Thiết kế nhà máy sản xuất bioetanol từ sắn lát khô với năng suất 86.000 lít sản phẩmngày

Đồ án tốt nghiệp

1
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

LỜI MỞ ĐẦU
Năng lượng có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của
thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Hiện nay dầu mỏ và khí đốt hiện chiếm
khoảng 60÷80% nguồn năng lượng của thế giới. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay và
trữ lượng dầu mỏ hiện có, nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt. Hơn
nữa sản phẩm của nguyên liệu này đã và đang gây ô nhiễm môi trường trên toàn thế giới như
gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon làm trái đất nóng dần lên, các khí thải như H 2S,
SOx… làm mưa axit.
Để đối phó với tình hình đó con người đã tìm ra các nguồn năng lượng mới
thay thế như; năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước, nhiên liệu sinh
học…Trong số các nguồn nguyên liệu mới thay thế thì nguồn năng lượng từ nhiên
liệu sinh học đang được thế giới quan tâm, nhất là các nước nông nghiệp và nhập
khẩu nhiên liệu. Do các lợi ích của nó như: Công nghệ sản xuất không quá phức
tạp, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp,
thân thiện với môi trường. Các loại nhiên liệu sinh học bao gồm: diesel sinh học,
etanol sinh học,ga sinh học. Trong đó bio-etanol là nhiên liệu sinh học phổ biến
nhất (chiếm 90% tổng số các loại nhiên liệu sinh học đã sử dụng), với nồng độ cồn
99,5%, có trị số octan cao, không gây ô nhiễm môi trường, được sản xuất từ nguồn
nguyên liệu dồi dào là sản phẩm, phụ phẩm nông nghiệp. Bio-etanol có nhiều ứng
dụng: được pha với xăng theo tỷ lệ thành hỗn hợp E5, E10, ứng dụng trong các
ngành hóa chất, mĩ phẩm…
Nguồn nguyên liệu để sản xuất bio-etanol chủ yếu từ: các loại nguyên liệu
chứa đường như mía, củ cải đường, thốt nốt…, các loại nguyên liệu chứa tinh bột
như sắn, ngô, gạo, lúa mạch, lúa mì…, các loại nguyên liệu chứa cellulose. Tuy

nhiên tùy theo lợi thế về nguồn nguyên liệu của mỗi quốc gia, người ta chọn loại
nguyên liệu có lợi thế nhất để sản xuất bio-etanol nhiên liệu. Ở Việt Nam, các
nguồn nguyên liệu thích hợp có thể sản xuất bio-ethanol là mía, sắn, gạo, ngô và rỉ
đường. Trong đó, sắn là loại củ có hàm lượng tinh bột cao, giá thành thấp. Hiện nay
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

2
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

diện tích trồng sắn ở Việt Nam khá lớn và năng suất thu hoạch tăng đều qua các
năm. Do đó tại các sắn là lựa chọn thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất bioetanol.
Với đặc điểm Việt Nam là nước nông nghiệp, diện tích trồng trọt khá lớn do
đó nguồn cung cấp nguyên liệu rất dồi dào cho sản xuất bio-etanol.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và cơ sở khoa học trên, tôi được giao nhiệm vụ
“Thiết kế nhà máy sản xuất bio-etanol từ sắn lát khô với năng suất 86.000 lít sản
phẩm/ngày” cho đồ án tốt nghiệp của mình.

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà

Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

3
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Chương 1

LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT
1.1 Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng
Ðịa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch và đảm bảo sự phát
triển chung về kinh tế ở địa phương. Việc chọn địa điểm để xây dựng nhà máy có ý
nghĩa rất quan trọng vì nó không những quyết định khả năng thành công của dự án
mà còn ảnh hưởng đến hoạt động của nhà máy sau này.
Đà Nẵng là trung tâm của miền Trung, mạng lưới giao thông hiện đại với
nhiều dự án nâng cấp, mở rộng, có điều kiện khí hậu tương đối ổn định, nhiệt độ
trung bình hàng năm là 260C, độ ẩm trung bình là 81%, hướng gió chính là Đông Nam.
Tại đây, khu đất xây dựng có diện tích đủ rộng, địa hình bằng phẳng, có khả
năng mở rộng thuận lợi, nguồn cung cấp điện nước thuộc mạng lưới của khu công
nghiệp... Đó là những điều kiện thuận lợi ban đầu để xây dựng một nhà máy.
1.2 Nguồn nguyên liệu
Nguồn cung cấp sắn trong thành phố thì còn hạn chế, tuy nhiên với điều kiện
thuận lợi về giao thông, việc thu mua nguyên liệu từ các tỉnh lân cận có diện tích
trồng sắn lớn như Quảng Ngãi, Quảng Nam, Huế, Quảng Trị… trở nên dễ dàng
hơn.
1.3 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng. Điện thế sử
dụng thường là 110÷220V/360V. Ðể đạt yêu cầu phải lấy điện cao thế, thường là 6
KV qua hạ thế. Nhà máy sử dụng lưới điện của khu công nghiệp ngoài ra để đảm
bảo sản xuất liên tục nhà máy còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt
động liên tục.
1.4 Nguồn cung cấp hơi

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

4
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Hơi được dùng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng công
đoạn sản xuất. Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của
nhà máy.
1.5 Nguồn cấp nước, xử lý và thoát nước
Nguồn nước chính được lấy từ giếng khoan và nguồn nước phụ được lấy từ
nhà máy nước Thủy Tú đang phục vụ cho khu dân cư Hòa Khánh-Nam Ô và cả khu
công nghiệp.
Nước từ nhà máy thải ra không đạt tiêu chuẩn thải trực tiếp ra môi trường nên
cần phải được xử lý kĩ, cần có đường dẫn nước thải đến khu vực riêng, tách rác xử

lý riêng, còn nước thải thì xử lý đạt tiêu chuẩn rồi thải ra môi trường bên ngoài.
1.6 Hệ thống giao thông vận tải
Đà Nẵng hiện nay đang phát triển với một tốc độ nhanh chóng. Hệ thống cơ
sở hạ tầng, đường xá, cầu cống, bến cảng đã được xây mới và sữa chữa rất nhiều.
Riêng khu công nghiệp Hòa Khánh có nhiều đặc điểm thuận lợi là nằm gần tuyến
đường quốc lộ 1A cũng như tuyến đường sắt Bắc-Nam, cách cảng biển Tiên Sa
khoảng 20km. Khu công nghiệp Hòa Khánh cũng tương đối gần sân bay quốc tế Đà
Nẵng. Do đó, việc vận chuyển nguyên liệu từ các địa phương trong nước và quốc tế
về đây cũng như việc nhập khẩu nguyên liệu và bao tiêu sản phẩm sẽ rất thuận lợi.
1.7 Nguồn nhân lực
Nguồn nhân lực được lấy chủ yếu ở thành phố Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam.
Trên địa bàn thành phố có các trường đại học, cao đẳng, trung cấp...Đây là nơi cung
cấp cán bộ kỹ thuật cho nhà máy. Riêng trường Đại học bách khoa có các ngành
như Công nghệ thực phẩm, Điện kỹ thuật, Cơ khí...và Trường cao đẳng lương thực
đủ để phục vụ cho nhu cầu cán bộ kỹ thuật của nhà máy.
Bên cạnh đó, nhà máy sẽ tuyển một số lao động tại địa phương cho đi học
thêm để về phục vụ khi nhà máy đi vào hoạt động. Làm một số hợp đồng lao động
với các lao động phổ thông ngay tại khu vực nhà máy để bốc dỡ hàng khi cần thiết.

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

5
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

1.8 Thị trường tiêu thụ
Nhà máy được xây dựng tại khu công nghiệp Hòa Khánh− Liên Chiểu− Đà
Nẵng. Đây là khu công nghiệp lớn của Thành phố Đà Nẵng cách cảng Tiên Sa
20km và có đường Quốc lộ 1A đi qua nên việc vận chuyển sản phẩm theo đường bộ
để cung cấp cho thị trường tiêu thụ của khu vực miền Trung và Tây Nguyên sẽ rất
thuận lợi và dễ dàng. Với ứng dụng chủ yếu vào mục đích năng lượng, bio-etanol
được sử dụng để pha vào xăng nên sản phẩm được tạo ra cần được mang đi tiêu thụ
ngay vì tính hút ẩm của nó cao, do đó với lợi thế về giao thông, việc tiêu thụ sản
phẩm trở nên dễ dàng hơn.

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

6
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM VÀ

PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
2.1 Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1 Sắn
2.1.1.1 Giới thiệu về sắn
Sắn có tên khoa học là Manihot Esculenta, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của
châu Mỹ Latinh và được trồng từ cách đây khoảng 5000 năm. Cây sắn được du
nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18. Hiện tại sắn được trồng trên 100 nước
của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người.
Việt Nam đứng thứ 10 về sản lượng sắn (7,71 triệu tấn) trên thế giới. Sắn được canh
tác ở hầu hết các tỉnh của tám vùng sinh thái, được trồng nhiều nhất ở Đông Nam
Bộ và Tây Nguyên.
Sắn gồm nhiều giống khác nhau, căn cứ vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân
lá mà phân loại : sắn dù, sắn vàng, sắn đỏ, sắn trắng. Còn trong công nghệ sản xuất
tinh bột thì phân loại sắn thành hai loại là sắn đắng và sắn ngọt. Sắn đắng có hàm
lượng axit xyanuahydric cao, ăn bị ngộ độc, hàm lượng tinh bột cũng cao, không
dùng để ăn tươi mà chỉ để sản xuất bột và sắn lát. Sắn ngọt có hàm lượng axit
xyanuahydric thấp, hàm lượng bột cũng thấp hơn, dễ chế biến và sử dụng.

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

7
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Hình 2.1 Củ và cây sắn

2.1.1.2 Đặc điểm sinh học [10]
a, Các bộ phận phụ
- Thân sắn thuộc dạng thân gỗ mảnh khảnh cao từ 2÷3m, đường kính phụ
thuộc giống và điều kiện trồng trọt, dao động từ 2÷6cm, thân hình trụ tròn. Trên
thân mang mầm ngủ ngay gốc cuống lá. Lóng thân dài 1÷4cm, lóng cành dài
1,7÷7cm.
Cấu tạo: +Biểu bì ngoài (lớp bần bằng mộc thiên) mỏng, có màu sắc khác
nhau.
+Tầng nhu mô vỏ: tế bào khá lớn (mô mềm của vỏ).
+Tầng libe: tế bào nhỏ và mỏng ở tầng tế bào hóa gỗ.
+Lõi: ruột xốp.

Hình2.2 Cấu tạo thân sắn
- Lá sắn: Lá đơn, mọc xen kẽ trên thân, mặt trên lá thường có màu xanh sẫm,
mặt dưới lá có màu xanh nhạt. Phiến lá có biểu bì, mặt trên có tầng cutin rất rõ, tiếp
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

8
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

đó là mô dậu, mô xốp và màng biểu bì dưới lá. Lá sắn thuộc loại có khía sâu hình
thành thùy lá. Chiều dài thùy gấp 3÷30 lần chiều rộng, thùy có dạng hình trứng
hoặc trứng kéo dài. Lá có nhiều lông tơ. Cuống lá có hình dạng gần giống chữ S kéo
dài, màu sắc phụ thuộc giống.

Hình 2.3 Lá sắn
- Hoa: Hoa mọc thành chùm có cuống dài, là hoa đơn tính.
+ Hoa đực không có cánh gồm 10 nhị đực xếp hai vòng. Hạt phấm mềm 3
ngăn.
+ Hoa cái gồm 5 lá đài, 6 cánh. Có một bầu hoa có ngăn, đầu có vòi chẻ 3,
nở trước hoa đực 3÷5 ngày.
- Quả: Loại quả nang, có màu nâu nhạt hoặc đỏ tía, đường kính 1÷1,5cm, quả
có 6 cánh chia làm 3 ngăn, mỗi ngăn có một hạt. Vỏ hạt gồm 3 lớp: vỏ ngoài, vỏ
giữa và võ trong.
- Hạt: có màu nâu sẫm trên nền xám nhạt, hình trứng, tiết diện hơi giống tam
giác, vỏ hạt cứng khó thấm nước, đỉnh hạt có núm nhỏ.
- Rễ: nhỏ, dài, thường phát triển ở mắt của hom, và trên vỏ ngoài của củ cho
đến khi củ phình to-chín thì rễ hút tự rụng. Rễ hút có thể phát triển sâu xuống 4m có
nhiệm vụ hút nước và muối khoáng.
b, Củ sắn
Củ sắn có hai đầu nhọn, chiều dài biến động từ 25÷200 cm, trung bình khoảng
40÷50 cm. Đuờng kính củ thay đổi từ 2÷25 cm, trung bình 5÷7 cm. Sắn là loại củ
có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đuôi củ.
Cấu tạo của củ sắn bao gồm: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn. So với các loại củ
khác thì vỏ củ sắn là dễ phân biệt và dễ tách nhất.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

9
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

- Vỏ gỗ: chiếm 0,3 ÷ 0,5 % khối lượng củ, gồm các tế bào có cấu tạo từ
cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp vỏ 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.
- 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 tannin, enzym và các sắc tố.
- Thịt sắn (Ruột củ): Là thành phần chiếm chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế
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 sắn không đều. Sắn càng để già thì càng có
nhiều xơ.
- Lõi sắn: 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
hemicellulose. Lõi sắn có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và
củ, đồng thời giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô.
2.1.1.3 Thành phần hóa học của sắn [3,tr23]
Thành phần hóa học của sắn tươi: tinh bột 21,45%, protein 1,12%, chất béo
0,4% , cellulose 1,1%, nước 70,25%, đường 5,13% và chất tro 0,55%.

Sắn khô: tinh bột 73,3%, nước 13,2%, gluxit 7,31%, protit 1,75%, chất béo
0,87%, cellulose 2,38%, và chất tro 1,19%.
Ngoài ra trong sắn còn chứa một lượng vitamin và độc tố. Vitamin trong sắn
thuộc nhóm B, trong đó B1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03mg%, còn B6 0,06mg%. Các
vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến và nhất là khi nấu trong sản xuất rượu.
Độc tố trong sắn có tên chung là Phazeolutanin gồm 2 glucozit Linamarin và
Lotaustralin. Hàm lượng chung của phazeolunatin chỉ vào khoảng 0,001-÷0,04mg%
và chứa nhiều trong sắn đắng, tập trung chủ yếu ở vỏ cùi. Bình thường thì
Phazeolunatin không độc nhưng khi bị thủy phân thì các glucozit này sẽ giải phóng
ra HCN. Hàm lượng HCN trong củ sắn tươi nhỏ hơn 50mg/kg chưa gây độc hại cho
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

10
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

người, từ 50-100mg thì sẽ gây ngộc độc và lớn hơn 100mg thì sẽ gây tử vong cho
người. Để tránh bị ngộ độc trước khi luộc cần ngâm và bóc vỏ cùi. Sắn lát khô sẽ
giảm đáng kể lượng glucozit gây độc kể trên.
2.1.2 Nước
Trong công nghệ sản xuất rượu, nước được sử dụng với nhiều mục đích khác
nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, pha loãng dung dịch và vệ sinh thiết bị….

Yêu cầu chất lượng của nước trong sản xuất rượu:
- Trong suốt, không màu không mùi.
- Độ cứng: không quá 7mg-E/l
- Độ oxy hóa: ≤ 2ml KMnO4/l
- Chất cặn: ≤ 1mg/l
- Không có kim loại nặng
- Hàm lượng các muối phải thỏa yêu cầu sau:
+ Hàm lượng Cl-

≤ 0,5 mg-E/l

+ H2SO4

≤ 80 mg-E/l

+ Hàm lượng As3+ ≤ 0,05 mg-E/l
+ Hàm lượng Pb2+

≤ 0,1 mg-E/l

+ Hàm lượng F3+

≤ 3 mg-E/l

+ Hàm lượng Zn2+

≤ 5 mg-E/l

+ Hàm lượng Cu2+

≤ 3 mg-E/l

+ NH3 và các muối NO , NO : không có.
2.1.3 Nấm men [11]

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

11
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Hình 2.4 Saccharomyces cerevisiae
Nấm men là tác nhân cơ bản gây ra quá trình lên men etanol. Thường sử
dụng nấm men thuộc họ Saccharomycetaceac, loài S.cerevisiae.
Saccharomyces cerevisiae thuộc loại nấm men lên men nổi. Trong quá trình
lên men, tế bào của chúng nổi lơ lửng trong dung dịch lên men và tập trung trên bề
mặt. Nhờ đó tăng diện tích tiếp xúc với cơ chất, quá trình lên men xảy ra nhanh
chóng và mạnh mẽ.
- Lên men được nhiều loại đường (glucose, fructose, saccharose, maltose, 1/3
rafinose, các dextrin …) và nhiều loại nguyên liệu khác nhau ( như gạo, ngô, khoai,
sắn… với lượng đường trong dung dịch là 12 ÷ 14%, có khi là 16 ÷ 18%).
- Có khả năng lên men ở nhiệt độ cao ( 36 ÷ 400C), chịu được độ axit.

- Chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 nồng độ 0,02 ÷ 0,025% nên có thể lên
men trong điều kiện bắt buộc phải dùng thuốc sát trùng.
- Sinh sản theo kiểu nảy chồi, có khả năng sinh bào tử, sống kị khí không bắt
buộc.
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): Đây là chủng đầu tiên
được ứng dụng trong sản xuất rượu và các ngành sản xuất khác. Tế bào dài, hình
đứng, lớn và sinh sản bằng cách nảy chồi. Ở 25oC trong 30 giờ nuôi cấy có thể tạo
thành bào tử (thường trong tế bào có 3 bào tử); lên men được các loại đường như
chủng XII nhưng khả năng sinh sản kém hơn. Sinh bọt nhiều và thích nghi ở độ axit
thấp, sức kháng cồn cao. Kích thước tế bào 5,6 ÷ 7µm.
- Nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rase XII): tế bào hình tròn hoặc
hình oval, có kích thước lớn và mập hơn các chủng khác (5÷8µ). Chu kỳ sinh
trưởng của một thế hệ là 1 giờ 39 phút. Trong tế bào già thường chứa nhiều
glycogen và metaxromatin. Nấm men chủng XII sinh sản mạnh trong 12 giờ đầu
nuôi cấy sau đó chậm dần và lên men rất mạnh. Chúng có khả năng lên men
glucose, maltose, fructose, galactose, saccharose, và 1/3 rafinose. Chủng này không
lên men được các đường lactose, kxilose, arabinose, inulin. Có thể lên men đạt 13%
rượu trong môi trường, ít sinh bọt.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

12
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

- Nấm men chủng MTB Việt Nam (men thuốc bắc): Được phân lập tại nhà máy
rượu Hà Nội từ men thuốc bắc. Lên men được nhiều loại đường ở nhiệt độ cao
(39÷400C), chịu độ axit tương đối cao (1÷1,50), nồng độ rượu có thể đạt được 12 ÷
14%. Chủng này có khả năng sinh sản nhanh và cho hiệu suất lên men tương đối
tốt.
2.1.4 Các chất hỗ trợ kỹ thuật
2.1.4.1 Các hóa chất
− Axit sunfuric có tác dụng điều chỉnh pH môi trường, tiêu diệt vi sinh vật lạ
trong quá trình đường hóa
− Ure cung cấp để đảm bảo lượng đạm cho nấm men sinh trưởng, phát triển
tạo ra nhiều rượu
− Nhóm các hóa chất xử lý nước như: Than hoạt tính, hạt nhựa,…
− Hóa chất sát trùng như Na2SiF6 bổ sung trong quá trình đường hóa để hạn chế
và ngăn chặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa.
2.1.4.2 Các chế phẩm enzym [1,tr269-271]
Trong công nghệ sản xuất ancol, enzym xúc tác cho quá trình thủy phân tinh bột
thành đường lên men là khá quan trọng. Các enzym này thuộc loại amylaza.
Chế phẩm enzym Novo amylaza được được sản xuất từ vi sinh vật không gây
bệnh trong điều kiện vệ sinh cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các enzym này
thường được tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt độ cao. Các
enzym này có thể lưu trữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về đặc tính trong
điều kiện bảo quản không lớn hơn 250C.
- Fungamyl 800L : là α -amylaza cô dặc ở dạng lỏng. Nhiệt độ tối thích là 6065oC Fungamyl 800L hoạt động xúc tác quá trình thủy phân tinh bột thành dextrin
giống như các α -amylaza khác, tuy nhiên có một lượng lớn mantoza được tạo
thành. Fungamyl 800L có thể hoạt động xúc tác quá trình thủy phân tinh bột ở pH =
4,5 và không đòi hỏi điều kiện có muối Ca2+ cho sự ổn định của nó.
- Termamyl 60L : là một enzym α - amylaza cô đặc ở dạng lỏng hoạt động ổn

định nhiệt độ cao. Hoạt động của nó là xúc tác quá trình thủy phân tinh bột thành
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

13
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

dextrin giống như α - amylaza của malt. Termamyl 60L có thể hoạt động tốt trong
thủy phân ở pH = 5,0. Nhiệt độ thích hợp 900C và không yêu cầu sự có mặt của
muối canxi cho sự ổn định của nó.
- Spiritamylaza Novo 150L : là một glucoamylaza lỏng cô đặc, xúc tác quá trình
thủy phân tinh bột trong công nghệ lên men rượu. Enzym này thủy phân tinh bột
hoàn toàn thành các đường lên men glucoza không có các dextrin trong các sản
phẩm thủy phân. Spiritamylaza Novo 150L giữ được hoạt tính và ổn định bền vững
ở pH thấp như là pH = 3 tại 60 0C. Tính ổn định của spiritamylaza không phụ thuộc
vào sự có mặt của ion Caxi (Ca2+).
Trong sản xuất cồn, enzym này được sử dụng tăng hiệu suất đường hóa. Chế
phẩm enzym được được sản xuất từ vi sinh vật không gây bệnh trong điều kiện vệ
sinh cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các enzym này thường được tinh chế, cô
đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt động cao. Enzym này chịu được nhiệt
độ cao.
2.2 Tổng quan về sản phẩm

2.2.1 Etanol
2.2.1.1 Tính chất vật lý
Etanol 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 15°C), dễ bay hơi (sôi
ở nhiệt độ 78,39°C), hóa rắn ở -114,15°C, tan trong nước vô hạn, tan trong ete và
clorofom.
Etanol hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da
trời. Sở dĩ etanol tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este
hay aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ là do sự tạo thành liên kết hydro giữa
các phân tử rượu với nhau và với nước. Etanol có tính khúc xạ hơi cao hơn so với
của nước, với hệ số khúc xạ là 1,36242 (ở λ=589,3 nm và 18,35°C).
Khi chưng cất hỗn hợp dung dịch có nồng độ 95,57% etanol và 4,43% nước
thì điểm sôi chung là 78,15oC và gọi là điểm đẳng phí. Điều đó cũng có nghĩa là
biện pháp chưng cất không thể thu được rượu có nồng độ cao hơn 95,57 %V.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

14
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

2.2.1.2 Tính chất hóa học
- Phản

ứng thế với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Ví dụ:
2C2H5OH + 2X → 2C2H5OX + H2

- Phản ứng este hóa, phản ứng giữa rượu và axit với môi trường là axit
sulfuric đặc nóng tạo ra este. Ví dụ:
C2H5OH + CH3COOH → CH3COOC2H5 + H2O
- Phản ứng loại nước như tách nước trong một phân tử để tạo thành olefin,
trong môi trườngaxit sulfuric đặc ở 170 độ C:
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, axit hữu cơ và oxi hóa hoàn toàn (đốt cháy) thành CO2 và H2O. Ví
dụ:
+ ở mức 1, trong môi trườngnhiệt độ cao: CH3-CH2-OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O
+ Mức 2, có xúc tác: CH3-CH2-OH + O2 → CH3-COOH + H2O
+ Mức 3: C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
- Tác dụng với NH3, ở nhiệt độ 250oC và có xúc tác, etanol tác dụng với NH3
tạo thành amin.
C2H5OH + NH3 → C2H5NH2 + H2O.
2.2.1.3 Phương pháp sản xuất etanol [2,tr23]
a) Phương pháp lên men
Đây là phương pháp chủ yếu để sản xuất ra etanol trong thực phẩm hay trong
sản xuất nhiên liệu, quá trình lên men dịch đường nhờ nấm men (chủ yếu là do nấm
men Saccharomyces cerevisiae) trong điều kiện yếm khí.
b) Phương pháp hydrat hóa etylen
Etanol thường được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua
phương pháp hydat hóa etylen trên xúc tác axit, được trình bày theo phản ứng hóa
học sau. Cho etylen hợp nước ở 3000C áp suất 70÷80 atm với xúc tác là axit

photphoric:
H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH
2.2.2 Cồn nhiên liệu
Cồn nhiên liệu được nghiên cứu và sử dụng từ lâu để thay thế nguồn nguyên
liệu hóa thạch nhằm mục đích giảm hiệu ứng nhà kính, tránh gây ô nhiễm môi
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

15
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

trường, và thời gian gần đây thì càng được chú trọng do sản lượng dầu mỏ đang dần
bị cạn kiệt. Trong tương lai cồn nhiên liệu có thể là nguồn năng lượng chính.
Cồn khan 99,5% trở lên được sử dụng làm nhiên liệu giúp cho các động cơ
có thể hoạt động được, tuy nhiên nó có nhiều đặc tính như ăn mòn kim loại, làm hư
các chi tiết cao su hay nhựa trong động cơ nên nếu không cải tiến động cơ thì không
thể thay thế hoàn toàn xăng bằng cồn khan để chạy động cơ.
Đối với ôtô, xe gắn máy thông thường chỉ được sử dụng xăng pha cồn với
nồng độ tối đa là 10% (xăng E10). Với xăng E10 không cần cải tiến hay thay đổi
động cơ mà có thể chạy hoàn toàn bình thường so với việc dùng 100% xăng. Cồn
pha xăng ngày nay đã được tiêu chuẩn hóa về chất lượng, tùy quốc gia quy định.
Cồn có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho vào động cơ ở nhiều dạng khác

nhau, cụ thể là pha lẫn với xăng với tỷ lệ nào đó hoặc sử dụng 100% cồn. Qua việc
thử nghiệm trên các loại động cơ với nhiên liệu có cồn kết quả cho thấy nếu tỉ lệ
cồn không quá 10% thì không cần thay đổi kết cấu động cơ.
2.3 Phương pháp sản xuất bio-etanol
2.3.1 Các phương pháp nấu [3,tr47-61]
2.3.1.1 Nấu gián đoạn
Nấu gián đoạn là nấu từng mẻ trong các bình kim loại có cánh khuấy với
những nguyên liệu không cần nghiền nhỏ hoặc có thể để nguyên hạt hoặc sắn lát.
- Đặc điểm:
+ Toàn bộ quá trình nấu thực hiện trong một nồi.
+ Nấu được tiến hành trong áp suất và nhiệt độ cao trong thời gian dài.
- Ưu điểm:
+ Tốn ít vật liệu chế tạo thiết bị.
+ Thao tác vận hành đơn giản.
+ Dễ vệ sinh và sửa chữa (nếu cần).
- Nhược điểm:
+ Tốn hơi do không tận dụng được hơi thứ.
+ Nấu ở nhiệt độ và áp suất cao gây tổn thất đường, tạo nhiều sản phẩm phụ
(caramen, melanoidin, furfurol…) không tốt cho hoạt động của amylaza và nấm
men.
+ Khi dùng axit thêm vào nấu ở nhiệt độ cao thời gian dài sẽ làm ăn mòn thiết
bị, nếu nhiều sẽ ảnh hưởng tới hoạt độ của amylaza.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

16
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

+ Năng suất thiết bị thấp hơn các phương pháp nấu khác do làm việc gián đoạn
2.3.1.2 Nấu bán liên tục
- Đặc điểm:
+ Nấu được tiến hành trong 3 nồi nấu khác nhau: nấu sơ bộ, nấu chín (làm việc
gián đoạn) và nấu chín thêm (làm việc liên tục).
+ Áp suất và thời gian ít hơn nấu gián đoạn.
- Ưu điểm:
+ Giảm được thời gian ở nhiệt độ và áp suất nấu cao do đó giảm tổn thất đường
tăng hiệu suất lên 7 lít cồn/tấn tinh bột.
+ Dùng được hơi thứ nên giảm được 15÷30 % lượng hơi dùng cho nấu.
+ Năng suất thiết bị tăng so với nấu gián đoạn.
- Nhược điểm:
+ Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị.
+ Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích.
+ Nhiệt độ nấu chín vẫn cao gây tổn thất đường và tạo các sản phẩm không
mong muốn.
+ Khó vệ sinh do nhiều thiết bị và thiết bị nấu chín thêm có cấu tạo phức tạp.
2.3.1.3. Nấu liên tục
- Đặc điểm:
+ Quá trình nấu chia ra làm 3 giai đoạn: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nấu chín
thêm còn gọi là thiết bị tách hơi. Thời gian nấu được rút ngắn.
- Ưu điểm:
+ Tận dụng được nhiều hơi thứ do đó giảm được chi phí hơi khi nấu.
+ Thời gian nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn nên giảm tổn thất đường do

cháy và tạo melanoidin. Nhờ đó hiệu suất cồn tăng lên 5 lít so với nấu bán liên tục
và 12 lít/tấn tinh bột so với nấu gián đoạn
+ Năng suất riêng trên 1 m3 thiết bị tăng khoảng 7 lần.
+ Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị giảm khoảng 1/2 so với bán liên tục.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

17
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

+ Dễ cơ khí và tự động hóa.
+ Tốn ít diện tích đặt thiết bị.
+ Năng suất cao cho chất lượng dịch cháo ổn định vì thế chất lượng cồn ổn định.
+ Tốn ít nhân lực do tự động hóa cao.
- Nhược điểm:
+ Yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước bột nghiền: thường trên rây d = 3 mm
không quá 10 % và lọt rây d = 1 mm phải nhiều hơn 40 %.
+ Yêu cầu vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao.
+ Yêu cầu về điện nước đầy đủ và ổn định.
2.3.2 Các phương pháp đường hóa
Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì vấn đề quan
trọng trước tiên là chọn tác nhân đường hóa.

Trước kia hay dùng axit HCl hoặc H2SO4 để thủy phân tinh bột, nhưng hiện
nay rất ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất thu hồi rượu lại thấp. Ở nhiều nước
Châu Âu vẫn còn dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch) để thủy phân tinh
bột trong sản xuất rượu, nhưng hiện nay phần lớn các nước đều dùng amylaza nhận
được từ nuôi cấy vi sinh vật. Hầu hết các nhà máy rượu ở Việt Nam đều dung
amylaza thu được từ nuôi cấy nấm mốc, mấy năm gần đây có mua thêm chế phẩm
amylaza của hãng Novo Đan Mạch để dùng trong nấu, dịch hóa và đường hóa.
2.3.2.1 Đường hóa gián đoạn
Đường hóa gián đoạn được thực hiện trong một thiết bị, quá trình đương
hóa kéo dài. Phương pháp này có ưu điểm là dịch cháo được dịch hóa, nhưng thời
gian đổ cháo kéo dài, enzym amylaza giảm hoạt tính, đồng thời làm giảm năng suất
của thiết bị.
2.3.2.2 Đường hóa liên tục
Phương pháp đường hóa liên tục được tiến hành trong các thiết bị khác
nhau, dịch cháo và dịch enzym amylaza liên tục đi vào hệ thống, dịch đường liên
tục đi sang bộ phận lên men.
- Phương pháp có ưu điểm so với đường hóa gián đoạn:
+ Dịch cháo ít bị lão hóa khi làm lạnh tới nhiệt độ đường hóa.
+ Thời gian đường hóa ngắn, tăng được công suất của thiết bị và do đó tiết kiệm
được diện tích của nhà xưởng.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

18

Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

+ Hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút
ngắn.
- Nhược điểm:
+ Yêu cầu người vận hành, thao tác, sửa chữa cần kỹ thuật cao.
+ Yêu cầu các yêu cầu đúng kỹ thuật và ổn định.
2.3.3 Các phương pháp lên men [2,tr251-266]
2.3.3.1 Phương pháp 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.
-Ưu điểm:
+ Thao tác của công nhân đơn giản
+ Thiết bị dễ vệ sinh, sửa chữa.
+ Nếu có sự cố (nhiễm khuẩn, nấm mem kém, tình trạng lên men không bình
thường…) thì chỉ xảy ra trong phạm vi của thùng lên men đó, không ảnh hưởng đến
thùng lên men khác, xử lý đơn giản hơn.
- Nhược điểm:
+ Chất lượng lên men không đồng đều
+ Hiệu suất lên men thấp.
+ Thời gian lên men dài so với các phương pháp khác.
2.3.3.2. Lên men bán liên tục (còn gọi là phương pháp lên men chu kì)
Lên men liên tục ở giai đoạn lên men chính và lên men gián đoạn ở giai đoạn
cuối. Đây là phương pháp cải tiến áp dụng với các nhà máy có công suất thấp hoặc
trung bình chưa đủ điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết.
- Ưu điểm: Phương pháp lên men chu kì có ưu điểm là đơn giản, rút ngắn được
chu kì lên men, đảm bảo được thời gian lên men cuối, nâng cao hiệu suất lên men.
Tế bào nấm men liên tục sinh sản trong giai đoạn lên men chính do đó không cần sử

dụng men giống thường xuyên.
- Nhược điểm: Thao tác phức tạp hơn, yêu cầu theo dõi chặt chẽ hơn so với lên
men gián đoạn, các thiết bị lên men được nối với nhau bởi một đường 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.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

19
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

2.3.3.3. Lên men liên tục
Dịch đường và men giống liên tục đi vào và dịch giấm chín liên tục đi ra. Dịch
đường phải đi qua nhiều 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.
- Ưu điểm: Hiệu suất lên men tăng, dễ cơ khí và tự động hóa, thời gian lên men
được rút ngắn, hạn chế được nhiễm tạp khuẩn do lượng men gống ban đầu cao, chất
lượng giấm chín là ổn định.
- Nhược điểm: Khi nhiễm tạp thì rất khó xử lý nên đỏi hỏi vô trùng cao, vệ sinh,
sửa chữa thiết bị cần có kế hoạch cụ thể, yêu cầu về kỹ thuật cao, điện nước đầy đủ,
ổn định.

2.3.4 Chưng cất và tinh chế cồn [10]
2.3.4.1 Cơ sở lý thuyết về chưng cất rượu
Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi khỏi giấm chín.
Kết quả nhận được cồn thô.
Giấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như : rượu, este, andehyt và một số
ancol có số các bon lớn hơn hai, các ancol này gọi là ancol cao phân tử hay dầu
fusel ( dầu khét ). Ngoài ra trong giấm chín còn chứa tinh bột, dextrin, protit, axit
hữu cơ và chất khoáng. Tuy là hỗn hợp nhiều cấu tử nhưng trong thành phần của
giấm chín chứa chủ yếu là rượu Etylic và nước, vì thế khi nghiên cứu xem giấm
chín như hỗn hợp của hai cấu tử.
Quá trình chưng cất rượu có thể dựa vào 2 định luật sau ( do Cônôvalốp và
Vrepski đưa ra):
-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 rượu trong pha lỏng tới một
nồng C% nào đó. Sau đó nếu tiếp tục thêm rượu vào pha lỏng thì độ bay hơi không
tăng nữa mà giảm đi. Lúc này định luật I không còn đúng nữa.
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

20
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

- Định luật II: Khi chưng cất và tinh chế ở áp suất khí quyển, chỉ có thể nhận được
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 lượng thì hàm lượng tương đối của nó sẽ tăng trong hỗn hợp đẳng

Hình 2.5 Độ bay hơi đẳng nhiệt của
dung dịch rượu nước

Hình 2.6 Đường cong cân bằng
hổn hợp rượu nước ở áp suất khí
quyển

phí. Do đó khi chưng cất rượu trong điều kiện chân không thì có lợi hơn và có thể
thu được rượu với nồng độ cao hơn 97, 2%V phụ thuộc vào độ chân không.
2.3.4.2 Các phương pháp chưng cất
a) Chưng cất gián đoạn
- Ưu điểm: Đơn giản, dễ thao tác.Tốn ít thiết bị.
- Nhược điểm: Hiệu suất thu hồi rượu thấp do rượu còn lại trong bã
nhiều.Tốn hơi do giấm chín đưa vào không được đun nóng bằng nhiệt ngưng tụ của
cồn thô.Thời gian cất kéo dài.
b) Phương pháp chưng cất bán liên tục
Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của chưng cất và tinh chế
gián đoạn nhưng chưa triệt để và hiệu quả kinh tế của hệ thống chưa cao.
c) Phương pháp chưng luyện liên tục
Chưng cất liên tục khắc phục được các nhược điểm trên của chưng cất gián
đoạn và bảo đảm hiệu quả kinh tế cao hơn. Chưng luyện liên tục có thể thực hiện
theo nhiều sơ đồ khác nhau: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp. Từ đó chia thành chưng luyện

theo hệ thống một dòng (gián tiếp) hoặc hai dòng (vừa gián tiếp vừa trực tiếp).
- Sơ đồ hai tháp gián tiếp 1 dòng:

Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

21
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Hệ thống này tuy có tiên tiến hơn hệ thống chưng luyện gián đoạn và bán liên
tục nhưng chất lượng cồn chưa cao, hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải tăng lượng
cồn đầu lấy ra.
Sơ đồ gián tiếp một dòng có ưu điểm là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định,
nhưng tốn hơi.
- Hệ thống ba tháp làm việc gián tiếp:
Hệ thống cho phép nhận 70÷80% cồn loại I theo tiêu chuẩn TCVN 71,
30÷20 % cồn loại II, 3÷5% cồn đầu.
Sơ đồ vừa gián tiếp vừa trực tiếp, hai dòng có ưu điểm là tiết kiệm được hơi
nhưng đòi hỏi tự động hóa tốt và chính xác.
- Sơ đồ chưng luyện 3 tháp và một tháp fusel
Hệ thống này khác với các hệ thống khác là dầu fusel được lấy ra nhiều hơn
(khoảng 10%) rồi đưa vào tháp riêng gọi là tháp fusel.

Tinh luyện theo phương pháp này có ưu điểm tách dầu fusel triệt để hơn
nhưng có nhược điểm là có tổn thất rượu etylic trong dầu.
- Sơ đồ chưng luyện bốn tháp (thêm một tháp làm sạch).
Cồn thu được sau khi qua 3 tháp đầu không làm lạnh mà được đưa vào tháp
làm sạch để tách tạp chất đầu và tạp chất cuối. Do vậy chất lượng cồn được nâng
cao.
2.3.4.3 Cơ sở lý thuyết tinh chế
Tinh chế là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn.
Cồn thô nhận được sau khi chưng cất còn chứa rất nhiều tạp chất ( trên 50 chất),
có cấu tạo và tính chất khác nhau. Trong đó gồm các nhóm chất như: aldehyt, este,
alcol cao phân tử và các axit hữu cơ. Hàm lượng chung của tất cả các tạp chất
không vượt quá 0,5% so với khối lượng cồn etylic. Thành phần tạp chất nói chung
thay đổi phụ thuộc vào nguyên liệu. Có một số tạp chất mang tính đặc thù của từng
nguyên liệu.Còn sản xuất rượu từ tinh bột thường chứa furfuron và các tạp chất gây
vị đắng, đó là các tecpen.
Phân loại tạp chất:
- Trong việc tinh chế cồn chia tạp chất thành ba loại sự phân loại này chỉ
mang tính quy ước vì tính chất của tạp chất có thể thay đổi tuỳ theo nồng độ cồn
trong tháp
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

22
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

-Tạp chất đầu : bao gồm nhóm chất dễ bay hơi hơn rượu etylic ở bất kỳ nồng
độ nào, nghĩa là hệ số bay hơi luôn luôn lớn hơn hệ số bay hơi của rượu ở cùng
nồng độ. Ví dụ như: aldehyt axetic, axetatetyl, axetat metyl, formiat etyl, aldehyt
butyric.
-Tạp chất cuối: gồm nhóm chất có độ bay hơi kém hơn so với độ bay hơi của
rượu etylic ở cùng nồng độ , do đó nhiệt độ sôi của nó lớn hơn nhiệt độ sôi của rượu
ở cùng áp suất. Gồm các alcol cao phân tử như alcol amylic, alcol izoamylic,
izobutylic, propylic, izopropylic. Tạp chất cuối điển hình nhất là axit axetic.
-Tạp chất trung gian: là thể hiện tính chất phụ thuộc vào nồng độ cồn, chẳng
hạn ở nồng độ cao thì nó là tạp chất cuối, ở nồng độ thấp nó lại là tạp chất đầu. Đó
là các chất như izobutyrat etyl, izovalerat etyl, izovalerat izoamil và axetat izoamyl.
-Tạp chất đầu và tạp chất cuối tương đối dễ tách, còn tạp chất trung gian rất
khó tách.
2.3.5 Phương pháp tách nước để thu nhận cồn tuyệt đối [12]
Đây là phương pháp hiện đại nhất hiện nay dùng để sản xuất cồn tuyệt đối
nói chung và bio - etanol nói riêng.
− Giới thiệu về zeolit:
Zeolit là các aluminosilicat tinh thể có cấu trúc không gian 3 chiều với hệ
thống lỗ xốp đồng đều và rất trật tự. Hệ thống mao quản (pore) này có kích cỡ phân
tử, cho phép chia (rây) các phân tử theo hình dạng và kích thước. Vì vậy, zeolit còn
được gọi là chất rây phân tử.
Nguyên tắc của phương pháp:
+ Dựa vào kích thước mao quản của zeolit, chất hấp phụ này có thể hấp phụ
những phân tử có kích thước nhỏ hơn kích thước mao quản và không hấp phụ
những phân tử có kích thước lớn.
+ Khi sử dụng zeolit để hấp phụ sản xuất cồn tuyệt đối, bản chất là chất hấp
phụ chọn lọc nước trong hỗn hợp nước và etanol có nồng độ thấp hơn.

+ Kích thước động học của etanol và nước:
Kích thước động học của etanol là: 3,95A
Kích thước động học của nước là: 2,75A
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

23
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Vật liệu hấp phụ có kích thước mao quản nằm trong khoảng nhỏ hơn 3A nên
zeolit sẽ hấp phụ nước và không hấp phụ cồn.
Khi nhả hấp phụ thì sẽ dùng các tác nhân: hơi nước bão hòa hoặc hơi nước
quá nhiệt, hơi của các chất hữu cơ, khí trơ… Nhả hấp phụ có thể tiến hành ở nhiệt
độ cao hoặc ở nhiệt độ thấp, có thể tiến hành ở áp suất thường, áp suất dư hoặc áp
suất thấp (trong chân không).

Hình 2.7 Zeolit
Chương 3

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ
3.1 Chọn dây chuyền công nghệ

Nguyên liệu sắn
Làm sạch
Nghiền nguyên liệu
Chế phẩm
Nấu sơ bộ
Hơi thứ

enzym Termamyl

Phun dịch hóa

Hơi

Nấu chín

Hơi

Tách hơi
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

24
Cường

Chế phẩm

GVHD: KS. Bùi Viết

Làm nguội

enzym Spirit
Đường hoá
H2SO4, Na2SiF6

Nấm men phòng thí nghiệm
Làm nguội

Nhân giống nấm men

Lên men
Giấm chín
Gia nhiệt

Hơi

Tháp thô

Bã rượu

Cồn thô
Cồn nhạt (*)

Dầu fusel
Tháp tinh chế

Hơi

Cồn đầu
Cồn 96

0

Bốc hơi quá nhiệt

Hơi

Hấp

phụ

Zeolit

Giải hấp phụ

Cồn tuyệt đối
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

Cồn nhạt (*)
SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A


Đồ án tốt nghiệp

25
Cường

GVHD: KS. Bùi Viết

Ngưng tụ, làm nguội
Bảo quản
3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1 Làm sạch
3.2.1.1 Mục đích
Quá trình làm sạch nhằm mục đích làm sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất
đất, đá và kim loại có trong nguyên liệu. Quá trình này tạo thuận lợi cho quá trình
nghiền, giúp cho sản phẩm đạt chất lượng tốt hơn và tránh gây hư hại thiết bị trong
sản xuất.
3.2.1.2 Tiến hành
Thiết bị làm sạch nguyên liệu là sàng rung.
1. Cửa nạp liệu
2. Nam châm
3. Lưới sàng 1
4. Lưới sàng 2
5. Tạp chất bé
6. Nguyên liệu đạt yêu cầu
7. Tạp chất lớn
8.Ống dẫn bụi ra
Hình 3.1 Sàng rung
Nguyên liệu sắn lát được xe múc chuyển đến phểu nạp liệu, nguyên liệu sẽ
được chuyển đến sàng rung và đi qua nam châm đặt ở cửa vào nguyên liệu để tách
kim loại vì do trong lúc sàng, kim loại ma sát sinh ra tia lửa điện gây cháy nổ.
Nguyên liệu sắn đưa vào máy làm sạch qua cửa nạp liệu (1). Trước khi

xuống lưới sàng (3), nguyên liệu được tách kim loại bằng nam châm (2), sau đó
nguyên liệu rơi xuống lưới sàng (3). 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 và đi ra
theo cửa số (7), còn nguyên liệu và tạp chất bé sẽ lọt qua lưới (3) và xuống lưới
sàng (4). Do lưới sàng (4) 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 (4) và xuống ngăn
Thiết kế nhà máy sản xuất Bio – etanol từ sắn
lát khô năng suất 86.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH : Đoàn Kim Ngân Hà
Lớp : 09H2A