(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt bằng phương pháp nghiền khô năng suất 100 tấn nguyên liệu ngày

Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Nguyên liệu: 100% ngô hạt Năng suất: 100 tấn nguyên liệu/ngày Chương 5: Tính toán và chọn thiết bị Chương 6: Tính hơi – nhiệt – nước Chương 7: Tổ chức và

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Đà Nẵng – Năm 2019

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt bằng phương pháp nghiền

khô năng suất 100 tấn nguyên liệu/ngày

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thùy Vân

sơ lược về xu hướng đối với sự phát triển ngành công nghiệp cồn

Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ Tôi đã chọn quy trình sản xuất cồn và thuyết minh từng công đoạn để biết được mục đích, đồng thời mô tả phương pháp thực hiện của công đoạn đó

Chương 4: Tính cân bằng vật chất Tôi đã liệt kê số liệu ban đầu, đưa ra kế hoạch sản xuất, tính toán và tổng kết cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất trong nhà máy Chương 5: Tính và chọn thiết bị Tôi đã lựa chọn, tính toán thiết bị sử dụng cho từng công đoạn và tổng kết các thiết bị được sử dụng trong quá trình sản xuất

Chương 6: Tính nhiệt, hơi và nước Tôi đã tính nhiệt, hơi và nước của các thiết bị sử dụng Ngoài ra còn tính nhiên liệu, tính và chọn lò hơi sử dụng, lượng nước sinh hoạt dùng trong nhà máy

Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng Hình thành tổ chức nhà máy và tính toán các công trình cần xây dựng phục vụ cho quá trình sản xuất, từ đó tính được tổng mặt bằng cần xây dựng của nhà máy

Chương 8: An toàn lao động An toàn lao động và vệ sinh nhà là điều không thể thiếu trong một nhà máy, vì thế tôi đã đưa ra nhưng nguyên tắc, biện pháp, yêu cầu và cách

xử lí đối với hai vấn đề này

Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm Tôi đã nêu rõ cách kiểm tra nguyên liệu, sản phẩm và một số kiểm tra khác trong quá trình sản xuất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập- Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA: HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Trần Thị Thùy Vân MSSV: 107140110

Lớp: 14H2A Khoa: Hóa Nghành: Công nghệ Thực Phẩm

1 Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt bằng phương pháp nghiền khô năng suất 100 tấn nguyên liệu/ngày”

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Nguyên liệu: 100% ngô hạt

Năng suất: 100 tấn nguyên liệu/ngày

Chương 5: Tính toán và chọn thiết bị

Chương 6: Tính hơi – nhiệt – nước

Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng

Chương 8: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy

Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm

Kết luận

Tài liệu tham khảo

5 Các bản vẽ và đồ thị (nếu có):

Bản vẽ số 1: Quy trình công nghệ sản xuất (A0)

Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)

Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)

Bản vẽ số 4: Sơ đồ hơi - nước phân xưởng sản xuất chính (A0)

6 Họ tên người hướng dẫn: ThS Bùi Viết Cường

7 Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2019

8 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/05/2019

Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019

Trưởng bộ môn Người hướng dẫn

PGS TS Đặng Minh Nhật ThS Bùi Viết Cường

LỜI CÁM ƠN

Sau khi kết thúc các môn học ở trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng, tôi được giao đề tài đồ án tốt nghiệp về “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt bằng phương pháp nghiền khô năng suất 100 tấn nguyên liệu/ngày”

Qua thời gian 4 tháng thực hiện đồ án, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Bùi Viết Cường, sự giúp đỡ của bạn bè và sự nổ lực tìm tòi học hỏi của bản thân qua sách

vở cũng như tham khảo thực tế đến nay đồ án đã hoàn thành đúng thời gian quy định Đầu tiên, tôi xin xin chân thành cám ơn đến quý thầy cô trong Khoa Hóa và quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt toàn bộ thời gian học tập và lĩnh hội kiến thức tại trường Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Bùi Viết Cường, thầy là người đã tận tình hướng dẫn cho tôi những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Tôi cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp

đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi Trần Thị Thùy Vân , xin cam đoan về nội dung đồ án không sao chép nội dung

cơ bản từ các đồ án khác Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn của thầy hướng dẫn và tính toán của bản thân một cách trung thực, nguồn trích dẫn có chú thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, tạp chí, các công trình nghiên cứu

đã được công bố, các website Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan của tôi

Sinh viên thực hiện

Trần Thị Thùy Vân

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI CÁM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC HÌNH ẢNH xi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 2

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 5

vi

Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 76

Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG 90

viii

Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 98

Chương 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 102

KẾT LUẬN 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học trong những bộ phận chính của hạt ngô 7

Bảng 2.2 Sản lượng ethanol theo khu vực trên thế giới 24

Bảng 4.1 Biểu đồ hoạt động 37

Bảng 4.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất 37

Bảng 4.3 Bảng hao hụt và tổn thất qua từng công đoạn 38

Bảng 4.4 Bảng độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu 38

Bảng 4.5 Tổng kết cân bằng vật chất 50

Bảng 5.1 Quan hệ với D của xyclon 54

Bảng 5.2 Tổng kết thiết bị 73

Bảng 6.1 Nhiệt hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3A0 81

Bảng 6.2 Nhiệt giải hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3A0 82

Bảng 6.3 Tổng kết hơi 82

Bảng 6.4 Lượng nước dùng trong nhà máy 88

Bảng 7.1 Nhân lực lao động cho sản xuất trong nhà máy 91

Bảng 7.2 Diện tích các phòng làm việc 94

Bảng 7.3 Bảng tổng kết các công trình 96

x

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của hạt ngô 6

Hình 2.2 Saccharomyces cerevisiae 10

Hình 3.1 Sơ đồ máy sàng rung 26

Hình 3 2 Sơ đồ máy nghiền búa 27

Hình 3.3 Thùng hòa trộn dạng đứng 27

Hình 3.4 Xyclo tách phôi 28

Hình 3.5 Sơ đồ nấu liên tục 29

Hình 3.6 Thiết bị phun dịch hóa 29

Hình 3.7 Nồi nấu chín 30

Hình 3.8 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 30

Hình 3.9 Sơ đồ đường hóa 31

Hình 3.10 Sơ đồ lên men 33

Hình 3.11 Sơ đồ chưng cất, tinh chế cồn 34

Hình 3.12 Thiết bị gia nhiệt 35

Hình 3.13 Thiết bị hấp phụ 36

Hình 3.14 Thiết bị ống xoắn ruột gà 36

Hình 5.1 Máy làm sạch dạng rung 51

Hình 5.2 Thiết bị nghiền 51

Hình 5.3 Thùng chứa ngô sau nghiền 52

Hình 5.4 Thiết bị hòa nước 54

Hình 5.5 Thiết bị tách phôi 54

Hình 5.6 Nồi nấu sơ bộ 55

Hình 5.7 Thiết bị phun dịch hóa 55

Hình 5.8 Nồi nấu chín 56

Hình 5.9 Thiết bị tách hơi 56

Hình 5.10 Phao điều chỉnh mức 56

Hình 5.11 Thiết bị làm nguội 57

Hình 5.12 Thiết bị đường hóa 57

Hình 5.13 Thiết bị làm nguội 57

Hình 5.14 Thiết bị lên men 58

Hình 5.15 Thùng nhân giống cấp 1,2 59

Hình 5.16 Thiết bị tách CO2 61

Hình 5.17 Thùng chứa giấm chín 62

Hình 5.18 Tháp thô 62

Hình 5.19 Tháp tinh 63

Hình 5.20 Thiết bị hâm giấm 64

Hình 5.21 Thiết bị tách bọt 64

Hình 5.22 Bình chống phụt giấm 64

Hình 5.23 Thiết bị ngưng tụ cồn thô 65

Hình 5.24 Thiết bị ống xoắn ruột gà 65

Hình 5.25 Thiết bị ngưng tụ nằm ngang 66

Hình 5.26 Thiết bị ngưng tụ thẳng đứng 66

Hình 5.27 Thiết bị làm nguội dầu fusel 67

Hình 5.28 Thiết bị gia nhiệt 67

Hình 5.29 Thiết bị hấp phụ và giải hấp 68

Hình 5.30 Thiết bị ống xoắn ruột gà 68

Hình 5.31 Thùng chứa cồn sản phẩm 68

Hình 5.32 Thùng chứa dầu fuzel 69

Hình 5 33 Gàu tải 69

Hình 5.34 Bơm 70

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của xã hội và để đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa, ngành thực phẩm cũng phải đa dạng hóa sản phẩm về mặt hình thức lẫn nội dung Trong đó, ngành công nghệ sản xuất cồn etylic đã và đang được các nước trên thế giới quan tâm

Cồn hay còn gọi là ethanol, rượu etylic,… được sản xuất theo hai phương pháp chính là phương pháp lên men bằng vi sinh vật hay còn gọi là phương pháp sinh học và phương pháp tổng hợp hóa học Hiện nay phương pháp sinh học được sử dụng phổ biến với nguyên liệu chứa nhiều glucid, còn phương pháp hóa học sử dụng cho nguyên liệu dầu mỏ và than

Với trình độ chuyên môn ngày càng cao, điều kiện tự nhiên và khí hậu thuận lợi cho việc trồng các nguyên liệu chính như tinh bột từ các loại ngũ cốc gạo, bắp, lúa mạch,…

và các loại củ khoai tây, khoai mì,… hoặc là rỉ đường đã góp phần hỗ trợ cho các nhà máy sản xuất cồn etylic tại địa phương Vì vậy, ngành công nghệ sản xuất cồn ở Việt Nam trong những năm qua đang phát triển một cách vượt bậc và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như dung môi hữu cơ, nhiên liệu, trong y tế, mỹ phẩm hay được dùng như chất để trích ly các hoạt chất sinh học trong ngành dược, Đặc biệt với

sự cạn kiệt của dầu mỏ trong tương lai thì cồn là một nguồn nhiên liệu đầy tiềm năng Ngoài ra ngành sản xuất cồn cũng tạo ra nhiều sản phẩm phụ như là CO2, bã rượu, dầu fusel,… cũng mang lại nhiều lợi ích to lớn

Trong các loại cây lương thực, cây ngô là cây cho nguồn nguyên liệu có khả năng chế biến phong phú Với tổng sản lượng ngô hàng năm ngày càng tăng, việc thiết kế và xây dựng thêm nhà máy sản xuất cồn từ ngô với năng suất cao là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệp cồn cũng như nhu cầu của nền kinh tế đất nước hiện nay Với đặc điểm Việt Nam là nước nông nghiệp, diện tích trồng trọt khá lớn do đó nguồn cung cấp nguyên liệu rất dồi dào cho sản xuất cồn 96°, cũng như các loại cồn khác

Với lí do trên mà tôi được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ

ngô hạt bằng phương pháp nghiền khô năng suất 100 tấn nguyên liệu/ngày”

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

Vị trí xây dựng

Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư Jút, tỉnh Đăk Nông Tỉnh Đăk Nông thuộc vùng Tây Nguyên, là khu vực với địa hình cao nguyên bao gồm nhiều tỉnh, xếp theo thứ tự vị trí địa lý từ đầu đến cuối gồm Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng Tây Nguyên là một trong 3 tiểu vùng của miền Trung

Khu công nghiệp Tâm Thắng là khu công nghiệp đầu tiên, duy nhất của tỉnh Đắk Nông nằm tại xã Tâm Thắng, huyện Cư Jút, cách trung tâm tỉnh lỵ 110 km về phía Đông Nam, nằm trên tuyến quốc lộ 14 nối liền các tỉnh miền Đông Nam Bộ với Tây Nguyên, cách thành phố Buôn Ma Thuột 20 km và cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 300 km Khu công nghiệp Tâm Thắng có tổng diện tích là 181 ha [13]

Khí hậu

Với vị trí là bình nguyên chuyển tiếp giữa hai cao nguyên Đắk Lắk và Đắk Mill, huyện Cư Jút nằm trong vùng ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa, mang tính chất chung của khí hậu Tây Nguyên nhiệt đới ẩm, trong năm có hai mùa rõ rệt là mùa mưa

và mùa khô Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến hết tháng 10, tập trung đến 90% lượng mưa hằng năm, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ cao nhất trong năm 37,8ºC, thấp nhất là 21ºC, biên độ nhiệt ngày đêm 10 - 15ºC [14]

Nhiệt độ trung bình năm là 22 - 23ºC Khí hậu tỉnh Đắk Nông vừa mang tính chất khí hậu cao nguyên nhiệt đới ẩm, vừa chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam khô nóng Hướng gió chủ đạo là Tây Nam [14]

Nguồn nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu chính là ngô và nước Huyện Cư Jút là địa phương có nhiều tiềm năng, lợi thế phát triển nông nghiệp nhờ vào điều kiện thổ dưỡng Huyện Cư Jút cũng được biết đến vùng trọng điểm lương thực, thực phẩm của tỉnh Đắk Nông có sản lượng cao nhất tỉnh, với diện tích trồng ngô trên 17000 ha, sản lượng hơn 100000 tấn [14] Ngoài ra, theo thống kê sơ bộ 2017, tổng diện tích trồng ngô ở khu vực lân cận Tây Nguyên xếp thứ hai cả nước, Đắk Lắk xếp thứ ba cả nước, Gia Lai, …[15] Nhìn chung việc xây dựng nhà máy tại đây có ý nghĩa trong vấn đề tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn ở địa phương và các huyện lân cận

Mặt khác do các điều kiện canh tác và lai tạo giống mà hiện nay ở tỉnh đã có những

giống ngô ngắn ngày cho năng suất cao, tạo điều kiện cho nhà máy hoạt động liên tục quanh năm Hơn nữa việc thu mua nguyên liệu tại địa bàn tỉnh là rất rẻ, giảm được chi phí cho sản xuất, khi đó giá thành sản phẩm sẽ giảm mang lại hiệu quả kinh tế cao

Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp riêng, bên cạnh đó nhà máy còn nằm gần nhà máy thuỷ điện Buônkuôp Trạm Cư Jút 110/35/22KV nhận điện từ trạm 220KV Krông Búk [16]

Dòng điện nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220V/380V Ngoài ra để đảm bảo quá trình sản xuất hoạt động liên tục, nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng khi có

sự cố

Nguồn cung cấp nước và xử lí nước

Huyện Cư Jút có mạng lưới sông suối khá dày, các sông suối trong vùng chủ yếu thuộc lưu vực sông Sêrêpok Phần lưu vực sông Sêrêpok qua huyện dài khoảng 40 km

là đoạn đầu của hợp lưu hai nhánh Krông Nô và Krông Na chảy dọc theo ranh giới phía đông theo hướng Nam Bắc

Nước sử dụng trong nhà máy rất nhiều với nhiều mục đích khác nhau Nhà máy chủ yếu lấy nước từ lưu vực sông Sêrêpok Dù nước được lấy từ sông, hồ hay giếng cũng đều được qua hệ thống xử lí trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo được các yêu cầu

về chất lượng nước (chỉ số coli, độ cứng, hỗn hợp vô cơ và hữu cơ có trong nước,…)

Thoát nước

Nước thải chủ yếu chứa các chất hữu cơ là môi trường vi sinh vật dễ phát triển, làm

dễ lây nhiễm dụng cụ thiết bị và nguyên liệu nhập vào nhà máy, sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng thành phẩm Mặt khác, phải tránh đọng nước thường xuyên làm ngập móng tường, móng cột ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng Vì vậy, nước từ các phân xưởng sản xuất sẽ được qua hệ thống xử lí nước thải của nhà máy trước khi đưa ra môi trường [5]

Nguồn cung cấp hơi

Hơi được dùng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng công đoạn sản xuất Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy Tùy theo yêu cầu công nghệ mà áp lực hơi dao động từ 3 - 13 at [5]

Giao thông

Nhà máy sản xuất cồn cần vận chuyển một lượng nguyên liệu lớn cho nên khi thiết

kế nhà máy cần có một hệ thống đường giao thông thuận lợi cho quá trình vận chuyển

Vì vậy, việc đặt nhà máy tại khu công nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư Jút gần đường quốc

lộ 14 là rất thuận tiện cho việc tập trung nguyên liệu, nhiên liệu và tiêu thụ sản phẩm cho nhà máy Mặt khác vấn đề giao thông không chỉ là mục đích xây dựng nhà máy nhanh mà còn là sự tồn tại và phát triển nhà máy trong tương lai

Nguồn nhân lực

Số người trong độ tuổi lao động theo sự thống kê sơ bộ năm 2017 toàn tỉnh có 390,1 nghìn người, chiếm 62,36% dân số [40] Lao động tham gia làm việc chủ yếu tham gia sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản chiếm 79,38% nên nguồn nhân lực dồi dào [16] Công nhân làm việc trong nhà máy chủ yếu tuyển dụng tại địa phương, vì ngoài những phiền phức khác còn đỡ phần đầu tư về xây dựng khu nhà ở cho công nhân [5]

Thị trường tiêu thụ

Cồn sản xuất ra nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước, chính vì thế mà nguồn tiêu thụ chính là các tỉnh Tây Nguyên và các vùng lân cận Ngoài ra cồn có thể xuất khẩu ra nước ngoài

Năng suất nhà máy

Với những điều kiện về nguồn nguyên liệu, giao thông đi lại, và thị trường tiêu thụ sản phẩm rộng lớn thì việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất cồn 96º với năng suất

100 tấn nguyên liệu/ngày là hợp lí

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

Tổng quan về nguyên liệu

Ngô

Nguồn gốc nguyên liệu

Những nghiên cứu về nguồn gốc cây trồng của Vavilov (1926) đã cho rằng Mêhicô

và Pêru là những trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của ngô Đặc biệt Harshberger năm 1893 (theo Wilkes, 1988) đã kết luận ngô bắt nguồn từ Mêhicô và từ một cây hoang dại ở miền Trung Mêhicô trên độ cao 1500 m của vùng bán hạn [6]

Người ta đã tìm thấy hóa thạch phấn ngô trong khai quật ở Bellas Artes, thành phố Mêxicô, ít nhất cách đây khoảng 60000 năm Ở động Bat của Niu Mêhicô đã tìm thấy nhiều cùi ngô dài 2 - 3 cm, khoảng 3600 năm trước CN, ngoài ra còn tìm thấy ở động

La Perra - đông bắc Mêhicô, động của bang Chihuahua và Sonora, hang động thuộc thung lũng Tehuacan nằm phía nam bang Puebla và bắc Oaxaca… Mêhicô thể hiện chuỗi tiến hóa rõ rệt nhất của cây ngô từ năm 5000 trước CN đến khoảng năm 1536 sau

CN [6]

Mặt khác, di tích về ngô còn được tìm thấy ở nhiều nơi khác thuộc Châu Mỹ và nhiều vùng khác thuộc Hoa Kỳ nhưng số lượng vẫn ít hơn và niên đại xác định muộn hơn nhiều so với Mêhicô Vì vậy, sự phân bố các vùng ngô hiện nay là bằng chứng khẳng định Mêhicô là trung tâm phát sinh cây ngô [6]

Ở Việt Nam, theo bác học Lê Quý Đôn nêu trong “Vân đài loại ngữ” thì vào thời đầu Khang Hi (1682 - 1723), Trần Thế Vinh- người Tiên Phong thuộc Sơn Tây đi xứ nhà Thanh thấy loại cây mới mang về trồng ở hạt Sơn Tây và gọi là “ngô” [6] Ngày nay, theo thống kê sơ bộ năm 2017, ngô được trồng nhiều nhất ở Trung du và miền núi phía Bắc [3]

Phân loại

Ngô được chia làm 6 loại sau, trong đó ngô đá, ngô răng ngựa và ngô bột được trồng phổ biến [7] Theo lý thuyết, ngô nổ dùng sản xuất cồn vì có hàm lượng tinh bột cao nhất, tuy nhiên trên thực tế, ngô răng ngựa được trồng phổ biến nhất ở nước ta Vì vậy, ngô răng ngựa là nguyên liệu dùng để sản xuất cồn 96°

Ngô đá (Z M Indurata): ngô đá có hạt đầu tròn, màu trắng hoặc vàng đôi khi có

màu tím Nội nhũ trắng trong và chỉ một ít ở giữa hạt trắng đục Hàm lượng tinh bột

khoảng 56 - 75% Ngô đá hạt cứng, khó nghiền, dùng chế biến gạo ngô, tỉ lệ thành phẩm cao [7]

Ngô bột (Z M Amilaceae): hạt đầu tròn hoặc hơi vuông, màu trắng, phôi lớn Nội

nhũ màu trắng đục nên mềm và dễ hút nước khi ngâm Hàm lượng tinh bột của hạt ngô khoảng 55 - 80% Chủ yếu dùng sản xuất bột, tinh bột và kỹ nghệ rượu bia [7]

Ngô răng ngựa (Z M Indentata): Hạt đầu lõm giống răng ngựa, màu vàng hay

trắng, phần dọc hai bên nội nhũ trắng trong còn phần dọc giữa nội nhũ trắng đục Hàm lượng tinh bột khoảng 60 - 63% Tỉ lệ nội nhũ trắng đục nhiều hơn ngô đá nên hạt mềm hơn, khi nghiền được nhiều bột ít mảnh, dùng sản xuất bột và tinh bột [7]

Ngô đường(Z M Sacharata): hạt ngô thường nhăn nheo, vỏ vàng hoặc trắng Hàm lượng tinh bột khoảng 25 - 37%, hàm lượng đường và dextrin tới 19 - 31% Thành phần tinh bột của ngô thường gồm 60 - 98% amiloza, thường chỉ chế biến thức ăn điểm tâm

và đóng hộp [7]

Ngô nổ (Z M Everta): hạt ngô đầu nhọn, nội nhũ trắng trong hoàn toàn, rất cứng nên khó nghiền Hàm lượng tinh bột khoảng 62 - 72% Hạt ngô nổ thường dùng để sản xuất bỏng và gạo ngô [7]

Ngô nếp (Z M Ceratina): ngô nếp còn gọi là ngô sáp Hạt nhỏ, đầu tròn màu trắng đục Phần ngoài của nội nhũ trắng trong, phần trung tâm trắng đục Hàm lượng tinh bột khoảng 60% Thành phần tinh bột gồm gần 100% amilopectin Dùng chế biến thức ăn điểm tâm và đóng hộp [7]

Cấu tạo của ngô

Hạt ngô được cấu tạo bởi 5 thành phần chính: mày hạt, vỏ hạt, lớp alơron, nội nhũ và phôi hạt [8] Sơ đồ cấu tạo hạt ngô được thể hiện ở hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của hạt ngô [8]

Mày hạt: Là phần lồi ra ngoài ở cuối hạt, là bộ phận dính hạt vào lõi ngô [8]

Vỏ hạt: Là lớp màng mỏng bao bọc quanh hạt để bảo vệ hạt, nó được cấu tạo từ 3

1 Vỏ hạt

2 Lớp alơron

3 Nội nhũ (miền nhiều sừng)

4 Nội nhũ (miền tinh bột) 5,6 Phôi mầm

7 Mày hạt

lớp tế bào khác nhau và chứa các chất màu như vàng, tím, tím hồng [8]

Lớp alơron: Nằm dưới lớp vỏ hạt, cấu tạo từ các tế bào hình tứ giác có thành dày, thông thường lớp alơron không có màu nhưng cũng có thể có màu xanh do bị nhiễm sắc thể từ vỏ ngoài Khối lượng vỏ và lớp alơron chiếm 5 - 11% khối lượng toàn hạt [8] Nội nhũ: Chiếm 75 - 83% khối lượng hạt và chứa đầy tinh bột, được phân biệt thành hai miền khác nhau về hình dáng, cấu trúc tế bào và thành phần hóa học của tinh bột Miền ngoài màu vàng nhạt, đặc và cứng như sừng (gọi là miền sừng) miền trong màu trắng, xốp, nhiều gluxit, ít protein (gọi là miền bột) [8]

Phôi hạt: Nằm ở phần đầu nhỏ của hạt, dưới lớp alơron, chứa tất cả các tế bào phát triển của các quá trình sống Phôi hạt cấu tạo từ các tế bào mềm, chứa các chất giàu dinh dưỡng như protein, lipit, vitamin và phần lớn các enzym Phôi hạt có kích thước và khối lượng lớn hơn so với phôi của các loại hạt khác, thường chiếm khoảng 10 - 14% khối lượng hạt [8]

Thành phần hóa học của ngô

Thành phần hóa học của hạt ngô phụ thuộc vào cấu trúc vật lý của hạt, yếu tố di truyền, và môi trường Những bộ phận chính của hạt ngô có thành phần hóa học khác nhau [8]

Bảng 2.1 Thành phần hóa học trong những bộ phận chính của hạt ngô (%)

Các dạng đường và dẫn xuất đường: Tổng số đường trong hạt ngô chiếm 1 - 3% Ba thành phần cơ bản của monosaccharide ở nội nhũ là D-glucose, D-fructose và lượng đường trong cấu trúc của nucleotide Đường saccharose là thành phần chính của

disaccharide trong hạt ngô, tập trung tương đối cao ở nội nhũ Ngoài ra còn một ít đường maltose (nhỏ hơn 0,4% hàm lượng chất khô) Phần lớn đường saccharose ở trong phôi

và còn lại là ở trong nội nhũ Trisaccharide và các oligosaccharide khác có rất ít trong hạt, chủ yếu là raffinose [7]

Protein: Hàm lượng protein trung bình là 10% Trong nội nhũ protein và tinh bột ở dạng dự trữ Phần lớn protein dự trữ này định vị trong các thể protein hình cầu, có màng bao bọc và có đường kính từ 2 - 5 µm Các thể protein hình cầu này lại liên kết chặt chẽ với nhau thành một mạng lưới protein

Lipid: Có hàm lượng cao 3,5 - 7% Phôi chứa 30 - 50% tổng số lipid, ngoài ra còn một số nằm trong lớp alơron của hạt, chất béo này đa số là acid chưa no, màu vàng nhạt, chiếm 72% tổng lượng chất béo Đây là lí do cần phải tách phôi trước khi dùng để sản xuất rượu vì chất béo trong phôi sẽ gây cho rượu có mùi khó chịu

Khoáng chất: Chứa 1,3% khoáng Chất khoáng tập trung chủ yếu ở phôi, có khoảng 78% lượng chất khoáng trong toàn hạt Chất tro trong ngô gồm nhiều thành phần nhưng nhiều hơn cả là photpho, oxit kim loại kiềm và kiềm thổ như P2O5, Na2O, K2O, SO2, MgO, CaO…

Vitamin: tập trung ở ngoài hạt ngô và ở mầm Ngô có các loại vitamin như B1, vitamin E, vitamin PP, và tiền vitamin A Vitamin PP được tìm thấy chủ yếu trong lớp alơron, tiền vitamin A (carotenoid) được tìm thấy chủ yếu ở các giống ngô vàng, vitamin

E chứa nhiều trong phôi [9]

Ngô có độ ẩm 38 - 40%, nhưng sau quá trình phơi khô thì ẩm giảm còn 13%, đây là

độ ẩm hạn chế sự hô hấp của ngô thích hợp dùng trong công nghiệp Ở nước ta quy định khi nhập kho, ngô có độ ẩm tối đa là 13,5% [7 ]

Tính chất vật lí của ngô

Màu sắc và mùi vị

Hạt ở trạng thái bình thường đều có màu sắc và mùi vị tự nhiên của nó Nếu thu hoạch, sơ chế và bảo quản không đúng chế độ làm cho chất lượng hạt giảm thì màu sắc

và mùi vị của nó cũng thay đổi theo [8]

Hạt đã nảy mầm hay hạt có độ ẩm cao mà đưa vào bảo quản thì vỏ hạt không còn óng sáng nữa mà chuyển sang màu đục hay nhạt Tùy theo mức độ hư hỏng mà vỏ hạt thay đổi từ màu nhạt tới màu nâu sẫm [8]

Hạt tốt thường bao giờ cũng có mùi vị đặc trưng Nếu mất mùi vị đặc trưng đó hay

có mùi lạ thì chất lượng hạt đã giảm Mùi vị lạ hình thành do trong hạt đã xảy ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ hoặc do hạt đã hấp thụ hơi của các chất khác mùi nha,

mùi bốc hơi hay mùi thối [8]

Kích thước và hình dạng hạt

Trong sơ chế và chế biến, người ta đã lợi dụng sự khác nhau về kích thước hạt, hình dạng và trạng thái bề mặt hạt (nhẵn hay xù xì, tròn hay dài, …) để kết cấu máy phù hợp khi phân loại và làm sạch Ngoài ra kích thước và hình dạng hạt cũng có ảnh hưởng nhiều đến độ hỏng và tính tản rời của khối hạt [8]

Độ lớn của hạt

Hạt có độ lớn càng cao thì càng có gía trị vì tỉ lệ nội nhũ nhiều, khi chế biến thu được tỉ lệ thành phẩm cao [8]

Độ trong

Khi cắt ngang hạt, ta thấy tiết diện cắt có phần trắng trong và phần trắng đục Khi

độ trong cao thì độ trắng cũng cao Thường hạt có độ trong cao thì hàm lượng protein của hạt cũng cao Độ trong của hạt phụ thuộc vào loại giống và khí hậu khi cây phát triển [8]

Độ ẩm cân bằng của hạt

Độ ẩm hạt là tỉ số phần trăm giữa khối lượng nước có trong các hạt với khối lượng hạt Hàm lượng nước trong hạt thay đổi tùy theo điều kiện môi trường không khí xung quanh Ứng với áp suất hơi nước riêng phần và nhiệt độ nhất định của không khí thì hạt

sẽ hút hoặc thải một lượng nước nhất định và đạt tới trạng thái cân bằng gọi là độ ẩm cân bằng Độ ẩm cân bằng của hạt thường 10 - 35% [8]

Dung trọng và tỉ trọng

Dung trọng là trọng lượng tuyệt đối của hạt chứa trong một đơn vị dung tích nhất định Hạt nhỏ, hàm lượng nước thấp, bên ngoài trơn nhẵn, kết cấu bên trong chặt chẽ, tinh bột và đạm tương đối nhiều, độ lẫn tạp chất nhỏ thì dung trọng của nó lớn và ngược lại [8]

Tỷ trọng của hạt là tỷ số trọng lượng giữa thể tích hạt nhất định với thể tích nước nhất định Tỷ trọng cho biết mức độ nhiều hay ít của vật chất chứa trong hạt, tức là kết cấu của tế bào xốp hay chặt và nó phụ thuộc vào sự thay đổi theo điều kiện sinh trưởng,

độ chín sinh lí của hạt Nếu điều kiện sinh trưởng phát triển tốt, độ chín hạt cao, chất lượng dinh dưỡng tích lũy nhiều, hạt chắc thì tỷ trọng hạt sẽ lớn [8]

Nước

Nhà máy rượu dùng để sản xuất 1000 lít cồn từ các loại bột dùng khoảng 80 - 115

m3 nước Nước tiêu tốn trong quá trình công nghệ, rửa thiết bị, rửa chai lọ và các đồ chứa đựng, làm lạnh, cấp hơi và vệ sinh nhà xưởng [12]

Nước dùng trong sản xuất phải đáp ứng được những yêu cầu về nước uống, không

có mùi vị, không màu và trong suốt Các yêu cầu về nước uống như sau:

- Độ cứng chung, mg đương lượng, không quá 7

- Hàm lượng các chất, mg, không quá: cặn khô 1,000, Clorit 350, Chì 0,1, Sunphat

500, Acsen 0,05, Fluor 1,5, Đồng 3,0, Kẽm 5,0, …

- Tổng vi sinh vật không quá 100

- Số lượng trực khuẩn đường ruột trong 1 lít nước: chuẩn coli không nhỏ hơn 300

ml, chỉ số coli không lớn hơn 3 Đối với nguồn nước giếng hoặc thủy vực cho phép chuẩn coli không nhỏ hơn 100 ml, chỉ số coli 10

- Không cho phép nước có mặt amoniac và các muối axit nitrit, vết các muối của kim loại nặng

- Độ oxy hóa của nước không quá 3 mg O2/l

- Trong một số trường hợp riêng biệt, được sự chú ý của cơ quan giám sát vệ sinh cho phép độ cứng chung cũng không quá 14 mg đương lượng [12]

Nấm men

Trong sản xuất ethanol, người ta sử dụng những chủng nấm men thuộc loài

Saccharomyces cerevisiae, nhiệt độ thích hợp cho nấm men này phát triển là 28 - 32ºC,

nhưng nhiệt độ thích hợp của quá trình lên men khoảng 20ºC Các chủng cần phải đáp ứng một số yêu cầu trong sản xuất ethanol [10] Hình ảnh minh họa cho nấm men

Saccharomyces cerevisiae được thể hiện ở hình 2.2

Hình 2.2 Saccharomyces cerevisiae

Ngoài tính chất chung là nấm men có khả năng biến hóa đường thành ethanol và

CO2 trong công nghiệp sản xuất cồn còn đòi hỏi một số yêu cầu riêng:

- Khả năng lên men nhanh và triệt để

- Có đặc tính sinh lý, sinh hóa ổn định trong thời gian dài

- Chịu đựng được những yếu tố không thuận lợi của môi trường Đặc biệt là các chất sát trùng, độ pH thấp và nhiệt độ tương đối cao

- Chịu được áp suất thẩm thấu lớn, tức là chịu được nồng độ lên men cao Lên men được nhiều loại đường

- Tạo ra nhiều ethanol và ít tạo ra các sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ [10] Các chủng nấm men thường được dùng trong sản xuất cồn như sau: nấm men chủng XII, M, R211, …

Chủng XII: được phân lập từ nấm men bánh mì Tế bào có dạng hình tròn hoặc hình ovan, kích thước khoảng 5 x 8 μm Có thể lên men được các loại đường fructose, glucose, maltose, galactose và 1/3 rafinose Không lên men được các loại đường lactose, arabinose Sau khi lên men, nồng độ rượu dịch lên men có thể đạt 13% Chủng XII được xem là tốt nhất dùng để lên men dịch đường từ tinh bột [10]

Chủng M: Thực ra đây không phải là một chủng thuần khiết mà là một hỗn hợp gồm

4 chủng nấm men nổi Chủng M được Ginneberg đề nghị dùng từ năm 1905 Nó có khả năng lên men các loại đường khác nhau, trong đó có cả dextrin và rafinose Những đường này được lên men không đồng thời bởi các chủng riêng biệt trong hỗn hợp Giống hỗn hợp này rất bền vững với các điều kiện không bình thường trong thực tế sản xuất [10]

Chủng R211: được phân lập từ men thuốc bắc ở nhà máy rượu Hà Nội Tế bào hình ovan, có kích thước (3 - 5) x (5 - 8) µm Nó có thể lên men được fructose, glucose, maltose, rafinose, saccharose Nó dùng để sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, khoai sắn Lên men tốt dịch đường có nồng độ 120 - 140 g/l Nồng độ ethanol tạo thành trong môi trường lên men 10 - 12% Nhiệt độ lên men thích hợp 28 - 32ºC, nhưng tới 38 ºC vẫn có thể lên men được, như vậy rất thuận tiện cho lên men mùa hè khi thiếu nước làm nguội các thùng lên men Chủng R211 có khả năng chịu được chất sát trùng fluorsilicate natri ở nồng độ 0,02% [10]

Kết luận: Trong sản xuất cồn, nấm men chủng XII được sử dụng vì tốc độ phát triển nhanh, ít sinh bọt, không tạo đám trắng, phân bố đều, chịu được nhiệt độ cao , lên men nhiều loại đường khác nhau, nồng độ chất khô của dịch lên men cần khống chế trong khoảng 16 - 18% để khi lên men đạt được nồng độ rượu trong giấm chín 8,5 - 9,5% thể tích, nhiệt độ thích hợp cho nấm men phát triển 28 - 32ºC, thời gian lên men là 72 giờ [10]

Các yếu tố ảnh hưởng đến nấm men chủng XII:

Nhiệt độ: nhiệt độ nấm men phát triển 28 - 32ºC, nhiệt độ tối thiểu là 5ºC và tối đa

là 38 ºC, nhiệt độ lên men cao thì hoạt lực của nấm men giảm nhanh, tạp khuẩn và nấm men dại phát triển thuận lợi, tạo nhiều este aldehyt gây tổn thất lớn [9]

pH: trong môi trường pH = 2 - 8, chúng vẫn có thể phát triển nhưng pH tối thích là

4,5 - 5 Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin tạo nhiều hơn nên làm giảm hiệu suất lên men Để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại nên người

ta thường khống chế ở pH = 3,8 - 4 [9]

Nồng độ rượu: ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men Cùng một môi trường nuôi cấy, số lượng nấm men cho vào bằng nhau, điều kiện nuôi cấy giống nhau thì nồng độ rượu ban đầu 1% chưa ảnh hưởng nhưng từ 4 - 6% thì ảnh hưởng xấu [10]

Oxy: nấm men là loại vi sinh vật kị khí không bắt buộc Trong điều kiện không có oxy sẽ lên men tạo rượu và CO2, còn có đầy đủ oxy sẽ oxy hóa đường thành rượu và

CO2, tăng sinh khối Vì vậy, oxy là thành phần giúp phát triển sinh khối, nhưng nó lại

là nguyên nhân gây hư hỏng rượu trong công đoạn tiếp theo

Chất sát trùng: Trong điều kiện sản xuất rất khó để đảm bảo yêu cầu vô trùng Vì vậy, để ngăn ngừa và hạn chế sự xâm nhập, phát triển của các vi sinh vật lạ cần phải dùng các chất sát trùng, nồng độ từ 0,02 - 0,0025% so với dịch lên men [9]

San super 240L là chế phẩm enzyme được tối ưu hóa và chứa chủ yếu là amyloglucosidases, alpha-amylases, proteases and glucanases Các amyloglucosidases thủy phân 1,4 cũng như 1,6 - alpha trong tinh bột hồ hóa và dextrin Hoạt tính protease thủy phân protein thành các chất dễ bị đồng hóa bởi nấm men Nó giữ được hoạt tính và

ổn định bền vững ở pH thấp pH = 5 tại 60ºC [26]

Trong quá trình nấu, sử dụng 0,02 - 0,03% Termamyl 120L [9] so với khối lượng tinh bột nhằm phá vỡ hạt tinh bột, Termamyl được sử dụng vì nó có thể hoạt động lên đến nhiệt độ 105 - 110°C Trong quá trình đường hóa San Super 240L Novo vì enzyme

có nhiệt độ và pH tối thích phù hợp quá trình đường hóa, sử dụng 0,8 - 1% so với khối lượng tinh bột trong dịch cháo [9]

Các chất hỗ trợ kĩ thuật

Axit sunfuric có tác dụng điều chỉnh pH môi trường, tiêu diệt vi sinh vật lạ trong

quá trình đường hóa, bổ sung 1,5 - 2 kg cho 100 lít cồn

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 như: than hoạt tính, hạt nhựa, …

Hóa chất sát trùng như Na2SiF6 bổ sung trong quá trình đường hóa để hạn chế và ngăn chặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa, bổ sung với tỉ lệ 2‰ [1]

Sản phẩm

Khái quát về sản phẩm

Ethanol hay còn gọi là rượu etylic có tên khoa học là Spiritus-vini, công thức phân tử: C2H6O, công thức cấu tạo: CH3-CH2-OH, phân tử lượng 46,03 đvC Thuật ngữ cồn dùng để chỉ dung dịch ethanol có nồng độ từ khoảng 50%V trở lên [10]

Độ rượu là số ml rượu nguyên chất có trong 100ml hỗn hợp rượu và nước

Cồn 96º là hỗn hợp của 96 ml etanol có trong 100ml hỗn hợp rượu và nước

Tính chất vật lí

Là chất lỏng, dễ bay hơi, không màu, dễ hút ẩm, nhẹ hơn nước và hòa tan vô hạn trong nước, tan trong este và clorofom Khi tan trong nước kèm theo hiện tượng có thể tích và tỏa nhiệt

Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng, vị cay

Etanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nước có thành phần 95,47% thể tích

Nhiệt độ sôi 78,32ºC, nhiệt độ nóng chảy -117ºC

Tỷ trọng: 0,799 - 0,8

pH: 6,5 - 9,0

Rất dễ cháy, khi cháy có ngọn lửa màu xanh và không có khói

Nồng độ: Khi chưng cất và tinh chế theo phương pháp thông thường, ta chỉ thu được sản phẩm có nồng độ là 95,57º Để thu được dung dịch etanol có nồng độ lớn hơn cần

sử dụng phương pháp đặc biệt để sản xuất

Hòa tan được nhiều chất vô cơ như : CaCl2, MgCl2, SiCl4,… và nhiều chất khí H2,

N2, O2, SO2,… nhưng không hòa tan được tinh bột dissaccatic,…[10]

Tính chất hóa học

Tác dụng với oxi, tùy theo cường độ tác dụng với rượu mà cho sản phẩm khác nhau

2C2H5OH + O2  2CH3CHO + H2O

C2H5OH + O2  CH3COOH + H2O

C2H5OH + O2  2CO2 + 3H2O + 326 Kcal

Tác dụng với kim loại kiềm và kiềm thổ, ethanol được coi như là một acid yếu và

có phản ứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo muối alcolat

Cồn còn dùng để tăng thêm nồng độ của rượu, để pha chế các loại rượu mạnh, cao

độ, để sản xuất các loại đồ uống, dùng trong ngành thực phẩm, làm nước ướp gia vị [9] Cồn dùng để pha chế xăng, thường tỉ lệ xăng chiếm trên 90%, dùng trong ngành hóa chất, làm dung môi pha sơn

Cồn dùng trong ngành vệ sinh công nghiệp, tẩy rửa, dùng trong ngành dược, pha chế dược liệu, dùng trong ngành in ấn, mỹ phẩm, …

Chỉ tiêu sản phẩm

Nồng độ ethanol, %V ở 20 ºC: > 95,6

Hàm lượng aldehyd, mg aldehyd acetic/1 lít ethanol không nước: < 10

Hàm lượng ester, mg ethyl acetate/1 lít ethanol không nước: < 40

Hàm lượng acid, mg acid acetic/1 lít ethanol không nước: <10

Hàm lượng dầu fusel, mg/1 lít ethanol không nước: < 30

Furfurol: không được có

Thời gian oxy hoá, phút: < 30

Chất khô còn lại sau đun: < 15 mg/l

Độ tinh khiết (thử trong môi trường H2SO4 đậm đặc): Không màu

Cảm quan: Ethanol trong suốt, hoà tan trong nước không vẫn đục, có mùi ethanol đặc trưng, không có mùi lạ [10]

Cơ sở lý thuyết về quá trình sản xuất cồn

Có 2 phương pháp sản xuất cồn là phương pháp lên men bằng vi sinh vật (phương pháp sinh học) và phương pháp tổng hợp hóa học Hiện nay phương pháp sinh học được

sử dụng phổ biến với nguyên liệu chứa nhiều glucid, còn phương pháp hóa học sử dụng cho nguyên liệu dầu mỏ và than [10]

Ethanol thường được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, than, chủ yếu thông qua phương pháp hydrat hóa ethylene bằng xúc tác acid, cho ethylen hợp nước ở 300 ºC, áp suất 70 – 80 atm với chất xúc tác acid wolframic hoặc axit phosphoric, chất xúc tác được hút bám trong các chất có độ xốp cao như than củi, Công nghệ này phức tạp, giá thành cao, thực hiện theo phương trình:

Nấu gián đoạn

Đặc điểm: toàn bộ quá trình nấu được thực hiện trong một nồi

Ưu điểm: tốn ít vật liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản, dễ vệ sinh, sửa chữa Nhược điểm: tốn hơi vì không sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở áp suất và nhiệt độ cao nên gây tổn thất nhiều đường, năng suất thấp [9]

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 phẩm không mong muốn, khó vệ sinh [9]

Nấu liên tục

Đặc điểm: Quá trình nấu chia ra làm 3 giai đoạn: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nấu chín thêm, thời gian nấu được rút ngắn

Ưu điểm: Tận dụng được nhiều hơi thứ do đó có thể đun dịch cháo tới nhiệt độ cao

mà không ảnh hưởng tới làm việc của thiết bị Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp hoặc thời gian ngắn nên giảm tổn thất đường do cháy và tạo melanoidin, nhờ đó hiệu suất nấu tăng Dễ cơ khí và tự động hóa, chất lượng cồn ổn định Tốn ít diện tích thiết bị, tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị cũng giảm so với bán liên tục

Nhược điểm: Yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước bột ngô sau nghiền: thường trên rây d = 3 mm không quá 10% và lọt rây d = 1 mm phải nhiều hơn 40%, yêu cầu vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao Đối với cung cấp điện, hơi, nước yêu cầu phải

Khi đun nguyên liệu với nước sẽ xảy ra các hiện tượng trương nở, hòa tan các chất kết dính giữa tế bào, làm giảm độ bền cơ học của nguyên liệu [9] Vì vậy, muốn phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu để tinh bột thoát ra ngoài màng tế bào một cách dễ dàng và tiết kiệm năng lượng, cần kết hợp nghiền và xử lý nhiệt ẩm đối với nguyên liệu [10]

Sự trương nở và hòa tan tinh bột

Trương nở là tính chất của những cao phân tử rắn, có khả năng hút dung môi để làm tăng thể tích Sự trương nở của các chất trong nguyên liệu luôn kèm theo hiện tượng hiệu ứng nhiệt, co thể tích và giảm độ bay hơi so với dung môi nguyên chất [9]

Khi cho nguyên liệu tinh bột tiếp xúc với nước, các phân tử nước có kích thước phân

tử nhỏ nên chúng xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột Các phân tử nước sẽ tương tác với các nhóm hoạt động của tinh bột làm yếu một số liên kết trong phân tử tinh bột, phân tử tinh bột bị “rão” ra và bị trương lên Khi nhiệt độ tăng lên, các liên kết trong phân tử tinh bột bị đứt càng nhiều sẽ dẫn đến quá trình trương nở không hạn chế, nghĩa

là tinh bột bị hòa tan, chuyển thành dạng dung dịch Quá trình trương nở luôn xảy ra trước quá trình hòa tan [10]

Sự biến đổi tinh bột và đường

Một lượng nhỏ tinh bột biến thành đường và dextrin do tác dụng của amylase chứa trong nguyên liệu Sự tạo đường trong khối nấu nguyên liệu là không mong muốn

Đường sẽ bị chuyển hoá khi khối nấu được tiếp tục nấu ở nhiệt độ cao, tạo ra caramen, furfurol và melanoidin Để giảm tổn thất này, trong quá trình nấu, hạn chế tối thiểu thời gian dừng ở vùng nhiệt độ 50 - 60ºC [10]

Trong nguyên liệu chứa sẵn một lượng đường nhất định, bao gồm các loại: glucose, fructose, saccharose, maltose Trong quá trình nấu, các loại đường có trong khối nấu bị phân hủy do các phản ứng caramen, melanoidin, tạo thành oxymethylfurfurol Một phần oxymethylfurfurol ngưng kết tạo ra chất màu vàng [10]

Sự biến đổi của hemicellulose, cellulose và pectin

Trong quá trình nấu, với môi trường acid yếu, cellulose không bị thủy phân Hemicellulose cấu tạo chủ yếu từ pentosan có bị thủy phân một phần Sự thủy phân này bắt đầu từ khi chuẩn bị dịch bột do tác dụng của cytase chứa trong nguyên liệu và được tiếp tục trong quá trình nấu do tác dụng của ion H+ và nhiệt độ cao Kết quả là tạo ra một lượng nhỏ dextrin và các hợp chất có phân tử thấp, kể cả đường 5 carbon như arabinose và xylose Bị thủy phân nhiều hơn cả là các chất pectin [10]

Quá trình đường hóa

Cơ sở quá trình đường hóa

Muốn qúa trình thủy phân tinh bột đạt hiệu quả cao thì cần có tác nhân đường hóa

để chuyển tinh bột thành đường [9]

Dùng axit HCl hoặc H2SO4 để thủy phân tinh bột nhưng hiện nay rất ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất thu hồi rượu lại thấp [9]

Một số nước Châu Âu vẫn còn dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch) để thủy phân tinh bột trong sản xuất rượu [9]

Hiện nay, phần lớn các nước đều dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật, đây là phương pháp được sử dụng trong sản xuất cồn [9]

Đường hóa dịch cháo nấu có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hay liên tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau, nhưng vẫn bao gồm:

- Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa

- Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trên trong thời gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường

- Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt độ lên men [9]

Phương pháp đường hóa

Đường hóa gián đoạn

Đặc điểm: Tất cả quá trình đường hóa chỉ diễn ra trong một thiết bị gọi là thùng

Đường hóa liên tục

Đặc điểm: quá trình đường hóa được thực hiện trong các thiết bị khác nhau, dịch cháo và enzyme amylaza liên tục đi vào hệ thống, dịch đường liên tục đi sang bộ phận lên men

Ưu điểm: Dịch cháo ít khi bị lão hóa khi làm lạnh tới nhiệt độ đường hóa Thời gian đường hóa ngắn, tăng công suất thiết bị và do đó tiết kiệm được diện tích nhà xưởng 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

Nhược điểm: Thiết bị phức tạp 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 [9]

Kết luận: dựa vào những phân tích trên, lựa chọn phương pháp đường hóa liên tục

để sản xuất cồn 96º vì có nhiều ưu điểm hơn

Quá trình lên men

Cơ sở lí thuyết

Quá trình lên men rượu là quá trình biến đổi đường dưới tác dụng của các hệ enzyme khác nhau để tạo thành một loạt chất trung gian trong đó, giai đoạn trung gian quan trọng là biến thành acid piruvic (CH3CO-COOH) Từ acid piruvic trong điều kiện thiếu

CO2 sẽ hình thành nên ethanol và một số sản phẩm khác tuỳ theo điều kiện lên men Quá trình men rượu bình thường xảy ra theo phương trình sau:

C6H12O6 CH3CH2OH + 2CO2 + 28,2 Kcal

Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian quá trình lên men rượu: Trong quá trình lên men, dưới tác dụng của enzyme zymase tạo ra sản phẩm chính là rượu và CO2, ngoài ra còn tạo ra nhiều chất khác Bằng phân tích sắc ký khí người ta phát hiện trên 50 chất khác nhau, có thể xếp thành 4 nhóm chính: acid, ester, aldehyt và rượu cao phân tử

- Sự tạo thành acid: Trong quá trình lên men rượu luôn tạo ra các acid hữu cơ bao gồm: acid acetic, lactic, citric và succinic nhưng nhiều hơn cả là acid acetic và lactic

- Sự tạo thành aldehyd và rượu cao phân tử: Rượu cao phân tử là các rượu có số nguyên tử C trong phân tử lớn hơn 2, là những sản phẩm phụ quan trọng của quá trình lên men rượu Còn aldehyd là sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu Rượu bậc cao tuy trong dịch lên men ít, khoảng 0,1 - 0,5% nhưng nếu vào rượu sản phẩm thì

sẽ ảnh hưởng xấu đến mùi vị sản phẩm Hỗn hợp rượu bậc cao có tên gọi chung là dầu fusel, còn gọi là dầu khét, có mùi rất khó chịu, kém tan trong nước Nguồn gốc tạo thành rượu bậc cao là do các acid amin có sẵn trong môi trường hoặc do phản ứng thuỷ phân protein, polypeptid khi nấm men thoái hoá, tự phân huỷ Phương trình tổng quát tạo thành rượu bậc cao từ acid amin có dạng:

R - CHNH2 - COOH + O2 RCH2OH + NH3 + CO2

- Sự tạo thành ester: Song song với việc tạo ra acid và alcol, các acid và alcol sẽ tác dụng lẫn nhau để tạo ra những ester tương ứng có thể viết tổng quát dưới dạng:

R1CH2OH + R2COOH R2COO-CH2R1 + H2O [10]

Phương pháp lên men

Lên men gián đoạn

Đặc điểm: Quá trình lên men chỉ diễn ra trong thùng riêng biệt, thời gian lên men kéo dài

Ưu điểm: thao tác của công nhân đơn giản, thiết bị dễ vệ sinh, sửa chữa, ít bị nhiễm hàng loạt, khi nhiễm thì dễ xử lí, hiệu suất khá

Nhược điểm: chất lượng lên men không đồng đều, hiệu suất lên men thấp, thời gian lên men dài, năng suất thu được từ thiết bị thấp [9]

Lên men liên tục

Đặc điểm: dịch đường và men giống được cho vào thùng đầu, gọi là thùng lên men chính, luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1ml dịch Khi đầy thùng đầu thì dịch lên men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa giấm chín, quá trình xảy ra dịch liên tục đi vào và dịch giấm chín liên tục đi ra Nhiệt độ lên men thấp hơn so với lên men gián đoạn [9]

Ưu điểm: Dùng một lượng lớn men giống ở 3 thùng nên lên men xảy ra nhanh, hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn Hiệu suất lên men tăng, dễ cơ khí và tự động hóa, chất lượng giấm chín là ổn định, phương pháp tiến bộ và cho hiệu quả cao [9]

Nhược điểm: Khi nhiễm tạp thì rất khó xử lý nên đỏi hỏi yêu cầu 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 [9]

Lên men bán liên tục

Đặc điểm: lên men liên tục ở giai đoạn lên men chính và lên men gián đoạn ở giai đoạn cuối Phương pháp được cải tiến áp dụng với các nhà máy có công suất thấp hoặc trung bình chưa đủ điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết

Ưu điểm: đơn giản, rút ngắn được chu kì lên men, đảm bảo được thời gian lên men cuối, nâng cao hiệu suất lên men Tế bào nấm men liên tục sinh sản trong giai đoạn lên men chính do đó không cần sử dụng men giống thường xuyên

Nhược điểm: Thao tác phức tạp hơn, yêu cầu theo dõi chặt chẽ hơn so với lên men gián đoạn, lắp đặt phức tạp, cần chú ý việc giải phóng giấm chín và vệ sinh sát trùng các thùng, đặt biệt là các thùng đầu dãy

Kết luận: Lựa chọn phương pháp lên men liên tục có nhiều ưu điểm thích hợp để sản xuất cồn 96o

Quá trình chưng cất và tinh chế

Cơ sở lí thuyết

Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín và thu được cồn thô hoặc rượu thô Tinh chế là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn, sản phẩm thu được là cồn tinh chế [9]

Giấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như rượu, este, aldehyt và một số ancol cao phân tử còn gọi là dầu fusel Dịch giấm chín cần phải chưng cất để loại nước đưa hàm lượng etanol 70 - 80 đến 90 - 96% [9]

Cồn thô nhận được sau khi chưng cất còn chứa rất nhiều tạp chất gồm các nhóm chất như aldehyt, este, alcol cao phân tử và các axit hữu cơ

Cơ sở của quá trình tinh chế là dựa vào độ bay hơi tương đối của các cấu tử khác nhau trong hỗn hợp Nếu hàm lượng tạp chất không lớn, ta có thể giả thuyết rằng độ bay hơi của tạp chất này không phụ thuộc vào sự có mặt của các tạp chất khác Trên giả thuyết đó, ta có thể nghiên cứu được sự vận chuyển từng loại tạp chất trong tháp tinh chế và biết được sự phân bố của chúng theo chiều cao của tháp [10]

Quá trình tinh chế ethanol thực chất là một quá trình tách phân đoạn các tạp chất và rượu có nhiệt độ khác sôi nhau Ethanol thô vào tháp được cấp nhiệt sẽ bốc hơi và chuyển động đi lên, qua các đĩa của tháp Càng lên cao, nhiệt độ càng giảm Khi hơi chuyển động qua các đĩa của tháp gặp chất lỏng từ trên đi xuống, các cấu tử có nhiệt độ sôi cao

sẽ ngưng tụ, cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bổ sung thêm Cuối cùng, ở trên đỉnh tháp chủ yếu là cấu tử có nhiệt độ sôi thấp, hơi đó được qua thiết bị làm lạnh - ngưng tụ, một phần chất lỏng ngưng tụ cho trở lại (hồi lưu) tháp [10]

Ngược lại, chất lỏng trong tháp đi từ trên xuống gặp hơi bốc lên có nhiệt độ cao hơn,

một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp bốc hơi do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong chất lỏng càng xuống gần đáy tháp càng tăng Ở đáy tháp gần như chỉ còn cấu tử khó bay hơi (nhiệt độ sôi cao) Từ đó, ta lấy được các cấu tử có nhiệt độ sôi khác nhau ứng với các đĩa khác nhau của tháp và tinh chế được ethanol có chất lượng theo yêu cầu [10]

Phương pháp chưng luyện

Chưng luyện gián đoạn

Đặc điểm: Giấm chín được bơm vào thùng chứa chưng cất 1, sau đó mở hơi đun cho tới sôi Hơi rượu bay lên theo chiều cao tháp 2 và được nâng cao nồng độ ra khỏi tháp thiết bị ngưng tụ và làm lạnh rồi vào thùng chứa [9]

Ưu điểm: Đơn giản, dễ thao tác, tốn ít thiết bị [9]

Nhược điểm: Do thời gian chưng cất lâu nên thùng chứa lớn, tốn vật liệu chế tạo mà năng suất lại thấp Mặt khác giấm chín đưa vào không được đun nóng bằng hơi nhiệt ngưng tụ của cồn thô nên tốn hơi Nồng độ cồn không ổn định và giảm dần theo thời gian Hiệu suất thu hồi rượu thấp do rượu còn lại trong bã nhiều

Chưng luyện bán liên tục

Đặc điểm: Lên men xong giấm chín được bơm vào thùng cất thô, vì làm việc gián đoạn nên bố trí hai thùng song song nhưng làm việc so le để ổn định phần nào nồng độ cồn thô trước khi vào tháp tinh Hơi rượu bay lên được ngưng tụ ở thùng ngưng tụ cồn thô rồi vào thùng tạm chứa cồn thô, tiếp đó đi vào tháp tinh chế được đun bằng hơi Hơi bay lên và được ngưng tụ ở bình và lấy ra ở dạng cồn đầu Cồn sản phẩm ở đây lấy ra ở dạng lỏng [9]

Ưu điểm: khắc phục được nhược điểm của chưng cất gián đoạn

Nhược điểm: khắc phục chưa triệt để, hiệu quả kinh tế của hệ thống chưa cao [9]

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 Từ đó chia thành chưng luyện theo hệ thống một dòng (gián tiếp) hoặc hai dòng (vừa gián tiếp và vừa trực tiếp)

Sơ đồ hai tháp gián tiếp một dòng: Hệ thống này tuy có tiên tiến hơn hệ thống chưng luyện gián đoạn và bán liên tục nhưng chất lượng cồn chưa cao hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải tăng lượng cồn đầu lấy ra

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

Hệ thống ba tháp làm việc gián tiếp:

- Hệ thống cho phép nhận 70 - 80% cồn loại I theo tiêu chuẩn TCVN 71, 20 - 30% cồn loại II, 3 - 5% cồn đầu

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

Sơ đồ chưng luyện 3 tháp và một tháp fusel

- Hệ thống này khác với hệ thống khác là dầu fusel được lấy ra nhiều hơn 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 trong dầu

Sơ đồ chưng luyện 4 tháp ( thêm một tháp làm sạch)

- Cồn thu được sau khi qua 3 tháp đầu không làm nguội mà được đưa vào tháp làm sạch để tách tạp chất đầu và tạp chất cuối Do vậy chất lượng cồn được nâng cao Kết luận: Chọn phương pháp chưng cất hai tháp gián tiếp một dòng kết hợp với quá trình tách nước để sản xuất cồn 96º

Quá trình tách nước của cồn 96º

Cơ sở lí thuyết

Vì hỗn hợp rượu – nước là một hỗn hợp đẳng phí, nên với những phương pháp chưng cất và tinh chế thông thường, không bao giờ tinh chế được cồn etylic có nồng độ lớn hơn 95,57% Muốn có được cồn 96%, ta thường dùng một số phương pháp tách nước để hút phần nước còn lại trong cồn etylic 95,57%

Các phương pháp tách nước

Dùng Na 2 SO 4 , CaSO 4 , CaCO 3 , CuSO 4 khan để hấp phụ nước

Phương pháp này dựa vào tính háo nước của Na2SO4, CaSO4, CaCO3, CuSO4 khan Sau khi hấp phụ nước, chúng sẽ được đun nóng để tái sinh chất hấp phụ Tuy nhiên, phương pháp này cho hiệu suất thu hồi rượu thấp (60 - 65%) so với nguyên liệu thô ban đầu, chỉ thích hợp cho việc sản xuất ở quy mô nhỏ như phòng thí nghiệm

Công nghệ chưng cất sử dụng hỗn hợp 3 cấu tử (như benzen)

Hệ đẳng phí là hệ gồm các cấu tử có nhiệt độ sôi gần bằng nhau Để phá vỡ điểm sôi hỗn hợp nhằm thực hiện việc chưng cất thì một lượng nhỏ benzen có thể thêm vào Benzen tạo ra điểm sôi hỗn hợp cấp ba với nước và ethanol nhằm loại bỏ ethanol ra khỏi nước, và điểm sôi hỗn hợp cấp hai với ethanol loại bỏ phần lớn benzen Ethanol được tạo ra không chứa nước

Yêu cầu của chất mới thêm vào: có độ bay hơi lớn hơn các cấu tử trong hỗn hợp,

tạo hỗn hợp đẳng phí với cấu tử cần tách ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của hỗn hợp đẳng phí ban đầu, không hòa tan cấu tử cần tách, dễ dàng thu hồi, rẻ tiền, dễ kiếm

Ưu điểm: Công nghệ tương đối đơn giản, dễ vận hành

Nhược điểm: Tốn dung môi, tốn nhiệt làm bay hơi dung môi trong quá trình chưng cất, trong một số trường hợp dung môi có tính độc nên nếu thất thoát sẽ gây ô nhiễm môi trường

Hấp phụ rây phân tử

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào khả năng hấp phụ chọn lọc của Zeolite chỉ hấp phụ nước và một ít ethanol với kích thước lỗ mao quản là 3A Nước có kích thước lỗ mao quản là 2,5A nên bị hấp phụ Ethanol có kích thước lỗ mao quản 4A nên không bị hấp phụ Hấp phụ xong chúng sẽ được tái sinh bằng cách giảm áp, hơi nước thoát ra ngoài

Ưu điểm: Ethanol thương phẩm có chất lượng cao và ổn định, loại bỏ hoàn toàn khả năng gây ô nhiễm môi trường, tốn ít năng lượng tiêu thụ Ethanol mất mát rất ít, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao, thời gian sống của xúc tác dài và giảm tiêu thụ năng lượng cho quá trình chưng cất khoảng 20%

Nhược điểm: vốn đầu tư ban đầu lớn do phải thiết kế một dây chuyền hiện đại Kết luận: Trong các phương pháp trên, phương pháp hấp phụ nước bằng rây phân

tử (Zeolit) được sử dụng rộng rãi vì có nhiều ưu điểm và chọn phương pháp hấp phụ

nước Zeolit để tách nước trong quy trình công nghệ sản xuất cồn

Tình hình sản xuất cồn trên thế giới và ở Việt Nam

Sản xuất cồn trên thế giới

Năm 2010, toàn thế giới sản xuất 86,85 tỷ lít ethanol Trong đó Mỹ và Brazil đã chiếm đến 88% Nước Mỹ đứng đầu với sản lượng 49,95 tỷ lít, bằng 58% toàn thế giới tiếp đến là Brazail 26,2 tỷ lít, chiếm 30% toàn cầu Hiện nay, ethanol của Brazil và Mỹ đáp ứng đầy đủ những tiêu chí và phát triền bền vững của EU [17]

Theo thống kê, năm 2011, ở Mỹ có 204 nhà máy sản xuất ethanol với tổng cộng suất 51133 (1000 lít/năm) và có khoảng 10 dự án sắp hoàn thành [18]

Ở các nước công nghiệp phát triển như Italia, Pháp, Tây Ban Nha,… cồn được dùng

để làm tăng nồng độ rượu Trung Quốc cũng đang có những nổ lực sánh bước cùng các

“cường quốc” ethanol, với sản lượng khoảng 2 tỉ lít năm 2011 [19] Sản lượng ethanol sản xuất theo các khu vực trên thế giới được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Sản lượng ethanol theo khu vực trên thế giới [19]

Sản xuất cồn ở Việt Nam

Tổng công suất hàng năm của các nhà máy sản xuất Bio-Ethanol tại Việt Nam khoảng 106 triệu lít, trong đó nhà máy cồn Lam sơn có công suất lớn nhất (27 triệu lít, chiếm 27%) Các nhà máy còn lại đều có công suất nhỏ hơn 10 triệu lít/năm (phổ biến

từ 3 - 6 triệu/năm) Trong số 14 nhà máy thì có 9 nhà máy được sử dụng nguyên liệu đầu vào là mật rỉ, 5 nhà máy sử dụng tinh bột (năm 2008) [20]

Tính đến tháng 4/2012, có 13 dự án sản xuất ethanol nhiên liệu, 5 nhà máy đã đi vào hoạt động với công suất thiết kế 490 triệu lít/năm Một số nhà máy sản xuất cồn ở Việt Nam: nhà máy Ethanol Đại Lộc- Quảng Nam 100 triệu lít/năm, nhà máy Ethanol Cư Jút

- Đắc Nông 50 triệu lít/năm, nhà máy Ethanol Tam Nông - Phú Thọ 100 triệu lít/năm, nhà máy Ethanol Dung Quất 100 triệu lít/năm, nhà máy Ethanol Bình Phước 100 triệu lít/năm [19]

Năm 2014, cả nước có 07 Nhà máy Ethanol với tổng mức đầu tư trên 500 triệu USD, với công suất thiết kế 600000 m3/năm, tập trung chủ yếu tại Miền Trung - Tây Nguyên

và Miền Nam Việt Nam Hầu hết các nhà máy có công suất lớn mới xây dựng đều sử dụng sắn (khô hoặc tươi) làm nguyên liệu để sản xuất Ethanol Tuy nhiên phần lớn các nhà máy đã tạm dừng sản xuất vì không có thị trường tiêu thụ

Việt Nam đã sử dụng xăng sinh học (E5RON92) đại trà trên toàn quốc từ ngày 1/1/2018 và sản lượng tiêu thụ ngày càng tăng, khi chuyển sang dùng xăng E5 thì nhu cầu nguồn cung ethanol được đặt ra: Liệu có đủ lượng ethanol cho việc phối trộn xăng E5 hay không? Thực tế thì ethanol vẫn phải nhập khẩu mới đáp ứng kịp nhu cầu Hiện tại, nước ta mới chỉ có Công ty Tùng Lâm cung cấp ethanol để pha chế, làm xăng E5 Ngoài ra nhà máy ethanol Bình Phước (công suất 100 triệu lít/năm) và Dung Quất công suất 100 triệu lít/năm cũng đã được khởi động trở lại sau khi đóng cửa, các nhà máy khác đã đóng cửa do nhiều nguyên nhân

Chương 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Quy trình công nghệ [21]

NghiềnHòa nướcTách phôiNấu sơ bộ Phun dịch hóaNấu chínTách hơi

Lên menChưng cất

Làm nguộiĐường hóaLàm nguội

Hấp phụ - Giải hấp

Ngô

Phôi

Gia nhiệt

Tách bãDầu fusel

Cồn 96ºHơi thứ