Thiết kế quy trình công nghệ sản xuất cồn công nghiệp lấy nguồn nguyên liệu từ sắn lát với năng suất 20.000 lítngày” bằng phương pháp lên men liên tục.

[Type the document title]
LỜI NÓI ĐẦU
Từ xa xưa loài người đã biết sản xuất ra rượu etylic làm đồ uống. Ngày nay
nghề làm rượu – cồn đang phát triển và chiếm tỷ lệ khá lớn trong các ngành kinh tế
quốc dân.
Trong tiến trình hội nhập và phát triển, ngành công nghiệp Việt Nam đang
tạo ra những bước ngoặt mới làm thay đổi bộ mặt nền kinh tế. Công nghiệp nói
chung và công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng đang từng bước đổi mới về
công nghệ để tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất, đáp ứng tối đa nhu cầu
thị hiếu.
Một trong những ngành công nghiệp đang phát triển, đóng góp vào ngân
sách nhà nước một khoản không nhỏ là ngành sản xuất các sản phẩm lên men.
Trong số đó phải kể đến ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn.
Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn để pha chế rượu và cho các nhu
cầu khác như: y tế, nhiên liệu và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.
Chính sự cần thiết đó mà nền công nghiệp sản xuất cồn đã đem lại thu nhập
đáng kể. Vì thế việc xây dựng một nhà máy sản xuất rượu cồn là rất phù hợp với
điều kiện hiện nay.
Trên cơ sở đó mà nhóm chúng tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế quy trình
công nghệ sản xuất cồn công nghiệp lấy nguồn nguyên liệu từ sắn lát với năng suất
20.000 lít/ngày” bằng phương pháp lên men liên tục.


[Type the document title]
Chương I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
I.

Cơ sở lý thuyết
1. Sơ lược về sản xuất cồn rượu
Rượu với tư cách là đồ uống rất đa dạng và có nhiều mẫu mã khác nhau. Nói
chung, người ta có thể chia thành rượu mạnh (khoảng trên 40 0 cồn), rượu thông

thường (khoảng 30-400 cồn), rượu nhẹ (dưới 300 cồn). Ở các nước Phương Tây
người ta sản xuất rượu trắng được gọi là Vodka, như ở Nga và một số nước khác,
rồi chứa trong thùng gỗ sồi thường có màu nâu vàng nhạt đến màu nâu sẫm với các
hương vị khác nhau và có tên gọi khác nhau. Tình hình tiêu thụ các loại rượu trên
thế giới có thể tới 4-6 lít/người/năm chưa tính bia và rượu vang.
Ngoài công dụng làm đồ uống, rượu cồn etylic còn có khả năng làm nguyên
liệu cho một số ngành kinh tế quan trọng: làm dung môi hữu cơ, nhiên liệu, dùng
trong y tế, tong mỹ phẩm như pha nước hoa, trong dược để trích ly các hoạt chất
sinh học, sản xuất acid axetic và giấm ăn, sản xuất các loại este có mùi thơm, trong
cao su tổng hợp và nhiều hợp chất khác…Đặc biệt với khả năng dùng làm nhiên
liệu (chất đốt) của cồn tuyệt đối hứa hẹn cho một ngành công nghiệp sản xuất cồn
nhiên liệu tái sinh – một viễn cảnh sáng sủa và rộng lớn.
2.

Nguyên liệu sản xuất cồn
Trên thực tế để sản xuất cồn Etylic về nguyên tắc có thể dùng bất kỳ nguyên

liệu nào chứa đường hoặc Polysaccarit sau thuỷ phân sẽ biến thành đường và lên
men được. Do đó ta có thể dùng cả nguyên liệu giầu Xenluloza để thuỷ phân thành
đường. Tuy nhiên dùng nguyên liệu này kém hiệu quả kinh tế. Trong thực tế điều
kiện sản xuất ở nước ta chỉ dùng nguyên liệu từ mật rỉ hay các chất có hàm lượng
tinh bột cao như: khoai, săn, ngô, gạo…


Từ tinh bột:

Được sử dụng nhiều nhất là từ cây sắn vì sắn có hàm lượng tinh bột nhiều
nhất. Cây sắn có tên khoa học là Manihot esculenta Crantz là loại cây lương thực

[Type the document title]
ăn củ, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae. Cây sắn cao 2 – 3m, đường kính tán 50 –
100cm. Lá khía thành nhiều thùy, có thể dùng để làm thức ăn chăn nuôi cho gia
súc. Rễ ngang phát triển thành củ và tích lũy tinh bột. Củ dài 20 – 50cm, khi luộc
chin có màu trắng đục, hàm lượng tinh bột cao. Sắn luộc chín có vị dẻo, thơm đặc
trưng. Săn có thời gian sinh trưởng dao động từ 6 – 12 tháng, có nơi 18 tháng, tùy
thuộc vào giống, vụ trồng, đất trồng và mục đích sử dụng…


Mật rỉ:

Cây mía sau khi thu hoạch được cắt bỏ lá. Thân mía được nghiền hoặc cắt
nhỏ rồi ép lấy nước. Đun sôi nước để cô đặc, đến khi tạo nên các tinh thể đường.
Các tinh thể đường được tách ra và phần mật mía tiếp tục được cô. Sau khoảng 3
lần cô đặc, hầu như không thể tạo thêm các tinh thể đường bằng các biện pháp
thông thường, chất lỏng còn lại chính là rỉ mật hay rỉ đường.
Khoảng 75% tổng lượng rỉ mật của thế giới có nguồn gốc từ mía
(Saccharum officinarum), gần 25% từ củ cải đường (Beta vulgaris). Nói chung, sản
lượng rỉ mật bằng khoảng 1/3 sản lượng đường sản xuất, khoảng 100 tấn cây mía
đem ép thì có 3-4 tấn rỉ mật được sản xuất.
Trong rỉ đường mía còn một lượng đường nhỏ. Không giống như
trong đường tinh luyện, rỉ đường chứa một lượng vết vitamin và một lượng đáng
kể một số chất khoáng như canxi, magie, kalivà sắt, mỗi thìa cà phê rỉ mật có thể
cung cấp 20% giá trị hàng ngày cần thiết đối với các khoáng chất này. Rỉ đường
được sử dụng trong chế biến thực phẩm và dùng để sản xuất cồn etylic cũng như
làm thức ăn cho trâu bò.
 Việt Nam vốn là một nước nông nghiệp với số dân trên 80 triệu người. Trong đó

hiện có khoảng 5% hộ đói và 20% hộ nghèo. Cây sắn là nguồn thu nhập chủ yếu
của các hộ nghèo. Trước đây, người dân trồng sắn chủ yếu là dùng làm nguồn

[Type the document title]
lương thực. Nhưng bây giờ kinh tế phát triển đời sống người dân càng được nâng
cao, khoa học kĩ thuật tiên tiến hơn nên cây sắn còn là một nguồn nguyên liệu dồi
dào để sản xuất rượu.
Diện tích trồng sắn tại một số tỉnh lớn tính đến ngày 15/6/2013 (ha)

Tỉnh

15/6/2012

15/6/2013

Tăng/giảm

Gia Lai

39,106

44,660

14,2

Tây Ninh

30,321

34,212

12,8

Kon Tum

29,973

31,828

6,2

Đắk Lắk

20,454

26,065

27,4

Sơn La

22,028

21,290

-3,4

Phú Yên

15,421

18,503

20,0

Nghệ An

18,016

18,000

-0,1

Yên Bái

16,174

16,933

4,7

Do đó, trong đồ án này chúng tôi sử dụng nguồn nguyên liệu từ sắn lát. Đây
là nguồn nguyên liệu dồi dào với sản lượng lớn ở nước ta, sắn là loại cây dễ trồng
thích hợp với đất gò, đồi. Sản lượng sắn tương đối ổn định và cao, củ sắn nhiều
tinh bột nên sản lượng tinh bột trên một đơn vị diện tích là khá lớn đồng thời giá
nguyên liệu để sản xuất ra một lít cồn từ sắn cũng tương đối thấp so với các nguồn
nguyên liệu khác. Đó là yếu tố thuận lợi ban đầu khi thiết kế nhà máy bởi sắn đáp
ứng được yêu cầu sau:


[Type the document title]

+ Hàm lượng tinh bột cao, có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế cao.
+ Vùng nguyên liệu tập trung đáp ứng đủ cho nhu cầu sản xuất.

3. Thành phần hoá học của củ sắn

Củ sắn gồm 3 thành phần chính: vỏ, thịt củ và lõi. Ngoài ra còn cuống và rễ
củ.
-

Vỏ gồm 2 phần: Vỏ gỗ ở bên ngoài, cấu tạo chủ yếu là xenluloza, thường chiếm
khoảng 1,5 – 2% khối lượng củ, vỏ cùi cũng cấu tạo từ xenluloza nhưng trong vỏ
cùi còn có mủ sắn là các polyphenol của củ sắn nằm ở đây.

-

Thịt củ chứa nhiều tinh bột, ít protein và một lượng dầu, lượng polyphenol ở đây
chỉ chiếm khoảng 10 - 15%, nhưng các polyphenol gây trở ngại khi chế biến, đặc
biệt là để sắn chảy mủ sẻ làm cho bột sắn biến màu, thay đổi mùi vị khó ăn trực
tiếp khi luộc, khó thoát nước khi sấy hoặc phơi khô sắn lát hoặc sắn bột.

-

Lõi sắn: nằm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài. Thành phần lõi chủ yếu là
xenluloza, có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ đồng thời
giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô.
Bảng thành phần hoá học của củ sắn (calo/100gr):

Loại

Nước

Protit

Chất béo

Gluxit

Xenlulo

Iro

Sắn tươi

70,25

1,102

0,41

26,58

1,11

0,54


[Type the document title]
Sắn khô

13,12

0,205

0,41

74,74

1,11

1,69

Trong củ sắn có một hợp chất độc là phazeolumatin gồm 2 glucozit:
linamarin và lotraustralin. Hàm lượng chất này có vào khoảng 0,001 – 0,04 mg%
chứa chủ yếu trong vỏ cùi. Bình thường phazeolumatin không độc, nhưng khi bị
thuỷ phân giải phóng ra HCN, gây độc. Khi hàm lượng HCN tới 50 – 100 mg
người ăn sẽ bị ngộ độc, cao hơn có thể dẫn đến tử vong. Để tránh ngộ độc trước
khi ăn cần phải ngâm và bóc vỏ cùi. Nhưng khi sắn thái lát phơi khô thì giảm đáng
kể lượng HCN. Ngoài ra sắn còn chứ một lượng vitamin. Các vitamin trong sắn
thuộc nhóm B, như B1, B2 mỗi loại chiếm 0,03 mg%, B6 0,006 mg%. Các vitamin
này sẽ mất một phần khi chế biến và khi sản xuất rượu.
Ở nhà máy sản xuất theo công nghiệp nên sắn lát khô được nghiền nhỏ, phối
trộn với nước, nấu thành cháo rồi đem vào đường hoá.
Yêu cầu của sắn khô được chọn làm nguyên liệu:
+ Sắn trắng thơm, không có mùi móc.
+ Hàm lượng tinh bột đạt trên 63%.
+ Độ ẩm: 14%.
+ Gluxit lên men: 67,6%.
+ Protit: 1,75%.
+ Chất tro: 1,79%.

[Type the document title]
+ Chất béo: 0,87%.
Sắn là nguyên liệu chứa tinh bột cao, dễ chế biến trong sản xuất, tuy nhiên
hàm lượng protein không lớn nên trong quá trình chế biến cần bổ sung bằng nguồn
đạm từ Ure.
4. Nước và một số chất phụ gia khác
 Nước: nước dùng cho sản xuất rượu không cần yêu cầu cao nên vừa giảm được chi

phí xử lí vùa phù hợp cho nấm men phát triển. Nước được sủ dụng để:
+ Xử lí nguyên liệu
+ Nấu nguyên liệu
+ Pha loãng dung dịch
+ Vệ sinh thiết bị…
 H2SO4: tên thường gọi là acid sunfuric, có khối lượng phân tử là 98,076 g/mol, ở

trạng thái dung dịch acid sunfuric không màu, không mùi, nhiệt độ sôi 338 0C (acid
98%), ngiệt nóng chảy 100C, tỉ trọng 1,84 g/mol. H2SO4 dùng trong công đoạn
đường hoá các nguyên liệu dạng bột khí.
 Enzym amylase: là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các

enzyme này thuộc nhóm thuỷ phân, làm xúc tác phân giải liên kết nội phân tử
nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước. Có 6 loại enzyme và được xếp vào
2 nhóm chính: endoamylase (enzyme nội bạo) và exoamylase (enzyme ngoại bào).
Trong dây chuyền sản xuất người ta dùng enzyme amylase chuyển tinh bột thành


[Type the document title]
đường và quá trinh mang yế tố quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi sản phẩm
cồn.

 NaOH: tên thường gọi là xút hay xút ăn da, có tỷ trọng 1,829 g/cm 3, nhiệt sôi

61,80C, nhiệt nóng chảy 65,10C. NaOH được dùng để kiểm tra dịch đường thông
qua phương pháp chuẩn độ.
5. Các tính chất của cồn etylic

Etylic còn được biết đến như là rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu
cơ, nằm trong đồng đẳng của rượu metylic, là một trong các rượu thông thường có
trong thành phần của đồ uống có cồn. Trong cách nói dân dã, thường được nhắc
đến một cách đơn giản là rượu.
 Tính chất vật lý

Cồn etylic nguyên chất là một chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, có mùi
thơm đặc trưng, có vị cay, sức hút ẩm mạnh, dễ bay hơi, dễ cháy. Rượu hoà tan
trong nước ở bất kì tỷ lệ nào, có kèm theo các hiện tượng toả nhiệt và co thể tích.
Rượu hoà tan được nhiều chất vô cơ như: CaCl 2, MgCl2, SiCl4, KOH…, và nhiều
chất khí: H2, N2, O2, SO2, CO…, hoà tan được nhiều chất hữu cơ, nhưng không hoà
tan được tinh bột disaccharit…
Các thông số vật lý của rượu etylic nguyên chất:
+ Tỷ trọng: d420= 0,7894, d415= 0,7942…
+ phân tử lượng: 46,03.
+ Nhiệt sôi: 78,320C ở áp suất 760mmHg, nhiệt bắt lửa 1200C.


[Type the document title]
+ Nhiệt dung riêng: 0,548 Kj/kg.độ (ở 200C) và 0,769 Kj/kg.độ (ở
600C).
+ Năng suất toả nhiệt: 6642

7100 Kj/kg.độ.

 Tính chất hoá học

Công thức hoá học của rượu etylic là C 2H5OH hay CH3-CH2-OH, viết gọn là
C2H6O. Do cấu trức phân tử rượu gồm hai thành phần: gốc etyl và nhóm hydroxuy
nên tính chất hoá học của rượu phụ thuộc vào bản chất của hai thành phần trên.
a. Tác dụng với oxy:

Tuỳ theo cường độ oxy tác dụng với rượu mà cho ra những sản phẩm khác
nhau:
2C2H5OH + O2

nhẹ

2CH3CHO + 2H2O

2C2H5OH + O2

vừa

CH3COOH + 2H2O

mãnh liệt

2CO2 + 3H2O

C2H5OH + 3O2

b. Tác dụng với kim loại kiềm và kiềm thổ.

Trong trường hợp này rượu etylic được coi như một acid yếu và có những
phản ứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo thành muối alcolat.
2 C2H5OH + 2M

2 C2H5OM + H2
Alcolat kiềm

2C2H5OH + 2Na

2C2H5ONa + H2


[Type the document title]
Natri alcolat
c. Tác dụng với NH3

Ở nhiệt độ 2500C và có xúc tác rượu etylic tác dụng với NH3 tạo thành amin.
C2H5OH + NH3

CH3CH2NH3 + H2O

d. Tác dụng với acid

Rượu etylic tác dụng với acid tạo thành este. Tuỳ theo từng loại acid khác
nhau tạo thành este khác nhau, trong phản ứng này rượu đóng vai trò là kiềm yếu.
-

Đối với acid hữa cơ tạo thành este thơm.
C2H5OH + CH3COOH

-

C2H5COOCH3 (etyl axetal) + H2O

Đối với acid vô cơ tạo thành este (muối) phức tạp.
C2H5OH + HNO3

C2H5NO3 (etyl nitrat) + H2O

e. Rượu etylic và oxit sắt tạo thành aldehyt axetic.

Phản ứng xảy ra như sau:
2FeO + O2 + C2H5OH

Fe2O3 + CH3CHO + H2O

Fe2O3 + C2H5OH

FeO + CH3CHO + H2O

Do vậy lượng rượu bị giảm đi rõ rệt nếu chưng cất, tinh chế hoặc bảo quản
rượu bằng thiết bị chế tạo từ sắt.
 Tính chất sinh học


[Type the document title]
Rượu etylic có tính sát trùng mạnh vì rượu hút nước sinh lý của các tế bào
làm khô chất albumin. Cường độ sát trùng tỷ lệ thuận với nồng độ rượu, nhưng tác
dụng sát trùng mạnh nhất là dung dịch có nồng độ 70%. Vì nồng độ này rượu có
khả năng thấm qua màng tế bào lớn hơn so với rượu cao độ. Đối với nhiều loại

nấm men, và nấm mốc thì nồng độ rượu từ 5 – 10 %V đã có tác dụng ức chế sự
phát triển và làm yếu sự hoạt động của nấm men, nấm mốc. Ngược lại, dưới tác
dụng của các vi khuẩn Mycoderma axeeti, Micrococcus axeeti, Bactenum axeeti,
dung dịch rượu

15%V sẽ bị lên men giấm.

Rượu etylic nguyên chất có tác dụng kích thích tế bào da, nhất là đối với bộ
phận niêm mạc, có tác dụng rõ rệt đối với hô hấp và tuần hoàn, hệ thần kinh và bộ
máy tiêu hoá. Sự kích thích gây mê, hưng phấn thần kinh gọi là hiện tượng say
rượu, ngược lại người ta có thể dùng rượu để kích thích hồi tỉnh người bị ngất đột
ngột.

II.

Dây chuyền sản xuất
Sơ đồ khối


[Type the document title]


[Type the document title]

1. Nghiền nguyên liệu.
a. Mục đích

Nghiền làm phá vở cấu trúc màng tế bào thực vât, tạo điều kiện giải phóng
các hạt tinh bột khỏi các mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nước, giúp
cho quá trình trương nở, hoà tan tốt hơn. Do đó sẽ rút ngắn thời gian nấu đường

hoá, tiết kiệm hơi, nâng cao hiệu suất thu hồi rượu.
b. Các phương pháp

Nguyên liệu có thể được nghiền với nhiều loại máy nghiền khác nhau như:
máy nghiền búa, nghiền trục, nghiền đĩa, nghiền siêu tốc…
c. Yêu cầu bột sau khi nghiền

Bột nghiền càng mịn càng tốt, kích thước bột đồng đều, tối thiểu phải có
60% bột mịn lọt qua rây có đường kính 1mm và
2mm.
Hàm lượng tinh bột
Độ ẩm 14%

63%

10% nằm trên rây có đường kính


[Type the document title]
Đạt chỉ tiêu chất lượng cảm quan như: không có lẫn tạp chất, không mối
mọt, bột màu trắng mịn, mùi thơm đặc trưng của sắn.
2. Hoà bột
a. Mục đích

Hoà tan bột vào nước giúp cho quá trình nấu được nhanh, không bị vón cục,
vón hòn. Chuyển dịch khi nấu xuống đường hoá không bị tắc vì phế liệu được lắng
xuống đáy khi hoà bột như sạn, cặn bẩn.
b. Phương pháp
-

Bơm nước ấm khoảng 400C vào thùng hoà bột với tỉ lệ 4 nước: 1 bột.

-

Bật cách khuấy và tiến hành xả bột xuống thùng để tránh vón cục.

-

Bơm thêm dịch giấm chin của mẻ trước để điều chỉnh pH= 5

-

Thời gian mỗi mẻ hoà bột thường 15

6.

30 phút.

3. Nấu
a. Mục đích

Hạt tinh bột do có màng tế bào bảo vệ, khi nghiền chỉ phá vở được một phần
các màng đó, phần còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc giữa enzyme và tinh bột khi
đường hoá. Hơn nữa, ở trạng thái không hoà tan enzyme amylaza tác dụng lên tinh
bột rất kém. Do vậy, để đường hoá tinh bột dễ dàng cần tiến hành nấu nguyên liệu
để chuyển tinh bột sang trạng thái hoà tan.


[Type the document title]
b. Các phương pháp nấu

Đặc điểm
Nấu
đoạn

gián - Thực hiện trong 1 nồi.
- Áp suất, nhiệt độ cao,

thời gian nấu dài.

Ưu điểm

Nhược điểm

- Tốn ít vật liệu chế

- Không tận dụng

tạo thiết bị.
- Thao tác vận hành

đơn giản.
- Dễ vệ sinh và sữa

chữa.

được hơi thứ.
- Tổn thất đường,

tạo nhiều

phẩm phụ.

sản

- Thời gian dài làm

ăn mòn thiết bị.
- Năng suất thấp.

Nấu
bán - Thực hiện 3 bước: nấu - Giảm
tổn
thất - Tốn nhiều kim loại
liên tục
sơ bộ, nấu chin, nấu đường nên tăng để chế tạo thiết bị.
chin thêm.
hiệu
suất
lên
- Thiết bị cồng kềnh
7lít/tấn.
- Nấu sơ bộ và nấu thêm
chiếm nhiều diện
là gián đoạn, chin thêm - Tận dụng được hơi tích.
là liên tục.
thứ.
- Khó vệ sinh.
- Áp suất và thời gian - Năng suất thiết bị
nấu gián đoạn.
tăng so với nấu gián - Nhiệt nấu chin cao

nên tạo các sản
đoạn.
phẩm không mong
muốn.
Nấu liên tục

- Gồm 3 giai đoạn: nấu - Tận dụng được nhiều - Yêu

sơ bộ nấu chín, nấu
chín thêm, cuối cùng là
thiết bị tách hơi.
- Thiết bị nấu chín là

cầu nghiêm
hơi thứ nên giảm ngặt về kích thước
được chi phí hơi khi bột nghiền.
nấu.
- Yêu cầu vận hành,
- Thời gian nấu được thao tác, sữa chữa
rút ngắn.
cần kĩ thuật cao.

trao đổi nhiệt ngược
chiều đi từ dưới lên,
cháo nhiệt đi từ trên - Dễ cơ khí và tự động - Yêu cầu về điện


[Type the document title]
xuống.

hoá.

- Thời gian nấu được rút - Tốn ít nhân lực do tự

ngắn.

nước đầy đủ và ổn
định.

động hoá cao.
- Năng suất cao.

Nấu có sử - Nấu ở áp suất thường, - Cấu tạo thiết bị đơn - Kích thước bột
dụng
nhiệt dưới 1000C.
giản, dễ chế tạo, nghiền phải nhỏ
enzyme
không đòi hỏi thiết khoảng 1mm.
- Sử dụng enzyme
- bị chịu áp lực cao.
- Không cơ khí và tự
Amylase chịu nhiệt.
- Dễ thao tác vận hành, động hoá được.
- Quá trình nấu thực hiện dễ vệ sinh, sữa chữa
khi cần.
trong một nồi.
- Năng suất tăng cao.
- Ít

tiêu

lượng.

hao

năng

- Tránh

được hiện
tượng lão hoá tinh
bột.

c. Chọn phương pháp nấu

Dựa vào sự phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp trên chúng tôi
nhận thấy phương pháp nấu liên tục có nhiều ưu điểm và có tính khả thi, đồng thời
có thể tự động hoá thích hợp cho quá trình sản xuất liên tục.
4. Đường hoá
a. Mục đích


[Type the document title]
Sau khi nấu, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hoà tan
nhưng chưa thể lên men trực tiếp được mà phải qua quá trình thuỷ phân chuyển
hoá tinh bột thành đường, gọi là quá trình đường hoá. Nó đóng vai trò rất quan
trọng trong công nghệ sản xuất cồn, quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do
giảm bớt hoặc gia tăng đường và tinh bột sót sau khi lên men.
Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thuỷ phân tinh bột thì vấn đề quan
trọng trước tiên là chọn tác nhân đường hoá.
b. Tác nhân đường hoá

-

Dùng acid HCl hay H2SO4: phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất
thu hồi thấp.

-

Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): một số nước châu Âu vẫn còn dùng
phương pháp này.

-

Dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật: phương pháp này được hầu hết
các nước sử dụng khi sản xuất cồn.
Ở Việt Nam đa số các nhà máy rượu đều dùng amylaza thu được từ nấm
mốc, mấy năm gần đây có mua phế phẩm amylaza của hang Novo Đan Mạch.

c. Các phương pháp đường hoá.

Đường hoá gián đoạn

Đường háo liên tục


[Type the document title]
- Tất cả các quá trình diễn ra trong 1 - Quá trình được thực hiện

nồi duy nhất.
Đặc điểm

- Thiết bị đơn giản dễ chế tạo.
- Dễ thao tác, vận hành, sữa chữa.
- Hoạt độ enzyme ít bị mất do ít tiếp

xúc với nhiệt độ cao.
Ưu điểm

trong các thiết bị khác
nhau, dịch cháo và dịch
amyaza liên tục đi vào hệ
thống, dịch đường liên
tục đi sang bộ phận lên
men.
- Thời

gian ngắn, tăng
công suất thiết bị.

- Dịch cháo ít bị lão hoá vì

dịch cháo được làm lạnh
tức thời.
- Hoạt tính amylaza ít bị

vô hoạt.
- Dễ cơ khí và tự động

hoá.
- Chất lượng dịch đường

ổn định.
- Không hạn chế được lão hoá tinh bột - Thiết bị phức tạp.

Nhược điểm

do enzyme cho vào khi dịch bột ở
- Yêu cầu về điện, nước
700C.
đầy đủ và ổn định.
- Năng lượng tiêu tốn nhiều và thơi
- Yêu cầu cao về kỹ thuật
gian dài.
vận hành thiết bị.
- Khó cơ khí và tự động hoá.
- Vệ sinh, sữa chữa cần có
- Năng suất thấp.
kế hoạch cụ thể.
- Chất lượng dịch đường không ổn

định.


[Type the document title]
d. Chọn phương pháp đường hoá

Trong hai phương pháp trên, đường hoá liên tục có nhiều ưu điểm hơn, tuy
nhiên công suất lại không lớn, và điều kiện kinh tế kỹ thuật của nước ta không cao
nên việc thiết kế một dây chuyền liên tục và tự động hoá hoàn toàn là không thể, vì
thế nhóm chúng tôi lựa chọn phương pháp đường hoá gián đoạn. Mặt khác, trong
công đoạn nấu đã lựa chọn phương pháp liên tục nên cũng đã khắc phục một số

nhược điểm của nấu gián đoạn.
Đây cũng là phương pháp được áp dụng ở hầu hết các nhà máy ở nước ta.
5. Lên men
a. Mục đích

Nhờ tác dụng của nấm men, đường lên men sẽ biến thành rượu, khí CO 2 và
một số sản phẩm phụ.
Lên men xong ta thu được hỗn hợp gồm rượu, nước và bã (giấm chín hay
cơm hèm).
b. Các phương pháp lên men

Đặc điểm

Ưu điểm

Lên men - Quá trình diễn ra trong Thiết bị đơn giản,
gián đoạn
một thiết bị duy nhất, thời dễ chế tạo.
gian kéo dài
Dễ vận hành, thao
tác cho người công
nhân.

Nhược điểm
Năng suất thấp.
Hiệu suất lên men
thấp.
Thời gian lên men
dài so với các

[Type the document title]
Dễ vệ sinh sữa phương pháp khác.
chữa.
Lên men - Dịch đường và men giống - Hiệu suất tăng.
- Nếu nhiễm tạp rất
liên tục
liên tục đi vào và dịch
khó xử lý.
giấm chín liên tục đi ra. - Dễ cơ khí và tự
- Vệ sinh, sữa chữa
Dịch đường phải đi qua động hoá.
thiết bị cần có kế
các thùng men. Nhiệt lên
Thời
gian
lên
men
hoạch cụ thể.
men thấp hơn lên men
được
rút
ngắn.
gián đoạn.
- Yêu cầu kỹ thuật
- Hạn
chế được cao, điện nước ổn
nhiễm tạp khuẩn.
định.
- Chất lượng giấm

chín ổn định.
Lên
bán
tục

men - Lên men liên tục ở giai - Tăng nhanh quá - Thao tác phức tạp,
liên đoạn chính và lên men trình lên men nên yêu cầu theo dõi
gián đoạn ở giai đoạn rút ngắn được thời chặt chẽ hơn.
cuối.
gian.
- Lắp đặt phức tạp.
- Hệ số sử dụng
thiết bị được nâng
cao.
- Tế bào nấm men

liên tục sinh sản.

c. Chọn phương pháp lên men

Dựa vào các ưu nhược điểm trên chúng tôi chọn phương pháp lên men liên
tục vì nó có nhiều ưu điểm cho quá trình sản xuất liên tục.


[Type the document title]

6. Chưng luyện và tinh chế
a. Mục đích

Chưng luyện chia làm hai công đoạn nhỏ là chưng cất và tinh chế.
+ Chưng cất: là quá trình tách rượu và tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín
và cuối cùng nhận được cồn thô.
+ Tinh chế: là tách cá tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn và
cuối cùng nhận được cồn tinh chế.
b. Các phương pháp chưng luyện
 Chưng luyện gián đoạn.

Ưu điểm:
-

Đơn giản, dễ thao tác.

-

Tốn ít thiết bị.

-

Nhược điểm:

-

Hiệu suất thu hồi rượu thấp do rượu còn lại trong bã nhiều.

-

Tốn thời gian do giấm chín đưa vào không được đun nóng bằng nhiệt ngưng
tụ của cồn thô.

[Type the document title]
-

Thời gian cất kéo dài.

 Phương pháp chưng luyện bán liên tục (chung gián đoạn, luyện liên tục).

Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của chung cất và tinh chế
gián đoạn nhưng chưa triệt để và hiệu quả kinh tế của hệ thống chưa cao.
 Phương pháp chưng luyện liên tục.

Chưng cất liên tục khắc phục được những nhược điểm trên của chung cất
gián đoạn và đảm bảo hiệu quả kinh tế cao hơn. Chưng luyện liên tục có thể thực
hiện theo nhiều sơ đồ khác nhau: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp. Trên các sơ đồ người ta lại
chia thành chưng luyện theo hệ thống một dòng (gián tiếp) hoặc hai dòng (vừa gián
tiếp vừa trực tiếp).
•

Hệ thống 2 tháp gián tiếp 1 dòng.

Hệ thống này tuy có tiên tiến hơn hệ thống chưng luyện gián đoạn và bán liên tục
nhưng chất lượng cồn chưa cao, hoặc muốn thu nhận cồn tốt phải tăng lượng cồn
đầu.
•

Hệ thống 3 tháp gián tiếp.

Hệ thống cho phép nhận 70
3

80% cồn loại I theo TCVN 71, 30

20% cồn loại II,

5% cồn đầu.
Hệ thống gián tiếp một dòng có ưu điểm là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và

ổn định, nhưng tốn hơi.


[Type the document title]
Hệ thống vừa gián tiếp vừa trực, hai dòng có ưu điểm là tiết kiệm được hơi
nhưng đòi hỏi tự động hoá tốt và chính xác.
•

Hệ thống chưng luyện 3 tháp và 1 tháp fusel.
Hệ thống này khác vơi hệ thống khác là dầu fusel được lấy ra nhiều hơn

(khoảng 10%) rồi đưa vào tháp riêng gọi là tháp fusel.
Tinh luyện theo phương pháp này có ưu điểm tách fusel triệt để hơn nhưng
có nhược điểm là tổn thất rượu etylic trong dầu.
•

Hệ thống chưng luyện bốn tháp (thêm một tháp làm sạch).
Cồn thu được sau khi qua 3 tháp đầu không làm lạnh mà được đưa vào tháp

làm sạch để tách tạp chất đầu và cuối. do vậy chất lượng cồn được nâng cao.
•

Ngoài ra ở một số nước người ta thiết kế hệ thống chưng luyện gồm 5 hay 6 tháp.
Hệ thống có ưu điểm là tách được nhiều tạp chất và nhận được cồn có chất lượng
cao hơn và ổn định hơn. Tuy nhiên, nhiều tháp gây nhiều tốn kém như tốn vật liệu
chế tạo thiết bị, tốn hơi, tổn thất rượu nhiều.

c. Chọn phương pháp chưng luyện

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và qua thực tiễn người ta nhận thấy
rằng, trong điều kiện sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột, hệ thống 3 tháp cho
phép nhận cồn có chất lượng cao. Để ởn định chất lượng chỉ cần bổ sung thêm 1
tháp làm sạch khi phải sử dụng nguyên liệu chất lượng không tốt. Vì vậy trong đồ
án này chúng tôi chọn hệ thống chưng luyện 3 tháp làm việc gián đoạn.


[Type the document title]

Thông số đảm bảo cho các tháp làm việc:

Tháp thô
Đỉnh tháp
Đáy tháp

III.

93

970C

103

105 0C

Tháp aldehyt

Tháp tinh

78

78,30C

78

85

88 0C

103

78,30C
105 0C

Sơ đồ công nghệ
Từng mẻ sắn được vận chuyển tới phiễu chứa. Tại đây, nguyên liệu được

guồng tải chuyển tới xylon chứa sắn chưa nghiền, trong đó có cân định lượng để
xác định lượng nguyên liệu trong một mẻ.
Sắn được chuyển xuống máy búa (1). Và được nghiền theo đứng kích thước
nhất định (khoảng 1mm).
Sắn sau khi nghiền được đưa vào máy sàng (2) nhờ trọng lực, những phần tử
lớn được sang loại bỏ và được hệ thống bang tải đưa trở lại máy nghiền.

Bột sau khi ra khỏi máy sang được chuyển đến xylon (3), bột sắn với trọng
lượng nhỏ sẽ được quạt thổi lên đỉnh xylon và sau đó đưa vào thùng trộn. Nhũng
hạt cát với tỉ trọng lớn hơn sẽ rơi xuống đáy của xylon.
Ở thùng trộn (4), nước được đưa vào theo tỉ lên (nước : bột = 4:1), giấm chín
từ mẻ trước được bơm (6) vào thùng để điều chỉnh pH và tạo điều kiện cho nấm
men phát triển tốt. Dưới tác dụng của cách khuấy, bột được hòa tan trong nước tạo


[Type the document title]
dung dịch có nồng độ, sau đó được bơm đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt để nâng
nhiệt độ của dịch lên 50-550C nhờ nhiệt của dòng nóng từ đáy thùng lắng. Sau đó
dịch bột được đưa vào đỉn7 h nồi nấu sơ bộ (5). Hơi nước nóng được dẫn vào nồi
để gia nhiệt cho quá trình nấu, dịch từ nồi nấu sơ bộ được bơm đưa sang nồi nấu
chín (9).
Hệ thống gồm bốn nồi nấu, bên trong tháp có vách ngăn, có lớp cách nhiệt
bọc bên ngoài, dưới đáy có hệ thống van xã ống tháo cặn khi làm vệ sinh. Trong
quá trình nấu vật liệu được cung cấp thêm nhiệt bởi dòng khí nóng được gắn phía
trên tháp, dòng vật liệu được chuyển từ tháp này sang tháp khác nhờ hệ thống ống
chảy tràn, dòng vật liệu ra khỏi hệ thống nấu đạt nhiệt độ khoảng 103-105 0C và
tiếp tục đưa sang thùng tách khí (10), sau đó xuống thùng lắng (11), qua trao đổi
nhiệt (12) đi vào thùng đường hóa (13).
Trong quá trình nấu có sự sinh sản ra các hợp chất làm ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm ví dụ như: aldehyde, các acide, chất khí dễ bay hơi… khi vật liệu
qua thùng tách khí một phần các tạp chất trên sẽ được quạt hút ra ngoài các ống
dẫn khí đến hệ thống xử lý khí.
Enzyme Amylaza được đưa vào bồn chứa (15), qua bộ phận chia dòng (14),
khoảng 30 % được đưa vào thùng đường hóa cấp I, 70% qua máy bơm vào thùng
đường hóa cấp II.
Áp suất làm việc của thùng đường hóa là 0.2 kg/cm 2, nhiệt độ 58-59 0C.
Dịch cháo từ thùng đường hóa I cùng với 70% Enzyme Amylaza được đưa vào

thùng đường hóa II. Thời gian đường hóa cấp I trong khoảng 20 phút, cấp II
khoảng 10 phút để tránh mất hoạt tính của Enzyme Amylaza.