Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệungày

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 o từ sắn SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày Lớp:12H2LT MỞ ĐẦU Đất nước đang ngày càng phát triển cùng với sự phát triển

Trang 1

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 o từ sắn SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày Lớp:12H2LT

MỞ ĐẦU

Đất nước đang ngày càng phát triển cùng với sự phát triển vượt bậc của rất nhiều ngành công nghiệp trong đó có ngành công nghệ lên men nói chung và công nghệ sản xuất rượu etylic nói riêng Ứng dụng các nghiên cứu khoa học cùng với kinh nghiệm vốn có vào sản xuất đã tạo ra các sản phẩm cồn (rượu) có chất lượng ngày càng cao

Rượu là sản phẩm lên men phổ biến và có mặt ở khắp mọi nơi trên thế giới,

ở Việt Nam nghề nấu rượu cũng có từ lâu đời và đang ngày càng phát triển Ngoài mục đích làm đồ uống thì rượu etylic còn đóng góp nhiều vào các ngành công nghiệp khác như trong y học làm chất sát trùng, trong công nghiệp hoá chất, làm nhiên liệu cho giao thông, trong công nghiệp dệt,

Trong công nghiệp sản xuất rượu bằng phương pháp lên men, có thể sử dụng rất rộng rãi các loại nguyên liệu chứa đường lên men được như rỉ đường, nước quả nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, ngô, lúa mì, khoai, sắn , và các loại chứa xenluloza như gỗ, mùn cưa, nói chung là nguyên liệu có hàm lượng hydrat cacbon cao Chọn một loại nguyên liệu đưa vào sản xuất ngoài những yêu cầu cơ bản phải đạt: hàm lượng gluxit cao, giá thành rẻ, trữ lượng lớn và tập trung, không ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc dân, bảo quản và sử dụng không phức tạp thì còn đề cập đến vấn đề: chất lượng rượu sản xuất ra, yêu cầu trang thiết bị, kỹ thuật không phức tạp, cho hiệu suất tổng thu hồi rượu cao

Việt Nam với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời, các sản phẩm ngũ cốc dồi dào, phong phú đã tạo nên sự đa dạng về nguồn nguyên liệu chứa tinh bột cung cấp cho ngành sản xuất cồn Trong các loại cây lương thực, cây sắn là cây cho nguồn nguyên liệu có khả năng chế biến phong phú Với tổng sản lượng sắn hàng năm ngày càng tăng, việc thiết kế và xây dựng thêm nhà máy sản xuất cồn từ sắn với năng suất cao là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệp cồn cũng như nhu cầu của nền kinh tế đất nước

Xuất phát từ tình hình đó, tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 o từ sắn lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày”

Trang 2

Việc xây dựng nhà máy tại đây có nhiều thuận lợi như gần nguồn nguyên liệu, điện nước ổn định cho sản xuất, giao thông thuận lợi…

1.2 Đặc điểm tự nhiên

Khí hậu Kon Tum có nét chung của khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa của phía Nam Việt Nam, lại mang tính chất của khí hậu cao nguyên Khí hậu Kon Tum chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô

Nhiệt độ trung bình trong năm dao động từ 22oC ÷ 23oC,

Lượng mưa trung bình trong năm là từ 2.121 mm/năm,

Hướng gió chủ đạo là hướng Tây – Nam [11]

1.3 Nguồn nguyên liệu

Theo Sở Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn tỉnh, tính đến năm 2012 diện tích trồng sắn của tỉnh Kontum đạt hơn 39.000 ha và sẽ còn được mở rộng trong thời gian sắp tới Với vùng nguyên liệu lớn có thể đáp ứng được nguồn nguyên liệu cho nhà máy hoạt động ổn đinh

Ngoài ra sắn còn được thu mua ở các tỉnh lân cận như: Gia Lai, Đăk Nông, Phú Yên [12]

1.4 Nguồn cung cấp điện

Đây là khu công nghiệp có mạng lưới điện quốc gia đi qua nên có thể dùng trạm biến áp riêng để sử dụng cho nhà máy Ngoài ra, chuẩn bị thêm máy biến áp

dự phòng để phòng sự cố khi mất điện để đảm bảo sản xuất liên tục

1.5 Nguồn cung cấp hơi

Sử dụng hơi với nhiều mục đích khác nhau Lượng hơi đốt cung cấp cho sản

Trang 3

xuất lấy từ lò hơi của nhà máy Nhiên liệu sử dụng là dầu FO, thu mua từ các trạm xăng hoặc liên hệ với công ty xăng dầu của tỉnh để được cung cấp Có thêm kho dự trữ để đảm bảo sản xuất

1.6 Nguồn cung cấp nước và nước thải

Nước dùng để sản xuất chính cho nhà máy là nước giếng khoan (nước ngầm) Nước sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như cho sản xuất, vệ sinh, sinh hoạt

Nước thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu để thải trực tiếp ra môi trường do vậy cần được xử lý, nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý nước trước khi thải ra ngoài môi trường

Các chất thải rắn xử lý bằng cách đào hố để chôn tránh gây ô nhiễm cho người dân

1.7 Giao thông

Khu công nghiệp Sao Mai nằm ngay bên quốc lộ 14, đi về phía thành phố KonTum khoảng 07 km về phía Bắc, Kon Tum có điều kiện hình thành các cửa khẩu, mở rộng hợp tác quốc tế về phía Tây Kon Tum có đường Quốc lộ 14 nối với các tỉnh Tây Nguyên và Quảng Nam, đường 40 đi Atôpư (Lào), do đó việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm tương đối thuận lợi

1.8 Nguồn nhân lực

KonTum là tỉnh có dân số tương đối đông, nhà máy đặt gần các trung tâm kinh tế của khu vưc Tây Nguyên nên có nguồn nhân lực đổ về đây bao gồm nguồn nhân lực đã qua đào tạo và chưa qua đào tạo Cán bộ kỹ thuật, kinh tế và quản lý có thể tuyển dụng từ các trường đại học trong cả nước

1.9 Thị trường tiêu thụ

Nhà máy được xây dựng với tiêu chí là cung cấp cồn thực phẩm và cồn kĩ thuật cho thị trường Việt Nam và các nước lân cận Thị trường trong nước có rất nhiều sản phẩm chất lượng tốt cạnh tranh, đó là mục tiêu công ty hướng tới Với sự thuận lợi về giao thông vận tải, nguồn lao động sáng tạo thì sản phẩm sẽ được ưa chuộng

Trang 4

1.10 Năng suất nhà máy

Với những điều kiện về nguồn nguyên liệu, giao thông đi lại, và thị trường tiêu thụ sản phẩm rộng lớn thì việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất cồn 96onăng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày là hoàn toàn có tính khả thi cao Mặt khác nhà máy cũng tạo điều kiện cho người nông dân trên địa bàn tỉnh Kontum và các tỉnh lân cận có công ăn việc làm và đầu ra ổn định cho sản phẩm sắn lát khô

Trang 5

từ 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy thuộc giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng [13]

2.1.1.2 Cấu tạo của củ sắn

Củ sắn là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đuôi củ Cấu tạo gồm: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn

+ Vỏ gỗ: Chiếm 0,5÷3% khối lượng củ Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không

bị tác động cơ học bên ngoài

Trang 6

+ Vỏ cùi: Dày hơn vỏ gỗ, chiếm

phần chiếm chủ yếu của củ, bao gồm các tế

bào có cấu tạo từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất Hàm lượng tinh bột trong ruột củ phân bố không đều Kích thước hạt tinh bột koảng 15÷80mm Khoai mì càng để già thì càng có nhiều xơ

+ Lõi khoai mì: Thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ Lõi chiếm từ 0,3÷1% khối lượng củ Thành phần cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicelluloses [14]

2.1.1.3 Thành phần hóa học của sắn

Củ sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38÷40%, tinh bột 16÷32%, giàu vitamin C, calcium, vitamin B và các chất khoáng, nghèo chất béo, muối khoáng, vitamin và nghèo đạm Trong củ sắn, hàm lượng các acid amin không được cân đối, thừa arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh Thành phần dinh dưỡng khác

biệt tuỳ giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích

Hình 2.3 Củ sắn

Sắn lát khô thường có hai loại: sắn lát khô có vỏ và sắn lát khô không vỏ

Hình 2.2 Cấu tạo củ sắn

Trang 7

Hàm lượng tinh bột: 70÷75%, độ ẩm 12-14% Sắn lát khô không vỏ ở Việt Nam bình quân có hàm lượng chất khô 90,01%, đạm 2,48%, béo 1,40%, Sắn lát khô có

vỏ hàm lượng chất khô 90,57%, đạm 4,56%, béo 1,43% [15]

2.1.2 Nước

Trong công nghiệp sản xuất cồn, nước được sử dụng với các mục đích khác nhau Nước được dùng để để xử lí nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm và thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho lò hơi… Ngoài ra nước còn dùng cho phòng chữa cháy trong khu vực sản xuất

Thành phần, tính chất hoá lý và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp tới

kỹ thuật sản xuất, chất lượng sản phẩm và hiệu xuất thu hồi

* Yêu cầu chất lượng nước:

Trong công nghiệp sản xuất cồn, yêu cầu chất lượng nước giống như tiêu chuẩn cho nước sinh hoạt

- Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, không màu, không mùi vị lạ

2.1.3 Nấm men

Sử dụng chủng nấm men rượu Saccharomyces cerevisiae

Hình 2.4 Nấm men saccharomyces cerevisiae

Trang 8

Khi chọn chủng nấm men để đưa vào sản xuất cần phải chú ý đảm bảo các yêu cầu sau đây:

+ Có tốc độ phát triển nhanh trên môi trường sản xuất,

+ Có đặc tính sinh lý, sinh hoá ổn định trong thời gian dài,

+ Có khả năng chịu đựng được những yếu tố không thuận lợi của môi trường Đặc biệt là các chất sát trùng, độ pH thấp và lên men được ở nhiệt độ tương đối cao,

+ Chịu được áp suất thẩm thấu lớn, tức là chịu được nồng độ của dịch lên men lớn, đồng thời nấm men ít bị ức chế bởi các sản phẩm của sự lên men,

+ Lên men được nhiều loại đường như: Glucose, Fructose, Saccharose, maltose…

+ Tạo ra sản phẩm chính nhiều và sản phẩm phụ ít

* Những chủng nấm men dùng trong sản xuất rượu:

- Chủng nấm men 396 Trung Quốc (2610): Chủng nấm men này phân lập được từ rỉ đường ở Trung Quốc, chủng này có khả năng lên men được đường fructose, glucose, maltose, rafinose, galactose Nó không lên men được đường arabinose, lactose, dextrin Nhiệt độ thích hợp 33oC, pHopt=4,5, chịu được nồng độ rượu 10%

- Chủng Я (i – a): Do Liên Xô cung cấp, chủng này thích hợp cho lên men rỉ đường, chịu áp suất thẩm thấu lớn, lên men được các loại đường: Glucose, fructose, saccharose và 1/3 đường rafinose

- Chủng T (Việt Nam): Phân lập từ rỉ đường đặc 35÷45ºBe và đặt tên T (trời), chủng nấm men này lên men được rỉ đường ở nhiệt độ cao 33÷37oC, độ pH

từ 4,5÷5 nồng độ lên men có thể đạt 18÷24% có thể lên men được nồng độ rượu trong dịch lên men từ 8÷12%, chịu được chất sát trùng với nồng độ từ 0,02÷0,025%

so với thể tích dịch lên men, chất sát trùng ở đây là formol Kích thước tế bào từ 4÷5 x 6÷9 (µm) tế bào có dạng hình trứng, tốc độ phát triển nhanh

- Nấm men chủng XII : phân lập từ nấm men bánh mì 1902 Tế bào hình tròn hoặc oval, có kích thước lớn và mập hơn các chủng khác (5÷7) Chu kỳ sinh trưởng của 1 thế hệ là 1h 39 phút Sinh sản bằng cách nảy chồi Trong tế bào già

Trang 9

thường chứa nhiều glycogen Nấm men chủng XII sinh sản mạnh trong 12h đầu nuôi cấy sau đó chậm dần và lên men rất mạnh Chúng có khả năng lên men mạnh glucose, matose, fructose, galactose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose Chủng này không lên men được lactose, arabinose, innulin Nồng độ rượu trong dịch lên men có thể đạt tới 13%V Chủng XII được xem là tốt nhất khi lên men dịch đường

từ tinh bột

- Nấm men MTB Việt Nam (Men thuốc bắc): được phân lập tại nhà máy rượu Hà Nội từ men thuốc bắc, tế bào hình bầu dục, kích thước 3÷5×5÷8µm Là những nấm men đa bột nên có thể hình thành 2÷4 bào tử trong một tế bào Có khả năng lên men được đường glucoza, fructoza, galactoza, saccaroza, maltoza, galactoza Lên men được ở nhiệt độ cao (39÷40oC) chịu được độ axit tương đối cao 1÷1,5o nồng độ có thể đạt từ 12÷14 % Đặc biệt qua nhiều năm thuần hóa, nấm men này đã phát triển và lên men tốt ở môi trường có 0,02÷0,025 % chất sát trùng

Trang 10

lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796 bởi Johann Tobias Lowitz, bằng cách lọc cồn chưng cất qua than củi

2.2.1.3 Tính chất vật lý

Cồn là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng,

vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15oC), dễ bay hơi (sôi ở nhiệt

độ 78,39oC), hóa rắn ở -114,15oC, tan trong nước vô hạn, tan trong ete và clorofom, hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời

2.3.1.1 Phương pháp lên men bằng vi sinh vật

Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay và cho hiệu quả kinh tế cao Nguyên liệu dùng để sản xuất theo phương pháp này là phải chứa nhiều gluxit Sản

Trang 11

xuất cồn theo phương pháp lên men gồm có các công đoạn chính sau:

- Chế biến nguyên liệu thành dịch đường lên men

- Lên men dịch đường để chuyển đường thành rượu

- Chưng cất, tinh chế nhằm tách rượu và các chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín rồi tách các chất ra khỏi rượu nâng cao nồng độ rượu để nhận được cồn tinh khiết

2.3.1.2 Phương pháp tổng hợp hoá học

Nguyên liệu chính để sản xuất cồn bằng phương pháp hoá học là khí etylen

Có hai phương pháp chính để sản xuất rượu etylic từ etylen là

- Thuỷ phân khí etylen bằng axit sulfuric

- Thuỷ phân trực tiếp etylen

2.3.2 Quá trình nấu

2.3.2.1 Phương pháp nấu

Tùy vào điều kiện trang thiết bị của các cơ sở sản xuất có thể chọn các phương pháp nấu: gián đoạn, bán liên tục và liên tục

- Nấu gián đoạn:

Nấu gián đoạn là toàn bộ quá trình nấu được thực hiện cùng một nồi

+ Ưu điểm: tốn ít nhiên liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản

+ Nhược điểm: tốn nhiều hơi vì không sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở áp suất và nhiệt độ cao gây tổn thất nhiều đường

Trang 12

- Tận dụng được nhiều hơi thứ do có thể đun dịch cháo tới nhiệt độ cao mà không ảnh hưởng tới hoạt động của thiết bị

- Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn giảm tổn thất đường do cháy hoặc tạo melanoidin Nhờ đó mà năng suất nấu cao hơn gián đoạn

- Dễ cơ giới hóa và tự động hóa, tốn ít kim loại chế tạo thiết bị do năng suất riêng của 1 cm3 tăng lên 7 lần

+ Nhược điểm: đòi hỏi nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ, đảm bảo ổn định nhiệt, hơi, nước [1, tr107-112]

2.3.2.2 Các biến đổi trong quá trình nấu

- Sự biến đổi của tinh bột

+ Sự trương nở và hòa tan tinh bột: Trương nở là tính chất của những chất rắn cao phân tử có khả năng hút dung môi để tăng thể tích Khi cho nguyên liệu tinh bột tiếp xúc với nước, các phân tử nước có kích thước phân tử nhỏ nên chúng xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột Các phân tử nước sẽ tương tác với các nhóm hoạt động của tinh bột làm yếu một số liên kêt trong phân tử tinh bột, phân tử tinh bột bị trương lên và bị rã ra Khi nhiệt độ tăng các liên kết trong phân tử tinh bột bị đứt dẫn đến quá trình trương nở không hạn chế nghĩa là tinh bột bị hòa tan chuyển thành dạng dung dịch

+ Sự thủy phân tinh bột: Khi nấu, một lượng nhỏ tinh bột biến thành đường

và dextrin do tác dụng của enzim amylaza chứa trong nguyên liệu và do bị thủy phân dưới xúc tác của ion H+

- Sự biến đổi của hemixenluloza, xenluloza, pectin

Trong quá trình nấu nguyên liệu, ở điều kiện môi trường axit yếu xenluloza không bị thủy phân Hemixenluloza cấu tạo chủ yếu từ pentozan có bị thủy phân ít nhiều Sự thủy phân này bắt đầu từ khi chuẩn bị dịch bột do tác dụng của xitaza chứa trong nguyên liệu và được tiếp tục trong quá trình nấu do tác dụng của ion H+

và nhiệt độ cao Kết quả là tạo ra dextrin và các hợp chất có phân tử thấp, kể cả đường 5 các bon – arbinoza và kxiloza

- Sự biến đổi của đường

Trong quá trình nấu đường sẽ bị phân hủy do các phản ứng caramen,

Trang 13

melanoidin tạo thành oxymethylfurfurol Một phần oxymethylfurfurol ngưng kết tạo chất màu vàng [1, tr106-107]

2.3.3 Đường hóa tinh bột

Là quá trình dùng tác nhân để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men Quá trình này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi cồn

Đường hóa dịch cháo có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc liên tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau Nhưng dù theo phương pháp nào cũng bao gồm các công đoạn chính sau:

- Làm nguội dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa

- Cho tác nhân vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trong thời gian xác định để chuyển hóa tinh bột thành đường

- Làm nguội dịch đường hóa tới nhiệt độ lên men

* Tác nhân đường hóa:

- Dùng axit HCl hoặc H2SO4: phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất thu hồi thấp

- Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): Một số nước Châu Âu vẫn còn dùng phương pháp này

- Dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật: Đây là phương pháp được hầu hết các nước sử dụng trong sản xuất rượu cồn

- Ở Việt Nam đa số các nhà máy rượu đều dùng amylaza thu được từ nấm mốc, mấy năm gần đây có mua chế phẩm amylaza của hãng Novo Đan Mạch [1, tr112]

2.3.4 Quá trình lên men rượu

2.3.4.1 Cơ chế hóa học của quá trình lên men rượu

Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường glucose dưới xúc tác của các hệ enzim khác nhau để tạo thành một loạt chất trung gian trong đó giai đoạn trung gian quan trọng là biến thành acid piruvic (CH3COCOOH), từ acid piruvic trong điều kiện yếm khí sẽ tạo thành rượu etylic và sản phẩm phụ tùy điều kiện lên men [1, tr126-127]

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q

Trang 14

2.3.4.2 Cơ chế hóa lý của quá trình lên men rượu

Để lên men dịch đường phải cho vào dịch một lượng tế bào nấm men nhất định Nấm men sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng có trong dịch nấm men chủ yếu là đường để chuyển hóa đường thành rượu và khí CO2 nhờ ezim zymase Rượu etylic được tạo thành khuyếch tán nhanh vào môi trường CO2 cũng khuyếch tán vào nước nhưng độ hoà tan không lớn Khi bão hoà, CO2 bao quanh màng tế bào nấm men thành bọt khí Bọt khí CO2 lớn đến mức độ nhất định thì lôi kéo tế bào nấm men cùng nổi lên trên bề mặt dung dịch Đến bề mặt của dung dịch do sức căng của bề mặt nên bọt khí bị vỡ, CO2 thoát ra ngoài, tế bào nấm men lúc này chìm xuống Quá trình này diễn ra liên tục nên đã làm tế bào nấm men từ trạng thái không chuyển động sang trạng thái chuyển động nghĩa là quá trình trao đổi chất được thực hiện và quá trình lên men tăng nhanh [1, tr129]

2.3.4.3 Các giai đoạn lên men rượu

Tốc độ lên men rượu xác định bằng cách thay đổi hàm lượng đường trong dịch lên men hoặc hàm lượng CO2 thoát ra trong một đơn vị thời gian hay hàm lượng rượu và lượng nhiệt sinh ra

Dựa vào tốc độ lên men của nấm men chia quá trình lên men thành 3 thời kỳ: lên men đầu, lên men chính và lên men cuối

- Lên men đầu: nấm men làm quen với môi trường lên men và sử dụng đường để tăng sinh khối là chính Giai đoạn này đường tiêu hao ít và rượu sinh ra không đáng kể

- Lên men chính: nấm men sinh trưởng và phát triển ở mức độ cực đại, cơ chất sử dụng nhiều nhất, sinh nhiều cồn và CO2,

- Lên men cuối: Tốc độ lên men rất chậm vì lượng đường trong dịch ít, tế

bào nấm men già và suy yếu [1, tr130-131]

2.3.4.4 Phương pháp lên men

Có 3 phương pháp lên men: Lên men gián đoạn, lên men liên tục, lên men bán liên tục

- Lên men gián đoạn: các giai đoạn lên men đều tiến hành trong cùng một thiết bị (thùng lên men)

Trang 15

- Lên men cải tiến-bán liên tục: sử dụng thiết bị lên men gián đoạn có đặt thêm thiết bị truyền nhiệt kiểu ống lồng ống

- Lên men liên tục: Các giai đoạn lên men rải đều trong các thiết bị lên men

có liên hệ với nhau

Lên men liên tục có ưu điểm hơn so với bán liên tục và gián đoạn: hệ số sử dụng thiết bị cao, hiệu suất lên men ổn định, hiệu suất tổng thu hồi cao, tiêu hao hơi nhiệt ít Tuy nhiên nó có nhược: dễ bị nhiễm khuẩn hàng loạt, yêu cầu trình độ cao [1, tr132-134]

2.3.5 Quá trình chưng cất và tinh chế

2.3.5.1 Cơ sở lý thuyết về chưng cất - tinh chế

Ở nhiệt độ bất kỳ, áp suất hơi bão hoà của rượu etylic lớn hơn áp suất hơi bão hòa của nước Do đó khi cùng một áp suất thì nhiệt độ sôi của rượu etylic thấp hơn nhiệt độ sôi của nước

ab

o

y

x

Hình 2.6 Đường cong cân bằng của hỗn hợp rượu nước ở áp suất thường

oy: Thành phần rượu trong pha hơi

ox: Thành phần rượu trong pha lỏng

Hình 2.5 Đường cong lên men (theo lêbêdep) [5, tr145]

Trang 16

Ở trạng thái cân bằng chất lỏng, cấu tử dễ bay hơi trong thể hơi luôn nhiều hơn trong thể lỏng, khi chưng cất giấm chín thu được rượu thô gồm có 50 tạp chất khác nhau Dựa vào tính chất hoá học của tạp chất chia chúng ra làm 4 nhóm: aldehyt, este, rượu bậc cao và axit hữu cơ Dựa vào tính chất vật lý chia thành 3 nhóm : Tạp chất đầu (aldehyt, axetic, etyl axetat, ), tạp chất cuối (amylic, izoamylic, izobutylic ), tạp chất trung gian (etylizobutylrat, etylizovalianat ) [1, tr139-140]

2.3.5.2 Phương pháp chưng cất tinh chế

Có 3 phương pháp chưng luyện: chưng luyện gián đoạn, liên tục và bán liên tục

a) Chưng luyện gián đoạn

a Tháp chưng b Tháp tinh

Hình 2.7 Tháp chưng gián đoạn và tháp tinh chế gián đoạn

Trang 17

Quá trình tinh chế gián đoạn (hình b): Cồn thô sau chưng cất sẽ được xử lý bằng NaOH trước khi vào tinh chế gián đoạn Cồn thô qua xử lý được cho vào thùng cất (1), dùng hơi đun tới 80÷90oC, đóng van hơi để 1÷2 giờ đồng thời mở van nước để ngưng tụ hơi rượu vừa bay lên sau đó mở van hơi gián tiếp đun tới sôi đồng thời mở đủ nước ngưng tụ toàn bộ hơi rượu đi vào bình ngưng tụ hồi lưu (3) Phần khí không ngưng theo bình ngưng tụ làm nguội (4) ra ngoài Sau 30÷60 phút lấy 3÷5% cồn đầu để riêng rồi lấy tiếp 6÷12% cồn (2a) sau đó điều chỉnh chỉ số hồi lưu

để lấy sản phẩm chính rồi đến lấy 6÷12% cồn (2b), cuối cùng lấy rượu fusel 3÷5% Tinh chế gián đoạn cho sản phẩm chất lượng nhưng hiệu suất thu hồi thấp, tốn hơi

và sức lao động do phải cất lại nên hiện nay ít dùng [5, tr179-181]

b) Chưng luyện bán liên tục

Giấm chín được bơm vào thùng (1) và được đun bằng hơi trực tiếp, hơi rượu

đi lên được ngưng tụ ở (2) rồi đi vào thùng (3) tiếp đó liên tục đi vào tháp tinh chế (4), tại tháp (4) cũng đun bằng hơi trực tiếp, từ đĩa tiếp liệu xuống đáy nồng độ cồn giảm dần rồi ra ngoài, nhiệt độ đáy tháp phải 103÷105oC hơi rượu bay lên có nồng

độ tăng dần ngưng tụ ở (5) rồi hồi lưu lại tháp Một phần nhỏ chưa ngưng kịp đưa sang ngưng tụ (6) và lấy ra ở dạng cồn đầu cồn sản phẩm lấy ra ở đỉa thứ 3÷6 từ trên xuống qua làm nguội (7) rồi ra ngoài [5, tr181-183]

Hình 2.8 Sơ đồ chưng luyện bán liên tục

Trang 18

c) Chưng luyện liên tục

Chưng luyện liên tục có thể thực hiện bằng nhiều cách: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp

- Chưng luyện 2 tháp: Hệ thống gồm 1 tháp cất và 1 tháp tinh làm việc liên tục, cồn thành phẩm được lấy ra dạng lỏng cách đĩa hồi lưu 3÷6 đĩa, hệ thống này tiên tiến hơn so với chưng luyện gián đoạn và bán liên tục nhưng chất lượng cồn chưa cao hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải lấy thêm cồn đầu

- Chưng luyện 3 tháp: Hệ thống gồm 3 tháp: tháp thô, tháp aldehyde và tháp tinh chế Ưu điểm của phương pháp này là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định nhưng nhược điểm là tốn hơi

1 Thùng chứa giấm 7 Bình làm nguội ruột gà

Hình 2.9 Sơ đồ chưng cất, tinh chế ba tháp

Trang 19

Làm nguội

Làm nguội Nhân giống cấp 2

Nhân giống cấp 1

Hơi Enzym Termamyl

Hơi

Tách hơi

Dầu fusel Cồn đầu Hơi thứ

Trang 20

3.2.1 Làm sạch

3.2.1.1 Mục đích

Quá trình làm sạch nhằm tách các tạp chất bụi bẩn, đất, đá có kích thước lớn

và kim loại có trong nguyên liệu, nhằm tránh hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

sẽ lọt qua lưới (1) và xuống lưới sàng (2) Do lưới sàng (2) có kích thước nhỏ hơn nguyên liệu nên tại đây nguyên liệu đạt yêu cầu được giữ lại, tạp chất bé sẽ lọt qua lưới sàng (2) và xuống ngăn cuối, được đưa ra ngoài Bụi lơ lững được quạt hút ra ngoài qua đường ống Nguyên liệu đạt yêu cầu được đưa đi nghiền

Động cơ

Nguyên liệu vào

Tạp chất lớn

Quạt

Lưới sàng 1

Động cơ

Tạp chất bé

Lưới sàng 2 Nguyên

liệu ra

Nam châm

Trang 21

3.2.2 Nghiền nguyên liệu

- Mục đích: Phá vỡ cấu trúc thực vật của sắn, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi các mô, để khi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt độ phù hợp biến tinh bột thành dạng hòa tan

- Sử dụng máy nghiền búa:

- Tiến hành: Sắn lát khô được đưa vào

máy nghiền búa qua phễu nạp liệu đi vào đĩa

kim loại Trên đĩa kim loại có gắn các búa đập

Nguyên liệu đi vào sẽ được các búa này đập

nhỏ Các phần nhỏ lọt qua rây được quạt hút

và đẩy ra ngoài, phần chưa lọt qua rây tiếp tục

được nghiền nhỏ [2, tr34]

3.2.3 Nấu nguyên liệu

3.2.3.1 Mục đích

Tinh bột nằm trong màng tế bào, khi nghiền chỉ một phần màng tế bào bị phá

vỡ làm hạn chế tiếp xúc với enzyme amylaza, vì vậy mục đích của nấu nhằm:

- Phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện cho tinh bột hình thành trạng thái hòa tan trong dung dịch

- Hơn nữa nấu nguyên liệu là một quá trình rất quan trọng trong sản xuất cồn, sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết quả nấu

3.2.3.2 Tiến hành

Nấu nguyên liệu theo phương pháp nấu liên tục:

Nguyên liệu sau khi nghiền được hòa trộn với nước theo một tỉ lệ nhất định tại thùng hòa bột (1) rồi đưa vào nồi nấu sơ bộ (3) Trong quá trình nấu có bổ sung enzyme Termamyl với tỉ lệ 0,03% so với tổng lượng tinh bột Tại nồi nấu sơ bộ khối nấu được nâng lên 80÷85oC trong 10÷15 phút đây là nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme α-amylaza để phân cắt mạch tinh bột

Tiếp đó khối nấu nhờ bơm ly tâm (4) bơm sang thiết bị phun dịch hóa (5), tại đây khối nấu tiếp xúc với hơi nhiệt ở áp suất cao và nhiệt độ cao làm cho cấu trúc tinh bột bị phá vỡ, làm cho khối cháo mịn hơn, qua thiết bị này nhiệt độ khối nấu

Hình 3.2 Sơ đồ máy nghiền búa

Trang 22

đạt 94÷96oC

Sau đó khối nấu tiếp tục được bơm sang nồi nấu chín (6), theo đó dịch cháo chảy từ trên xuống còn hơi chính được cấp từ dưới lên do đi ngược chiều nên sẽ làm cho dịch cháo được khuấy mạnh và đun nóng tới mức độ cần thiết Ở mỗi nồi nấu chín thì khối nấu sẽ được giữ ở nhiệt độ 100÷105oC trong khoảng thời gian từ 25÷30 phút

bộ

Dịch được bơm lên thiết bị phun dịch

hóa, qua khe hẹp Hơi vào từ phía trên, được

điều chỉnh lượng vào bằng bộ điều khiển tự

động Dịch qua khe hẹp dưới tác dụng của

nhiệt độ cao, độ lớn của khe hẹp được điều

chỉnh bởi van chắn Nhiệt độ hơi cao làm

tăng áp suất và sự thay đổi vận tốc làm cho

Hình 3.2 Sơ đồ nấu liên tục

Hình 3.3 Thiết bị phun dịch hóa

Nguyên liệu vào

Nguyên liệu ra

Hệ điều khiển tự động

Hơi vào

Trang 23

mạch tinh bột bị phá vỡ, làm cho khối cháo được mịn hơn Qua thiết bị này nhiệt độ khối nấu đạt 94÷96oC

Chú thích:

Đối với nồi nấu chín, dịch hòa trộn từ nồi nấu sơ bộ sau khi qua thiết bị phun dịch hóa được đi vào nồi nấu chín tại cửa (b) Nhiệt độ dịch cháo lúc này được nâng lên 100÷105oC Ở giữa nồi nấu chín có tấm ngăn cách thân bồn (2) dịch cháo chảy dích dắc từ ngăn này sang ngăn kia cho tới khi đầy nồi nấu Khi đó dịch từ nồi (1) chảy chuyền sang nồi (2) và cứ thế tiếp tục cho đến nồi cuối cùng Sau đó dịch cháo được đưa ra thiết bị tách hơi tại cửa (d) Phía dưới nồi nấu có van xả đáy (e) để

xả khi nồi nấu có sự cố [5, tr49-51]

3.2.4 Làm nguội

3.2.4.1 Mục đích

Hạ nhiệt độ của dịch cháo sau nấu chín từ nhiệt độ 100÷105oC xuống nhiệt

độ 58÷60oC tạo điều kiện cho quá trình đường hóa xảy ra dễ dàng Và hạ nhiệt độ của dịch đường sau đường hóa từ 60oC xuống 30oC để tạo thuận tiện cho quá trình lên men

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống với dịch cháo đi bên trong ống

và nước làm nguội đi bên ngoài ống Dịch cháo trong ống và nước ở phần ống hình vành khăn sẽ tiến hành trao đổi nhiệt với nhau để thu được dịch cháo đi ra có nhiệt

độ đạt yêu cầu là từ 58÷60oC và đưa dịch đường sau đường hóa xuống nhiệt độ

Trang 24

Chú thích:

1 Cửa sản phẩm vào 4 Cửa hơi vào

2 Cửa sản phẩm ra 5 Khoảng không

3 Ống truyền nhiệt 6 Xả nước ngưng

Dịch cháo từ thiết bị làm nguội được đưa vào thiết bị đường hóa ở nhiệt độ 58÷60oC được cấp vào cửa (a) từ trên xuống, khi dịch cháo ngập đến cánh khuấy thì cánh khuấy hoạt động, sau đó bổ sung enzyme glucoamylaza theo cửa (b), H2SO4cho vào theo cửa (c) Khống chế pH=3,8÷4,2 thì ngừng cấp H2SO4 [4, tr95-100]

Trang 25

Quá trình lên men rượu nhằm chuyển hóa đường trong dịch đường lên men thành rượu, CO2 cùng một số chất khác nhờ hoạt động của nấm men

Thực hiện lên men liên tục:

- Chuẩn bị nấm men giống ở hai thùng lên men cấp 1 (thùng A và B)

- Khi đạt yêu cầu tháo giống ở thùng A xuống thùng cấp 2 sau đó vệ sinh thùng

- Tại thùng lên men cấp 2 cho đầy dịch đường, acid hóa để lên men được 5÷6%

- Sau đó tháo xuống thùng lên men chính

- Tại thùng lên men chính thứ nhất, khi nào trào đầy sẽ được tràn sang thùng thứ 2

- Số lượng tế bào ở thùng lên men chính được khống chế nằm trong khoảng 100-120 triệu/ml

- Thùng lên men 1 được giữ ở T = 25÷27oC, thùng 2 và 3 T = 27÷30oC

Quy trình này kết thúc sau 60÷64 giờ [5, tr152-153]

Hình 3.8 Sơ đồ lên men liên tục

Trang 26

bộ hơi ngưng ở (2), (6), (7) đi vào tháp tinh (8) ở đĩa thứ 16÷18 tính từ dưới lên, còn giấm khi chảy xuống tới đáy nồng độ rượu trong giấm còn khoảng 0,015 ÷0,03%V được thải ra ngoài gọi là bã rượu

Hình 3.9 Sơ đồ chưng cất liên tục 2 tháp

Trang 27

1- Thùng cao vị chứa giấm chín

Tại tháp tinh cũng được cấp nhiệt bằng hơi nước trực tiếp, hơi rượu bay lên được nâng dần nồng độ sau đó ngưng tụ ở thiết bị ngưng tụ (9) và được hồi lưu trở lại tháp tinh Một phần nhỏ chưa ngưng kịp còn chứa nhiều tạp chất đầu được đưa sang ngưng tụ tiếp ở thiết bị ngưng tụ làm lạnh (7) và lấy ra ở dạng cồn đầu Cồn tinh chế được lấy ra cách đĩa hồi lưu 3÷6 đĩa qua thiết bị làm lạnh (10) được cồn tinh chế Dầu fusel được lấy ra ở dạng hơi từ đĩa 6÷11 tính từ dưới lên được làm lạnh, phân ly được dầu fusel thành phẩm Nhiệt độ đáy của hai tháp luôn bảo đảm 103÷105oC; nhiệt độ đỉnh tháp thô phụ thuộc vào nồng độ cồn trong giấm và thường vào khoảng 93÷97oC; nhiệt độ đỉnh tháp tinh vào khoảng 78,3÷78,5oC; nhiệt độ thân tháp tinh ở vị trí cách đĩa tiếp liệu về phía trên 3÷4 đĩa khống chế ở 82÷83oC [5, tr182-185]

Trang 28

Nhà máy làm việc ngày 3 ca

Bảng 4.2 Biều đồ sản xuất

Tổng số ngày sản xuất: 327 ngày

Tổng số ca sản xuất: 981 ca

4.2 Tính cân bằng sản phẩm

4.2.1 Các thông số ban đầu

 Năng suất : 135 tấn nguyên liệu/ngày

 Thành phần nguyên liệu : 100% sắn lát khô

 Nồng độ chất khô của dịch cháo sau khi nấu: 18%

 Nồng độ dịch lên men: 16%

 Hiệu suất đường hóa: 97%

 Hiệu suất lên men : 98%

 Hiệu suất chưng cất tinh chế: 97%

 Hiệu suất thu hồi :

Ngày sản xuất 28 26 31 29 30 30 31 31 30 31 30 0

Ca sản xuất 78 84 93 90 93 90 93 93 90 93 90 0

Trang 29

ƞ= ƞ dh x ƞ lm x ƞ cc = 0.97 x 0.98 x 0.97 =92.20%

Hao hụt và tổn thất của nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.3 Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn

STT Công đoạn Hao hụt và tổn thất (%)

Bảng 4.4 Độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu

Nguyên liệu Độ ẩm Chất khô phi tinh bột Tinh bột

4.2.2 Tính toán cân bằng vật chất

4.2.2.1 Công đoạn làm sạch

Khối lượng nguyên liệu đem vào làm sạch trong một ngày: M (kg)

Lượng nguyên liệu thu được sau khi làm sạch :

m  M   0,99M

100

)1100(

Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau làm sạch:

Trang 30

M m

m TB       0 , 723 

100

73 99

, 0 100

m

m CK       0 , 861 

100

87 99

, 0 100

m

m H O       0 , 129 

100

13 99

, 0 100

13

1 ) 1 (

4.2.2.2 Công đoạn nghiền

Khối lượng nguyên liệu thu được sau khi nghiền:

M M

m

100

5 , 99 99

, 0 100

) 5 , 0 100 (

1

Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

M M

m

m TB       0 , 719 

100

73 985

, 0 100

m

m H O        0 , 128 

100

13 85

97 , 0 100

13

2 ) 2 (

4.2.2.3 Công đoạn nấu sơ bộ

Gọi X là lượng nước cần bổ sung và lượng hơi ngưng tụ tại công đoạn nấu

sơ bộ để sau nấu chín nồng độ chất khô đạt 18%

Lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa bằng 1‰ so với lượng tinh bột có trong nguyên liệu:

E  2      4 

10 19 , 7 1000

719 , 0

Trong quá trình nấu sơ bộ bổ sung một lượng enzyme bằng 30% so với tổng lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa:

4 4

) 3 ( 7,19 10 2,157 10

100

30100

Trang 31

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 o từ sắn SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích

lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày Lớp:12H2LT

Do lượng enzyme bổ sung vào quá trình nấu có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với khối lượng chất khô của nguyên liệu nên có thể bỏ qua

Vậy khối lượng của dịch cháo sau khi nấu sơ bộ là:

100

99)985

,0(100

)1100()( 2

, 0 100

) 1 100 (

2

Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi nấu sơ bộ:

M M

, 0 100

) 1 100 (

,0(100

)1100()( (2)

) 3 ( 2

0,127M 0,99X (kg)

4.2.2.4 Công đoạn phun dịch hóa

Khối lượng của dịch cháo thu được sau khi phun dịch hóa:

100

5,99)99,0975

,0(100

)5,0100(

, 0 100

) 5 , 0 100 (

3

Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

M M

, 0 100

) 5 , 0 100 (

,0(100

)5,0100(

) 3 ( )

4 ( 2

Trang 32

Cứ 1 kg nguyên liệu chưa hòa nước đưa vào nấu chín cần cung cấp 2 kg hơi

và lượng nước ngưng tụ sau khi nấu chín bằng 50% lượng hơi cấp vào

Vậy khối lượng hơi ngưng tụ sau khi nấu :

( )

2O N H

,097

,0(100

)1100()

M M

, 0 100

) 1 100 (

4

Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi nấu chín:

M M

, 0 100

) 1 100 (

) 5

,0126

,0

X M

M

M m

m

m m

m C

O H CK CK dd

,1836

,0

836,0100

18

) 5 ( 5

5 0

Trang 33

Lượng hơi cấp cho quá trình nấu chín bằng hai lần so với lượng nguyên liệu

đã nghiền trong dịch cháo

Lượng hơi tách ra trong công đoạn tách hơi chính là lượng hơi chưa hoặc không ngưng tụ trong quá trình nấu chín (chiếm 50% so với lượng hơi cung cấp cho quá trình nấu chín)

,4100

)5,0100(

5

Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi tách hơi:

M M

, 0 100

) 5 , 0 100 (

5

Lượng chất khô có trong dịch cháo sau tách hơi:

M M

, 0 100

) 5 , 0 100 (

5

Khối lượng của nước có trong dịch cháo sau khi tách hơi:

M M

m

100

5,99807

,3100

)5,0100(

) 5 ( )

6 ( 2

4.2.2.7 Công đoạn làm nguội sau tách hơi

Khối lượng dịch cháo sau khi làm nguội:

M M

m

100

99620

,4100

)1100(

6

Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi làm nguội:

M M

, 0 100

) 1 100 (

6

Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau làm nguội:

M M

, 0 100

) 1 100 (

6

Khối lượng của nước có trong dịch cháo sau khi làm nguội:

M M

m

100

99788

,3100

)1100(

) 6 ( )

7 ( 2

Trang 34

4.2.2.8 Công đoạn đường hóa

Trong quá trình đường hóa bổ sung một lượng enzyme bằng 70% so với tổng lượng enzyme bổ sung quá trình nấu và đường hóa

4 4

) 8 ( 7,12 10 4,984 10

100

70100

25 ,

Nên cứ 100kg tinh bột cần bổ sung 1,08kg H2SO4 30oBe

Vậy lượng axit H2SO4 30oBe bổ sung cho quá trình nấu chín là:

3 7

10 46

, 7 100

08 , 1 691

, 0 100

08 , 1 4

Gọi Y là lượng nước trong quá trình đường hóa cần bổ sung

Khối lượng của dịch đường sau đường hóa là:

100

)2100()

.7011

.0574

,4

Y M

n

n m

, 0 100

2 100 100

97 162

) 18 ( 7

7

Tinh bột chuyển hóa thành đường với hiệu suất 97% nên dựa vào phương

Trang 35

trình (1) có khối lượng đường thu được sau khi đường hóa là:

97 180 691

, 0 100 162

97 180

Khối lượng đường còn lại sau khi đường hóa với hao hụt 2% là:

M M

m

m Đuong  Đuong      0 , 73 

100

98 744

, 0 100

) 2 100 (

) 8

Khối lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi đường hóa là:

100

) 2 100 ( ) 100

98 162

18 ( (7) (7)

m

100

) 2 100 ( ) 100

98 162

18 691

, 0 75

Y



 3 , 676 0 , 98 (kg)

4.2.2.9 Công đoạn làm nguội sau đường hóa

Khối lượng dịch đường sau làm nguội là:

100

5,99)98,0501

,4(100

)5,0100(

M M

,0100

)5,0100(

8

Khối lượng đường trong dịch đường còn lại sau khi làm nguội:

M M

m

m Đuong  Đuong       0 , 726 

100

5 , 99 73

, 0 100

) 5 , 0 100 (

) 8 ( )

,3(100

)5,0100(

) 8 ( )

9 ( 2

9 0

2O H CK CK dd

ct

m m

m C

, 0 658

, 3 875

, 0

875 ,

M

=>Y 0,962M(kg)

Trang 36

Lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi làm nguội:

m H O(9) 3 , 658 M  0 , 975 Y  3 , 658 M  0 , 975  0 , 962 M  4 , 596 M

Khối lượng của dịch đường sau làm nguội:

M M

M

m9  4 , 478   0 , 975  0 , 962   5 , 416  (kg)

4.2.2.10 Công đoạn lên men

Xem chất khô không đường có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với đường có trong dịch đường sau đường hóa

Nồng độ chất khô của dịch đường đem nhân giống là 16%, vậy thể tích dịch đường:

dịchđường= 1,0626 ( kg/lít) [6, 64]

Vdịchđường=m  M 5,097M

0626,1

417,5

Thể tích dịch nấm men sau nhân giống cấp 1:

Vnấm men giống1 = 10%×Vdịch đường ×99,5

100 = 0,505 × M (lit) Thể tích dịch nấm men sau nhân giống cấp 2:

Vnấm men giống2 = Vmen giống1×99,5

100 = 0,5 × M(lit) Thể tích của dịch trước lên men:

V10 = 0,9 Vdịch đường+ Vmen giống2 = 0,9 × 5,097 × M + 0,5 × M

= 5,087 × M (lít) Sau khi nhân giống xem như nấm men đã sử dụng hết lượng đường nên nồng độ đường còn lại là:

Trang 37

6 12

Trang 38

4.2.2.11 Công đoạn chưng cất

Dịch giấm chín trước khi vào đĩa tiếp liệu có nồng độ 6,469% khối lượng =

8,091%V Nhiệt độ sôi tương ứng ở nồng độ đó là: ts = 94,199oC [4,tr191]

Trước khi vào tháp, giấm được hâm nóng đến 70oC ở thiết bị hâm giấm Sau

đó đưa vào tháp thô để nâng nhiệt độ đến t = 94,199oC

Nhiệt lượng cần đun nóng giấm từ 70oC đến nhiệt độ sôi tính cho 100 kg

giấm: Q 100 C DD (t S t D)

Trong đó: 100: Khối lượng giấm vào tháp

CD = 1,019 – 0,0095B: Nhiệt dung riêng của giấm (Kcal/kg.độ)

B = 6,469 %: Nồng độ chất khô trong giấm (%)

Suy ra : CD = 1,019 - 0,00956,469% = 1,018 (kcal/kg.độ)

Nên : Q = 100 (1,018-0,00956,469/100)  (94,199-70)

= 2464,391 (Kcal)

Theo bảng [4,tr 391] nồng độ rượu tại đĩa tiếp liệu x = 6,469 % khối lượng

bằng 2,631 % mol, nhiệt độ sôi tương ứng ở nồng độ đó là ts = 94,199oC Nồng độ

rượu ở pha hơi: y = 42,741 % khối lượng bằng 22,627 % mol

Khối lượng hơi rượu bốc lên khỏi tháp thô ứng với 100kg giấm là:

G = 100×6,469

Thực tế lượng hơi thường cấp dư nên lượng hơi rượu thực tế là:

GT = Gxβ = 15,136 x1,05 = 15,893 (kg) (Với β = 1,05: Hệ số hơi thừa)

Nồng độ thật của rượu ở pha hơi:

Trang 39

rằng lượng rượu trong bã là không đáng kể: P + 100 = R + GT

Trong đó: P – Lượng hơi nước cần dùng, kg/h

R – Lượng bã rượu, kg/h

GT – Lượng hơi rượu đi ra khỏi tháp

Suy ra : 100 + P = R + 15,893  P + 84,107 = R

Bảng 4.5 Bảng cân bằng nhiệt lượng ứng với 100 kg giấm chín

Thành phần nhiệt Khối lượng

(kg)

Nhiệt lượng riêng (KJ/kg)

Tính toán nhiệt (KJ)

Có 100 kg giấm chín cần 17,792 kg hơi và bã thu được là 101,899 (kg)

Hơi đốt cần cung cấp cho 4,958M (kg) giấm chín là :

mhơi = 4,958×𝑀×17,792

100 = 0,882 × M(kg) Lượng bã từ 4,958M kg giấm chín:

mbã = 4,958×𝑀×101,899

100 = 5,052 × M (kg) Hơi trong tháp ứng với 4,958M kg giấm:

G = 4,9586×𝑀×6,469

42,741 = 0,752×M (kg) Lượng hơi thực tế đi ra khỏi tháp thô vào thiết bị ngưng tụ:

GT = G×β = 0,752×M×1,05 = 0,790×M(kg)

Toàn bộ hơi sau khi ra khỏi tháp thô được đem đi ngưng tụ thành rượu thô

Nên lượng rượu thô là 0,790M (kg)

Hao hụt ở chưng cất là 1%, nên lượng rượu thô thu được là:

Trang 40

mrượu thô = 0,790×𝑀×99

100 = 0,782M (kg)

4.2.2.12 Tinh chế

Nếu xem tổn thất rượu ở bã là không đáng kể thì có: V DxCx C

Với: x: Nồng độ cồn trong giấm chín x= 8,091 %V

VD: Lượng giấm chín VD = 5,024M (lit)

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	2,29 MB