Thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ sắn năng suất 20000 lit ngày

LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ cồn etylic là khoa học về phương pháp và quá trình chế biến cácnguyên liệu chứa tinh bột, đường, xenluloza, etylen thành sản phẩm rượu etylic hayetanol.. Tuy nhiên,

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

o0o

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ sắn năng suất 20000 lit/ ngày GVHD : Th.s Nguyễn Huy Bảo Thực hiện : N5 – T4 Hà Nội - 2017

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ cồn etylic là khoa học về phương pháp và quá trình chế biến cácnguyên liệu chứa tinh bột, đường, xenluloza, etylen thành sản phẩm rượu etylic hayetanol Đây là ngành công nghệ được biết đến rất sớm và ngày càng được quan tâmphát triển bởi cồn có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực và đời sống xã hội Cồnpha chế cùng các nguyên liệu khác thành rượu để uống, chế biến thức ăn, chế biến cácloại hương hoa quả Trong y tế cồn được dùng để sát trùng, sản xuất dược phẩm, đểchữa bệnh Cồn còn là một sản phẩm hoá học vì cồn có thể sử dụng trực tiếp hoặc lànguyên liệu trung gian để sản xuất axit acetic, andehyt acetic, etyl acetat và các hoáchất khác, có thể tạo ra hoá chất dầu mỏ Cồn còn được dùng trong công nghiệp đểlàm chất đốt, làm dung môi hòa tan các hợp chất vô cơ và hữu cơ, trong cao su tổnghợp…

Ngoài ra hiện nay cồn tuyệt đối (≥ 99,5%V) còn được dùng để thay thế một phầnnhiên liệu cho động cơ ô tô Cồn có thể thay thế 20%÷22% trong tổng lượng xăngthành "gasohol" để sử dụng trong ôtô và các phương tiện khác dùng động cơ xăng.Đây là một hướng phát triển mới và đầy triển vọng của ngành công nghiệp vì việc sửdụng cồn thay thế một phần cho xăng sẽ làm giảm bớt sự ô nhiễm môi trường, để tiếtkiệm năng lượng của các loại động cơ Nó làm tăng chỉ số octan của xăng, ngăn cản sựcháy kích nổ và dẫn đến có thể thay thế tetra etyl chì là một chất độc hại Cồn có rấtnhiều ứng dụng, chính vì vậy sản xuất cồn là công việc cần thiết và được quan tâmphát triển

Nước ta với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp, các sảnphẩm ngũ cốc dồi dào, phong phú đã tạo nên sự đa dạng trong nguồn nguyên liệu chứatinh bột cung cấp cho ngành sản xuất rượu cồn Tuy nhiên, hiện nay ngành côngnghiệp sản xuất cồn của nước ta vẫn chưa thực sự phát triển, công nghệ, thiết bị lạchậu, năng suất và chất lượng sản phẩm chưa cao, chủng loại sản phẩm nghèo nàn,chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ Ứng dụng của cồn trong các ngành công nghiệpchưa được rộng rãi, công suất của các nhà máy sản xuất còn thấp

Do vậy, thiết kế và xây dựng thêm nhà máy sản xuất cồn với năng suất và chấtlượng sản phẩm cao hơn là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệprượu cồn cũng như yêu cầu của nền kinh tế nước nhà

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ

1.1.Địa điểm xây dựng nhà máy

1.1.1 Nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng của nhà máy [3]

 Khi lựa địa điểm xây dựng nhà máy cần lưu ý đến những nguyên tắc sau:

 Gần nguồn cung cấp nguyên liệu hay trong vùng cung cấp nguyên liệu

để giảm chi phí vận chuyển, nguyên liệu cung cấp phải đủ, chất lượng tốt và ổnđịnh

 Địa điểm xây dựng nhà máy phải nằm trong vùng quy hoạch của địaphương

 Phải gần nơi nhân dân để tuyển nhân công và thuận lợi trong việc tiêuthụ sản phẩm

 Gần đường giao thông, nhất là đường bộ và đường thủy để dễ dàng trongviệc đi lại, vận chuyển nguyên vật liệu và tiêu thụ sản phẩm

 Phải đủ diện tích để bố trí xây dựng các công trình hiện hữu đồng thờiphải có khả năng mở rộng trong tương lai

 Phải tương đối bằng phẳng, cao ráo, ít bị ngập lụt, dễ cấp và thoát nưđc,

là nơi có mực nước ngầm đủ sâu để giảm chi phí làm mềm móng và là nơi cóđịa hình địa chất ổn định

 Phải gần nguồn điện, nguồn nước, gần các nhà máy khác để hợp tácnhiều mặt như cơ sở hạ tẫng, công trình phức lợi cho cán bộ công nhân đồngthời sử dụng nhân công hợp lý

1.1.2.Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

- Dựa vào các nguyên tắc trên ta lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là khu côngnghiệp Dung Quất nằm phía đông huyện Bình Sơn , tỉnh Quảng Ngãi, Việt Nam

Hình 1.1: Vị trí của tỉnh Quảng Ngãi trên bản đồ Việt Nam

Hình 1.2:Bản đồ vị trí khu công nghiệp Dung Quất huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi

- Tổng diện tích quy hoạch: 10.300,0 ha

 Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2025 [5]

Theo quyết định số 998/QĐ-TTg của Thủ tướng, diện tích điều chỉnh quy hoạchchung xây dựng của Khu kinh tế Dung Quất đến năm 2025 lên tới 45.332ha, bao gồmphần diện tích Khu kinh tế hiện nay (10.300ha), phần diện tích mở rộng khoảng24.280ha và khoảng 10.752 ha diện tích mặt biển

Hình 1.3: Bản đồ quy hoạch đất khu công nghiệp Dung Quất

Định hướng phát triển: Phát triển khu kinh tế Dung Quất thành Thành phố côngnghiệp

- Vị trí địa lý

+ Nằm ở trung điểm đất nước

+ Tiếp giáp với sân bay Chu Lai

+ Có cảng nước sâu Dung Quất và các đô thị phụ trợ với cơ sở hạ tầng, dịch vụ đã

Các tháng có nhiệt độ cao nhất là từ tháng 4 đến tháng 7 hàng năm, các tháng

có nhiệt độ thấp nhất từ tháng 12 đến tháng 1 năm sau

+ Độ ẩm

Độ ẩm trong năm có sự chênh lệch khá lớn, về mùa khô độ ẩm rất thấp nhưngtăng nhanh về mùa mưa, những tháng có độ ẩm lớn bắt đầu từ tháng 9 và duy trì đếntháng 2 năm sau

 Độ ẩm tương đối bình quân năm: 84,0%

 Độ ẩm tuyêt đối cao nhất: 100,0%

 Độ ẩm tuyệt đối thấp nhất: 37,0%

Bốc hơi: Vào mùa khô, lượng nước bốc hơi khá lớn bình quân 923mm Vào mùamưa, khả năng bốc hơi thấp chỉ chiếm 10-20% lượng mưa cả tháng Các tháng cuốinăm lượng bốc hơi chiếm khoảng 20-40% lượng mưa trong tháng

+ Nắng

Tổng số giờ nắng trong năm trung bình khoảng 2.215 giờ, các tháng có số giờnắng cao nhất từ tháng 3 đến tháng 8, trung bình từ 177-230 giờ/tháng Từ tháng 9 đếntháng 2 năm sau là thời kỳ ít nắng, trung bình có từ 100-125 giờ/tháng

Lượng bức xạ mặt trời: Tổng lượng bức xạ bình quân hàng năm từ 150kcal/cm2/năm Lượng bức xạ đạt cực đại vào tháng 4: 16-18kcal/cm2/tháng, cựctiểu vào tháng 7: 6-7kcal/cm2/tháng

140-+ Gió, bão

Gió: Hướng gió thịnh hành trong năm là các hướng Đông-Bắc và Đông-Nam,vận tốc gió trung bình cả năm là 2,8m/s, thời kỳ xuất hiện tốc độ gió lớn từ tháng 5đến tháng 11 với vận tốc cực đại từ 20-40m/s

Bão: Thường tập trung từ tháng 9 đến tháng 11 hằng năm, hướng đi của các cơnbão thường là Đông- Tây và Đông Nam- Tây Bắc, gió cấp 9, cấp 10 cá biệt có nhữngcơn bão gió trên cấp 12 Trung bình hàng năm có 1,04 cơn bão đổ bộ hoặc ảnh hưởngtrực tiếp và có 3,24 cơn bão ảnh hưởng gián tiếp đến Quảng Ngãi

Lượng mưa trong năm tập trung chủ yếu từ tháng 9-12 chiếm 65-70% lượngmưa cả năm Từ tháng 1 đến tháng 8 lượng mưa chiếm 30-35% Mưa lớn và tập trungtrong thời gian ngắn gây lũ lụt và phân bố lượng nước không đều trong năm

1.2.Nguồn cung cấp nguyên liệu [5]

Diện tích, năng suất, sản lượng sắn trên địa bàn Quảng Ngãi trong những nămgần đây, không ngừng tăng nhanh Tính đến năm 2014, Quảng Ngãi có khoảng 20.500

ha sắn, năng suất bình quân đạt 185 tạ/ha, sản lượng gần 380.000 tấn; trong đó, khuvực 6 huyện miền núi là trên 12.000 ha, riêng huyện Sơn Hà gần 5.500 ha Từ trồngsắn bà con nông dân, nhất là đồng bào dân tộc thiểu số ở nhiều địa phương miền núiQuảng Ngãi không những xóa được đói, giảm nghèo mà còn vươn lên làm giàu

Tỉnh Quảng Ngãi đã quy hoạch vùng nguyên liệu sắn đến năm 2020, khoảng24.500 ha Trên cơ sở đó, các ngành chức năng và chính quyền địa phương tỉnh QuảngNgãi tiếp tục tuyên truyền vận động nông dân đầu tư sản xuất theo hướng thâm canhbền vững, nhân ra diện rộng các mô hình có hiệu quả, hỗ trợ và gắn kết doanh nghiệpvới nông dân trong quá trình đầu tư, sản xuất tiêu thụ sản phẩm để xây dựng vùngnguyên liệu sắn ổn định và bền vững.

Hình 1.4:Biểu đồ khái quát diện tích sắn tại các vùng sinh thái Việt Nam năm 2011

Hình 1.5: Diễn biến diện tích, sản lượng sắn Việt Nam( giai đoạn 2001-2011)

+ Có cảng nước sâu Dung Quất cách tuyến nội hải 30km và cách tuyến hàng hảiquốc tế 90km

+ Chỉ cách sân bay Chu lai 5km, cảng biển 3km, cách Đường cao tốc Đà NẵngQuảng Ngãi 1 km…

+ Phía Đông giáp sông Trà Bồng và đường Thanh Niên;

+ Phía Bắc giáp Sân bay Chu Lai;

+ Phía Nam giáp đường Dốc Sỏi – Dung Quất

Hình 1.6: Hệ thống giao thông thuận lợi của khu công nghiệp Dung Quất

1.4.Nguồn cung cấp nước

Trong KĐTCN( khu đô thị công nghiệp) Dung Quất, Công ty đầu tư hệ thốngnhà máy xử lý nước sạch cung cấp đến chân dự án, công suất 125.000m3/ngày/đêm,nguồn nước được lấy từ kênh thuỷ lợi Thạch Nham B3

Bên cạnh đó, việc đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung, công suất100.000m3/ngày/đêm cũng được đầu tư theo công nghệ của Nhật Bản, trong đó, cácthiết bị được nhập về đa phần xuất xứ từ các nước G7, sẽ kiểm soát tốt về môi trường

và nước thải sau khi đã xử lý, đạt tiêu chuẩn của Bộ tài nguyên môi trường…

Trong đó, những loại nước thải cần được xử lí từ nhà mấy sản xuất cồn thải ra là:

• Dòng nước thải loại 1:

Bao gồm nước thải làm lạnh trong môi trường lên men, nước ngưng tụ ở cáctháp, nước làm lạnh ở các thiết bị bốc hơi, nước làm lạnh các tháp Lượng nước thảinày chiếm một lượng rất lớn trong quá trình sản xuất cồn, nước thải loại này hầu như

không ô nhiễm hoặc ít ô nhiễn do đó có thể làm giảm nhiệt độ và cho tuần hoàn lạiquá trình sản xuất hoặc thải ra môi trường mà không cần xử lý.

• Dòng nước thải loại 2:

Bao gồm nước thải do làm sạch và vệ sinh các thiết bị như: rửa thùng pha loãng

rỉ đường, rửa thùng lên men, rửa sàn nhà xưởng, làm lạnh các bơm và làm nguội máyphát điện Lưu lượng nước thải loại này không lớn lắm khoảng 35m3/ngày Nước thảiloại 2 có đặc điểm là cặn lơ lửng lớn SS=1000mg/l, và lưu lượng dòng ra không ổnđịnh, phụ thuộc vào thời gian rửa và vệ sinh thiết bị

• Dòng nước thải loại 3:

Bao gồm nước thải của quá trình chưng cất như: nước thải đáy tháp thô, nướcthải của đáy tháp tinh và nước vệ sinh các tháp, lưu lượng của dòng nước thải loại nàykhoảng65m3/ngày

Đây là dòng nước ô nhiễm nhất của nhà máy, có hàm lượng chất hữu cơ rất cao,nhiệt độ khi ra lớn khoảng 90oC Vì vậy bắt buộc phải xử lý trước khi thải ra môitrường Nếu không nó sẽ gây tác hại xấu tới môi trường sống của con người, và hủyhoại tới tài nguyên sinh vật

1.5.Nguồn cung cấp điện

Hệ thống cấp điện cho KĐTCN Dung Quất được lấy từ mạng lưới điện củaKKT ( khu kinh tế) Dung Quất, kết hợp nguồn điện dự phòng, để giải quyết tức thờinếu sự cố ngắt điện gây ảnh hưởng đến sản xuất các nhà máy Hệ thống thông tin liênlạc được các đơn vị cung cấp dịch vụ đầu tư động bộ và hiện đại theo tiêu chuẩn quốc

tế như dịch vụ Internet đáp ứng tốt các ứng dụng Video, multimedia, Voice, Datacommunications, …

1.6 Nguồn nhân lực [6]

Tỉnh Quảng Ngãi có dân số trên 1,3 triệu người, lực lượng lao động chiếm 53,8%

dân số trong độ tuổi lao động Tính đến thời điểm hiện tại, khu vực này tập trung 8trường đại học và cao đẳng đang hoạt động Hằng năm có số học sinh, sinh viên tốtnghiệp từ các trường Trung học phổ thông, chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học gần30.000 học sinh, sinh viên Ngoài ra, các tỉnh lân cận bao gồm: Quảng Nam, KomTum, và Bình Định với dân số khoảng 3,5 triệu người, trong đó lực lượng lao động

chiếm từ 50% đến 58,8% dân số trong độ tuổi lao động đảm bảo cung cấp đủ nguồn

nhân lực có chất lượng cho các doanh nghiệp

Quảng Ngãi có nguồn nhân lực dồi dào do địa điểm xây dựng nhà máy cáchkhông xa các khu dân cư, gần các tuyến giao thông Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổchức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành Các công nhân cóthể tuyển chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảmbảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt Vì thế nguồn lao động cho nhà máy có thể tuyển

dụng từ lực lượng này, cũng là giải quyết việc làm tại chỗ cho người dân Đội ngũ cán

bộ khoa học kĩ thuật và quản lí nhà máy sẽ tiếp nhận các kĩ sư, cử nhân trên toàn quốc

1.7 Nguồn tiêu thụ

Nhu cầu về cồn rượu là rất lớn, mà trong khu vực lại có nhiều nhà máy, xínghiệp có nhu cầu về cồn: chế biến thực phẩm, chế biến gỗ, y tế… mặt khác địa điểmnằm ở trung điểm của đất nước tiếp giáp sân bay Chu Lai, có cảng nước sâu DungQuất và các đô thị nên rất thuận lợi cho việc vận chuyển sản phẩm đến các vùng miềnkhác trên toàn quốc bằng đường bộ, hàng hải cũng như hàng không

1.8 Kết luận

Qua những phân tích trên thì việc xây dựng nhà máy sản xuất cồn etylic từ tinhbột là khu công nghiệp Dung Quất nằm phía đông huyện Bình Sơn , tỉnh Quảng Ngãi,Việt Nam là phù hợp

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

2.1.1 Nguyên liệu: Sắn

2.1.1.1 Giới thiệu về sắn [7]

Sắn (Manihot esculenta Crantz) hay khoai mì là cây trồng lấy củ xứ nhiệt đới, cónguồn gốc từ vùng Amazon, có nhiều tên gọi khác trên thế giới như cassava, tappioca,yuca, mandioca, manioc, maniok, singkong, ubi kayyu, aipim, macaceir, kappa,maracheeni; là loại cây có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu (Euphorbiaceae) Sắndùng làm lương thực cho người, làm thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp nhưchế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, phụ gia dược phẩm, bao bì, màng phủ sinhhọc, ván ép,…

- Đặc điểm:

+ Thân xanh, hơi cong, ngọn tím, không phân nhánh

+ Năng suất củ tươi: 33,0 tấn/ha

+ Tỷ lệ chất khô: 35,1- 39.0%

+ Hàm lượng tinh bột: 28,7%

+ Năng suất tinh bột: 7,6-9,5 tấn/ ha

+ Thời gian thu hoạch: 9-11 tháng

2.1.1.3 Thành phần hóa học của củ sắn [2, p23]

Củ sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38-40%, tinh bột 16-32%; chất protein, béo, xơ, trotrong 100g được tương ứng là 0,8-2,5 g, 0,2-0,3 g, 1,1-1,7 g, 0,6-0,9 g; chất muốikhoáng và vitamin trong 100 g củ sắn là 18,8-22,5 mg Ca, 22,5-25,4 mg P, 0,02 mgB1, 0,02 mg B2, 0,5 mg PP Trong củ sắn, hàm lượng các acid amin không được cânđối, thừa arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh Thành phần dinhdưỡng khác biệt tuỳ giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phântích Lá sắn trong nguyên liệu khô 100% chứa đựng đường + tinh bột 24,2%, protein24%, chất béo 6%, xơ 11%, chất khoáng 6,7%, xanhthophylles 350 ppm (YvesFroehlich, Thái Văn Hùng 2001) Chất đạm của lá sắn có khá đầy đủ các acid amin cầnthiết, giàu lysin nhưng thiếu methionin

Trong lá và củ sắn ngoài các chất dinh dưỡng cũng chứa một lượng độc tố(HCN) đáng kể Các giống sắn ngọt có 80–110 mg HCN/kg lá tươi và 20–30 mg/kg củtươi Các giống sắn đắng chứa 160–240 mg HCN/kg lá tươi và 60–150 mg/kg củ tươi.Liều gây độc cho một người lớn là 20 mg HCN, liều gây chết người là 50 mg HCNcho mỗi 50 kg thể trọng Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ, thịt củ, điều kiện đất đai, chế độcanh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác nhau Tuy nhiên, ngâm,luộc, sơ chế khô, ủ chua là những phương thức cho phép loại bỏ phần lớn độc tố HCN.

2.1.2 Rượu etylic [2]

Êtanol, còn được biết đến như là rượu êtylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn,

là một hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễ cháy, khôngmàu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn.Trong cách nói dân dã, thông thường nó được nhắc đến một cách đơn giản là rượu

2.1.2.1 Tính chất vật lí

Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu vàđặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 độ C), dễ bay hơi(sôi ở nhiệt độ78,39 độ C), hóa rắn ở -114,15 độ C, tan trong nước vô hạn, tantrong ete và clorofom, hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màuxanh da trời Sở dĩ rượu etylic tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều

so với este hay aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ là do sự tạo thành liên kếthydro giữa các phân tử rượu với nhau và với nước

2 2 Quy trình công nghệ sản xuất:

2.2.1 Sơ đồ quy trình

2.2.2 Thuyết minh quy trình:

2.2.2.1 Nghiền nguyên liệu:[2,p33]

2.2.2.1.1 Mục đích:

Sắn

Nghiền Hòa bột Nấu Đường hóa Lên men

Chưng cất,tinh chế

Dầu

thực phẩmghgh

Cồn công nghiệp

Nghiền làm phá vỡ cấu trúc tế bào màng thực vật, tạo điều kiện giải phóng cáchạt tinh bột khỏi các mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nước, giúp cho quátrình trương nở,hòa tan tốt hơn Do đó sẽ rút ngắn thời gian nấu đường hóa, tiết kiệmhơi,nâng cao hiệu suất thu hồi rượu.

2.2.2.1.2 Các phương pháp nghiền:

Nguyên liệu có thể được nghiền với nhiều loại máy nghiền khác nhau: máynghiền búa,máy nghiền trục,máy nghiền đĩa,máy nghiền siêu tốc

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

Hình 2.2.Máy nghiền búa

 Cấu tạo:

- Vỏ 1 bằng gang hay thép

- Trên trục nằm ngang 5 có lắp đĩa 2

- Trên đĩa gán các búa 3 đặc điểm búa có thể lắp cứng hay lắp động vàđược làm bằng thép cứng

- Sàng 6 để phân loại Sàng 6 có thể điều chỉnh được lỗ to lỗ nhỏ tùy theo

độ nghiền

 Nguyên lý hoạt động:

Khi làm việc rôto quay nhanh, tốc độ vòng của đầu búa khoảng 50m/s – 80m/s Vìvậy động năng mà búa sinh ra rất lớn Khi đổ vật liệu vào vùng dập, búa dập mạnh vàocác cục vật liệu làm cho nó vỡ ra, đồng thời làm cho chúng văng mạnh và ra vào cáctấm đệm ở thành máy và vỡ nhỏ thêm Sản phẩm lọt qua chấn song ra khỏi máy thànhsản phẩm

Máy nghiền búa không có lưới chấn song thì vật liệu rót vào máy theo hướngngược lại chiều quay của búa, trong máy có các tấm chắn ở vị trí để các cục vật liệuđập vào theo hướng vuông góc với chúng.

2.2.2.1.3 Yêu cầu bột sắn sau nghiền:

- 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

2.2.2.2.2 Tiến hành:

- Bơm đủ lượng nước ấm 40°C 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

2.2.2.3 Công đoạn nấu:[2,p36]

2.2.2.3.1 Mục đích:

Hạt tinh bột có màng tế bào bảo vệ, khi nghiền chỉ phá vỡ được một phần cácmàng 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, để đường hóa tinh bột dễ dàng cần tiến hành nấu nguyên liệu để chuyển tinhbột sang trạng thái hòa tan

2.2.2.3.2 Các phương pháp nấu:

a nấu gián đoạn

• Đặc điểm:

- Toàn bộ quá trình nấu được thực hiện trong một nồi

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

• Ưu điểm:

- Tốn ít vật liệu chế tạo thiết bị

- Thao tác vận hành đơn giản.

- Dễ vệ sinh và sửa chữa(nếu cần)

• Nhược điểm

- Tốn hơi do không tận dụng được hơi thứ

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

- Khi dùng acids thêm vào nấu ở nhiệt độ cao thời gian dài sẽ làmchóng ăn mòn thiết bị

- Năng suất thiết bị thấp hơn các phương pháp nấu khác do làmviệc gián đoạn (thời gian giữa các mẻ)

b Nấu bán liên tục:

• Đặc điểm:

- Nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau: nấu sơ bộ, nấu chín(làm việc giấn đoạn) 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

• Ưu điểm:

- Giảm được thời gian ở nhiệt độ và áp suất nấu cao do đó giảm tổnthất đường, tăng hiệu 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

• Nhược điểm:

- 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 phẩmkhông mong muốn

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

c Nấu liên tục:

• Đặc điểm:

- Quá trình nấu chia ra làm 3 giai đoạn: nấu sơ bộ nấu chín, nấuchín thêm và cuối cùng là thiết bị tách hơi

- Thiết bị nấu chín là trao đổi nhiệt ngược chiều đi từ dưới lên,cháo nhiệt đi từ trên xuống cho nên hiệu quả trao đổi nhiệt rất cao và thờigian dịch cháo ở nhiệt độ cao được rút ngắn.

- Thời gian nấu được rút ngắn

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

- Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị giảm khoảng ½ so với bánliên tục

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

- Yêu cầu về điện nước đầy đủ và ổn định

d Nấu có sử dụng enzyme:

• Đặc điểm:

- Nấu ở áp suất thường nhiệt độ nấu không quá 100°C

- Sử dụng enzyme α-amylase chịu nhiệt Enzyme này thu nhận từ

vi khuẩn B.Licherifocmic có pH khoảng 5÷6 tùy loại cụ thể, nhiệt độ chịuđược có thể 90÷93°C

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

• Ưu điểm:

- 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 nâng cao năng suất cồn

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

- Tránh được hiện tượng lão hóa tinh bột (do amyloza vàamylopectin đã được thủy phân thành các dectrin).

• Nhược điểm:

- Kích thước bột nghiền phải nhỏ khoảng 1mm

- Không cơ khí và tự động hóa được

2.2.2.3.3 Chọn phương pháp nấu:

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

a Cách tiến hành:

- 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÷100°Ctrong 15÷20 phút

- Chuẩn bị lượng enzyme Termamyl 120L, khoảng 0,02÷0,03% sovới khối lượng tinh bột

- Bật cánh khuấy: lượng Termamyl chia làm 4 phần, lần lượt chovào nồi nấu như sau:

o Lần 1: khi bơm dịch bột chạm đến ống dẫn hơi đáy nồi để tránhtắc ống dẫn hơi

o Lần 2: khi bơm dịch bột đến 1/3

o Lần 3: khi bơm dịch bột đến 2/3

o Lần 4: khi bơm đầy nồi

- Cấp hơi nâng nhiệt lên tới 100°C, giữ ở nhiệt độ này trongkhoảng 60 phút

- Thời gian từ lúc bơm bột đến xuống thùng đường hóa là khoảng3h

b Yêu cầu dịch cháo sau khi nấu:

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

c Các phương pháp đánh giá dịch cháo:

- Phương pháp cảm quan: dựa vào kinh nghiệm của người côngnhân để nhận biết mùi thơm, màu sắc của dịch cháo sau khi nấu để biết được

độ chín của dịch cháo

- Phương pháp hóa lí: lọc dịch cháo qua giấy lọc (giấy bản), sau đóquan sát độ lọc 80÷100 giọt trên phút được coi là đạt yêu cầu

 Thiết bị:

- Nồi có cấu tạo 2 lớp

- Lớp trong thân nồi chính chứa dịch nấu, trên thân nồi lắp các đường ống nối vớiđường cấp dịch, nước vào nồi.Lớp ngoài cho hơi vào để gia nhiệt dịch nấu bên trong

- Bên ngoài có phủ một lớp sợi thủy tinh cách nhiệt Phía trên có các đường ống đểcấp hơi vào và bộ phận ngưng tụ ở phía dưới

- Ở giữa đáy nồi có cánh khuấy được truyền động bởi môto giảm tốc gắn bên ngoài.Đỉnh nồi dạng hình nón có lắp ống thoát hơi ra ngoài, có cửa nạp nguyên liệu và áp kếtheo dõi áp suất

2.2.2.4 Công đoạn đường hóa:[2,p62]

2.2.2.4.1 Mục đích:

Sau khi nấu, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hòa tan nhưngchưa thể lên men trực tiếp được mà còn phải có quá trình thủy phân chuyển hóa tinhbột thành đường, gọi là quá trình đường hóa Nó đóng vai trò rất quan trọng trong công

nghệ sản xuất cồn, quyết định phần lớn hiệu suất thu hổi rượu do giảm bớt hoặc giatăng đường và tinh bột sót sau khi lên men.

Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì vấn đề quan trọngtrước tiên là chọn tác nhân đường hóa

2.2.2.4.2 Tác nhân đường hóa:

a Dùng axit HCL hoặc H2SO4: phương pháp này dùng ít vì giá thành cao

và hiệu suất thu hồi thấp

b Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): một số nước Châu Âu vẫncòn dung phương pháp này

c Dùng amylaza nhận được từ nuối cấy vi sinh vật: đây là phương phápđược hầu hết các nước sử dụng trong sản xuất rượu cồn

d Ở Việt Nam, đa số các nhà máy rượu đều dùng amylaza thu được từ nấmmốc, mấy năm gần đây có mua chế phẩm amylaza của hãng Novo Đan Mạch

2.2.2.4.3 Các phương pháp đường hóa:

a Đường hóa gián đoạn:

• Đặc điểm:

- Tất cả quá trình đường hóa chỉ diễn ra trong một nồi duy nhất

• Ưu điểm:

- 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

- Chất lượng dịch đường không ổn định

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

b Đường hóa liên tục:

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

- Hoạt tính amylaza ít vì vô hoạt vì thời gian tiếp xúc với nhiệt độcao 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 hệthống kín

- Chất lượng dịch đường ổn định

- Khi kết hợp việc làm lạnh bằng chân không, phương pháp nàycho phép nấu cháo ở nồng độ loãng hơn do đó giảm được tổn thất đường khinấu

• Nhược điểm:

- Thiết bị phức tạp

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

- Yêu cầu cao về kĩ thuật vận hành thiết bị

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

2.2.2.4.4 Chọn phương pháp đường hóa:

Trong các phương pháp trên, đường hóa liên tục có nhiều ưu điểm, tuy nhiênvới công suất không lớn lắm, và điều kiện kinh tế kỹ thuật của nước ta không cao nênviệc thiết kế một dây chuyền liên tục và tự động hóa hoàn toàn là việc không có tínhkhả thi cao, vì thế lựa chọn phương pháp đường hóa gián đoạn là phù hợp Mặt khác,trong công đoạn nấu đã lựa chọn phương pháp sử dụng enzyme nên đã khắc phục một

số nhược điểm của nấu gián đoạn

Đây là phương pháp đã được nghiên cứu và đã được áp dụng ở hầu hết các nhàmáy ở nước ta

a Cách tiến hành:

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

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

- Khi nhiệt độ đạt 55°C cho 100% lượng enzyme vào và thuốc sáttrùng thường dùng là Na2SiF6 giữ trong 30÷60 phút khi nào mẫu kiểm trađược thì dừng

- Làm lạnh dịch đường tới nhiệt độ lên men 28÷30°C

- Enzyme sử dụng là DGA hoặc AMG

b Yêu cầu của dịch đường hóa:

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

c phương pháp kiểm tra dịch đường:

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

- Xác định nồng độ đường lên men: dùng phương pháp chuẩn độvới 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

 Thiết bị đường hóa: sử dụng nồi đường hóa

Hình 2.4: Hệ thống nồi đường hóa

 Nguyên tắc : Hệ thống khuấy các nồi đảm bảo khuấy trộn mạnh và êm,tiêu hao năng lượng ít Các khe hở trên cánh khuấy đảm bảo khối cháo đượctrộn đều và đồng nhất Ngoài ra, nhờ hình dạng đặc biệt của cánh khuấy màtránh được sự xâm nhập của không khí trên một phạm vi rất rộng, thậm chí cảvới những khối lượng nhỏ dịch hèm cục bộ

2.2.2.5 Công đoạn lên men.[2,p107]

2.2.2.5.2 Các phương pháp lên men.

a Phương pháp lên men gián đoạn

• Đặc điểm:

- Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian lên men kéodài

• Ưu điểm:

- 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

• Nhược điểm:

- Năng suất thấp tính cho 1m3 thiết bị

- Hiệu suất lên men thấp

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

b Lên men liên tục

• Đặc điểm:

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 mentiếp theo là lên men phụ Nhiệt độ lên men thấp hơn so với lên men gián đoạn

• Ưu điểm:

- 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

• Nhược điểm:

- 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

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

• Đặc điểm:

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 trungbình chưa đủ điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết

• Ưu điểm:

- Giai đoạn lên men đầu hầu như không có, do đó tăng nhanh được quá trình lênmen, 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 khôngcần sử dụng men giống thường xuyên

2.2.2.5.3 Chọn phương pháp lên men.

Dựa vào sự phân tích các ưu nhược điểm của các phương pháp, em lựa chọnphương pháp gián đoạn vì nó có nhiều ưu điểm phù hợp năng suất thiết kế và với trình

độ công nghệ nước ta

a Cách tiến hành:

Vì em lựa chọn sử dụng men khô để lên men nên có bước hoạt hóa men khô trướckhi lên men

o Bước 1: Hoạt hóa men khô:

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 vớimột thùng vào, khuấy đều và để cho nấm men phát triển khoảng 3÷5 giờ nữa, cứ 1 giờcho cánh khuấy hoạt động 2÷3 phút

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

o Bước 2: Lên men dịch đường:

- Trước khi lên men cần kiểm tra hệ thống thiết bị, tiến hành rửa vệ sinh,sát trùng thùng lên men sạch sẽ bằng hơi nóng cùng vói hơi phocmon trong vòng45÷60 phút Sau đó làm lạnh thùng đến 30 ÷320C thì bơm dịch đường vào theotrình tự sau:

• Đầu tiên cho 25 % dịch đường hóa vào thùng (dịch đường hóa của nồiđường hóa thứ nhất của mỗi ca), sau đó cho toàn bộ men giống của một thùnglên men vào với thể tích 10% thể tích dịch lên men.

• Sau 1.5 giờ cho tiếp 25% dịch đường (dịch đường của nồi đường hóa thứhai) vào thùng để nấm men phát triển tiếp

• Sau 1.5 giờ tiếp theo cho 25% ( dịch đường hóa của nồi thứ ba) vàothùng lên men

• Sau 1.5 giờ cho nốt 25% (dịch đường vủa nồi đường hóa thứ 4) vàothùng lên men

- Trong quá trình lên men phải khống chế nhiệt độ 30÷320C bằng cáchbơm nước lạnh bên ngoài thùng lên men (mùa đông) hoặc bơm ra thiết bị làm lạnhngoài rồi lại bơm tuần hoàn trở lại

- Trong thời gian lên men, kiểm tra thấy thùng lên men nào mà nấm menphát triển tốt, ít lẫn tạp khuẩn thì ta san bớt dịch đang lên men và dùng làm mengiống cho thùng sau, tiếp đó lại thêm đầy dịch đường vào cả hai thùng trên rồi dểlên men tiếp

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

- Thời gian lên men khoảng 72 giờ

b.Chỉ tiêu và thông số của quá trình lên men

- Nồng độ chất khô biểu kiến ( là nồng độ chất khô của dịch lên men được xácđịnh trước khi đuổi hết CO2 và rượu) 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 chỉgiảm 0.1÷0.2 %

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

Hình 2.5 thiết bị lên men

 Cơ chế: quy trình lên men được bắt đầu từ dịch sau đường hóa, được hạnhiệt độ xuống rồi chuyển qua hệ thống các bồn lên men nhờ các bơm, dịchđường được bổ sung nấm men Nhờ tác dụng của nấm men, đường lên men sẽbiến thành rượu, khí CO2, và một số sản phẩm phụ

2.2.2.6 Công đoạn chưng luyện và tinh chế.[2]

2.2.2.6.1 Mục đích.

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 cùng nhận được cồn thô

- Tinh chế: Là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn

và cuối cùng nhận được cồn tinh chế

2.2.2.6.2 Các phương pháp chưng luyện.

a Chưng luyện gián đoạn

• Ưu điểm:

- Đơn giản, dễ thao tác

- Tốn ít thiết bị

• Nhược điểm:

- 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

b 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 giánđoạn nhưng chưa triệt để và hiệu quả kinh tế của hệ thống chưa cao

c Phương pháp chưng luyện liên tục

Chưng cất liên tục khắc phục được các nhược điểm trên của chưng cất gián đoạn

và bảo đảm hiệu quả kinh tế cao hơn Chưng luyện liên tục có thể thực hiện theo nhiều

sơ đồ khác nhau: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp Trên các sơ đồ người ta lại chia thành chưngluyện 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 liêntục nhưng chất lượng cồn chưa cao, hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải lấy tăng lượngcồn 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,nhưng tốn hơi

Sơ đồ vừa gián tiếp vừa trực tiếp, hai dòng có ưu điểm là tiết kiệm được hơinhưng đòi hỏi 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(khoảng 10%) 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 nhược điểm là có tổn thất rượu etylic trong dầu

 Sơ đồ chưng luyện bốn tháp (thêm một tháp làm sạch)

Cồn thu được sau khi qua 3 tháp đầu không làm lạnh mà được đưa vào tháp làmsạch để tách 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 luyệngồm 5 hoặc 6 tháp Hệ thống có ưu điểm là tách được nhiều tạp chất và nhậnđược cồn có chất lượng cao và ổn định hơn Tuy nhiên, sơ đồ nhiều thấp gâynhiều tốn kém: Tốn vật liệu chế tạo thiết bị, tốn hơi, tổn thất rượu nhiều

2.2.2.6.3 Chọn phương pháp chưng luyện.

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 em chọn hệ thống chưng cất 3 tháp làm việcgián đoạn gồm tháp thô, tháp aldehyt, tháp tinh

Tháp thô Tháp aldehyt Tháp tinh Hình 2.6 Hệ thống chưng luyện 3 tháp gián đoạn

 Tiến hành:

Giấm chín được đưa qua bình hâm giấm ,chảy qua bình tách CO2 rồi vào thápthô Khí CO2 và hơi rượu bay lên được ngưng tụ ở bình ngưng tụ hồi lưu , rồi sangtháp aldehyt Tháp thô được đun nóng bằng hơi trực tiếp, hơi rượu đi từ dưới lên,giấm chảy từ trên xuống nhờ đó quá trình chuyển khối được thực hiện,sau đó hơi rượu

ra khỏi tháp và được ngưng tụ Một phần được hồi lưu vào đỉnh tháp aldehyt vì chứanhiều tạp chất Ở dưới đáy tháp thô nồng độ cồn trong giấm chỉ còn khoảng0.015÷0.030 % V được thải ra ngoài nhờ bơm gọi là bã rượu Muốn kiểm tra rượu sóttrong bã ta phải ngưng tụ dạng hơi cân bằng với pha lỏng Hơi ngưng tụ có nồng độ0.4÷0.6 % là đạt yêu cầu (lớn hơn khoảng 10÷15 lần so với thể lỏng) Nhiệt độ đáytháp thô là 103÷1050 C, nhiệt độ đỉnh tháp phụ thuộc nồng độ cồn trong giấm vàthường khoảng 93÷970C

Phần lớn rượu thô (90÷95 % ) từ tháp thô liên tục đi vào tháp aldehyt Thápnày cũng dùng hơi trực tiếp, hơi rượu bay lên được ngưng tụ và hồi lưu đến 95%, chỉđiều chỉnh lượng nước làm lạnh và lấy ra khoảng 3÷5% gọi là cồn đầu, được làm lạnhrồi đưa về thùng chứa cồn công nghiệp , sau mỗi ngày sản xuất đưa về kho, trở thànhsản phẩm phục vụ các ngành kinh tế khác

Sau khi tách bớt tạp chất, rượu thô từ đáy tháp aldehyt liên tục đi vào tháp tinhvới nồng độ 35÷45% Tháp tinh chế cũng được cấp nhiệt bằng hơi trực tiếp (có thểgián tiếp), hơi bay lên được nâng dần nồng độ sau đó ngưng tụ ở và rồi một phần hồi

lưu lại tháp tinh , một phần hồi lưu lại tháp aldehyt (1.5 ÷ 2%) Nhiệt độ đáy thápaldehyt duy trì ở 80÷850C, nhiệt độ đỉnh tháp ở 78÷790C Bằng cách điều chỉnh nướclàm lạnh ta lấy 1.5÷2 % cồn đầu rồi cho hồi lưu lưu về đỉnh tháp aldehyt Cồn tinhsau khi được lấy ra dưới dạng lỏng cách đĩa hồi lưu 3÷6 đĩa của tháp tinh thì đượclàm lạnh rồi đưa về thùng chứa cồn thực phẩm , sau mỗi ca vận chuyển về kho thànhphẩm Nhiệt độ của đáy tháp tinh luôn đảm bảo 103÷1050C, nhiệt độ đỉnh tháp vàokhoảng 78.3 ÷78.50 C.

Dầu fusel lấy ở dạng hơi, được làm lạnh rồi đưa về thùng chứa dầu , cuối mỗi casản xuất được vận chuyển về kho chứa

 Nguyên tắc chung khi vận hành hệ thống tháp chưng cất

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

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

- Trong quá trình vận hành hệ thống tháp phải theo dõi nghiêm ngặt cácthông số kỹ thuật để kịp thời điều chỉnh

- Cồn sản phẩm phải được thường xuyên kiểm tra các thông số chất lượng:nồng độ cồn, chỉ số axit, chỉ số este, hàm lượng aldehyt, thời gian oxy hóa đểkịp thời có sự điều chỉnh, đảm bảo chất lượng cồn sản phẩm

Bảng 2.1: Thông số cần đảm bảo ở các tháp.

CHƯƠNG III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

3.1 Tính hiệu suất lý thuyết.

-Phương trình phản ứng tạo rượu từ tinh bột

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 (1)

162.1 180.16

Cứ 180.1 kg glucoza tạo ra 92.1 kg cồn khan

Tháp thô Tháp aldehyt Tháp tinh

Đỉnh tháp 93÷970 C 78÷78.30 C 78÷78.30 C

Đáy tháp 103÷1050 C 85÷880 C 103÷1050C

Vậy cứ 100 kg glucoza tạo ra X kg cồn khan

⇒X = 180 1

1 92

100 ×

= 51.14 kgMặt khác, theo pt (1) ta xác định được hệ số chuyển tinh bộ thành đường là

3.2.Tính hiệu suất thực tế

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

-Tổn thất 1: do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2%÷0.3%

-Tổn thất 2: do nấu, đường hóa và lên men giấm: 6%÷12%

(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 baytheo CO2 từ 1%÷2%

-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 thấtnày nằm 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.

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

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

3.3 Tính cân bằng cho nguyên liệu.

Lượng tinh bột cần thiết để sản xuất ra 20000 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 20000 lít cồn khan

→ mtb =

20000 100

32722.51 61.12

× =

kgLượng chất khô có trong lượng bột sắn đó là:

mchất khô = 51940.49 7271.60 44668.89− = kg

Lượng chất khô không phải là tinh bột là:

m’ck = mchất khô – mtinh bột = 44668.89 32722.51 11946.38− = kg

3.4 Tính cân bằng sản phẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường 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

→ mnước = 4× mbột sắn = 4×51940.49= 207761.96 kg

→ do vậy tổng lượng dịch bột trong nồi là:

mdịch bột = mnước + mbột sắn = 207761.96 + 51940.49 = 259702.45 kg

Nhưng trong quá trình nấu khi nhiệt độ tăng từ nhiệt độ dịch bột lên đến nhiệt độ

1000C thì sẽ có một lượng nước ngưng hòa vào dịch bột, lượng nước ngưng đó đượctính theo công thức sau:

C= 0.9 kcal/kgđộ: Nhiệt dung riêng của dịch bột

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

t2 = 1000C: Nhiệt độ sôi của dịch bột.

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

lít

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: 0.4 %

→ Lượng tinh bột mất mát sau nấu là:

m tổn thất =

32722.51 0.2 0.8)

327.22100

100 ×

= 21575.26 kg

→ Lượng dextrim tạo thành là:

, extrim

→ Tổng lượng chất khô hòa tan trong dịch cháo:

dungdich

284745.19 11946.38 2389.28 327.22274860.87

sattrung

kg

3.4.3.4 Tính lượng men khô.

Lượng men khô cần thiết cho lên men bằng 0.1% so với khối lượng tinh bột

mmen =32722.51×0.1% =32.72 kg

3.5 Tính cân bằng cho công đoạn lên men.

Với lượng men giống là 10% nhưng lấy từ dịch đường hóa ra nên thể tích của dịchlên men không đổi và bằng thể tích dịch sau đường hóa

Lượng dịch sau khi đường hóa là:

lenmen

lít

3.5.1 Lượng cồn khan thu được sau khi lên men.

Theo lý thuyết lượng cồn khan tạo ra được sau lên men là:

× =

kg

Quy ra lượng cồn khan là: 3272.25 0.7191 2353.07× = lít.

⇒ Lượng cồn thực tế trong giấm chin sau khi lên men là:

con tt con lt con tonthat

Hay tương đương với 21177.69×0.78927 = 16714.91kg

3.5.2 Tính độ cồn trong giấm chín sau lên men.

-Tính lượng CO2 tạo ra theo phương trình (2) ta có:

21177.69100% 100% 8.6%

3.5.3 Tính lượng urê cần bổ sung.

Lượng urê (NH2)2CO bổ sung cho nấm men là 0,5g/l theo thể tích dịch lên men

Vì vậy lượng urê cần bổ sung là:

murê = 0.5×252950.08= 126475.04 g =126.47 kg

3.6 Tính cân bằng cho công đoạn chưng cất.

Tổn thất của quá trình chưng cất tính theo % tinh bột là: 5%

Vậy lượng tinh bột tổn thất là :

Hay tương đương: 1176.53× 0.78927 = 928.60 kg

→ Vậy lượng cồn thu được sau tinh luyện là:

3.7 Tính cân bằng cho hệ thống chưng luyện.

Tính cân bằng cho hệ thống chưng luyện theo sơ đồ chưng luyện tháp 3 ta giả sửcác ký hiệu sau:

P0: Lượng hơi đi vào tháp thô (kg)

Pt: Lượng hơi đi vào tháp tinh (kg)

Pa: Lượng hơi đi vào thấp andehyt (kg)

G1: Lượng hơi rượu bốc lên khỏi tháp thô, ngưng tụ đi vào tháp andehyt (kg) B: Lượng bã rượu ra khỏi tháp thô (kg)

E: Lượng hỗn hợp nước ở đáy tháp andehyt đi vào tháp tinh chế (kg)

A: Lượng cồn đầu (kg)

Fa: Lượng hơi bay ra khỏi tháp andehyt (kg)

D: Lượng sản phẩm đỉnh tháp tinh (kg)