THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 96 TỪ LÁT SẮN KHÔ NĂNG SUẤT 100.000 LÍT -NGÀY

Đồ án tốt nghiệp -1- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
MỞ ĐẦU
Rƣợu là một trong những sản phẩm truyền thống có từ lâu đời. Trên thế giới
có nhiều loại rƣợu nổi tiếng nhƣ vang, Brandy, Whisky, Rhum và Vodka… Ở Việt
Nam, nghề nấu rƣợu cũng có từ lâu đời tạo ra nhiều sản phẩm truyền thống nhƣ
rƣợu Bầu Đá, Kim Long,…
Cùng với sự phát triển của công nghệ lên men, công nghệ sản xuất rƣợu đã
nâng cao đƣợc năng suất và chất lƣợng. Không chỉ dừng lại ở đồ uống, rƣợu etylic
còn đƣợc dùng trong nhiều lĩnh vực nhƣ dung môi trong công nghệ; quốc phòng
làm thuốc súng không khói, nhiên liệu hoả tiễn trong quốc phòng; làm chất sát trùng
hoặc pha thuốc; sản xuất thuốc trừ sâu Đặc biệt, rƣợu etylic đƣợc sử dụng nhƣ
một nhiên liệu cồn sinh học.
Rƣợu etylic có vai trò quan trọng trong xã hội và đã đem lại thu nhập đáng kể,
đóng góp to lớn trong nền kinh tế quốc dân. Vì vậy, công nghệ sản xuất rƣợu luôn
đƣợc cải tiến. Rƣợu etylic có thể sản xuất từ dầu mỏ hoặc các nguyên liệu chứa
đƣờng hoặc các polysaccarit có thể thủy phân thành đƣờng lên men đƣợc. Hiện nay,
nguồn dầu mỏ đang cạn kiệt dần. Tuy nhiên, nguyên liệu giàu xenluloza để thủy
phân thành đƣờng lại hiệu quả kinh tế không cao. Vì vậy, nguyên liệu chủ yếu chứa
đƣờng đƣợc sử dụng là mật rỉ và tinh bột. Việt Nam là một nƣớc có nền nông
nghiệp xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới. Bên cạnh đó các ngành trồng trọt
nhƣ rau, củ, quả cũng phát triển không ngừng. Tất cả những yếu tố trên cho thấy,
nguồn nguyên liệu ở Việt Nam rất dồi dào và phong phú, đặc biệt là các loại cây
lƣơng thực chứa hàm lƣợng tinh bột cao nhƣ lúa, ngô, sắn Tuy nhiên, ngô, lúa là
hai cây lƣơng thực chính của Việt Nam và theo khuyến cáo thế giới là không nên
sản xuất rƣợu từ hai loại này. Hơn nữa, sắn có hàm lƣợng tinh bột cao; là loại cây
thích hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, đặc biệt là vùng trung du. Vì vậy, sắn là
nguyên liệu chủ yếu. Có thể dùng sắn tƣơi hoặc sắn lát khô nhƣng sắn lát khô giảm

đáng kể hàm lƣợng glucozit gây độc và thuận lợi trong vận chuyển, bảo quản.
Xuất phát từ đề tài đó, tôi đƣợc giao nhiệm vụ“ Thiết kế nhà máy sản xuất cồn
96
o
từ sắn lát khô với năng suất 100.000 lít sản phẩm / ngày. ”
Đồ án tốt nghiệp -2- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Chƣơng 1
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1. Vị trí xây dựng
Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Điện Nam – Điện
Ngọc thuộc địa phận xã Điện Nam và xã Điện Ngọc, huyện Điện Bàn, tỉnh
Quảng Nam; nằm kề tỉnh lộ 607 nối thành phố Đà Nẵng với phố cổ Hội An;
Cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 20km, cảng Tiên Sa 29 km về phía Bắc; cách sân
bay Chu Lai, cảng Kỳ Hà, khu lọc hóa dầu Dung Quất 100km.
Khu công nghiệp có tổng diện tích quy hoạch 418 ha, giai đoạn I là 145 ha.[11]
1.2. Đặc điểm tự nhiên
 Quảng Namcó khí hậu nhiệt đới gió mùa;
 Nhiệt độ trung bình từ 22
o
C÷23
o
C;
 Lƣợng mƣa trung bình trong năm là từ 1600÷2500 mm /năm;
 Độ ẩm trung bình trong năm khoảng 84%.
 Hƣớng gió chủ đạo là hƣớng Đông Nam. [12]
1.3. Nguồn nguyên liệu

Tính đến 15/06/2013 diện tích trồng sắn của tỉnh Quảng Nam đạt12.000 ha và
sẽ còn đƣợc mở rộng trong thời gian sắp tới. Với vùng nguyên liệu lớn có thể đáp
ứng đƣợc nguồn nguyên liệu cho nhà máy hoạt động ổn định. Ngoài ra, có thể mua
ở các tỉnh lân cận nhƣ Quảng Ngãi, Bình Định…
1.4. Hợp tác hóa
Nhà máy đƣợc xây dựng ở khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc. Đây là
khu công nghiệp cũng đƣợc hình thành lâu, vì vậy có nhiều nhà máy hình thành
trƣớc nhƣ nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi và trong tƣơng lai thì sẽ xây dựng
các nhà máy chế biến phân vi sinh. Các nhà máy này sẽ liên hợp với nhau tạo điều
kiện phát triển cùng nhau.
Về nguồn nguyên liệu thì sự hợp tác hoá chặt chẽ để phân vùng nguồn nguyên
liệu giúp thu hoạch đúng thời gian và đạt hiệu quả kinh tế cao. Ngoài ra, nhà máy
phải kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứu giống cây trồng, sở nông nghiệp và
Đồ án tốt nghiệp -3- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
phát triển nông thôn để kịp thời cung cấp cho nông dân các loại giống cho năng suất
cao đảm bảo chất lƣợng. Đồng thời, nguồn phế thải của nhà máy nhƣ bã rƣợu sẽ
là nguồn thức ăn cho các loại chăn nuôi heo, bò và sản xuất thức ăn nuôi tôm.
1.5. Nguồn cung cấp điện
Điện sử dụng từ hệ thống lƣới điện quốc gia 500KV truyền tải về khu công
nghiệp bằng đƣờng dây 110KV. Tại chân khu công nghiệp, có trạm biến áp 40MVA
(110/22), mạng 22KV trong khu công nghiệp. Tuy vậy, để đảm bảo an toàn cho quá
trình sản xuất đƣợc liên tục và an toàn về điện, nhà máy cần phải có máy phát điện
dự phòng khi có sự cố. [11]
1.6. Nguồn cung cấp hơi
Hơi đƣợc dùng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng
công đoạn sản xuất. Lƣợng hơi đốt cung cấp cho phân xƣởng đƣợc lấy từ lò hơi

riêng của nhà máy.
1.7. Nguồn cung cấp nƣớc
Trong khu công nghiệp có nhà máy nƣớc công suất 5.000 m
3
/24h cung cấp
cho nhà máy.
Khu công nghiệp có hệ thống thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải hoàn chỉnh. Tuy
nhiên, nƣớc thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu. Vì vậy, nƣớc thải
cần đƣợc xử lý sơ bộ trong nhà máy để đạt tiêu chuẩn rồi mới đƣa vào đƣờng ống
xử lý nƣớc thải chung của khu công nghiệp. [11]
1.8. Giao thông
Giao thông: đƣờng trục chính rộng 51m, dài 300m; đƣờng 15m dài 5.000m;
đƣờng 10,5m dài 4.300m.
Nằm trên trục đƣờng ĐT607A và ĐT607B nên kết nối đến mạng lƣới giao
thông thành phố Đà Nẵng, thành phố Hội An và quốc lộ 1A.
Khu công nghiệp có vị trí thuận tiện, nằm sát tỉnh lộ, cách quốc lộ 1A khoảng
3km, hạ tầng tốt, đầy đủ các dịch vụ phục vụ nhu cầu của các doanh nghiệp trong
khu công nghiệp: điện, nƣớc, xử lý thải rắn, ngân hàng, viễn thông. Vì vậy, hiện đã
có nhiều doanh nghiệp đang hoạt động rất tốt. Ngoài ra, còn thuận tiện vận chuyển
Đồ án tốt nghiệp -4- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
hàng hóa về cảng Dung Quất, cảng Đà Nẵng, sân bay, đƣờng bộ. [11]
1.9. Nguồn nhân lực
Quảng Nam có lực lƣợng lao động dồi dào, với trên 887.000 ngƣời 2010
(chiếm 62% dân số toàn tỉnh).
Chất lƣợng nguồn lao động đang đƣợc cải thiện đáng kể. Tỷ lệ lao động đƣợc
đào tạo nghề chiếm 30% tổng số lao động, trong đó nguồn nhân lực chất lƣợng cao

là gần 18.000 ngƣời.
Là một tỉnh với qui mô dân số trung bình, nhƣng cơ cấu dân số trẻ và đa phần
trong độ tuổi lao động. [12]
1.10. Thị trƣờng tiêu thụ
Cồn 96
o
có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nhƣ công nghiệp hóa chất,
trong y tế hay trong chế biến thuốc trừ sâu nên nguồn tiêu thụ chính là trong tỉnh
Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi…
1.11. Năng suất nhà máy
Với những điều kiện về nguồn nguyên liệu, giao thông đi lại, và thị trƣờng tiêu
thụ sản phẩm rộng lớn thì việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất cồn 96
o
năng
suất 100.000 lít/ngày là hoàn toàn có tính khả thi cao. Mặt khác, nhà máy cũng tạo
điều kiện cho ngƣời nông dân trên địa bàn tỉnh Quảng Nam và các tỉnh lân cận có
công ăn việc làm và đầu ra ổn định cho sản phẩm sắn lát khô.










Đồ án tốt nghiệp -5- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o

từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Chƣơng 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Sắn
2.1.1.1. Giới thiệu về cây sắn
Sắn có tên khoa học: Manihot
Esculenta là cây lƣơng thực ƣa ẩm, có
nguồn gốc từ lƣu vực sông Amazone Nam
Mỹ. Đến thế kỉ XVI đƣợc trồng ở châu Á
và châu Phi.
Sắn dễ trồng, ít vốn đầu tƣ, dễ chế
biến xuất khẩu đạt lợi nhuận và lợi thế
cạnh tranh cao. Vì vậy, sắn đƣợc trồng ở
khắp nơi từ Nam tới Bắc, đặc biệt là các
tỉnh trung du và thƣợng du là những nơi có
điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả. [4, tr 36] Hình 2.1. Cây sắn
Sắn gồm nhiều giống khác nhau. Thƣờng căn cứ vào kích thƣớc, màu sắc củ,
thân, gân lá mà phân loại: sắn dù, sắn đỏ, sắn trắng. Ngoài ra, sắn còn đƣợc phân
thành sắn đắng và sắn ngọt. [2, tr 10]
2.1.1.2. Đặc điểm sinh học
a. Thân
Thân có chiều cao trung bình 1,5m; có khi cao 2÷3m. Đƣờng kính ở gốc thân
biến động từ 2÷6 cm. Thân có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh tuỳ vào
giống.
Các giống sắn khác nhau thì thân sắn có màu sắc khác nhau. Thông thƣờng
thân non có màu xanh hoặc có màu đỏ tía, thân càng già màu sắc thân cũng biến đổi
thành màu vàng tro hay xám lục.
Trên thân sắn có nhiều mắt xếp xen kẽ nhau, đó là dấu vết của lá rụng để lại.

Chiều dài lóng đƣợc tính từ mắt lá này đến mắt lá khác thẳng hàng trên thân.
Đồ án tốt nghiệp -6- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Cấu tạo của thân gồm các phần chính: Tầng biểu bì (lớp bần), tầng nhu mô
vỏ, tầng tế bào hóa gỗ (còn gọi là tầng ligin) và lõi (ruột rỗng). [3, tr 11]


Hình 2.2. Thân sắn và cấu tạo các lớp của thân sắn
b. Lá
Có gân lá nổi rõ ở mặt sau. Lá mọc so le, xếp trên thân theo đƣờng xoắn ốc.
Lá non ở ngọn sắn có màu xanh hay tím. Lá già màu xanh, chiều dài từ
8÷20cm, chiều rộng 1÷6 cm. Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dƣới có màu xanh
nhạt.
Cuống lá dài khoảng 9÷20cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím tùy giống.
c. Rễ
Mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất.
Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ.
d. Củ
Củ sắn có hai đầu nhọn, chiều dài từ 25÷200 cm, trung bình khoảng
40÷50cm. Đuờng kính củ từ 2÷25 cm, trung bình 5÷7 cm. Nhìn chung, kích thƣớc
và trọng lƣợng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất.

Hình 2.3. Củ sắn và các lớp trong củ sắn
Đồ án tốt nghiệp -7- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Cấu tạo của củ sắn bao gồm:
 Vỏ gỗ: Bao bọc ngoài cùng củ sắn. Màu sắc từ trắng xám tới vàng, vàng sẫm
hay nâu tùy thuộc loại giống.Thành phần cấu tạo chủ yếu là xenlulloza và
hemixenlulloza, hầu nhƣ không có tinh bột vì vậy nó rất bền, giữ vai trò bảo vệ cho
củ ít bị tác động từ bên ngoài. Vỏ gỗ rất mỏng, chiếm khoảng 0,5÷3% khối lƣợng
toàn củ.
 Vỏ cùi: Vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8÷20% khối lƣợng toàn củ. Vỏ
cùi mềm, ngoài xenlulloza còn có khá nhiều tinh bột (5÷8%), vì vậy để tận dụng
lƣợng bột này khi chế biến không tách vỏ cùi ra. Mủ sắn cũng tập trung chủ yếu
trong vỏ cùi. Trong mủ chứa nhiều tanin, enzyme, sắc tố, độc tố,…
 Lõi sắn: Lõi sắn nằm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài của củ. Thành phần
chủ yếu là xenlulose. Lõi sắn có chức năng dẫn nƣớc và các chất dinh dƣỡng giữa
cây và củ, đồng thời giúp thoát nƣớc khi sấy hoặc phơi khô.
 Thịt củ: Thịt củ sắn chứa nhiều tinh bột, protein và các chất khác. Đây là
phần dự trữ chủ yếu các chất dinh dƣỡng của củ. Các chất polyphenol, độc tố và
enzyme chứa ở thịt củ tuy không nhiều chỉ 10÷15% so với thành phần của chúng có
trong củ nhƣng vẫn gây trở ngại khi chế biến nhƣ làm biến màu. [3, tr 12]
2.1.1.3. Thành phần hoá học của củ sắn
Thành phần hóa học của củ sắn nằm trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào loại,
thời vụ thu hoạch…
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của sắn (tính theo % trọng lượng) [3, tr 15]
Thành phần
Nƣớc
Tinh bột

protein
Chất béo
Xenlulozo
Đƣờng
Tro
Hàm lƣợng
70,25
21,45
1,12
0,40
1,11
5,13
0,54
Ngoài ra các chất kể trên trong sắn còn chứa một số vitamin và độc tố.
Trong các vitamin thì vitamin B
1
và B
2
mỗi loại chiếm 0,03 mg%, còn B
6

chiếm 0,06 mg%. Các vitamin này sẽ mất một phần khi chế biến nhất là khi nấu.
Chất độc có trong sắn ngày nay đã đƣợc nghiên cứu và xác định tƣơng đối rõ
đó chính là HCN tồn tại dƣới dạng phazeolunatin gồm hai glucozit
Đồ án tốt nghiệp -8- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
linamarin(C

10
H
17
O
6
N) và lotaustralin (C
11
H
19
O
6
N). Bình thƣờng phazeolunatin
không độc nhƣng quá trình thủy phân dƣới tác dụng của enzyme hay axit thì các
glucozit này sẽ giải phóng axit HCN gây độc. Thông thƣờng thì các độc tố tập trung
ở cùi vỏ và ở vỏ củ. [4, tr 23]
C
10
H
17
O
6
N+ H
2
O C
6
H
12
O
6
+ C

3
H
6
O + HCN
2.1.1.4. Sắn lát khô
Củ sắn đƣợc thái lát bằng bàn thái lát quay tay rồi phơi khô. Sau đó, để nguội
rồi đem bảo quản.
Có hai loại: sắn lát khô có vỏ và sắn lát khô không vỏ. Sắn lát khô có vỏ bao
gồm: vỏ thịt, thịt sắn, lõi sắn và có thể là một phần vỏ gỗ. Sắn lát khô không vỏ chỉ
bao gồm thịt sắn và lõi sắn.
Bảng 2.2. Thành phần hóa học [2, tr 364]

Độ ẩm
Gluxit
Protein
Xenluloza
Tro
Chất béo
Hàm lƣợng
(%)
12,8
91,9
2,1
3,5
1,4
1,1
Chú ý, độ ẩm tính theo khối lƣợng sắn lát, còn các thành phần khác thì tính
theo khối lƣợng chất khô.
Trong sắn khô có 73,3% là tinh bột, 1,3% là đƣờng và các chất khác.
2.1.2. Nước

Trong công nghiệp sản xuất cồn, nƣớc đƣợc sử dụng rộng rãi với nhiều mục đích
nhƣ nƣớc dùng để xử lí nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm và
thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nƣớc cho lò hơi…
Chất lƣợng nƣớc phải đảm bảo các yêu cầu: [4, tr 42]
 Trong suốt, không màu, không mùi;
 Độ cứng: không quá 7 mg-E/l;
 Độ oxy hóa:  2ml KMnO
4
/l;
 Chất cặn:  1 mg/l;
 Không có kim loại nặng;
 Hàm lƣợng các muối phải đảm bảo các yêu cầu sau (mg/l): Cl
-
: 0,5; F
-
: 3;
Đồ án tốt nghiệp -9- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
SO
4
2-
: 80; Zn
2+
: 5; As : 0,05; Cu
2+
: 3; Fe
2+

,Fe
3+
: 0,3; NO
3
-
: 40; Pb
2+
: 0,1. Không cho
phép có NH
3
và muối của axit nitric
2.1.3. Nấm men
 Chủng nấm men đƣa vào sản xuất phải có đặc tính sau:
 Tốc độ phát triển nhanh.
 Lên men đƣợc nhiều loại đƣờng khác nhau và đạt đƣợc tốc độ lên men
nhanh. Chịu đƣợc nồng độ lên men cao, đồng thời ít bị ức chế bởi những sản phẩm
của sự lên men, tức là lên men đạt nồng độ rƣợu cao.
 Thích nghi với điều kiện không thuận lợi của môi trƣờng, đặc biệt là chất sát
trùng. Riêng đối với Việt Nam, đòi hỏi lên men ở nhiệt độ tƣơng đối cao (≥35
o
C).
Để sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột có thể dùng các chủng nấm men sau:
Nấm men chủng II (Saccharomyces cerevisiae Rasse II): sinh sản trong môi
trƣờng nƣớc đƣờng thƣờng tụ lại thành đám, sau một thời gian ngắn lắng xuống.
Đặc điểm của loại này trong tế bào có chứa nhiều hạt glycogen, không bào lớn, hình
thành bào tử nội sinh ít và chậm, sinh bọt nhiều và thích nghi ở độ axit thấp có sức
kháng cồn cao. Không lên men đƣợc đƣờng lactose. Kích thƣớc tế bào 5,6÷7 µm.
Nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rasse XII) phân lập đƣợc ở
Đức năm 1902, tốc độ phát triển nhanh sau 24 giờ 1 tế bào có thể phát triển đƣợc 55
tế bào mới. Không bào nhỏ, ít sinh bọt, tế bào hình trứng hoặc tròn, kích thƣớc vào

khoảng 5÷8 µm. Lên men ở nhiệt độ cao và lên men đƣợc các đƣờng glucose,
fructose, galactose, saccarose, maltose và 1/3 đƣờng raffinose, không lên men
đƣờng galactose. Có thể lên men đạt 13% rƣợu trong môi trƣờng. Nấm men Rasse
XII thuộc loại nấm men nổi, đƣợc phân bố rất đều trong toàn bộ dịch lên men,
không tạo thành đám trắng.
Nấm men MTB Việt Nam(Men thuốc bắc): đƣợc phân lập tại nhà máy rƣợu
Hà Nội từ nấm men thuốc bắc, tế bào hình bầu dục, kích thƣớc 3÷5 × 5÷8µm. Là
những nấm men đa bội nên có thể hình thành 2 ÷ 4 bào tử trong một tế bào. Có khả
năng lên men đƣợc đƣờng glucose, fructose, galactose, saccarose, maltose,
galactose. Lên men đƣợc ở nhiệt độ cao (39 ÷ 40
o
C) chịu đƣợc độ axit tƣơng đối
Đồ án tốt nghiệp -10- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
cao 1 ÷1,5
o
nồng độ có thể đạt từ 12÷14 %. Đặc biệt qua nhiều năm thuần hóa, nấm
men này đã phát triển và lên men tốt ở môi trƣờng có 0,02 ÷ 0,025 % chất sát trùng
Na
2
SiF
6
. [4, tr 209, 210]

Hình 2.4. Saccharomyces cerevisiae
2.1.4. Chất hỗ trợ kỹ thuật
2.1.4.1. Các hóa chất

Acid sunfuric có tác dụng điều chỉnh pH môi trƣờng, tiêu diệt vi sinh vật lạ
trong quá trình đƣờng hóa.
Urê cung cấp để đảm bảo lƣợng đạm cho nấm men sinh trƣởng, phát triển tạo
ra nhiều rƣợu.
Nhóm các hóa chất xử lý nƣớc nhƣ: Than hoạt tính, đá sỏi…
Hóa chất sát trùng nhƣ Na
2
SiF
6
bổ sung trong quá trình đƣờng hóa để hạn chế
và ngăn chặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đƣờng hóa.
2.1.4.2. Các chế phẩm enzyme
Trong công nghệ sản xuất cồn, enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân tinh
bột thành đƣờng lên men là khá quan trọng, các enzyme này thuộc loại amylaza.
 Novo amylaza, termamyl 60L, fugamyl 800L và spiritamylaza Novo 150L
đƣợc sản xuất từ các vi sinh vật không gây bệnh trong điều kiện vệ sinh cao, sự
lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các Novo amylaza này thƣờng đƣợc tinh chế, cô đặc
và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt độ cao. Các enzyme này có thể lƣu trữ 6
tháng mà không có những biến đổi nào về đặt tính trong điều kiện bảo quản không
lớn hơn 25
0
C.
 Termamyl 60L là một enzyme α-amylaza cô đặc ở dạng lỏng hoạt động ổn
Đồ án tốt nghiệp -11- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
định độ cao. Hoạt động của nó là xúc tác quá trình thủy phân tinh bột thành
dextrin giống nhƣ α-amylaza của malt. Termamyl 60L có thể hoạt động tốt ở pH =

5,0. Nhiệt độ thích hợp 90
0
C và không yêu cầu sự có mặt của muối canxi cho sự
ổn định của nó.
 Fungamyl 800L là một α-amylaza cô đặc dạng lỏng. Nhiệt độ tối thích
60÷65
0
C. Fungamyl 800L hoạt động xúc tác quá trình thủy phân tinh bột thành
dextrin. Tuy nhiên có một lƣợng lớn mantoza đƣợc tạo thành.
Fungamyl 800L có thể hoạt động 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, đƣợc sử dụng
xúc tác quá trình thủy phân tinh bột trong công nghệ lên men rƣợu. Enzyme này xúc
tác quá trình thủy phân tinh bột hoàn toàn thành các đƣờng lên men glucoza không
có các dextrin trong sản phẩm thủy phân. Spiritamylaza Novo 150L giữ đƣợc hoạt
tính và ổn định bền vững ở pH thấp nhƣ là pH = 3 tại 60
o
C. Tính ổn định của
spiritamylaza không phụ thuộc vào sự có mặt của ion Caxi (Ca
2+
). [1, tr110]
Trong sản xuất cồn, enzyme này đƣợc sử dụng tăng hiệu suất đƣờng hóa. Chế
phẩm enzym đƣợc đƣợc sản xuất từ vi sinh vật không gây bệnh trong điều kiện vệ
sinh cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các chế phẩm enzyme này thƣờng đƣợc
tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt động cao. Enzyme này
chịu đƣợc nhiệt độ cao.
2.2. Tổng quan về sản phẩm
2.2.1. Etanol
2.2.1.1. Tổng quan về etanol
Etanol, còn đƣợc biết đến nhƣ rƣợu

etylic, cồn hay rƣợu ngũ cốc, là một hợp
chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của
rƣợu metylic. Etanol là một ancol mạch
thẳng, công thức hóa học là C
2
H
6
O. [13]
Hình 2.5. Công thức cấu tạo của etanol
Đồ án tốt nghiệp -12- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Etanol là một trong các rƣợu thông thƣờng có trong thành phần của đồ uống có
cồn. Trong cách nói thông thƣờng, etanol đƣợc nhắc đến một cách đơn giản là rƣợu.
2.2.1.2. Tính chất vật lý của etanol [13]
Rƣợu etylic là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu, vị
cay, nhẹ hơn nƣớc (khối lƣợng riêng 0,7936 g/ml ở 15
o
C), dễ bay hơi (sôi ở nhiệt
độ 78,39
o
C), hóa rắn ở -114,15
o
C, tan trong nƣớc vô hạn, tan trong ete và clorofom,
hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời.
Etanol có tính khúc xạ hơi cao hơn nƣớc, hệ số khúc xạ là 1,36242 (ở
λ=589,3 nm và 18,35°C). Điểm trạng thái ba pha là 150 K ở áp suất 4,3 ×
10

−4
Pa.[13]
2.2.1.3. Tính chất hóa học
 Tác dụng với oxi, tùy theo cƣờng độ tác dụng với rƣợu mà cho sản phẩm
khác nhau.
2C
2
H
5
OH + O
2
 2CH
3
CHO + H
2
O (nhẹ)
C
2
H
5
OH + O
2
 CH
3
COOH + H
2
O (đủ)
C
2
H

5
OH + O
2
 2CO
2
+ 3H
2
O + 326 Kcal (mạnh)
 Tác dụng với kim loại kiềm và kiềm thổ, etanol đƣợc coi nhƣ là một axit yếu
và có phản ứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo muối alcolat.
C
2
H
5
OH + M C
2
H
5
OM + 1/2H
2
 (alcolat kiềm)
 Tác dụng với NH
3
, ở nhiệt độ 250
o
C và có xúc tác, etanol tác dụng với NH
3

tạo thành amin.C
2

H
5
OH + NH
3
C
2
H
5
NH
2
+ H
2
O.
 Tác dụng với axit, etanol tác dụng với axit tạo thành este phức tạp. [4, tr 13 ]
C
2
H
5
OH + CH
3
COOH CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
C

2
H
5
OH + H
2
SO
4
(C
2
H
5
)
2
SO
4
+ 2H
2
O
2.2.1.4. Điều chế
Hydrat hóa etylen: Etanol thƣờng đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ,
chủ yếu là thông qua phƣơng pháp hydat hóa etylen trên xúc tác axit, đƣợc trình bày
theo phản ứng hóa học sau. Cho etylen hợp nƣớc ở 300
o
C áp suất 70÷80 atm với
xúc tác là axit photphoric. H
2
C = CH
2
+H
2

O → CH
3
CH
2
OH
Đồ án tốt nghiệp -13- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Phƣơng pháp lên men: là quá trình chuyển hóa đƣờng thành etanol nhờ nấm
men (thƣờng dùng loại Saccharomyses cerevisiae) trong điều kiện không có oxy,
phản ứng hóa học tổng quát đƣợc viết nhƣ sau:
C
6
H
12
O
6
→ 2CH
3
CH
2
OH + 2CO
2
+ Q
Quá trình nuôi cấy nấm men rƣợu đƣợc gọi là ủ men. Sau khi chuyển hóa
hết đƣờng rồi lọc lấy dung dịch và đem chƣng cất để nâng cao nồng độ etanol. [13]
2.2.1.5. Ứng dụng
 Đồ uống có cồn: Etanol là thành phần chính của đồ uống có cồn, khi uống,

etanol chuyển hóa nhƣ một năng lƣợng cung cấp chất dinh dƣỡng.
 Nguyên liệu: Etanol là thành phần quan trọng trong công nghiệp và sử dụng
rộng rãi nhƣ một hợp chất hữu cơ khác: etyl halogenua, etyl ester, dietyl ete, acid
acetic, etylamin ,…
 Thuốc sát trùng: Etanol đƣợc sử dụng trong y tế và chống vi khuẩn.
 Làm dung môi: tan trong nƣớc và các dung môi khác. Etanol có trong sơn,
cồn thuốc, các sản phẩm chăm sóc cá nhân nhƣ nƣớc hoa và chất khử mùi…
 Dƣợc: Về mặt y dƣợc, etanol là thuốc ngủ, mặc dù nó ít độc hại hơn so
vớicác rƣợu khác, cái chết thƣờng xảy ra nếu nồng độ cồn trong máu vƣợt quá
khoảng 5%. Có thể giảm thị lực, bất tỉnh sẽ xảy ra ở nồng độ thấp hơn. [16]
2.2.2. Cồn 96
O
2.2.2.1. Định nghĩa
Độ rƣợu là số ml rƣợu nguyên chất có trong 100ml hỗn hợp rƣợu và nƣớc.
Cồn 96
O
là hỗn hợp của 96 ml etanol có trong 100ml hỗn hợp rƣợu và nƣớc.
2.2.2.2. Ứng dụng
Có 2 loại cồn đó là cồn thực phẩm và cồn công nghiệp.
Cồn thực phẩm: sản xuất rƣợu, đồ uống có cồn, nƣớc ƣớp gia vị, chiết xuất
dƣợc liệu, pha chế thuốc, vệ sinh, sát trùng, mỹ phẩm,…
Cồn công nghiệp dùng trong công nghiệp in, công nghiệp điện tử, dệt may,
sản xuất mỹ phẩm, dƣợc phẩm…
Đồ án tốt nghiệp -14- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất cồn 96
o

2.3.1. Quá trình nấu
2.3.1.1. Các biến đổi lý hóa trong quá trình nấu
a. Sự trƣơng nở và hòa tan tinh bột
Hạt tinh bột sắn không đồng nhất mà cấu tạo từ hai polysaccarits với tỉ lệ là
30% amylose và 70% amylopectin.
Trong dung dịch, hạt tinh bột tƣơng tự những lỗ thẩm thấu, trong đó
amylopectin đóng vai trò là màng bán thấm. Khi tăng nhiệt độ thì áp suất thẩm thấu,
độ trƣơng nở sẽ tăng, hạt tinh bột sẽ hút nƣớc khoảng 25 đến 30 lần nhiều hơn so
với thể tích hạt. Amylose dễ hòa tan trong nƣớc nóng và bắt đầu khuếch tán vào
môi trƣờng xung quanh. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ tới giới hạn xác định thì dƣới tác
dụng của lực thẩm thấu (lực trƣơng nở) các hạt tinh bột sẽ hút nƣớc và tăng thể tích,
có thể từ 50 đến 100 lần. Do đó các nối liên kết giữ phân tử sẽ yếu dần và bị đứt, lúc
đó hạt tinh bột sẽ đƣợc giải phóng và xảy ra hiện tƣợng hồ hóa.
Nhiệt độ hồ hóa tinh bột sắn là 50 ÷ 115
0
C. [5, tr 37]
b. Biến đổi của tinh bột và đƣờng
Khi nấu có một lƣợng nhỏ tinh bột biến thành đƣờng và dextrin do tác dụng
của amylaza chứa trong nguyên liệu. Sự có mặt của các chất đƣờng trong dịch bột
chƣa nấu là điều không mong muốn vì sẽ gây tổn thất khi đun đến nhiệt độ cao. Do
đó khi nấu sơ bộ cần tăng nhanh nhiệt độ trong giới hạn từ 50 ÷ 60
o
C nhằm rút ngắn
thời gian để hạn chế hoạt động của amylaza.
Đƣờng chứa trong nguyên liệu chủ yếu là saccarose, glucose, fructose và một
ít maltose đƣợc tạo thành trong thời gian nấu. Ở nhiệt độ cao các đƣờng sẽ bị phân
hủy và mất nƣớc để tạo thành caramen, furfurol, oxymetyl, melanoidin.
Mức tạo các chất đƣợc sắp xếp theo thứ tự: tạo melanoidin > furfurol>
caramen. [5, tr 42]

Đồ án tốt nghiệp -15- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
2.3.1.2.Các phương pháp nấu [5, tr 47]
Phƣơng
pháp
Gián đoạn
Bán liên tục
Liên tục
Đặc
điểm
Toàn bộ quá trình
nấu đƣợc thực hiện
trong cùng một nồi.
Tiến hành ba nồi khác
nhau. Nấu sơ bộ, nấu
chín là gián đoạn, nấu
chín thêm là liên tục.
Trong nhiều nồi khác
nhau. Tất cả đều là liên
tục.
Ƣu
điểm
Đơn giản
- Giảm thời gian nấu
ở áp suất và nhiệt độ

cao.
- Tiết kiệm lƣợng hơi.
-Tận dụng hơi thứ.
-Nấu ở nhiệt độ thấp hoặc
thời gian ngắn.
-Tiêu hao vật liệu giảm so
bán liên tục.
-Dễ cơ giới hóa, tự động
hóa; ít tốn diện tích đặt
thiết bị.
Nhƣợc
điểm
Tốn hơi, nấu lâu ở
áp suất và nhiệt độ
cao gây tổn thất
đƣờng.
Tốn nhiều kim loại để
chế tạo thiết bị.
Các điều kiện nghiêm
ngặt nhƣ kích thƣớc bột;
điện, hơi, nƣớc cung cấp
phải ổn định.
2.3.2. Quá trình đường hóa
2.3.2.1. Tác nhân của quá trình đường hóa
 Quá trình thủy phân bằng axit có bản chất là liên kết axetal bị dừng dƣới tác
dụng của nƣớc. Thƣờng sử dụng các axit nhƣ HCl, H
2
SO
4
Tác nhân này có nhƣợc

điểm là: làm tốc độ phản ứng thấp mặc dù nhiệt độ phản ứng cao.
 Quá trình thủy phân bằng enzyme có ƣu điểm là tốc độ cao ở nhiệt độ bình
thƣờng, đạt hiệu quả cao.
2.3.2.2. Các phương pháp đường hóa
Đƣờng hóa gián đoạn: thực hiện trong một thiết bị.
Đồ án tốt nghiệp -16- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Đƣờng hóa liên tục: tiến hành trong nhiều thiết bị khác nhau; dịch cháo và
dịch amylaza liên tục đi vào, dịch đƣờng liên tục đi sang bộ phận lên men.
Đƣờng hóa liên tục có ƣu điểm dịch cháo ít bị lão hóa khi làm nguội tới nhiệt
độ đƣờng hóa; thời gian đƣờng hóa ngắn; hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt. [3, tr 95]
2.3.3. Quá trình lên men
2.3.3.1. Cơ chế của quá trình lên men rượu
Quá trình lên men rƣợu là quá trình yếm khí, chuyển hoá đƣờng thành rƣợu,
giải phóng CO
2
và toả nhiệt.
C
6
H
12
O
6
Lên men 2C
2
H
5

OH + 2CO
2
+ Q
Nấm men hấp thụ cơ chất vào tế bào nhờ hoạt động của ezyme zymaza
chuyển hóa đƣờng thành rƣợu và CO
2
. Rƣợu etylic đƣợc tạo thành khuyếch tán ra
môi trƣờng bên ngoài qua màng tế bào. Rƣợu hòa tan trong nƣớc ở bất kỳ tỉ lệ nào
nên khuyếch tán rất nhanh. CO
2
cũng khuyếch tán vào nƣớc nhƣng độ hoà tan
không lớn. Khi bão hoà, CO
2
bao quanh màng tế bào nấm men thành bọt khí. Bọt
khí CO
2
và tế bào nấm men thƣờng dính liền nhau. Bọt khí CO
2
lớn đến mức độ
nhất định thì bọt khí và tế bào nấm men cùng nổi lên trên bề mặt dung dịch. Đến bề
mặt của dung dịch do sức căng của bề mặt nên bọt khí bị vỡ, CO
2
thoát ra ngoài, tế
bào nấm men lúc này chìm xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên đã làm tế bào
nấm men từ trạng thái không chuyển động sang trạng thái chuyển động làm tăng
quá trình tiếp xúc giữa nấm men và cơ chất nên quá trình lên men tăng nhanh. [5, tr
242]
2.3.3.2. Động học của quá trình lên men rượu
Tốc độ lên men rƣợu có thể xác định trực tiếp bằng lƣợng đƣờng lên men hoặc
gián tiếp bằng lƣợng rƣợu tạo thành và CO

2
thoát ra ngoài trong một đơn vị thời
gian hoặc xác định nhanh tốc độ lên men bằng cách đo nồng độ biểu kiến của dịch
lên men.
Theo hình 2.6, nhận thấy lên men đƣợc chia làm ba giai đoạn: lên men sơ bộ,
lên men chính và lên men phụ.

Đồ án tốt nghiệp -17- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B











Hình 2.6. Đường cong lên men (theo Lêbêdep) [5, tr 245]
2.3.3.3. Các phương pháp lên men
a. Lên men gián đoạn
Đặc điểm: Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian
lên men kéo dài.
Ƣu điểm: Thao tác của công nhân đơn giản, thiết bị dễ vệ sinh, sửa chữa.
Nhƣợc điểm: Chất lƣợng lên men không đồng đều; hiệu suất lên men thấp;

thời gian lên men dài so với các phƣơng pháp khác.
b. Lên men bán liên tục (còn gọi là phƣơng pháp lên men chu kì)
Lên men chính là liên tục còn lên men giai đoạn cuối là gián đoạn.
Ƣu điểm: đơn giản, rút ngắn đƣợc chu kì lên men, đảm bảo đƣợc 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 thƣờng xuyên.
Nhƣợc điểm: Thao tác phức tạp hơn, yêu cầu theo dõi chặt chẽ hơn so với lên
men gián đoạn, các thiết bị lên men đƣợc nối với nhau bởi một đƣờng ống chung
nên 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.
Đồ án tốt nghiệp -18- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
c. Lên men liên tục
Dịch đƣờng và men giống liên tục đi vào và dịch giấm chín liên tục đi ra. Dịch
đƣờng phải đi qua các thùng lên men: thùng lên men chính, các thùng lên men tiếp
theo là lên men phụ. Nhiệt độ lên men thấp hơn so với lên men gián đoạn.
Ƣu điểm: Hiệu suất lên men tăng, dễ cơ khí và tự động hóa, thời gian lên men
đƣợc rút ngắn, hạn chế đƣợc nhiễm tạp khuẩn do lƣợng nấm men giống ban đầu
cao, chất lƣợng giấm chín là ổn định.
Nhƣợc điểm: Khi nhiễm tạp rất khó xử lý nên đòi hỏi vô trùng cao, vệ sinh, sửa
chữa thiết bị có kế hoạch cụ thể, yêu cầu kỹ thuật cao, điện nƣớc đầy đủ và ổn định.
[4, tr 251 ]
2.3.4. Quá trình chƣng cất và tinh chế
2.3.4.1. Cơ sở lý thuyết về chưng cất, tinh chế
Giấm chín là hỗn hợp nhiều cấu tử nhƣng trong thành phần của giấm chín
chứa chủ yếu là rƣợu etylic và nƣớc. Vì thế khi nghiên cứu xem nhƣ hệ hai cấu tử.

Hình 2.7. Độ bay hơi đẳng nhiệt của
dung dịch rượu nước
Hình 2.8. Đường cong cân bằng hỗn
hợp rượu nước ở áp suất khí quyển
Khi nghiên cứu về chƣng cất hỗn hợp rƣợu nƣớc, Conovalop và Vrepski đƣa
ra các định luật sau:
Đồ án tốt nghiệp -19- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Định luật I: Thiết lập quan hệ giữa thành phần pha lỏng và pha hơi. Ở trạng
thái cân bằng chất lỏng, cấu tử dễ bay hơi trong thể hơi luôn nhiều hơn trong thể
lỏng. Nếu thêm cấu tử dễ bay hơi vào dung dịch thì điều đó sẽ dẫn đến làm tăng độ
bay hơi của hỗn hợp, nghĩa là làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất đã cho.
Tuy nhiên, độ bay hơi của hỗn hợp chỉ tăng theo nồng độ rƣợu trong pha lỏng tới
một nồng độ C% nào đó. Sau đó nếu tiếp tục thêm rƣợu vào pha lỏng thì độ bay hơi
không tăng nữa mà giảm đi. Lúc này định luật I không còn đúng nữa.
Định luật II: Khi chƣng cất và tinh chế ở áp suất khí quyển, chỉ có thể nhận
đƣợc cồn có nồng độ 97, 2% V. Thành phần hơi thoát ra từ dung dịch phụ thuộc vào
áp suất bên ngoài. Khi tăng áp suất của hệ thống hai cấu tử, cấu tử nào khi bay hơi
đòi hỏi nhiều năng lƣợng thì hàm lƣợng tƣơng đối của nó sẽ tăng trong hỗn hợp
đẳng phí. Do đó khi chƣng cất rƣợu trong chân không thì có lợi hơn và có thể thu
đƣợc rƣợu với nồng độ cao hơn 97, 2%V phụ thuộc vào độ chân không. [5, tr 152]
2.3.4.2. Tinh chế cồn
Căn cứ vào nhiệt độ sôi của các tạp chất, chia làm 3 loại:
- Tạp chất đầu là tạp chất dễ bay hơi hơn rƣợu etylic ở nồng độ bất kỳ, nhiệt
độ sôi nhỏ hơn nhiệt sôi của rƣợu etylic. Tạp chất đầu gồm: aldehyt axetic
(CH

3
CHO), axetat metyl (CH
3
COOCH
3
). Tạp chất này lấy ở sản phẩm đầu nên gọi
là cồn đầu.
- Tạp chất trung gian có 2 tính chất, vừa có thể là tạp chất đầu vừa có thể là tạp
chất cuối. Ở nồng độ cao của rƣợu etylic, nó là tạp chất cuối, ở nồng độ thấp nó là
tạp chất đầu. Vì vậy tạp chất trung gian khó tách khỏi rƣợu eytlic khi tinh chế, tạp
chất trung gian bao gồm: etylizobutylrat, etylizovalianat
- Tạp chất cuối là tạp chất khó bay hơi và khi chƣng cất nó tồn tại ở phía dƣới
tháp, nó có nhiệt độ sôi cao hơn rƣợu etylic. Nồng độ của nó trong pha hơi nhỏ hơn
trong pha lỏng ở cùng một nhiệt độ. Tạp chất này dễ tách gồm: este cao phân tử,
axit hữu cơ phân tử lƣợng lớn (propylic, izopropylic, izobutylic, amylic).
Nếu gọi A% của rƣợu trong pha hơi, a% là trọng lƣợng rƣợu trong pha lỏng
thì A/a=K
r
gọi là hệ số bay hơi của rượu. Tƣơng tự nếu gọi B là khối lƣợng của tạp
Đồ án tốt nghiệp -20- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
chất trong pha hơi, b là % của tạp chất trong pha lỏng thì B/b=K
tc
gọi là hệ số bay
hơi của tạp chất. Thực nghiệm cho thấy khi tăng nồng độ cồn etylic trong khoảng
<50% thì hệ số bay hơi của tất cả các tạp chất đều giảm.
*Hệ số tinh chế: (K)

K=K
tc
/K
r

Nếu K >1 –Trong hơi chứa nhiều tạp chất đầu.
K =1 –

Trong hơi nhiều tạp chất trung gian.
K <1 – Trong hơi chứa nhiều tạp chất cuối. [5, tr 174÷177 ]
2.3.4.3. Các phương pháp tinh chế cồn
a. Chƣng luyện gián đoạn
Giấm chín đƣợc bơm vào thùng chƣng cất sau đó mở hơi đun cho tới sôi.
Ƣu điểm: Đơn giản, dễ thao tác.
Nhƣợc điểm: Thời gian lâu, năng suất thấp, hiệu quả không cao.
b. Chƣng bán liên tục
Chƣng gián đoạn còn luyện liên tục.
Ƣu điểm: Khắc phục các nhƣợc điểm của chƣng luyện gián đoạn.
Nhƣợc điểm: Hiệu quả và hiệu suất không cao.
c. Chƣng liên tục
Giấm chín có tốc độ không đổi đƣa vào liên tục và sản phẩm với chất lƣợng
liên tục đƣợc lấy ra. Gồm hệ thống chƣng luyện gián tiếp một dòng (gián tiếp) hoặc
hai dòng (vừa gián tiếp vừa trực tiếp).
Sơ đồ hai tháp gián tiếp một dòng: Có hai tháp, sản phẩm đi vào hai tháp chỉ
có một dòng chất lỏng duy nhất; gián tiếp vì bản thân dòng chất lỏng không chứa ẩn
nhiệt bay hơi. Hệ thống này tuy có tiên tiến hơn so với gián đoạn và bán liên tục
nhƣng chất lƣợng cồn chƣa cao.
Hệ thống ba tháp làm việc gián tiếp cũng là gián tiếp một dòng nhƣng ba tháp.
Hệ thống này là dễ thao tác, chất lƣợng cồn tốt và ổn định nhƣng tốn hơi.
Hệ thống hai dòng vừa gián tiếp, vừa trực tiếp có ƣu điểm là tiết kiệm đƣợc

hơi nhƣng đòi hỏi tính tự động hóa tốt và chính xác . [4, tr 178÷188]
Đồ án tốt nghiệp -21- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Chƣơng 3
CHỌN VÀ THUYẾT MINH
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn quy trình công nghệ

Nhân giống trong
phòng thí nghiệm
Hơi dầu fuzel
Ngƣng tụ, làm
nguội
Cồn 96
o
Dầu fuzel
Tách hơi
Tháp tinh
Tháp thô
Cồn thô
Ngƣng tụ và làm nguội
Hơi cồn 96
o
Hơi
Tách bã

Cồn đầu
NaOH
Nguyên liệu
liêuliệuliệu(sắn
)
Làm sạch

Làm nguội
Lên men
Làm nguội
Nấu chín


Nấu sơ bộ
(t
o
=80÷85
o
C)
Buke chứa
Nghiền
Giấm chín
Đƣờng hóa
Hơi
Nƣớc nóng
Enzym Termamyl
H
2
SO
4
, Na
2
SiF
6
Enzym amylaza
Nhân giống nấm men
Phun dịch hóa

Hơi thứ
Hơi


Dầu fuzel
Đồ án tốt nghiệp -22- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
3.2.1. Làm sạch
3.2.1.1. Mục đích
Mục đích của quá trình nhằn tách các tạp chất bụi bẩn, các chất đất, đá có kích
thƣớc lớn và kim loại có trong nguyên liệu, nhằm tránh hƣ hỏng thiết bị và ảnh
hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm.
3.2.1.2. Tiến hành
Sắn lát khô đƣợc băng tải đƣa đến phểu nạp liệu, đầu tiên qua nam châm để
tách kim loại rồi đƣợc chuyển đến sàng rung để loại bỏ các tạp chất.









Hình 3.1. Sàng rung
Nguyên liệu sắn đƣa vào máy làm sạch qua cửa nạp liệu (1). Đầu tiên, nguyên

liệu đƣợc tách kim loại bằng nam châm (2). Sau đó, nguyên liệu rơi xuống lƣới sàng
1 tại (3). Tại đây, với kích thƣớc lỗ lƣới bằng nguyên liệu và dƣới tác động của
chuyển động rung nên tạp chất lớn đƣợc giữ lại rồi đi ra cửa số 7, còn nguyên liệu
và tạp chất bé sẽ lọt qua lƣới sàng 1 và xuống lƣới sàng 2 tại (4). Vì lƣới sàng 2 có
kích thƣớc nhỏ hơn nguyên liệu nên nguyên liệu đạt yêu cầu đƣợc giữ lại, tạp chất
bé sẽ lọt qua lƣới sàng 2 và xuống ngăn cuối, đƣợc đƣa ra ngoài qua cửa số (5). Bụi
lơ lững đƣợc quạt hút ra ngoài qua đƣờng ống (8). Nguyên liệu đạt yêu cầu đƣa đi
nghiền từ cửa số (6).
1. Cửa nạp liệu
2. Nam châm
3. Lƣới sàng 1
4. Lƣới sàng 2
5. Tạp chất bé
6. Nguyên liệu đạt yêu cầu
7. Tạp chất lớn
8. Ống dẫn bụi ra
Đồ án tốt nghiệp -23- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
3.2.2. Nghiền
3.2.2.1. Mục đích
Nhằm phá vỡ cấu trúc thực vật của củ sắn, tạo điều kiện giải phóng các hạt
tinh bột khỏi các mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nƣớc, giúp quá trình
trƣơng nở, hòa tan tốt hơn; tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch hóa, hồ hóa.
3.2.2.2. Tiến hành
Để nghiền sử dụng máy nghiền búa .

1. Phễu nạp liệu

2. Búa
3. Lƣới
4. Đĩa treo búa
5. Trục quay



Hình 3.2. Máy nghiền búa
Sắn lát đƣa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1). Sắn lát đƣợc nghiền
nát nhờ lực va đập của sắn và búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiền và do
sự cọ xát giữa các lát sắn với nhau. Búa đƣợc lắp trên đĩa treo búa (4) gắn trên trục
quay (5), các búa đƣợc treo cách đều nhau. Sắn lát sau khi đƣợc nghiền đạt kích
thƣớc yêu cầu lọt qua lƣới (3) ra ngoài và đƣợc đƣa vào phễu chứa nhờ gàu tải, với
những phần nghiền chƣa đạt yêu cầu nằm trên lƣới và tiếp tục đƣợc búa nghiền cho
đến khi có kích thƣớc đủ nhỏ lọt lƣới ra ngoài.
3.2.3. Nấu nguyên liệu
3.2.3.1. Mục đích
Phá vỡ màng tế bào của hạt tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành trạng thái
hòa tan trong dung dịch, tạo điều kiện thuận lợi cho hệ emzym amylaza dễ dàng tác
dụng khi đƣờng hóa, biến tinh bột thành đƣờng lên men càng triệt để càng tốt.
Bột sắn nghiền
Sắn lát
Đồ án tốt nghiệp -24- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
3.2.3.2. Tiến hành
Nấu nguyên liệu theo phƣơng pháp nấu liên tục:

Hình 3.1. Sơ đồ nấu liên tục
Nguyên liệu sau khi nghiền đƣợc hòa trộn với nƣớc 45
o
C theo một tỉ lệ nhất
định tại thùng hòa bột (1) rồi đƣa vào nồi nấu sơ bộ (3). Trong quá trình nấu có bổ
sung enzyme Termamyl với tỉ lệ 30% so với tổng lƣợng enzyme cần bổ sung trong
quá trình nấu và đƣờng hóa. Tại nồi nấu sơ bộ khối nấu đƣợc nâng lên 80÷85
o
C
trong 10÷15 phút đây là nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme α-amylaza để
phân cắt mạch tinh bột.
Tiếp đó khối nấu nhờ bơm li tâm (4) bơm sang thiết bị phun dịch hóa (5), tại
đây khối nấu tiếp xúc với hơi nhiệt ở áp suất cao và nhiệt độ cao làm cho cấu trúc
tinh bột bị phá vỡ, làm cho khối cháo mịn hơn, qua thiết bị này nhiệt độ khối nấu
đạt 94÷96
o
C.
Sau đó, khối nấu tiếp tục đƣợc bơm sang nồi nấu chín (6), theo đó dịch cháo
chảy từ trên xuống còn hơi chính đƣợc cấp từ dƣới lên do đi ngƣợc chiều nên sẽ làm
cho dịch cháo đƣợc khuấy mạnh và đun nóng tới mức độ cần thiết. Ở mỗi nồi nấu
chín thì khối nấu sẽ đƣợc giữ ở nhiệt độ 100÷105
o
C trong khoảng thời gian từ

25÷30 phút.
Mức khối nấu điều chỉnh nhờ phao điều chỉnh (7). Hơi thứ tách ra ở nồi nấu
chín đƣợc tách ở thiết bị tách hơi (8) đƣợc thu hồi và cung cấp cho nồi nấu sơ bộ.
1 Thùng hòa bột
2 Bơm
3 Nồi nấu sơ bộ
4 Bơm
5 Thiết bị phun dịch hóa
6 Nồi nấu chín
7 Điều chỉnh mức khối nấu
8 Thiết bị tách hơi

Đồ án tốt nghiệp -25- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96
o
từ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày Lớp: 09H2B
Dịch đƣợc bơm lên thiết bị phun dịch hóa,
qua khe hẹp. Hơi vào từ phía trên,
đƣợc điều chỉnh lƣợng vào bằng bộ điều khiển tự
động. Dịch qua khe hẹp dƣới tác dụng của nhiệt
độ cao, độ lớn của khe hẹp đƣợc điều chỉnh bởi
van chắn. Nhiệt độ hơi cao làm tăng áp suất và sự
thay đổi vận tốc làm cho mạch tinh bột bị phá vỡ,
làm cho khối cháo đƣợc mịn hơn. Qua thiết bị
này nhiệt độ khối nấu đạt 94÷96
o
C. Hình 3.4. Thiết bị phun dịch hóa
Đối với nồi nấu chín, dịch hòa trộn
từ nồi nấu sơ bộ sau khi qua thiết bị phun

dịch hóa đƣợc bơm vào nồi nấu chín tại
cửa (b). Nhiệt độ dịch cháo lúc này đƣợc
nâng lên 100÷105
o
C. Ở giữa nồi nấu chín
có tấm ngăn cách thân bồn (2) dịch cháo
chảy dích dắc từ ngăn này sang ngăn kia
cho tới khi đầy nồi nấu. Khi đó dịch từ
nồi 1 chảy chuyền sang nồi 2 và cứ thế
tiếp tục cho đến nồi cuối cùng. Hình 3.5. Nồi nấu chín
Sau đó dịch cháo đƣợc đƣa ra thiết bị tách hơi tại cửa (d). Phía dƣới nồi nấu có
van xả đáy (e) để xả khi nồi nấu có sự cố.
3.2.4. Làm nguội
3.2.4.1. Mục đích
Hạ nhiệt độ của dịch cháo sau nấu chín từ nhiệt độ 100÷105
o
C xuống nhiệt độ
58÷60
o
C tạo điều cho quá trình đƣờng hóa xảy ra dễ dàng. Và hạ nhiệt độ của dịch
đƣờng sau đƣờng hóa từ 60
o
C xuống 30
o
C để tạo thuận tiện cho quá trình lên men.
3.2.4.2. Tiến hành
Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống với dịch cháo đi bên trong ống và
nƣớc làm nguội đi bên ngoài ống. Dịch cháo trong ống và nƣớc ở phần ống hình