Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 độ từ sắn lát khô với năng suất 100.000 lít sản phẩm ngày ( full bản vẽ )

Đồ án tốt nghiệp

-1-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

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

nguyên liệu chủ yếu. Có thể dùng sắn tươi hoặc sắn lát khô nhưng sắn lát khô giảm
đáng kể hàm lượng glucozit gây độc và thuận lợi trong vận chuyển, bảo quản.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-2-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Xuất phát từ đề tài đó, tôi được giao nhiệm vụ“ Thiết kế nhà máy sản xuất cồn
96o từ sắn lát khô với năng suất 100.000 lít sản phẩm / ngày. ”
Chương 1

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1.

Vị trí xây dựng
Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Điện Nam – Điện
Ngọc thuộc địa phận xã Điện Nam và xã Điện Ngọc, huyện Điện Bàn, tỉnh
Quảng Nam; nằm kề tỉnh lộ 607 nối thành phố Đà Nẵng với phố cổ Hội An;
Cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 20km, cảng Tiên Sa 29 km về phía Bắc; cách sân
bay Chu Lai, cảng Kỳ Hà, khu lọc hóa dầu Dung Quất 100km.
Khu công nghiệp có tổng diện tích quy hoạch 418 ha, giai đoạn I là 145 ha.[11]

1.2. Đặc điểm tự nhiên
• Quảng Namcó khí hậu nhiệt đới gió mùa;
• Nhiệt độ trung bình từ 22oC÷23oC;
• Lượng mưa trung bình trong năm là từ 1600÷2500 mm /năm;
• Độ ẩm trung bình trong năm khoảng 84%.
• Hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam. [12]
1.3. Nguồn nguyên liệu
Tính đến 15/06/2013 diện tích trồng sắn của tỉnh Quảng Nam đạt12.000 ha và
sẽ còn được mở rộng trong thời gian sắp tới. Với vùng nguyên liệu lớn có thể đáp
ứng được nguồn nguyên liệu cho nhà máy hoạt động ổn định. Ngoài ra, có thể mua
ở các tỉnh lân cận như Quảng Ngãi, Bình Định…
1.4.

Hợp tác hóa
Nhà máy được xây dựng ở khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc. Đây là
khu công nghiệp cũng được hình thành lâu, vì vậy có nhiều nhà máy hình thành
trước như nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi và trong tương lai thì sẽ xây dựng
các nhà máy chế biến phân vi sinh. Các nhà máy này sẽ liên hợp với nhau tạo điều
kiện phát triển cùng nhau.
Về nguồn nguyên liệu thì sự hợp tác hoá chặt chẽ để phân vùng nguồn nguyên
liệu giúp thu hoạch đúng thời gian và đạt hiệu quả kinh tế cao. Ngoài ra, nhà máy
phải kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứu giống cây trồng, sở nông nghiệp và

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B

Đồ án tốt nghiệp

-3-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

phát triển nông thôn để kịp thời cung cấp cho nông dân các loại giống cho năng suất
cao đảm bảo chất lượng. Đồng thời, nguồn phế thải của nhà máy như bã rượu... sẽ
là nguồn thức ăn cho các loại chăn nuôi heo, bò và sản xuất thức ăn nuôi tôm.
1.5.

Nguồn cung cấp điện
Điện sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải về khu công
nghiệp bằng đường dây 110KV. Tại chân khu công nghiệp, có trạm biến áp 40MVA
(110/22), mạng 22KV trong khu công nghiệp. Tuy vậy, để đảm bảo an toàn cho quá
trình sản xuất được liên tục và an toàn về điện, nhà máy cần phải có máy phát điện

1.6.

dự phòng khi có sự cố. [11]
Nguồn cung cấp hơi
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.

1.7.

Nguồn cung cấp nước
Trong khu công nghiệp có nhà máy nước công suất 5.000 m 3/24h cung cấp

cho nhà máy.
Khu công nghiệp có hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh. Tuy
nhiên, nước thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu. Vì vậy, nước thải
cần được xử lý sơ bộ trong nhà máy để đạt tiêu chuẩn rồi mới đưa vào đường ống

1.8.

xử lý nước thải chung của khu công nghiệp. [11]
Giao thông
Giao thông: đường trục chính rộng 51m, dài 300m; đường 15m dài 5.000m;
đường 10,5m dài 4.300m.
Nằm trên trục đường ĐT607A và ĐT607B nên kết nối đến mạng lưới giao
thông thành phố Đà Nẵng, thành phố Hội An và quốc lộ 1A.
Khu công nghiệp có vị trí thuận tiện, nằm sát tỉnh lộ, cách quốc lộ 1A khoảng
3km, hạ tầng tốt, đầy đủ các dịch vụ phục vụ nhu cầu của các doanh nghiệp trong
khu công nghiệp: điện, nước, xử lý thải rắn, ngân hàng, viễn thông. Vì vậy, hiện đã
có nhiều doanh nghiệp đang hoạt động rất tốt. Ngoài ra, còn thuận tiện vận chuyển
hàng hóa về cảng Dung Quất, cảng Đà Nẵng, sân bay, đường bộ. [11]
1.9. Nguồn nhân lực

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-4-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Quảng Nam có lực lượng lao động dồi dào, với trên 887.000 người 2010
(chiếm 62% dân số toàn tỉnh).
Chất lượng nguồn lao động đang được cải thiện đáng kể. Tỷ lệ lao động được
đào tạo nghề chiếm 30% tổng số lao động, trong đó nguồn nhân lực chất lượng cao
là gần 18.000 người.
Là một tỉnh với qui mô dân số trung bình, nhưng cơ cấu dân số trẻ và đa phần
trong độ tuổi lao động. [12]
1.10.

Thị trường tiêu thụ
Cồn 96o có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như công nghiệp hóa chất,

trong y tế hay trong chế biến thuốc trừ sâu nên nguồn tiêu thụ chính là trong tỉnh
Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi…
1.11.

Năng suất nhà máy

Với những điều kiện về nguồn nguyên liệu, giao thông đi lại, và thị trường
tiêu thụ sản phẩm rộng lớn thì việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất cồn 96o
năng suất 100.000 lít/ngày là hoàn toàn có tính khả thi cao. Mặt khác, nhà máy cũng
tạo điều kiện cho người nông dân trên địa bàn tỉnh Quảng Nam và các tỉnh lân cận
có công ăn việc làm và đầu ra ổn định cho sản phẩm sắn lát khô.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-5-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Chương 2

TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Sắn
2.1.1.1. Giới thiệu về cây sắn
Sắn có tên khoa học: Manihot
Esculenta là cây lương thực ưa ẩm, có
nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone Nam
Mỹ. Đến thế kỉ XVI được trồng ở châu Á
và châu Phi.
Sắn dễ trồng, ít vốn đầu tư, dễ chế
biến xuất khẩu đạt lợi nhuận và lợi thế cạnh
tranh cao. Vì vậy, sắn được trồng ở khắp
nơi từ Nam tới Bắc, đặc biệt là các tỉnh
trung du và thượng du là những nơi có điều
kiện trồng trọt thích hợp hơn cả. [4, tr 36]

Hình 2.1. Cây sắn

Sắn gồm nhiều giống khác nhau. Thường căn cứ vào kích thước, màu sắc củ,
thân, gân lá mà phân loại: sắn dù, sắn đỏ, sắn trắng. Ngoài ra, sắn còn được phân

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-6-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

thành sắn đắng và sắn ngọt. [2, tr 10]
2.1.1.2. Đặc điểm sinh học
a. Thân

Thân có chiều cao trung bình 1,5m; có khi cao 2÷3m. Đường kính ở gốc thân
biến động từ 2÷6 cm. Thân có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh tuỳ vào
giống.
Các giống sắn khác nhau thì thân sắn có màu sắc khác nhau. Thông thường
thân non có màu xanh hoặc có màu đỏ tía, thân càng già màu sắc thân cũng biến đổi
thành màu vàng tro hay xám lục.
Trên thân sắn có nhiều mắt xếp xen kẽ nhau, đó là dấu vết của lá rụng để lại.
Chiều dài lóng được tính từ mắt lá này đến mắt lá khác thẳng hàng trên thân.
Cấu tạo của thân gồm các phần chính: Tầng biểu bì (lớp bần), tầng nhu mô
vỏ, tầng tế bào hóa gỗ (còn gọi là tầng ligin) và lõi (ruột rỗng). [3, tr 11]

Hình 2.2. Thân sắn và cấu tạo các lớp của thân sắn
b.Lá
Có gân lá nổi rõ ở mặt sau. Lá mọc so le, xếp trên thân theo đường xoắn ốc.
Lá non ở ngọn sắn có màu xanh hay tím. Lá già màu xanh, chiều dài từ
8÷20cm, chiều rộng 1÷6 cm. Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới có màu xanh
nhạt.
Cuống lá dài khoảng 9÷20cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím tùy giống.
c. Rễ

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-7-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất.
Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ.
d. Củ
Củ sắn có hai đầu nhọn, chiều dài từ 25÷200 cm, trung bình khoảng
40÷50cm. Đuờng kính củ từ 2÷25 cm, trung bình 5÷7 cm. Nhìn chung, kích thước
và trọng lượng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất.

Hình 2.3. Củ sắn và các lớp trong củ sắn
Cấu tạo của củ sắn bao gồm:
• Vỏ gỗ: Bao bọc ngoài cùng củ sắn. Màu sắc từ trắng xám tới vàng, vàng sẫm hay
nâu tùy thuộc loại giống.Thành phần cấu tạo chủ yếu là xenlulloza và
hemixenlulloza, hầu như không có tinh bột vì vậy nó rất bền, giữ vai trò bảo vệ cho
củ ít bị tác động từ bên ngoài. Vỏ gỗ rất mỏng, chiếm khoảng 0,5÷3% khối lượng
toàn củ.
• Vỏ cùi: Vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8÷20% khối lượng toàn củ. Vỏ cùi
mềm, ngoài xenlulloza còn có khá nhiều tinh bột (5÷8%), vì vậy để tận dụng lượng
bột này khi chế biến không tách vỏ cùi ra. Mủ sắn cũng tập trung chủ yếu trong vỏ
cùi. Trong mủ chứa nhiều tanin, enzyme, sắc tố, độc tố,…
• Lõi sắn: Lõi sắn nằm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài của củ. Thành phần chủ yếu
là xenlulose. Lõi sắn có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ,
đồng thời giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô.
• Thịt củ: Thịt củ sắn chứa nhiều tinh bột, protein và các chất khác. Đây là phần dự
trữ chủ yếu các chất dinh dưỡng của củ. Các chất polyphenol, độc tố và enzyme

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-8-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

chứa ở thịt củ tuy không nhiều chỉ 10÷15% so với thành phần của chúng có trong củ
nhưng vẫn gây trở ngại khi chế biến như làm biến màu. [3, tr 12]
2.1.1.3. Thành phần hoá học của củ sắn
Thành phần hóa học của củ sắn nằm trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào loại,
thời vụ thu hoạch…
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của sắn (tính theo % trọng lượng) [3, tr 15]
Thành phần

Nước

Tinh bột

Hàm lượng

70,25

21,45

protein Chất béo Xenlulozo Đườn
g
1,12
0,40
1,11
5,13

Tro
0,54

Ngoài ra các chất kể trên trong sắn còn chứa một số vitamin và độc tố.
Trong các vitamin thì vitamin B 1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03 mg%, còn B 6

chiếm 0,06 mg%. Các vitamin này sẽ mất một phần khi chế biến nhất là khi nấu.
Chất độc có trong sắn ngày nay đã được nghiên cứu và xác định tương đối rõ
đó chính là HCN tồn tại dưới dạng phazeolunatin gồm hai glucozit
linamarin(C10H17O6N) và lotaustralin (C11H19O6N). Bình thường phazeolunatin
không độc nhưng quá trình thủy phân dưới tác dụng của enzyme hay axit thì các
glucozit này sẽ giải phóng axit HCN gây độc. Thông thường thì các độc tố tập trung
ở cùi vỏ và ở vỏ củ. [4, tr 23]
C10H17O6N+ H2O

C6H12O6 + C3H6O + HCN

2.1.1.4. Sắn lát khô
Củ sắn được thái lát bằng bàn thái lát quay tay rồi phơi khô. Sau đó, để nguội
rồi đem bảo quản.
Có hai loại: sắn lát khô có vỏ và sắn lát khô không vỏ. Sắn lát khô có vỏ bao
gồm: vỏ thịt, thịt sắn, lõi sắn và có thể là một phần vỏ gỗ. Sắn lát khô không vỏ chỉ
bao gồm thịt sắn và lõi sắn.
Bảng 2.2. Thành phần hóa học [2, tr 364]
Độ ẩm
Hàm lượng
(%)

12,8

Gluxit

Protein

91,9

2,1

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

Xenluloz
a
3,5

Tro

Chất béo

1,4

1,1

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-9-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Chú ý, độ ẩm tính theo khối lượng sắn lát, còn các thành phần khác thì tính
theo khối lượng chất khô.
Trong sắn khô có 73,3% là tinh bột, 1,3% là đường và các chất khác.

2.1.2. Nước
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…
Chất lượng nước phải đảm bảo các yêu cầu: [4, tr 42]
−

Trong suốt, không màu, không mùi;

−

Độ cứng: không quá 7 mg-E/l;

−

Độ oxy hóa: ≤ 2ml KMnO4/l;

−

Chất cặn: ≤ 1 mg/l;

−

Không có kim loại nặng;

− Hàm lượng các muối phải đảm bảo các yêu cầu sau (mg/l): Cl - : 0,5; F- : 3;
SO42-: 80; Zn2+: 5; As : 0,05; Cu2+: 3; Fe2+,Fe3+: 0,3; NO3- : 40; Pb2+: 0,1. Không
cho phép có NH3 và muối của axit nitric
2.1.3. Nấm men
− Chủng nấm men đưa vào sản xuất phải có đặc tính sau:

+ Tốc độ phát triển nhanh.
+ Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt được tốc độ lên men nhanh. 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 chất sát trùng.
Riêng đối với Việt Nam, đòi hỏi lên men ở nhiệt độ tương đối cao (≥35oC).
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 lactose. Kích thước tế bào 5,6÷7 µm.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-10-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

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÷8 µm. Lên men ở nhiệt độ cao và lên men được các đường glucose,

fructose, galactose, saccarose, maltose và 1/3 đường raffinose, không lên men
đường galactose. Có thể lên men đạt 13% rượu trong môi trường. Nấm men Rasse
XII thuộc loại nấm 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 nấm 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 glucose, fructose, galactose, saccarose, maltose,
galactose. Lên men được ở nhiệt độ cao (39 ÷ 40 oC) chịu được độ axit tương đối
cao 1 ÷1,5o nồng độ có thể đạt từ 12÷14 %. Đặc biệt qua nhiều năm thuần hóa, nấm
men này đã phát triển và lên men tốt ở môi trường có 0,02 ÷ 0,025 % chất sát trùng
Na2SiF6. [4, tr 209, 210]

Hình 2.4. Saccharomyces cerevisiae
2.1.4. Chất hỗ trợ kỹ thuật
2.1.4.1. Các hóa chất
Acid sunfuric có tác dụng điều chỉnh pH môi trường, tiêu diệt vi sinh vật lạ
trong quá trình đường hóa.
Urê cung cấp để đảm bảo lượng đạm cho nấm men sinh trưởng, phát triển tạo
ra nhiều rượu.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-11-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Nhóm các hóa chất xử lý nước như: Than hoạt tính, đá sỏi…
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 enzyme
Trong công nghệ sản xuất cồn, 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, 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 là một enzyme α-amylaza cô đặc ở dạng lỏng hoạt động ổn định độ
cao. Hoạt động của nó là xúc tác quá trình thủy phân tinh bột thành dextrin giống
như α-amylaza của malt. Termamyl 60L có thể hoạt động tốt 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 là một α-amylaza cô đặc dạng lỏng. Nhiệt độ tối thích 60÷65 0C.
Fungamyl 800L hoạt động xúc tác quá trình thủy phân tinh bột thành dextrin. 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 Ca cho sự ổn định của nó.
− Spiritamylaza Novo 150L là một glucoamylaza lỏng cô đặc, được sử dụng 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 60 oC. Tính ổn định của spiritamylaza

không phụ thuộc vào sự có mặt của ion Caxi (Ca2+). [1, tr110]
Trong sản xuất cồn, enzyme 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 chế phẩm enzyme này thường được

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-12-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hóa ở dạng lỏng để có hoạt động cao. Enzyme này
chịu được nhiệt độ cao.
2.2. Tổng quan về sản phẩm
2.2.1. Etanol
2.2.1.1. Tổng quan về etanol
Etanol, còn được biết đến như rượu
etylic, cồn hay rượu ngũ cốc, là một hợp
chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của
rượu metylic. Etanol là một ancol mạch
thẳng, công thức hóa học là C2H6O. [13]

Hình 2.5. Công thức cấu tạo của etanol

Etanol là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống có
cồn. Trong cách nói thông thường, etanol được nhắc đến một cách đơn giản là rượu.

2.2.1.2. Tính chất vật lý của etanol [13]
Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu, vị
cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15oC), dễ bay hơi (sôi ở nhiệt
độ 78,39oC), hóa rắn ở -114,15oC, tan trong nước vô hạn, tan trong ete và clorofom,
hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời.
Etanol có tính khúc xạ hơi cao hơn nước, hệ số khúc xạ là 1,36242 (ở
λ=589,3 nm và 18,35°C). Điểm trạng thái ba pha là 150 K ở áp suất 4,3 × 10−4 Pa.
[13]
2.2.1.3. Tính chất hóa học
− Tác dụng với oxi, tùy theo 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, etanol được coi như là một axit yếu và có
phản ứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo muối alcolat.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-13-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

C2H5OM + 1/2H2 (alcolat kiềm)

C2H5OH + M

− Tác dụng với NH3, ở nhiệt độ 250oC và có xúc tác, etanol tác dụng với NH 3 tạo
thành amin.C2H5OH + NH3
C2H5NH2 + H2O.
− Tác dụng với axit, etanol tác dụng với axit tạo thành este phức tạp. [4, tr 13 ]
C2H5OH + CH3COOH
C2H5OH + H2SO4

CH3COOC2H5 + H2O
(C2H5)2SO4+ 2H2O

2.2.1.4. Điều chế
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 300 oC áp suất 70÷80 atm với
xúc tác là axit photphoric.

H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH

Phương pháp lên men: là quá trình chuyển hóa đường thành etanol nhờ nấm
men (thường dùng loại Saccharomyses cerevisiae) trong điều kiện không có oxy,
phản ứng hóa học tổng quát được viết như sau:
C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + Q
Quá trình nuôi cấy nấm 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. [13]

2.2.1.5. Ứng dụng
− Đồ uống có cồn: Etanol là thành phần chính của đồ uống có cồn, khi uống, etanol
chuyển hóa như một năng lượng cung cấp chất dinh dưỡng.
− Nguyên liệu: Etanol là thành phần quan trọng trong công nghiệp và sử dụng rộng
rãi như một hợp chất hữu cơ khác: etyl halogenua, etyl ester, dietyl ete, acid acetic,
etylamin ,…
− Thuốc sát trùng: Etanol được sử dụng trong y tế và chống vi khuẩn.
− Làm dung môi: tan trong nước và các dung môi khác. Etanol có trong sơn, cồn
thuốc, các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa và chất khử mùi…
− Dược: Về mặt y dược, etanol là thuốc ngủ, mặc dù nó ít độc hại hơn so vớicác rượu
khác, cái chết thường xảy ra nếu nồng độ cồn trong máu vượt quá khoảng 5%. Có
thể giảm thị lực, bất tỉnh sẽ xảy ra ở nồng độ thấp hơn. [16]
2.2.2. Cồn 96O

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-14-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

2.2.2.1. Định nghĩa
Độ rượu là số ml rượu nguyên chất có trong 100ml hỗn hợp rượu và nước.
Cồn 96O là hỗn hợp của 96 ml etanol có trong 100ml hỗn hợp rượu và nước.

2.2.2.2. Ứng dụng
Có 2 loại cồn đó là cồn thực phẩm và cồn công nghiệp.
Cồn thực phẩm: sản xuất rượu, đồ uống có cồn, nước ướp gia vị, chiết xuất
dược liệu, pha chế thuốc, vệ sinh, sát trùng, mỹ phẩm,…
Cồn công nghiệp dùng trong công nghiệp in, công nghiệp điện tử, dệt may,
sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm…
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất cồn 96o
2.3.1. Quá trình nấu
2.3.1.1. Các biến đổi lý hóa trong quá trình nấu
a. Sự trương nở và hòa tan tinh bột
Hạt tinh bột sắn không đồng nhất mà cấu tạo từ hai polysaccarits với tỉ lệ là
30% amylose và 70% amylopectin.
Trong dung dịch, hạt tinh bột tương tự những lỗ thẩm thấu, trong đó
amylopectin đóng vai trò là màng bán thấm. Khi tăng nhiệt độ thì áp suất thẩm thấu,
độ trương nở sẽ tăng, hạt tinh bột sẽ hút nước khoảng 25 đến 30 lần nhiều hơn so
với thể tích hạt. Amylose 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 nối liên kết giữ phân tử sẽ yếu dần và bị đứt, lúc
đó hạt tinh bột sẽ được giải phóng và xảy ra hiện tượng hồ hóa.
Nhiệt độ hồ hóa tinh bột sắn là 50 ÷ 1150C. [5, tr 37]
b. Biến đổi của tinh bột và đường

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B

Đồ án tốt nghiệp

-15-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

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 ÷ 60oC nhằm rút ngắn
thời gian để hạn chế hoạt động của amylaza.
Đường chứa trong nguyên liệu chủ yếu là saccarose, glucose, fructose và một
ít maltose 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 42]

2.3.1.2.Các phương pháp nấu [5, tr 47]
Phương
Gián đoạn
Bán liên tục
pháp
Đặc
Toàn bộ quá trình Tiến hành ba nồi khác
điểm
nấu được thực hiện nhau. Nấu sơ bộ, nấu
trong cùng một nồi. chín là gián đoạn, nấu
chín thêm là liên tục.
Ưu
Đơn giản

- Giảm thời gian nấu
điểm
ở áp suất và nhiệt độ
cao.
- Tiết kiệm lượng hơi.

Nhược
điểm

Liên tục
Trong nhiều nồi khác
nhau. Tất cả đều là liên
tục.

-Tận dụng hơi thứ.
-Nấu ở nhiệt độ thấp hoặc
thời gian ngắn.
-Tiêu hao vật liệu giảm so
bán liên tục.
-Dễ cơ giới hóa, tự động
hóa; ít tốn diện tích đặt
thiết bị.
Tốn hơi, nấu lâu ở Tốn nhiều kim loại để Các điều kiện nghiêm
áp suất và nhiệt độ chế tạo thiết bị.
ngặt như kích thước bột;
cao gây tổn thất
điện, hơi, nước cung cấp
đường.
phải ổn định.

2.3.2. Quá trình đường hóa
2.3.2.1. Tác nhân của quá trình đường hóa

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

−

-16-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Quá trình thủy phân bằng axit có bản chất là liên kết axetal bị dừng dưới tác dụng
của nước. Thường sử dụng các axit như HCl, H 2SO4... Tác nhân này có nhược điểm

là: làm tốc độ phản ứng thấp mặc dù nhiệt độ phản ứng cao.
− Quá trình thủy phân bằng enzyme có ưu điểm là tốc độ cao ở nhiệt độ bình thường,
đạt hiệu quả cao.
2.3.2.2. Các phương pháp đường hóa
Đường hóa gián đoạn: thực hiện trong một thiết bị.
Đường hóa liên tục: tiến hành trong nhiều thiết bị khác nhau; dịch cháo và
dịch amylaza liên tục đi vào, dịch đường liên tục đi sang bộ phận lên men.
Đường hóa liên tục có ưu điểm dịch cháo ít bị lão hóa khi làm nguội tới nhiệt
độ đường hóa; thời gian đường hóa ngắn; hoạt tính amylaza ít bị vô hoạt. [3, tr 95]

2.3.3. Quá trình lên men
2.3.3.1. Cơ chế của quá trình lên men rượu
Quá trình lên men rượu là quá trình yếm khí, chuyển hoá đường thành rượu,
giải phóng CO2 và toả nhiệt.
C6H12O6

Lên men

2C2H5OH + 2CO2 + Q

Nấm men hấp thụ cơ chất vào tế bào nhờ hoạt động của ezyme zymaza
chuyển hóa đường thành rượu và CO2. Rượu etylic được tạo thành khuyếch tán ra
môi trường bên ngoài qua màng tế bào. Rượu hòa tan trong nước ở bất kỳ tỉ lệ nào
nên khuyếch tán rất nhanh. CO2 cũng khuyếch tán vào nước nhưng độ hoà tan
không lớn. Khi bão hoà, CO 2 bao quanh màng tế bào nấm men thành bọt khí. Bọt
khí CO2 và tế bào nấm men thường dính liền nhau. Bọt khí CO 2 lớn đến mức độ
nhất định thì bọt khí và tế bào nấm men cùng nổi lên trên bề mặt dung dịch. Đến bề
mặt của dung dịch do sức căng của bề mặt nên bọt khí bị vỡ, CO 2 thoát ra ngoài, tế
bào nấm men lúc này chìm xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên đã làm tế bào
nấm men từ trạng thái không chuyển động sang trạng thái chuyển động làm tăng
quá trình tiếp xúc giữa nấm men và cơ chất nên quá trình lên men tăng nhanh. [5, tr
242]
2.3.3.2. Động học của quá trình lên men rượu

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B

Đồ án tốt nghiệp

-17-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Tốc độ lên men rượu có thể xác định trực tiếp bằng lượng đường lên men hoặc
gián tiếp bằng lượng rượu tạo thành và CO 2 thoát ra ngoài trong một đơn vị thời
gian hoặc xác định nhanh tốc độ lên men bằng cách đo nồng độ biểu kiến của dịch
lên men.
Theo hình 2.6, nhận thấy lên men được chia làm ba giai đoạn: lên men sơ bộ,
lên men chính và lên men phụ.

Hình 2.6. Đường cong lên men (theo Lêbêdep) [5, tr 245]
2.3.3.3. Các phương pháp lên men
a. Lên men gián đoạn
Đặc điểm: Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian
lên men kéo dài.
Ưu điểm: Thao tác của công nhân đơn giản, thiết bị dễ vệ sinh, sửa chữa.
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.
b. Lên men bán liên tục (còn gọi là phương pháp lên men chu kì)
Lên men chính là liên tục còn lên men giai đoạn cuối là gián đoạn.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B

Đồ án tốt nghiệp

-18-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Ưu điểm: 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.
c. 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 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 nấm men giống ban đầu
cao, chất lượng giấm chín là ổn định.
Nhược điểm: Khi nhiễm tạp rất khó xử lý nên đòi hỏi vô trùng cao, vệ sinh, sửa
chữa thiết bị có kế hoạch cụ thể, yêu cầu kỹ thuật cao, điện nước đầy đủ và ổn định.
[4, tr 251 ]
2.3.4. Quá trình chưng cất và tinh chế
2.3.4.1. Cơ sở lý thuyết về chưng cất, tinh chế
Giấm chín là hỗn hợp nhiều cấu tử nhưng trong thành phần của giấm chín
chứa chủ yếu là rượu etylic và nước. Vì thế khi nghiên cứu xem như hệ hai cấu tử.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.7. Độ bay hơi đẳng nhiệt của
dung dịch rượu nước

-19-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Hình 2.8. Đường cong cân bằng hỗn
hợp rượu nước ở áp suất khí quyển

Khi nghiên cứu về chưng cất hỗn hợp rượu nước, Conovalop và Vrepski đưa
ra các định luật sau:
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 độ 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.
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 phí. Do đó khi chưng cất rượu trong 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. [5, tr 152]
2.3.4.2. Tinh chế cồn
Căn cứ vào nhiệt độ sôi của các tạp chất, chia làm 3 loại:
- Tạp chất đầu là tạp chất dễ bay hơi hơn rượu etylic ở nồng độ bất kỳ, nhiệt
độ sôi nhỏ hơn nhiệt sôi của rượu etylic. Tạp chất đầu gồm: aldehyt axetic
(CH3CHO), axetat metyl (CH3COOCH3). Tạp chất này lấy ở sản phẩm đầu nên gọi
là cồn đầu.
- Tạp chất trung gian có 2 tính chất, vừa có thể là tạp chất đầu vừa có thể là tạp
chất cuối. Ở nồng độ cao của rượu etylic, nó là tạp chất cuối, ở nồng độ thấp nó là
tạp chất đầu. Vì vậy tạp chất trung gian khó tách khỏi rượu eytlic khi tinh chế, tạp
chất trung gian bao gồm: etylizobutylrat, etylizovalianat...
- Tạp chất cuối là tạp chất khó bay hơi và khi chưng cất nó tồn tại ở phía dưới
tháp, nó có nhiệt độ sôi cao hơn rượu etylic. Nồng độ của nó trong pha hơi nhỏ hơn
trong pha lỏng ở cùng một nhiệt độ. Tạp chất này dễ tách gồm: este cao phân tử,

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-20-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

axit hữu cơ phân tử lượng lớn (propylic, izopropylic, izobutylic, amylic).
Nếu gọi A% của rượu trong pha hơi, a% là trọng lượng rượu trong pha lỏng
thì A/a=Kr gọi là hệ số bay hơi của rượu. Tương tự nếu gọi B là khối lượng của tạp
chất trong pha hơi, b là % của tạp chất trong pha lỏng thì B/b=K tc gọi là hệ số bay
hơi của tạp chất. Thực nghiệm cho thấy khi tăng nồng độ cồn etylic trong khoảng
<50% thì hệ số bay hơi của tất cả các tạp chất đều giảm.

*Hệ số tinh chế: (K)
K=Ktc/Kr
Nếu K >1 –Trong hơi chứa nhiều tạp chất đầu.
K =1 – Trong hơi nhiều tạp chất trung gian.
K <1 – Trong hơi chứa nhiều tạp chất cuối. [5, tr 174÷177 ]
2.3.4.3. Các phương pháp tinh chế cồn
a. Chưng luyện gián đoạn
Giấm chín được bơm vào thùng chưng cất sau đó mở hơi đun cho tới sôi.
Ưu điểm: Đơn giản, dễ thao tác.
Nhược điểm: Thời gian lâu, năng suất thấp, hiệu quả không cao.
b. Chưng bán liên tục
Chưng gián đoạn còn luyện liên tục.
Ưu điểm: Khắc phục các nhược điểm của chưng luyện gián đoạn.
Nhược điểm: Hiệu quả và hiệu suất không cao.
c. Chưng liên tục
Giấm chín có tốc độ không đổi đưa vào liên tục và sản phẩm với chất lượng
liên tục được lấy ra. Gồm hệ thống chưng luyện gián tiếp một dòng (gián tiếp) hoặc
hai dòng (vừa gián tiếp vừa trực tiếp).

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-21-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Sơ đồ hai tháp gián tiếp một dòng: Có hai tháp, sản phẩm đi vào hai tháp chỉ
có một dòng chất lỏng duy nhất; gián tiếp vì bản thân dòng chất lỏng không chứa ẩn
nhiệt bay hơi. Hệ thống này tuy có tiên tiến hơn so với gián đoạn và bán liên tục
nhưng chất lượng cồn chưa cao.
Hệ thống ba tháp làm việc gián tiếp cũng là gián tiếp một dòng nhưng ba tháp.
Hệ thống này là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định nhưng tốn hơi.
Hệ thống hai dòng vừa gián tiếp, vừa trực tiếp có ưu điểm là tiết kiệm được
liêuliệuliệu(sắn)
hơi nhưng đòi hỏi tính tự động hóaNguyên
tốt và liệu
chính
xác . [4, tr 178÷188]

Chương 3
Làm sạch

CHỌN VÀ THUYẾT MINH
Nghiền

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Buke chứa

3.1. Chọn quy trình
công
nghệ
Nước
nóng

Nấu sơ bộ (to=80÷85oC)

Enzym Termamyl

Phun dịch hóa
Hơi thứ

Nấu chín

Hơi

Tách hơi
Làm nguội
Enzym amylaza

Nhân giống trong phòng thí nghiệm

Đường hóa
H2SO4, Na2SiF6
Làm nguội

Nhân giống nấm men

Lên men
Giấm chín
Tháp thô
Hơi

Tách bã

Cồn thô
Cồn đầu

NaOH

Tháp tinh
Hơi cồn 96o
o

Hơi dầu fuzel
Ngưng tụ, làm nguội

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 từ sắn lát
SVTH: Nguyễn Thị Lành
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm Ngưng
/ngày tụ và làm nguội Lớp: 09H2B
Dầu fuzel
Cồn 96o


Đồ án tốt nghiệp

-22-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
3.2.1. Làm sạch
3.2.1.1. Mục đích
Mục đích của quá trình nhằn tách các tạp chất bụi bẩn, các chất đất, đá có kích
thước lớn và kim loại có trong nguyên liệu, nhằm tránh hư hỏng thiết bị và ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm.
3.2.1.2. Tiến hành
Sắn lát khô được băng tải đưa đến phểu nạp liệu, đầu tiên qua nam châm để
tách kim loại rồi được chuyển đến sàng rung để loại bỏ các tạp chất.
Cửa nạp liệu
Nam châm
Lưới sàng 1
Lưới sàng 2
Tạp chất bé
Nguyên liệu đạt yêu cầu
Tạp chất lớn
Ống dẫn bụi ra

Hình 3.1. Sàng rung
Nguyên liệu sắn đưa vào máy làm sạch qua cửa nạp liệu (1). Đầu tiên, nguyên
liệu được tách kim loại bằng nam châm (2). Sau đó, nguyên liệu rơi xuống lưới sàng

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành

Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-23-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

1 tại (3). Tại đây, với kích thước lỗ lưới bằng nguyên liệu và dưới tác động của
chuyển động rung nên tạp chất lớn được giữ lại rồi đi ra cửa số 7, còn nguyên liệu
và tạp chất bé sẽ lọt qua lưới sàng 1 và xuống lưới sàng 2 tại (4). Vì lưới sàng 2 có
kích thước nhỏ hơn nguyên liệu nên nguyên liệu đạt yêu cầu được giữ lại, tạp chất
bé sẽ lọt qua lưới sàng 2 và xuống ngăn cuối, được đưa ra ngoài qua cửa số (5). Bụi
lơ lững được quạt hút ra ngoài qua đường ống (8). Nguyên liệu đạt yêu cầu đưa đi
nghiền từ cửa số (6).
3.2.2. Nghiền
3.2.2.1. Mục đích
Nhằm phá vỡ cấu trúc thực vật của củ sắn, tạo điều kiện giải phóng các hạt
tinh bột khỏi các mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nước, giúp quá trình
trương nở, hòa tan tốt hơn; tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch hóa, hồ hóa.
3.2.2.2. Tiến hành
Để nghiền sử dụng máy nghiền búa .
Sắn lát

1. Phễu nạp liệu
2. Búa
3. Lưới
4. Đĩa treo búa
5. Trục quay

Bột sắn nghiền

Hình 3.2. Máy nghiền búa
Sắn lát đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1). Sắn lát được nghiền
nát nhờ lực va đập của sắn và búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiền và do
sự cọ xát giữa các lát sắn với nhau. Búa được lắp trên đĩa treo búa (4) gắn trên trục
quay (5), các búa được treo cách đều nhau. Sắn lát sau khi được nghiền đạt kích
thước yêu cầu lọt qua lưới (3) ra ngoài và được đưa vào phễu chứa nhờ gàu tải, với

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B


Đồ án tốt nghiệp

-24-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

những phần nghiền chưa đạt yêu cầu nằm trên lưới và tiếp tục được búa nghiền cho
đến khi có kích thước đủ nhỏ lọt lưới ra ngoài.
3.2.3. Nấu nguyên liệu
3.2.3.1. Mục đích
Phá vỡ màng tế bào của hạt tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành trạng thái
hòa tan trong dung dịch, tạo điều kiện thuận lợi cho hệ emzym amylaza dễ dàng tác
dụng khi đường hóa, biến tinh bột thành đường lên men càng triệt để càng tốt.

3.2.3.2. Tiến hành
Nấu nguyên liệu theo phương pháp nấu liên tục:
1 Thùng hòa bột
2 Bơm
3 Nồi nấu sơ bộ
4 Bơm
5 Thiết bị phun dịch hóa
6 Nồi nấu chín
7 Điều chỉnh mức khối nấu
8 Thiết bị tách hơi

Hình 3.2. Sơ đồ nấu liên tục
Nguyên liệu sau khi nghiền được hòa trộn với nước 45oC theo một tỉ lệ nhất
định tại thùng hòa bột (1) rồi đưa vào nồi nấu sơ bộ (3). Trong quá trình nấu có bổ
sung enzyme Termamyl với tỉ lệ 30% so với tổng lượng enzyme cần bổ sung trong
quá trình nấu và đường hóa. Tại nồi nấu sơ bộ khối nấu được nâng lên 80÷85 oC
trong 10÷15 phút đây là nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme α-amylaza để
phân cắt mạch tinh bột.
Tiếp đó khối nấu nhờ bơm li tâm (4) bơm sang thiết bị phun dịch hóa (5), tại
đây khối nấu tiếp xúc với hơi nhiệt ở áp suất cao và nhiệt độ cao làm cho cấu trúc
tinh bột bị phá vỡ, làm cho khối cháo mịn hơn, qua thiết bị này nhiệt độ khối nấu
đạt 94÷96oC.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành
Lớp: 09H2B

Đồ án tốt nghiệp

-25-

GVHD: KS. Bùi Viết Cường

Sau đó, khối nấu tiếp tục được bơm sang nồi nấu chín (6), theo đó dịch cháo
chảy từ trên xuống còn hơi chính được cấp từ dưới lên do đi ngược chiều nên sẽ làm
cho dịch cháo được khuấy mạnh và đun nóng tới mức độ cần thiết. Ở mỗi nồi nấu
chín thì khối nấu sẽ được giữ ở nhiệt độ 100÷105 oC trong khoảng thời gian từ
25÷30 phút.
Mức khối nấu điều chỉnh nhờ phao điều chỉnh (7). Hơi thứ tách ra ở nồi nấu
chín được tách ở thiết bị tách hơi (8) được thu hồi và cung cấp cho nồi nấu sơ bộ.
Dịch được bơm lên thiết bị phun dịch hóa,
qua

khe

hẹp.

Hơi

vào

từ

phía

trên,

được điều chỉnh lượng vào bằng bộ điều khiển tự
động. Dịch qua khe hẹp dưới tác dụng của nhiệt
độ cao, độ lớn của khe hẹp được điều chỉnh bởi
van chắn. Nhiệt độ hơi cao làm tăng áp suất và sự
thay đổi vận tốc làm cho mạch tinh bột bị phá vỡ,
làm cho khối cháo được mịn hơn. Qua thiết bị
này nhiệt độ khối nấu đạt 94÷96oC.

Hình 3.4. Thiết bị phun dịch hóa

Đối với nồi nấu chín, dịch hòa trộn
từ nồi nấu sơ bộ sau khi qua thiết bị phun
dịch hóa được bơm vào nồi nấu chín tại
cửa (b). Nhiệt độ dịch cháo lúc này được
nâng lên 100÷105oC. Ở giữa nồi nấu chín
có tấm ngăn cách thân bồn (2) dịch cháo
chảy dích dắc từ ngăn này sang ngăn kia
cho tới khi đầy nồi nấu. Khi đó dịch từ
nồi 1 chảy chuyền sang nồi 2 và cứ thế
tiếp tục cho đến nồi cuối cùng.

Hình 3.5. Nồi nấu chín

Sau đó dịch cháo được đưa ra thiết bị tách hơi tại cửa (d). Phía dưới nồi nấu có
van xả đáy (e) để xả khi nồi nấu có sự cố.

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ sắn lát
khô năng suất 100.000 lít sản phẩm /ngày

SVTH: Nguyễn Thị Lành

Lớp: 09H2B