LUẬN VĂN BÁO CÁO QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN TỪ NGUYÊN LIỆU SẮN (BẢN VẼ CAD)

LUẬN VĂN BÁO CÁO QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN TỪ NGUYÊN LIỆU SẮN (CÓ ĐÍNH KÈM BẢN VẼ AUTOCAD) được thực hiện bởi sinh viên Trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Đề tài : Công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn

với năng suất 5000 lít/ năm

Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ NGỌC NHƠN

Sinh viên thực hiện: MAI THỊ HƯỜNG

MSSV: 2205150060

Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2017

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN:

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN vi

MỞ ĐẦU vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về nguyên liệu 1

1.2 Nước 3

1.3 Nấm men 3

1.3.1 Đặc tính chung của nấm men 4

1.3.2 Chọn chủng nấm men 4

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men chủng XII 5

1.3.4 Môi trường nuôi cấy nấm men 6

1.4 Chất hỗ trợ kỹ thuật 7

1.4.1 Các hóa chất 7

1.4.2 Chế phẩm enzyme 7

1.5 Tổng quan về sản phẩm 8

1.5.1 Rượu etylic 8

1.5.2 Tính chất vật lý của rượu etylic 8

1.5.3 Tính chất hóa học của cồn etylic 9

1.6 Giới thiệu về các sản phẩm trên thị trường 11

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 15

2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 15

2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình 16

2.2.1 Làm sạch 16

2.2.2 Nghiền nguyên liệu 16

2.2.3 Nấu 17

2.2.4 Đường hóa 19

2.2.5 Lên men 21

2.2.6 Chưng cất và tinh chế cồn 24

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 25

3.1 Biểu đồ nhập liệu 25

3.2 Biểu đồ sản xuất 25

3.3 Tính hiệu suất lý thuyết 25

3.4 Tính hiệu suất thực tế 26

3.5 Tính cân bằng cho nguyên liệu 27

3.6 Tính cân bằng sản phẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa 28

3.6.1 Tính lượng dịch cháo sau khi nấu 28

3.6.2 Tính lượng dịch đường hóa (lượng chất khô hòa tan) 28

3.6.3 Tính lượng phế phẩm 30

3.7 Tính cân bằng cho công đoạn lên men 31

3.7.1 Lượng cồn khan thu được sau khi lên men 31

3.7.2 Tính độ cồn trong giấm chín sau khi lên men 32

3.7.3 Tính lượng urê cần bổ sung 33

3.8 Tính cân bằng cho công đoạn chưng cất 33

CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ 34

4.1 Lựa chọn thiết bị 34

4.1.1 Thiết bị sàng làm sạch 34

4.1.2 Thiết bị nghiền 35

4.1.3 Nồi nấu 37

4.1.4 Thiết bị đường hóa 39

4.1.5 Thiết bị lên men 40

4.1.6 Thiết bị chưng cất gián đoạn 41

4.1.7 Thiết bị tinh chế 43

4.2 Vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất 44

CHƯƠNG 5: CÁC SỰ CỐ, CÁCH KHẮC PHỤC 45

5.1 Quá trình nghiền 45

5.2 Quá trình nấu 45

5.3 Quá trình đường hóa 45

5.4 Quá trình lên men 45

5.5 Quá trình chưng cất 45

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46

6.1 Kết luận 46

6.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu 3

Bảng 3.1 Biểu đồ nhập liệu trong một năm 25

Bảng 3.2 Biểu đồ sản xuất trong một năm 25

Bảng 3.3 Tỷ lệ tổn thất trong quá trình sản xuất 26

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và được sự chỉ bảo tận tình của các thầy

cô cùng các bạn, em đã hoàn thành đồ án bộ môn công nghệ chế biến thực phẩm Với

đề tài “Công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn với năng suất 5000 lít/ năm”

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô bộ môn, đặc biệt là lời cảm

ơn sâu sắc tới cô Hoàng Thị Ngọc Nhơn đã hướng dẫn em tận tình trong suốt quá trình

em thực hiện bản đồ án này

Bản đồ án là sự nỗ lực và cố gắng tìm tòi của em nhưng không tránh khỏi saisót Do vậy, em rất mong các thầy, các cô đóng góp ý kiến để bản đồ án của em hoànthiện hơn và giúp em có thêm kinh nghiệm thực tế

Em xin chân thành cảm ơn!

Cồn etylic được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như: trong công nghệ hoáchất cồn được làm dung môi cho các phản ứng hoá học, nguyên liệu; trong y tế cồn

là chất sát trùng, sản xuất dược phẩm, để chữa bệnh; trong nông nghiệp cồn được

dùng trong sản xuất thuốc trừ sâu; đối với ngành dệt, cồn còn dùng làm thuốcnhuộm, tơ nhân tạo, dùng làm sơn vecni trong chế biến gỗ; trong công nghiệp cồnđược dùng làm chất đốt, dung môi hòa tan các hợp chất vô cơ và hữu cơ Trongtương lai cồn còn được sử dụng làm nhiên liệu sinh học vì sản phẩm cháy không gây

ô nhiễm môi trường

Chính sự cần thiết đó nên ngành công nghệ sản xuất cồn etylic đã đem lại thunhập đáng kể, đóng góp to lớn trong nền kinh tế quốc dân Có nhiều nguồn nguyênliệu để sản xuất cồn etylic Với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nôngnghiệp đã tạo nên sự đa dạng trong việc cung cấp các nguyên liệu chứa tinh bột chosản xuất cồn, đặc biệt là sắn lát

Trên cơ sở đó, em được giao nhiệm vụ “Công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệusắn với năng suất 5000 lít/ năm”

Mục tiêu sau khi thực hiện đồ án môn học là giúp em hiểu rõ quy trình côngnghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn với năng suất 5000 lít/ năm

Nội dung chính của đồ án như sau:

- Tìm hiểu về tổng quan đề tài sản xuất cồn

- Tìm hiểu về tổng quan nguyên liệu sản xuất cồn

- Tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất cồn

- Tính cân bằng vật chất theo sơ đồ quy trình công nghệ

- Tìm hiểu máy móc, thiết bị sử dụng trong sản xuất cồn

- Tìm hiểu các sự cố trong dây chuyền sản xuất cồn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về nguyên liệu

 Thành phần cấu tạo hóa học của sắn

Sắn là loại củ chứa nhiều tinh bột Củ sắn gồm 3 thành phần chính: vỏ, thịt củ

và lõi sắn Ngoài ra còn có cuống và rễ củ

Vỏ gồm 2 phần: vỏ gỗ ở bên ngoài, cấu tạo chủ yếu là xenluloza, thường chiếmkhoảng 1,5 – 2% khối lượng củ, vỏ cùi cũng cấu tạo từ xenluloza nhưng trong vỏ cùicòn có mủ sắn là polyphenol

Hình 1.1 Cây và củ sắn

Thịt củchứa nhiềutinh bột, ítprotein vàmột lượng dầu Đây là phần dự trữ chủ yếu các chất dinh dưỡng của củ Các chấtpolyphenol, độc tố và enzyme chứa ở thịt củ tuy không nhiều, chỉ chiếm khoảng 10 –15%, nhưng các polyphenol gây trở ngại khi chế biến, đặc biệt là để sắn chảy mủ sẽlàm bột sắn bị biến màu, thay đổi mùi vị, khó ăn trực tiếp khi luộc, khó thoát nướckhi sấy hoặc phơi khô sắn lát hoặc bột sắn

Hình 1.2 Củ sắn và cấu tạo của củ sắn

Lõi sắn: nắm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài Thành phần lõi sắn chủ yếu làxenluloza, có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ đồng thờigiúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô.

Ngoài các chất kể trên, trong sắn còn chứa một lượng vitamine và độc tố.Vitamine trong sắn thuộc nhóm B, trong đó B1, B2 mỗi loại chiếm 0,03 mg%, B60,006 mg% Các vitamine này sẽ bị mất một phần khi chế biến và khi sản xuất cồn.Còn độc tố sẽ bị loại bỏ cùng bã [1]

Sắn dùng trong sản xuất cồn chủ yếu là sắn thái lát khô

Yêu cầu của sắn khô được chọn làm nguyên liệu (tính theo phần trăm trungbình):

- Sắn trắng thơm, không có mùi mốc

- Hàm lượng tinh bột đạt trên 63%

Thành phần hóa học của sắn như sau:

Bảng 1.1 Bảng độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu [1]

Trong quá trình công nghệ, nước dùng để xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệulàm 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 công nghệ yêu cầu chất lượng nước giống như nước sinh hoạt, độ cứng khôngquá 7 mg/lít, phải trong suốt, không màu, không mùi Hàm lượng các kim loại khôngvượt quá yêu cầu sau:

Fe ≤ 0,3 mg/l F ≤ 3 mg/l Zn ≤ 5

Mn ≤ 0,05 mg/l Cl ≤ 0,5 mg/l SO42-: 60-80 mg/l

Mg ≤ 125 mg/l As ≤ 0,05 mg/l Cu ≤ 3 mg/l

Pb ≤ 0,1 mg/l NO3- ≤ 35 mg/l

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 cơkhoảng: 2-100 mg/lít Nước ngầm hàm lượng muối khoáng nhiều hơn: 500-3000 mg/lít, hàm lượng các chất hữu cơ không vượt quá 4 mg/lít và vi sinh vật hầu như không

có Trong công nghiệp sản xuất rượu, độ cứng trong nước quá lớn ảnh hưởng đếnquá trình nấu nguyên liệu, đường hoá và lên men [2]

1.3 Nấm men

1.3.1 Đặc tính chung của nấm men

Hình 1.3: Saccharomyces cerevisiae [7]

Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm thường cấu tạo đơn bào, sinh sôi nảy nởbằng cách nảy chồi Nấm men sống đơn độc hay từng đám không di động, phân bốrộng rãi trong tự nhiên

Trong thực tế sản xuất có thể nhận biết được tế bào nấm men trẻ, trưởng thành, già

và chết bằng hình thái vật lý qua kính hiển vi kết hợp với nhuộm màu Nấm men sửdụng trong thùng lên men lúc tế bào đang thời kì trưởng thành Trong một môi trườngthường gồm tất cả các loại tế bào, nên phương pháp nhanh và tương đối chính xác lànhuộm màu bằng phương pháp xanh metylen Tế bào trẻ không bắt màu trong sáng, tếbao già màu xanh nhạt đều từ nguyên sinh chất đến màng tế bào, tế bào chết bắt màuxanh đậm và màng tế bào rõ nét hơn

1.3.2 Chọn chủng nấm men

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

+ 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 phẩmcủa sự lên men

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

Để có được một chủng nấm men thỏa mãn yêu cầu trên, thường trải qua thời giantuyển chọn, thuần hóa, đột biến, lai ghép…lâu dài, phức tạp Đến nay, trong sản xuấtrượu 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 5,6 - 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 triểnthêm 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 rất đều trong toàn bộ dịch lên men, không tạo thành đám trắng Kíchthước 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 tương đối cao (1 – 1,50), nồng độ rượu có thể đạt được 12 - 14% Đặcbiệt, qua nhiều năm thuần hóa, nấm men này đã phát triển và lên men tốt ở môi trường

có 0,02 – 0,025% chất sát trùng Na2SiF6

Chọn nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rase XII) để lên men dịch

đường hóa từ tinh bột [2]

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 độtối 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 nhiễmkhuẩn, người ta thực hiện trong giới hạn pH = 3,8 – 4 Tuy nhiên các loài vi khuẩncũng quen dần 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 rượuảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc vào thời gian, sốlượng tế bào 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 hôhấp của nấm men Việc thông khí và đảo trộn có tác dụng làm cho môi trường luôn ởtrạng thái 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 yếmkhí, làm cho nấm men thực hiện quá trình lên men, nồng độ rượu trong môi trườngtăng lên nhanh chóng, 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 [2]

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 hóacủa malt Nước malt chuẩn bị như sau: Gạo tẻ đem nấu cháo đặc, rồi làm nguội xuống

55 - 580C Sau đó cho đường hóa bằng malt đã nghiền nhỏ với tỉ lệ 15 - 20% so vớigạo Giữ nhiệt độ đường hóa 55-50oC trong 4-6 giờ, thử khả năng thủy phân Nângnhiệt độ 95 - 1000C, sát trùng và lọc nhanh Dịch đường được phân phối vào ốngnghiệm 10 ml, bình tam giác 250 ml, bình cầu 900 ml Nút bông bình và đem tiệttrùng ở áp suất 1 kg/cm2, trong thời gian 30 phút

+ Môi trường 10 lít, có thể lấy dịch trực tiếp ở thùng đường hóa trong sản xuất và

bổ sung thêm nấm mốc (5 - 7%) để đảm bảo nồng độ cho nấm men phát triển, sau đóđem lọc, tiệt trùng, làm nguội về nhiệt độ 35 - 360C và tiếp men giống từ thùng 100lít

Khi chuyển giống từ bình nọ sang bình kia cần tuân thủ nghiêm ngặt các điềukiện vệ sinh

+ 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 Chất hỗ trợ kỹ thuật

1.4.1 Các hóa chất

Acid sunfuric: có tác dụng điều chỉnh pH môi trường, tiêu diệt vi sinh vật lạtrong quá trình đường hóa

Ure: cung cấp để đảm bảo lượng đạm cho nấm men sinh trưởng, phát triển tạo

ra nhiều rượu

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 vàngăn chặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa

1.4.2 Chế phẩm enzyme

Trong công nghệ sản xuất ancol, emzym xúc tác cho quá trình thủy phân tinh bộtthành đường lên men là khá quan trọng Các emzym này thuộc loại amylaza

Chế phẩm enzym Novo amylaza được được sản xuất từ vi sinh vật không gây bệnhtrong điều kiện vệ sinh cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao Các enzyme này thườngđược tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt động cao Các enzymenày có thể lưu trữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về đặt tính trong điều kiệnbảo quản không lớn hơn 250C

- Termamyl 60L : là một emzym -amylaza cô đặc ở dạng lỏng hoạt động ổnđịnh nhiệt độ cao Hoạt động của nó là thủy phân tinh bột thành dextrin giống như

-amylaza của malt Termamyl 60L có thể hoạt động tốt trong thủy phân ở pH = 5,0.Nhiệt độ thích hợp 900C và không yêu cầu sự có mặt của muối canxi cho sự ổn địnhcủa nó

- Fungamyl 800L : là  -amylaza cô dặc ở dạng lỏng Nhiệt độ tối thích là

60-65oC , Fungamyl 800L hoạt động thủy phân tinh bột thành dextrin giống như các -amylaza khác, tuy nhiên có một lượng lớn mantoza được tạo thành Fungamyl 800L

có thể hoạt động thủy phân tinh bột ở pH = 4,5 và không đòi hỏi điều kiện có muối

Ca cho sự ổn định của nó

- Spiritamylaza Novo 150L : là một glucoamylaza lỏng cô đặc, được thủy phântinh bột trong công nghệ lên men rượu Emzym này thủy phân tinh bột hoàn toànthành các đương lên men glucoza không có các dextrin trong các sản phẩm thủy

phân Spiritamylaza Novo 150L giữ được hoạt tính và ổn định bền vững ở pH thấpnhư là pH = 3 tại 600C Tính ổn định của spiritamylaza không phụ thuộc vào sự cómặt của ion Caxi (Ca2+).

Nhà máy dùng chế phẩm Novo amylaza của Đan Mạch Trong sản xuất cồn, enzymnày được sử dụng tăng hiệu suất đường hóa [3]

1.5 Tổng quan về sản phẩm

1.5.1 Rượu etylic

Etanol, còn được biết đến như là rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũcốc hay cồn, là một hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễcháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồuống chứa cồn Trong cách nói dân dã, thông thường nó được nhắc đến một cáchđơn giản là rượu

1.5.2 Tính chất vật lý của rượu etylic

Rượu etylic nguyên chất là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, có mùi thơmđặc trưng, có vị cay, sức hút ẩm mạnh, dễ bay hơi, dễ cháy Rượu hòa tan trong nước

ở bất cứ tỉ lệ nào, có kèm theo các hiện tượng tỏa nhiệt và co thể tích Rượu hòa tanđược nhiều chất vô cơ như: CaCl2, MgCl2, SiCl4, KOH , và nhiều chất khí: H2, N2,

02, S02, CO , hòa tan được nhiều chất hữu cơ, nhưng không hòa tan được tinh bộtdisaccharit

Các thông số vật lý của rượu etylic nguyên chất:

- Tỷ trọng: d= 0,7894

- Phân tử lượng: 46.03

- Nhiệt độ sôi: 78,32°C ở áp suất 760 mmHg, nhiệt độ bắt lửa 120°C

- Nhiệt dung riêng: 0,548 KJ/kg.độ (ở 20°C) và 0,769 KJ/kg.độ (ở 60°C)

- Năng suất tỏa nhiệt: 6642÷7100 KJ/kg.độ [11]

1.5.3 Tính chất hóa học của cồn etylic

Etanol là một ancol mạch thẳng, công thức hóa học của nó là C2H6O hay C2H5OH.Một công thức thay thế khác là CH3-CH2-OH thể hiện cacbon ở nhóm metyl (CH3–)

Hình 1.4 Cấu tạo hóa học của etanol

Do cấu trúc phân tử rượu gồm hai thành phần: gốc etyl và nhóm hydroxyl nêntính chất hóa học của rượu etylic phụ thuộc vào bản chất của hai thành phần hóa học

đó [11]

1.5.3.1 Tác dụng với oxy

Tùy theo cường độ oxy tác dụng với rượu mà cho ra những sản phẩm khác nhau

1.5.3.2 Tác dụng với kiềm và kiềm thổ

Trong trường hợp này rượu etylic được coi như một axit yếu và có những phảnứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo thành muối alcolat

2C2H5OH +2M → 2C2H5OM + H2↑

(Alcolat kiềm)

C2H5OH + Na = C2H5ONa + 0,5 H2→ (Natri Alcolat)

1.5.3.3 Tác dụng với NH3

Ở nhiệt độ 250°C và có xúc tác rượu etylic tác dụng với NH3 tạo thành amin

C2H5OH + NH3 = CH3CH2NH3 + H20 (etyl amin)

1.5.3.4 Tác dụng với acid

Rượu etylic tác dụng với axit tạo thành este Tùy theo từng loại axit khác nhau tạothành este khác nhau, trong trường hợp này rượu đóng vai trò kiềm yếu

Đối với axit hữu cơ tạo thành este thơm:

1.5.3.5 Rượu etylic và oxit sắt tạo thành aldehyt axetic

Phản ứng xảy ra như sau:

Rượu etylic có tính chất sát trùng mạnh vì rượu hút nước sinh lý của các tế bàolàm khô chất albumin Cường độ sát trùng tỷ lệ thuận với nồng độ rượu, nhưng tácdụng sát trùng mạnh nhất của rượu là dunh dịch có nồng độ 70% Vì nồng độ nàyrượu khả năng thấm qua màng tế bào lớn hơn so với rượu cao độ Đối với nhiều loạinấm men và nấm mốc thì nồng độ rượu từ 5 ÷ 10%V đã có tác dụng ức chế sự pháttriển và làm yếu sự hoạt động của nấm men, nấm mốc Ngược lại, dưới tác dụng của

các vi khuẩn Mycoderma axeeti, Micrococcus axeeti, Bacterium axeeti, dung dịch

rượu ≤ 15% V sẽ bị lên men giấm

Rượu etylic nguyên chất có tác dụng kích thích tế bào da, nhất là đối với bộ phậnniêm mạc, có tác dụng rõ rệt đến hô hấp và tuần hoàn, hệ thần kinh và bộ máy tiêuhóa Sự kích thích gây mê, hưng phấn thần kinh gọi là hiện tượng say rượu, ngược lạingười ta có thể dùng rượu để kích thích hồi tỉnh người bị ngất đột ngột

1.6 Giới thiệu về các sản phẩm trên thị trường

Sản phẩm cồn trên thị trường hiện nay có các loại sau:

- Cồn tuyệt đối: loại bỏ hoàn toàn nước trong ethanol với hàm lượng 99,5o

Hình 1.5 Cồn Ethanol 99.5%

- Cồn thực phẩm: được sử dụng trong sản xuất rượu, đồ uống có cồn, nước ướpgia vị, chiết xuất dược liệu, pha chế thuốc, vệ sinh, sát trùng, mỹ phầm,

- Cồn y tế: dùng để sát trùng vết thương, vệ sinh; tiệt trùng dụng cụ y tế, làmthuốc ngủ,

Hình 1.6 Cồn y tế 90 o

Hình 1.7: Cồn y tế 70 o

- Cồn công nghiệp: là cồn khi sản xuất từ khoai mì chưa loại bỏ hoàn tạp chấtnên sử dụng cho công nghiệp Cồn công nghiệp chủ yếu được dùng trong côngnghiệp in, công nghiệp điện tử, dệt may, sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm,

Hình 1.8 Cồn công nghiệp

- Cồn sinh học: sử dụng làm nhiên liệu

Hình 1.9 Cồn sinh học Gasohol E5

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN

XUẤT2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Sắn

Làm sạch

NghiềnNấu sơ bộ TermamylEnzyme

Đường hóa

Enzyme Spirit

H2SO4, Na2SiF6

2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình

2.2.1 Làm sạch

2.2.1.1 Mục đích

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 lợi cho quá trình nghiền, tránh hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm [1, tr 33]

2.2.1.2 Phương pháp tiến hành

Nguyên liệu sắn lát sau khi được định lượng được đưa qua sàng rung làm sạch

để loại bỏ bụi bẩn, tạp chất, những lát bị hỏng chất lượng kém…

Nguyên liệu được đưa vào phễu nạp liệu, khi nguyên liệu chịu lực tác dụng của sànrung thì các tạp chất bé được lọt xuống lỗ của sàn rung và được đưa ra ngoài Phầnnguyên liệu có kích thước lớn hơn so với kích thước của lỗ lưới nên được giữ lại trên

CồnChưng cất

Tinh chế

sàng rung Cuối sàng rung đặt một nam châm điện để tách bỏ kim loại lẫn trongnguyên liệu.

2.2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật

Sắn sau khi được làm sạch phải được loại bỏ bụi bẩn, tạp chất, những lát sắn bịhỏng và kém chất lượng [1, tr 33]

2.2.2 Nghiền nguyên liệu

2.2.2.1 Muc đích

Nhằm phá vỡ cấu trúc thực vật của củ sắn, tạo điều kiện giải phóng các hạt tinhbột khỏi các mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nước, giúp cho quá trìnhtrương nở, hòa tan tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch hóa,hồ hóa [1]

2.2.2.2 Phương pháp tiến hành

Nguyên liệu có thể được nghiền với nhiều loại máy nghiền khác nhau như 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 loại máy nghiền búa

2.2.2.3 Yêu cầu kỹ thuật

Yêu cầu bột sắn sau khi nghiền:

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

2.2.3.2Phương pháp tiến hành

Nguyên liệu sau khi nghiền được hòa trộn với nước theo một tỉ lệ nhất định tạithùng hòa bột rồi đưa vào nồi nấu sơ bộ Trong quá trình nấu có bổ sung enzymeTermamyl với tỉ lệ 0,03% so với tổng lượng tinh bột Tại nồi nấu sơ bộ khối nấu đượcnâng lên 80÷850C trong 10÷15 phút, đây là nhiệt độ thích hợp cho hoạt động củaenzyme α-amylaza để phân cắt mạch tinh bột

Có nhiều phương pháp nấu như nấu gián đoạn, nấu bán liên tục, nấu liên tục,nấu có sử dụng enzyme Tuy nhiên em lựa chọn phương pháp nấu có sử dụngenzyme

Đặc điểm của phương pháp :

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

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

B.Licherifocmiccó pH khoảng 5-6 tùy loại cụ thể, nhiệt độ chịu được 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 vậynâng cao 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 đượcthủy phân thành các dextrim)

Nhược điểm :

- Kích thước bột nghiền phải nhỏ khoảng 1 mm

- Không cơ khí và tự động hóa được

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°C trong 15÷20phút

- Chuẩn bị lượng enzyme Termamyl 120L, khoảng 0.02% ÷ 0.03 % so với khốilượng tinh bột

- Bật cánh khuấy Lượng Termamyl chia làm 4 phần, lần lượt cho vào nồi nấunhư sau :

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

+ 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 100°C, giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 60 phút.

Thời gian từ lúc bơm bột đến xuống thùng đường hóa là khoảng 3h [1, tr 36]

2.2.3.3 Yêu cầu kỹ thuật

Dich cháo sau khi nấu có các yêu cầu sau :dịch cháo sau khi nấu phải chín đều,cháo có mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm hoặc cánh gián, không vón cục, không cháykhét, không đặc hoặc quá loãng

Các phương pháp đánh giá dich cháo

Phương pháp cảm quan: Dựa vào kinh nghiệm của người công nhân để nhậnbiết mùi 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

độ lọc 80÷100 giọt/ phút được coi là đạt được yêu cầu

2.2.3.4 Các biến đổi

a) Sự trương nở và hòa tan tinh bột

Trong quá trình nấu, do tác động đồng thời của nước và nhiệt độ mà hạt tinh bộthút nước rất nhanh, tinh bột sau khi hút nước sẽ trương nở, tăng thể tích và khốilượng Tinh bột được giải phóng ra môi trường thành tinh bột tự do và thu được hồtinh bột Nhiệt độ ứng với độ nhớt cực đại gọi là nhiệt độ hồ hóa

b) Sự biến đổi Xenluloza và Hemixenluloza

Trong quá trình nấu ở môi trường axit nhẹ, xenluloza không bị phân thủy phân.Hemixenluloza được tạo thành bởi các gốc đường pentoza (C5) một phần có thể bịthủy phân Sự thủy phân này bắt đầu xảy ra khi nấu nguyên liệu và chuẩn bị hỗn hợp

(dưới tác dụng của men xitaza) và tiếp tục xảy ra trong quá trình nấu (dưới tác độngcủa ion H+) tạo ra dextrin, các hợp chất cao phân tử (rất ít), và đường pentoza (xyloza,arabinoza).

c) Sự biến đổi của đường, tinh bột và một số chất khác

Sự biến đổi của tinh bột và đường có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất rượu.Khi nấu, một phần tinh bột bị thủy phân dưới tác động của enzyme amylaza thànhdextrin và đường maltoza

Đường glucoza, frutoza, saccaroza là đường chủ yếu có sẵn trong nguyên liệu,còn đường maltoza được tạo thành trong quá trình nấu Dưới tác dụng của nhiệt độcao đường sẽ bị thủy phân tạo thành melanoidin, các sản phẩm caramen hóa,…gâysẫm màu và giảm chất lượng khối nấu Protit và chất béo hầu như không bị thay đổitrong quá trình nấu

2.2.4 Đường hóa

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 phải có quá trình thủy phân chuyển hóa tinh bộtthành đường, gọi là quá trình đường hóa Nó đóng vai trò rất quan trọng trong côngnghệ sản xuất cồn, quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi cồn 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 trọng trướctiên là chọn tác nhân đường hóa

2.2.4.2 Tác nhân đường hóa

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

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

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