CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETHYLIC

Tính chất vật lí của rượu ethylic A. Chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, tan vô hạn trong nước, hòa tan được nhiều chất iot, benzene,… B. Chất lỏng màu hồng, nhẹ hơn nước, tan vô hạn trong nước, hòa tan trong nhiều chất như iot, benzene,… C. Chất lỏng không màu, không tan trong nước, hòa tan được nhiều chất như iot, benzene,.. Chất lỏng không màu, nặng hơn nước, tan vô hạn trong nước, hòa tan trong nhiều chất như iot, benzene Etanol còn được biết đến như là rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu có nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễ cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

Môn : Công nghệ chế biến đồ uống Bài thuyết trình tiểu luận

Lớp: ĐHTP 12A Tên nhóm: Nhóm 1 GVHD: Nguyễn Đắc Trường

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

CỒN ETHYLIC

Nguyễn Thị Kim Thoa 160 Trần Thị Kim Phượng 16024511

Họ và tên MSSV Nhiệm vụ

Nguyễn Huỳnh Tú Anh 16014431 Tìm hiểu quá trình Xử

lý dịch lên menThuyết trình

Trần Ngọc Phương Lam 16015791 Tìm hiểu quá trình Xử lý và đường hóa

liệu và những yêu cầu

kỹ thuậtThuyết trình

TR Ò C

HƠ I

CÂ U H

ỎI

Câu 2 Chọn định nghĩa đúng về rượu trong số các định nghĩa sau:

A Là hỗn hợp rượu với nước trong đó rượu chiếm 45%.

B Là hỗn hợp rượu với nước trong đó rượu chiếm 45% về khối lượng.

C Là hỗn hợp rượu với nước trong đó nước chiếm 45%

về thể tích.

D Là hỗn hợp rượu với nước trong đó cứ 100 ml hỗn hợp

có 45 ml rượu nguyên chất

Câu 3: Công thức cấu tạo thu gọn của rượu etylic là:

Câu 5: Tính chất vật lí của rượu ethylic

A Chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, tan vô hạn trong nước, hòa tan được nhiều chất iot, benzene,…

B Chất lỏng màu hồng, nhẹ hơn nước, tan vô hạn trong nước, hòa tan trong nhiều chất như iot, benzene,…

C Chất lỏng không màu, không tan trong nước, hòa tan được nhiều chất như iot, benzene,

Chất lỏng không màu, nặng hơn nước, tan vô hạn trong nước, hòa tan trong nhiều chất như iot, benzene,…

I Khái niệm

Etanol còn được biết đến như là rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu có nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễ cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn

Etanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn.Năm 1858, Archibald Scott Couper đã công bố công thức cấu trúc của etanol: điều này làm cho etanol trở thành một trong các hợp chất hóa học đầu tiên có sự xác định cấu trúc hóa học.

1 Lịch sử hình thành

I Khái niệm

2 Sơ lược về tình hình sản xuất, sử dụng cồn etylic trong nước và Thế giới

– Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn

để pha chế rượu vaà cho các nhu cầu khác như: y

tế, nhiên liệu và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp

– Tuỳ theo tình hình phát triển của mỗi nước, tỷ

lệ cồn dùng trong các ngành rất đa dạng và khác nhau Ở các nước có nền công nghiệp rượu vang phát triển như Italia, Pháp, Tây ban nha… cồn được dùng để tăng thêm nồng độ rượu Một lượng khá lớn cồn được dùng để pha chế các loại rượu mạnh, cao độ như Whisky, Martin, Brandy, Napoleon, Rhum…

Rượu vàà các đồ uống có rượu chiếm một vị trí đáng kể trong công nghiệp thực phẩm Chúng rất đa dạng tuỳ theo truyền thống và thị hiếu của ngườitiêu dùng Có thể chia thành 3 loại chính: rượu mạnh có nồng độộ̣ trên 30% V, rượu thông thường có nồng độộ̣ từ 15 đến 30 % V và rượu nhẹ có nồng độ dưới 15% V.

Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ công

đã có từ ngàn xưa và chưa có tài liệu nào cho biết chính xác có từ khi nào Sau đó một loạt các nhà máy sản xuất rượu từà nguyên liệu tinh bột được thành lập như ở Hà Nội, Nam Định, Hải Dương,… Sau này có xây dựng thêm một số nhà máy sản xuất cồn rượu từ mật rỉ tận dụng mật rỉ của các nhà máy đường

3 Ứng dụng

Hiện nay Cồn Ethanol được ứng dụng khá phổ biến trong đời sống, hoạt động kinh doanh:

– Cồn Ethanol dùng pha chế đồ uống, rượu bia

+ Làm vang quả hỗn hợp, vang cẩm, vang nếp

+ Sản xuất rượu mạnh

+ Sản xuất rượu phổ thông

– Cồn Etanol dùng để pha chế xăng sinh học E5, E10, thường tỉ lệ xăng chiếm trên 90%

– Cồn Ethanol dùng trong ngành vệ sinh công nghiệp, tẩy rửa

– Cồn Ethanol dùng trong ngành thực phẩm, làm nước ướp gia vị

– Cồn Ethanol dùng trong ngành dược, pha chế dược liệu

– Cồn Ethanol dùng trong ngành in ấn

– Cồn Ethanol dùng trong ngành y tế, sát trùng

– Cồn Ethanol dùng trong ngành mỹ phẩm, sơn móng tay

– Cồn Ethanol dùng trong ngành điện tử, lau vi mạch, bo mạch– Cồn Ethanol dùng trong sản xuất cồn thạch, cồn khô

II Nguyên liệu – Những yêu cầu kỹ thuật

 Nguyên tắc: Bất cứ nguyên liệu nào chứa polysaccharide đều

có thể sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn

 Yêu cầu chung của nguyên liệu trong sản xuất theo quy mô công nghiệp:

 Hàm lượng đường hoặc tinh bột cao, hiệu quả kinh tế cao

 Vùng nguyên liệu tập trung và đủ cho nhu cầu sản xuất

Hai loại nguyên liệu phổ biến:

 Tinh bột

 Rỉ mật

1 Nguyên liệu chứa tinh bột

 Sắn:

Thành phần của củ sắn

tươi:

Tinh bột: 20-34%

Phazeolunatin bị thủy phân thành HCN Đây là một chất gây độc cho cơ thể, tuy nhiên dễ bay hơi và hòa tan trong nước nên dễ loại bỏ Chính vì vậy mà sắn thái lát, phơi khô giảm đáng kể số lượng HCN có trong đó Đồng thời một lượng nhỏ HCN còn lại không làm ảnh hưởng đến quá trình lên men trong sản xuất cồn.

Vitamin thường bị mất trong quá trình sản xuất

Độc tố: phazeolunatin

Các loại tinh bột khác

- Với các loại hexoza có khả năng lên men được

- Với các polysaccharide cần phải thủy phân thành các đường trước khi lên men

- Tinh bột thường được thủy phân Tùy vào phương pháp thủy phân

mà ta thu được các sản phẩm khác nhau:

+ Nếu thủy phân tinh bột bằng acid và nhiệt độ ta sẽ thu được glucoza, tuy nhiên hiệu xuất không cao và gây ô nhiễm môi trường + Nếu dùng amylaza của mầm đại mạch ta sẽ thu được 70-80% là maltoza và 30-20% là dextran

+ Nếu dùng amylaza của nấm mốc ta sẽ thu được 80-90% là glucozaCelluloza dưới tác dụng của acid vô cơ loãng, nhiệt độ và áp suất cao sẽ bị phân hủy thành glucoza

Hemicelluloza (bán xơ): dễ bị thuỷ phân hơn celluloza để tạo thành glucoza

Ứng dụng của mật rỉ

Mật rỉ được sử dụng trong nhiều sản xuất công nghiệp khác nhau như:

+ Sản xuất cồn

+ Sản xuất acid acetic, acid citric

+ Sản xuất nấm men bánh mì, nấm men cho chăn nuôi

+ Sản xuất bột ngọt (mì chính)

+ Sản xuất glycerin

2 Mật rỉ

III Quy trình sản xuất

Tiền xử lí rỉ đường

- Pha loãng 50%

- Cho theo tỉ lệ 0,4-0,6%

- Cho fluosilicat natri

- Nguồn nitro theo tỉ lệ 1g (hoặc 0,5g ure trong 1 lít dung dịch lên men

0,4 Khuấy đều để yên 10,4 4h

để diệt khuẩn có thể xử lí như sau:

1 Xử lý và đường hóa

1.1 Nghiền nguyên liệu

- Nghiền nguyên liệu mục đích nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật để giải phóng các hạt tinh bột khỏi các mô Trong quá trình nghiền hạt nhỏ lọt qua rây được quạt hút và đẩy ra ngoài, phần lớn ở lại tiếp tục nghiền

-Hiện nay ở nước ta thường dùng các loại máy nghiền búa, nghiền nhỏ dùng búa có chiều dày 2-3mm, nghiền thô dùng bùa có chiều dày 6-10mm.Tốc độ quay của búa 75-80m/s

- Với sắn khô khi nấu ở áp suất thường thì nghiền càng mịn càng tốt

1.2 Nấu nguyên liệu

1.2.2 Các biến đổi hóa lý

1.2.2.1 Sự trương nở và hòa tan tinh bột

- Trương nở là quá trình mà các phân tử hút dung môi để làm tăng thể tích Tinh bột chứa amyloza và amylopectin theo tỉ lệ 1:4 Trong hồ tinh bột amylopectin trương nở, đan chéo nhau, trong đó lẫn vào là các hạt amyloza

- Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào nguyên liệu và kich thước tinh bột Đồng thời sự hồ hóa phụ thuộc vào chất điện giải, muối kiềm và trung tính làm giảm nhiệt độ hồ hóa còn đường làm tăng nhiệt độ hồ hóa

- Khi tăng nhiệt độ dung dịch bột 30-45ᵒC độ nhớt giảm dần và qua điểm cực tiểu, sau đó tinh bột bắt đầu trương nở hòa tan dần nên độ nhớt tăng nhanh và đạt cưc đại

1.2.2.2 Sự biến đổi tinh bột và đường

-Trong khi nấu một phần nhỏ tinh bột biến thành đường, đường này sẽ tham gia vào các phản ứng tạo melannoidin, furfunol, caramen Tuy nhiên hàm lượng các chất hình thành thấp nên k gây ảnh hưởng quá trình lên men cồn

- Khi quá trình nấu sơ bộ tăng nhanh đến 50-60ᵒC sẽ hạn chế hoạt động của amylaza làm giảm quá trình tạo đường vào trước thời gian nấu

1.2.3.1 Phương pháp nấu gián đoạn

Quá trình nấu được thực hiện như sau:

- Cho nguyên liệu vào nồi, cho toàn bộ nước vào nồi với tỷ lệ 3,5 đến 4lít/kg nguyên liệu tuỳ thuộc vào hàm lượng tinh bột, đậy nắp kín cho máy khuấy làm việc rồi bắt đầu xông hơi sao cho 45 đến

60 phút thì áp suất trong nồi đạt yêu cầu Đối với nguyên liệu đã nghiền thì áp suất đạt yêu cầu khoảng 3 đến 3,5 kg/cm2

- Lúc đầu cần phải đuổi hết không khí và khí không ngưng ra cho tới khi thấy có hơi nước bão hoà thoát ra ở van xả Thời gian nấu

từ 60 đến 70 phút được tính từ khi đã đạt áp suất yêu cầu,nhiệt độ tương ứng là 135 đến 140 độ C

- Khi nấu có thể cho thêm axit sunfuric loãng với hàm lượng 2 đến 4kg/tấn nguyên liệu sẽ nấu nhanh chín hơn và chống cho dịch cháo tinh bột ít hoặc không bị lão hoá Tuy nhiên nếu cho nhiều

sẽ không có lợi do ăn mòn thiết bị và làm giảm hoạt tính của amylaza

1.2.3.2 Phương pháp nấu bán liên tục

- Đặc điểm:

Nấu trong 3 nồi thành 3 giai đoạn :

+ Nấu sơ bộ

+ Nấu chín ( làm việc gián đoạn)

+ Nấu chín thêm có dung tích gấp 3 lần

so với nồi nấu chin (làm việc liên tục)

+ Tốn nhiều thiết bị

+ Nhiệt độ nấu chín cao nên tổn thất đường

- Quá trình nấu:

+ Nấu sơ bộ được thực hiện trong thiết bị hình trụ Lúc đầu cho lượng nước 40 đến 50 độ C vào cùng với tỷ lệ 3,5 đến 4lít/kg bột khuấy trộn rồi dùng hơi thứ từ nồi nấu chín thêm để đun dung dịch bột tới 70 đến

85 độ C và duy trì khoảng 50 đến 60 phút sau đó đưa sang nồi nấu

chín

+ Nấu chín tiến hành như trong phương pháp nấu gián đoạn tuy nhiên

áp suất và thời gian nấu ít hơn áp suất nấu từ 2,8 đến 3,2 kg/cm2,

nhiệt độ 130 đến 135 độ C, thời gian nấu khoảng 60 phút

+ Dịch cháo sau khi nấu chín được đưa sang nồi nấu chín thêm Nồi nấu chín thêm có dung tích gấp 3 lần so với nồi nấu chín,nhưng chỉ

đổ đầy 2/3 nồi phần còn lại chứa hơi áp suất nấu từ 0,5 đến 0,7

kg/cm2, nhiệt độ 105 đến 106 độ C, thời gian nấu khoảng 50 đến 60 phút Quá trình nấu chín thêm là quá trình liên tục

Hiện nay ở nước ta hầu hết đang sử dụng phương pháp này trong các nhà máy sản xuất cồn lớn do hiệu quả tốt, thao tác vận hành đơn giản, các thông số công nghệ không yêu cầu chặt chẽ như : kích thước hạt bột, chất lượng bột…

1.2.3.3 Phương pháp nấu liên tục

- Đặc điểm: Quá trình nấu liên tục cũng

được thực hiện thông qua 3 giai đoạn thực hiện trong 3 thiết bị khác nhau là : Nấu sơ bộ, nấu chín và nấu chín thêm Thời gian nấu rút ngắn hơn

- Ưu điểm:

+ Tận dụng được nhiều hơi

+ Hiệu suất tăng 5 lít so với nấu bán liên tục và 12 lít/ tấn tinh bột so với nấu gián đoạn

+ Nấu nhiệt độ thấp, thời gian ngắn làm giảm đường bị cháy

- Nhược điểm:

+ Nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ

+ Điện hơi nước phải ổn định

1.2.4 Đường hóa dịch cháo

- Tinh bột hoà tan trong dịch cháo sau khi nấu xong chưa thể lên men trực tiếp để thành rượu được Để lên men được phải trải qua quá trình thuỷ phân do tác dụng của xúc tác amylaza để thành đường Quá trình này gọi là đường hoá nó đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất cồn Etylic, quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do giảm bớt hoặc gia tăng đường

và tinh bột còn sót sau khi lên men

Dịch cháoLàm lạnh Nồi chứaLàm lạnh Lên men

Amylaza

Sơ đồ chung

1 2 3 4

- Quá trình đường hoá dịch cháo nấu có thể thực hiện gián đoạn hay liên tục Tuy nhiên về cơ bản thì nó bao gồm các công đoạn sau:

+ Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo

và giữ ở nhiệt

độ trên trong thời gian xác

amylaza chuyển hoá tinh bột thành đường

độ lên men

+ Sau đường hoá nhiệt độ dịch đường là

30 độ C hàm lượng đường đạt 80 đến 100g/l

1.2.4.1 Đường hóa liên tục( đường hóa liên tục 2 lần)

- Đường hóa liên tục được tiến hành

trong cách thiết bị khác nhau, dịch

cháo và dịch amylase liên tục đi vào

hệ thống, dịch đường liên tục đi vào

bộ phận lên men

- Phương pháp: Dịch cháo được nấu

trong môi trường áp suất thấp(0,2

kg/) nên nhiệt độ nấu chín chỉ còn

58-59ᵒC

- Ưu điểm:

+ Hạn chế lão hóa tinh bột

+ Thời gian đường hóa ngắn 10-15p

+ Dùng áp suất chân không nên hơi

nước sẽ kéo theo metanol, furfurol

và các mùi lạ do đó nâng chất lượng

nguyên liệu

1.2.4.2 Đường hóa gián đoạn

Được thực hiện trong một thiết bị gọi là thùng đường hóa.Thùng đường hóa gián đoạn có cấu tạo tương tự như đường hóa liên tục lần

1 Chiều cao thùng khoảng 0,5-0,6 so

với đường kính Bên trong cánh khuấy với tốc độ 50-60 vòng/phút nhằm giúp quá trình làm lạnh nhanh

a) Phương pháp 1:

Cho 13- 15% dịch amylaza vào, khuấy đều, mở

nước lạnh Cho cháo vào đến khi hết cháo thì nhiệt

độ là 60ᵒC Sau đó cho hết dịch amylase còn lại

vào nhiệt độ lúc này là 57-58ᵒC.Ngừng khuấy,

đóng van làm lạnh để yên 10-15p Sau đó mở nước

lạnh tới nhiệt độ 28-30ᵒC rồi bơm sang hệ thống

lên men.

- Ưu điểm: cháo được dịch hóa

- Nhược điểm: thơi gian dài, làm mất hoạt tính của

13-15% amylaza

b) Phương pháp 2:

Cho toàn bộ amylaza vào, bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh cho cháo vào với tốc độ nhanh nhưng phải khống chế nhiệt độ 57-58ᵒC Cho hết cháo ngừng khuấy đóng van làm lạnh để yên trong 10-15 phút.Bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh đến 28-30ᵒC rồi bơm sang hệ thống lên men.

- Ưu điểm: k lão hóa tinh bột

- Nhược điểm: Hoạt tính amylaza dễ bị mất nhiều

c) Phương pháp 3

• Cho toàn bộ dịch cháo vào

• Bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh đến 70ᵒC

• Cho fluosilicat natri 2% vào để sát trùng

• Cho 5-10% amylaza vào để dịch hóa, làm lạnh 60ᵒC Cho hết phần amylaza còn lại vào

• Thời gian đường hoa là 4h

• Làm lạnh đến nhiệt độ lên men

- Ưu điểm: hoạt động enzyme giảm không đáng kể

- Nhược điểm:

+ Tinh bột bị lão hóa nhiều, dịch đặc, độ nhớt cao làm giảm tốc độ cánh khuấy + Một phần hoạt tính của amylaza bị giảm

2 Lên men dịch đường

Sau khi đường hóa, dịch đường được làm lạnh tới 28 – 320C và được bơm vào thùng lên men (thùng ủ) Đường hexoza (C6H12O6) dưới tác dụng của nấm men sẽ chuyển hóa thành rượu ethylic, khí carbonic (2C2H5OH + 2CO2) và tạo thành một ít glycerin, acid succinic và 1 số sản phẩm khác

Sự lên men rượu là 1 quá trình sinh học có liên hệ mật thiết tới hoạt động của tế bào men 1g men ướt (có độ ẩm 70-75%) chứa 14 tỷ tế bào

Cơ chế lên men

Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua

bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong Tại đó các enxym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để tạo ra rượu và CO2 Hai chất này khuếch tán

và tan nhanh vào môi trường xung quanh (rượu tan nhanh hơn CO2) Lúc đầu hóa tan hoàn toàn sau tạo thành bọt khí bám quanh tế bào và bọt khí nổi dần lên bề mặt sau đó các bọt khí vỡ tạo thành tiếng rào rào (gọi là men ăn) Bọt khí tan tế bào men lại chìm xuống, tiếp tục háp thụ đường và các chất dinh dưỡng, lặp lại quá trình trên

Khi đường và chất dinh dưỡng còn ít các tế bào sẽ lằng xuống đáy thùng dịch lên men sẽ trong dần

2.2 Môi trường dinh dưỡng

 Nồng độ đường 15-18%: nếu ít hơn sẽ giảm năng suất, nhiều hơn sẽ làm áp suất thẩm thấu tăng quá trình lên men kéo dài và lại đường

 Nhiệt độ 28-32oC: nếu nhiệt độ cao hơn tạp khuẩn dễ phát triển do đó tạo nhiều ester và aldehyd, nếu thấp hơn thì nấm men phát triển chậm

 pH 4,5-5,2: nếu pH cao hơn sẽ làm tổn thất tăng nhanh

hàm lượng nito khoảng 0,35-04 g/l với nguyên liệu sắn và 0,15-0,2 đối với đường