Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế biến dầu khí nghiên cứu sử dụng nguyên liệu hỗn hợp sắn tươi và sắn khô để sản xuất ethanol tại nhà máy bio ethanol dung quất

Đồ án tốt nghiệp

1

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các quý Thầy Cô giáo khoa Hóa –
trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung, bộ môn Công nghệ Hóa học Dầu và
Khí nói riêng. Cảm ơn các Thầy Cô đã dạy dỗ, chỉ bảo tôi trong suốt năm năm học vừa
qua.
Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến chị: ThS. Lê Thị Ngọc
Sương đã định hướng, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp. Cảm ơn các anh chị kỹ sư, thí nghiệm viên thuộc phòng Thí nghiệm –
phòng Quản lý chất lượng – Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất đã luôn tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ và nhắc nhở tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hợp tác, giúp đỡ từ các đơn vị nghiên cứu: phòng
Thí nghiệm thuộc phòng Quản lý chất lượng Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất, trung
tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng – sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Quãng
Ngãi đã hỗ trợ cho tôi thực hiện các nghiên cứu.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè đã luôn bên
cạnh, động viên và khích lệ tôi trong suốt thời gian qua.
Do thời gian nghiên cứu không cho phép và năng lực bản thân có hạn, nên đề
tài có thể còn có nhiều thiếu sót. Kính mong Quý thầy cô nhận xét, bổ sung. Tôi xin
chân thành cảm ơn!
Đà nẵng, ngày 31/05/2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Trang

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

2

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Với những Nhà máy sản xuất ethanol từ nguyên liệu sắn lát khô thường gặp
nhiều vấn đề về nguyên liệu như bị động trong thu mua, bị các thương lái ép giá….
Việc thu mua sắn tươi trực tiếp từ nông dân sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn, do đó để
tăng tính tối ưu cho Nhà máy, tôi tiến hành nghiên cứu đưa sắn tươi vào làm nguyên
liệu thay thế cho sắn khô.
Nội dung chính của đề tài:
-

Thay thế một phần nguyên liệu sắn khô bằng sắn tươi theo tỷ lệ nhất định;
Tiến hành các công đoạn: trộn bột, hồ hóa, đường hóa, lên men, chưng cất;
Qua mỗi công đoạn, phân tích, đánh giá các chỉ tiêu cơ bản;
Nhận xét hiệu quả toàn quá trình thông qua hiệu quả các công đoạn;
Kết luận và đưa ra kiến nghị.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

3

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.………………………………………………………………………….i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI.……………………………………………………………………ii
MỤC LỤC.
…………………………………………………………………………….iii
DANH MỤC HÌNH…………………………………………………………………..vii
DANH MỤC BẢNG…………………………………………………………………viii
CHƯƠNG 1

: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...............................................................3

1.1

TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC, BIOETHANOL......................3

1.

Nhiên liệu sinh học....................................................................................3

1.2

Bioethanol..................................................................................................3

1.2

TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ BIO ETHANOL TRÊN THẾ GIỚI VÀ

Ở VIỆT...................................................................................................................... 4
1.2

Tình hình sản xuất và tiêu thụ bioethanol trên thế giới..............................4

1.2

Tình hình sản xuất và tiêu thụ bioethanol ở Việt Nam...............................6
1.2.2.1

Thực trạng tình hình sản xuất và tiêu thụ hiện nay..............................6

1.2.2.2

Triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học ở nước ta........................6

1.3

NGUYÊN LIỆU SẮN ĐỂ SẢN XUẤT BIOETHANOL.................................6

1.3

Thành phần hóa học của sắn......................................................................7

1.32

Thành phần và tính chất của tinh bột sắn...................................................7

1.3

Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn..............................................................7

1.4

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIOETHANOL...................................................8

1.4

Công nghệ sản xuất truyền thống...............................................................8

1.42

Công nghệ sản xuất cồn đã cải tiến............................................................8

1.5

TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SẮN TƯƠI LÀM

NGUYÊN LIỆU TẠI NHÀ MÁY BIO-ETHANOL DUNG QUẤT [12], [13].........9

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2
2.1

4

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY BIO-ETHANOL DUNG QUẤT............12

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIO ETHANOL TẠI NHÀ MÁY

BIO ETHANOL DUNG QUẤT..............................................................................12
2.2

NGUYÊN LIỆU.............................................................................................13

2.3

CÁC PHÂN XƯỞNG CÔNG NGHỆ............................................................13

2.31

Kho chứa, nhà nghiền..............................................................................13

2.3

Tách cát...................................................................................................14

2.3

Hồ hóa và nấu..........................................................................................15

2.34

Lên men...................................................................................................16

2.35

Chưng cất.................................................................................................18

2.36

Tách nước................................................................................................19

2.4

PHÂN XƯỞNG PHỤ TRỢ VÀ NGOẠI VI..................................................20

2.41

Phân xưởng thu hồi và nén khí CO2.........................................................20

2.4

Phân xưởng tách, sấy và tồn chứa DDFS.................................................21

2.43

Phân xưởng xử lý nước thải.....................................................................21

CHƯƠNG 3

: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........25

3.1

NGUYÊN VẬT LIỆU....................................................................................25

3.1

Nguyên liệu sắn.......................................................................................25

3.12

Enzyme....................................................................................................25

3.1

Men..........................................................................................................25

3.14

Hóa chất...................................................................................................26

3.15

Thiết bị sử dụng.......................................................................................26
3.1.5.1

Cân sấy ẩm tự động...........................................................................26

3.1.5.2

Máy NIR...........................................................................................27

3.1.5.3

Máy đo pH để bàn Jenco...................................................................27

3.1.5.4

Máy đo độ nhớt Brookfield...............................................................28

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

5

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

3.1.5.5

Kính hiển vi điện tử...........................................................................29

3.1.5.6

Máy sắc kí lỏng hiệu suất cao...........................................................30

3.1.5.7

Các thiết bị khác................................................................................31

3.2

PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI.............................................31

3.21

Phương pháp nghiên cứu.........................................................................31

3.2

3.2.1.1

Nội dung nghiên cứu của đề tài.........................................................31

3.2.1.2

Các mẫu thử trong đề tài...................................................................33

Phương pháp hóa lý xác định các chỉ tiêu của quá trình..........................34
3.2.2.1

Xác định hàm lượng tinh bộtbằng phương pháp thủy phân enzyme. 34

3.2.2.2

Phương pháp xác định chỉ số DE......................................................34

3.2.2.3

Phương pháp thí nghiệm để xem chuỗi tinh bột................................34

3.2.2.4

Phương pháp xác định số lượng và chất lượng tế bào nấm men........35

3.2.2.5

Phương pháp phân tích độ nhớt mẫu dịch lỏng.................................35

3.2.2.6

Phương pháp xác định thành phần dịch lên men bằng máy sắc ký

HPLC

35

CHƯƠNG 4

: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.........................................................37

4.1

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU......................................37

4.1

Nguyên liệu sắn lát khô...........................................................................37

4.12

Nguyên liệu sắn củ, tươi..........................................................................37

4.2

CHỈ TIÊU ĐỘ NHỚT CỦA DỊCH TRỘN BỘT............................................38

4.3

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HỒ HÓA CỦA HỖN HỢP NGUYÊN LIỆU.......39

4.4

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ GIAI ĐOẠN ĐƯỜNG HÓA..................................41

4.5

ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT QUÁ TRÌNH LÊN MEN......................................42

4.51

Số lượng tế bào nấm men........................................................................42

4.52

Phần trăm tế bào nấm men sống..............................................................45

4.53

Số lượng tế bào nảy chồi..........................................................................46

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

6

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

4.5

Hàm lượng tinh bột sót............................................................................47

4.5

Hàm lượng đường glucose trong dịch giấm chín.....................................48

4.56

Hàm lượng ethanol trong dịch giấm chín.................................................49

4.6

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NHIỄM KHUẨN......................................................49

4.7

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN TÁCH TRONG CHƯNG CẤT................51

4.8

PHÂN TÍCH TÍNH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN. .52

CHƯƠNG 5

: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................54

5.1

KẾT LUẬN....................................................................................................54

5.2

KIẾN NGHỊ...................................................................................................54

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................56

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

7

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu chi phí cho sản xuất 6 tháng đầu năm 2014..............................9
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ tổng quan của nhà máy.....................................................12
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ kho chứa, nhà nghiền........................................................14
Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ quá trình tách cát..............................................................15
Hình 2.4: Sơ đồ quá trình hồ hóa và nấu......................................................................16
Hình 2.5: Sơ đồ quá trình hồ hóa, lên men...................................................................17
Hình 2.6: Sơ đồ quá trình chưng cất............................................................................18
Hình 2.7: Sơ đồ quá trình tách nước............................................................................19
Hình 2.8: Sơ đồ công nghệ thu hồi CO2.......................................................................20
Hình 2.9: Sơ đồ phân xưởng xử lý nước thải...............................................................23

Hình 3.1: Nguyên liệu sử dụng trong đề tài.................................................................25
Hình 3.2: Máy cân sấy ẩm tự động..............................................................................27
Hình 3.3: Máy NIR – DA7200.....................................................................................27
Hình 3.4: Máy đo pH để bàn Jenco..............................................................................28
Hình 3.5: Máy đo độ nhớt............................................................................................29
Hình 3.6: Kính hiển vi điện tử.....................................................................................30
Hình 3.7: Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao....................................................................31
hình 4.1: Biểu đồ thể hiện hàm lượng Dextrin trong dịch sau hồ hóa..........................40
Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện chỉ số DE của dịch sau hồ hóa...........................................40
Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện hàm lượng tinh bột sau đường hóa....................................41
Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện chỉ số DE của dịch sau đường hóa....................................42
Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện số tế bào nấm men trong thời gian lên men (sắn củ gọt vỏ)
..................................................................................................................................... 43
Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện số tế bào nấm men trong thời gia lên men (sắn tươi chưa
gọt vỏ).......................................................................................................................... 43
Hình 4.7: Đường cong sinh trưởng của nấm men [18].................................................44
Hình 4.8: Biểu đồ thể hiện phần trăm tế bào nấm men sống (sử dụng sắn tươi gọt 70%
vỏ)................................................................................................................................ 45
Hình 4.9: Biểu đồ phần trăm tế bào nấm men sống (sử dụng sắn tươi còn vỏ)............45

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

8

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 4.10: Biểu đồ thể hiện phần trăm tế bào nấm men nảy chồi (sử dụng sắn tươi gọt
70% vỏ)....................................................................................................................... 46
Hình 4.11: Biểu đồ thể hiện phần trăm tế bào nấm men nảy chồi (sử dụng sắn tươi còn
vỏ)................................................................................................................................ 47
Hình 4.12: Biểu đồ thể hiện hàm lượng glucose trong dịch sau lên men.....................48
Hình 4.13: Biểu đồ thể hiện hàm lượng ethanol trong dịch giấm chín.........................49
Hình 4.14: Biểu đồ thể hiện hàm lượng axit lactic có trong dịch dấm chín.................50
Hình 4.15: Biểu đồ thể hiện hàm lượng axit acetic có trong dịch giấm chín................50
Hình 4.16: Biểu đồ thể hiện nồng độ ethanol thu được sau chưng cất.........................51
Hình 4.17: Biểu đồ thể hiện hao phí nguyên liệu theo 1 lít sản phẩm 99,5%...............52

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

9

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ sắn tươi [8].......................................................7
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của sắn lát khô [8].......................................................7

Bảng 4.1: Tính chất của sắn khô sử dụng làm nguyên liệu trong đề tài.......................37
Bảng 4.2: Tính chất của củ sắn tươi (gọt 70% vỏ) dùng làm nguyên liệu trong đề tài. 37
Bảng 4.3: Tính chất của củ sắn tươi (còn nguyên vỏ) dùng làm nguyên liệu trong đề tài
..................................................................................................................................... 38
Bảng 4.4: Thành phần tinh bột trong dịch trộn bột......................................................38
Bảng 4.5: Độ nhớt dịch trộn bột theo các tỷ lệ khi sử dụng sắn củ đã gọt 70% vỏ......39
Bảng 4.6: Độ nhớt dịch trộn bột theo các tỷ lệ khi sử dụng sắn củ chưa gọt vỏ...........39
Bảng 4.7: Thành phần tinh bột trước và sau lên men ( sử dụng sắn gọt vỏ 70%)........47
Bảng 4.8: Thành phần tinh bột trước và sau lên men (sử dụng sắn tươi nguyên vỏ)....48
Bảng 4.9: Giá nguyên liệu tính cho một lít ethanol 99,5% (sử dụng sắn tươi gọt 70%
vỏ)................................................................................................................................ 53
Bảng 4.10: Giá nguyên liệu tính cho một lít ethanol 99,5% (sử dụng sắn tươi còn
nguyên vỏ)................................................................................................................... 53

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

1

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

LỜI MỞ ĐẦU
Nhiên liệu hóa thạch là loại nhiên liệu có ưu thế vượt trội trong nền kinh tế toàn
cầu từ cách mạng công nghiệp cuối thế kỷ XVIII, đặc biệt là từ nửa sau thế kỷ XX, khi

thế giới có những tiến bộ mạnh mẽ trong công nghệ và công nghiệp hóa. Tuy nhiên,
nhiên liệu hóa thạch không phải là vô hạn và sẽ cạn kiệt vào khoảng 60 năm nữa. Mặt
khác loài người đang phải đương đầu với hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu, trái đất
ấm dần lên bởi phát thải từ nguồn năng lượng hóa thạch chứa cacbon, những điều này
yêu cầu thế giới phải tìm kiếm thêm những nguồn năng lượng sạch và có khả năng tái
tạo nhằm đủ nguồn năng lượng cung cấp cho toàn thế giới và giảm ô nhiễm.
Nhiên liệu sinh học là một trong những giải pháp ưu tiên trong chính sách năng
lượng của nhiều nước trên thế giới, giải pháp này không những mang tính môi trường,
giúp đảm bảo an ninh năng lượng mà còn thúc đẩy sản xuất nông nghiệp, tạo công ăn
việc làm và tăng thêm sản phẩm hàng hóa cho xã hội. Bioethanol là một dạng nhiên
liệu sinh học đang được quan tâm và sản xuất với số lượng lớn.
Hiện nay, 47% bioethanol trên thế giới được sản xuất từ mía đường và 53% được
sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột. Trong số những nguyên liệu chứa tinh bột của
Việt Nam có tiềm năng sản xuất bioethanol thì sắn là loại nguyên liệu có nhiều ưu
điểm nhất.
Ở Việt Nam hiện nay có khá nhiều nhà máy sản xuất bio ethanol, Nhà máy
Bioethanol Dung Quất đặt ở xã Bình Thuận, huyện Bình Trị, tỉnh Quãng Ngãi là một
trong những nhà máy có công nghệ hiện đại, công suất lớn, hứa hẹn nhiều thành công
trong tương lai, hiện nay nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu là sắn lát khô thu mua từ
trong nước và từ Campuchia. Tuy nhiên, điều này làm tăng chi phí cho phần nguyên
liệu cũng như phải phụ thuộc vào các thương lái bên ngoài.
Với lý do chính ở trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu cho học phần tốt nghiệp là:
“nghiên cứu sử dụng nguyên liệu hỗn hợp sắn tươi và sắn khô để sản xuất
ethanol tại Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất”nhằm mục đích thay thế nguyên liệu
sắn khô của nhà máy bằng sắn tươi để giảm chi phí sản xuất. Đề tài bao gồm những
nội dung chính sau:
1. Tìm hiểu về nhiên liệu sinh học, ethanol sinh học;

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

2

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

2. Tổng quan về công nghệ và tình hình sản xuất kinh doanh tại Nhà máy
Bioethanol Dung Quất;
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của sắn tươi đến công nghệ hiện tại của nhà máy bằng
cách trộn thêm sắn tươi với những tỷ lệ khác nhau vào sắn khô để có được
nguyên liệu ban đầu;
4. Tổng hợp kết quả, ghi nhận, đánh giá các thông số thu được và đưa ra kết luận
về khả năng sử dụng sắn tươi thay thế sắn khô.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

3

CHƯƠNG 1
1.1

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC, BIOETHANOL
1.1.1

Nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học theo định nghĩa rộng là những nhiên liệu rắn, lỏng, khí được
chuyển hóa từ sinh khối.
Nhìn chung nhiên liệu sinh học có nhiều ưu điểm so với nhiên liệu hóa thạch như
giảm khí thải nhà kính, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, thúc đẩy phát triển
nông nghiệp nông thôn, thu hồi tái chế rác thải, phế phẩm nhiều ngành công nông
nghiệp.... Nhưng loại nhiên liệu này cũng có mặt hạn chế: nguồn nguyên liệu phải
được tái tạo nhanh, yêu cầu dây chuyền công nghệ sản xuất tối ưu đảm bảo công suất
yêu cầu, giá thành hợp lý, mang lại lợi ích môi trường...
Nhiên liệu sinh học được phân thành các nhóm chính như sau:
-

Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự

diesel truyền thống có khả năng thay thế cho nhau. Diesel sinh học được điều chế bằng
cách ester hóa dầu mỡ động thực vật với rượu hữu cơ.
- Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng
bioethanol như là một loại phụ gia, thay cho hợp chất chì như trước kia. Bioethanol
được sản xuất thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, rỉ

đường, xellulose.
- Khí sinh học (Biogas) là một loại nhiên liệu dạng khí hỗn hợp chủ yếu là
methal. Biogas được tạo ra từ quá trình ủ lên men các sản phẩm hữu cơ là phế thải sinh
hoạt, nông nghiệp. Biogas có thể dùng để thay thế cho các sản phẩm khí gas từ mỏ
dầu, mỏ khí.
1.1.2

Bioethanol

Bioethanol đã được Samuel Morey ( nhà sáng chế người Mỹ) sử dụng cho động
cơ đốt trong vào năm 1826, nhưng trong quá trình phát triển của ngành động cơ thì
năng lượng từ dầu mỏ đã chiếm ưu thế, ethanol dần bị quên lãng. Năm 1973 xảy ra
cuộc khủng hoảng dầu mỏ và cuộc cách mạng của người Iran vào năm 1978 làm cho
giá dầu tăng đột ngột, đe dọa an ninh năng lượng của nhiều nước. Bioethanol dần được
quan tâm và trở nên có giá trị. Mặt khác ở thời điểm này cơ quan bảo vệ môi trường
(EPA) đã và đang tìm kiếm một chất thay thế để pha vào xăng thay chì với mục đích
SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

4

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

nâng cao chỉ số Octan mà không gây độc hại. Cộng với việc giá ngũ cốc giảm đã tạo

nhiều điều kiện cho loại nhiên liệu này phát triển mạnh mẽ.
Bioethanol mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế, xã hội. Phát triển dạng nhiên
liệu này giúp các quốc gia tự chủ về vấn đề năng lượng không phụ thuộc vào nhiên
liệu nhập khẩu, đặc biệt đối với các quốc gia không có nguồn tài nguyên này. Việc sản
xuất bioethanol nhìn chung là đơn giản, ít tốn kém hơn những dạng nhiên liệu mới
(hydro, pin nhiên liệu...) và có thể sản xuất được ở các quy mô nhỏ, lớn khác nhau.
Bioethanol vừa có thể là nhiên liệu cung cấp năng lượng vừa có thể là phụ gia tăng chỉ
số Octan khi pha vào xăng. Bioethanol còn giúp giảm lượng phát thải khí ô nhiễm gây
hiệu ứng nhà kính. Kết quả nhiều công trình nghiên cứu cho thấy ethanol sản xuất từ
ngũ cốc giảm được 40% phát thải khí nhà kính so với xăng và giảm 100% đối với
bioethanol sản xuất từ nguyên liệu cellulose. Hàm lượng các khí thải độc hại khác
(CO, NOx, SOx...) cũng giảm đáng kể.
Tuy nhiên sản xuất biethnol lại đe dọa nền an ninh lương thực của nhiều nước,
nền nông nghiệp độc canh một giống cây trồng có nguy cơ đất bị bạc màu mất khả
năng canh tác tiếp. Loại nhiên liệu này cũng có nhiều tính chất xấu như tính hút ẩm
dẫn đến nhiều khó khăn trong quá trình tồn chứa, bảo quản, nhiệt trị của bioethanol
(26,8 MJ/kg) thấp hơn của xăng (42,5 MJ/kg) nên khi pha vào xăng sẽ làm giảm công
suất của động cơ. Dù có một số những hạn chế nhưng khi phân tích, so sánh người ta
vẫn thấy mặt lợi chiếm ưu thế hơn, vậy nên đây sẽ là nguồn nhiên liệu định hướng cho
tương lai.
1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ BIO ETHANOL TRÊN THẾ GIỚI
VÀ Ở VIỆT
1.2.1

Tình hình sản xuất và tiêu thụ bioethanol trên thế giới

Trên thế giới, việc nghiên cứu và sử dụng bioethanol thay thế chất phụ gia
metyl-butyl ete trong xăng dầu đã được tiến hành trong nhiều năm qua. Ở Mỹ, chính
phủ đã cấm sử dụng phụ gia này từ năm 2003, do nhiều công trình nghiên cứu chứng
minh sự ô nhiễm nguồn nước, môi trường không khí, sức khỏe con người của việc sử

dụng metyl-butyl ete [1]. Ethanol nhiên liệu được đặc biệt chú ý ở những nước có nền
nông nghiệp phát triển và là mục tiêu hướng tới của đa số quốc gia có nhu cầu tiêu thụ
lượng xăng lớn. Chương trình bioethanol nhiên liệu được nhiều nước quan tâm, đầu tư
SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

5

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

xây dựng chiến lược phát triển các nhà máy để sản xuất bioethanol từ các loại ngũ cốc
như: ngô, sắn, mía đường...để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu tái tạo trong tương lai. Đây
là chương trình phát triển nông nghiệp nông thôn, nhằm khai thác tiềm năng sẵn có về
lao động, đất đai, nguồn nông sản của mỗi quốc gia.
Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất được 38,5 tỷ lít bioethanol (châu Mỹ chiếm
khoảng 70%, châu Á 17%, châu Âu 10%), trong đó 70% được dùng làm nhiên liệu,
30% được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, y tế, hóa chất. Đến năm 2007, lượng
bioethanol sản xuất đã tăng lên 56 tỷ lít, trong đó tỷ lệ cồn nhiên liệu tăng lên 75%.
Năm 2009, lượng bioethanol sản xuất được là 66 tỷ lít [2], [3], [4].
Trên thế giới, Brazin, Mỹ, và Trung Quốc là ba quốc gia đứng đầu về sản xuất
và sử dụng dạng nhiên liệu này. Trong khu vực Đông Nam Á, Thái Lan là quốc gia
phát triển rất nhanh về sản xuất và sử dụng xăng sinh học từ chế phẩm từ sắn, hạt ngô,
cây ngô, đường, bã mía [4].
Brazil là nước đi đầu trên thế giới trong việc sản xuất bioethanol. Năm 2004,

Brazin sản xuất bioethanol ở mức kỷ lục với 15,2 tỷ lít, và năm 2009 sản lượng này lên
tới 19,8 tỷ lít [4]. Lượng sản phẩm này không chỉ phục vụ trong nước mà còn xuất
khẩu sang nhiều nước khác nhau mang lại lợi ích lớn về kinh tế.
Mỹ là quốc gia tiêu thụ hằng năm 25% năng lượng trên thế giới. Từ năm 1990
giá dầu tăng liên tục nên bioethanol lại được đưa vào chương trình an ninh năng lượng
của Mỹ. Năm 2009 Mỹ là nước sản xuất bioethanol lớn nhất thế giới với 25,9 tỷ lít [4].
Trung Quốc là nước sản xuất bioethanol đứng thứ ba thế giới, chính phủ nước
này đang tăng cường hỗ trợ cho năng lượng sinh khối và hoạt động sản xuất nhiên liệu
sạch. Năm 2004, nước này đã đưa vào hoạt động nhà máy sản xuất bioethanol lớn nhất
thế giới với công suất 600.000 tấn/năm tại Cát Lâm, tăng năng suất cả nước lên 3,5 tỷ
lít [5].
Thái Lan – một nước trong khu vực cũng đã có chính sách sản xuất nhiên liệu
sinh học từ 10 năm nay. Từ năm 2002, Thái Lan đã xây dựng thêm 4 nhà máy sản xuất
bioethanol nhằm giảm chi phí nhập khẩu xăng dầu. Năm 2004, Thái Lan sản xuất
280.000 m3, đầu tư thêm 20 nhà máy để năm 2015 có trên 2,5 tỷ lít dùng làm nhiên
liệu [4], [6].

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

1.2.2

6

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Tình hình sản xuất và tiêu thụ bioethanol ở Việt Nam

1.2.2.1

Thực trạng tình hình sản xuất và tiêu thụ hiện nay

Theo thống kê năm 2007, nước ta có khoảng 328 cơ sở sản xuất rượulớn với
sản lượng 360 triệu lít/ năm, 320 cơ sở sản xuất nhỏ với sản lượng dưới 1 triệu lít/
năm, hộ gia đình tự sản xuất ước tính khoảng 250 triệu lít/ năm [5].
Trước đây, tổng công suất trên cả nước đều tập trung ở 3 nhà máy lớn có công
suất từ 15.000 – 30.000 lít/ ngày là nhà máy đường Hiệp Hòa, Lam Sơn, nhà máy rượu
Bình Tây, sản phẩm được sử dụng chủ yếu cho mục đích thực phẩm [6].
Nhu cầu về sản phẩm này trên thị trường ngày càng tăng, các đơn vị sản xuất
đẩy mạnh sản xuất, đồng thời mở thêm nhiều nhà máy lớn. Đáng chú ý là Dự án Nhà
máy sản xuất Bioethanol khu vực phía Bắc do PVB làm chủ đầu tư, đặt tại huyện Tam
Nông, tỉnh Phú Thọ. Đây là nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học đầu tiên được xây
dựng ở miền Bắc với quy mô lớn, công nghệ tiên tiến. Và ở miền Trung có Nhà máy
Bioethanol Dung Quất, miền Nam có Nhà máy Bioethanol Bình Phước.
1.2.2.2

Triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học ở nước ta

Ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quyết định số 177/QĐ –
TTg phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025”.
Mục tiêu tổng quát của Đề án là phát triển nhiên liệu sinh học thay thế một phần nhiên
liệu hóa thạch truyền thống nhằm góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ
môi trường. Năm 2010, xây dựng và phát triển được các mô hình sản xuất thử nghiệm
và sử dụng nhiên liệu sinh học quy mô 100 nghìn tấn E5 và 50 nghìn tấn B5/ năm, bảo

đảm đáp ứng 0,4% nhu cầu xăng dầu của cả nước (chỉ tiêu này là 1% đến năm 2015).
Đến năm 2025, sản lượng cồn và dầu thực vật phấn đấu đạt 1,8 triệu tấn/ năm đáp ứng
khoảng 5% nhu cầu của cả nước [7].
1.3

NGUYÊN LIỆU SẮN ĐỂ SẢN XUẤT BIOETHANOL
Bioethanol có thể sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu tinh bột ( sắn, ngô...), từ rỉ

đường, từ nguyên liệu có nguồn gốc lignocellulose. Hiện nay sắn và ngô là hai loại
nguyên liệu phổ biến nhất, ở nước ta thì sắn được trồng với quy mô lớn và sử dụng
làm nguyên liệu nhiều hơn.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

1.3.1

7

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Thành phần hóa học của sắn

Củ sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38 – 40%, tinh bột 16 – 34%, giàu vitamin C,

canxi, vitamin B và các chất khoáng, nghèo chất béo và đạm. Trong củ sắn hàm lượng
các axit amin không cân đối, thừa arginin nhưng lạithiếu các axit amin chứa lưu
huỳnh. Thành phần dinh dưỡng khác biệt tùy thuộc giống, vụ trồng, thời gian chăm
sóc và kỹ thuật trồng.
Thành phần

Tỷ lệ (%)
20 – 34
60,0 – 74,2
0,8 – 1,2
0,3 – 0,4
1 – 3,1
≈ 0,54
0,1 – 0,3

Tinh bột
Nước
Protein
Chất béo
Xellulose
Chất tro
Polyphenol

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ sắn tươi [8]
Thành phần
Hàm ẩm
Tinh bột (% chất khô)
Protein (% chất khô)
Chất béo (% chất khô)
Chất tro (% chất khô)

Chất xơ (% chất khô)

Tỷ lệ (%)
10 – 14
75 – 85
1,5 – 3,0
≈ 0,2
2,0 – 4,0
3,4 – 4,0

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của sắn lát khô [8]
1.3.2

Thành phần và tính chất của tinh bột sắn

Tinh bột sắn có màu trắng sáng, có pH từ 4,5 đến 6,5. Hạt tinh bột sắn có kích
thước khoảng 5 – 40 μm, chủ yếu là hình tròn, có bề mặt nhẵn. Hàm lượng
amilopectin trong tinh bột sắn khá cao, chiếm 70 – 80%. Tinh bột sắn có độ nở, khả
năng hồ hóa và độ nhớt cao. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột sắn 58 – 80 °C. Độ nhớt dich
tinh bột sắn tăng nhanh và có độ dính cao so với tinh bột từ nguồn khác [8].
1.3.3

Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn

Trên thế giới, sắn là cây lương thực được trông từ lâu, với sản lượng lớn và năng
suất tăng nhanh qua từng năm. Năm 2005-2006 sản lượng sắn toàn cầu là 211,26 triệu
tấn, năm 2006-2007 đạt 226,34 triệu tấn. Năm 2020 ước tính sản lượng toàn thế giới là
274,7 triệu tấn, trong đó chủ yếu là sản xuất ở các nước đang phát triển. Nhu cầu sử
SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

8

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

dụng sắn chủ yếu là thực phẩm và thức ăn gia súc. Ngày nay do vấn đề về an ninh
năng lượng nhiều nước chọn sắn làm nguyên liệu sản xuất cồn.
Ở nước ta, sắn là lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô, sắn cũng
là cây công nghiệp có giá trị. Sắn là nguyên liệu chính để chế biến bột ngọt, bioethanol, mì ăn liền, bánh kẹo....Hiện nay đầu tư nhà máy sản xuất bioethanol từ sắn là
một hướng đi lớn, nhiều triển vọng. Dùng sắn làm nguyên liệu sản xuất bioethanol có
nhiều ưu điểm: sắn dễ trồng trên nhiều loại đất khác nhau với điều kiện khí hậu khác
nhau, chi phí trồng và chăm sóc thấp, nguyên liệu sắn có quanh năm dưới dạng củ tươi
và sắn lát khô, hàm lượng tinh bột cao, giá sản phầm có tính cạnh tranh hơn...
1.4

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIOETHANOL
1.4.1

Công nghệ sản xuất truyền thống

Với đa phần các nhà máy sản xuất cồn thực phẩm sử dụng nguyên liệu là gạo, rỉ
đường, sắn. Quy trình sản xuất truyền thống gồm các công đoạn chính là: nghiền
nguyên liệu, nấu và dịch hóa, đường hóa, lên men, chưng cất và tinh chế.


Nghiền nguyên liệu: quá trình này sẽ phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực

vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột đồng thời tăng cường sự tiếp xúc giữa enzym
và cơ chất.


Nấu, dịch hóa nguyên liệu: sử dụng nhiệt và áp suất là tác nhân để

chuyển hóa tinh bột dạng không tan thành hòa tan, phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ
cao, áp suất cao, gây tổn thất về mặt tinh bột, đường và chi phí năng lượng lớn.

Đường hóa: cháo sau khi nấu được hạ xuống nhiệt độ đường hóa trong
khoảng 30 phút đảm bảo đủ lượng đường nhất định cho lên men.

Lên men: dịch đường được trộn với nấm men ở nhiệt độ 30-33 °C, tiến
hành đường hóa tiếp và lên men.

Chưng cất và tinh chế: là quá trình tách cồn, sản phẩm bay hơi ra khỏi bã
và sau đó tinh chế nâng cao độ cồn.
1.4.2

Công nghệ sản xuất cồn đã cải tiến

Các công nghệ mới chủ yếu được cải tiến dựa trên sự ra đời của các chủng nấm
men và enzym có nhiều ưu điểm. Ví dụ như enzym cho phép thực hiện quá trình hồ
hóa, dịch hóa ở nhiệt độ thấp hơn hay enzym cho phép thực hiện quá trình đường hóa
không cần qua giai đoạn nấu [9], [10], [11]. Ưu điểm này không những giúp giảm
SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

9

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

được thời gian sản xuất, tiết kiệm năng lượng và chi phí cho thiết bị, tạo điều kiện cho
đường hóa và lên men đồng thời...
1.5

TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SẮN TƯƠI

LÀM NGUYÊN LIỆU TẠI NHÀ MÁY BIO-ETHANOL DUNG QUẤT [12], [13]
Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất sử dụng nguyên liệu sắn khô để sản xuất bioethanol, với hiệu suất chuyển hóa 2,249 tấn sắn/ 1 m3 ethanol. Trong cơ cấu giá thành
sản phẩm,chi phí nguyên liệu sắn chiếm tỉ trọng lớn. Tính riêng 6 tháng đầu năm 2014,
chi phí nguyên liệu sắn chiểm 64,9% cơ cấu giá thành theo kế hoạch.

4.83%

5.10% 0.34% 3.37%
4.56%

Nguyên liệu sắn
Nhân công
Khấu hao cơ bản

1.44%

Bảo dưỡng sửa chữa

10.58%

Nhiên liệu
Hóa phẩm, xúc tác
64.87%Điện, nước

4.91%

Xử lý chất thải
Chi phí quản lý

Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu chi phí cho sản xuất 6 tháng đầu năm 2014
Sắn lát khô của Nhà máy được thu mua theo mùa vụ và tồn trữ tại các kho chứa
(bao gồm: 1 kho trung chuyển có sức chứa 20.000 tấn và 1 kho tại Nhà máy có sức
chứa 46.720 tấn). Tuy nhiên, do tính chất mùa vụ nên giá sắn khô thường xuyên thay
đổi và cao gấp nhiều lần giá sắn tươi.Chi phí mua sắn của Nhà máy Bio-Ethanol Dung
Quất cao hơn so với các Nhà máy sản xuất Ethanol từ sắn khác do Nhà máy đặt xa
vùng nguyên liệu. Ngoài ra, giá mua nguyên liệu sắn phục vụ cho Nhà máy là rất cao
do qua nhiều khâu trung gian, phụ thuộc rất nhiều vào chi phí vận chuyển, hao hụt, chi
phí cho các cấp đại lý thu mua sắn từthôn xã, cấp huyện, cấp tỉnh và các đại lý lớn.
Chi phí mua nguyên liệu cao dẫn đến việc sản phẩm Ethanol nhiên liệu chưa cạnh
tranh được so với xăng dầu gốc khoáng. Chi phí sản xuất 1 lít ethanol nhiên liệu từ sắn
SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

10

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

tươi thấp hơn khoảng 10,5% so với từ sắn lát khô. Sự chênh lệch này chủ yếu do giá
thu mua sắn tươi vào thời điểm thu hoạch chính vụ thấp hơn so với giá sắn lát khô. Do
vậy, việc thay thế hoặc bổ sung nguyên liệu sắn tươi với giá rẻ trong thời gian thu
hoạch (từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm tiếp theo) sẽ giúp Nhà máy hoạt động
hiệu quả hơn do việc giảm chi phí sản xuất.
Bên cạnh đó, trong kế hoạch đầu tư phát triển vùng nguyên liệu của Công ty Cổ
phần nhiên liệu sinh học Dầu Khí Miền Trung (BSR-BF), diện tích quy hoạch trồng
sắn tại Quảng Ngãi lên đến 16.714 ha tương đương khoảng 322.657 tấn sắn tươi [14].
Đây là quy hoạch và định hướng phát triển cây sắn để ổn định vùng nguyên liệu, góp
phần nâng cao đời sống cho bà con nông dân cũng như phát triển nền kinh tế.Tham
khảo các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố cũng như tình hình sản
xuất Ethanol từ sắn lát của các Nhà máy ở Việt Nam, hầu hết các nhà máy đều sử dụng
sắn lát khô. Trong nướcchưa Nhà máy nào có thiết kế ban đầu có hệ thống sử dụng
linh hoạt hai loại sắn tươi và sắn khô, cũng như chưa có công trình nào nghiên cứu về
việc thay thế một phần hoặc toàn bộ sắn khô bằng sắn tươi trong các nhà máy sản xuất
Ethanol hiện hữu. Các công trình nghiên cứu chỉ được thực hiện ở quy mô phòng thí
nghiệm với nguyên liệu 100% sắn tươi hoặc 100% sắn khô, chưa có công trình nghiên
cứu nào áp dụng thực tế vào Nhà máy đang sản xuất. Do đó, việc nghiên cứu đa dạng
hóa nguyên liệu – sử dụng một phần sắn tươi trộn với sắn khô trong việc sản xuất bioethanol tại Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất là rất cấp thiết.
Nhận định ban đầu cho thấy, so với sắn lát khô, việc sử dụng sắn tươi trong sản

xuất ethanol nhiên liệu sẽ có các ưu điểm như sau:


Sử dụng ngay nguồn nguyên liệu có sẵn được thu hoạch vào đúng vụ, không
tốn thời gian cắt lát, phơi khô;



Giảm chi phí hóa chất, kho bãi cho việc tồn trữ;



Tránh được sự mất mát hàm lượng tinh bột trong sắn;



Lượng cát, tạp chất ít hơn sắn khô.

Bên cạnh các ưu điểm nêu trên, việc sử dụng sắn tươi làm nguyên liệu cũng có
những vấn đề như sau:


Nguyên liệu sắn tươi chỉ được thu gom vào thời gian mùa vụ 6 tháng (từ tháng
10 năm trước đến tháng 3 năm sau);

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương

Đồ án tốt nghiệp

11

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí



Sắn tươi không thể tồn trữ tại kho trong thời gian dài;



Độ nhớt của dịch sắn tươi cao;



Quá trình xử lý sắn tươi làm phát sinh thêm một lượng chất thải rắn (vỏ, cát)
và nước thải (nước rửa sắn) có chứa hàm lượng cyanua cao.

Đối với Nhà máy BSR-BF, việc nghiên cứu đề tài sử dụng hỗn hợp sắn tươi và sắn khô
là cấp thiết và thiết thực.
Với đề tài nghiên cứu sử dụng sắn tươi làm nguyên liệu thì việc đánh giá tác
động của sắn tươi đến các tiêu chí của quá trình là rất quan trọng. Đây là thao tác đầu
tiên để xác định được có thể dùng hoàn toàn sắn tươi hay là thay thế một phần sắn khô
- trộn theo tỷ lệ phù hợp. Trong đề tài này, tôi sẽ nghiên cứu sản xuất bioethanol từ
hỗn hợp sắn tươi và sắn khô ở quy mô phòng thí nghiệm, sau đó phân tích, ghi nhận và
đánh giá các thông số thu được để xác định khả năng sử dụng sắn tươi làm nguyên liệu
tại nhà máy.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

12

CHƯƠNG 2

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY BIO-ETHANOL
DUNG QUẤT

2.1

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIO ETHANOL TẠI NHÀ

MÁY BIO ETHANOL DUNG QUẤT
Nhà máy sử dụng nguyên liệu là sắn lát khô, sắn lát được nghiền ở khu vực
nhập liệu đến kích thước mong muốn. Sau đó cát trong bột sắn sẽ được loại bỏ bằng hệ
thống cyclon lỏng trước khi hồ hóa. Tinh bột trong sắn sẽ được chuyển hóa thành
đường lên men được dưới tác động của enzym ở giai đoạn hồ hóa, đường hóa. Trong
bồn lên men, đường được chuyển hóa thành ethanol và CO2 dưới tác động của nấm
men, sản phẩm CO2 sẽ được thu hồi và hóa lỏng.

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ tổng quan của nhà máy
Ethanol trong dịch lên men được thu hồi nhờ công đoạn chưng cất, nâng nồng
độ cồn lên 95 – 96 % v/v. Ở nồng độ này hỗn hợp ethanol và nước là hỗn hợp đẳng phí
và không thể tiếp tục chưng cất nữa, vì chưa đạt được yêu cầu của ethanol nhiên liệu
nên tiếp tục được đưa qua thiết bị hấp phụ chọn lọc rây phân tử. Sản phẩm thu được sẽ
mang đi hiệu chỉnh độ axit rồi chuyển vào bể chứa.
SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

13

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Bã hèm từ tháp chưng cất được tách bã bằng các decanter. Bã này được sấy khô
để làm chất độn thức ăn gia súc. Nước thải được xử lí vi sinh đến tiêu chuẩn cho phép
trước khi thải ra môi trường.
2.2

NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu của Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất là sắn khô có chiều dày 20-

30mm, đường kính 30-70mm với các chỉ tiêu chính như sau:

2.3



Hàm lượng tinh bột: 70 – 75 %w



Độ ẩm: 12 – 14 %w



Hàm lượng chất xơ: 2,1 – 5 %w



Protein: 1,5 – 1,8 %w



Tro: 1,8 – 3 %w



Lipit: 0,5 – 0,9 %w



Tạp chất khác: nhỏ hơn 3 %w

CÁC PHÂN XƯỞNG CÔNG NGHỆ
2.3.1

Kho chứa, nhà nghiền

Hệ thống nghiền và vận chuyển sắn được thiết kế để nhận, tồn chứa, nghiền, vệ
sinh sắn trước khi cung cấp cho dây chuyền công nghệ chính.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

14

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ kho chứa, nhà nghiền
Sắn lát có chiều dày 20-30mm, đường kính 30-70mm được nhận vào tại phễu
nhập liệu rồi nhờ hệ thống vít tải, băng tải để đưa vào 2 máy nghiền thô công suất 40
tấn/h và 25 tấn/h. Máy nghiền thô được trang bị bộ phận tách đá và nam châm tách sắt
để loại bỏ các tạp chất trong sắn. Các máy nghiền thô bẻ nhỏ sắn đến kích thước
khoảng 2-3mm.
Sau khi được nghiền thô, sắn có thể được chuyển đi tồn chứa ở kho hoặc tiếp tục
được nghiền tiếp bằng 3 máy nghiền tinh công suất 20 tấn/h thành bột sắn mịn. Kho
chứa sắn được trang bị các xích cào để cào sắn tự động xuống các phễu hai bên hông

kho để vận chuyển đi nghiền tinh.
Bột sắn sau khi nghiền được cân định lượng một cách chính xác trước khi đi vào
dây chuyền công nghệ chính.
2.3.2

Tách cát

Sắn sau khi nghiền được cân và cung cấp liên tục đến hệ thống tách cát bằng
cyclon lỏng (hydrocyclone) để loại bỏ cát ra khỏi dịch bột trước khi đi đến các công
đoạn sau nhằm hạn chế tối đa sự mài mòn thiết bị và đường ống.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

15

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ quá trình tách cát
Bột sắn được hòa trộn chủ yếu với nước công nghệ (process water) và lượng nhỏ
hơn nước ngưng công nghệ từ quá trình chưng cất để tạo ra dịch bột trong bồn trộn
trước khi bơm đến hệ thống cyclon gồm 3 cấp để tách cát. Nồng độ chất rắn trong bồn
trộn được kiểm soát thường xuyên để đảm bảo hiệu quả hoạt động của cyclon.
Ở bậc thứ nhất, dịch bột sạch được tách ra trên đỉnh cyclon và đi đến bồn chứa

trước khi được chuyển sang công đoạn hồ hóa. Trong khi đó, dịch bột với tỉ lệ cát lớn
ở đáy được xử lý tiếp ở lần lượt ở hai bậc cyclon tiếp theo để thu hồi tinh bột. Lượng
tinh bột được thu hồi này được tuần hoàn trở lại bồn trộn dịch ban đầu. Cát được tách
ra ở đáy cyclon bậc ba và được mang đi xả thải.
2.3.3

Hồ hóa và nấu

Dịch bột được trộn với enzym alpha amylase nhằm phá vỡ mạch tinh bột ban đầu
của sắn. Bồn trộn dịch được duy trì ở nhiệt độ 83-88 (oC), thích hợp cho quá trình
chuyển hóa này. Amoniac có thể được sử dụng để điều chỉnh pH và cung cấp dinh
dưỡng cho men.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương


Đồ án tốt nghiệp

16

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 2.5: Sơ đồ quá trình hồ hóa và nấu
Dịch cháo được chuyển vào bồn dịch hóa để tiếp tục quá trình chuyển hóa. Thời
gian lưu ở bồn dịch hóa trong khoảng 2 giờ nhằm chuyển hóa hết tinh bột sang các
dạng dextrin và đường đa.

Sau đó, dịch cháo được gia nhiệt đến 100-110 (oC) để chuyển hóa triệt để tinh bột
còn sót lại sau quá trình dịch hóa, đồng thời tiệt trùng dịch trước khi lên men để tránh
sự nhiễm khuẩn. Dịch cháo được gia nhiệt bằng hơi rồi lưu giữ trong 3 thiết bị nấu
dạng ống (cooktube) trong khoảng 15 phút. Sau khi nấu, dịch được làm mát và chuyển
vào bồn lên men. Enzym gluco amylase được thêm vào dịch cháo để chuyển hóa
đường đa thành đường đơn có thể lên men được. Urê cũng được bổ sung để cung cấp
dinh dưỡng cho men.
2.3.4

Lên men

Hệ thống lên men gồm 6 bồn cho phép quá trình lên men được thực hiện theo mẻ.
Có một bồn nhỏ được sử dụng làm bồn nhân men. Ở đây men khô được hòa trộn
và nhân giống đến mật độ cần thiết cho mỗi mẻ lên men. Mật độ và tốc độ phát triển

SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang

10H5

HD:ThS. Lê Thị Ngọc Sương