tìm hiểu về quá trình chưng cất rượu

Chưng cất là quá trình tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí – lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau trong hỗn hợp ở cùng điều kiện.Chưng cất.

Tìm hiểu về quá trình

chưng cất rượu

CNSX RƯỢU BIA NƯỚC GIẢI KHÁT

Giảng viên: Phan Thị Hồng Liên

Nhóm 13

Chưng cất là quá trình tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí – lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau trong hỗn hợp (ở cùng điều kiện).

Chưng cất

Ở trạng thái cân bằng chất lỏng, cấu tử dễ bay hơi trong thể hơi luôn nhiều hơn trong thể lỏng Nếu ta thêm cấu tử dễ bay hơi vào dung dịch thì điều đó sẽ dẫn đến làm tăng độ bay hơi của hỗn hợp, nghĩa

là làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất đã cho

Tuy nhiên độ bay hơi của hỗn hợp chỉ tăng theo nồng độ rượu trong pha lỏng tới một nồng C% nào đó Sau đó nếu tiếp tục thêm rượu vào pha lỏng thì độ bay hơi không tăng nữa mà giảm đi Lúc này định luật I không còn đúng nữa

Định luật 1 về chưng cất

Ảnh hưởng áp suất đến nồng độ cân bằng

Khi tăng áp suất của hệ thống hai cấu tử, cấu tử nào khi bay hơi đòi hỏi nhiều năng lượng thì hàm lượng tương đối của nó sẽ tăng trong hốn hợp đẳng phí

Đối với hốn hợp rượu – nước, nếu tiến hành chưng cất ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển thì % nước trong hốn hợp đẳng phí sẽ nhiều hơn, còn nồng độ rượu trong hỗn hợp sẽ thấp hơn 97,2%V Ngược lại nếu chưng cất trong điều kiện chân không thì nồng độ rượu trong hốn hợp đẳng phí sẽ cao hơn 97,2%V

Ảnh hưởng của các chất không bay hơi

Hàm lượng chất khô tồn tại trong dung dịch giấm chín (như đường, tinh bột, đạm ) có ảnh hưởng đến

sự cân bằng của hỗn hợp

Hàm lượng chất khô không bay hơi tăng thì nồng độ rượu trong thể hơi tăng lên

Chưng cất cồn thô

Chưng cất cồn thô (tinh chế hay tinh luyện) là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng

độ cồn. Sản phẩm của quá trình thu được cồn tinh chế (cồn thực phẩm)

Chưng cất giấm chín ta thu được cồn thô Trong cồn thô có 50 loại tạp chất khác nhau, dựa vào tính chất vật lý ta chia làm ba nhóm chính:

• Tạp chất đầu

• Tạp chất trung gian

• Tạp chất cuối

Gồm các chất dễ bay hơi hơn rượu Etylic ở nồng độ bất kỳ, nghĩa là hệ số bay hơi lớn hơn hệ số bay hơi của rượu Đó là các chất có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của rượu Etylic như: aldehyt axetic, axetatetyl, axetat metyl, formiat etyl, aldehyt butyric. 

Các chất này được lấy ra ở sản phẩm đầu hay gọi là rượu đầu

Tạp chất đầu

Gồm các alcol cao phân tử như alcol amylic, alcol izoamylic, izobutylic, propylic, izopropylic ở khu vực nồng độ cao của alcol Etylic, các tạp chất cuối có độ bay hơi kém hơn so với độ bay hơi của alcol Etylic

Ở khu vực nồng độ Etylic thấp, độ bay hơi của tạp chất cuối có thể nhiều hơn so với alcol Etylic Tạp chất cuối điển hình nhất là axit axetic, vì rằng độ bay hơi của nó kém hơn alcol Etylic ở tất cả mọi nồng độ

Tạp chất cuối

Có hai tính chất, vừa có thể là tạp chất đầu vừa có thể là tạp chất cuối

Ở nồng độ cao của Etylic nó là tạp chất cuối, ở nồng độ thấp của Etylic nó lại có thể là tạp chất đầu Đó là các chất như izobutyrat etyl, izovalerat etyl, izovalerat izoamil và axetat izoamyl. 

Độ bay hơi của tạp chất phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ Etylic trong dung dịch

Tạp chất đầu và tạp chất cuối tương đối dễ tách, còn tạp chất trung gian rất khó tách

Tạp chất trung gian

Độ bay hơi của các tạp chất phụ thuộc vào nồn độ alcol Etylic trong dung dịch. 

Gọi A% là % của rượu trong pha hơi, a% là trọng lượng của rượu trong pha lỏng thì A/a = Kr gọi là hệ số

bay hơi của rượu

Tương tự như vậy ta có B/b=Ktc gọi là hệ số bay hơi của tạp chất. 

Hệ số tinh chế

Hệ số tinh chế

Hệ số bay hơi của rượu và hệ số bay hơi của tạp chất cho ta biết trong thể hơi chứa bao nhiêu lần rượu hoặc tạp chất nhiều hơn so với ở thể lỏng Để đánh giá độ bay hơi tương đối của tạp chất so với rượu ở cả hai pha lỏng và hơi,người ta đưa ra hệ số tinh chế K và biểu diễn bằng tỷ số

K=

Phương pháp thực hiện

Phương pháp hóa học: Sử dụng các chất háo nước như CaCO3, KCL, CuSO4 nhưng phương pháp này

cho hiệu suất thu hồi thấp

Phương pháp chưng luyện dưới áp suất chân không (P=0,0525at) để hỗn hợp không có điểm sôi chung và thu được cồn tuyệt đối Nhưng phương pháp này đòi hỏi trang bị và điều khiển phức tạp

Phương pháp chưng luyện rượu Etylic tuyệt đối bằng hệ thống 3 cấu tử, cấu tử thứ 3 không hòa tan vào nước để tạo thành một hỗn hợp có điểm sôi chung (đẳng phí) của 3 cấu tử

Sơ đồ thiết bị chưng cất và tinh chế

Để tách cồn thô khỏi giấm và tinh chế để nhận được cồn tinh chế có chất lượng cao ta có thể thực hiện theo các phương pháp sau:

• Phương pháp gián đoạn

• Phương pháp bán liên tục

• Phương pháp liên tục

Việc lựa chọn sơ đồ thiết bị khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp sẽ phụ thuộc vào điều kiện, vốn đầu tư và yêu cầu chất lượng của cơ sở sản xuất

Giấm chín được bơm vào thùng chưng cất 1, sau đó mở hơi đun cho tới

sôi Hơi rươu bay lên theo chiều cao tháp 2 được nâng cao nồng độ ra

khỏi tháp vào thiết bị ngưng tụ và làm lạnh 3 rồi vào thùng chứa

1 2

Nước

3

1 2

Tinh chế gián đoạn

Cần xử lí bằng hoá chất và dựa trên phản ứng sau:

R1COOH + NaOH R1COONa + H2O

Tinh chế gián đoạn

Trong điều kiện có hai phân tử KMnO4 sẽ giải phóng ra ba nguyên tử oxygen, sau đó oxy gen sẽ tham gia vào phản ứng oxy hoá:

2KMnO4 + 3CH3CHO + NaOH 2CH3COOK + CH3COONa + 2MnO2 + 2H2O

Lượng NaOH và KMnO4 chỉ nên đủ, vì nếu thừa dễ dẫn đến alcohol ethylic bị oxy hoá thành acid và gây tổn thất.

Tinh chế gián đoạn

Phương pháp chưng luyện bán liên tục

1. Thùng cao vị chứa giấm chín

Giấm chín được bơm lên thùng cao vị (1), sau đó tự chảy vào bình hâm giấm (2) Ở đây, giấm chín được hâm nóng tới 70÷80oC bằng ẩn nhiệt của hơi cồn thô, sau đó qua bình tách CO2 (3) rồi vào tháp (4) Hơi cồn bay lên ngưng tụ ở (2), phần chưa ngưng tụ tiếp tục sang ngưng ở (6)

Toàn bộ cồn thô ngưng ở (2), (6), và (7) đi vào tháp tinh chế (8) ở đĩa thứ 16÷18 tính từ dưới lên Tháp tinh cũng được nâng cấp nhiệt bằng hơi nước có áp suất p = 0,8÷1 kg/cm2 Hơi rượu bay lên được nâng cao dần nồng độ ra khỏi tháp đi vào (9)

Sơ đồ liên tục 2 tháp

Tại đây điều chỉnh lượng nước làm lạnh để lấy cồn đầu ra ở (7), khoảng 3÷5% so với toàn bộ lượng cồn đưa vào hệ thống tháp Số ngưng ở (9) được thu hồi ở lại tháp

Cồn thành phẩm được lấy ra ở dạng lỏng cách đĩa hồi lưu 3 đến 6 đĩa và đoạn làm lạnh ở (10) Nhiệt độ đỉnh tháp (4) phụ thuộc nồng độ cồn trong giấm và thường vào khoảng 93÷97oC Nhiệt độ đỉnh tháp tinh (8) vào khoảng 78,3÷78,5oC

Dầu fusel lấy ra ở dạng hơi từ đĩa thứ 6 đến 11( tính từ dưới lên) được ngưng và làm lạnh ở (11), sau đó đi vào thiết bị phân ly dầu hoặc cho vào giấm chín cất lại, loại ra ở đáy tháp thô.

Sơ đồ liên tục 2 tháp

Sơ đồ tinh luyện để nhận cồn tuyệt đối

Cồn tinh chế có nồng độ 95-96% cùng với benzene được tính trước đi vào tháp chứa trong cồn và benzene đưa vào, sau khi ngưng tụ và làm lạnh ở (2), hỗn hợp đi vào bình phân ly (3)

Ở đây benzene được phân lớp và quay trở lại tháp (1), phân còn lại hồi lưu vào (4) và chảy dần xuống đáy thành nước thải

ra ngoài , tương tự như sơ đồ chưng luyện bình thường Cồn ở tháp (1) chảy xuống tới đáy không còn nước và benzene được làm lạnh ở (7), thu được cồn khan.

Sơ đồ tinh luyện để nhận cồn tuyệt đối

Thank You!