Bằng việc ứng dụng công nghệ enzym và thủy phân, các nhà khoa học tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã làm chủ được công nghệ sản xuất nanocellulose từ bã sắn. Quy trình công nghệ giúp tận dụng bã sắn - phụ phẩm của công nghiệp tinh bột sắn làm nguyên liệu trong sản trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm.
Đây cũng chính là kết quả của nhiệm vụ KHCN “Nghiên cứu công nghệ sản xuất nanocellulose từ bã sắn và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm” do PGS. TS. Tô Kim Anh làm chủ nhiệm. Nhiệm vụ thuộc Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020 do Bộ Công Thương chủ trì.
Tạo giá trị gia tăng cho doanh nghiệp
Sắn là cây công nghiệp quan trọng trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm, giấy, dệt và các ngành công nghiệp khác ở nước ta. Năm 2017, kim ngạch xuất khẩu tinh bột sắn của Việt Nam đứng thứ 2 thế giới. Tuy nhiên, quá trình sản xuất tinh bột sắn tạo ra một lượng lớn phụ phẩm bã sắn chứa tinh bột sót và hàm lượng cellulose khá cao, nếu không kiểm soát và xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Mặc dù bã sắn đang được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, phân bón hay trồng nấm... tuy nhiên mang lại hiệu quả kinh tế thấp. Do đó việc nghiên cứu công nghệ thu hồi tinh bột và cellulose, phát triển sản phẩm từ hai nguyên liệu này giúp nâng cao giá trị chuỗi sản xuất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Nanocellulose từ các nguyên liệu chứa cellulose đã và đang được nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm và thương mại hóa ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam hiện nay, nghiên cứu công nghệ sản xuất nanocellulose còn hoàn toàn mới mẻ.
Xuất phát từ thực trạng này, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất nanocellulose từ bã sắn và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm” với mục tiêu xây dựng được quy trình công nghệ thu hồi tinh bột của bã sắn, đồng thời nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzym trong sản xuất nanocellulose từ bã sắn sau tách tinh bột.
PGS. TS. Tô Kim Anh - chủ nhiệm đề tài cho biết, bã sắn - phụ phẩm của công nghiệp tinh bột sắn được tách tinh bột/glucose từ tinh bột dư, thu hồi cellulose cho phát triển sản xuất nanocellulose gồm dạng tinh thể - NCC (nanocrystalline cellulose) và dạng sợi - NFC (nanofibrillated cellulose).
Vận hành Thử nghiệm tách tinh bột và thu hồi glucose
Với quy trình thu hồi tinh bột từ bã sắn, điểm mới trong nghiên cứu công nghệ của đề tài là sử dụng phương án phân cắt mở hệ sợi bằng phối hợp hai chế phẩm enzyme cellulase và petinase xử lý trong 4h. Sau đó dịch tinh bột được hoàn trả lại dây chuyền công nghệ tách dịch bột bình thường. Với cách làm này việc nối tiếp dây chuyền thiết bị rất thuận lợi do dây chuyền hoạt động liên tục. Kết quả tính toán sơ bộ cho thấy hiệu suất thu hồi tinh bột đạt 60,09% tăng 17,2% so với quy trình thông thường. Chi phí vật tư tiêu hao cho 1 kg tinh bột sắn khoảng 6,800 đồng. Ước tính doanh thu cộng thêm khi thu hồi tinh bột là khoảng 2,6 triệu đồng/tấn bã khô .
“Để sản xuất nanocellulose từ bã sắn việc thu hồi tinh bột nhằm tách tinh bột khỏi cellulose và không xả thêm chất thải ô nhiễm ra môi trường. Bên cạnh giá trị mang lại của tinh bột thu hồi, công nghệ nghiên cứu của đề tài còn giúp giảm chi phí trong quá trình sản xuất đồng thời giảm hệ quả tới môi trường” – PGS. TS. Tô Kim Anh nhấn mạnh.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng được quy trình thủy phân tinh bột dư trong bã sắn để thu hổi glucose dưới dạng siro với hiệu suất thu hồi đạt 64,5%. Tiếp đó, bã sắn sau khi tách tinh bột được tấy trắng, kết quả thu được NCC với hiệu suất thu hồi đạt 65% và NFC đạt 60,2 %.
Thử nghiệm sản phẩm bánh mỳ tại Công ty TNHH Tràng An
Quy trình công nghệ của đề tài đã được Đại học Bách khoa Hà Nội đăng ký giải pháp hữu ích. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đã phối hợp với Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương nghiên cứu ứng dụng nanocellulose trong sản xuất dược phẩm, đồng thời, phối hợp với Công ty TNHH Hải Châu nghiên cứu ứng dụng nanocellulose trong sản xuất bánh và thử nghiệm phân tách tinh bột tại cơ sở sản xuất tinh bột sắn Nguyễn Văn Việt ở làng nghề sản xuất tinh bột Cát Quế, Hoài Đức, Hà Nội.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, khả năng sử dụng NCC của đề tài trong chất ổn định sản phẩm và chất nhũ hóa và mang thuốc trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Với NFC có thể ứng dụng cho tạo phim sử dụng trong mỹ phẩm bởi khả năng chống tia UV, giữ ẩm tốt. Thử nghiệm tạo tráng NFC cho giấy giúp tăng độ bền xé, độ bền mục và tăng tính năng ngăn ẩm.
Với kết quả đã có, nội dung nghiên cứu của đề tài được Hội đồng nghiệm thu đánh giá có ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn cao khi tận dụng nguồn phụ phẩm của ngành công nghiệp sắn góp phần tăng giá trị sản xuất, giảm thiểm ô nhiễm môi trường.
Mai Anh t/h
Đăng nhập
.jpg)
