi sinh vt hiu khí và s oxy hóa các
phn t hn din trong các vt liu  xp thp s hn ch s vn chuyn

ch t giá tr tc khi tin hành làm phân.
Bng 2. T l C/N ca mt s cht thi
STT
CHT THI
N (% khng khô)
T L C/N
1
Phân bc
5,5  6,5
6 10
2
c tiu
15  18
0,8
3
Máu
10  14
3,0
4
ng vt

4,1
5
Phân bò
1,7
1,8
6
Phân gia cm
6,3
1,5


Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 11 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

14
Cht thi rau qu
2,5  4
11  12
15
C hn hp
2,4
19
16
Lá khoai tây
1,5
25
17
Tru lúa mì
0,3  0,5
128  150
18
Tru yn mch
0,1
48
19
M
0,1
200  500
Khi bu quá trình  phân, t l C/N gim dn t 30/1 xung 15/1  các sn
phm cui cùng do hai phc gii phóng to ra CO
2

phân compost. Các vi sinh vt, nm tiêu th các hp cht hi ra các acid
hu ca quá trình  phân rác, các acid này b tích t và kt
qu làm gim pH, kìm hãm s phát trin ca nm và vi sinh vt, kìm hãm s phân
hy lignin và cellulose. Các acid h tip tc b phân hy trong quá trình 
phân. Nu h thng tr nên ym khí, vic tích t các acid có th làm pH gim xung
n 4,5 và gây ng nghiêm trn hong ca vi sinh vt.
2.4.2.3. Vi sinh vt
Ch bin compost là mt quá trình phc tp bao gm nhiu loi vi sinh vt khác
nhau. Vi sinh vt trong quá trình ch bin compost bao gm : actinomycetes và vi
khun. Nhng loi vi sinh vt này có sn trong cht h b sung thêm vi
sinh vt t các ngu giúp quá trình phân hy xy ra nhanh và hiu qu

Hin nay có nhiu chng vi sinh vt c các nhà khoa hc nghiên cu, phân
lp s d phân gii các cht ht cách hiu qu. Chúng phân gii các
cht d phân h    n các cht khó phân h   
cellulose.[20]
2.4.2.4. Cht h
T phân hy tùy thuc vào thành phn và tính cht ca cht ht
h dàng phân ht h-
cellulose là nhng cht phân hy rt chm.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 13 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Bng 3. Các thông s quan trng trong quá trình làm phân h[13]
THÔNG
S
GIÁ TR
c

Nhi 60-70
o
C, các mm bu b tiêu dit
Nhu cu v
không khí
ng oxy cn thic tính toán da trên cân bng t
ng. Không khí cha oxy cn phc tiu vi
tt c các phn ca cht thi rn làm phân
Ph
T -  hn ch s  i dng NH
3
,
pH t quá 8,5.
M
phân hy
 gim nhi vào thi gian cui. Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 14 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

2.5. Li ích và hn ch ca quá trình  compost
2.5.1. Li ích
- c la ch bo tn ngung;
- Kéo dài tui th cho các bãi chôn lp;
-  nh cht thi: các phn ng sinh hc xy ra trong quá trình ch bin
compost s chuyn hóa các cht h thi ra sang dng nh, ch yu là
các chng khi tht hoc;


Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 15 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

2.5.2. Hn ch
- ng cht dinng trong compost không tha mãn yêu cu;
- c tính ca cht thi h i rt nhiu tùy thuc vào thi
gian, khí h bin phân, dn tính cht ca sn ph
khác nhau. Bn cht ca vt ling làm cho s phân b nhi
trong kh t hot tính ca vi sinh vt
gây bnh trong sn phn toàn;
- Quá trình sn xut compost to mùi khó chu nu không thc hin quy trình
sn ch bi;
- Hu ht các nhà nông vn thích s dng phân hóa ht tin,
d s dt cây trng mt cách rõ ràng.[12]
2.6. Mt s  compost trên th gii
2.6.1.  theo lung dài và thi khí th ng có xáo trn
Tront liu  c sp xp theo lung dài và hc
o trn theo mt chu k nhnh nhm cp khi cho lung Các lung compost
c xáo trn bng cách di chuyn lung compost vi xe xúc hoc xe trn chuyên
dng.
Các lung  có chii t i vi nguyên liu có m 
i vi nguyên liu nh u rng lung  i
t 1,5-6m.
c cung cp ti h thng bng t nhiên 
khu            nh k ng
xuyên nhm tru cht thi rn trong lung phân, tr m và h tr cho
thi khí th ng. Vic xáo trc thc hin bng xe xáo trn chuyên dng hoc
bng xe xúc. Các thit b s dnh theo hình dng thc t ca lung .
T làm thoáng khí ph thu xp cng . Lung  vi các nguyên
liu nh  thoáng khí l thoáng khí ca lung  vi

t lic sp xng hoc lung dài. Không
khc cung cp cho h thng bng qut thi khí ho thng
phân phng phân phi khí hoc sàn phân phi khí. Chiu cao lung hay
ng  khong 2÷2,5m.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 17 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

 kim soát quá trình phân hy hiu khí bên trong khi , mi khi  ng
c trang b mt máy thng không khí cung cp phm b nhu
cu oxy cho quá trình chuyi sinh hc và nhm kim soát nhi trong khi .
Thi gian cn thit cho quá trình  khong 3-5 tun, phn mùn sau khi  c
hc sn phm phân chng cao.
Trong mng hp, nhng vt lic l m thp t
 v ki m ca khi   mc t.
 m
- D kim soát khi vn hành h thc bit là kim soát nhi và nng
 oxy trong lung ;
- Gim mùi hôi và mm bnh;
- Thi gian  ngn (3  6 tun);
- Nhu cu s dt thp và có th vn hành ngoài tri hoc có che ph.
 m
- H thng phân phi khí d b tc nghn, cn bng xuyên;
- Chi phí bo trì h thng thi khí c
i khí th ng.[17]
Đồ án tốt nghiệp Đại học Khóa 2010-2014
ĐHBRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học 18 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

0,02g; cao nc ct 1000ml; pH = 7÷7.2. Môi
c l thc cng hot
hóa nhân sinh khi ch phm M2: Ch phm men vi sinh 2kg; r ng 0,5lít; urea
2kg, DAP kg; MgSO
4
0,5kg; KNO
4
0,5kg; pH= 7[1].
3.2. 
3.2.1. Tuyn chn ch phm sinh hc có kh 
cao nht
- M  n l c ch phm sinh hc có kh   
cellulase có ho cao nh ng dng vào quá trình .
Tin hành ly mi ch phm sinh hng M1, có b
sung v t cm ng, hong M1 u
kiu kin hiu khí; k khí; kt hp gia hiu khí và k khí;
sau 48h, 72h, 96h, lt dch enzyme và th hot tính enzyme bng
c l th ng kính vòng phân ging