Báo cáo đồ án công nghệ chế biến công nghệ sản xuất rượu cồn năng suất 25000 litngày

công nghệ sản xuất rượu cồn năng suất 25000lit ngày.Rượu là đồ uống có mặt khắp mọi nơi trên thế giới, từ những loại rất thượng hạng và đắt đỏ cho đến những loại rượu bình dân, luôn có mặt trong mọi cuộc vui đến bữa ăn hằng ngày.trong sản xuất rượu lên men từ dịch đường hóa tinh bột, thường sử dụng một trong các chủng sau:Nấm men chủng II (Saccharomyces cerevisiae Rase II): Sinh bọt nhiều và thích nghi ở độ axit thấp, sức kháng cồn cao, không lên men được đường lactoza. Kích thước tế bào 5,67µm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

L I C M NỜI CẢM ƠN ẢM ƠN ƠN 1

L I M Đ UỜI CẢM ƠN Ở ĐẦU ẦU 2

CHƯƠNNG 1: T NG QUANỔNG QUAN 3

1.1 T ng quan v nguyên li u: ổng quan về nguyên liệu: ề nguyên liệu: ệu: 3

1.1.1 Gi i thi u v s nới thiệu về sắn ệu về sắn ề sắn ắn 3

1.1.2 Đ c đi m sinh h cặc điểm sinh học ểm sinh học ọc : 4

1.1.3 Thành ph n hoá h c c a c s n:ần hoá học của củ sắn: ọc ủa củ sắn: ủa củ sắn: ắn 6

1.2 N ước : 6 c 1.3 N m men: ấm men: 8

1.3.1 Đ c tính chung c a n m menặc điểm sinh học ủa củ sắn: ấm men 8

1.3.2 Khi ch n ch ng n m menọc ủa củ sắn: ấm men 8

1.3.3 Các y u t nh hếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.ng đ n sinh trếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.ng c a n m men ch ng XII.ủa củ sắn: ấm men ủa củ sắn: 9

1.3.4 Môi trường nuôi cấy nấm menng nuôi c y n m menấm men ấm men 10

1.4 Ch t h tr kĩ thu t ấm men: ỗ trợ kĩ thuật ợ kĩ thuật ật 11

1.4.1 Các hóa ch tấm men 11

1.4.2 Ch ph m enzymếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ẩm enzym 11

CHƯƠNNG 2: CH N VÀ THUY T MINH QUY TRÌNHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH ẾT MINH QUY TRÌNH 13

2.1 S đ quy ơ đồ quy ồ quy trình công ngh : ệu: 13

2.2 Thuy t minh quy trình ết minh quy trình 14

2.2.1 Làm s chạch [5] 14

2.2.2 Nghi n nguyên li uề sắn ệu về sắn [5] 15

2.2.3 Hòa b tột [5] 16

2.2.4 Công đo n n uạch ấm men [5] 16

2.2.5 Làm ngu iột[5]: 21

2.2.6 Công đo n đạch ường nuôi cấy nấm menng hóa[5] 21

2.2.7 Công đo n lên menạch [5] 25

2.2.8 Công đo n ch ng luy n và tinh chạch ư ệu về sắn ếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.[5] 29

CHƯƠNNG 3: CÂN B NG V T CH T VÀ CÂN B NG NĂNG LẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ƯỢNG.NG 33

3.1 Tính hi u su t lý thuy t ệu: ấm men: ết minh quy trình 33

3.2 Tính hi u su t th c t ệu: ấm men: ực tế ết minh quy trình 33

3.3 Tính cân b ng cho nguyên li u ằng cho nguyên liệu ệu: 34

3.4 Tính cân b ng s n ph m cho công đo n n u và công đo n đ ằng cho nguyên liệu ản phẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa ẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa ạn nấu và công đoạn đường hóa ấm men: ạn nấu và công đoạn đường hóa ường hóa ng hóa .35

3.4.1 Tính lượng dịch cháo sau khi nấu.ng d ch cháo sau khi n u.ịch cháo sau khi nấu ấm men 35

3.4.2 Tính lượng dịch cháo sau khi nấu.ng d ch địch cháo sau khi nấu ường nuôi cấy nấm menng hóa (lượng dịch cháo sau khi nấu.ng ch t khô hòa tan).ấm men 36

3.4.3 Tính lượng dịch cháo sau khi nấu.ng ch ph m.ếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ẩm enzym 37

3.5 Tính cân b ng cho công đo n lên men ằng cho nguyên liệu ạn nấu và công đoạn đường hóa .38

3.5.1 Lượng dịch cháo sau khi nấu.ng c n khan thu đồn khan thu được sau khi lên men ượng dịch cháo sau khi nấu.c sau khi lên men 38

3.5.2 Tính đ c n trong gi m chín sau lên men.t n th tột ồn khan thu được sau khi lên men ấm men ổn thất ấm men 39

3.5.3 Tính lượng dịch cháo sau khi nấu.ng urê c n b sung.ần hoá học của củ sắn: ổn thất 39

3.6 Tính cân b ng cho công đo n ch ng c t ằng cho nguyên liệu ạn nấu và công đoạn đường hóa ư ấm men: 39

3.7 Tính cân b ng cho h th ng ch ng luy n ằng cho nguyên liệu ệu: ống chưng luyện ư ệu: 40

3.7.1 Tính cân b ng cho tháp thô.ằng cho tháp thô .41

3.7.2 Tính cân b ng cho tháp aldehyt.ằng cho tháp thô .43

3.7.3 Cân b ng cho tháp tinh.ằng cho tháp thô .45

CHƯƠNNG 4: CÂN B NG NĂNG LẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ƯỢNG.NG 49

4.1 Tính h i: ơ đồ quy 49

4.2 Tính n ước 51 c: CHƯƠNNG 5: TÍNH VÀ CH N THI T BỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH ẾT MINH QUY TRÌNH Ị 55

5.1 Ch n thi t b cho ọn thiết bị cho ết minh quy trình ị cho khâu chu n b nguyên li u ẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa ị cho ệu: 55

5.1.1 Cân 55

5.1.2 Máy nghi n và thùng ch a b t nghi n.ề sắn ứa bột nghiền ột ề sắn 56

5.1.3 Vít t i và g u t i.ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ần hoá học của củ sắn: ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII .57

5.2 Ch n và ọn thiết bị cho tính toán cho n i n u (hòa b t trong n i n u) ồ quy ấm men: ột trong nồi nấu) ồ quy ấm men: 57

5.2.1 Th i gian ti n hành m t n i n u.ờng nuôi cấy nấm men ếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ột ồn khan thu được sau khi lên men ấm men 57

5.2.2 Tính toán kích thưới thiệu về sắnc n i.ồn khan thu được sau khi lên men .58

5.3 Ch n và tính toán cho thi t b khâu đ ọn thiết bị cho ết minh quy trình ị cho ường hóa ng hóa .59

5.3.1 Tính chu kỳ làm vi c c a n i đệu về sắn ủa củ sắn: ồn khan thu được sau khi lên men ường nuôi cấy nấm menng hóa 59

5.3.2 Tính kích thưới thiệu về sắnc cho n i đồn khan thu được sau khi lên men ường nuôi cấy nấm menng hóa 60

5.3.3 Tính toán cho h th ng làm l nh.ệu về sắn ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ạch 60

5.4 Tính toán cho thùng lên men 63

5.4.1 Tính chu kỳ làm vi c c a thùng lên men.ệu về sắn ủa củ sắn: 63

5.4.2 Tính toán thùng lên men 63

5.4.3 Tính toán cho h th ng làm mát ki u ng l ng ng.ệu về sắn ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ểm sinh học ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ồn khan thu được sau khi lên men ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII .64

5.5 Tính và ch n thi t b ho t hóa men gi ng ọn thiết bị cho ết minh quy trình ị cho ạn nấu và công đoạn đường hóa ống chưng luyện .66

5.6 Tính và ch n b m ọn thiết bị cho ơ đồ quy .68

5.7 Tính và ch n cho thi t b ch ng c t ọn thiết bị cho ết minh quy trình ị cho ư ấm men: 69

5.7.1 Tính cho tháp thô 69

5.7.2 Tính cho tháp ahdehyt 70

5.7.3 Tính cho tháp tinh 70

5.7.4 Các thi t b ph ếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ịch cháo sau khi nấu ụ .71

CHƯƠNNG 6: S C KHIỰ CỐ KHI Ố KHI 85

Tài li u tham kh oệu về sắn ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII .87

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1: Cây khoai mì 4

Hình 2: Cấu tạo củ khoai mì 5

Hình 3: Saccharomyces cerevisiae 8

Hình 4: Thiết bị sàng phẳng 15

Hình 5: Thiết bị nghiền búa 16

Hình 6: Thiết bị nấu cơm 21

Hình 7: Thiết bị làm nguội kiểu ống lồng ống 21

Hình 8: Thiết bị đường hóa 25

Hình 9: Thiết bị lên men 29

Hình 10: Thiết bị chưng luyện 32

Hình 11: Lò hơi công ty Khang Duy 50

Hình 12: Cân điện tử 55

Hình 13: Nghiền búa sắn (khô và tươi) 56

Hình 14: Thùng chứa nguyên liệu CG-4000 57

Hình 15: Nồi nấu có cánh khuấy 59

Hình 16: Thiết bị lên men 64

Hình 17: Thiết bị ống lồng ống 66

Hình 18: Thiết bị hoạt hóa men giống 67

Hình 19: Bơm ly tâm trục ngang IR80-160E 68

Hình 20: Hệ thống chưng luyện 71

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1: Thông số cần đảm bảo ở các tháp 32

Bảng 2: Tổn thất trong quá trình sản xuất 34

Bảng 3: Tổng hợp cân bằng sản phẩm 47

Bảng 4: Thống kê các thiết bị sản xuất của nhà máy 83

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập, tìm hiểu và được sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của cácthầy cô và sự trao đổi cùng các bạn, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đềtài “Sản xuất rượu cồn năng suất 25000 lít/ngày”

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Khoa công nghệ thựcphẩm, trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm HCM Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơntới giảng viên , thầy đã hướng dẫn em tận tình trong suốt quá trình em thực hiện bản đồ ánnày

Bản đồ án là kết quả của sự nỗ lực học hỏi và tìm hiểu của em nhưng cũng khôngthể tránh khỏi có những sai sót xảy ra Do vậy, em rất mong các thầy, các cô đóng góp ýkiến để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn và giúp em có thêm những kinh nghiệmthực tế hơn!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hồ Chí Minh, ngày , tháng , năm 2018

Sinh viên thực hiện

LỜI MỞ ĐẦU

Từ trước đến nay, ngành công nghệ lên men nói chung và công nghệ sản xuất rượuetylic nói riêng đã phát triển và ngày càng lớn mạnh hơn Với việc ứng dụng nhữngthành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất để cho ra những sản phẩm rượu etylic cóchất lượng tốt nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống ngày càng cao của con người

Rượu là đồ uống có mặt khắp mọi nơi trên thế giới, từ những loại rất thượng hạng

và đắt đỏ cho đến những loại rượu bình dân, luôn có mặt trong mọi cuộc vui đến bữa

ăn hằng ngày Ở Việt Nam nghề nấu rượu cũng có từ lâu đời đối với người dân, việctạo ra các sản phẩm truyền thống được nấu từ những nguyên liệu quen thuộc vớingười Việt như gạo, nếp, khoai mì, lên men được làm một cách thủ công trong dângian để cho các sản phẩm có tên gọi quen thuộc như: rượu Kim Sơn, rượu làng Vân,rượu Kim Long, rượu Bầu Đá, rượu Mẫu Sơn, rượu Xuân Thạnh, rượu Phú Lộc, đế

Gò Đen, Để có các sản phẩm rượu pha chế ngon cần phải có cồn chất lượng tốt Ngoài mục đích sử dụng làm đồ uống, rượu etylic còn được sử dụng trong nhiềulĩnh vực khác như: trong công nghệ hoá chất, làm dung môi cho các phản ứng hoáhọc, nguyên liệu Đối với quốc phòng cồn etylic được dùng làm thuốc súng khôngkhói, nhiên liệu hoả tiễn Trong y tế, cồn etylic là chất sát trùng hoặc pha thuốc Trongnông nghiệp, cồn còn dùng sản xuất thuốc trừ sâu Đối với ngành dệt, cồn còn dùnglàm thuốc nhuộm, tơ nhân tạo, dùng làm sơn vecni trong chế biến gỗ Trong tương laicồn etylic được sử dụng làm nhiên liệu sinh học vì sản phẩm cháy không gây ô nhiễmmôi trường Chính sự cần thiết đó nên ngành công nghệ sản xuất cồn etylic đã đem lạithu nhập đáng kể, đóng góp to lớn trong nền kinh tế nước ta Có nhiều nguồn nguyênliệu để sản xuất cồn etylic, với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp

đã tạo nên sự đa dạng trong nguồn nguyên liệu chứa tinh bột cung cấp cho sản xuấtcồn, đặc biệt là sắn lát

Trên cơ sở đó, với việc thực hiện đồ án học phần công nghệ chế biến “Sản xuấtrượu cồn từ tinh bột (từ khoai mì) năng suất 25.000 lít cồn /ngày”, em muốn tìm hiểu

kỹ hơn về ngành công nghiệp lên men này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 T ng quan v nguyên li u: ổng quan về nguyên liệu: ề nguyên liệu: ệu:

Các giống khoai mì ngọt thích nghi vùng đất thấp có năng suất thấp được trồngnhiều ở vùng đất phèn thuộc ĐBSCL như Long An (Bến lức, Thủ Thừa, Thạnh Hóa, TânThạnh), Tiền Giang (Tân Phước, Cai Lậy), An Giang (khu Tứ Giác Long Xuyên), vùngnày cây khoai mì chủ yếu để nấu ăn

Các giống khoai mì đắng thích nghi vùng đất cao, có năng suất cao, được trồngnhiều ở Miền Đông Nam Bộ, Tây nguyên và Trung Bộ, chủ yếu dùng để chế biến tinh bộtdùng trong công nghiệp và xuất khẩu

Người dân ta thường căn cứ vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá mà phân loại:

- Sắn dù: Cây thấp (không quá 1,2m), đốt ngắn, thân cây khi non màu xanh nhạt,cuống và gân lá màu hơi trắng, lá xòe như cái ô Vỏ gỗ nâu sẫm, vỏ cùi và thịt sắn đều

trắng Hàm lượng axit xyanuahydric cao ăn bị ngộ độc, hàm lượng bột cao.

Hình 1: Cây khoai mì

- Sắn vàng: Khi còn non thân cây màu xanh sẫm, cuống lá màu đỏ, có sọc nhạt Củsắn dài, to, vỏ gỗ màu vàng nâu, vỏ cùi màu trắng, thịt sắn màu vàng nhạt, khi luộc màuvàng rõ rệt hơn, mềm, ít xơ, ít nhựa, ăn dẻo thơm, không gây ngộ độc.

- Sắn đỏ: Thân cây cao (3m), khi non màu xanh thẫm, đốt dài, cuống và gân lá màu

đỏ thẫm Củ dài, to, vỏ gỗ màu nâu đậm, vỏ cùi dày màu hơi đỏ, thịt trắng

- Sắn trắng: Thân cây cao, khi non màu xanh nhạt, cuống và gân lá đỏ Củ ngắn, mập,

vỏ gỗ màu xám nhạt, thịt trắng Khi luộc bở, thơm, ít nhựa

Trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại là sắn đắng và sắnngọt Sắn đắng có hàm lượng axit xyanuahydric cao, ăn bị ngộ độc, hàm lượng tinh bộtcũng cao, không dùng để ăn tươi mà chỉ để sản xuất bột và sắn lát Sắn ngọt có hàm lượngaxit xyanuahydric thấp, hàm lượng bột cũng thấp hơn, dễ chế biến và sử dụng

Trên thân sắn có nhiều mắt xếp xen kẽ nhau, đó là dấu vết của lá rụng để lại Chiều dàilóng được tính từ mắt lá này đến mắt lá khác thẳng hàng trên thân

Cấu tạo của thân gồm các phần chính:

- Tầng biểu bì (lớp bần): mỏng, có màu sắc đặc trưng của thân cây sắn, có nhiệm vụbảo vệ các phần trong thân

- Tầng nhu mô vỏ: tế bào khá lớn, bao gồm các mô mềm của vỏ

- Tầng tế bào hóa gỗ (còn gọi là tầng ligin): cứng, ở giữa có lõi thẳng giúp cây sắncứng và đứng thẳng được

- Lõi (ruột rỗng): là một khối hình trụ màu trắng, xốp, kéo dọc suốt giữa thân, chứanhiều khí và nước

- Có gân lá nổi rõ ở mặt sau Lá mọc so le, xếp trên thân theo đường xoắn ốc

- Lá non ở ngọn sắn có màu xanh hay tím Lá già màu xanh, chiều dài từ 8÷20 cm,chiều rộng 1÷6 cm Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới có màu xanh nhạt

- Cuống lá dài khoảng 9÷20 cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím tùy giống

Hình 2: Cấu tạo củ khoai mì

Cấu tạo của củ sắn bao gồm:

Vỏ gồm vỏ gỗ và vỏ cùi:

+ Vỏ gỗ: Bao bọc ngoài cùng củ sắn Màu sắc từ trắng xám tới vàng, vàng sẫm haynâu tùy thuộc loại giống Thành phần cấu tạo chủ yếu là xenlulloza và hemixenlulloza,hầu như không có tinh bột vì vậy nó rất bền, giữ vai trò bảo vệ cho củ ít bị tác động từ bênngoài Vỏ gỗ rất mỏng, chiếm khoảng 0,5÷3% khối lượng toàn củ

+ Vỏ cùi: Vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8÷20% khối lượng toàn củ Vỏ cùimềm, ngoài xenlulloza còn có khá nhiều tinh bột (5÷8%), vì vậy để tận dụng lượng bộtnày khi chế biến không tách vỏ cùi ra Mủ sắn cũng tập trung chủ yếu trong vỏ cùi Trong

mủ chứa nhiều tanin, enzyme, sắc tố, độc tố,…

+ Lõi sắn: Lõi sắn nằm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài của củ Thành phần chủ yếu

là xenluloza Lõi sắn có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ, đồngthời giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô

+ Thịt củ: Thịt củ sắn chứa nhiều tinh bột, protein và các chất khác Đây là phần dựtrữ chủ yếu các chất dinh dưỡng của củ Các chất polyphenol, độc tố và enzyme chứa ởthịt củ tuy không nhiều chỉ 10÷15% so với thành phần của chúng có trong củ nhưng vẫngây trở ngại khi chế biến như làm biến màu

- Ngoài ra các chất kể trên trong sắn còn chứa một số vitamin và độc tố

- Trong các vitamin thì vitamin B1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03 mg%, còn B6 chiếm 0,06mg% Các vitamin này sẽ mất một phần khi chế biến nhất là khi nấu

- Chất độc có trong sắn ngày nay đã được nghiên cứu và xác định tương đối rõ đóchính là HCN tồn tại dưới dạng phazeolunatin gồm hai glucozit linamarin (C10H17O6N) vàlotaustralin (C11H19O6N) Bình thường phazeolunatin không độc nhưng khi thủy phândưới tác dụng của enzyme hay axit thì các glucozit này sẽ giải phóng axit HCN gây độc.Thông thường thì các độc tố tập trung ở cùi vỏ và ở vỏ củ

1.2 Nước :c

Trong công nghiệp sản xuất rượu, nước được sử dụng rất rộng rãi, với nhiều mụcđích khác nhau Trong quá trình công nghệ, nước dùng để xử lý nguyên liệu, nấu nguyênliệu làm nguội bán thành phẩm và thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho lòhơi Ngoài ra, nước còn dùng cho sinh hoạt, chữa cháy trong khu vực sản xuất

Nguồn nước cung cấp cho nhà sản xuất rượu là nước sông và nước giếng Trong côngnghệ yêu cầu chất lượng nước giống như nước sinh hoạt, độ cứng không quá 7 mg/lít,

phải trong suốt, không màu, không mùi Hàm lượng các kim loại không vượt quá yêu cầusau:

Không cho phép có NH3 và muối của axit nitric

Không có các kim loại nặng như Hg, Ba, Cr

Không có amoniac (NH3), sunfuahydro (H2S), chất cặn không vượt quá: 1mg/lít

Nước mặt (sông) chứa lượng muối khoáng thấp: 40-500 mg/lít, tạp chất hữa cơ khoảng:2-100 mg/lít Nước ngầm hàm lượng muối khoáng nhiều hơn: 500-3000 mg/lít, hàmlượng các chất hữu cơ không vượt quá 4 mg/lít và vi sinh vật hầu như không có Trongcông nghiệp sản xuất rượu, độ cứng trong nước quá lớn ảnh hưởng đến quá trình nấunguyên liệu, đường hoá và lên men

1.3 N m men ấm men :

1.3.1 Đặc tính chung của nấm men

Hình 3: Saccharomyces cerevisiae.

Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm thường cấu tạo đơn bào, sinh sôi nảy nở bằngcách nảy chồi Nấm men sống đơn độc hay từng đám không di động, phân bố rộng rãitrong tự nhiên.

Trong thực tế sản xuất có thể nhận biết được tế bào nấm men trẻ, trưởng thành, già vàchết bằng hình thái vật lý qua kính hiển vi kết hợp với nhuộm màu Nấm men sử dụngtrong thùng lên men lúc tế bào đang thời kì trưởng thành Trong một môi trường thườnggồm tất cả các loại tế bào, nên phương pháp nhanh và tương đối chính xác là nhuộm màubằng phương pháp xanh metylen Tế bào trẻ không bắt màu trong sáng, tế bào già màuxanh nhạt đều từ nguyên sinh chất đến màng tế bào, tế bào chết bắt màu xanh đậm vàmàng tế bào rõ nét hơn

1.3.2 Khi chọn chủng nấm men

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

- Tốc độ phát triển nhanh

- Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt được tốc độ lên men nhanh

- Chịu được nồng độ lên men cao, đồng thời ít bị ức chế bởi những sản phẩm của sựlên men

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

Để có được một chủng nấm men thỏa mãn yêu cầu trên, thường trải qua thời giantuyển chọn, thuần hóa, đột biến, lai ghép…lâu dài, phức tạp Đến nay, trong sản xuất rượulên men từ dịch đường hóa tinh bột, thường sử dụng một trong các chủng sau:

- Nấm men chủng II (Saccharomyces cerevisiae Rase II): Sinh bọt nhiều và thích nghi

ở độ axit thấp, sức kháng cồn cao, không lên men được đường lactoza Kích thước tế bào5,6-7µm

- Nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rase XII): Phân lập ở Đức năm

1902, tốc độ phát triển nhanh và ít sinh bọt, sau 24h một tế bào có thể phát triển thêm 56

tế bào mới Lên men ở nhiệt độ cao và lên men được nhiều loại đường, có thể lên men đạt

13% rượu trong môi trường Nấm men Rasse XII thuộc loại lên men nổi, được phân bố rấtđều trong toàn bộ dịch lên men, không tạo thành đám trắng Kích thước tế bào 5-8µm.

- Nấm men MTB Việt Nam (men thuốc bắc): Được phân lập tại nhà máy rượu Hà Nội

từ men thuốc bắc Lên men được nhiều loại đường ở nhiệt độ cao (39-400C), chịu độ axit

thuần hóa, nấm men này đã phát triển và lên men tốt ở môi trường có 0,02-0,025% chấtsát trùng Na2SiF6

Chọn nấm men chủng XII để lên men dịch đường hóa từ tinh bột

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.

- Nhiệt độ: Nấm men chủng XII phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30-330C Nhiệt độ tối đa

380C, tối thiểu 50C

- pH: Nấm men có thể phát triển trong môi trương có pH = 2 - 8, nhưng thích hợpnhất là 4,5 – 5 Vi khuẩn bắt đầu phát triên ở pH = 4,2 và cao hơn, khi pH < 4,2 chỉ cónấm men phát triển Vì vậy trong lên men rượu để ngăn ngừa hiện tượng nhiễm khuẩn,người ta thực hiện trong giới hạn pH = 3,8 – 4 Tuy nhiên các loài vi khuẩn cũng quendần với pH thấp, nên còn kết hợp các chất sát trùng

- Nồng độ rượu: Thường trong dịch nấm men có chừng 4-6% rượu Nồng độ rượusinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men Nồng độ rượu ảnhhưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc vào thời gian, số lượng tếbào và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy

- Sự thông khí và đảo trộn: Thông không khí tức là cung cấp oxy cho quá trình hô hấpcủa nấm men Việc thông khí và đảo trộn có tác dụng làm cho môi trường luôn ở trạngthái động, tăng cường sự tiếp xúc giữa các tế bào nấm men với môi trường dinh dưỡng,

do đó rút ngắn được thời gian nuôi cấy Thiếu không khí tức là điều kiện yếm khí, làmcho nấm men thực hiện quá trình lên men, nồng độ rượu trong môi trường tăng lên nhanhchóng, có tác dụng kìm hãm sự phát triển của nấm men

- Ngoài các yếu tố trên các chất sát trùng, các muối kim loại, tia cực tím đều ảnhhưởng đến hoạt động sống của nấm men

1.3.4 Môi trường nuôi cấy nấm men

+ Giai đoạn phòng thí nghiệm:

Môi trường nuôi cấy ở giai đoạn 10 ml, 100 ml thường dùng là nước đường hóa củamalt Nước malt chuẩn bị như sau: Gạo tẻ đem nấu cháo đặc, rồi làm nguội xuống 55-

nhiệt độ đường hóa 550C trong 4-6 giờ, thử khả năng thủy phân Nâng nhiệt độ 95-1000C,sát trùng và lọc nhanh Dịch đường được phân phối vào ống nghiệm 10 ml, bình tam giác

250 ml, bình cầu 900 ml Nút bông bình và đem tiệt trùng ở áp suất 1 kg/cm2, trong thờigian 30 phút

Môi trường 10 lít, có thể lấy dịch trực tiếp ở thùng đường hóa trong sản xuất và bổsung thêm nấm mốc (5-7%) để đảm bảo nồng độ cho nấm men phát triển, sau đó đem lọc,tiệt trùng, làm nguội về nhiệt độ 35-360C và tiếp men giống từ thùng 100 lít

Khi chuyển giống từ bình nọ sang bình kia cần tuân thủ nghiêm ngặt các điều kiện vệsinh

+ Nhân giống trong sản xuất:

Nhân giống đến đủ số lượng 10% dịch đường lên men Môi trường nhân giốngthường được lấy trực tiếp từ thùng đường hóa nhưng cần đường hóa thêm để đảm bảohàm lượng đường cho nấm men phát triển

1.4 Ch t h tr kĩ thu t ấm men ỗ trợ kĩ thuật ợ kĩ thuật ật

- Nhóm các hóa chất xử lý nước: than hoạt tính, hạt nhựa,…

- Hóa chất sát trùng: Na2SiF6 bổ sung trong quá trình đường hóa để hạn chế và ngănchặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa

Termamyl 60L: là m t emzym ột  - amylaza cô đ c d ng l ng ho t đ ng n đ nhặc điểm sinh học ởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ạch ỏng để có hoạt động cao Các ạch ột ổn thất ịch cháo sau khi nấu.nhi t đ cao Ho t đ ng c a nó là th y phân tinh b t thành dextrin gi ng nh ệu về sắn ột ạch ột ủa củ sắn: ủa củ sắn: ột ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ư  -amylaza c a malt Termamyl 60L có th ho t đ ng t t trong th y phân pH = 5,0.ủa củ sắn: ểm sinh học ạch ột ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ủa củ sắn: ởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.Nhi t đ thích h p 90ệu về sắn ột ợng dịch cháo sau khi nấu 0C và không yêu c u s có m t c a mu i canxi cho s n đ nhần hoá học của củ sắn: ự lựa chọn, sàng lọc gắt gao Các enzyme này thường ặc điểm sinh học ủa củ sắn: ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ự lựa chọn, sàng lọc gắt gao Các enzyme này thường ổn thất ịch cháo sau khi nấu.

c a nó.ủa củ sắn:

Fungamyl 800L: là  -amylaza cô d c d ng l ng Nhi t đ t i thích là 60-65ặc điểm sinh học ởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ạch ỏng để có hoạt động cao Các ệu về sắn ột ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII oC,Fungamyl 800L ho t đ ng th y phân tinh b t thành dextrin gi ng nh các ạch ột ủa củ sắn: ột ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ư  -amylaza khác, tuy nhiên có m t lột ượng dịch cháo sau khi nấu.ng l n mantoza đới thiệu về sắn ượng dịch cháo sau khi nấu ạchc t o thành Fungamyl 800L

có th ho t đ ng th y phân tinh b t pH = 4,5 và không đòi h i đi u ki n có mu iểm sinh học ạch ột ủa củ sắn: ột ởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ỏng để có hoạt động cao Các ề sắn ệu về sắn ố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII.canxi cho s n đ nh c a nó.ự lựa chọn, sàng lọc gắt gao Các enzyme này thường ổn thất ịch cháo sau khi nấu ủa củ sắn:

Spiritamylaza Novo 150L: là m t glucoamylaza l ng cô đ c, đột ỏng để có hoạt động cao Các ặc điểm sinh học ượng dịch cháo sau khi nấu.c th y phân tinh b tủa củ sắn: ộttrong công ngh lên men rệu về sắn ượng dịch cháo sau khi nấu.u Emzym này th y phân tinh b t hoàn toàn thành cácủa củ sắn: ột

đươn 25ng lên men glucoza không có các dextrin trong các s n ph m th y phân.ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ẩm enzym ủa củ sắn:Spiritamylaza Novo 150L gi đữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về đặt tính ượng dịch cháo sau khi nấu.c ho t tính và n đ nh b n v ng pH th p nh làạch ổn thất ịch cháo sau khi nấu ề sắn ữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về đặt tính ởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ấm men ư

pH = 3 t i 60ạch 0C Tính n đ nh c a spiritamylaza không ph thu c vào s có m t c aổn thất ịch cháo sau khi nấu ủa củ sắn: ụ ột ự lựa chọn, sàng lọc gắt gao Các enzyme này thường ặc điểm sinh học ủa củ sắn:ion Caxi (Ca2+) Nhà máy dùng ch ph m Novo amylaza c a Đan M ch Trong s nếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII ẩm enzym ủa củ sắn: ạch ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII

xu t c n, enzym này đấm men ồn khan thu được sau khi lên men ượng dịch cháo sau khi nấu ử dụng tăng hiệu suất đường hóa ụ.c s d ng tăng hi u su t đệu về sắn ấm men ường nuôi cấy nấm menng hóa

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH 2.1 S đ quy ơ đồ quy ồ quy trình công ngh : ệu:

Cồn thựcphẩm

2.2 Thuy t minh quy trình ết minh quy trình

2.2.1 Làm sạch [5]

Quá trình làm sạch để tách các tạp chất đất, đá có kích thước lớn và kim loại cótrong nguyên liệu Quá trình này đảm bảo nguyên liệu sạch, không lẫn tạp chất, thuận lợicho quá trình nghiền, tránh hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Quá trình này không gây ra những biến đổi hóa học trong hạt nguyên liệu chỉ có loại tạpchất

Biến đổi quan trọng trong quá trình nghiền nguyên liệu là sự giảm kích thước củanguyên liệu, ngoài ra nhiệt độ của khối nguyên liệu sẽ tăng do xuất hiện sự ma sát.

Nguyên liệu có thể được nghiền với nhiều loại máy nghiền khác nhau máy nghiềnbúa, máy nghiền trục, máy nghiền đĩa, máy nghiền siêu tốc…

Với nguyên liệu sản xuất là sắn khô thái lát lựa chọn loại máy nghiền búa

- Bột nghiền càng mịn càng tốt, kích thước bột đồng đều, tối thiểu phải có 60% bộtmịn lọt qua rây có đường kính 1mm và ≤ 10% nằm trên rây có đường kính 2mm

- Hàm lượng tinh bột ≥ 73%

- Độ ẩm: ≤ 13%

- Đạt chỉ tiêu chất lượng cảm quan: Không có lẫn tạp chất, không mối mọt, bột màutrắng, mịn, mùi thơm đặc trưng của sắn

Hình 5: Thiết bị nghiền búa

2.2.3 Hòa bột [5]

Hoà bột nhằm hoà tan bột trong nước giúp cho quá trình nấu được nhanh, không bị vóncục, vón hòn Chuyển dịch khi nấu xuống đường hoá không bị tắc vì các phế liệu đượclắng xuống đáy khi hoà bột như sạn, cặn bẩn

Trong công đoạn này các hạt tinh bột sẽ hút nước, thể tích hạt tăng, độ nhớt của hỗn hợpcũng tăng lên

- Bơm đủ lượng nước ấm 400C vào thùng hòa bột với tỉ lệ nước: bột là 4:1

- Bật cánh khuấy và tiến hành xả bột xuống thùng để tránh vón cục

- Bơm thêm dịch giấm chín của mẻ trước để điều chỉnh pH = 5 ÷6

- Thời gian mỗi mẻ hòa bột thường 15÷30 phút

2.2.4 Công đoạn nấu [5]

Hạt tinh bột do có màng tế bào bảo vệ, khi nghiền chỉ phá vỡ được một phần các màng

đó, phần còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc giữa enzyme và tinh bột khi đường hóa Hơn nữa,

ở trạng thái không hòa tan enzyme amylaza tác dụng lên tinh bột rất kém Do vậy, đểđường hóa tinh bột dễ dàng cần tiến hành nấu nguyên liệu để chuyển tinh bột sang trạngthái hòa tan

 Các biến đổi của nguyên liệu:

Vật lý và hóa lý: Sau quá trình hồ hóa dịch bột chuyển sang quá trình dịch hóa cấutrúc hạt tinh bột bị phá vỡ và giải phóng ra các sợi amylose và amylosepectin dạng tự do

và độ nhớt hỗn hợp sẽ giảm xuống

- Toàn bộ quá trình nấu thực hiện trong một nồi

- Nấu được tiến hành trong áp suất và nhiệt độ cao trong thời gian dài

- Tốn ít vật liệu chế tạo thiết bị

- Thao tác vận hành đơn giản

- Dễ vệ sinh và sửa chữa (nếu cần)

- Tốn hơi do không tận dụng được hơi thứ

- Nấu ở nhiệt độ và áp suất cao gây tổn thất đường, tạo nhiều sản phẩm phụ (caramen,melanoidin, furfurol…) không tốt cho hoạt động của amylaza và nấm men

- Khi dùng acid thêm vào nấu ở nhiệt độ cao thời gian dài sẽ làm chóng ăn mòn thiếtbị

- Năng suất thiết bị thấp hơn các phương pháp nấu khác do làm việc gián đoạn (thờigian giữa các mẻ)

- Nấu được tiến hành trong 3 nồi nấu khác nhau: nấu sơ bộ, nấu chín (làm việc giánđoạn) và nấu chín thêm (làm việc liên tục)

- Nấu sơ bộ và nấu chín là gián đoạn, còn nấu chín thêm là liên tục

- Áp suất và thời gian ít hơn nấu gián đoạn

- Giảm được thời gian ở nhiệt độ và áp suất nấu cao do đó giảm tổn thất đường tănghiệu suất lên 7 lít cồn / tấn tinh bột.

- Dùng được hơi thứ nên giảm được 15÷30 % hơi dùng cho nấu

- Năng suất thiết bị tăng so với nấu gián đoạn

- Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị

- Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích

- Nhiệt độ nấu chín vẫn cao gây tổn thất đường và tạo các sản phẩm không mongmuốn

- Khó vệ sinh do nhiều thiết bị và thiết bị nấu chín thêm có cấu tạo phức tạp

- Thời gian nấu được rút ngắn

- Tận dụng được nhiều hơi thứ do đó giảm được chi phí hơi khi nấu

- Thời gian nấu ở nhiệt độ cao được rút ngắn nên giảm tổn thất đường nâng cao năngsuất cồn lên 10÷12 lít cồn/ tấn tinh bột so với nấu gián đoạn

- Năng suất riêng trên 1 m3 thiết bị tăng khoảng 7 lần

- Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị giảm khoảng 1/2 so với bán liên tục

- Dễ cơ khí và tự động hóa

- Năng suất cao cho chất lượng dịch cháo ổn định vì thế cho chất lượng cồn ổn định

- Tốn ít nhân lực do tự động hóa cao

- Yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước bột nghiền: thường trên rây d = 3 mm khôngquá 10 % và lọt rây d = 1 mm > 40 %.

- Yêu cầu vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao

- Yêu cầu về điện nước đầy đủ và ổn định

- Nấu ở áp suất thường nhiệt độ nấu không quá 1000C

- Sử dụng enzyme -Amylase chịu nhiệt Enzyme này thu nhận từ vi khuẩn

B.Licherifocmic có pH khoảng 5÷6 tùy loại cụ thể, nhiệt độ chịu được có thể 90÷930C

- Tất cả quá trình nấu thực hiện trong 1 nồi nấu

- Cấu tạo thiết bị đơn giản dễ chế tạo, không đòi hỏi thiết bị chịu áp lực cao

- Dễ thao tác, vận hành, dễ vệ sinh, sửa chữa khi cần

- Nhiệt độ, áp suất, thời gian nấu giảm do đó rất ít tổn thất đường, tinh bột vì vậy nângcao năng suất cồn

- Năng lượng giảm do quá trình nấu thực hiện ở áp suất và nhiệt độ thấp

- Tránh được hiện tượng lão hóa tinh bột (do amyloza và amylopectin đã được thủyphân thành các dextrim)

- Kích thước bột nghiền phải nhỏ khoảng 1 mm

- Không cơ khí và tự động hóa được

Dựa vào sự phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp nấu ở trên dễnhận thấy phương pháp nấu có sử dụng enzym có nhiều ưu điểm và có tính khả thi, hiệnnay đã được áp dụng ở hầu hết các cơ sở sản xuất nước ta

- Kiểm tra các đường ống dẫn hơi và hệ thống cung cấp hơi

- Nồi cần được vệ sinh bằng cách xông hơi trực tiếp 95÷1000C trong 15÷20 phút

- Chuẩn bị lượng enzyme Termamyl 120l, khoảng 0.02÷0.03% so với khối lượng tinhbột.

- Bật cánh khuấy Lượng Termamyl chia làm 4 phần, lần lượt cho vào nồi nấu nhưsau

+ Lần 1: Khi bơm dịch bột chạm đến ống dẫn hơi dưới đáy nồi để tránh tắc ống dẫnhơi

+ Lần 2: Khi bơm dịch bột đến 1/3

+ Lần 3: Khi bơm dịch bột đến 2/3

+ Lần 4: Khi bơm đầy nồi

- Cấp hơi nâng nhiệt độ lên tới 1000C, giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 60 phút

- Thời gian từ lúc bơm bột đến xuống thùng đường hóa là khoảng 3h

Dịch cháo sau khi nấu phải chín đều, cháo có mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm hoặc cánhgián, không vón cục, không cháy khét, không đặc hoặc quá loãng

- Phương pháp cảm quan: Dựa vào kinh nghiệm của người công nhân để nhận biếtmùi thơm, màu sắc của dịch cháo sau khi nấu để biết được độ chín của dịch cháo

- Phương pháp hóa lý: Lọc dịch nấu qua giấy lọc (giấy bản), sau đó quan sát tốc độlọc 80÷100 giọt/ phút được coi là đạt được yêu cầu

Hình 6: Thiết bị nấu cơm

2.2.5 Làm nguội [5] :

Giảm nhiệt độ khối hỗn hợp để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo.

Vật lý: sự giảm nhiệt độ của dịch thủy phân, sự thay đổi tỷ trọng và độ nhớt

 Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống

Hình 7: Thiết bị làm nguội kiểu ống lồng ống

2.2.6 Công đoạn đường hóa [5]

Sau khi nấu, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hòa tan nhưng chưathể lên men trực tiếp được mà phải có quá trình thủy phân chuyển hóa tinh bột thànhđường, gọi là quá trình đường hóa Nó đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sảnxuất cồn, quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do giảm bớt hoặc gia tăng đường vàtinh bột sót sau khi lên men

Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì vấn đề quan trọng trước tiên

là chọn tác nhân đường hóa

Hóa học và hóa sinh: nhờ xúc tác của hệ amylase tinh bột sẽ bị thủy phân thànhđường glucose, maltose, dextrin và một số oligosaccharide khác Ngoài ra, nếu chúng tadịch hóa ở nhiệt độ cao phản ứng Maillard sẽ xảy ra, một phần đường sẽ bị thủy phân tạonên các hợp chất làm cho dịch thủy phân bị sậm màu

- Dùng axit HCl hoặc H2SO4: Phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suấtthu hồi thấp

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

- Dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật: Đây là phương pháp được hầu hếtcác 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, mấynăm gần đây có mua chế phẩm amylaza của hãng Novo Đan Mạch

 Đặc điểm: Tất cả quá trình đường hóa chỉ diễn ra trong 1 nồi duy nhất

- Thiết bị đơn giản dễ chế tạo

- Dễ thao tác, vận hành, sửa chữa

- Hoạt độ enzyme ít bị mất do ít tiếp xúc với nhiệt độ cao

- Không hạn chế được lão hóa tinh bột do enzyme cho vào khi dịch bột ở 700C

- Năng lượng tốn nhiều do cánh khuấy bị cản trở lớn (dịch đặc, độ nhớt cao) và thờigian dài

- Khó cơ khí và tự động hóa

- Năng suất thấp

- Chất lượng dịch đường không ổn định

- Dễ bị nhiễm trùng hơn so với phương pháp liên tục

cháo và dịch amylaza liên tục đi vào hệ thống, dịch đường liên tục đi sang bộ phận lênmen

- Thời gian đường hóa ngắn, tăng công suất thiết bị

- Dịch cháo ít bị lão hóa vì dịch cháo được làm lạnh tức thời

- Hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút ngắn

- Dễ cơ khí và tự động hóa, cho phép tăng năng suất lao động.

- Năng lượng sử dụng giảm do thời gian đường hóa giảm

- Tiết kiệm được diện tích nhà xưởng

- Giảm được khả năng nhiễm trùng do dịch đường hóa đi trong hệ thống kín

- Yêu cầu về điện, nước đầy đủ và ổn định

- Yêu cầu cao về kỹ thuật vận hành thiết bị

- Vệ sinh, sửa chữa cần có kế hoạch cụ thể

Trong các phương pháp trên, đường hóa liên tục có nhiều ưu điểm, tuy nhiên vớicông suất không lớn lắm, và điều kiện kinh tế kỹ thuật của nước ta không cao nên việcthiết kế một dây chuyền liên tục và tự động hóa hoàn toàn là việc không có tính khả thicao, vì thế ta nên lựa chọn phương pháp đường hóa gián đoạn Mặt khác, trong công đoạnnấu đã lựa chọn phương pháp sử dụng enzym nên đã khắc phục một số nhược điểm củanấu gián đoạn Đây là phương pháp đã được nghiên cứu và được áp dụng ở hầu hết cácnhà máy ở nước ta

- Trước tiên cần vệ sinh thùng bằng cách xông hơi trực tiếp vào thùng trong 15÷20phút

- Bơm xả dịch cháo xuống nồi, thời gian thường 15÷20 phút

là Na2SiF6 giữ trong 30÷60 phút khi nào mẫu kiểm tra được thì dừng

- Làm lạnh dịch đường tới nhiệt độ lên men 28÷300C

- Enzyme

- Nồng độ đường khử khoảng 3 % (≥ 30 g/ l).

- Nồng độ chất khô: 130÷150 g/l

- pH khoảng 4.8÷5.2

- Độ chua dịch đường 0.8÷1.2 g H2SO4/lít

- Xác định nồng độ chất khô: Dùng brome kế hoặc đường kế

- Xác định nồng độ đường lên men: Dùng phương pháp chuẩn độ với dung dịch

K3Fe(CN)6 và NaOH đun sôi với chất chỉ thị là xanhmetylen (dung dịch biến từ màu nâu

đỏ sang màu vàng)

- Xác định pH

Hình 8: Thiết bị đường hóa

2.2.7 Công đoạn lên men [5]

- Sinh học: xảy ra sự trao đổi chất và sự sinh trưởng nấm men giống

- Hóa sinh và hóa học:

+ Đường lên men sẽ được chuyển hóa thành ethanol và khí carbon dioxide

+ Hình thành hàng trăm hợp chất hóa học khác nhau là những sản phẩm trung gian

và sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu Chúng được chia làm bốn nhómchính: aldehyde và ketone (nhiều nhất là aldehyde acetic), rượu (đáng chú ý nhất làmethanol và dầu fusel với thành phần gồm có propanol, butanol, pentanol), acidhữu cơ và ester (ethyl acetate)

- Vật lý: nhiệt độ canh trường sẽ tăng lên do một phần năng lượng từ quá trình traođổi chất của nấm men được thải ra ngoài dưới dạng nhiệt năng

- Hóa lý: một phần carbon dioxide được nấm men sinh ra sẽ hòa tan vào canhtrường, một số hợp chất heo sẽ bị kết tủa do sự thay đổi pH

 Đặc điểm: Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian lênmen kéo dài

- Thiết bị đơn giản dễ chế tạo

- Dễ vận hành, thao tác cho người công nhân

- Dễ vệ sinh, sửa chữa

- Khi bị nhiễm tạp thì dễ xử lý

- Năng suất thấp tính cho 1m3 thiết bị

- Hiệu suất lên men thấp

- Thời gian lên men dài so với các phương pháp khác

Dịch đường và men giống liên tục đi vào và dịch giấm chín liên tục đi ra Dịchđường phải đi qua nhiều các thùng lên men: thùng lên men chính, các thùng lên men tiếptheo là lên men phụ Nhiệt độ lên men thấp hơn so với lên men gián đoạn

- Hiệu suất lên men tăng

- Dễ cơ khí và tự động hóa.

- Thời gian lên men được rút ngắn

- Hạn chế được nhiễm tạp khuẩn do lượng men gống ban đầu cao

- Chất lượng giấm chín là ổn định

- Khi nhiễm tạp thì rất khó xử lý nên đỏi hỏi vô trùng cao

- Vệ sinh, sửa chữa thiết bị cần có kế hoạch cụ thể

- Yêu cầu về kỹ thuật cao, điện nước đầy đủ, ổn định

 Lên men bán liên tục (còn gọi là lên men theo kiểu pha dần)

Lên men liên tục ở giai đoạn lên men chính và lên men gián đoạn ở giai đoạn cuối.Đây là phương pháp cải tiến áp dụng với các nhà máy có công suất thấp hoặc trung bìnhchưa đủ điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết

- Giai đoạn lên men đầu hầu như không có, do đó tăng nhanh được quá trình lên men,rút ngắn được thời gian lên men so với lên men gián đoạn 20%

- Hệ số sử dụng thiết bị được nâng cao do lên men liên tục trong giai đoạn chính

- Tế bào nấm men liên tục sinh sản trong giai đoạn lên men chính do đó không cần sửdụng men giống thường xuyên

- Thao tác phức tạp hơn, yêu cầu theo dõi chặt chẽ hơn so với lên men gián đoạn

- Các thiết bị lên men được nối với nhau bởi một đường ống chung nên lắp đặt phứctạp, cần chú ý để nước không đọng lại sau mỗi lần vệ sinh

Dựa vào sự phân tích các ưu nhược điểm của các phương pháp, ta lựa chọn phươngpháp gián đoạn vì nó có nhiều ưu điểm phù hợp năng suất thiết kế và với trình độ côngnghệ nước ta

Vì ta lựa chọn sử dụng men khô để lên men nên có bước hoạt hóa men khô trước khi lênmen.

Lấy dịch đường hóa ở nhiệt độ 600C vào thùng hoạt hóa men khô Làm nguội đến 300C,

bổ sung Ure với hàm lượng 0.5 g/l, khuấy đều rồi cho toàn bộ men khô ứng với một thùngvào, khuấy đều và để cho nấm men phát triển khoảng 3÷5 giờ nữa, cứ 1 giờ cho cánhkhuấy hoạt động 2÷3 phút

Với phương pháp lên men có sử dụng men khô giúp rút ngắn thời gian (không phải trảiqua gian đoạn nuôi cấy nấm men), hơn nữa lượng men giống khá lớn nên có thể đánh bạicác vi sinh vật bất lợi khác dễ dàng hơn, vì thế giảm khả năng nhiễm tạp

Trước khi lên men cần kiểm tra hệ thống thiết bị, tiến hành rửa vệ sinh, sát trùngthùng lên men sạch sẽ bằng hơi nóng cùng vói hơi phocmon trong vòng 45÷60 phút Sau

đó làm lạnh thùng đến 30 ÷320C thì bơm dịch đường vào theo trình tự sau:

- Đầu tiên cho 25 % dịch đường hóa vào thùng (dịch đường hóa của nồi đường hóathứ nhất của mỗi ca), sau đó cho toàn bộ men giống của một thùng lên men vào với thểtích 10% thể tích dịch lên men

- Sau 1.5 giờ cho tiếp 25% dịch đường (dịch đường của nồi đường hóa thứ hai) vàothùng để nấm men phát triển tiếp

- Sau 1.5 giờ tiếp theo cho 25% ( dịch đường hóa của nồi thứ ba) vào thùng lên men

- Sau 1.5 giờ cho nốt 25% (dịch đường vủa nồi đường hóa thứ 4) vào thùng lên men.Trong quá trình lên men phải khống chế nhiệt độ 30÷320C bằng cách bơm nước lạnhbên ngoài thùng lên men (mùa đông) hoặc bơm ra thiết bị làm lạnh ngoài rồi lại bơm tuầnhoàn trở lại

Trong thời gian lên men, kiểm tra thấy thùng lên men nào mà nấm men phát triển tốt, ítlẫn tạp khuẩn thì ta san bớt dịch đang lên men và dùng làm men giống cho thùng sau, tiếp

đó lại thêm đầy dịch đường vào cả hai thùng trên rồi dể lên men tiếp

Trong quá trình lên men phải kiểm tra thường xuyên các chỉ tiêu chất lượng chất lượngsau: Độ Bx, độ axit, và kiểm tra vi sinh vật để theo dõi và kịp thời xử lý

Thời gian lên men khoảng 72 giờ.

 Chỉ tiêu và thông số của quá trình lên men

- Nồng độ chất khô biểu kiến về 0 thường sau 50 h là lên men bình thường

- Quá trình lên men kết thúc khi nồng độ chất khô biểu kiến không tăng hoặc chỉ giảm0.1÷0.2 %

- Độ chua dịch lên men tăng khoảng 0.2o÷0.3o chua là bình thường

- Nồng độ rượu trong giấm chín khoảng 9÷11 %

Hình 9: Thiết bị lên men

2.2.8 Công đoạn chưng luyện và tinh chế [5]

Chưng luyện chia làm hai công đoạn nhỏ là chưng cất và tinh chế

Chưng cất: Là quá trình tách rượu và tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín và cuối cùngnhận được cồn thô

Tinh chế: Là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn và cuốicùng nhận được cồn tinh chế

Trong quá trình chưng cất xảy ra chủ yếu là các biến đổi hóa lý, các hợp chất dễ bay hơitrong dịch giấm chín sẽ chuyển sang trạng thái hơi, sau đó sẽ được phân tách và ngưng tụ

để chuyển về dạng lỏng Ngoài ra trong dịch còn xảy ra nhiều phản ứng hóa học khácnhau như: phản ứng oxy hóa các aldehyde, phản ứng Maillard giữa đường khử xót và acidamin,…

- Đơn giản, dễ thao tác

- Tốn ít thiết bị

- Hiệu suất thu hồi rượu thấp do rượu còn lại trong bã nhiều

- Tốn hơi do giấm chín đưa vào không được đun nóng bằng nhiệt ngưng tụ của cồnthô

- Thời gian cất kéo dài

 Phương pháp chưng luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục)

Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của chưng cất và tinh chế gián đoạnnhưng chưa triệt để và hiệu quả kinh tế của hệ thống chưa cao

Chưng cất liên tục khắc phục được các nhược điểm trên của chưng cất gián đoạn và bảođảm hiệu quả kinh tế cao hơn Chưng luyện liên tục có thể thực hiện theo nhiều sơ đồkhác nhau: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp Trên các sơ đồ người ta lại chia thành chưng luyện theo

hệ thống một dòng (gián tiếp) hoặc hai dòng (vừa gián tiếp vừa trực tiếp)

 Sơ đồ hai tháp gián tiếp 1 dòng

Hệ thống này tuy có tiên tiến hơn hệ thống chưng luyện gián đoạn và bán liên tục nhưngchất lượng cồn chưa cao, hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải lấy tăng lượng cồn đầu

 Hệ thống ba tháp làm việc gián tiếp

Hệ thống cho phép nhận 70÷80% cồn loại I theo tiêu chuẩn TCVN 71, 30÷20% cồn loại

II, 3÷5% cồn đầu

Sơ đồ gián tiếp một dòng có ưu điểm là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định, nhưngtốn hơi

Sơ đồ vừa gián tiếp vừa trực tiếp, hai dòng có ưu điểm là tiết kiệm được hơi nhưng đòihỏi tự động hóa tốt và chính xác

 Sơ đồ chưng luyện 3 tháp và một tháp fusel

Hệ thống này khác với các hệ thống khác là dầu fusel được lấy ra nhiều hơn (khoảng10%) rồi đưa vào tháp riêng gọi là tháp fusel

Tinh luyện theo phương pháp này có ưu điểm tách dầu fusel triệt để hơn nhưng có nhượcđiểm là có tổn thất rượu etylic trong dầu

Cồn thu được sau khi qua 3 tháp đầu không làm lạnh mà được đưa vào tháp làm sạch đểtách tạp chất đầu và tạp chất cuối Do vậy chất lượng cồn được nâng cao

Ngoài ra ở một số nước người ta thiết kế hệ thống chưng luyện gồm 5 hoặc 6 tháp

Hệ thống có ưu điểm là tách được nhiều tạp chất và nhận được cồn có chất lượng cao và

ổn định hơn Tuy nhiên, sơ đồ nhiều thấp gây nhiều tốn kém: Tốn vật liệu chế tạo thiết bị,tốn hơi, tổn thất rượu nhiều

Nhờ phát triển khoa học kỹ thuật và qua thực tiễn người ta nhận thấy rằng, trongđiều kiện sản suất cồn từ nguyên liệu tinh bột, hệ thống ba tháp cho phép nhận cồn cóchất lượng cao Để ổn định chất lượng chỉ cần thêm 1 tháp làm sạch khi phải sử dụngnguyên liệu chất lượng không tốt Vì vậy trong đồ án em chọn hệ thống chưng cất 3 tháplàm việc gián đoạn

- Phải kiểm tra các đường ống, các van và các thiết bị hoạt động bình thường

- Mở nước vào bình ngưng tụ trước khi cho dung dịch rượu-nước vào tháp

- Trong quá trình vận hành hệ thống tháp phải theo dõi nghiêm ngặt các thông số kỹthuật để kịp thời điều chỉnh

- Cồn sản phẩm phải được thường xuyên kiểm tra các thông số chất lượng: nồng độcồn, chỉ số axit, chỉ số este, hàm lượng aldehyt, thời gian oxy hóa để kịp thời có sự điềuchỉnh, đảm bảo chất lượng cồn sản phẩm.

CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 3.1 Tính hi u su t lý thuy t ệu: ấm men ết minh quy trình

- Phương trình phản ứng tạo rượu từ tinh bột:

Cứ 180×1 kg glucoza tạo ra 92×1 kg cồn khan

Vậy cứ 100 kg glucoza tạo ra X kg cồn khan:

3.2 Tính hi u su t th c t ệu: ấm men ực tế ết minh quy trình

Hiệu suất thực tế luôn nhỏ hơn hiệu suất lý thuyết vì có tổn thất trong các công đoạn sảnxuất Trong sản xuất cồn có các dạng tổn thất sau:

(tinh bột sót, đường sót, nấm men sử dụng)

- Tổn thất 3: không xác định, đổ ra ngoài, đọng lại ở thiết bị, đường ống và bay theo

- Tổn thất 4: do chưng cất, do bay hơi, cồn còn lại trong bã rượu, nước thải: 5%÷10%

- Tổn thất 5: do nhiễm khuẩn làm tăng độ chua so với bình thường: 1% (tổn thất nàynằm trong tổn thất do lên men).

Trong đồ án của mình em lựa chọn các tổn thất như sau:

Bảng 2: Tổn thất trong quá trình sản xuất.

Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội

Do vậy hiệu suất thu hồi cồn thực tế là 100 - 15 = 85 %

Có nghĩa là trong sản xuất thì cứ 100 kg tinh bột thu được lượng cồn khan là:

R= 71,904 × 85

100 =61,12lít

3.3 Tính cân b ng cho nguyên li u ằng cho nguyên liệu ệu:

Lượng tinh bột cần thiết để sản xuất ra 25000 lít cồn khan được xác định như sau:

Theo tính toán ở trên ta biết:

Cứ 100 kg tinh bột tạo ra 61.12 lít cồn khan

Vậy mtb kg tinh bột tạo ra 25000 lít cồn khan

m chấ t khô=54727,243−7180,214=47547,029 kg

 Lượng chất khô không phải là tinh bột là:

m’ ck=m chấ t khô – m tinh b ột=47547,029−40903,141=6643,888 kg

3.4 Tính cân b ng s n ph m cho công đo n n u và công đo n đ ằng cho nguyên liệu ản phẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa ẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa ạn nấu và công đoạn đường hóa ấm men ạn nấu và công đoạn đường hóa ường hóa ng hóa.

3.4.1 Tính lượng dịch cháo sau khi nấu.

Ta giả sử rằng lượng nước đưa vào nồi nấu gấp 4 lần lượng bột sắn

n ngưng=m d ị ch b ộ t ×C ×(t2−t1)

i

Trong đó:

C= 0.607 kcal/kgđộ: Nhiệt dung riêng của dịch bột[6]

i = 560 kcal/kg: Nhiệt hàm của hơi nước ở 1000C, áp suất thường[6]

t2 = 1000C: Nhiệt độ sôi của dịch bột

t1 = 250C: Nhiệt độ ban đầu của dịch bột

n ngưng=273636,215 ×0,607 ×(100−25)

560 =22245,158 kg

 Vậy tổng lượng dịch cháo sau khi nấu là:

m d ị ch cháo=m d ị chb ột+n ngưng=273636,215+22245,158=295881,373 kg

3.4.2 Tính lượng dịch đường hóa (lượng chất khô hòa tan).

Sau khi nấu lượng tinh bột bị hao hụt đi do có tổn thất, bao gồm:

- Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2 % (tính theo tổng lượng tinh bột)

- Tổn thất do công đoạn nấu: 0.8 %

m t ổ n th ấ t=40903,141 ×(0,8+0,2)

100 =409,031 kg

 Lượng tinh bột hòa tan sau khi nấu là:

m đư ờ ng=m glucoza+m dextrin=26969,077+16167,644=43136,721 kg