công nghệ sản xuất rượu từ rỉ đường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1

NGUYÊN LIỆU RỈ ĐƯỜNG
1.1.1 Thành phần hóa học
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của rỉ đường mía [4].
Thành phần
Chất khô

Đường

Hàm lượng (%)
Sacaroza
Glucoza

(80-85%)

40
và

20

fructoza
Các

chất

phi

Hợp chất hữu cơ

30-32

Hợp chất vô cơ

6-10

đường
Nước

15-20

Đường nghịch đảo của rỉ đường bắt nguồn từ mía và từ sự thuỷ phân sacaroza trong
quá trình chế biến đường. Tốc độ phân giải tăng lên theo chiều tăng của nhiệt độ và độ
giảm hay tăng của pH tuỳ theo thuỷ phân bằng axit hay kiềm. Sự phân giải sacaroza
thành glucoza và fructoza vừa là sự mất mát sacaroza vừa là sự yếu kém về chất lượng
bởi vì glucoza và fructoza sẽ biến thành axit hữu cơ và hợp chất màu dưới điều kiện thích
hợp. Trong môi trường kiềm, fructoza có thể biến thành axit lactic, fufurol, oxymetyl,
trioxyglutaric, trioxybutyric, axetic, formic và CO 2. Đường nghịch đảo còn tác dụng với
axit amin, peptit bậc thấp của dung dịch đường để tạo nên hợp chất màu. Tốc độ tạo
melanoidin phụ thuộc và pH rỉ đường rất thấp ở pH = 4,9 và rỉ đường rất cao ở pH = 9.
1.1.1 Vi sinh vật trong rỉ đường mía
Bảng 1.2. Phân loại rỉ đường theo số lượng vi sinh vật tạp nhiễm[13]
Loại rỉ
đường

Số lượng vi sinh vật

Đánh giá và xử lý

trong 1 gam rỉ đường

I

100 000

Rất tốt, không cần xử lý

II

100 000 ÷ 1 000 000

Trung bình, cần thanh trùng

III

1 000 000 ÷ 5 000 000

Nhiễm nặng, cần xử lý nghiêm ngặt


bằng hóa chất và tác dụng nhiệt
Có rất nhiều vi sinh vật trong rỉ đường mía. Đa số chúng từ nguyên liệu, một số nhỏ
từ không khí, nước và đất vào dịch đường. Loại nào chịu được tác dụng nhiệt hay tác
dụng của hoá chất thì tồn tại. Có thể phân chúng thành 3 loại: Vi khuẩn, nấm men và nấm
mốc. Trong đó loại đầu là nguy hiểm hơn cả vì nó gồm nhiều giống có khả năng sinh bào
tử. Người ta chia rỉ đường làm 3 loại tuỳ theo số lượng vi sinh vật tạp nhiễm (Bảng 1.2).
Trong số các vi khuẩn có mặt trong rỉ đường mía, nguy hiểm nhất là vi khuẩn lactic và
acetic. Mức độ nhiễm khuẩn được xác định bằng sự tăng độ chua khi mật rỉ “tự lên men”.
Sự nhiễm vi sinh vật ảnh hưởng đến chất lượng rỉ đường, làm giảm hiệu suất tổng thu
hồi.

1.1.2 pH của rỉ đường
pH của rỉ đường phụ thuộc vào nguyên liệu sản xuất và phương pháp sản xuất. Với rỉ
đường sản xuất bằng phương pháp sunfit hóa thì pH = 5,5 ÷ 6,2.
1.1.3 Bảo quản rỉ đường
Rỉ đường được bảo quản trong các bồn chứa hình trụ bằng thép hoặc bằng bêtông cốt
thép, thể tích bình chứa được tính toán sao cho đủ sản xuất ít nhất được 3 tháng. Thông
thường, bồn chứa có thể tích khoảng 600 ÷ 5000m3.
Bồn chứa rỉ đường phải đủ các thiết bị như: thiết bị báo mức rỉ đường cho bồn, thiết
bị đo nhiệt độ, hệ thống ống dẫn hơi nước để gia nhiệt, ống dẫn rỉ đường giúp cho rỉ
đường dễ di chuyển trong trường hợp rỉ đường bị sánh lại khi trời lạnh. Ngoài ra, cũng
nên có hệ thống bơm đảo trộn rỉ đường trong bồn chứa để cho rỉ đường đồng nhất, đảm
bảo chất lượng rỉ đường đồng đều trước khi đưa vào sản xuất.
Trong quá trình bảo quản thì khối lượng rỉ đường giảm xuống, nguyên nhân chủ yếu
là do sự bay hơi nước. Bình quân giảm 0,2%/tháng.
Khi hàm lượng chất khô trong rỉ đường đạt trên 75% thì lượng nấm men dại, vi khuẩn
tạp thành acid rất ít, chất lượng rỉ đường giảm không đáng kể trong suốt thời gian bảo
quản. Nếu hàm lượng chất khô trong rỉ đường dưới 70% thì sự tổn thất đường lên tới
1,3% khối lượng rỉ đường. Tổn thất đường tăng mạnh khi nồng độ chất khô dưới 40%.
Ngoài ra trong quá trình bảo quản cũng xảy ra phản ứng giữa các acid amin và đường
khử tạo thành melanoidin. Phản ứng này xảy ra vừa làm mất đường vừa làm hao hụt acid
amin, ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển của nấm men sau này.


Để tránh hiện tượng vi sinh vật phát triển, quá trình bảo quản cần giữ cho rỉ đường
không bị pha loãng. Muốn vậy, bồn chứa rỉ đường phải đậy kín không để nước mưa bên
ngoài xâm nhập và hạn chế dung nước rửa. Đồng thời dùng các chất sát trùng như
formol, Na2SiF6 với tỉ lệ 0,015 ÷ 0,02% so với khối lượng rỉ đường.
1.1.4 Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường để sản xuất cồn etylic
- Giá rẻ
- Sử dụng tiện lợi

- Nguồn cung cấp phổ biến
- Không phạm đến chính sách lương thực
1.2
GIỚI THIỆU VỀ LÊN MEN
1.2.1 Khái niệm quá trình lên men etylic
Quá trình lên men etylic là quá trình chuyển hóa đường glucoza thành rượu etylic và
CO2 dưới tác dụng của hệ thống enzyme của một số vi sinh vật. Tác nhân lên men rượu
chủ yếu là nấm men. Nhiều loài vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí không bắt buộc cũng có khả
năng tạo thành rượu như một sản phẩm chủ yếu hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men
hexoza hay pentoza.
1.2.2 Cơ chế lên men rượu từ rỉ đường
1.2.2.1Xử lý rỉ đường trước khi lên men
Rỉ đường đặc
(≥ 80Bx)
Nước
H2SO4

Pha loãng sơ bộ
Axit hóa
Lắng
Tách cặn

Cặn

Dịch trong
Chất sát trùng
Dinh dưỡng
Pha chế dịch lên men
Hình 1.1 Sơ đồ quá trình xử lý rỉ đường trước lên men

Mật mía không kết tinh trong quá trình sản xuất đường gọi là “rỉ đường”. Có thể bảo
quản rỉ đường ở nồng độ chất khô 55-80% hoặc pha loãng sơ bộ xuống 45-60% rồi tiến
hành xử lý. Nếu để ở nồng độ cao thì tạp chất sẽ lớn nên khả năng diệt khuẩn và loại tạp
chất kém, tuy nhiên nếu để ở nồng độ thấp thì sẽ tốn nhiều thiết bị nhưng diệt được nhiều
tạp khuẩn và tách được nhiều tạp chất hơn. Trong thực tế, rỉ đường ở nồng độ chất khô
50-55% thì hiệu quả quá trình xử lý là cao nhất.
Trong rỉ đường có chứa hàm lượng chất khô và hàm lượng đường cao nên các tạp
khuẩn không sinh trưởng phát triển, nhưng chúng vẫn duy trì sự sống. Khi pha loãng đến
nồng độ thấp thì tạp khuẩn trong rỉ đường bắt đầu phát triển và làm tiêu hao đường trong
mật rỉ, do đó phải tiến hành xử lý. Mức độ pha loãng tùy thuộc vào phương pháp lên
men, theo sơ đồ một nồng độ hay hai nồng độ. Trong đồ án này, lựa chọn phương pháp
lên men một nồng độ và tiến hành lên men liên tục. Rỉ đường được pha loãng đến 50% để
đảm bảo hiệu quả quá trình axit hóa.
Sau khi pha loãng sơ bộ, rỉ đường được đưa qua công đoạn axit hóa. Trong thành
phần của rỉ đường có chứa rất nhiều ion Ca 2+. Quá trình axit hóa sẽ làm kết tủa Ca 2+ lắng
xuống kéo theo nhiều chất cặn khác làm trong rỉ đường. Mặt khác, quá trình axit hóa còn
giúp chuyển hóa đường sacaroza thành monosacarit và ức chế, tiêu diệt vi sinh vật. Quá
trình axit hóa được thực hiện bằng cách bổ sung H 2SO4 vào rỉ đường để tạo môi trường
axit có pH=4,5-5.
Sau khi kết thúc quá trình axit hóa, rỉ đường được đưa đi lắng để chuẩn bị cho quá
trình tách căn, làm trong rỉ đường. Thông thường, thời gian lắng khoảng 120 phút. Sau
khi lắng xong thì tiến hành tách cặn. Quá trình tách cặn có thể kết hợp giữa gạn lắng với
ly tâm. Sau khi tách cặn thu được dịch trong và cặn.
Dịch trong được mang đi pha chế dịch lên men. Đầu tiên, dịch trong tiếp tục được pha
loãng đến nồng độ thích hợp (tùy thuộc công nghệ và phương pháp lên men). Tiếp theo,
tiến hành bổ sung chất diệt khuẩn Natri fluorosilicate (Na 2SiF6) vào dịch lên men để diệt
khuẩn trước khi cấy nấm men vào. Mặt khác, rỉ đường rất nghèo dinh đưỡng, đặc biệt là
nguồn N và P. Để nấm men phát triển tốt, người ta thường bổ sung N từ các nguồn ure
((NH2)2CO, muối amoni phosphate ((NH4)2SO4). Đối với P, có thể bổ sung từ các nguồn

diphospho pentaoxit (P2O5), axit phosphoric (H3PO4), các muối phosphate [4].


1.2.2.2Vi sinh vật lên men rượu
Rượu etylic là sản phẩm lên men khá phổ biến của nhiều nhóm vi sinh vật, chủ yếu là
các chủng nấm men. Các chủng nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia rượu là
Saccharomyces cerevisiae, Sac.ellipsoids, Sac.carlsbergensis. Nhiều loài vi khuẩn hiếu
khí không bắt buộc và vi khuẩn kỵ khí cũng tạo thành rượu trong quá trình lên men
hexose hoặc pentose.
a. Yêu cầu về giống vi sinh vật
Giống vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men phải đáp ứng được các yêu cầu sau
đây:
-

Có tốc độ phát triển nhanh trên môi trường sản xuất;
Có khả năng chịu được những điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất:

-

nhiệt độ cao, pH thấp, sự có mặt của chất sát trùng trong dịch đường;
Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại đường tạo ra nhiều sản phẩm

chính và ít sản phẩm phụ;
- Chịu được áp suất thẩm thấu lớn và nồng độ rượu cao.
Trong quy trình sản xuất cồn, người ta thường sử dụng chủng Saccharomyces
cerevisiae với các giống XII, II, MTB, T, 396.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm men.
Điều kiện môi trường ảnh hưởng khá lớn đến tốc độ sinh trưởng và phát triển của nấm
men. Chúng phát triển tốt ở điều kiện nhiệt độ 10-12 oC đối với nấm men chìm và 2832oC đối với nấm men nổi. Càng xa khoảng nhiệt độ tối thích, khả năng sinh trưởng của
nấm men càng giảm. Nếu nhiệt độ thấp hơn 5 oC hoặc cao hơn 38oC thì nấm men ngừng

phát triển. Với điều kiện nước ta, nấm men có nhiệt độ tối thích càng cao thì càng có lợi.
Nấm men có thể tồn tại được trong một khoảng pH khá rộng 2-10, nó phát triển tốt
trong môi trường có pH=4-5. Trong quá trình nuôi vi sinh vật, pH thường có xu hướng
giảm nhưng không đáng kể. Có thể điều chỉnh bằng các thành phần dinh dưỡng như các
muối axit hay kiềm.
Nồng độ rượu trong dấm chín cũng ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và phát triển
của nấm men. Nếu nồng độ rượu đạt 1%, thì khả năng nảy chồi của nấm men giảm. Nồng
độ rượu đạt 2%, quá trình sinh trưởng của nấm men bắt đầu chậm lại. Khi nồng độ rượu
trong dấm chín đạt đến 5% thì nó ngừng phát triển. Để hạn chế sự ảnh hưởng của nồng
độ rượu đến nấm men trong quá trình nuôi, cần hạn chế sự lên men tạo rượu bằng cách


bổ sung liên tục oxy vào môi trường nuôi vi sinh vật đồng thời giải phóng lượng rượu ra
khỏi môi trường.
Nếu trong quá trình nuôi có tiến hành sục khí và đảo trộn thì sẽ giúp rút ngắn chu kì
nuôi nấm men. Sục khí giúp cung cấp oxi cho nấm men phát triển, hạn chế sự lên men
đồng thời giải phòng CO2 ra khỏi môi trường lên men. Quá trình đảo trộn giúp tăng
cường sự tiếp xúc giữa nấm men với môi trường. Nấm men có khả năng hấp thụ chất
dinh dưỡng từ môi trường tốt hơn nên sinh trưởng nhanh hơn. Đồng thời quá trình này
còn giúp giải phóng lượng rượu ra khỏi môi trường.
Các yếu tố khác như các chất sát trùng và kim loại nặng có mặt trong môi trường cũng
có thể gây ra những ảnh hưởng có lợi hoặc bất lợi cho nấm men. Nếu trong môi trường
có tồn tại vi sinh vật lạ, chúng có thể bị tiêu diệt bởi các chất sát trùng. Tuy nhiên, các
chất sát trùng này cũng có thể tiêu diệt nấm men.
1.2.2.3Quá trình lên men
Bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử sinh học cung cấp năng
lượng cho vi sinh vật. Trong lên men rượu, ethanol và CO 2 là sản phẩm tích tụ chiếm ưu
thế. Ngoài ra còn có nhiều sản phẩm phụ khác như axit, este, aldehyt, rượu cao phân tử.

H

H
C

H
C=
CH3 O

OH

CH3
2 Ethanol
Glucose

2 Acetylaldehyde
2NAD+

2NADH

O2 Pyruvate
Hình 1.2 Cơ chế lên men rượu
C= O
Quá trình lên men diễn ra trong điều kiện thiếu
oxy (khi
C= O
chuỗi vận chuyển điện tử không thể diễn ra) và trở thành phương
CH3 tiện chủ yếu của
2 ATP
2 ADPtrình tổng quát
tế bào để sản xuất ATP. Phương

của quá trình lên men rượu là :
C6H12O6 + H3PO4 + ADP
2C2H5OH + 2CO2 + ATP
Nấm men phát triển tốt trong môi trường hiếu khí, nhưng khi gặp điều kiện kỵ khí thì
bắt đầu quá trình lên men. Đường và chất dinh dưỡng được nấm men hấp thụ qua màng


tế bào. Trong tế bào đường được chuyển hóa thành pyruvate. Trong điều kiện yếm khí,
dưới tác dụng của enzyme pyruvate decarbonxidase, pyruvate bị khử thành
acetylaldehyde và CO2. Sau đó, acetylaldehyde dưới tác dụng của enzyme
ancoldehydrogenase có trong nấm men sẽ chuyển hóa thành rượu etylic. Etylic và CO 2
được hình thành sẽ thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán nhanh vào môi trường xung quanh.
1.2.3 Các phương pháp lên men rượu etylic
1.2.3.1Phương pháp men thuốc bắc (MTB)
Viên men thuốc bắc (MTB) gồm tinh bột sống có thêm những vị thuốc bắc có nấm
mốc và nấm men được nuôi cấy và phát triển. Theo phương pháp MTB thì nguyên liệu
chứa tinh bột (gạo) không cần phải nghiền mịn và nấu thành dạng cháo mà chỉ cần nấu
chín như nấu cơm (cũng chính điều này làm hạn chế tác dụng của enzyme lên tinh bột
nên hiệu suất đường hóa thấp). Gạo sau khi nấu chín được trải ra trên các nong sạch để
làm nguội rồi trộn với MTB đã nghiền thành bột, tỷ lệ MTB dung sao với gạo là 1,52,5%. Sau đó, cho vào các thúng và phủ vải phía trên để ủ.
Quá trình đường hóa và rượu hóa xảy ra đồng thời. Tuy nhiên trong 2-3 ngày đầu thì
quá trình đường hóa chiếm ưu thế. Quá trình rượu hóa chỉ xảy ra mạnh hơn khi cho cơm
đã ủ vào các chum, vại rồi thêm nước sạch vào ngập khối nguyên liệu (thông thường 2-3
lít nước sạch / 1kg gạo), ủ tiếp từ 2-3 ngày. Trong sản xuất lớn người ta thường bổ sung
thêm những nấm men đã được nuôi cấy thuần khiết. Sau khi ủ xong thì đem hỗn hợp đi
cất rượu.
Nhược điểm: Độ acid trong dịch lên men, dễ nhiễm tạp khuẩn, khó cơ giới hóa, hiệu
suất thu hồi rượu thấp (60-70%).
1.2.3.2 Phương pháp Amylomyces – Rouxii (Mucor Rouxii)
Đặc điểm của phương pháp này là sử dụng nấm mốc và nấm men nuôi cấy thuần khiết

và riêng biệt. Sau đó cho phát triển tiếp tực trên môi trường cần lên men giàu chất dinh
dưỡng (thường là gạo) trong điều kiện vô trùng tuyệt đối, có sục khí ở những giai đoạn
cần thiết để thực hiện quá trình đường hóa. Một chu kỳ sản xuất gồm các giai đoạn sau
đây diễn ra tuần tự: Chuẩn bị thiết bị  Nấu chín khối nguyên liệu  Làm nguội khối
nấu đạt 38-39oC  Phát triển nấm mốc và thực hiện đường hóa  Thực hiện rượu hóa
cho đến khi kết thúc. Tất cả các giai đoạn đó diễn ra trên cùng một thiết bị kí, vô trùng
tuyệt đối.


Ưu điểm: Hiệu suất thu hồi cao, dễ cơ giới hóa, tự động hóa, ít lao động thủ công.
Nhược điểm: Chu kỳ sản xuất kéo dài (8-10 ngày), khó đảm bảo vô trùng, đòi hỏi
nguyên liệu phải giàu dinh dưỡng, khi thay đổi nguyên liệu phải thay đổi chủng nấm
men, nấm mốc.
1.2.3.3 Phương pháp Mycomalt
Mycomalt là chế phẩm thô của nấm mốc, được nuôi cấy trên bề mặt của môi trường
đặc gồm cám hoặc bột ngô và trấu. Lượng chế phẩm thô dung để đường hóa khá lớn, 1012% so với khối lượng nguyên liệu. Lượng canh trường men sử dụng trong giai đoạn
rượu hóa khoảng 10% thể tích dịch lên men dẫn đến quá trình lên men diễn ra nhanh
chóng.
Ưu điểm (So với phương pháp amylo): Ít bị nhiễm chua, không đòi hỏi chế độ vô
trùng nghiêm ngặt. Rút ngắn được chu kỳ sản xuất. Không kén chọn nguyên liệu. Thích
hợp quy mô sản xuất công nghiệp vừa và nhỏ.
Nhược điểm: Cần nhiều bột ngô, trấu để chế tạo mycomalt. Cần nhiều diện tích để
nuôi cấy mốc. Thao tác vất vả, nuôi cấy giống phức tạp. Cần nhiều thiết bị đường hóa,
lên men. Cần có máy lạnh để làm nguội nhanh dịch đường từ 60oC xuống 30oC
1.3
CHƯNG CẤT – TINH CHẾ RƯỢU ETYLIC
1.3.1 Mục đích
Sau khi quá trình lên men kết thúc, thu được sản phẩm gọi là dấm chín. Dấm chín này
tiếp tục được đưa qua quá trình chưng cất để thu hồi hết lượng cồn có trong dấm. Sản
phẩm thu được sau quá trình chưng cất được gọi là cồn thô. Cồn thô tiếp tục được đưa

qua quá trình tinh chế để loại bỏ tạp chất và nâng cao độ cồn. Sau khi tinh chế ta thu
được cồn tinh chế [5].
1.1.1 Nguyên lý
Dấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như rượu etylic, ester, aldehyt, rượu bậc cao.
Các chất hòa tan không bay hơi như dextrin, protein, các chất vô cơ… cùng với một ít
đường maltose chưa lên men và các chất không hòa tan như vỏ trấu, xác nấm men. Do
đó, dấm chín là một hỗn hợp nhiều cấu tử. Hiện nay, lý thuyết chưng cất chỉ mới nghiên
cứu hệ 2 cấu tử. Mặt khác, thành phần chủ yếu của dấm chín là rượu etylic và nước. Vì
vậy ta xem dấm chíny như là một hỗn hợp gồm 2 cấu tử trên [6].

A

O

a

100

x


Hình 1.3 Chưng cất hệ 2 cấu tử nước – cồn
Ở điều kiện áp suất thông thường (p = 760mmHg) phí điểm của hỗn hợp rượu – nước
là 95,57% khối lượng. Từ 0 - phí điểm trên đồ thị, độ bay hơi tương đối của rượu lớn hơn
nước nên cồn bay hơi trước.
Trong cồn thô còn chứa rất nhiều các tạp chất khác như aldehyt, este, axit, rượu bậc
cao. Cồn thô được đưa đi tinh chế để loại bớt tạp chất, nâng cao nồng độ rượu trong sản
phẩm. Dựa vào đặc tính phân tách, các tạp chất trong cồn thô được chia làm 3 nhóm:
- Tạp chất đầu: Gồm những tạp chất dễ bay hơi hơn rượu etylic như aldehyt axetic
(CH3CHO), axetat etyl (CH3COOC2H5), format etyl (HCOOC2H5), axetat metyl

(CH3COOCH3), … Trong thực tế các tạp chất này được gọi chung là este – aldehyt. Khi
tinh chế cồn thì aldehyt axetic là khó tách hơn cả vì nó hòa tan trong rượu cả ở thể hơi lẫn
thể lỏng;
- Tạp chất cuối: Gồm những chất có nhiệt độ sôi cao hơn rượu etylic nên khó bay hơi
hơn. Nhóm này chủ yếu gồm các rượu cao phân tử. Nhóm này thường tồn tại ở dạng dầu
không hòa tan trong nước nên trong sản xuất được gọi là dầu fuzel;
- Tạp chất trung gian: gồm những chất mà có thể bay hơi cùng với tạp chất đầu hoặc ở lại
tạp chất cuối tùy thuộc vào nồng độ rượu và tính chất vật lý của tạp chất. Khi nồng độ
rượu thay đổi thì độ bay hơi của tạp chất thay đổi theo.
Nếu hàm lượng tạp chât không nhiều lắm, ta có thể giả thiết rằng độ bay hơi của tạp
chất này không phụ thuộc vào sự có mặt của các tạp chất khác. Căn cứ vào giả thiết đó ta
có thế lần lượt nghiên cứu được sự vận chuyển của từng loai tạp chât trong tháp tinh chế
và biết được tình hình phân bố của chúng theo chiều cao của tháp. Gọi A% (theo trọng
lượng) là hàm lượng rượu etylic ở thể hơi, a% (theo trọng lượng) là hàm lượng rượu ơ thế
lòng và tỷ số A/a = Kr gọi là hệ số bốc hơi của rượu. Đối với tạp chất ta cũng có tương tự


Trong đó: α là lượng tạp chất ở thể hơi
β là lượng tạp chất ở thể lỏng
Hệ số bốc hơi K phụ thuộc vào nồng độ của rượu etylic.
- Khi nồng độ rượu etylic tăng, hệ số bốc hơi của mọi tạp chất đều giảm xuống.
- Khi nồng độ rượu etylic < 55% thì hệ số bốc hơi của mọi tạp chất lớn hơn 1.
- Riêng đối với các tạp chất đầu điển hình như: axetat etyl, axetat metyl, andehyt
axetic, thì hệ số bốc hơi lớn hơn 1 đôi với bất kỳ nồng độ rượu etylic nào. Các loại tạp
chất này dễ tách ra khi chưng cất.
- Tạp chất cuối điển hình như: izoamylic thì, khi nồng độ rượu cao, hệ số bốc hơi
izoamylic nhỏ hơn 1. Khi nồng độ rượu etylic là 55% thì hệ số bốc hơi gần bằng 1. Khi
nồng độ rượu etylic nhỏ hơn 55% (theo thể tích) thì hệ số bốc hơi lại lớn hơn 1.
- Các tạp chất trung gian khó phân tách nhất, đặc biệt là izobutyrat etyl, vì khi nồng
độ rượu cao, thì hệ số bốc hơi của tạp chất này gần bằng 1. Do đó, mà tạp chất này

thường phân bố đều giữa thể lỏng và thể hơi, có thế bốc hơi thẹo tạp chất đầu hay ở lại
tạp chất cuối.
- Hệ số tinh chế K’: là tỷ số giữa hệ số bốc hơi của tạp chất và hệ số bốc hơi của rượu
etylic, nghĩa là:

Hệ số tinh chế K’ cho chúng ta thấy rõ được việc tách tạp chất khỏi cồn thô và tạp chất
tăng hay giảm theo tỷ lệ của rượu etylic khi tinh chế. Nếu:
- K’ > 1: tạp chất tập trung nhiều ở thế hơi, tạp chất dễ bốc hơi hơn rượu etylic, do đó
tinh chế tách được nhiều tạp chất hơn.
- K’ = 1: tạp chất trong thể hơi và thể lỏng đều giống nhau, có nghĩa là lượng tạp chất
còn lại không thay đổi, việc tinh chế rượu không xảy ra.
- K <1: tạp chất trong thể hơi nhỏ hơn trong thể lỏng, tạp chất khó bốc hơi hơn rượu
etylic, do đó tinh chế được ít tạp chất hơn.


Hệ số tinh chế đặc trưng cho khái niệm về các nhóm tạp chất, tạp chất đầu khi K ’ > 1, tạp
chất cuối khi K’ < 1 và tạp chất trung gian khi K’ = 1.
1.1.2 Các phương pháp chưng cất-tinh chế [4]
1.1.1.1 Các phương pháp chưng cất.
Trong công nghiệp, để sản xuất ethanol thường sử dụng thiết bị chưng cất loại một
tháp hoặc hai tháp.
a. Thiết bị chưng cất loại một tháp (H.1.4)

C

1
A- Tháp rượu
B- Tháp dấm chín

A

C- Thiết bị ngưng tụ
(hâm dấm)

D

D- Thiết bị làm lạnh
1- Dấm chín 2- Bã
3- Hơi nóng 4- Cồn thô
B

4

Tháp cất gồm 2 phần: phần dưới (B) là tháp dấm chín, phần trên (A) là tháp rượu.
3
Tháp2dấm chín có nhiệm
vụ tách rượu etylic ra khỏi dấm chín theo nguyên tắc chưng cất
Hình 1.4
đơn giản. Trong tháp đặt từ 15-22 đĩa. Tháp rượu (A) có nhiệm vụ cô đặc hỗn hợp rượu –
nước ở thể hơi bốc lên từ tháp dấm chín. Tháp rượu gồm 15-18 đĩa. Đối với sản xuất cồn
từ rỉ đường, đĩa được sử dụng trong tháp thường là loại chóp.


Nguyên tắc hoạt động: Dấm chín được bơm vào thiết bị ngưng tụ (hâm dấm) C và
được nhiệt ngưng tụ của hơi rượu – nước hâm nóng đến 75 oC, theo đường ống đi vào đĩa
trên cùng của tháp dấm chín B. Chất lỏng ngưng tụ từ đĩa trên cùng của tháp rượu A cũng
từ từ chảy xuống. Dấm chín chảy từ đĩa trên cùng của tháp B xuống tới bộ phận bốc hơi.
Hơi rượu - nước từ tháp dấm chín bốc hơi cô đặc gần 30% và qua tháp rượu tiếp tục được
cô đặc. Phần trên cùng của tháp rượu có nồng độ khoảng 88-90% thể tích. Hơi rượu qua
thiết bị ngưng tụ phần lớn ngưng tụ thành thể lỏng và hồi lưu về đĩa trên cùng của tháp

rượu A. Rượu có nồng độ càng cao thì lượng hồi lưu càng lớn. Tỷ số giữa lượng hồi lưu
và lượng rượu cất ra được gọi là hệ số hồi lưu. Khi nồng độ rượu đạt 88% theo thể tích
thì hệ số hồi lưu là 2,5. Phần hơi rượu sau khi qua bình ngưng tụ mà chưa được ngưng tụ
sẽ tiếp tục được đưa qua thiết bị làm lạnh D để ngưng tụ thành sản phẩm lỏng gọi là cồn
thô.
b. Thiết bị chưng cất loại hai tháp (H.1.5)

11
D

D

T

E

B

A

C

5

4

A- Đoạn cô đặc rượu; B- Tháp dấm chín; C- Đoạn cất rượu sót
D- Thiết bị ngưng tụ; E- Thiết bị làm lạnh; T- Thiết bị tách bọt 2
1- Dấm chín; 2- Bã rượu; 3- Hơi nóng; 4- Cồn thô;
3 5- Nước thải

Nguyên tắc hoạt động: Dấm chín được hâm nóng ở bình ngưng tụ D rồi chảy xuống
3 trên cùng của tháp dấm chín B, chảy từ trên xuống dưới và được hơi nóng 3 đun nóng
đĩa
Hình 1.5


ở phần cuối cùng của tháp. Bã rượu được ống dẫn bã 2 tháo ra, còn hơi rượu từ tháp dấm
chín bốc lên qua bộ phận tách hơi T và đoạn cất rượu C và cô đặc ở đoạn A. Hơi rượu đã
cô đặc qua thiết bị ngưng tụ D, phần ngưng tụ hồi lưu trở lại tháp, phần chưa ngưng tụ
tiếp tục qua thiết bị làm lạnh E để ngưng tụ thành sản phẩm cồn thô.
1.1.1.1 Các phương pháp tinh luyện cồn thô.
Từ dấm chín qua chưng cất ta thu được cồn thô. Trong cồn thô còn chứa nhiều tạp
chất độc hại, đồng thời nồng độ rượu etylic chưa đạt yêu cầu, vì vậy cần phải tiến hành
tinh chế cồn thô. Cồn thô thường được tinh chế trong các thiết bị loại một tháp làm việc
gián đoạn hoặc thiết bị loại hai tháp làm việc liên tục.
a. Thiết bị tinh chế loại một tháp làm việc gián đoạn (H.1.6)

1- Nồi cất
2- Tháp tinh chế
3

3- Thiết bị ngưng tụ
4- Thiết bị làm lạnh

2

5- Bầu quan sát
6- Bộ phận điều chỉnh hơi

6

4

Hơi

1

5

Cồn sản phẩm
Nước ngưng
Hình 1.6

Nguyên tắc hoạt động: Nồi cất là một thùng hình trụ làm bằng thép đáy phẳng, nắp
hình chóp có ống hơi ở giữa. Trong nồi cất có hai ống ruột gà để liên tục đun sôi và đảo
trộn. Để đảm bảo áp suất hơi được ổn định, trên đường ống dẫn hơi vào tháp có lắp bộ


phận điều chỉnh hơi. Tháp tinh chế gồm nhiều đoạn, mỗi đoạn có nhiều đoạn dạng chóp.
Số lượng đĩa có trong tháp khoảng 42-52 đĩa, đôi khi lên đến 60 đĩa.
Sau quá trình tinh luyện, thu được một số sản phẩm sau:
- Cồn đầu: Chứa phần lớn là este và aldehyt;
- Cồn loại III: Chứa lượng tạp chất đầu nhiều hơn cồn thô ban đầu;
- Cồn loại II: Chất lượng tương đương cồn thô ban đầu;
- Cồn loại I (cồn tinh luyện) có nồng độ rượu lớn hơn 95,5% thể tích;
- Cồn cuối: Chứa nhiều tạp chất cuối;
- Dầu fuzel: Dùng để tách lấy chất thơm và dùng làm dung môi hữu cơ.
b. Thiết bị tinh chế loại hai tháp làm việc liên tục
Thiết bị gồm hai tháp: tháp aldehyt và tháp tinh chế.
Nhiệm vụ của tháp aldehyt là tách các cấu tử dễ bay hơi hơn ethanol ra khỏi cồn thô,
chủ yếu là các este và aldehyt. Cồn thô đã tách este và aldehyt còn chứa dầu fuzel ở phần

3
6
4 vào tháp tinh chế.
dưới của tháp aldehyt liên tục chảy
Ở tháp tinh chế, cồn thô tiếp tục
được tách dầu fuzel và tạp chất đầu.
Sơ đồ làm việc của thiết bị tinh chế loại hai tháp làm việc liên tục như hình 1.7
Tháp aldehyt gồm hai phần: Phần dưới B là phần bốc hơi các tạp chất đầu, phần trên
A là phần làm cô đặc các tạp chất đầu. Tháp tinh chế cũng gồm hai đoạn: Đoạn dưới B là
phần chưng, đoạn trên A là phần luyện. Ở phần chưng, hơi, rượu etylic, các tạp chất bay
Cồn
hơi lên,Acòn dầu fuzel tập trung ở dưới. Ở phần tinh luyện, hơi rượu- nước được cô đặc và
thô
rượu được
1 tách khỏi tạp chất đầu.
Nước
B

9
2

7

10

A
8

Cồn
đầu

B
5

Hơi
Dầu fuzel
Hơi

Hình 1.7

Nước thải


11

13

12

1- Tháp aldehyt
2- Tháp tinh chế 3- Thiết bị ngưng tụ cho tháp aldehyt
4- Thiết bị làm lạnh cho tháp aldehyt 5- Thiết bị ngưng tụ cho tháp tinh chế
6- Thiết bị làm lạnh cho tháp tinh chế 7- Thiết bị làm lanh cồn đầu
8- Bầu quan sát cồn đầu
9- Thiết bị làm lạnh cồn tinh chế
10- Bầu quan sát cồn tinh chế
11- Thiết bị làm lạnh ngưng tụ dầu
12- Bộ phận tách dầu fuzel
13- Thiết bị ngưng tụ làm lạnh
Nguyên tắc làm việc: Cồn thô sau khi được ph loãng với nước để có nồng độ 4050%V ở thùng cao vị thì liên tục chảy vào đĩa trên cùng của phần bốc hơi tháp aldehyt 1.
Hơi nước được cho trực tiếp ở dưới dáy tháp. Tạp chất đầu tách khỏi cồn thô được cô đặc

ở phần trên của tháp aldehyt. Hơi tạp chất sau khi cô đặc tiếp tục đi qua thiết bị ngưng tụ
3. Hơi ngưng tụ thành thể lỏng được hồi lưu về tháp, phần còn lại chưa ngưng tụ được
đưa qua thiết bị làm lạnh 4 ngưng tụ thành thể lỏng và hoàn lưu một phần về tháp, phần
còn lại được đưa qua thiết bị làm lạnh cồn đầu 7 rồi đi qua bầu quan sát cồn đầu.
Cồn đầu đã tách este – aldehyt sẽ được chuyển qua tháp tinh luyện 2 ở đoạn B. Ở tháp
tinh chế, một số tạp chất đầu còn sót lại được bốc hơi tiếp lên phần tinh luyện A, còn dầu
fuzel bị giữ lại ở dưới tháp tại các đĩa có nồng độ rượu 40-55%V. Các tạp chất trung gian
dễ bay hơi bốc hơi cao hơn so với tạp chất cuối và thường tập trung ở các đĩa có nồng độ
rượu 70-80%V. Rượu fuzel là các tạp chất trung gian được lấy ra ở phần trên của đoạn
chưng B qua thiết bị làm lạnh 13; còn phần dưới của đoạn chưng B hơi dầu fuzel bốc lên
vào thiết bị ngưng tụ làm lạnh 11 rồi qua bộ phận tách dầu 12; còn hỗn hợp rượu nước ở
bộ phận tách dầu lại chảy vào phần chưng của tháp tinh chế.


Rượu sau khi đã tách tạp chất trung gian và tạp chất cuối được bốc lên phần tinh
luyện của tháp tinh chế. Càng lên cao, hơi rượu càng được cô dặc dần, qua bình ngưng tụ
5 và hồi lưu về tháp. Phần hơi chưa ngưng tụ còn chứa một ít tạp chất đầu sẽ được tiếp
tục làm lạnh và ngưng tụ ở bình số 6 và hồi lưu về tháp tinh chế. Một phần nhở không đạt
yêu cầu được chuyển về tháp aldehyt hoặc đưa vào thiết bị chứa cồn đầu. Cồn etylic
thành phẩm ở đĩa thứ tư đến đĩa thứ sáu tính từ đỉnh tháp, qua bình làm lạnh 9 và bầu
quan sát 10 vào bồn chứa cồn tinh chế.
1.1
SẢN PHẨM CỒN 96O
1.1.1 Khái quát
Ethanol, còn được biết đến như là rượu etylic hay cồn là một hợp chất hữu cơ nằm
trong dãy đồng đẳng của rượu metylic. Là chất lỏng dễ bay hơi, dễ cháy, không màu. Là
một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống có cồn. Ethanol là một
ancol mạch thẳng có công thức hóa học của nó là C 2H5OH hay CH3CH2OH. Một công
thức thay thế khác là C2H6O. Ethanol thường được viết tắt là EtOH.
1.1.2 Tính chất

Ethanol là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng. Khi cháy với ngọn
lửa màu xanh không khói tạo thành carbon dioxide (CO2) và nước.
Các tính chất của ethanol chủ yếu do sự hoạt động của nhóm hydroxyl (-OH) và do
mạch Carbon ngắn. Vì có nhóm -OH nên giữa các phân tử rượu với nhau và với nước có
thể hình thành liên kết hydro làm cho rượu etylic có khả năng hòa tan vô hạn trong nước
và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với ester hay aldehyt có khối lượng phân tử xấp xỉ.
Ethanol là một dung môi linh động, có thể hòa tan trong nước với các hợp chất hữu cơ
khác như: acid acetic (CH3COOH), acetone (CH3COCH3), benzen (C6H6), cacbon
tetrachlorua (CCl4), dietyl ete (C2H5OC2H5), etylenglycol (C2H4(OH)2), toluene
(C6H5CH3) … Với liên kết hydro làm cho ethanol tinh khiết có khả năng hút ẩm trong
không khí. Nhóm -OH có tính phân cực nên etanol có thể hòa tan các các hợp chất ion
đặc biệt như natri hydroxit (NaOH), kali hydroxit (KOH), calci clorua (CaCl 2) … Vì các
phân tử ethanol có cấu trúc khong phan cực nên dẽ hòa tan các chất không phân cực như
các loại tinh dầu, hương liệu, màu sắc và thành phần trong dược.


Ethanol là một loại rượu đơn chức. nó có nhiệt độ hóa rắn và nhiệt độ sôi lần lượt là
-114,15oC và 78,39oC. Nó có thể hòa tan trong nước với mọi tỉ lệ và tạo ra hỗn hợp đẳng
phí nên việc tách nước trong hỗn hợp ethanol là rất khó khăn.
1.1.3 Điều chế
Ethanol được sản xuất chủ yếu bằng 2 phương pháp: Phương pháp hóa học và phương
pháp sinh học.
a. Phương pháp hóa học: Sản xuất ethanol bằng cách hydrat hóa etylen bằng xúc tác
acid theo phản ứng hóa học sau:
H2C=CH2 + H2O
CH3CH2OH
Phản ứng này được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ 300 oC, áp suất 70-80 atm với chat
xúc tác là axit phosphoric.
b. Phương pháp sinh học: Ethanol được sản xuất bằng phương pháp lên men.
Ở phương pháp này, người ta sử dụng một số chủng nấm men (chủ yếu là

Saccharomyces cerevisiae) để chuyển hóa đường thành thành ethanol và cabon dioxit
(CO2) trong điều kiện không có oxy theo phản ứng sau:
C6H12O6
2CH3CH2OH + 2CO2
Phương pháp lên men có thể sử dụng nguyên liệu giàu tinh bột hoặc nguyên liệu giàu
đường.
1.1.4 Ứng dụng
- Nhiên liệu hoặc phụ gia xăng dầu: Ethanol có thể sử dụng như nhiên liệu (thường
trôn lẫn với xăng) và dùng trong các quy trình công nghệ khác. Etanol cũng được sử dụng
trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đóng băng của nó thấp.
- Đồ uống có cồn: Ethanol là thành phần chính của đồ uống có cồn.
- Thuốc sát trùng: Dung dịch chứa 70% ethanol chủ yếu được sử dụng như chất tẩy
uế. Nó rất hiệu quả trong việc chống lại phần lớn các loại vi khuẩn, nấm cũng như nhiều
loại virut… nhưng không hiệu quả trong việc chống lại các bào tử vi khuẩn.
- Làm dung môi: Ethanol được sử dụng làm dung môi trong sơn, cồn thuốc, các sản
phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa và chất khử mùi…
- Ứng dụng trong y dược: Ethanol là thuốc ngủ. Mặc dù nó ít độc hơn các rượu khác
nhưng vẫn có khả năng dẫ đến cái chết nếu nồng độ cồn trong máu khoảng 5%. Ở nồng
độ thấp hơn có thể gây giảm thị lực hoặc bất tỉnh [9].
1.2
TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỒN
1.2.1 Tình hình sản xuất cồn trên thế giới
Rượu gắn liền với đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của mỗi cộng đồng. Do tác động
quá lớn của rượu với sức khỏe và đời sống con người nên việc nghiên cứu sản xuất, quản


lý rượu không ngừng được hoàn thiện phát triển và có những nét đặc thù riêng của mỗi
nước, mỗi cộng đồng quốc gia. Sản xuất rượu có tốc độ gia tăng mạnh trong vài năm trở
lại đây.

Bảng 1.3 Sản lượng ethanol thế giới qua các năm [10].
Năm

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Sản lượng

39.192

49.540

66.022

73.047

85.763

88.719

(triệu lít)

Ngày này, trữ lượng các nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn đi nhanh chóng đã làm
chuyển hướng ngành công nghiệp cồn sang sản xuất cồn nhiên liệu thay vì chủ yếu phục
vụ công nghiệp đồ uống trước đây. Công nghiệp cồn nhiên liệu của Brazin, Hoa Kỳ,
Trung Quốc, Thái Lan… hiện nay đã đạt được nhiều tiến bộ. Brazin hiện có khoảng 500
nhà máy cồn, năng suất khoảng 16 tỷ lít/ năm, không chỉ phục vụ trong nước mà còn xuất
khẩu, chếm 40% thị phần cồn thương mại toàn cầu. Số lượng nhà máy cồn ở Hoa Kỳ,
Trung Quốc tăng nhanh. Không chỉ giới hạn ở nước mía, rỉ đường, nguyên liệu giàu bột,
một số nước như Nhật Bản, Hoa Kỳ, … đã khởi động các chương trình sản xuất cồn từ
sinh khối thực vật (biomass).
1.2.2 Tình hình sản xuất cồn tại Việt Nam.
Tại Việt Nam, nghề nấu rượu thủ công đã có từ ngàn xưa và chưa có tài liệu nào cho
biết điểm khởi đầu. Ở miền núi, đông bào các dân tộc dung gạo, ngô, khoai, sắn nấu chín
rồi cho lên men, men này được lấy từ một số lá cây hoặc được nuôi cấy thuần khiết hơn.
Sản phẩm nổi tiếng là rượu cần. Ở đồng bằng, nhân dân biết nuôi cấy và phát triển nấm
mốc, nấm men trong môi trường thích hợp, gạo và các nguyên liệu khác được nấu chín,
tất cả được đưa vào chum hoặc vại để ủ. Đó gọi là men thuốc bắc.
Sản xuất cồn rượu theo kiểu công nghiệp ở nước ta chỉ bắt đầu năm 1989 do người
Pháp thiết kế và xây dựng. Trước cách mạng tháng Tám ở nước ta có các nhà máy rượu
Hà Nội, Hải Dương, Nam Định, Bình Tây, Chợ Quán và Cái Rằng. Tất cả đều sản xuất từ
ngô, gạo và theo phương pháp amylo.


Sau ngày hòa bình lập lại (1955), các nhà máy không còn thiết bị nguyên vẹn nên
chính phủ tập trung cả tạo, sửa chữa thành nhà máy Rượu Hà Nội với năng suất 6 triệu
lít/ năm.
Đến năm 1960, chúng ta có thêm 2 nhà máy cồn từ rỉ đường là Việt Trì Phú Thọ và
Sông Lam Nghệ An. Năng suất mỗi nhà máy là 1 triệu lít cồn quy 100o/năm.
Cho đến nay, ngành công nghiệp sản xuất cồn ở Việt Nam vẫn đang trên đà đi lên.
Bảng 1.5. Công suất của các nhà máy sản xuất ở Việt Nam năm 2007 [11].
STT

Tên cơ sở sản xuất

Công suất
(106 l/năm)

Nguyên

liệu

dụng

1

NM Rượu Hà Nội

3.0

Tinh bột sắn

2

NM Rượu Đồng Xuân

3.0

Tinh bột sắn

3

NM Cồn Quảng Ngãi

3.0

Mật rỉ

4

NM Rượu Bình Tây

3.0

Tinh bột sắn

5

NM Đường Lam Sơn

27.0

Mật rỉ

6

NM Đường Hòa Bình

2.0

Mật rỉ

7

NM Đường Sông Lam

1.0

Mật rỉ

8

NM Cồn Hiệp Hòa

6.0

Mật rỉ

9

NM Rượu Bình Định

9.0

Mật rỉ

10

Một số cơ sở tư nhân

10.0

Mật rỉ

11

NM Cồn Tuy Hòa

6.0

Mật rỉ

12

NM Cồn Nagajuna

2.0

Mật rỉ

13

NM Cồn Xuân Lộc, Đồng

6.0

Tinh bột sắn

6.0

Tinh bột sắn

Nai
14

NM Cồn Bình Tây

sử


Cùng với chiến lược phát triển nhiên liệu sinh học của thế giới, ở Việt Nam cũng xuất
hiện rất nhiều các nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu như công ty SaigonPetro, công ty mía
đường Lam Sơn, công ty rượu Bình Tây. Ngày 20/11/2007, Thủ Tướng Chính Phủ đã
chính thức phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến
năm 2025”, trong đó đưa ra mục tiêu đến 2010 sản xuất 100.000 tấn xăng E5/năm và
50.000 tấn B5/năm, đảm bảo 0,4% nhu cầu nhiên liệu cả nước và đến năm 2025 sẽ có sản
lượng hai loại sản phẩm này đủ đáp ứng 5% nhu cầu thị trường nội địa. Đề án cũng đưa
ra 6 giải pháp quan trọng nhằm phát triển năng lượng sinh học và kiến lập thị trường để
đưa ngành này từng bước hội nhập với thế giới [12].

Mật rỉ

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỒN TỪ RỈ ĐƯỜNG
Pha loãng sơ bộ
Axit hóa

Xử lý nhiệt


H2SO4

Chất sát trùng

Chất dinh dưỡng

Pha loãng
Làm nguội và lắng

Pha loãng đến nồng
độ lên men

Lên men

Men giống

Nuôi cấy men giống

Chưng cất

Tinh chế

Tách nước
Cồn thành phẩm
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất ethanol từ mật rỉ.

2.1 Pha loãng và xử lý rỉ đường
2.1.1 Mục đích


Mật mía không kết tinh trong quá trình sản xuất đường được gọi là rỉ đường. Rỉ
đường chiếm 3-5% trọng lượng mía. Có thể bảo quản rỉ đường ở nồng độ 55-80 oBx. Để
xử lý, phải tiến hành pha loãng rỉ đường xuống 45-60 oBx. Nếu để ở nồng độ cao thì tạp

chất sẽ lớn nên khả năng diệt khuẩn và loại tạp chất kém. Nhưng nếu pha lãng đến nồng
độ thấp thì tốn nhiều thiết bị và năng lượng. Trong thực tế, ở nồng độ 50 - 55 oBx quá
trình xử lý đạt hiệu quả cao nhất.
Trong rỉ đường có chứa hàm lượng chất khô và hàm lượng đường cao và chứa nhiều
tạp khuẩn. Do nồng độ chất khô trong rỉ đường cao trên 75 oBx nên chúng không sinh
trưởng và phát triển nhưng vẫn bảo vệ được sự sống. Khi pha loãng đến nồng độ thấp,
chúng bắt đầu phát triển và làm tiêu hao lượng đường trong mật rỉ, do đó phải tiến hành
xử lý.
Trong rỉ đường có chứa nhiều vi sinh vật tạp gây ảnh hưởng đến quá trình lên men do
đó cần phải sát trùng. Đồng thời, để nấm men phát triển tốt cần phải bổ sung thêm dinh
dưỡng vào rỉ đường.
2.1.1 Tiến hành
Mật rỉ, nước,
H2SO4, dinh
dưỡng, chất sát
trùng

HơiHình
nóng2.2 Sơ đồ thiết bị pha loãng và xử lý rỉ đường
Nguyên tắc hoạt động: Mật rỉ và nước cho vào thùng theo tỉ lệ 1:1, sau đó cho axit
sunfuric (H2SO4) vào với tỉ lệ từ 0,4 – 0,6% so với mật rỉ (tùy theo độ chua mật rỉ) khuấy
đều rồi cho chất sát trùng fluosilicat natri (Na2SiF6) đảm bảo nồng độ chất sát trùng trong
dung dịch khoảng 0,2%. Nguồn Nitơ bổ sung ở đây sử dụng sunfat amon (NH4)2SO4 với
lượng 0,235 kg/tấn rỉ đường. Nguồn Phospho sử dụng H3PO4 bổ sung vào dịch rỉ đường
với lượng 12 kg/10000 lít cồn thành phẩm.


Sau khi cho đầy đủ các chất trên, tiến hành gia nhiệt đến 85-90oC và giữ trong 1h để
lắng. Cặn được bơm qua bộ phận lọc để tách loại các tạp chất. Mật rỉ sau khi pha loãng
sơ bộ và xử lý được bơm lên chứa ở thùng cao vị hoặc trực tiếp pha đến nồng độ lên men

[16].
2.2 Pha loãng rỉ đường đến nồng độ yêu cầu
Rỉ đường sau khi pha loãng sơ bộ, axit hoá, bổ sung chất sát trùng, gia nhiệt và lắng
trong thì ta tiến hành pha loãng rỉ đường đến nồng độ 12÷14 oBx để nuôi cấy men và
20÷220Bx để lên men.
Khi pha dịch lên men nồng độ loãng cần chú ý:
- Nồng độ mật rỉ được pha về 10-12oBx, trong đó đường chiếm 6-8%;
- Lượng muối amoni dùng để bổ sung nguồn N cho rỉ đường khoảng 0,35-0,4%
so với trọng lượng mật rỉ
- Lượng Super-photphat cho vào với tỉ lệ 1% so với trọng lượng mật rỉ
- Nhiệt độ: 27-30oC
Khi pha dịch lên men nồng độ đặc cần chú ý:
- Nồng độ mật rỉ là 20-22oBx, trong đó đường chiếm 18-23%
- Lượng muối amoni cho vào với tỉ lệ 0,18-0,2% so với mật rỉ
- Lượng super-photphat 0,4-0,5%
- Nhiệt độ: 27-30oC
2.3 Lên men
2.3.1 Mục đích: Quá trình lên men rượu nhằm chuyển hóa đường trong dịch lên men
thành rượu, cacbon đioxit (CO2) cùng một số chất khác nhờ hoạt động của nấm men.
2.3.2 Tiến hành
2.3.2.1Chuẩn bị môi trường nuôi cấy nấm men
a) Môi trường nuôi cấy dịch thể tích 10ml và thạch nghiêng
Có thể chuẩn bị từ dịch đường hóa malt hoặc của nấm mốc vàng.
Chuẩn bị dịch đường hóa malt như sau:
Gạo tẻ hoặc gạo nếp (một phần) + nước sạch 5 phần nấu cháo  làm nguội (55÷58oC) 
Cho bột malt vào, tỷ lệ 15-20% so với gạo  đường hoá (to = 55-58oC, thời gian 4-6h) 
lọc lấy dịch đường  điều chỉnh môi trường  phân phối vào các bình hấp thanh trùng 
làm nguội rồi cấy men.
b) Môi trường 100, 1000ml

Dùng rỉ đường đặc và đường C theo tỷ lệ 1/1 rồi cho nước vào để hòa tan. Đun nóng sơ
bộ rồi điều chỉnh nồng độ dịch rỉ đường cho đạt 12÷14 oBx, dùng axit phosphoric (H3PO4)
hoặc axit lactic để điều chỉnh pH = 4,5÷5 rồi lọc qua phểu lọc để loại bỏ tạp chất. Bổ
sung sulfat amon với tỷ lệ khoảng 0,2%, phân phối vào các bình rồi thanh trùng. Nhiệt độ
thanh trùng 120oC, thời gian 45 phút. Khi thanh trùng ta tiến hành đậy nút bông để nước
ngưng tụ không chảy vào bình làm giảm nồng độ. Để nguội một thời gian rồi lại thanh
trùng một lần nữa. Thanh trùng xong để nguội đến nhiệt độ 30÷32 0C rồi cho giống ở ống
10ml, 100ml vào.
c) Môi trường 10 lít, 100 lít
Dùng mật rỉ (rỉ đường đặc) và đường C theo tỷ lệ rỉ đường/đường C là 2/1 rồi pha loãng
đến nồng độ 12÷140Bx. Sau khi pha loãng ta bổ sung chất dinh dưỡng và axit vào như
sau: (tính theo phần trăm so với khối lượng rỉ đường và đường C)
+ Sulfat amon:

0,2%

+ MgSO4

0,06÷0,08%

+ H2SO4 sao cho pH của dịch là 4,5÷5
d) Môi trường 1000 lít và lớn hơn
Dung dịch rỉ đường đã pha loãng ở bộ phận pha loãng liên tục, có nồng độ 14÷15 0Bx, pH
= 4,5÷5, đã bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết theo đúng yêu cầu làm môi trường cấy
nấm men [15].
2.3.2.2 Thao tác nuôi cấy nấm men
Từ các ống thạch nghiêng đã chọn tiến hành nuôi cấy trong môi trường lỏng 10ml, tỷ
lệ 1ml giống trên 9ml môi trường. Để giống phát triển trong 24 giờ ở nhiệt độ 30÷32 0C,
quá trình thực hiện trong điều kiện vô trùng. Sau đó chuyển sang bình tam giác 100ml

trong 12 giờ rồi lại phát triển sang bình 1000ml trong 12 giờ. Sau đó cho vào bình 10 lít
phát triển trong 10÷12h, tiếp tục cho vào các thiết bị nuôi lớn hơn cho đến khi đạt lượng
giống yêu cầu. Tất cả các giai đoạn đều tiến hành nuôi ở 30÷320C.
Quá trình nhân giống được chia ra làm hai giai đoạn:
- Giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm: Từ 10ml đến 10 lít.
- Giai đoạn nuôi cấy và phát triển men trong phân xưởng sản xuất: Từ 100 lít trở lên.


Quá trình phát triển nấm men là quá trình hiếu khí và phát nhiệt, vì vậy kết hợp sục
không khí đã xử lý để làm giàu oxy cho môi trường, đồng thời dội nước lạnh từ mặt
ngoài thiết bị để làm mát, tạo điều kiện cho nấm men phát triển tốt.
2.3.2.3 Lên men
Quá trình lên men ở đây sử dụng phương pháp lên men liên tục. Quá trình lên men
theo một chiều, có 1-2 thiết bị lên men đầu dây và 6-8 thiết bị lên men tiếp theo được bố
trí như hình vẽ:
Giống

Dịch lên men

I1

I2

II4
II6
II5
II2
II3
Hình 2.3 Sơ
đồ hệ thống

lên men
liên tục [5].
I- Thiết bị lên men đầu dây
II- Thiết bị lên men tiếp theo
Nguyên tắc hoạt động:
Chưng cất
Dịch lên men và giống được nạp liên tục vào thiết bị lên men đầu dây I. Sau khi đầy
II1

thiết bị lên men đầu dây I thì tự động chảy xuống hệ thống thiết bị lên men tiếp theo II.
Một chu kỳ lên men được xác định từ khi nạp liệu cho đến khi thiết bị lên men cuối cùng
đầy (thường kéo dài khoảng 72h). Do đó phải khống chế tốc độ chảy của dịch bào. Kết
thúc quá trình lên men, dấm chín liên tục được lấy ra và đưa qua hệ thống chưng cất –
tinh chế. Phương pháp lên men này cho phép nâng cao tổng hiệu suất thu hồi rượu, có
khả năng tự động hóa và cơ giới hóa, làm giảm chi phí tiêu hao năng lượng và cho năng
suất cao. Tuy nhiên, yêu cầu tổ chức sản xuất ở điều kiện cao vì rất dễ nhiễm trùng hàng
loạt.
Trong quá trình lên men thường xảy ra các sự cố như sau:
Bảng 2.1 Các sự cố trong quá trình lên men và biện pháp khắc phục [4].
Sự cố
Lên men chậm

Nguyên nhân

Cách khắc phục

- Nhiệt độ dịch lên men quá - Tăng cường kiểm tra, theo dõi,