Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 độ từ sắn lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệungày

Đồ án tốt nghiệp

-1-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

MỞ ĐẦU
Đất nước đang ngày càng phát triển cùng với sự phát triển vượt bậc của rất
nhiều ngành công nghiệp trong đó có ngành công nghệ lên men nói chung và công
nghệ sản xuất rượu etylic nói riêng. Ứng dụng các nghiên cứu khoa học cùng với
kinh nghiệm vốn có vào sản xuất đã tạo ra các sản phẩm cồn (rượu) có chất lượng
ngày càng cao.
Rượu là sản phẩm lên men phổ biến và có mặt ở khắp mọi nơi trên thế giới,
ở Việt Nam nghề nấu rượu cũng có từ lâu đời và đang ngày càng phát triển. Ngoài
mục đích làm đồ uống thì rượu etylic còn đóng góp nhiều vào các ngành công
nghiệp khác như trong y học làm chất sát trùng, trong công nghiệp hoá chất, làm
nhiên liệu cho giao thông, trong công nghiệp dệt,...
Trong công nghiệp sản xuất rượu bằng phương pháp lên men, có thể sử dụng
rất rộng rãi các loại nguyên liệu chứa đường lên men được như rỉ đường, nước
quả... nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, ngô, lúa mì, khoai, sắn..., và các loại chứa
xenluloza như gỗ, mùn cưa,... nói chung là nguyên liệu có hàm lượng hydrat cacbon
cao. Chọn một loại nguyên liệu đưa vào sản xuất ngoài những yêu cầu cơ bản phải
đạt: hàm lượng gluxit cao, giá thành rẻ, trữ lượng lớn và tập trung, không ảnh
hưởng đến nền kinh tế quốc dân, bảo quản và sử dụng không phức tạp... thì còn đề
cập đến vấn đề: chất lượng rượu sản xuất ra, yêu cầu trang thiết bị, kỹ thuật không
phức tạp, cho hiệu suất tổng thu hồi rượu cao.
Việt Nam với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời,
các sản phẩm ngũ cốc dồi dào, phong phú đã tạo nên sự đa dạng về nguồn nguyên
liệu chứa tinh bột cung cấp cho ngành sản xuất cồn. Trong các loại cây lương thực,
cây sắn là cây cho nguồn nguyên liệu có khả năng chế biến phong phú. Với tổng
sản lượng sắn hàng năm ngày càng tăng, việc thiết kế và xây dựng thêm nhà máy

sản xuất cồn từ sắn 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.
Xuất phát từ tình hình đó, tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản
xuất cồn 96o từ sắn lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày”

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-2-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Chương 1

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1.

Vị trí xây dựng
Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều

kiện khác, chọn địa điểm xây dựng nhà máy cồn tại khu công nghiệp Sao Mai, vị
trí: Xã Hòa Bình - thành phố Kon Tum - tỉnh Kon Tum. Khu công nghiệp có tổng
diện tích 150 ha là hợp lý.[10]
Việc xây dựng nhà máy tại đây có nhiều thuận lợi như gần nguồn nguyên

liệu, điện nước ổn định cho sản xuất, giao thông thuận lợi…
1.2.

Đặc điểm tự nhiên
Khí hậu Kon Tum có nét chung của khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa của phía

Nam Việt Nam, lại mang tính chất của khí hậu cao nguyên. Khí hậu Kon Tum chia
thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô.
Nhiệt độ trung bình trong năm dao động từ 22oC ÷ 23oC,
Lượng mưa trung bình trong năm là từ 2.121 mm/năm,
Hướng gió chủ đạo là hướng Tây – Nam. [11]
1.3. Nguồn nguyên liệu
Theo Sở Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn tỉnh, tính đến năm 2012
diện tích trồng sắn của tỉnh Kontum đạt hơn 39.000 ha và sẽ còn được mở rộng
trong thời gian sắp tới. Với vùng nguyên liệu lớn có thể đáp ứng được nguồn
nguyên liệu cho nhà máy hoạt động ổn đinh.
Ngoài ra sắn còn được thu mua ở các tỉnh lân cận như: Gia Lai, Đăk Nông,
Phú Yên .... [12]
1.4. Nguồn cung cấp điện
Đây là khu công nghiệp có mạng lưới điện quốc gia đi qua nên có thể dùng
trạm biến áp riêng để sử dụng cho nhà máy. Ngoài ra, chuẩn bị thêm máy biến áp
dự phòng để phòng sự cố khi mất điện để đảm bảo sản xuất liên tục .
1.5. Nguồn cung cấp hơi
Sử dụng hơi với nhiều mục đích khác nhau. Lượng hơi đốt cung cấp cho sản

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-3-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

xuất lấy từ lò hơi của nhà máy. Nhiên liệu sử dụng là dầu FO, thu mua từ các trạm
xăng hoặc liên hệ với công ty xăng dầu của tỉnh để được cung cấp. Có thêm kho dự
trữ để đảm bảo sản xuất.
1.6. Nguồn cung cấp nước và nước thải
Nước dùng để sản xuất chính cho nhà máy là nước giếng khoan (nước
ngầm). Nước sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như cho sản xuất, vệ sinh, sinh
hoạt.
Nước thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu để thải trực tiếp ra
môi trường do vậy cần được xử lý, nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa
vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý nước trước khi thải ra ngoài
môi trường.
Các chất thải rắn xử lý bằng cách đào hố để chôn tránh gây ô nhiễm cho người
dân.
1.7. Giao thông
Khu công nghiệp Sao Mai nằm ngay bên quốc lộ 14, đi về phía thành phố
KonTum khoảng 07 km về phía Bắc, Kon Tum có điều kiện hình thành các cửa
khẩu, mở rộng hợp tác quốc tế về phía Tây. Kon Tum có đường Quốc lộ 14 nối với
các tỉnh Tây Nguyên và Quảng Nam, đường 40 đi Atôpư (Lào), do đó việc vận
chuyển nguyên liệu và sản phẩm tương đối thuận lợi.
1.8. Nguồn nhân lực
KonTum là tỉnh có dân số tương đối đông, nhà máy đặt gần các trung tâm
kinh tế của khu vưc Tây Nguyên nên có nguồn nhân lực đổ về đây bao gồm nguồn

nhân lực đã qua đào tạo và chưa qua đào tạo. Cán bộ kỹ thuật, kinh tế và quản lý có
thể tuyển dụng từ các trường đại học trong cả nước.
1.9. Thị trường tiêu thụ
Nhà máy được xây dựng với tiêu chí là cung cấp cồn thực phẩm và cồn kĩ
thuật cho thị trường Việt Nam và các nước lân cận. Thị trường trong nước có rất
nhiều sản phẩm chất lượng tốt cạnh tranh, đó là mục tiêu công ty hướng tới. Với sự
thuận lợi về giao thông vận tải, nguồn lao động sáng tạo thì sản phẩm sẽ được ưa
chuộng.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-4-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

1.10. 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
năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày là hoàn toàn có tính khả thi cao. Mặt khác nhà
máy cũng tạo điều kiện cho người nông dân trên địa bàn tỉnh Kontum và các tỉnh
lân cận có công ăn việc làm và đầu ra ổn định cho sản phẩm sắn lát khô.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-5-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Chương 2

TỔNG QUAN
2.1.

Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1. Sắn
2.1.1.1.

Giới thiệu về sắn
Sắn hay khoai mì có tên khoa học Manihot esculenta, là cây lương thực ăn củ
hàng năm, có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae.

Hình 2.1. Cây sắn
Cây sắn cao 2÷3 m, đường kính tán 50÷100 cm. Lá khía thành nhiều thùy, có
thể dùng để làm thức ăn chăn nuôi gia súc. Rễ ngang phát triển thành củ và tích luỹ
tinh bột. Củ sắn dài 20÷50 cm, khi luộc chín có màu trắng đục, hàm lượng tinh bột
cao. Sắn luộc chín có vị dẻo, thơm đặc trưng. Sắn có thời gian sinh trưởng thay đổi

từ 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy thuộc giống, vụ trồng, địa bàn trồng và
mục đích sử dụng. [13]
2.1.1.2.

Cấu tạo của củ sắn
Củ sắn là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đuôi củ.
Cấu tạo gồm: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn.
+ Vỏ gỗ: Chiếm 0,5÷3% khối lượng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ
cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần
sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không
bị tác động cơ học bên ngoài.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-6-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

+ Vỏ cùi: Dày hơn vỏ gỗ, chiếm
khoảng 8÷20% trọng lượng củ. Gồm các tế
bào được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột
(5÷8%). Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống
dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin,
enzyme và các sắc tố.

+ Thịt khoai mì (ruột củ): Là thành
phần chiếm chủ yếu của củ, bao gồm các tế

Hình 2.2. Cấu tạo củ sắn

bào có cấu tạo từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh
chất. Hàm lượng tinh bột trong ruột củ phân bố không đều. Kích thước hạt tinh bột
koảng 15÷80mm. Khoai mì càng để già thì càng có nhiều xơ.
+ Lõi khoai mì: Thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến
đuôi củ. Lõi chiếm từ 0,3÷1% khối lượng củ. Thành phần cấu tạo chủ yếu là
cellulose và hemicelluloses. [14]
2.1.1.3.

Thành phần hóa học của sắn
Củ sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38÷40%, tinh bột 16÷32%, giàu vitamin C,
calcium, vitamin B và các chất khoáng, nghèo chất béo, muối khoáng, vitamin và
nghèo đạm. Trong củ sắn, hàm lượng các acid amin không được cân đối, thừa
arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh. Thành phần dinh dưỡng khác
biệt tuỳ giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích.

Hình 2.3. Củ sắn
Sắn lát khô thường có hai loại: sắn lát khô có vỏ và sắn lát khô không vỏ.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-7-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Hàm lượng tinh bột: 70÷75%, độ ẩm 12-14%. Sắn lát khô không vỏ ở Việt Nam
bình quân có hàm lượng chất khô 90,01%, đạm 2,48%, béo 1,40%, Sắn lát khô có
vỏ hàm lượng chất khô 90,57%, đạm 4,56%, béo 1,43%. [15]
2.1.2. Nước
Trong công nghiệp sản xuất cồn, nước được sử dụng với các mục đích khác
nhau. Nước được dùng để để xử lí nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán
thành phẩm và thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho lò hơi… Ngoài ra nước
còn dùng cho phòng chữa cháy trong khu vực sản xuất.
Thành phần, tính chất hoá lý và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp tới
kỹ thuật sản xuất, chất lượng sản phẩm và hiệu xuất thu hồi.
* Yêu cầu chất lượng nước:
Trong công nghiệp sản xuất cồn, yêu cầu chất lượng nước giống như tiêu
chuẩn cho nước sinh hoạt.
- Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, không màu, không mùi vị lạ.
- Chỉ tiêu hoá lý: [4, tr 41 - 42]
+ Độ cặn toàn phần < 1000mg/l
+ Độ cứng < 7mgE/l
+ pH = 6,5÷8,5
+ Độ oxy hoá ≤ 2mg O2/l
+ Hàm lượng Clo ≤ 0,5mg/l
+ [F-] ≤ 3mg/l
2.1.3. Nấm men

+ [ SO4-2] ≤ 80mg/l

+ [ SO4-2] ≤ 80mg/l
+ [Pb2+] ≤ 0,1mg/l
+ [Zn2+] ≤ 5mg/l
+ [Cu2+] ≤ 3mg/l
+ NH3, NO2- = 0

Sử dụng chủng nấm men rượu Saccharomyces cerevisiae.

Hình 2.4. Nấm men saccharomyces cerevisiae
Khi chọn chủng nấm men để đưa vào sản xuất cần phải chú ý đảm bảo các
yêu cầu sau đây:

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-8-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

+ Có tốc độ phát triển nhanh trên môi trường sản xuất,
+ Có đặc tính sinh lý, sinh hoá ổn định trong thời gian dài,
+ Có khả năng chịu đựng được những yếu tố không thuận lợi của môi
trường. Đặc biệt là các chất sát trùng, độ pH thấp và lên men được ở nhiệt độ tương
đối cao,

+ Chịu được áp suất thẩm thấu lớn, tức là chịu được nồng độ của dịch lên
men lớn, đồng thời nấm men ít bị ức chế bởi các sản phẩm của sự lên men,
+ Lên men được nhiều loại đường như: Glucose, Fructose, Saccharose,
maltose…
+ Tạo ra sản phẩm chính nhiều và sản phẩm phụ ít.
* Những chủng nấm men dùng trong sản xuất rượu:
- Chủng nấm men 396 Trung Quốc (2610): Chủng nấm men này phân lập
được từ rỉ đường ở Trung Quốc, chủng này có khả năng lên men được đường
fructose, glucose, maltose, rafinose, galactose. Nó không lên men được đường
arabinose, lactose, dextrin. Nhiệt độ thích hợp 33 oC, pHopt=4,5, chịu được nồng độ
rượu 10%.
- Chủng Я (i – a): Do Liên Xô cung cấp, chủng này thích hợp cho lên men rỉ
đường, chịu áp suất thẩm thấu lớn, lên men được các loại đường: Glucose, fructose,
saccharose và 1/3 đường rafinose.
- Chủng T (Việt Nam): Phân lập từ rỉ đường đặc 35÷45ºBe và đặt tên T
(trời), chủng nấm men này lên men được rỉ đường ở nhiệt độ cao 33÷37 oC, độ pH từ
4,5÷5 nồng độ lên men có thể đạt 18÷24% có thể lên men được nồng độ rượu trong
dịch lên men từ 8÷12%, chịu được chất sát trùng với nồng độ từ 0,02÷0,025% so
với thể tích dịch lên men, chất sát trùng ở đây là formol. Kích thước tế bào từ 4÷5 x
6÷9 (µm) tế bào có dạng hình trứng, tốc độ phát triển nhanh.
- Nấm men chủng XII : phân lập từ nấm men bánh mì 1902. Tế bào hình tròn
hoặc oval, có kích thước lớn và mập hơn các chủng khác (5÷7µ). Chu kỳ sinh
trưởng của 1 thế hệ là 1h 39 phút. Sinh sản bằng cách nảy chồi. Trong tế bào già
thường chứa nhiều glycogen. Nấm men chủng XII sinh sản mạnh trong 12h đầu
nuôi cấy sau đó chậm dần và lên men rất mạnh. Chúng có khả năng lên men mạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-9-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

glucose, matose, fructose, galactose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose. Chủng
này không lên men được lactose, arabinose, innulin. Nồng độ rượu trong dịch lên
men có thể đạt tới 13%V. Chủng XII được xem là tốt nhất khi lên men dịch đường
từ tinh bột.
- Nấm men MTB Việt Nam (Men thuốc bắc): được phân lập tại nhà máy
rượu Hà Nội từ men thuốc bắc, tế bào hình bầu dục, kích thước 3÷5×5÷8µm. Là
những nấm men đa bột nên có thể hình thành 2÷4 bào tử trong một tế bào. Có khả
năng lên men được đường glucoza, fructoza, galactoza, saccaroza, maltoza,
galactoza. Lên men được ở nhiệt độ cao (39÷40 oC) chịu được độ axit tương đối cao
1÷1,5o 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 trường có 0,02÷0,025 % chất sát trùng
Na2SiF6. [4, tr116-117]
2.2.

Tổng quan về sản phẩm

2.2.1. Cồn [12]
2.2.1.1.

Công thức hóa học
Cồn hay etanol là một ancol mạch thẳng, công thức hóa học của nó là
C2H6O, C2H5OH hay CH3-CH2-OH.

2.2.1.2.

Lịch sử
Cồn đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là một thành phần gây
cảm giác say trong đồ uống chứa cồn. Các cặn bã khô trong các bình gốm 9000 năm
tuổi tìm thấy ở miền bắc Trung Quốc đã gián tiếp cho thấy việc sử dụng các đồ
uống chứa cồn trong số những người sống ở thời kỳ đồ đá mới. Việc chiết nó ra
dưới dạng tương đối nguyên chất đã được thực hiện lần đầu tiên bởi các nhà giả kim
thuật Hồi giáo và họ là những người đã phát triển ra nghệ thuật chưng cất rượu
trong thời kỳ của chế độ khalip (vua chúa Hồi giáo) thời kỳ Abbasid. Các ghi chép
của Geber (721-815) đã đề cập tới hơi dễ cháy của rượu được đun sôi.
AlKindī (801-873) cũng đã miêu tả rõ ràng quá trình chưng cất rượu. Việc chưng
cất cồn ra khỏi nước có thể tạo ra các sản phẩm chứa tới 96% cồn. Cồn nguyên chất
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-10-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796 bởi Johann Tobias Lowitz, bằng cách lọc
cồn chưng cất qua than củi.
2.2.1.3.

Tính chất vật lý
Cồn là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng,
vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15oC), dễ bay hơi (sôi ở nhiệt
độ 78,39oC), hóa rắn ở -114,15oC, tan trong nước vô hạn, tan trong ete và clorofom,
hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời.

2.2.1.4.

Tính chất hóa học
- Phản ứng thế với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ.

2C2H5OH + 2 Na -> 2C2H5ONa + H2
-

Phản ứng este hóa, phản ứng giữa rượu và acid với môi trường là acid sulfuric đặc
nóng tạo ra este.
C2H5OH + CH3COOH -> CH3COOC2H5 + H2O

-

Phản ứng loại nước như tách nước trong một phân tử để tạo thành olefin, trong môi
trường acid sulfuric đặc ở 170oC:
C2H5OH -> C2H4 + H2O

-

Hay tách nước giữa 2 phân tử rượu thành ether
C2H5OH + C2H5OH -> C2H5-O-C2H5 + H2O

-

Phản ứng oxi hóa, trong đó rượu bị oxi hóa theo 3 mức: thành aldehyde, acid hữu
cơ và oxi hóa hoàn toàn (đốt cháy) thành CO2 và H2O.
Mức 1, nhiệt độ cao: CH3-CH2-OH + CuO -> CH3-CHO + Cu + H2O

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-11-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Mức 2, có xúc tác: CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O
Mức 3: C2H5OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O.
2.3. Cơ sở lý thuyết về quá trình sản xuất cồn 96o
2.3.1. Các phương pháp sản xuất cồn
Có hai phương pháp sản xuất cồn: Phương pháp lên men bằng vi sinh vật,
Phương pháp tổng hợp hoá học. [1, tr100-102]
2.3.1.1

Phương pháp lên men bằng vi sinh vật
Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay và cho hiệu quả kinh tế cao.

Nguyên liệu dùng để sản xuất theo phương pháp này là phải chứa nhiều gluxit. Sản
xuất cồn theo phương pháp lên men gồm có các công đoạn chính sau:
- Chế biến nguyên liệu thành dịch đường lên men.
- Lên men dịch đường để chuyển đường thành rượu.
- Chưng cất, tinh chế nhằm tách rượu và các chất dễ bay hơi ra khỏi giấm
chín rồi tách các chất ra khỏi rượu nâng cao nồng độ rượu để nhận được cồn tinh
khiết.
2.3.1.2

Phương pháp tổng hợp hoá học
Nguyên liệu chính để sản xuất cồn bằng phương pháp hoá học là khí etylen.

Có hai phương pháp chính để sản xuất rượu etylic từ etylen là.
- Thuỷ phân khí etylen bằng axit sulfuric.
- Thuỷ phân trực tiếp etylen.
2.3.2. Quá trình nấu
2.3.2.1.

Phương pháp nấu
Tùy vào điều kiện trang thiết bị của các cơ sở sản xuất có thể chọn các
phương pháp nấu: gián đoạn, bán liên tục và liên tục
- Nấu gián đoạn:
Nấu gián đoạn là toàn bộ quá trình nấu được thực hiện cùng một nồi
+ Ưu điểm: tốn ít nhiên liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản.
+ Nhược điểm: tốn nhiều hơi vì không sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở áp
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-12-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

suất và nhiệt độ cao gây tổn thất nhiều đường.
- Nấu bán liên tục
Nấu bán liên tục là quá trình nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau và
được chia thành nấu sơ bộ, nấu chín và nấu thêm.
+ Ưu điểm: giảm thời gian nấu ở áp suất và nhiệt độ cao nhờ sử dụng hơi thứ
vào nấu sơ bộ từ đó giúp giảm tổn thất hơi và tăng hiệu suất nấu.
+ Nhược điểm: Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị.
- Nấu liên tục:
Nấu liên tục là quá trình nấu trải qua 3 giai đoạn và trong 3 thiết bị khác
nhau nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu thêm.
+ Ưu điểm:
- Tận dụng được nhiều hơi thứ do có thể đun dịch cháo tới nhiệt độ cao mà
không ảnh hưởng tới hoạt động của thiết bị
- Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn giảm tổn thất đường do
cháy hoặc tạo melanoidin. Nhờ đó mà năng suất nấu cao hơn gián đoạn.
- Dễ cơ giới hóa và tự động hóa, tốn ít kim loại chế tạo thiết bị do năng suất
riêng của 1 cm3 tăng lên 7 lần.
+ Nhược điểm: đòi hỏi nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ, đảm bảo ổn định
nhiệt, hơi, nước. [1, tr107-112]
2.3.2.2.

Các biến đổi trong quá trình nấu

- Sự biến đổi của tinh bột
+ Sự trương nở và hòa tan tinh bột: Trương nở là tính chất của những chất
rắn cao phân tử có khả năng hút dung môi để tăng thể tích. 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 kêt trong phân tử tinh bột, phân tử tinh
bột bị trương lên và bị rã ra. Khi nhiệt độ tăng các liên kết trong phân tử tinh bột bị
đứt dẫn đến quá trình trương nở không hạn chế nghĩa là tinh bột bị hòa tan chuyển
thành dạng dung dịch.
+ Sự thủy phân tinh bột: Khi nấu, một lượng nhỏ tinh bột biến thành đường
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-13-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

và dextrin do tác dụng của enzim amylaza chứa trong nguyên liệu và do bị thủy
phân dưới xúc tác của ion H+.
- Sự biến đổi của hemixenluloza, xenluloza, pectin
Trong quá trình nấu nguyên liệu, ở điều kiện môi trường axit yếu xenluloza
không bị thủy phân. Hemixenluloza cấu tạo chủ yếu từ pentozan có bị thủy phân ít
nhiều. Sự thủy phân này bắt đầu từ khi chuẩn bị dịch bột do tác dụng của xitaza
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 dextrin và các hợp chất có phân tử thấp, kể cả
đường 5 các bon – arbinoza và kxiloza.
- Sự biến đổi của đường
Trong quá trình nấu đường sẽ bị phân hủy do các phản ứng caramen,
melanoidin tạo thành oxymethylfurfurol. Một phần oxymethylfurfurol ngưng kết
tạo chất màu vàng. [1, tr106-107]
2.3.3. Đường hóa tinh bột
Là quá trình dùng tác nhân để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men.
Quá trình này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi cồn.
Đường hóa dịch cháo có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc liên
tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau. Nhưng dù theo phương pháp nào cũng bao
gồm các công đoạn chính sau:
- Làm nguội dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa
- Cho tác nhân vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trong thời gian xác định để
chuyển hóa tinh bột thành đường.
- Làm nguội dịch đường hóa tới nhiệt độ lên men.
* Tác nhân đường hóa:
-

Dùng axit HCl hoặc H2SO4: phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất

-

thu hồi thấp.
Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): Một số nước Châu Âu vẫn còn dùng

-

phương pháp này.
Dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật: Đây là phương pháp được hầu hết

-

các nước sử dụng trong sản xuất rượu cồn.
Ở Việt Nam đa số các nhà máy rượu đều dùng amylaza thu được từ nấm mốc, mấy
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-14-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

năm gần đây có mua chế phẩm amylaza của hãng Novo Đan Mạch.

[1, tr112]

2.3.4. Quá trình lên men rượu
2.3.4.1.

Cơ chế hóa học của quá trình lên men rượu
Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường glucose dưới xúc tác
của các hệ enzim khác nhau để tạo thành một loạt chất trung gian trong đó giai đoạn
trung gian quan trọng là biến thành acid piruvic (CH 3COCOOH), từ acid piruvic
trong điều kiện yếm khí sẽ tạo thành rượu etylic và sản phẩm phụ tùy điều kiện lên

men. [1, tr126-127]
C6H12O6

2.3.4.2.

2C2H5OH + 2CO2 + Q

Cơ chế hóa lý của quá trình lên men rượu
Để lên men dịch đường phải cho vào dịch một lượng tế bào nấm men nhất
định. Nấm men sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng có trong dịch nấm men chủ yếu là
đường để chuyển hóa đường thành rượu và khí CO 2 nhờ ezim zymase. Rượu etylic
được tạo thành khuyếch tán nhanh vào môi trường. CO 2 cũng khuyếch tán vào nước
nhưng độ hoà tan không lớn. Khi bão hoà, CO 2 bao quanh màng tế bào nấm men
thành bọt khí. Bọt khí CO2 lớn đến mức độ nhất định thì lôi kéo 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 nghĩa là quá trình trao đổi chất được thực hiện và
quá trình lên men tăng nhanh. [1, tr129]

2.3.4.3.

Các giai đoạn lên men rượu
Tốc độ lên men rượu xác định bằng cách thay đổi hàm lượng đường trong dịch
lên men hoặc hàm lượng CO 2 thoát ra trong một đơn vị thời gian hay hàm lượng
rượu và lượng nhiệt sinh ra.
Dựa vào tốc độ lên men của nấm men chia quá trình lên men thành 3 thời kỳ:
lên men đầu, lên men chính và lên men cuối.

-

Lên men đầu: nấm men làm quen với môi trường lên men và sử dụng đường để tăng

-

sinh khối là chính. Giai đoạn này đường tiêu hao ít và rượu sinh ra không đáng kể.
Lên men chính: nấm men sinh trưởng và phát triển ở mức độ cực đại, cơ chất sử

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-

-15-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

dụng nhiều nhất, sinh nhiều cồn và CO2,
Lên men cuối: Tốc độ lên men rất chậm vì lượng đường trong dịch ít, tế bào nấm
men già và suy yếu. [1, tr130-131]

2.3.4.4.

Phương pháp lên men

Có 3 phương pháp lên men: Lên men gián đoạn, lên men liên tục, lên men
bán liên tục.
- Lên men gián đoạn: các giai đoạn lên men đều tiến hành trong cùng một
thiết bị (thùng lên men).
- Lên men cải tiến-bán liên tục: sử dụng thiết bị lên men gián đoạn có đặt
thêm thiết bị truyền nhiệt kiểu ống lồng ống.
- Lên men liên tục: Các giai đoạn lên men rải đều trong các thiết bị lên men
có liên hệ với nhau.
Lên men liên tục có ưu điểm hơn so với bán liên tục và gián đoạn: hệ số sử
dụng thiết bị cao, hiệu suất lên men ổn định, hiệu suất tổng thu hồi cao, tiêu hao hơi
nhiệt ít. Tuy nhiên nó có nhược: dễ bị nhiễm khuẩn hàng loạt, yêu cầu trình độ cao.
[1, tr132-134].

Hình 2.5. Đường cong lên men (theo lêbêdep) [5, tr145]
2.3.5. Quá trình chưng cất và tinh chế
2.3.5.1.

Cơ sở lý thuyết về chưng cất - tinh chế
Ở nhiệt độ bất kỳ, áp suất hơi bão hoà của rượu etylic lớn hơn áp suất hơi
bão hòa của nước. Do đó khi cùng một áp suất thì nhiệt độ sôi của rượu etylic thấp
hơn nhiệt độ sôi của nước.
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-16-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

y

b
a

oy: Thành phần rượu trong pha hơi.
o

x

ox: Thành phần rượu trong pha lỏng

Hình 2.6. Đường cong cân bằng của hỗn hợp rượu nước ở áp suất thường.
Ở trạng thái cân bằng chất lỏng, cấu tử dễ bay hơi trong thể hơi luôn nhiều
hơn trong thể lỏng, khi chưng cất giấm chín thu được rượu thô gồm có 50 tạp chất
khác nhau. Dựa vào tính chất hoá học của tạp chất chia chúng ra làm 4 nhóm:
aldehyt, este, rượu bậc cao và axit hữu cơ. Dựa vào tính chất vật lý chia thành 3
nhóm : Tạp chất đầu (aldehyt, axetic, etyl axetat,... ), tạp chất cuối (amylic,
izoamylic, izobutylic...), tạp chất trung gian (etylizobutylrat, etylizovalianat...).
[1, tr139-140].
2.3.5.2.

Phương pháp chưng cất tinh chế

a. Tháp chưng

b. Tháp tinh

Hình 2.7. Tháp chưng gián đoạn và tháp tinh chế gián đoạn
Có 3 phương pháp chưng luyện: chưng luyện gián đoạn, liên tục và bán liên tục.
a) Chưng luyện gián đoạn
Tháp chưng (hình a):
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

Tháp tinh (hình b):
SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-17-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

1. Thùng chưng
2. Tháp chưng
3. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội
Quá trình chưng gián đoạn (hình a):

1. Thùng cất
2. Tháp tinh
3,4. Bình ngưng tụ hồi lưu
Giấm chín được bơm vào thùng chưng

cất (1) sau đó mở hơi đun cho tới sôi, hơi rượu bay lên theo tháp (2) sẽ được nâng
cao nồng độ sau đó vào thiết bị ngưng tụ và làm nguội (3) thu được cồn thô. Chưng
gián đoạn có ưu điểm đơn giản, dễ thao tác nhưng thời gian dài, thùng chứa lớn, tốn
vật liệu chế tạo, năng suất thấp, tốn hơi, nồng độ cồn không ổn định, tổn thất rượu
gấp 3÷4 lần so với chưng liên tục.
Quá trình tinh chế gián đoạn (hình b): Cồn thô sau chưng cất sẽ được xử lý
bằng NaOH trước khi vào tinh chế gián đoạn. Cồn thô qua xử lý được cho vào
thùng cất (1), dùng hơi đun tới 80÷90oC, đóng van hơi để 1÷2 giờ đồng thời mở van
nước để ngưng tụ hơi rượu vừa bay lên sau đó mở van hơi gián tiếp đun tới sôi đồng
thời mở đủ nước ngưng tụ toàn bộ hơi rượu đi vào bình ngưng tụ hồi lưu (3). Phần
khí không ngưng theo bình ngưng tụ làm nguội (4) ra ngoài. Sau 30÷60 phút lấy
3÷5% cồn đầu để riêng rồi lấy tiếp 6÷12% cồn (2a) sau đó điều chỉnh chỉ số hồi lưu
để lấy sản phẩm chính rồi đến lấy 6÷12% cồn (2b), cuối cùng lấy rượu fusel 3÷5%.
Tinh chế gián đoạn cho sản phẩm chất lượng nhưng hiệu suất thu hồi thấp, tốn hơi
và sức lao động do phải cất lại nên hiện nay ít dùng. [5, tr179-181].
b) Chưng luyện bán liên tục

Hình 2.8. Sơ đồ chưng luyện bán liên tục

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

1. Thùng cất thô
2. Thùng ngưng tụ cồn thô

3. Thùng chứa tạm cồn thô
4. Tháp tinh chế

-18-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

5. Bình ngưng tụ
6. Bình ngưng tụ
7. Bình ngưng tụ và làm nguội
8. Bình ngưng tụ và làm nguội

Giấm chín được bơm vào thùng (1) và được đun bằng hơi trực tiếp, hơi rượu
đi lên được ngưng tụ ở (2) rồi đi vào thùng (3) tiếp đó liên tục đi vào tháp tinh chế
(4), tại tháp (4) cũng đun bằng hơi trực tiếp, từ đĩa tiếp liệu xuống đáy nồng độ cồn
giảm dần rồi ra ngoài, nhiệt độ đáy tháp phải 103÷105oC. hơi rượu bay lên có nồng
độ tăng dần ngưng tụ ở (5) rồi hồi lưu lại tháp. Một phần nhỏ chưa ngưng kịp đưa
sang ngưng tụ (6) và lấy ra ở dạng cồn đầu. cồn sản phẩm lấy ra ở đỉa thứ 3÷6 từ

Hình 2.9. Sơ đồ chưng cất, tinh chế ba tháp

-

trên xuống qua làm nguội (7) rồi ra ngoài. [5, tr181-183].
c) Chưng luyện liên tục
Chưng luyện liên tục có thể thực hiện bằng nhiều cách: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp.
Chưng luyện 2 tháp: Hệ thống gồm 1 tháp cất và 1 tháp tinh làm việc liên tục, cồn
thành phẩm được lấy ra dạng lỏng cách đĩa hồi lưu 3÷6 đĩa, hệ thống này tiên tiến
hơn so với chưng luyện gián đoạn và bán liên tục nhưng chất lượng cồn chưa cao
hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải lấy thêm cồn đầu.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-

-19-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Chưng luyện 3 tháp: Hệ thống gồm 3 tháp: tháp thô, tháp aldehyde và tháp tinh chế.
Ưu điểm của phương pháp này là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định nhưng
nhược điểm là tốn hơi.

-

1. Thùng chứa giấm
7. Bình làm nguội ruột gà
2. Bình hâm giấm
8. Tháp andehyt
3. Bình tách CO2
9,10. Bình ngưng tụ
4. Tháp thô
11. Tháp tinh chế

5. Bình chống phụt giấm
12. Bình ngưng tụ hồi lưu
6. Bình ngưng tụ cồn thô
13. Bình làm lạnh sản phẩm
Chưng luyện 4 tháp: sơ đồ gồm 3 tháp và tháp làm sạch. Khác nhau giữa 3 tháp và 4
tháp là cồn lấy ra ở dạng lỏng không đưa làm nguội mà đưa vào tháp làm sạch có
cấu tạo và chiều cao như tháp aldehyde để tinh chế tiếp nhằm loại bỏ tạp chất đầu
và tạp chất cuối, cồn đầu cho quay lại tháp aldehyde, cồn cuối ở đáy tháp làm sạch
đi vào trên đĩa tiếp liệu của tháp tinh. [5, tr184-189].

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-20-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Chương 3

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN
CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn dây chuyền công nghệ
Sắn lát khô
Làm sạch

Nghiền
Nước

Nấu sơ bộ

Enzym Termamyl

Phun dịch hóa
Hơi thứ

Nấu chín

Hơi

Tách hơi
Làm nguội
Enzym amylaza
H2SO4, Na2SiF6

Hơi

Đường hóa

Nhân giống cấp 1

Làm nguội

Nhân giống cấp 2

Lên men

Nấm men giống

Chưng cất
Cồn đầu

Hơi

Tinh luyện
Dầu fusel
Cồn 96%V

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-21-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường
Nguyên liệu ra

3.2.

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1. Làm sạch
3.2.1.1. Mục đích
Quá trình làm sạch nhằm tách các tạp chất bụi bẩn, đất, đá có kích thước lớn
và kim loại có trong nguyên liệu, nhằm tránh hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến
chất lượng sản phẩm.
3.2.1.2. Tiến hành
Nguyên liệu sắn lát vào sẽ được đi qua nam châm để tách kim loại rồi vào
sàng rung để loại bỏ tạp chất.

Nam
châm

Hình 3.1. Sàng rung
Nguyên liệu sắn đưa vào máy làm sạch được tách kim loại bằng nam châm rồi
vào lưới sàng. Tại đây, với kích thước lỗ lưới lớn hơn nguyên liệu và dưới tác động
của chuyển động rung nên tạp chất lớn được giữ lại, còn nguyên liệu và tạp chất bé
sẽ lọt qua lưới (1) và xuống lưới sàng (2). Do lưới sàng (2) có kích thước nhỏ hơn
nguyên liệu nên tại đây nguyên liệu đạt yêu cầu được giữ lại, tạp chất bé sẽ lọt qua
lưới sàng (2) và xuống ngăn cuối, được đưa ra ngoài. Bụi lơ lững được quạt hút ra
ngoài qua đường ống. Nguyên liệu đạt yêu cầu được đưa đi nghiền.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-22-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

3.2.2. Nghiền nguyên liệu
- Mục đích: Phá vỡ cấu trúc thực vật của sắn, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh
bột khỏi các mô, để khi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt độ phù hợp biến tinh bột
thành dạng hòa tan.
- Sử dụng máy nghiền búa:
- Tiến hành: Sắn lát khô được đưa vào máy
nghiền búa qua phễu nạp liệu đi vào đĩa kim
loại. Trên đĩa kim loại có gắn các búa đập.
Nguyên liệu đi vào sẽ được các búa này đập
nhỏ. Các phần nhỏ lọt qua rây được quạt hút và
đẩy ra ngoài, phần chưa lọt qua rây tiếp tục

Hình 3.2. Sơ đồ máy nghiền búa

được nghiền nhỏ. [2, tr34]
3.2.3. Nấu nguyên liệu
3.2.3.1.

Mục đích
Tinh bột nằm trong màng tế bào, khi nghiền chỉ một phần màng tế bào bị phá
vỡ làm hạn chế tiếp xúc với enzyme amylaza, vì vậy mục đích của nấu nhằm:
- Phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện cho tinh bột hình thành trạng thái
hòa tan trong dung dịch.
- Hơn nữa nấu nguyên liệu là một quá trình rất quan trọng trong sản xuất cồn,
sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết quả nấu.
3.2.3.2. Tiến hành

Nấu nguyên liệu theo phương pháp nấu liên tục:
Nguyên liệu sau khi nghiền được hòa trộn với nước theo một tỉ lệ nhất định tại
thùng hòa bột (1) rồi đưa vào nồi nấu sơ bộ (3). Trong quá trình nấu có bổ sung
enzyme Termamyl với tỉ lệ 0,03% so với tổng lượng tinh bột. Tại nồi nấu sơ bộ
khối nấu được nâng lên 80÷85oC 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 ly 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
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-23-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

đạt 94÷96oC.
Sau đó khối nấu tiếp tục được bơm sang nồi nấu chín (6), theo đó dịch cháo
chảy từ trên xuống còn hơi chính được cấp từ dưới lên do đi ngược chiều nên sẽ làm
cho dịch cháo được khuấy mạnh và đun nóng tới mức độ cần thiết. Ở mỗi nồi nấu
chín thì khối nấu sẽ được giữ ở nhiệt độ 100÷105 oC trong khoảng thời gian từ
25÷30 phút.

Hình 3.2. Sơ đồ nấu liên tục

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

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-24-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Dịch được bơm lên thiết bị phun dịch
hóa, qua khe hẹp. Hơi vào từ phía trên, được
điều chỉnh lượng vào bằng bộ điều khiển tự
động. Dịch qua khe hẹp dưới tác dụng của

nhiệt độ cao, độ lớn của khe hẹp được điều
chỉnh bởi van chắn. Nhiệt độ hơi cao làm
tăng áp suất và sự thay đổi vận tốc làm cho

Hình 3.3. Thiết bị phun dịch hóa

mạch tinh bột bị phá vỡ, làm cho khối cháo được mịn hơn. Qua thiết bị này nhiệt độ
khối nấu đạt 94÷96oC.
Chú thích:
a. Nồi nấu chín3.
b. Dịch vào 4.
c. Thông khí 5.
d. Dịch ra
6.
e. Xả đáy
7.
1. Thân bồn
8.
2. Vách ngăn

Tấm đáy bồn
Tấm bệ đáy bồn
Chân bể
Tấm nắp bồn
Tấm ga chân để
Tấm bản mã

Đối với nồi nấu chín, dịch hòa trộn từ nồi nấu sơ

Hình 3.4. Nồi nấu chín

bộ sau khi qua thiết bị phun dịch hóa được đi vào nồi nấu chín tại cửa (b). Nhiệt độ
dịch cháo lúc này được nâng lên 100÷105 oC. 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. Sau đó dịch cháo được đưa ra thiết bị tách hơi tại cửa (d). Phía dưới nồi
nấu có van xả đáy (e) để xả khi nồi nấu có sự cố. [5, tr49-51]
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 oC xuống nhiệt
độ 58÷60oC tạo điều kiện cho quá trình đường hóa xảy ra dễ dàng. Và hạ nhiệt độ
của dịch đường sau đường hóa từ 60oC xuống 30oC để tạo thuận tiện cho quá trình
lên men.
3.2.4.2. Tiến hành
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-25-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống với dịch cháo đi bên trong ống
và nước làm nguội đi bên ngoài ống. Dịch cháo trong ống và nước ở phần ống hình
vành khăn sẽ tiến hành trao đổi nhiệt với nhau để thu được dịch cháo đi ra có nhiệt

độ đạt yêu cầu là từ 58÷60oC và đưa dịch đường sau đường hóa xuống nhiệt độ
30oC. [5, tr79]
Chú thích:
1. Cửa sản phẩm vào
2. Cửa sản phẩm ra
3. Ống truyền nhiệt
3.2.5. Đường hóa
3.2.5.1.

4. Cửa hơi vào
5. Khoảng không
6. Xả nước ngưng
Hình 3.6. Làm nguội ống lồng ống

Mục đích

Chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men. Quá trình này quyết định phần
lớn hiệu suất thu hồi cồn.
3.2.5.2.

Tiến hành
Đường hóa dịch cháo nấu tiến hành theo phương pháp liên tục. Sử dụng
phương pháp đường hóa liên tục theo phương pháp làm lạnh thông thường qua các
thiết bị trao đổi nhiệt.
Dịch cháo từ thiết bị làm nguội được đưa vào thiết bị đường hóa ở nhiệt độ
58÷60oC được cấp vào cửa (a) từ trên xuống, khi dịch cháo ngập đến cánh khuấy thì
cánh khuấy hoạt động, sau đó bổ sung enzyme glucoamylaza theo cửa (b), H 2SO4
cho vào theo cửa (c). Khống chế pH=3,8÷4,2 thì ngừng cấp H2SO4. [4, tr95-100]
Chú thích:

a. Dịch vào
b. Cấp enzym
c. Cấp acid
d. Cấp hơi
e. Dịch ra
1. Tấm đáy bồn
2. Chân đế
3. Giá chân đế
4. Tấm lót chân đế
5. Thân bồn
6. Cầu thang vệ sinh
3.2.6. Lên men

7. Giá nắp bồn
8. Cửa vệ sinh
9. Mô tơ cánh khuấy
10. Hộp giảm tốc
11. Gối đỡ
12. Giá đỡ
13. Nắp bồn
14. Trục cánh khuấy
15. Cánh khuấy
16. Khớp nối trục với gối đỡ
17. Gối đỡ trục cánh khuấy
Hình 3.7. Thiết bị

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn
lát khô năng suất 135 tấn nguyên liệu/ngày

đường hóa

SVTH: Ngô Thị Ngọc Bích
Lớp:12H2LT