Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 độ từ sắn lát khô năng suất 145 tấn nguyên liệungày

Đồ án tốt nghiệp

-1-

ÐẠI HỌC ÐÀ NẴNG

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ÐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc
-----   -----

KHOA: HOÁ
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:

HOÀNG THỊ THÙY

Lớp:

12H2LT

Ngành:

Công Nghệ thực phẩm

1. Nội dung
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô với năng suất 145 tấn
nguyên liệu/ngày.
2. Số liệu ban đầu
Năng suất: 145 tấn nguyên liệu/ngày.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC
CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG
CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY
CHƯƠNG 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-2-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

4. Các bản vẽ (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước bản vẽ)
BẢN 1:SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (A0, A3)
BẢN 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0, A3)
BẢN 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A 0, A3)
BẢN 4: ĐƯỜNG ỐNG HƠI - NƯỚC (A0, A3)
BẢN 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0, A3)
5. Cán bộ hướng dẫn
Phần

Họ và tên cán bộ

..............Toàn phần...........

KS. BÙI VIẾT CƯỜNG

6. Ngày giao nhiệm vụ:
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Thông qua bộ môn
Ngày............ tháng .... năm 2014
TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(ký tên )

PGS.TS. ĐẶNG MINH NHẬT

KS. BÙI VIẾT CƯỜNG

Kết quả điểm đánh giá:
Sinh viên đã hoàn thành và
nộp toàn bộ bản báo cáo cho bộ môn
Ngày….tháng…..năm 2014
Ngày.... tháng .... năm 2014

HOÀNG THỊ THÙY

CHỦ TỊCH HỘI ÐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-3-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là sản phẩm cuối cùng của sinh viên trước khi rời khỏi trường
đại học. Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp sinh viên phải áp dụng tất cả những
kiến thức đã được học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường.

Chính vì vậy những kiến thức đã được tiếp thu trong suốt quá trình học tại trường
đại học Bách Khoa là nền tảng vững chắc giúp tôi hoàn thành được đồ án tốt nghiệp
này, và còn là hành trang quý báu để tôi bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hóa và các thầy cô trong bộ
môn Công Nghệ Thực Phẩm trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tận tình giảng
dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Viết Cường là người đã chỉ bảo tận tình
cho tôi những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu tạo điều kiện thuận
lợi cho tôi có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn đồng hành và là chỗ dựa
vững chắc giúp đỡ tôi trong mọi việc.
Sinh viên thực hiện
Hoàng Thị Thùy

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-4-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................9
Chương 1.....................................................................................................................10

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT..........................................................................10
1.1. Vị trí xây dựng [11].............................................................................................10
1.2. Khí hậu.................................................................................................................11
1.3. Nguồn nguyên liệu..............................................................................................11
1.4. Nguồn cung cấp điện...........................................................................................12
1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước.......................................................12
1.6. Thoát nước...........................................................................................................12
1.7. Hệ thống giao thông............................................................................................12
1.8. Nguồn nhân lực....................................................................................................13
1.9. Nguồn cung cấp hơi.............................................................................................13
1.10. Khả năng tiêu thụ sản phẩm..............................................................................13
1.11. Năng suất nhà máy............................................................................................13
Chương 2.....................................................................................................................13
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN
XUẤT.........................................................................................................................13
2.1. Tổng quan về nguyên liệu...................................................................................14
2.1.1. Sắn....................................................................................................................14
2.1.2. Nước [4, tr 41-44].............................................................................................17
2.1.3. Nấm men...........................................................................................................18
2.2. Tổng quan về sản phẩm.......................................................................................21
2.3. Cơ sở lý thuyết về quá trình sản xuất cồn...........................................................23
2.3.1. Các biến đổi trong quá trình nấu......................................................................23
2.3.2. Phương pháp nấu nguyên liệu..........................................................................24
2.3.3. Các phương pháp đường hóa............................................................................25
2.3.4. Cơ chế, động học và phương pháp của quá trình lên men rượu......................26
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-5-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

2.3.5. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất và tinh chế........................................29
Chương 3.....................................................................................................................33
CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH..............................................................33
CÔNG NGHỆ.............................................................................................................33
3.1. Chọn quy trình công nghệ...................................................................................33
3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ.......................................................................34
3.2.1. Làm sạch...........................................................................................................34
3.2.2. Nghiền nguyên liệu...........................................................................................34
3.2.3. Nấu nguyên liệu................................................................................................35
3.2.4. Làm nguội.........................................................................................................38
3.2.5. Đường hoá........................................................................................................38
3.2.6. Lên men............................................................................................................39
3.2.7. Chưng cất, tinh chế...........................................................................................41
Chương 4.....................................................................................................................42
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT...............................................................................43
4.1. Biểu đồ nhập liệu.................................................................................................43
4.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy.............................................................................43
4.3. Tính cân bằng sản phẩm......................................................................................43
4.3.1. Các thông số ban đầu........................................................................................43
4.3.2. Tính toán cân bằng vật chất..............................................................................44
Chương 5.....................................................................................................................56
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ......................................................................................56

5.1. Các thiết bị sản xuất chính..................................................................................56
5.1.1. Sàng làm sạch...................................................................................................56
5.1.2. Máy nghiền.......................................................................................................57
5.1.3. Bunke chứa nguyên liệu sau khi nghiền cho 1 ca............................................57
5.1.4. Cân định lượng.................................................................................................58
5.1.5. Thùng hòa trộn..................................................................................................59
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-6-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

5.1.6. Nồi nấu sơ bộ....................................................................................................61
5.1.7. Thiết bị phun dịch hóa......................................................................................62
5.1.8. Thiết bị nồi nấu chín.........................................................................................62
5.1.9. Thiết bị tách hơi................................................................................................64
5.1.10. Phao điều chỉnh mức......................................................................................65
5.1.11. Thiết bị làm nguội sau tách hơi......................................................................65
5.1.12. Thùng đường hóa............................................................................................66
5.1.13. Thiết bị làm nguội sau đường hóa..................................................................68
5.1.14. Công đoạn lên men.........................................................................................69
5.1.15. Thùng nhân giống cấp I, II.............................................................................70
5.1.16. Thiết bị tách CO2...........................................................................................71

5.1.17. Thùng chứa dấm chín.....................................................................................72
5.1.18. Tính tháp thô...................................................................................................73
5.1.19. Tháp tinh chế..................................................................................................73
5.1.20. Các thiết bị phụ trợ cho tháp thô....................................................................74
5.1.21. Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh...................................................................79
5.1.22. Các thùng chứa...............................................................................................85
Chương 6.....................................................................................................................93
TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC...................................................................................93
6.1. Tính hơi................................................................................................................93
6.1.1. Tính nhiệt cho nồi nấu sơ bộ............................................................................93
6.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị phun dịch hóa..............................................................95
6.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu chín..............................................................................95
6.1.4. Tính hơi cho quá trình chưng cất - tinh chế.....................................................98
6.1.5. Tính và chọn lò hơi...........................................................................................99
6.1.6. Tính nhiên liệu..................................................................................................99
6.2. Tính nước...........................................................................................................100
6.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu....................................................................100
6.2.2. Nước dùng cho đường hóa.............................................................................100
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-7-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

6.2.3. Nước dùng cho 4 thiết bị làm nguội ống lồng ống........................................101
6.2.4. Nước dùng cho phân xưởng lên men.............................................................101
6.2.5. Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất tinh chế...........................102
6.2.6. Nước cho lò hơi..............................................................................................104
6.2.7. Nước rửa thiết bị.............................................................................................104
6.2.8. Lượng nước dùng cho sinh hoạt.....................................................................104
6.2.9. Bơm cao áp để cấp nước cho toàn nhà máy...................................................105
Chương 7...................................................................................................................106
TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG........................................................................106
7.1. Tổ chức của nhà máy.........................................................................................106
7.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy....................................................................106
7.1.2. Tổ chức lao động............................................................................................106
7.2. Tính các công trình xây dựng............................................................................107
7.2.1. Khu sản xuất chính.........................................................................................107
7.2.2. Phân xưởng cơ điện........................................................................................108
7.2.3. Kho nguyên liệu.............................................................................................108
7.2.4. Kho thành phẩm.............................................................................................108
7.2.5. Phân xưởng lò hơi..........................................................................................109
7.2.6. Nhà hành chính...............................................................................................109
7.2.7. Trạm xử lí nước..............................................................................................109
7.2.8. Nhà vệ sinh, nhà tắm......................................................................................110
7.2.9. Nhà ăn, căn tin................................................................................................110
7.2.10. Nhà chứa máy phát điện dự phòng..............................................................110
7.2.11. Trạm biến áp.................................................................................................110
7.2.12. Gara ôtô........................................................................................................110
7.2.13. Nhà để xe......................................................................................................111
7.2.14. Phòng thường trực và bảo vệ.......................................................................111
7.2.15. Khu xử lý bã và nước thải............................................................................111
7.2.16. Kho nhiên liệu..............................................................................................111

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-8-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

7.2.17. Trạm bơm.....................................................................................................111
7.2.18. Trạm máy nén và thu hồi CO2.....................................................................111
7.3. Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy......................................................112
7.3.1. Khu đất mở rộng.............................................................................................112
7.3.2. Diện tích khu đất xây dựng nhà máy.............................................................112
7.3.3. Tính hệ số sử dụng.........................................................................................113
Chương 8...................................................................................................................114
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY..............................................114
8.1. An toàn lao động...............................................................................................114
8.1.1. Những nuyên nhân gây ra tai nạn..................................................................114
8.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động....................................................114
8.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động....................................................115
8.2. Vệ sinh nhà máy................................................................................................116
8.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân......................................................................117
8.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị................................................................................117
8.2.3. Vệ sinh xí nghiệp............................................................................................117
8.2.4. Xử lí phế liệu trong quá trình sản xuất...........................................................117

8.2.5. Xử lí nước thải................................................................................................117
8.2.6. Xử lí nước dùng cho sản xuất........................................................................117
Chương 9...................................................................................................................118
KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU.......................................................118
VÀ SẢN PHẨM......................................................................................................118
9.1. Kiểm tra nguyên liệu.........................................................................................118
9.1.1. Xác định độ ẩm [5, tr 213-214]......................................................................118
9.1.2. Xác định hàm lượng tinh bột [5, tr 215-216].................................................118
9.1.3. Xác định hàm lượng protein trong nguyên liệu [5,tr225-227]......................119
9.2. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hoá tinh bột.....119
9.3. Kiểm tra dịch đường hoá và dấm chín sau lên men..........................................119
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-9-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

9.3.1. Độ rượu trong dấm chín [5, tr 240-242]........................................................119
9.3.2. Đường và tinh bột sót trong dấm chín...........................................................120
9.3.3. Xác định nồng độ chất hoà tan của dịch đường và dấm chín........................120
9.4. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm....................................................................120
9.4.1. Nồng độ rượu..................................................................................................120
9.4.2. Hàm lượng axit và este trong cồn [5, tr 255-256]..........................................120

9.4.3. Xác định hàm lượng aldehyt theo phương pháp iốt [5, tr 257].....................121
9.4.4. Xác định hàm lượng ancol cao phân tử [5, tr 259]........................................121
9.4.5. Xác định hàm lượng ancol metylic................................................................121
9.4.6. Xác định hàm lượng furfurol..........................................................................122
KẾT LUẬN...............................................................................................................123
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................124
PHỤ LỤC.................................................................................................................127

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghệ thực phẩm là ngành đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân và giải quyết nhu cầu cần thiết về đời sống của con người. Ngày nay,
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-10-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

ngành công nghệ thực phẩm đang phát triển mạnh mẽ góp phần làm giàu nguồn
thực phẩm cho xã hội đồng thời làm nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp
khác. Trong đó ngành công nghệ sản xuất cồn etylic có đóng góp đáng kể.
Rượu etylic có tên khoa học là spiritus vini có công thức phân tử là C2H6O, được sản
xuất chủ yếu theo phương pháp lên men từ các nguồn nguyên liệu chứa gluxit.
Rượu etylic có vai trò quan trọng đối với các ngành công nghiệp như: Trong

công nghiệp thực phẩm dùng để pha chế thành các loại rượu mùi, chế biến thức ăn,
chế biến các loại hương hoa quả. Trong y tế cồn dùng để sát trùng, sản xuất dược
phẩm,… Đặc biệt cồn etylic còn dùng để pha chế làm nhiên liệu cho ngành giao
thông vận tải vì vậy trong tương lai nhu cầu về cồn etylic là rất cao.
Ngoài việc ứng dụng sản phẩm rượu etylic thì các sản phẩm phụ của quá trình
sản xuất như CO2, bã rượu, dầu fusel cũng mang lại những lợi ích rất to lớn. Do đó
mà sản xuất cồn etylic sẽ càng phát triển mạnh trong tương lai và chiếm vị trí quan
trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Để sản xuất cồn có thể sử dụng nhiều loại nguyên liệu chứa đường lên men được
như rỉ đường, nước quả,… chứa tinh bột như gạo, ngô, lúa mì, khoai, sắn,… và các
loại có chứa xenluloza như gỗ, mùn cưa,… Nói chung là các nguyên liệu có hàm
lượng hydrat cacbon cao.
Ở Việt Nam sắn là loại cây lương thực quan trọng chứa nhiều tinh bột nên việc
thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất cồn từ sắn lát khô với năng suất cao là hoàn
toàn phù hợp. Sắn tươi thuộc loại nguyên liệu khó bảo quản. Vì vậy được sử dụng
dưới dạng sắn khô: Dễ bảo quản, thuận lợi cho quá trình vận chuyển, đảm bảo quá
trình sản xuất liên tục, giảm đáng kể hàm lượng HCN.
Xuất phát từ tình hình đó, tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất
cồn 96 0 từ sắn lát khô năng suất 145 tấn nguyên liệu/ngày”.
Chương 1

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1. Vị trí xây dựng [11]
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-11-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư
Jút, tỉnh Đăk Nông.
Khu công nghiệp Tâm Thắng là khu công nghiệp đầu tiên, duy nhất của tỉnh
Đắk Nông nằm tại xã Tâm Thắng, huyện Cư Jút, cách trung tâm tỉnh lỵ 110km về
phía Đông Nam, nằm trên tuyến quốc lộ 14 nối liền các tỉnh miền Đông Nam Bộ
với Tây Nguyên, cách thành phố Buôn Ma Thuột 20km và cách thành phố Hồ Chí
Minh khoảng 300km. Khu công nghiệp Tâm Thắng có tổng diện tích là 179.2ha.
1.2. Khí hậu
Vùng Cư Jút chịu sự chi phối bởi kiến tạo địa chất của cao nguyên, địa hình
tương đối bằng phẳng, thấp dần từ tây sang đông, từ nam đến bắc, độ cao trung bình
khoảng 330m. Cư Jút mang đặc điểm khí hậu của miền cao nguyên nhiệt đới gió
mùa, quanh năm mát mẻ, có hai mùa mưa nắng rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5÷10, tập
trung 90% lượng mưa hàng năm, là thời tiết phát triển mạnh của các loại cây trồng;
mùa khô từ tháng 11÷4 năm sau, lượng mưa không đáng kể.
-

Nhiệt độ trung bình 21 ÷ 23,40C,

-

Lượng mưa trung bình trong năm là từ 1700 ÷ 1800mm,

-

Độ ẩm trung bình trong năm khoảng 85%,

-

Hướng gió chính là hướng gió Tây Nam. [12]

1.3. Nguồn nguyên liệu
Nguyên liệu chính sử dụng cho sản xuất cồn là sắn và nước. Sắn có thể trồng
trên các vùng đồi, gò, nên đây là điều thích hợp với địa lý của tỉnh. Hiện nay sản
lượng sắn trên địa bàn tỉnh khá lớn. Nhìn chung việc xây dựng nhà máy tại đây có ý
nghĩa trong vấn đề tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở địa phương và các huyện
lân cận. Ngoài ra có thể nhập nguyên liệu từ các tỉnh lân cận như Đăk lăk, Gia lai,
Lâm đồng, Phú Yên,…
Mặt khác do các điều kiện canh tác và lai tạo giống mà hiện nay ở tỉnh đã có
những giống sắn ngắn ngày cho năng suất cao tạo điều kiện cho nhà máy hoạt động
liên tục quanh năm. Hơn nữa việc thu mua nguyên liệu tại địa bàn tỉnh là rất rẻ,
giảm được chi phí cho sản xuất, khi đó giá thành sản phẩm sẽ giảm mang lại hiệu
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-12-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

quả kinh tế cao.
1.4. Nguồn cung cấp điện
Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp
riêng, bên cạnh đó nhà máy còn nằm gần nhà máy thuỷ điện Buônkuôp. Dòng điện
nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220V/380V. Ngoài ra để đảm bảo quá trình sản
xuất hoạt động liên tục, nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng khi có sự cố.
1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước
Huyện Cư Jút có mạng lưới sông suối khá dày, với mật độ 0,4 ÷ 0,6km/km2, các
sông suối trong vùng chủ yếu thuộc lưu vực sông Sêrêpok nên đã tạo ra hệ thống
nước mặt phong phú. Phần lưu vực sông Sêrêpok qua huyện dài khoảng 40km là
đoạn đầu của hợp lưu hai nhánh Krông Nô và Krông Na chảy dọc theo ranh giới
phía đông theo hướng Nam Bắc.
Nước sử dụng trong nhà máy rất nhiều với nhiều mục đích khác nhau. Nhà máy
chủ yếu lấy nước từ lưu vực sông Sêrêpok. Dù nước được lấy từ sông, hồ hay giếng
cũng đều được qua hệ thống xử lí trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo được các
yêu cầu về chất lượng nước (chỉ số coli, độ cứng, hỗn hợp vô cơ và hữu cơ có trong
nước,…).
1.6. Thoát nước
Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các hợp chất hữu cơ, đây là môi
trường thích hợp cho vi sinh vật phát triển, khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng đến
môi trường sinh thái. Vì vậy, nước từ các phân xưởng sản xuất chảy ra sẽ được đưa
qua hệ thống xử lí nước thải của nhà máy trước khi thải ra ngoài môi trường. Còn
các chất thải rắn nên xử lý bằng cách đào hố để chôn tránh gây ô nhiễm cho môi
trường.
1.7. Hệ thống giao thông
Nhà máy sản xuất cồn cần vận chuyển một lượng nguyên liệu lớn cho nên khi
thiết kế nhà máy cần có một hệ thống đường giao thông thuận lợi cho quá trình vận
chuyển. Vì vậy việc đặt nhà tại khu công nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư Jút gần
đường quốc lộ 14 là rất thuận tiện cho việc tập trung nguyên liệu, nhiên liệu và tiêu
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô

với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-13-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

thụ sản phẩm cho nhà máy.
Mặt khác vấn đề giao thông không chỉ là mục đích xây dựng nhà máy nhanh
mà còn là sự tồn tại và phát triển nhà máy trong tương lai.
1.8. Nguồn nhân lực
Việc xây dựng nhà máy sản xuất cồn đáp ứng nhu cầu việc làm cho người dân
trong huyện và các huyện khác ở trong tỉnh. Vì vậy công nhân của nhà máy chủ yếu
là người địa phương, cán bộ quản lý và kỹ thuật của nhà máy có thể nhận từ các
trường đại học và từ các tỉnh thành lân cận.
1.9. Nguồn cung cấp hơi
Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.
Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO được mua từ các trạm xăng địa phương, nhà
máy có kho dự trữ để đảm bảo cho quá trình sản xuất. Hơi được dùng vào nhiều
mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng công đoạn sản xuất, áp lực hơi dao
động từ 3÷13at.
1.10. Khả năng tiêu thụ sản phẩm
Cồn sản xuất ra nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước, chính vì thế mà nguồn tiêu
thụ chính là các tỉnh Tây Nguyên và các vùng lân cận. Ngoài ra cồn có thể xuất
khẩu ra nước ngoài.

1.11. 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 96 0 với
năng suất 145 tấn nguyên liệu/ngày là hoàn toàn có tính khả thi cao.

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM VÀ
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-14-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Sắn
2.1.1.1. Giới thiệu về sắn
Sắn có tên khoa học Manihot utilissima Pohl, là cây lương thực quan trọng được
trồng nhiều ở Việt Nam và miền nhiệt đới trên thế giới.
Giới (regnum): Plantae
Ngành (divisio): Magnoliophyta
Lớp (class): Magnoliopsida

Bộ (ordo): Malpighiales
Họ (familia): Euphorbiaceae
Phân họ (subfamilia): Crotonoideae
Tông (tribus): Manihoteae
Chi (genus): Manihot
Loài (species): M. esculenta

Hình 2.1. Cây sắn [26]

Cây sắn cũng được bắt đầu trồng ở Việt Nam từ khoảng thế kỷ XIX. Củ sắn
nhiều tinh bột nên sản lượng tinh bột trên một đơn vị diện tích canh tác khá lớn so
với nhiều loại cây trồng khác. Ở Việt Nam, sắn được trồng ở khắp nơi từ Bắc tới
Nam, được trồng nhiều ở vùng đồi núi trung du, thượng du hơn là đồng bằng. Miền
Bắc gọi là sắn còn miền Nam gọi là khoai mì (hoặc củ khoai mì).
Có nhiều cách phân loại sắn:
Phân loại theo đặc điểm củ: Có sắn trắng và sắn vàng.
Phân loại theo hàm lượng độc tố có trong sắn: Sắn đắng và sắn ngọt.[13]
2.1.1.2. Đặc điểm sinh học
Thân thuộc loại cây gỗ cao từ 2÷3m, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất yếu.
Lá thuộc loại lá phân thuỳ sâu, có gân lá nổi rõ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn mọc
xen kẽ, xếp trên thân theo chiều xoắn ốc. Cuống lá dài từ 9÷20cm có màu xanh, tím
hoặc xanh điểm tím.
Hoa là hoa đơn tính có hoa đực và hoa cái trên cùng một chùm hoa. Hoa cái
không nhiều, mọc ở phía dưới cụm hoa và nở trước hoa đực nên cây luôn luôn được
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-15-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

thụ phấn của cây khác nhờ gió và côn trùng.
Quả là loại quả nang, có màu nâu nhạt đến đỏ tía, có hình lục giác, chia thành ba
ngăn, mỗi ngăn có một hạt, khi chín quả tự khai.
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.
2.1.1.3. Cấu tạo của củ sắn
Củ sắn có kích thước trung bình dài 25 ÷ 38cm, đường kính 3 ÷ 6cm. Đường kính
không đều theo chiều dài củ, phần gần cuống to nhưng càng gần chuôi càng nhỏ.
Càng gần chuôi củ càng mềm vì ít xơ và do phát triển sau. Do đó khi thu hoạch khó
có thể giữ củ nguyên vẹn, đó là một khó khăn khi bảo quản tươi.

Hình 2.2. Củ sắn và cấu tạo củ sắn [27], [28]
Cấu tạo của củ sắn gồm có (nếu cắt ngang củ sắn):
- Vỏ gỗ: Chiếm 0,5 ÷ 3% khối lượng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ xenluloza và
hemixenluloza. Trong vỏ gỗ hoàn toàn không có tinh bột nên chế biến phải tách
hoàn toàn nhưng trong bảo quản phải cố gắng giữ, hạn chế tróc vỏ. Vỏ gỗ có tác
dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng bên ngoài, phòng mất nước của củ.
- Vỏ cùi: Vỏ cùi chiếm khoảng 8 ÷ 10% khối lượng củ, vỏ cùi có một lượng nhỏ
tinh bột 5 ÷ 6% và đường 2 ÷ 3%. Cấu tạo của lớp vỏ cùi gồm lớp tế bào mô cứng
phủ ngoài thành phần chủ yếu là xenluloza, hầu như không có tinh bột nhưng có
nhiều dịch bào (mủ). Nó cũng giữ vai trò chống mất nước của củ đồng thời phòng
tác động khác bên ngoài. Tiếp lớp tế bào mô dịch cứng là các tế bào mô mềm.
Trong các tế bào này chứa dịch bào khoảng 5% tinh bột. Những hạt tinh bột trong

hạt rất nhỏ đường kính khoảng 5 ÷ 8%cm. Những hạt tinh bột trong vỏ rất nhỏ nên
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-16-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

tổn thất theo nước thải. Các polyphenol, enzyme linamarin có tác dụng bảo vệ cho
củ phát triển bình thường khi chưa thu hoạch nhưng sau khi đào lại gây trở ngại rất
lớn trong việc bảo quản và chế biến. Tổng lượng chất polyphenol trong củ sắn
khoảng 0,1 ÷ 0,3% trong đó 85 ÷ 90% tập trung trong vỏ cùi. Tiếp vỏ cùi là khe mủ,
nơi tập trung mủ là giữa vỏ cùi và thịt sắn.
- Thịt cùi: Là phần chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào nhu mô. Thành phần
vỏ tế bào nhu mô là xenluloza, pentoza bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh
chất. Đây là phần dự trữ chất dinh dưỡng chủ yếu ở củ. Lượng tinh bột sắn phân bố
không đều nhiều nhất ở lớp ngoài rồi giảm dần vào trong. Kích thước hạt tinh bột
sắn khoảng 15 ÷ 80µm.
- Lõi: Lõi thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ,
chiếm từ 0,3 ÷ 1% khối lượng củ, thành phần cấu tạo chính là xenluloza và
hemixenluloza. Lõi có chức năng vận chuyển nước và thức ăn cho củ. Lõi là một bộ
phận giữ chức năng lưu thông nước và chất dinh dưỡng giữa cây và củ, đồng thời
giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô. [14]
2.1.1.4. Thành phần hóa học của sắn

Chất không đạm trong sắn tươi gồm khoảng 21% là tinh bột, 5% là đường và
các chất khác. Trong sắn khô có 73,3% là tinh bột, 1,3% là đường và các chất khác.
Lượng axit xyanhydric trong sắn khoảng 0,007÷0,24% thường tập trung ở vỏ.
Hàm lượng amyloza trong tinh bột sắn chiếm tới 30% và trọng lượng phân tử
của amylopectin gần bằng trọng lượng phân tử của amyloza.
Chính do cấu tạo hai thành phần trong tinh bột sắn có tỷ lệ amyloza cao và phân
tử lượng amylopectin không lớn, hàm lượng tinh bột trong sắn cao, chất béo ít, nên
sắn dùng trong sản xuất rượu bằng phương pháp mycomalt là rất tốt, năng suất và
hiệu suất thu hồi cao, lượng hơi nhiệt giảm 15÷20% so với ngô. Tuy nhiên do sắn
thiếu dinh dưỡng nên trong quá trình lên men phải bổ sung thêm nguồn đạm và lân
ở dạng vô cơ hoặc hữu cơ.

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-17-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Sắn lát khô thường có các loại: Sắn lát khô có vỏ, sắn lát khô không vỏ, sắn lát
cục,... Hàm lượng tinh bột: 70÷75%, độ ẩm 12÷14 %. [4, tr 36-37]

Hình 2.3. Sắn lát khô [29], [30]
2.1.2. Nước [4, tr 41-44]

Trong công nghiệp sản xuất cồn, nước được sử dụng rộng rãi với nhiều mục
đích như nước dùng 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 sinh hoạt, chữa cháy trong khu vực sản xuất. Thành phần, tính chất hóa lý
và chất lượng của nước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật sản xuất, chất lượng sản
phẩm và hiệu suất thu hồi. Trong công nghiệp sản xuất cồn yêu cầu chất lượng của
nước giống như nước sinh hoạt.
Chất lượng nước phải đảm bảo các yêu cầu :
- Trong suốt, không màu, không mùi, độ cứng không quá 7mg- E/l,
- Độ oxy hóa: ≤ 2ml KMnO4 0,01N/l,
- Chất cặn: ≤ 1mg/l,
- Không có kim loại nặng.
- Hàm lượng các muối không vượt quá các yêu cầu (mg/l): Cl- (0,5); SO42- (80);
Asen (0,05); Pb2+ (0,1); F- (3); Zn2+ (5); Cu (3); NO3- (40).
+ NH3 và muối của axit nitric: Không cho phép có
+ Không có hoặc chỉ có vết của các muối kim loại nặng như: Hg, Ba,…

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-18-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

2.1.3. Nấm men
Nấm men (Yeast, levure) là tên chung để chỉ nhóm nấm thường cấu tạo đơn
bào, sinh sản bằng cách nảy chồi. Nấm men sống đơn độc hay từng đám không di
động, phân bố rộng rãi trong tự nhiên như trong đất, thực phẩm, lương thực, hoa
quả,… Nấm men xuất hiện nha bào chỉ khi môi trường quá nghèo hoặc trong điều
kiện nuôi cấy không thuận lợi.
-

Khi chọn một chủng nấm men đưa vào sản xuất phải có tính chất cơ bản sau:
+ Tốc độ phát triển nhanh,
+ Có đặc tính sinh lý, sinh hóa ổn định trong thời gian dài,
+ Tạo ra sản phẩm chính nhiều và sản phẩm phụ ít,
+ Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt được tốc độ lên men nhanh,
+ Chịu được áp suất thẩm thấu lớn tức là chịu được 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
rượu cao,
+ Thích nghi với điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc biệt là đối với

chất sát trùng. Với Việt Nam, đòi hỏi lên men ở nhiệt độ tương đối cao (≥350C).
Để có được một chủng nấm men thỏa mãn các yêu cầu trên đây, thường phải
trải qua thời gian tuyển chọn, thuần hóa, đột biến, lai ghép,… lâu dài công phu và
phức tạp.
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
trường nước đường thường 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 được đường lactoza. Kích thước tế bào 5,6 ÷ 7µm.
Nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rasse XII): Phân lập được ở
Đức năm 1902, tốc độ phát triển nhanh sau 24 giờ 1 tế bào có thể phát triển được 55

tế bào mới. Không bào nhỏ, ít sinh bọt, tế bào hình trứng hoặc tròn, kích thước vào
khoảng 5÷8µm. Lên men ở nhiệt độ cao và lên men được các đường glucoza,
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-19-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

fructoza, galactoza, saccaroza, maltoza và 1/3 đường raffinoza, không lên men
đường galactoza. Có thể lên men đạt 13% rượu trong môi trường. Nấm men Rasse
XII thuộc loại men nổi, được phân bố rất đều trong toàn bộ dịch lên men, không tạo
thành đám trắng.
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 bội 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 0C) chịu được độ axit tương đối cao 1÷1,50 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, Tr 206-227].

Hình 2.4. Saccharomyces cerevisiae [31], [32]
2.1.4 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 Na 2SiF6 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 enzyme
-

Chế phẩm enzyme amylaza

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-20-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Trong công nghệ sản xuất alcol, enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân tinh
bột thành đường lên men là khá quan trọng, các enzyme này thuộc loại amylaza.
+ Novo amylaza: Novo amylaza, termamyl 60L, fugamyl 800L và
spiritamylaza Novo 150L được 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 thường

được tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt độ cao. Các enzyme
này có thể lưu trữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về đặt tính trong điều
kiện bảo quản không lớn hơn 250C.
+ Termamyl 60L: Termamyl 60L là một enzyme α-amylaza cô đặc ở dạng
lỏng. Hoạt động của nó là thủy phân tinh bột thành dextrin giống như α-amylaza
của malt. Termamyl 60L có thể hoạt động tốt trong quá trình 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.
+ Fungamyl 800L: Fungamyl 800L là một α-amylaza cô đặc dạng lỏng.
Nhiệt độ tối thích 60÷650C. Fungamyl 800L 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 ở pH = 4.5 và không đòi hỏi điều
kiện có muối canxi cho sự ổn định của nó.
+ Spiritamylaza Novo 150L: Spiritamylaza Novo 150L là một glucoamylaza
lỏng cô đặc, được sử dụng để xúc tác quá trình thủy phân tinh bột trong công nghệ
lên men rượu. Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân tinh bột hoàn toàn thành các
đường lên men glucoza không có các dextrin trong sản phẩm thủy phân.
Spiritamylaza Novo 150L giữ được hoạt tính và ổn định bền vững ở pH thấp như là
pH = 3 tại 600C. Tính ổn định của spiritamylaza không phụ thuộc vào sự có mặt của
ion canxi (Ca2+).
Trong sản xuất cồn, enzyme này được sử dụng tăng hiệu suất đường hóa. Chế
phẩm enzyme được sản xuất từ vi sinh vật không gây bệnh trong điều kiện vệ sinh
cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các enzyme này thường được tinh chế, cô đặc và
tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt động cao, chịu được nhiệt độ cao.
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT

Đồ án tốt nghiệp

-21-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

2.2. Tổng quan về sản phẩm
- Phương pháp sản xuất cồn etanol [5, tr 122-124]
Cồn còn được biết đến như etanol hay rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất
hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, là một trong các rượu thông
thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn.
+ Hydrat hóa etylen
Etanol thường được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua
phương pháp hydat hóa etylen với chất xúc tác là axit, được trình bày theo phản ứng
hóa học sau. Cho etylen hợp nước ở 300C áp suất 70÷80atm với chất xúc tác là axit
photphoric: H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH
+ Phương pháp lên men
Etanol sử dụng trong đồ uống chứa cồn, cũng như phần lớn etanol sử dụng
trong công nghiệp, nhiên liệu,… được sản xuất theo phương pháp lên men, đây là
quá trình chuyển hóa đường thành etanol nhờ nấm men (thường dùng loại
Saccharomyses cerevisiae) trong điều kiện không có oxy hay điều kiện yếm khí,
phản ứng hóa học tổng quát: C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + Q
Quá trình nuôi cấy men rượu được gọi là ủ men. Sau khi chuyển hóa hết đường
rồi lọc lấy dung dịch và đem chưng cất để nâng cao nồng độ etanol.
- Tính chất vật lý [4, tr 12-13]
Etanol là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước và có mùi thơm đặc trưng, vị cay,
sức hút ẩm mạnh, dễ bay hơi. Etanol hòa tan trong nước ở bất cứ tỷ lệ nào kèm theo
hiện tượng tỏa nhiệt và co thể tích. Etanol hòa tan được nhiều chất vô cơ như:
CaCl2, MgCl2, SiCl4, KOH, … và nhiều chất khí: H 2, N2, O2, NO, SO2, H2S, CO,…

nhưng không hòa tan được tinh bột và disaccarit…
Các thông số vật lý của etanol nguyên chất:
+ Tỷ trọng: d420 = 0.7894, d415 = 0.7942…
+ Phân tử lượng: 46,03
+ Nhiệt độ sôi 78,32 0C ở áp suất 760mmHg, nhiệt độ bắt lửa 1200C
+ Nhiệt dung 0,548 KJ/kg.độ (ở 200C) và 0,769 KJ/kg.độ (ở 600C)
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-22-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

+ Năng suất tỏa nhiệt: 6642 ÷ 7100KJ/kg.độ. Nhiệt độ đóng băng – 1170C.
Khi chưng cất hỗn hợp dung dịch có nồng độ 95,57% etanol và 4,43% nước thì
điểm sôi chung là 78,150C 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.
- Tính chất hóa học [4, tr 13-14]
Công thức hóa học của nó là C2H5OH hay CH3CH2OH, viết tóm tắt là C2H6O.
Do cấu trúc phân tử rượu gồm hai thành phần: Gốc etyl và nhóm hydroxyl nên tính
chất hóa học của rượu etylic phụ thuộc vào bản chất của hai thành phần hóa học đó.
+ Tác dụng với oxi:
Tùy theo cường độ tác dụng với rượu mà cho sản phẩm khác nhau.
2C2H5OH + O2 2CH3CHO + H2O (nhẹ)

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O (đủ)
C2H5OH + O2 2CO2 + 3H2O + 326 kcal (mạnh)
+ Tác dụng với kim loại kiềm và kiềm thổ
Trong trường hợp này etanol được coi như là một axit yếu và có phản ứng với
kim loại kiềm và kiềm thổ tạo muối alcolat.
C2H5OH + M  C2H5OM + 1/2H2  (alcolat kiềm)
+ Tác dụng với NH3
Ở nhiệt độ 2500C và có xúc tác, etanol tác dụng với NH3 tạo thành amin.
C2H5OH + NH3  C2H5NH2 + H2O.
+ Tác dụng với axit
Etanol tác dụng với axit tạo thành este phức tạp. Tùy theo từng loại axit khác
nhau tạo thành este khác nhau, trong trường hợp này rượu đóng vai trò là kiềm yếu.
C2H5OH + CH3COOH  CH3COOC2H5 + H2O
C2H5OH + H2SO4  (C2H5)2SO4 + 2H2O
- Tính chất sinh học [4, tr 15]
Cồn có tính chất sát trùng mạnh vì cồn hút nước sinh lý của các tế bào làm khô
chất albumin. Cường độ sát trùng tỷ lệ thuận với nồng độ cồn, nhưng tác dụng sát
trùng mạnh nhất của cồn là dung dịch có nồng độ 70%. Vì ở nồng độ này cồn có
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-23-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

khả năng thấm qua màng tế bào lớn hơn so với cồn cao độ. Cồn có tác dụng ức chế
sự phát triển và làm yếu sự hoạt động của nấm men, nấm mốc.
2.3. Cơ sở lý thuyết về quá trình sản xuất cồn
2.3.1. Các biến đổi trong quá trình nấu
2.3.1.1. Sự trương nở và hòa tan tinh bột [5, Tr 37-41]
Tinh bột sắn là chất keo háo nước điển hình, cấu tạo từ amyloza – mạch thẳng
và amylopectin. Tỷ số amyloza và amylopectin trong tinh bột thường khoảng 1:4.
Tinh bột không hòa tan trong nước lạnh, trong rượu và ete. Amyloza dễ hòa tan
trong nước nóng và tạo nên độ nhớt của dung dịch. Amylopectin khi hòa tan trong
nước nóng tạo dung dịch có độ nhớt rất lớn.
Trong nước nóng tinh bột sẽ hút nước trương nở và tạo dạng gel. Mức độ trương
nở của tinh bột phụ thuộc vào nhiệt độ.
Khi tăng nhiệt độ thì áp suất thẩm thấu, sự hút nước và độ trương nở sẽ tăng, hạt
tinh bột sẽ hút nước khoảng 25÷30 lần nhiều hơn so với thể tích hạt. Amyloza dễ
hòa tan trong nước nóng và bắt đầu khuếch tán vào môi trường xung quanh. Nếu
tiếp tục tăng nhiệt độ tới giới hạn xác định thì dưới tác dụng của lực thẩm thấu (lực
trương nở) các hạt tinh bột sẽ hút nước và tăng thể tích, có thể từ 50 đến 100 lần.
Do đó các mối liên kết giữa các phân tử sẽ yếu dần và bị đứt, lúc đó hạt tinh bột sẽ
được giải phóng sẽ biến thành dạng keo và gọi là hồ tinh bột và xảy ra hiện tượng
hồ hóa. Nhiệt độ làm cho hồ tinh bột có độ nhớt cực đại được gọi là nhiệt độ hồ hóa
của tinh bột.
2.3.1.2. Những biến đổi của hemixenluloza, xenluloza, pectin [5, tr 41-42]
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 cacbon – arabinoza và xiloza.

Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-24-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

2.3.1.3. Những biến đổi của tinh bột và đường
Khi nấu có một lượng nhỏ tinh bột biến thành đường và dextrin do tác dụng của
amylaza chứa trong nguyên liệu. Sự có mặt của các chất đường trong dịch bột chưa
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÷600C nhằm rút ngắn thời
gian để hạn chế hoạt động của amylaza.
Đường chứa trong nguyên liệu chủ yếu là saccaroza, glucoza, fructoza và một ít
maltoza được tạo thành trong thời gian nấu. Ở nhiệt độ cao các đường sẽ bị phân
hủy và mất nước để tạo thành caramen, furfurol, oxymetyl, melanoidin. Mức tạo
các chất được sắp xếp theo thứ tự: Tạo melanoidin > furfurol > caramen [5, tr 4246]
2.3.2. Phương pháp nấu nguyên liệu
Các phương pháp nấu nguyên liệu: [3, tr 107-112]
- Nấu gián đoạn:
Đặc điểm của phương pháp này là toàn bộ quá trình nấu được thực hiện trong
một nồi. Phương pháp này có ưu điểm là tốn ít vật liệu chế tạo thiết bị, thao tác đơn
giản, nhưng có nhược điểm là tốn hơi vì không sử dụng được hơi thứ, nấu ở áp suất
và nhiệt độ cao, thời gian dài nên gây tổn thất nhiều đường.

- Nấu bán liên tục:
Đặc điểm của phương pháp là nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau và
chia thành nấu sơ bộ, nấu chín và nấu chín thêm. Phương pháp có ưu điểm là giảm
được thời gian nấu, áp suất, nhiệt độ do đó giảm được tổn thất và tăng hiệu suất.
Nhờ sử dụng hơi thứ và nấu sơ bộ nên tiết kiệm được lượng hơi dùng cho nấu rất
nhiều. Tuy nhiên phương pháp nấu này có nhược điểm là: Tốn nhiều kim loại để
chế tạo thiết bị.
- Nấu liên tục:
Trong ba phương thức nấu trên, nấu liên tục ngày càng phổ biến vì có nhiều ưu
điểm hơn cả như:
Tận dụng được nhiều hơi thứ do có thể đun dịch cháo tới nhiệt độ cao mà không
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT


Đồ án tốt nghiệp

-25-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

ảnh hưởng tới khả năng làm việc của thiết bị.
Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn nên giảm được tổn thất đường
do cháy. Nhờ đó hiệu suất tăng so với nấu bán liên tục và nấu gián đoạn.
Năng suất riêng của 1m3 thiết bị tăng 7 lần. Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị
giảm 50% so với bán liên tục.
Dễ cơ khí hóa và tự động hóa. Tốn ít diện tích đặt thiết bị.

Tuy nấu liên tục có nhiều ưu điểm nhưng đòi hỏi các điều kiện nghiêm ngặt:
Nguyên liệu phải nghiền phải có kích thước theo yêu cầu, bột nằm trên mặt rây
có đường kính d=3mm không vượt quá 10%. Bột lọt qua rây có đường kính d=1mm
lớn hơn 40%. Việc cung cấp điện nước yêu cầu phải ổn định.
2.3.3. Các phương pháp đường hóa
Đường hóa dịch cháo sau nấu có thể tiến hành theo phương pháp liên tục, gián
đoạn. [3, tr 112]
- Đường hóa gián đoạn: Tất cả quá trình đường hóa chỉ diễn ra trong một nồi
duy nhất.
Ưu điểm: Thiết bị đơn giản dễ chế tạo, dễ thao tác, vận hành, sữa chữa, hoạt
độ enzyme ít bị giảm do ít tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Nhược điểm: Không hạn chế được lão hóa tinh bột do enzyme cho vào khi
dịch bột ở 700C. Năng lượng tốn nhiều do cánh khuấy bị cản trở lớn (dịch đặc, độ
nhớt cao). Khó cơ giới hóa tự động hóa, năng suất thấp. Chất lượng dịch đường
không ổn định, dễ bị nhiễm trùng hơn so với phương pháp liên tục.
- Đường hóa liên tục: Quá trình đường hóa được thực hiện trong các thiết bị
khác nhau, dịch cháo và enzyme amylaza liên tục đi vào hệ thống, dịch đường liên
tục đi sang bộ phận lên men.
Ưu điểm: Thời gian đường hóa ngắn, tăng công suất thiết bị. Dịch cháo ít bị
lão hóa vì dịch cháo được làm nguội tức thời. Hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt do
thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút ngắn. Dễ cơ khí và tự động hóa, cho
phép tăng năng suất lao động. Năng lượng sử dụng giảm do thời gian đường hóa
giảm. Tiết kiệm được diện tích nhà xưởng. Giảm được khả năng nhiễm trùng do
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô
với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày

SVTH: Hoàng Thị Thùy
Lớp: 12H2LT