Thiết kế nhà máy sản xuất rượu etylic từ rỉ đường năng suất tính theo cồn tinh chế 30000 lít ngày (1)

thiết kế nhà máy sản xuất rượu etylic từ rỉ đường năng suất 30000 lit năm. thuyết minh quy trình sản xuất. Tính toán công suất thiết bị, diện tích nhà xưởng, lựa chọn thiết bị với công suất phù hợp

Mở đầu

Ngày nay ngành thực phẩm phát triển mạnh trên thế giới Cũng như ở nước

ta , nhằm đáp ứng kịp nhu cầu cuộc sống con người Trong đó ngành công nghệ lên men sản xuất rượu Etylic là một điển hình

Từ xa xưa con người đã làm được nước uống có rượu từ phương pháp lên men, và nguyên liệu là các loại chứa hydrocacbon, đến thế kỷ XII người ta mới phát hiện ra rượu Etylic, sản phẩm chưng cất từ rượu vang và nhà máy rượu

Etylic đầu tiên của thế giới ra đời tại Hà Lan năm 1800

Ở ViệtNam nghề nấu rượu cũng có từ lâu đời trong nhân dân, nhất

là về phương diện phong tục tập quán và các mục đích khác

Rượu Etylic là một sản phẩm được tiêu thụ mạnh, nó được sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau như trong công nghiệp nặng, công nghệ cao su và động lực

Trong công nghệ hoá chất :làm dung môi cho các phản ứng hoá học,

làm nguyên liệu

Đối với quốc phòng rượu Etylic được dùng làm thuốc súng không

khói, nhiên liệu hoả tiễn

Trong y tế, rượu Etylic là chất sát trùng hoặc pha thuốc

Trong công nghiệp, rượu còn dùng làm thuốc trừ sâu Đối với ngành dệtrượu còn dùng làm thuốc nhuộm, tơ nhân tạo, dùng làm sơn vecni trong chế biến gỗ

Đối với ngành thực phẩm, rượu Etylic là nguyên liệu chính để sản xuất mùi, dấm và các loại thực phẩm khác

Chính sự cần thiết đó nên công nghệ sản xuất rượu Etylic đã đem lại thunhập đáng kể, góp phần quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Vì thế, việc ra đời một nhà máy sản xuất rượu Etylic là phù hợp với điều kiện hiện nay

Trên cơ sở đó, em được giao nhiêm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất rượu Etylic từ rỉ đường Năng suất tính theo cồn tinh chế 30000lít/ngày” bằng phương pháp lên men liên tục

Tận dụng nguồn nguyên liệu tập trung , rẻ tiền , hiệu quả kinh tế cao.

II.Đặc điểm và điều kiện tự nhiên của nhà máy :

Đặt nhà máy phía bắc thành phố Vinh (Nghệ An) , ở đây gần 2 nhàmáy đường Sông Lam và nhà máy đường Nghệ An Nơi đây là vùng đất cao

ít ngập nước , mặt bằng rộng ít gồ ghề , thông thoáng

Nhiệt độ trung bình cao nhất :360C

Nhiệt độ trung bình cả năm : 260C

Độ ẩm trung bình cao nhất : 81%

Độ ẩm trung bình thấp nhất : 89%

Độ ẩm trung bình cả năm : 85%

Hướng gió chủ đạo : Đông-Nam

III Nguồn nguyên liệu :

Tận dụng nguồn rỉ đường ở các nhà máy đường Nghệ An là một tỉnh nôngnghiệp , trồng lúa và mía có hai nhà máy sản xuất đường nhưng hiện nay chưa cónhà máy sản xuất cồn nên thuận tiện cho việc mua nguyên liệu Ngoài ra còn cónhà máy đường Thanh Hoá

IV Hợp tác hoá :

Nhà máy đặt trên địa bàn khá thuận lợi từ việc mua thu nguyên liệu ,cũng như việc tiêu thụ sản phẩm chính , sản phẩm phụ và các phế liệu Có thểhợp tác với các nhà máy chế biến thức ăn gia súc hay các đơn vị chăn nuôi đểtiêu thụ bã, ngoài ra còn có thể liên hệ với tỉnh bạn để hổ trợ về mặt đầu tư trang thiết bị và trao đổi sản phẩm

V Nguồn điện năng và nhiệt năng :

Điện năng : lấy từ lưới điện quốc gia dùng sinh hoạt trong nhà máy nhưngcó lắp máy phát điện dự phòng

Nhiệt năng : lấy từ lò hơi , dùng nguyên liệu đ ốt là dầu diezen

VI Giao thông vận tải và thị trường tiêu thu :

Nhà máy nằm trên quốc lộ 8 cách quốc lộ 1A 2km

Dùng giếng lấy nước cung cấp cho nhà máy sản xuất và sinh hoạt của côngnhân

Xử lý nước thải : dùng bể xử l ý nước thải sau đó cho chảy ra sông

VII Nguồn nhân lực:

Ở khu vực lân cận nhà máy , nguồn công nhân rất dồi dào bao gồm qua đào tạo và chưa qua đào tạo

Cán bộ kỹ thuật liên hệ trực tiếp với các ngành của trường ĐHKT Đà Nẵng trường ĐHBK Hà Nội , trường cao đẳng kỹ thuật III Nghệ An

Cán bộ quản lý :trường Đại học kính tế Đà Nẵng , trường Đại họckinh tế quốc dân Hà Nội

PHẦN II.

GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM

I Giới thiệu nguyên liệu sản xuất :

Trong công nghệ sản xuất rượu Etylic bằng phương pháp lên men có thể sử dụng rất rộng rãi các nguyên liệu chứa đường lên men được như rỉ đường , nước quả , chứa tinh bột như gạo , ngô , khoai , sắn , nói chung là các nguyên liệu chứa hydratcacbon cao

Rỉ đường là nguyên liệu chứa các loại đường không tinh khiếït thu được trong quá trình sản xuất đường , tỷ lệ rỉ đường chiếm 3 - 3,5 % trọng lượng nước mía

Rỉ đường còn dùng làm thức ăn gia súc , dùng trong các ngành công nghiệpkhác Nhưng để giải quyết lượng rỉ đường của nhà máy đường thì chủ yếu đểsản xuất rượu Etylic

Thành phần của rỉ đường gồm có :

- Nước chiếm 18 - 20 % (tùy theo phương pháp sản xuất , tuỳ theo điều kiện bảo

quản rỉ đường và vận chuyển)

- Chất khô 80 - 82 % Trong đó 60% là đường gồm : 40% là đường sacaroza , 20% là đường glucoza + fructoza và 40% la ì thành phần không phải đường gồm : 8

- 10% là hợp chất vô cơ và 30 - 32% là hợp chất hữu cơ

Hợp chất hữu cơ gồm hợp chất có đạm và không có đạm

Hợp chất không gồm có Pectin và những sản phẩm phân huỷ của Pectin ,chiếm 3% trọng lượng mật rỉ Sản phẩm phân huỷ của đường nghịch đảo, Caramen, melanoit , các acide hữu cơ : A.acetic , A.formic , A.oxalic , số lượng sản phẩm này chiếm 2,5% trong lượng chất khô của mật rỉ

Hợp chất có đạm :thường gặp ở dạng protit , aci de và

aminoacide (a.aspuraxic , a.glutamic , bucin , izoleuxin , betain )

Theo C.A Konôbalốp lượng đạm chung ở rỉ đường có 1,68 -2,33% trong đó : Amin : 13,02 - 18,33 %

III 1000 - 8000 nghìn (loại này cần

sản xuất rượungay)

Tóm lại rỉ đường là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất rượu , nó phù hợp với 5 điều kiện để sản xuất rượu :

1 Giá rẻ

2 Sản lượng nhiều

3 Sử dụng tiện lợi

4 Nguồn cung cấp phổ biến

5 Không hại đến nền kinh tế quốc dân , không ảnh bất lợi đến nên kinhtế quốc dân

Vậy việc sử dụng rỉ đường để sản xuất rượu là tối ưu , một mặt sử dụngtriệt để phế liệu , mặt khác hạn chế việc sử dụng các loại lương thực chứa tinhbột như: sắn , ngô , khoai để sản xuất rượu

II.Bảo quản rỉ đường :

Đối với nhà máy sản xuất rượu rỉ đường được bảo quản trong các thùng sắthình trụ hoặc trong các bồn bằng bêtông cốt thép , thể tích các thùng chứa phảibảo đảm cho nhà máy sản xuất trên 3 tháng

Trong các thùng chứa rỉ đường có các thiết bị kiểm tra , phao báo mức , nhiệtkế Dưới đáy thùng có lắp đặt hệ thống d ẫn ra bơm để vận chuyển rỉ đườngđến nơi sản xuất Về mùa đông khi rỉ đường bị sánh lại không thể bơm đượcnên phải thiết kế hệ thống hơi gia nhiệt gần đường ống bơm Mặt khác quátrình bảo quản rỉ đường không đồng nhất và chất lượng trong suốt vụ mùa khôngđồng đều nên cần phải có hệ thống bơm rộn rỉ đường trong thùng trước khiđưa ra sản xuất

Theo A.M .Mankốp tổn thất rỉ đường hàng tháng khoảng 0,2% khối lượngsự tổn thất này chủ yếu là do sự bốc hơi nước Theo nghiên cứu của

O.A.BaKuSin trong quá trình bảo quản rỉ đường có hiện tượng kết tinh nhữngmầm tinh thể nhỏ , nếu số lượng này không vượt quá 15000tinh thể /1gthì hàng tháng tổn thất 0,02-0,04%

khối lượng rỉ đường Khi trong 1g rỉ đường có tới 100000 tinh thể thì coi như việc bảo quản rỉ đường không tốt

Khi hàm lượng chất khô trong rỉ đường đạt 75 -80% thì lượng nấm mendại, vi khuẩn tạo thành acide rất ít , bảo đảm châ út lượng rỉ đường trong suốt trờigian bảo quản , sự thay đổi không đáng kể Khi số lượng vi khuẩn có 50.000tế bào /1g rỉ đường thì sự tổn thất đường Sacaroza lên tới 1,3% so với khối lượng rỉđường Nếu trong rỉ đường có sẵn nấm men thì lượng đường tổn thất càng nhiều ,sự tổn thất đường tăng lên khi hàm lượng chất khô trong rỉ đường là 40% Ngoài

ra trong quá trình bảo quản đường cũng xảy ra phản ứng , phản ứng giữađường khử và acide amin tạo thành melanoit vừa làm tổn thất đường vừa gây khókhăn cho việc lên men sau này

Để tránh hiện tượng vi sinh vật phát triển , trong quá trình bảo quản phảigiữ pH > 6,8 , dùng các chất sát trùng như Na2SiO6 foocmol với ty í lệ 0,015-0,02% so với khối lượng rỉ đường Các thùng bảo quản phải đậy kín , hạn chế việcdùng nước để rửa thùng vì như vậy sẽ làm loãng rỉ đường

Qua đó ta thấy việc bảo quản rỉ đường có nhiều ảnh hưởng đến quá trìn h sảnxuất sau này

III Sản xuất rượu Etylic:

Rượu nguyên chất có các thông số :

d20 = 0,7894 M[C2H5OH] = 46

t0

bắt lửa = 120C (áp suất khí quyển )

Năng suất toả nhiệt : q = 6642-7100

(Kcal/Kg) Nhiệt độ đống băng : t0

2.1 Tác dụng với ôxy:

Tuỳ theo cường độ ôxy tác dụng mà cho những phản ứng khác

nhau 2C2H5OH + O2 2CH3CHO + H2O (nhẹ)

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O (đủ)

C2H5OH + O2 2CO2 + 3H2O + 326 Kcal ( mạnh)

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

2.2 Tác dụng với kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ :

Trong trường hợp này rượu Etylic dược xem là acide yếu , tham gia trongphản ứng với kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ tạo thành alcolat

2.4 Tác dụng với acide:

Rượu Etylic tác dụng với acide tạo thành Este

C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O

C2H5OH + H2SO4 (C2H5)2SO4 + 2H2O

Phản ứng Este hoá chậm khi có mặy acide hữu cơ và vô cơ yếu ,xảy ra nhanh khi có mặt aide vô cơ mạnh

3.Tính chất sinh lý:

Rượu Etylic có tính chất sát trùng , nhất là ở nồng độ 70% ở nồng 5 -10% ứcchế sự phát triển và làm yếu đi sự h oạt động của nấm men , nấm mốc

IV Phương án sản xuất :

Hiện nay người ta sử dụng hai phương án để sản xuất cồn Etylic

- Phương pháp lên men bằng vi sinh vật

- Phương pháp tổng hợp hoá học

1. Phương pháp lên men bằng vi sinh vật :

Phương pháp này người ta sử dụng các chất men (enzym) của vi sinh vật mà

trong đó chủ yếu là các loại nấm mốc , nấm men và vi khuẩn để chuyển hoágluxit hoặc xenluloza thành đường khử và từ đường khử thành rượu , chưng cất tinhchế ta được cồn Etylic

Trên thế giới người ta đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để chuyểnhoá gluxit và xenlulo thành đường khử Do đó sản xuất rượu theo phương pháplên men bằng vi sinh vật lại có nhiè u tên gọi khác nhau , tên gọi đó thường làtên của các phương pháp chuyển hoá tinh bột

1.1 Phương pháp Maltaza:

Phương pháp này được áp dụng đầu tiên trong sản xuất rượu Người ta lợi dụng

tinh bột thành đường lên men

Phương pháp này có ưu điểm là :

- Thời gian đường hoá ngắn

- Chất lượng rượu không bị ảnh hưởng mà thường tạo ra những hương vị đặc trưng dễ chịu

- Ít bị nhiễm khuẩn

Tuy vậy phương pháp này cũng có những nhược điểm :

- Hiệu suất đường hoá không cao , không triệt để , vì phức hệ men amylaza trongmen Malt không hoàn chỉnh

- Chỉ áp dụng với các nước xứ lạnh Vì điều kiện trồng và nẩy mầm đại mạch đòihỏi nhiệt độ thấp

- Giá thành sản phẩm cao , nhất là ở các nước không sản xuất được thóc mầm màphải nhập từ nước ngoài

- Tỷ lệ Malt sử dụng so với hàm lượng tinh bột có trong nguyên liệu cao (8 -20%)

- Chính vì thế trong những năm gần đây người ta đã nghiên cứu bổ sung hoặc thaythế dần phức hệ men amylaza của nấm mốc hoặc vi khuẩn vào phươngpháp Maltaza

1.2. Phương pháp :

Dùng acide vô cơ mạnh để thuỷ phân tinh bột thành đường (thường dùng acide H2SO4 hoặc HCl ) , theo giai đoạn này nấu và đường hoá xảy

ra đồng thời , kết quả thu được là hỗn hợp các đường khử

• Ưu điểm : Hiệu suất thu hồi đường cao do chuyển hoá triệt để , ngoài ra con

chuyển hoá được Xenluloza và Hemixenluloza

• Nhược điểm : Trong quá trình thuỷ phân ngoài các đường lên men còn có các

đường không lên men Một số acide amin bị phá huỷ , đă ûc biệt là Triptopan bịphá huỷ mạnh làm cho quá trình lên men chậm lại

Sau khi thuỷ phân đòi hỏi phải có quá trình trung hoà do đó có thể tạo ramột số muối tan hoặc không tan đều ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men ,bã rư ợu sau này khó sử dụng Thiết bị sử dụng phải được chế tạo từ các thiết bịchịu acide , thiết bị này đắt gấp 5-10 lần so với thiết bị thông thường Vì thế ,phương pháp này không sử dụng đối với những nguyên liệu giàu tinh bột, mà chỉ sửdụng cho những nguyên liệu giàu xenluloza và hemenluloza

1.3 Phương pháp men thuốc bắc:

Đây là phương pháp mà nấm mốc và nấm men nuôi cấy cùng một lúc trênmôi trường tinh bột sống có bổ sung thêm các vị thuốc bắc hoặc thuốc nam, lá cây

Môi trường dinh dưỡng chính là môi trường tinh bột, một ít đường vàcác nguyên tố vi lượng có trong tinh bột Các vị thuốc trên có tác dụng kíchthích men ruợu phát triển, hạn chế các vi sinh vật lạ, đồng thời tạo ra hương vịthơm ngon cho rượu

Nguyên liệu chứa tinh bột không nhất thiết phải hồ hoá thành dung dịch mà

chỉ cần chín như kiểu nấu cơm, xôi Vì vậy, nếu hạn chế tác dụng của enzim Amylaza

lên mạch tinh bột dẫn tới hiệu suất đường hoá không cao

Quá trình đường hoá và rượu hoá tiến hành cùng một lúc nhưng 48 ÷72 giờ đầu hầu như quá trình đường hoá chiếm tuyệt đối Quá trình đường hoá phải cho thêm nướclàm

sạch ngập khối nguyên liệu, để tạo môi trường yếm khí Trong sản xuất lớn, ở qui

mô công nghiệp, người ta thường bổ sung thêm dịch nấm men đã được nuôi cấythuần khiết để nâng cao hiệu suất lên

Ưu điểm : Rượu có hương vị thơm ngon, dễ thực hiện trong gia đình

Nhược điểm: Dễ bị nhiễm tạp do hệ vi sinh vật phức tạp dễ bị nhiễm men dại.Độ axit trong dịch lên men cao (10 g/lít theo axit axetic) ức chế quá trình lênmen tạo nhiều sản phẩm phụ Tế bào tinh bột chưa phá huỷ triệt để , dẫn tớitinh bột bị sót nhiều làm giảm hiệu suất thu hồi thường chỉ đạt 50 ÷69% so với lýthuyết

1.4 Phương pháp Amylomyces Rouxii :

Do các nhà bác học người pháp là : Calmette , Rouxii , Corlltle , Boidin ,đã nghiên cứu tìm ra nấm mốc dùng để sản xuất rượu Loại nấm tìm được có khảnăng đường hoá nhanh và đạt hiệu xuất cao , theo phương pháp này chỉ lấy một ítnấm mốc vào dịch cháo để nấm mốc vừa phát triển vừa thuỷ phân tinh bột , sau đócấy men vào cho lên men

Ưu điểm :

- Chu kỳ sản xuất kéo dài (từ 8-10 ngày )

- Nguyên liệu phải giàu dinh dưỡng

- Đòi hỏi vô trùng tuyệt đối nên khó thực hiện

- Tiêu hao nhiều điện , nước , hơi , khí nén

1.5.Phương pháp Myco-Malt :

Nấm mốc được chuẩn bị riêng theo phương pháp bề mặt hay bề sau , sau đódựavào dịch cháo để thuỷ phân tinh bột Amylaza của nấm mốc là α

.Amylaza Glucoamylaza và Dextrinaza , sản phẩm quá trình đường hoá là hỗn

hợp các Dextrin cuối , Maltoza , Glucoza (trong đó chủ yếu là Glucoza )

Ưu điểm :

- Rút ngắn được thời gian sản xuất

- Thời gian đường hoá ngắn , khả năng đường hoá cao nên có thể dùng

nhiều nguồn nguyên liệu tinh bột khác nhau để sản xuất rượu

- Khi lên men không đòi hỏi vô trùng tuyệt đối mà hiệu suất vẫn cao

Nhược điểm

- Giai đoạn sản xuất nấm mốc khó cơ giới hoá

- Cần diện tích mặt bằng rộng và đòi hỏi nhiều công nhân

2. Sản xuất cồn Etylic bằng phương pháp tổng hợp :

Nguyên liệu chính để tổng hợp cồn Etylic là Etylen

2.1. Phương pháp tổng hợp cồn Etylic bằng acide H 2 SO 4 :

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

cồn Etylen thành mono và dietylensunfat , tiếp sau đó thuỷ phân chúngđể nhận được Etylic và acide sunfuric Cho đến nay sản xuất cồn bằng phươngpháp này coi như cổ điển

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

Sản phẩm thu được là rượu thô sau đó tiếp tu ûc tinh chế rượu thô để đượcsản phẩm rượu tinh chế

2.2. Phương pháp thuỷ phân trực tiếp Etylen

Phương pháp này thực hiện phản ứng giữa pha hơi trên bề mặt chất rắnxúc tác Chất rắn xúc tác được ứng dụng rộng rãi trong trường hợp này làacide Phốtphoric Thời gian hoạt động kéo dài đến 500 giờ

2.Phương án sản xuất

nguyên liệu sản xuất là đi từ rỉ đường nên không có giai đoạn đường hoá ,tác nhân lên men là nấm men , chủng nấm men đươ üc đưa vào làm tác nhânlà nấm men T (trời) và MTB (men thuốc bắc)

- Lên men : Chọn lên men kiểu 1 nồng độ , lên men liên tục

- Chưng cất và tinh chế : Chọn sơ đồ chưng cất 3 tháp gián tiếp 1 dòng

- Thành phẩm : Cồn 96% V

PHẦN III.

CHỌN VÀ THIẾT DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

Sản xuất cồn từ rượu đường gồm 4 giai đoạn

Gia nhiệt Tách bọt

Hơi

Làm lạnh cồn đầu

Tháp trung gian

Dầu fusel

B.Thuyết minh quy trình :

I Xử lý rỉ đường :

1. Rỉ đường :

Mật mía không kết trong quá trình sản xuất đường gọi là rỉ đường ,rỉ

đường chiếm 3 ÷3,5% trọng lượng mía , có thể để rỉ đường với hàm lượng

55 ÷80% chất khô (80 ÷90 0BX ) hoặc pha loãng sơ bộ xuống 45 ÷60 0 BX rồi tiếnhành xử lý Nếu để ở nồng độ cao thì tạp chất sẽ lớn nên khả năng diệt khuẩn vàloại tạp chất kém , nhưng nếu pha loãng đến nồng độ thấp thì sẽ tổn thất thiết bị ,tốn hơi nhưng diệt được nhiều tạp khuẩn , tạp chất tách khỏi dịch dể dàng hơn ,trong thực tế để ở nồng độ 50 ÷550 BX tiến hành xử lý thì hiệu quả là tốt nhâ út

2. Pha loãng :

Trong rỉ đường có hàm lượng chất khô và hàm lượng đường cao và chứanhiều tạp khuẩn , trong mật rỉ thường chứa từ 100.000 đến 500.000 /g các tạp khuẩnkhông nha bào và khoảng 150.000 đến 50.000 /g tạp khuẩn có nha bào Trong điềukiện chất khô trong mật rỉ lớn hơn 75% chúng không sinh trưởng và phát triển nhưngvẫn bảo vệ được sự sống Khi pha loãng đến nồng độ thấp chúng sẽ bắt đầu pháttriển và làm tiêu hao đường trong mật rỉ , do đó phải xử lý Mức độ pha loãng đếnnồng độ nào là tuỳ theo phương pháp lên men , theo sơ đồ lên men một nồngđộ hay hai nồng độ Ở đây ta sử dụng phương pháp lên men hai nồng độ , vớiphương pháp lên men liên tục Va ì ở đây ta pha loãng rỉ đường đến 52 0BX ở nồng độnày hiệu suất acide hoá cao

3 Acide hoá :

Để acide hoá môi trường có thể dùng HCl hoặc H 2SO4 Nếu dùng HClđể acide hoá môi trường thì 2Cl - kết hợp với Ca2+ tạo thành CaCl2 sẽ hoà tan ,không tạo cặn nên không ảnh hưởng đến thiết bị chưng cất sau này Nhưng thiết

bị lại bị ăn mòn nhiều hơn và do tạo thành CaCl 2 tan nên độ tinh khiết của đườnggiảm

Trường hơûp dùng H2SO4 thì tăng được độ tinh khiết cho dịch đường dotạo thành kết tủa CaSO4 , MgSO4 và làm cho các tạp chất khác kết tủa theo Nhưng ảnh hưởng xấu đến chất lượng bã và đóng cặn thiết bị liều lượng H 2SO4

1% cần khoảng 23,5 kg /1000lit cồn thành phẩm Khi acide có thể chuyển mộtphần đường khó lên men thành đường dễ lên men , tạo môi trường acide có độ

pH = 4,5 ÷5

2.Bổ sung chất sát trùng , chất dinh dưỡng :

Trong rỉ đường chứa nhiều vi sinh vật tạp nên ảnh h ưởng đến quá trình lên

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

men do đó cần phải sát trùng Để sát trùng dịch đường có thể dùng :Pentaclorophenol , formalin , clorua vôi Ở đây dùng Silico florua natri (Na 2SiF6 ) vớinồng độ 0,2% Mặt khác để phát triển thêm dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởngcủa nấm cần phải thêm đạm và phốtpho Thông thường nhất là dùng Amônisunphát và Ure , nếu dùng Ure thì

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

lượng Ure cần bổ sung là 0,5 g/lit , đối với phôtpho sử dụng Surpe photpho ,lượng H3PO4 tiêu hao là 1,3 g/lít cồn Lượng acide này được bổ sung vào rỉ đườngđể phát triển nấm men Sau đó hỗn hợp được giữ nguyên trong 1 ÷4 (h) tuỳ theo mứcđộ cần tách cặn , nếu rỉ đường bị nhiễm khuẩn nặng phải gia nhiệt rỉ đường đến

85 ÷900C Vì ở nhiệt độ này tạp khuẩn sẽ bị diệt và cho phép tăng hiệu suất lên1% , mặt khác ở nhiệt độ trên CaSO4 kết tủa nhiều hơn , không cần thời gian lắng ,sau khi xử lý xong chuyển sang giai đoạn gây men

I Gây men:

1 Nấm men dùng trong sản xuất :

1.1 Đặc tính chung:

Nấm men (Yeast ; Levure ) dùng để chỉ nhóm nấm thường , cấu tạo

đơn bào sinh sôi nảy nở bằng cách nảy chồi Tế bào nấm men có hình thái

và kích thước khác nhau tuỳ từng loại , tuỳ giống , tuỳ điều kiện dinh dưỡng cácloại nấm men thường dùng trong sản xuất rượu có kích thước khoảng 4 ÷7

µm,hình dạng tế bào của nấm men có thể là hình bầu dục , hình cầu ,

hình trứng , hình quả chanh , hình ống Khi quan sát tế bào nấm men dưới kính hiển vi điện tử có thể phân biệt được : màng tế bào ,Proto plasma (nguyên sinh

chất , hay còn gọi là Cyto plasma) , nhân (hạch) plastic , nhiễm sắc thể

(chrômmôzôn ) , các chất dự trữ , không bào Protoplasma , nhân , Plastic

và nhiễm sắc thể là những thành phần chính Tính chất về sự sống của tếbào phụ thuộc theo thứ tự của các chất này, và chúng thường kết hợp lại trong ý

nghĩa của từ Protolasma Những chất còn lại là sản phẩm hoạt động sống của tếbào

Màng tế bào trẻ rất mỏng , ở tế bào già thấy rất rõ đường viền của màng tế bàovà khi tế bào rất già thấy rõ hai nét , màng tế bào không có diệp lục tố Protoplasma của tế bào trẻ là một khối trong suốt , đòng nhất và nhầy , ở tế bàogià nó biểu diễn trạng thái hạt Nấm men già Protoplasma là nhữn g hạtlớn Sự đóng cục của Protoplasma là đặc trưng của sự chết hoặc biến chất khi tụlại một cục ở trung tâm của tế bào Những hạt Protoplasma lớn là biểu hiệncủa sự phát triển trong điều kiện không bình thường

Nhân đóng vai trò bậc nhất đối với sự phát triển của nấm men Plastic cóthể sống dạng hạt , lớn lên và phát triển bằng chia cắt , trong plastic có nhiều chấtbéo hơn

Nhiễm sắc thể là dạng của chất dự trữ , nó có tính t ruyền liên quan đến plastic

.Nhiễm sắc thể và plastic thường kết hợp lại với nhau thành một chất gọi lànhiễm sắc tố , nó là nguồn gốc của các quá trình tổng hợp Ngoài ra còncó các chất dự trữ , glucogen , volutin

1.2 Chủng nấm men :

Khi chọn một chủng nấm men đưa vào sản xuất phải có các tính chất cơ bản sau :

- Tốc độ phát triển nhanh

- Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt tốc độ lên men nhanh Chịuđược nồng độ lên men cao đồng thời ít bị ức chế bởi những sản phẩm của sựlên men tức là lên men đạt nồng độ rượu cao

- Thích nghi với những điều kiện không thuận lợi của môi trường , Dặc biệt là đối vớicác chất sát trùng Riêng đối với nước ta đòi hỏi lên men được ở nhiệt độ tươngđối cao ( ≥350C)

Để có được một chủng nấm men thỏa mãn được các điều kiện trên thường phảitrải qua quá trình tuyển chọn , thuần hoá , đột biến , l ai ghép lâu dài , công phuvà phức tạp , cũng có thể một chủng nấm mốc nào đó trong thời kỳ đầu đạt kết quảlên men rất tốt nhưng qua thời gian còn lại lên men kém do đã bị thoái hoá Tuynhiên cho đến nay trong sản xuất rượu lên men từ rỉ đường và dịch hoá tinh bộtthường sử dụng một trong những chủng sau đây :

Nấm men chủng II ( Sacchromyces cerevisiac Rasse II ) sinh sản trongmôi trường nước đường , thường tụ lại thành đám , sau một thời gian lắng xuống ,đặcđiểm của loại này là trong tế bào có nhiều glycogen , không bào lớn , hìnhthành bào tử nội sinh ít và chậm , sinh bọt nhiều và thích nghi ở độ acide thấp , cósức kháng cồn cao

- Nấm men chủng VII (Sac charomyces cerevisiac Rasse XII ) phân lập được ởĐức năm 1902 , tốc đọ phát triển nhanh , sau 24h một tế bào có thể phát triểnthêm 55 tế bào mới , không bào nhỏ , ít sinh bọt

- Nấm men MTB Việt Nam ( men thuốc bắc ) : được phân lập từ MTB tế bào hìnhbầu dục kích thước (3 ÷5) ×(5 ÷8) µm , là những nấm men đa bội có thể hìnhthành 2-4 bào tử trong tế bào Có khả năng lên men được đường glucoza,sacharoza , Maltoza , fructoza , Rafinoza , Glactoza , lên men dược ở nhiệt độ : t

= 390C ÷400C , chịu được acide tương đối cao : 1 ÷1,50C , nồng độ rượu có thểđạt 12 ÷14% qua nhiều năm thuần hoá nấm men này đã phát triển và lên mentốt ở môi trường có 0,02 ÷0,025 % chất sát trùng NaSiF6

Một số chủng nấm men thường dùng để lên men rỉ đường :

Nấm men 396 của Trung Quốc (hoặc 2610) : phân lập được từ rỉ đường ở Trung Quốc, có khả năng lên men đường : fructoza , glucoza , sacharoza , Maltoza , fructoza ,Rafinoza , Glactoza , manoza , không lên men đường arabinoza , dextrin , Lcactoza

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

Nhiệt độ thích hợp 330C : pH = 4,5 ÷5 , chịu được nồng độ rượu 10% (nấm men 2610là loại nấm men được thuần hoá từ loại 396 )

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

Nấm Я Liên Xô ( i -a) : Do_Ia_Cu_ bôp_Sky tìm ra thích hợp cho lên men rỉ đường , chịu được áp suất thẩm thấu lớn , lên men đường : fructoza , glucoza , sacharoza , Maltoza và 1/3 đường Raffinoza (raffinoza phân ly cho đường

Fructoza và melibioza, trong đó melibioza không lên men được )

Nấm men “T” Việt Nam : phân lạp được từ dung dịch rỉ đường đặc 35 ÷40% vàđặt tên là nấm men “T” (Trời ) Lên men ở nhiệt độ cao (33 ÷37 0C ) , pH = 4,5 ÷5 ,nồng độ lên men có thể đạt từ 18-20% , chịu được chất sát trùng 0,02-0,025% thểtích Kích thước tế bào (4 ÷5) ×(6 ÷9) µm dạng hình đứng , tốc độ phát triển nhanh trong thực tế đễ cồn lên men từ rỉ đường thường chịu sự kết hợp hai loại nấm men

Я và 2610 hoặc nấm men T và MTB Ở đây ta dùng hai loại nấm men “T” (Trời)và MTB

Có thể thay thế acide photphoric bằng P 2O5 : 0,1 ÷0,15

Tất cả các chất cho hoà tan trong nước máy hoặc nước cất càng tốt , đun nóngrồi lọc qua bông thấm hoặc giấy lọc , đi ều chỉnh nồng đạt 12,9 ÷13,80BX cho acidesunphuric và để có pH = 4 ÷4,5 , phân phối vào ống 10 ml ,100 ml đem hấptiệt trùng ở 0,5 at trong 20 ÷30 phút bằng nồi hấp

3 Phương pháp nuôi cấy :

Từ các ống để thạch nghiêng đã chọn tiến hành nuôi cấy trong môi trườnglỏng 10 ml , tỷ lệ 1 ml giống trên 9 ml môi trường : để giống phát triển trong 12h, sau đó phát triển sang bình tam giác 100 ml , tỉ lệ như t rên , nuôi trong 12h rồiphát triển sang bình 1000 ml , phát triển trong 12h , rôiö cho vào bình 10 lit pháttriển trong 12h , tiếp tục cho vào thùng phát triển nhỏ 420 lit ,lúc này nồng độ chấtkhô giảm xuống còn 9 ÷9,50BX ,rồi chuyển sang thùng phát triển trung gian 4200lit , sau một thời gian nồng độ chất khô giảm xuống 9,5 0BX thì chuuyển sangthùng phát triển lớn 42000 lit có dung lượng 10 ÷15% thể tích thùng lên men

Khi sản xuất giai đoạn phát triển từ ống nghiệm 10 ml sang 100 ml có thểsử dụng lại 3-5 lần mới thay thế giống từ ống cố thể Thậm chí ở giai đoạn

4200 lit

sang thùng phát triển lớn cũng có thể sử dụng 2 -3 lần đeer giảm bớt thời gainchuẩn bị nấm men và giảm bớt số lượng thiết bị để ấy , vấn đề là phải kiểmtra số lượng và chất lượng tế bào nấm men , hiện tượng nhiễm khuẩn ở giaiđoạn phát triển từ 10 ml sang 10 lit có thể bổ sung thêm dịch đường hoá bằng ngũcốc

4 Yêu cầu kỹ thuật cho nuôi cấy sản xuất :

Giai đoạn đầu nuôi trong ống nghiệm 10 ml ( phòng thí nghiệm ) Trước khi tiếp giáp , nồng độ Balling 12 ÷13 os , pH = 4,575 nhiệt độ nuôi cấy 33

÷35 0C vào mùa hè và 30 ÷32 0C vào mùa đông , không bị nhiễm tạp , thờigian nuôi cấy là 24h, không thông khí

Nuôi cấy men giống trong bình 100ml ( phòng thí nghiệm ) sau khi ốngnghiệm 10 ml đạt yêu cầu ta chuyển sang bình tam giác 100ml Thao tác được thựchiện trên ngọn lửa đèn cồn

Trước khi tiếp giống độ Balling : từ 12 ÷15os , pH = 4,5 ÷5

Nhiệt độ nuôi cấy 30-350C đối với mùa hè và 30-320C đối với mùa đông Thời gian nuôi cấy 12 ÷16h , không thông khí lượng tế bào đạt 106 ÷108 tế bào/ml Nuôi cấy men ở bình cầu 1 lit (phòng thí n ghiệm ) môi trường dinh dưỡng gồm hai phần : một nữa là nước nấm vàng , một nữa là dịch rỉ đường

Trước khi tiếp giống , độ Balling 12 ÷14 os , pH = 4,5 ÷5

Nhiệt độ nuôi cấy 30 ÷350C đối với mùa hè và 30 ÷330C đối với mùa đông Thời gian nuôi cấy 12 ÷14h , không thông khí lượng tế bào đạt 108 tế bào/mlGiai đoạn nuôi cấy 10lit , lúc này dung dịch rỉ đường chí nh thức , nhiệt độ lúcnày khoảng 60 ±10C được cung cấp từ hơi nước , sau 10 ÷12h bắt đầu chuyển sang giai đoạn nhân giống sản xuất

Giai đoạn nuôi cấy nhỏ 420 lit , được nuôi trong hai thùn g , có hệthống làm nguội , nếu môi trường dinh dưỡng không đủ chất dinh dưỡng thì bổsung thêm các chất dinh dưỡng (NH4)2SO4 , Ure nuôi cấy trong thời gian từ 10-12h thông khí liên tục

Giai đoạn nuôi cấy dịch men giống trung gian (4200lit ) lúc này ta nuôicấy trong 3 thùng , môi trường là dịch rỉ đường và thông khí ở giai đoạnnày là 3m 3/m3 môi trường.giờ , nuôi trong thời gian từ 10 ÷12h

Giai đoạn nuôi cấy giống lớn (42000lit) Nuôi câ úy trong 3 thùng lớn được làm nguội bằng ống xoắn ruột gà , nuôi cấy trong thời gian 10 ÷12h , thông khí liên

tục 43/m3 môi trường giờ , sau khi kiểm tra số lượng tế bào nấm men đạt yêu cầu, bắt đầu chuẩn bị cho việc đưa giống vào thùng lên men

III Lên men dịch rỉ đường :

Lên men là quá trình trao đổi chất , nhờ tác dụng của các chất men tươngứng ( gọi là chất xúc tác sinh hoá ) Lên men rượu là giai đoạn quan trọng nhấttrong quá trình sản xuất rượu , nó ảnh hưởng trực tiếp đến chu trình sản xuất ,năng lực sản xuất của nhà máy , chất lượng sản phẩm và hiệu suất tổng thu hồi

Quá trình lên men rượu có thể chia thành các giai đoạn sau :

- Giai đoạn đầu : đầu tiên do xúc tác của Coferment photphoryl hoá có trongnấm men (hoặc dịch Zymaza) Coferment photphoryl hoá gọi là hệ Aderilic Giai đoạn này gọi là photphoryl hoá đường

- Giai đoạn hai : làm đứt mạch Hexo d ưới tác dụng của men aldolaza

- Giai đoạn ba : oxy hoá aldehit rồi khử phốtpho của aldehit

- Giai đoạn cuối : lên men rượu

1 Cơ chế hoá sinh học của lên men rượu :

Đầu tiên do xúc tác của glucokinaza , glucoza kết hợ p với gốc phốtphat củaphân tử ATP ( Adelozin triphốtphat) trong tế bào men để tạo thành gluco _6phốtphát và ADP: C6H12O6 + ATP CH2O (H2PO3) (CHOH)4CHO + ADP

1.2.Tiếp đó gluco_6 phốtphát do tác dụng của Enzym đồng phân gluco phốt phát

- izomelaza sẽ biến thành fructo phốtphát :

CH2O (H2PO3) (CHOH)4CHO CH2O (H2PO3) (CHOH)3COCH2OH

1.3. Giai đoạn ba :

Dưới tác dụng của Enzym của phốtphát fructo kinaza phân tử ATP thứ hai sẽđính thêm vào gốc phốtphát nữa vào fructo_6 phốtphát để tạo thành fructo 1,6_diphốtphát và phân tử ADP thứ hai

CH2O (H2PO3) (CHOH)3COCH2OH CH2O (H2PO3) COCH2O(H2PO3) + ADP

Sự tạo thành 1,6 _diphốtphát đánh dấu kết thúc giai đoạn chuẩn bị của lên menrượu Giai đoạn thực hiện chuyển hoá các nối liên kết cao năng thành dễ biến đổi dưới tác dụng của các Enzym

1.4. Giai đoạn bốn :

Giai đoạn tiếp theo quan trọng là phần cắt mạch các leon cuat fructo

diphốt - phát thành hai phân tử trioza gồm aldehit phốt pho glyceric và phốtphodioxyaceton

Phản ứng này được xúc tác bởi aldolaza :

CH2O (H2PO3) CO(CHOH)3CH2O(H2PO3)

CH2O (H2PO3) COCH2OH + CH2O (H2PO3) CHOHCHOVai trò chủ yếu trong các biến đ ổi tiếp theo của quá trình lên men rượu là aldehit, phốtpho glyceric , nhưng trong dich chưa lên men chúng chứa rất ít

1.5. Giai đoạn tiếp theo :

Là hai phân tử aldehit triphotpho glyceric lại oxy hoá Phản ứng này có sựtham gia của acide photphoric trong canh trường nhờ xúc tác của enzymtriphotphat dehironaza Coenzym của nó là NAD :

2CH2O (H2PO3) CHOHCHO + 2H3PO4 + 2NADH +

2CH2O (H2PO3) CHOHCOO ~ H2PO3 + 2NAD.H2

1.6.Tiếp theo với sự tham gia của photpho glycerat kynaza gốc photphat chứa cao nằng củaacide 1,3_diphotphoglyceric sẽ chuyển vào phân tử ADP Kết quả3_phôtphatglyceric được tạo thành còn ADP nhận thêm năng lượng và biếnthành ATP

2CH2O (H2PO3) CHOHCOOH ~ H2PO3 + 2ADP

2CH2O (H2PO3) CHOHCOOH + 2ATPsau đó dưới tác dụng của enolaza , acide 2_photpho glyceric sẽ mất nước và biến thànhacide photpho pirovic

2CH2OHCHOH(H2PO3) COOH 2CH3CO (H2PO3) COOH + 2H2O

Sau đó acide photphopirovic không bền nên dễ bị mất gốc acide photphoric do enzym pirorat kinaza và do đó acide pyruric được tạo thành :

CH2O CO~ ( H2PO3)COOH + ADP CH3 CO COOH + ATP

1.7.Giai đoan tiếp theo acide pyruric lại decacboxyl để tạo tha ình aldehit axetic :

1.8.Giai đoạn cuối cung của lên men rượu là aldehit axetic bị khử bởi NAD.H

2 : 2CH3CHO + NADH2 2CH3CH2OH + 2NAD

Phương trình tổng quát của lên men rượu như sau :

C6H12O6 Zymaza 2CH2CH3OH + 2CO2Trong quá trình lên men rượu mỗi phân tử gam glucoza sẽ giải phóng rakhoảng 50Kcal Năng lượng này được nấm men sử dung chừng 20Kcal , số cònlại sẽ tạo ra canh trường do đó làm tăng nhiệt độ dịch men lên , nhiệt này chiếm28Kcal /phân tử gam glucoza

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

Rỉ đường trong thùng chứa (1) được bơm răng khía (3) bơm lên thùng (7) chứa rỉ đường cho ngày sản xuất , chất sát trùng ở thùng (4) và acide ở thùng (5) nhờ bộ định lượng (6) cho vào hoà trộn với rỉ đường , rỉ đường tại (7) cho vào bơm (3) đưa lên pha loãng liên tục tại (14) , từ (14) rỉ đường chảy xuống các thung phát triển nấm men (11,12,13) và liên tục chuyển xuống thùng lên men đầu dây của dãy thùng lên men (8) Khi quá trình kết thúc nhờ bơm ly tâm (9), bơm qua phân xưởng chưng cất và tinh chê ú.

Quá trình lên men liên tục như sau :

Dịch nấm men nguyên chủng cho vào thùng lên men đầu dây tỷ lệ 10

÷15% so với thể tích , tiếp đó bơm liên tục , đều dặn dịch rỉ đường vào thùng đến đầy Mặt khác vẫn tiếp tục cho thông khí nén vào đầu dây đầy , mở van ống chảy chuyền sang thùng lên men tiếp theo , cứ như thế cho đến khi thùng cuối cùng đầy thì đưa đi cất rượu

Lúc này nấm men đã ăn hết lượng đường có trong rỉ đường , số lươ üng thùng lên men là 12 thùng

Để đảm bảo chất lượng nấm men ở thùng đầu dây ta qui định mùa hè 32-36h thay đầu dây và mùa đông 48 ÷52h , do đó chất lượng nấm men tăng lên rõ rệt, quá trình lên men tương đối ổn định hơn sau 62 ÷72h quá trình lên men kết thúc

3 Phá bọt trong quá trình lên men :

Rỉ đường có nhiều tạp chất dính , điển hình là pectin làm cho dung dịch trởnên dính , CO2 khó thoát ra ngoài và tạo nên những lớp bọt dày trên bề mặt lênmen và lớp bọt càng dày ở những thùng lên men đầu

Chọn phương án phá bọt bằng cơ học : trong các thùng lên men lớp bptj dày

khoảng 0,3-0,5 mm , lắp trên bề mặt dung dịch một tấm gạt có thiê út diện lớn khi quay sẽ quét lớp bọt làm vỡ tung ra

4 Thu hồi rượu trong CO 2 khi lên men :

Quá trình lên men rượu , lượng CO 2 sinh ra 95% so với khối lượng rượu , CO 2

sớm bão hoà trong dung dịch lên men Khi bay hơi CO 2 mang theo một lượng Etylic Nếu lên men trong điều kiện thùng hở thì lượng rượu bay hơi theo CO 2 nhiều hơn so với lên men trong điều kiện thùng kín Mặt khác lượng rượu bay hơi theo CO 2 còn phụ thuộc vào nồng độ rượu trong dich lên men và n hiệt độ lên men

Để thu hồi rượu trong CO2 có thể sử dụng các thiết bị hấp thụ rượu kiểu tháp đệm hay tháp chóp

V Chưng cất và tinh chế :

1 Mục đích :

Quá trình chưng cất là quá trình tách cồn cùng các tạp chất dễ bay hơ i

ra khỏi dấm chín , kết thúc quá trình này ta thu được cồn thô

Quá trình tinh chế là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và cuối cùng ta thu cồn tinh chế

2 Nguyên tắc

Dựa vào những tính chất quan trọng của hỗn hợp hai cấu tử là rượu Etylic và nước như áp suất hơi bão hoà , nhiệt độ hoá hơi , nhiệt hoá hơi , nhiệt dung để áp dụng các quy trình chưng cất , ở nhiệt độ bất kỳ áp suất hơi bão hoà của rượu lớn hơn áp suất hơi bão hào của nước , do đó khi ở cùng một áp suất nhiẹt độsôi của rượu thấp hơn nhiệ độ sôi của nước

Điểm dẳng phí là giao của đường cong cân bằng với đường Ob , tại

điểm đẳng phí A nồng độ của rượu trong pha lỏng bằng nồng độ của rượu trong pha hơi và bằng 95,5% khối lượng , hay bằng 97,2 %(V) tương ứng với nhiệt độ sôi là 78,150C Vì vậy với phương pháp chưng cất thông thường không có thể đạt dược nồng độ rượu lớn 95,57% theo khối lượng Tuy nhiên quá trình chưng cấtcòn phụ thuộc vào chất không bay hơi , các tạp chất trong dấm chín

Thành phần rượu trong thể lỏng %

0Thành phần lỏng trong thể hơi %

Theo đường cong cân bằng của hỗn hợp rượu - nước ở áp suất thường , phầnđường cong ở trên đường chéo ob thì nồng độ rượu trong thể tích pha hơi lớn hơn trongthể lỏng , phần đươnìg cong dưới đường chéo thì nồng độ rượu trong pha hơi nhỏhơn trong pha lỏng

Dựa vào tính chất vật lý ( nhiệt độ chưng cất phân đoạn ) ta chia 3 nhóm :

- Tạp chất đầu : gồm các chất có nhiệt độ sôi thấp hơn rượu Etylic như Aldehit ,acetic , etyl acetat các tạp chất đầu lấy ra ở sản phẩm đầu gọi là cồn đầu haycồn kỹ nghệ

- Tạp chất cuối : là tạp chất có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ sôi của rượu và khóbay hơi Tạp chất cuối bao gồm các phân tử như : amylic , izoamylic , izo butylic ,các tạp chất này ít hoặc không tan trong nước gọi là dầu fusel

- Tạp chất trung gian là những chất phụ thuô üc vào nồng rượu và tính chất vật lýcủa hợp chất mà có thể bay hơi cùng với tạp chất ban đầu , hay ở lại với tạpchất cuối Khi nồng độ rược thay đổi thì độ bay hơi của các tạp chất này thay đổitheo, do đó chúng có thể là tạp chất đầu hay tạp chất cuối Vì thế mà tạp chấttrung gian khó tách ra khỏi rượu Etylic khi tinh chế Các tạp chất trung gianbao gồm etyl izobutyrat , etyl izovalianat

Tuy nhiên đặc tính và hàm các tạp chất trong rượu phụ thuộc rất nhiềuvào nguyên liệu và chất lượng của nguyên liệu sử dụng , phương pháp sản xuấtvà thiết bị công nghệ

3 Tiến hành chưng cất tinh chế rượu từ rỉ đường : (Hình 2)

Ta sử dụng hệ thống chưng cất tinh chế 3 tháp làm gián tiếp 1 dòng : A : Tháp thô

A1: Hâm dấm

A2 : Thiết bị ngưng tụ tháp thô A3 : Thiết bị là sạch cồn đầu B : Tháp trung gian

B1 : Thiết bị ngưng tụ hồi lưu của tháp trung gian

B2 : Thiết bị ngưng tụ và làm lạnh của tháp trung gian C : Tháp tinh chế

C1 : Thiết bị ngưng tụ và hồi lưu của tháp tinh chế C2 : Thiết bị ngưng tụ và làm lạnh của tháp tinh chế C3 : Thiết bị làm lạnh cồn sản phẩm

D : Thùng chứa dấm chín D1 : Thiết bị tách CO2

1 : Bơm để bơm dấm chín

2 : Thiết bị làm lạnh rượu fusel 3 :

Thiết bị làm lạnh dầu fusel

• Quy trình hoạt động :

Dịch dấm chín được bơn Piston đưa lên thùng dấm chín D ở tầng trên cùng Sau đó dấm chín chảy xuống thiết bị hâm dấm A 1 để nâng nhiệt độ , sau đó

đến thiết bị tách hơi D1 , lúc này nhiệt độ dấm chín là : 70 -750C , và được đưa vào

đỉnh tháp thô Hơi sống có áp suất ( P = 1,5 Kg/cm 3 ) được cung cấp vào đáy của

các tháp A , B , C Ở tháp A phần lỏng chảy từ trên xuống dưới và có nồng độ

giảm dần

Khi tới đáy thì nồng độ đạt 0,004 % mol và được tháo ra ngoài , còn phần nước

ngưng được tập trung đưa sang tháp trung gian

Phần lỏng ngưng tụ từ tháp thô được tập trung đến tháp trung gian để

loại bỏ tạp chất có nhiệt độ sôi thấp (aldehit, este ) tại tháp trung gian quá trình

làm việc giống như ở tháp thô , phần hơi trên đỉnh tháp trung gian B được n gưng tụ

1 phần ở thiết bị ngưng tụ B1 , phần còn được đưa qua thiết bị làm lạnh ngưng tụ

B 2 , khí thải được xả ra ngoài , phần lỏng không ngưng tụ từ B 1, B2 và phần

rượu không đạt tiêu chuẩn ở tháp tinh được dẫn vào tháp trung gian B

Tại tháp tinh C quá trình chuyển khối như ở hai tháp A và B , mục đích

chính của tháp C là tách phần dầu fusel , rượu fusel và tiếp tục loại 1 số tạp chất

dễ bay

hơi để thu hồi còn thinh khiết (96 % vol ) Hơi bay l ên ở đỉnh tháp C một

phần được ngưng tụ ở đỉnh tháp C , phần không ngưng tiếp tục được đưa qua

thiết bị ngưng tụ làm lạnh C2 Tại C2 một phần lỏng đưa qua đỉnh tháp B ,

phần còn lại được hồi lưu về đỉnh C

Cồn tinh khiết (96% vol) được lấy ra ở ngăn gần đỉnh đưa qua làm lạnh ở

thiết bị làm nguội C 3 , rồi cho vào kho Như vậy cồn đầu chủ yếu được thu nhận

từ tháp A , B và một phần từ tháp tinh C Ngoài ra ở tháp tinh C còn có

dầu fusel được thu nhận ở dạng hơi (ở các ngăn 4,5,6 tính từ dưới lên ) Sau đó

được qua ngưng tụ phân ly rồi vào bình chứa

B B

B

Cồnsảnø

C

C

Rượufusel

Nước thải

2002

97H 2 A

PHẦN IV TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

I Biểu đồ sản xuất

Nhà máy bắt đầu hoạt động vào tháng 12 , lấy nguyên liệu từ nhà

máy đường , đến tháng 11 nhà máy ngừng hoạt động để kiểm tra , sửa chữa

thiết bị va làm vệ sinh cuối mùa , nhà máy làm việc liên tục mỗi ngày 3 ca

Ca 1 : 6 h sáng - 2 h chiều

Ca 2 : 2 h chiều - 10h đêm

Ca 3 : 10h đêm - 6 h sáng

Ngày Chủ Nhật nghỉ để vệ sinh tu bổ thiết bị

Biểu đồ sản xuất của nhà máy :

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Số ngày

làm việc

27 26 27 26 27 26 27 27 27 27 X 27 Số ca 81 78 81 78 81 78 81 81 81 81 X 81

Từ biểu đồ ta có số ngày làm việc trong năm là 294 ngày

II Xác định hàm lượng nguyên liệu mang vào sản xuất :

1 Các số liệu đã biết và được chọn :

- Năng suất nhà máy : 30.000 lit cồn/ngày (loại 96 %vol)

- Lượng cồn tuyệt đối trong đó là : 30.000 ×96/100 = 28.800(lit cồn tuyệt đối /ngày )

- Khối lượng riêng của cồn 100% vol là : d = 0,78934 (g/lit)

- Khối lượng của cồn : M = 28.800 ×0,78943 = 22.732,99 (Kg)

- Lượng dầu và rượu fusel : 3% so với cồn thành phẩm

- Lượng cồn đầu : 5% so với cồn thành phẩm

- Bã và nước ngưng : 1% so với cồn thành phẩm

2 Tính lượng rỉ đường ban đầu :

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

Suy ra tổng hiệu suất của hai quá trình là :

2002 T HIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CỒN

97H 2 A

TRẦN HỮU TƯỜNG -

LỚP

ηt = 0,9 × 0,95 = 0,855

Lượng cồn trong dấm chín là :

28800 ×100 85,5 =

33684 ,21

(lit/ngày )

Hay : 33684,21 x 0,78934 = 26588,29 (Kg)

Phương trình lên men rượu theo lý thuyết :

C12H22O11

+ H2O4C2H5OH+ 4CO2 (1)

176 kg

Lượng đường C12H22O11 cần lên mentheo phương trình (1) là :

26588 ,29 × 342 184

= 49419 ,54

(kg)

lượng CO2 thoát ra theo (1) là :

2658 8,29

×176 184

= 25432 ,28

Su

yra

:

V CO

2