Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 độ từ sắn lát khô, năng suất 50 tấn nguyên liệu ngày
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.51 MB, 135 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
*
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 960 TỪ SẮN LÁT
KHÔ NĂNG SUẤT 50 TẤN NGUYÊN LIỆU/ NGÀY
SVTH: NGUYỄN NGỌC HIÊN
Đà Nẵng – Năm 2017
TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô, năng suất 50 tấn nguyên
liệu/ ngày.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên.
Số thẻ SV: 107110229. Lớp: 11H2A.
Cồn được ứng dụng rộng rãi để pha chế rượu và cho các nhu cầu khác như: y tế,
nhiên liệu và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác. Do đó, để đáp ứng được
các nhu cầu đó từ cồn thì đề tài: “ thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô
năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày” được tiến hành.
Đồ án bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ A0
-Bản thuyết minh bao gồm 9 chương:
+ Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật ;
+ Chương 2: Tổng quan ;
+ Chương 3: Lựa chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ ;
+ Chương 4: Tính cân bằng vật chất;
+ Chương 5; Tính và chọn thiết bị;
+ Chương 6: Tính nhiệt-hơi- nước;
+ Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng;
+ Chương 8:Kiểm tra chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm.
+ Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy.
-5 bản vẽ A0 bao gồm:
+ Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ;
+ Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính;
+ Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính;
+ Bản vẽ số 4: Sơ đồ nhiệt hơi nước;
+ Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy.
Thiết kế “ nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngà”
là thiết kế mới, có khả năng ứng dụng cao.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HĨA
CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Hiên;
Số thẻ sinh viên: 107110229;
Lớp:11H2A. Khoa: Hóa;
Ngành: Công nghệ thực phẩm.
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Nguyên liệu: 100% sắn lát khô;
Năng suất: 50 tấn nguyên liệu/ ngày;
Sản phẩm: Cồn 960
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC
CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG
CHƯƠNG 8: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
CHƯƠNG 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
5.Các bản vẽ, đồ thị
BẢN VẼ SỐ 1:SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ (A0)
BẢN VẼ SỐ 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0)
BẢN VẼ SỐ 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0)
BẢN VẼ SỐ 4: ĐƯỜNG ỐNG HƠI - NƯỚC (A0)
BẢN VẼ SỐ 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0)
6. Họ tên người hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/ 1/ 2017
8. Ngày hoàn thành đồ án:15 /5/ 2017
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Trưởng Bộ môn công nghệ thực phẩm
Người hướng dẫn
Đặng Minh Nhật
Bùi Viết Cường
LỜI NÓI ĐẦU
Đề tài thiết kế nhà máy sản xuất cồn đã khơng cịn xa lạ gì với ngành cơng nghệ
thực phẩm, tuy nhiên với úng dụng rộng rãi, đa dạng của cồn thì các nhà máy cồn ra
đời vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu đó, do đó tơi được giao đề tài: “ thiết kế nhà máy sản
xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày” để mong rằng sẽ đáp
ứng được phần nào nhu cầu ấy.
Trong q trình làm đồ án, tơi đã được sự giúp đỡ về kiến thức cũng như kinh
nghiệm của các thầy cô trong ngành công nghệ thực phẩm. Tôi xin cảm ơn các thầy cô
đã giúp đỡ tơi hồn thành tốt bài đồ án này, đặc biệt là tôi cảm ơn ThS. Bùi Viết
Cường, người đã hướng dẫn tơi làm bài đồ án một cách tận tình, chi tiết để tôi hiểu
biết hơn về ngành sản xuất cồn, và có một cách nhìn tổng quan hơn về ngành thực
phẩm. Tuy nhiên trong quá trình làm, do kiến thức tơi cịn hạn hẹp, tư duy cũng như
kinh nghiệm khơng cao nên khơng thể tránh khỏi sai sót và những vấn đề chưa hợp lý.
Mong rằng sẽ được sự chỉ bảo của quý thầy cô để bài đồ án của tơi được hồn thiện
hơn.
i
CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, đồ án này là do tôi tiến hành thực hiện, các số
liệu, kết quả trong bài đồ án là là trung thực và chưa được cơng bố trong các
cơng trình khác. Nếu khơng đúng như đã nêu, tơi xin chiu hồn tồn trách nhiệm
về đồ án của mình.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Hiên
ii
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khơ năng suất 50 tấn ngun liệu/ ngày
MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn
i
Lời cam đoan liêm chính học thuật
ii
Mục lục
iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ........................................................................9
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ....................................................12
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................13
Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .......................................................14
1.1. Vị trí xây dựng ......................................................................................................14
1.2. Khí hậu .................................................................................................................14
1.3. Nguồn cung cấp nguyên liệu ................................................................................14
1.4. Nguồn cung cấp điện ............................................................................................15
1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước ......................................................15
1.6. Thốt nước ............................................................................................................15
1.7. Hệ thống giao thơng..............................................................................................15
1.8. Nguồn nhân lực .....................................................................................................15
1.9. Nguồn cung cấp hơi ..............................................................................................16
1.10. Khả năng tiêu thụ sản phẩm..............................................................................16
1.11. Năng suất nhà máy .............................................................................................16
Chương 2: TỔNG QUAN ...........................................................................................17
2.1. Tổng quan về nguyên liệu ....................................................................................17
2.1.1. Sắn .......................................................................................................................17
2.1.1.1. Giới thiệu về sắn ...............................................................................................17
2.1.1.2. Cấu tạo của củ sắn [12] ....................................................................................17
2.1.1.3. Thành phần hóa học của sắn .............................................................................18
2.1.2. Nước ....................................................................................................................19
2.1.3. Nấm men..............................................................................................................20
2.1.4. Chất hỗ trợ kỹ thuật .............................................................................................21
2.1.4.1. Các hóa chất .....................................................................................................21
2.1.4.2. Các enzyme ......................................................................................................21
2.2. Lên men rượu........................................................................................................22
2.2.1. Khái niệm lên men rượu ......................................................................................22
2.2.2. Cơ chế, động học và phương pháp của quá trình lên men rượu ..........................22
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
1
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
2.2.2.1. Cơ chế của quá trình lên men rượu ..................................................................22
2.2.2.2. Động học của quá trình lên men rượu ..............................................................23
2.2.2.3. Các phương pháp lên men rượu .......................................................................24
2.3. Chưng cất – Tinh chế - Tách nước......................................................................25
2.3.1. Chưng cất .............................................................................................................25
2.3.2. Tinh chế ...............................................................................................................26
2.3.3. Các phương pháp chưng cất – tinh chế ...............................................................26
2.3.3.1. Chưng luyện gián đoạn .....................................................................................26
2.3.3.2.Chưng luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục) ............................27
2.3.3.3. Chưng luyện liên tục ........................................................................................27
2.3.4. Tách nước ............................................................................................................31
2.4. Sản phẩm cồn 96° .................................................................................................31
2.4.1. Tính chất của sản phẩm .......................................................................................31
2.4.2. Ứng dụng .............................................................................................................33
2.5. Tình hình sản xuất trong và ngồi nước ............................................................34
2.5.1. Tình hình sản xuất bio-ethanol tại Việt Nam ......................................................34
2.5.2. Tình hình sản xuất bio-ethanol trên thế giới .......................................................34
Chương3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ..............36
3.1. Chọn quy trình cơng nghệ ...................................................................................36
3.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ.......................................................................37
3.2.1. Làm sạch ..............................................................................................................37
3.2.1.1. Mục đích ...........................................................................................................37
3.2.1.2. Tiến hành ..........................................................................................................37
3.2.2. Nghiền nguyên liệu..............................................................................................37
3.2.2.1. Mục đích ...........................................................................................................37
3.2.2.2. Tiến hành ..........................................................................................................38
3.2.3. Nấu nguyên liệu ...................................................................................................38
3.2.3.1. Mục đích ...........................................................................................................38
3.2.3.2. Tiến hành ..........................................................................................................38
3.2.4. Làm nguội ............................................................................................................40
3.2.4.1. Mục đích ...........................................................................................................40
3.2.6. Lên men ...............................................................................................................42
3.2.6.1. Mục đích ...........................................................................................................42
3.2.7. Chưng cất, tinh chế ..............................................................................................43
3.2.7.1. Mục đích ...........................................................................................................43
3.2.7.2. Tiến hành ..........................................................................................................43
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
2
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
3.2.8.1. Mục đích ...........................................................................................................45
3.2.8.2. Tiến hành ..........................................................................................................45
3.2.9. Tách nước ............................................................................................................45
3.2.9.1. Mục đích ...........................................................................................................45
3.2.9.2. Tiến hành ..........................................................................................................45
Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU ...............................................................47
4.1. Kế hoạch sản xuất .................................................................................................47
4.2. Tính cân bằng sản phẩm ......................................................................................47
4.2.1. Các thơng số ban đầu ...........................................................................................47
4.2.2. Tính tốn cân bằng vật chất .................................................................................48
4.2.2.1. Công đoạn làm sạch..........................................................................................48
4.2.2.2. Công đoạn nghiền .............................................................................................48
4.2.2.3. Công đoạn nấu sơ bộ ........................................................................................49
4.2.2.4. Công đoạn phun dịch hóa .................................................................................50
4.2.2.5. Cơng đoạn nấu chín ..........................................................................................50
4.2.2.6. Công đoạn tách hơi ...........................................................................................51
4.2.2.7. Công đoạn làm nguội sau tách hơi: ..................................................................51
4.2.2.8. Cơng đoạn đường hóa.......................................................................................52
4.2.2.9. Cơng đoạn làm nguội sau đường hóa ...............................................................53
4.2.2.10. Cơng đoạn lên men .........................................................................................53
4.2.2.11. Công đoạn chưng cất ......................................................................................55
4.2.2.12. Công đoạn tinh chế .........................................................................................57
4.2.2.13. Công đoạn bốc hơi ..........................................................................................57
4.2.2.14. Công đoạn hấp phụ - giải hấp phụ ..................................................................57
4.2.2.15. Ngưng tụ .........................................................................................................59
Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ...................................................................61
5.1. Các thiết bị sản xuất chính ..................................................................................61
5.1.1. Sàng làm sạch ......................................................................................................61
5.1.2. Máy nghiền búa: ..................................................................................................61
5.1.3. Tank chứa nguyên liệu sau khi nghiền ................................................................ 61
5.1.4. Cân định lượng ....................................................................................................63
5.1.5. Thùng hòa trộn ....................................................................................................63
5.1.6. Nồi nấu sơ bộ .......................................................................................................64
5.1.7. Thiết bị phun dịch hóa .........................................................................................66
5.1.8. Nồi nấu chín.........................................................................................................66
5.1.9. Thiết bị tách hơi:..................................................................................................68
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
3
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
5.1.10. Phao điều chỉnh mức .........................................................................................69
5.1.11. Thiết bị làm nguội sau nấu chín ........................................................................69
5.1.12. Thiết bị đường hóa.............................................................................................70
5.1.13. Thiết bị làm nguội sau đường hóa .....................................................................71
5.1.14. Thùng nhân giống ..............................................................................................73
5.1.14.1. Thùng nhân giống cấp 1 .................................................................................73
5.1.14.2. Thùng nhân giống cấp 2 .................................................................................74
5.1.15. Thiết bị lên men .................................................................................................74
5.1.16. Thiết bị tách CO2 ...............................................................................................75
5.1.17. Thùng chứa giấm chín .......................................................................................76
5.1.18. Tính tháp thơ ......................................................................................................77
5.1.19. Tháp tinh chế .....................................................................................................78
5.1.20. Các thiết bị phụ trợ cho tháp thô .......................................................................79
5.1.20.1. Thiết bị hâm giấm:..........................................................................................79
5.1.20.2. Thiết bị tách bọt ..............................................................................................80
5.1.20.3. Thiết bị ngưng tụ cồn thô ...............................................................................81
5.1.21. Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh ......................................................................82
5.1.21.1. Thiết bị ngưng tụ và hồi lưu ở tháp tinh .........................................................82
5.1.21.2. Thiết bị làm nguội dầu fusel ...........................................................................84
5.1.21.3. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn sản phẩm ...............................................85
5.1.21.4. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn đầu .........................................................86
5.1.22. Thiết bị bốc hơi..................................................................................................88
5.1.23. Thiết bị hấp phụ và giải hấp ..............................................................................89
5.1.23.1. Tính lượng zeolit cần thiết..............................................................................89
5.1.24. Các thùng chứa ..................................................................................................91
5.1.24.1. Thùng chứa cồn sản phẩm ..............................................................................91
5.1.24.2. Thùng chứa dầu fusel .....................................................................................91
5.2. Tính thiết bị vận chuyển ......................................................................................92
5.2.1. Gàu tải vận chuyển sắn sau khi nghiền lên tank chứa .........................................92
5.2.2. Gàu tải vận chuyển sắn từ tank chứa đến cân định lượng: ..................................92
5.2.3. Gàu tải vận chuyển sắn từ đến cân định lượng đến thùng hòa trộn: ...................93
5.2.4. Bơm .....................................................................................................................93
5.2.4.1. Bơm nước cho nồi nấu, vệ sinh thiết bị ............................................................93
5.2.4.2. Bơm dịch cháo đi phun dịch hóa ......................................................................93
5.2.4.3. Bơm dịch cháo sau khi nấu đi làm nguội .........................................................94
5.2.4.4. Bơm dịch cháo sau khi làm nguội đi đường hóa ..............................................94
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
4
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
5.2.4.5. Bơm dịch đường sau khi đường hóa đi làm nguội ...........................................94
5.2.4.6. Bơm dịch đường sau khi làm nguội đi nhân giống và lên men ........................95
5.2.4.7. Bơm dịch nấm men cho thùng lên men ............................................................95
5.2.4.8. Bơm giấm chín đi chưng cất thơ ......................................................................95
5.2.4.9. Bơm dịch sau khi hòa trộn đi nấu sơ bộ ...........................................................95
Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC ................................................................ 97
6.1. Tính nhiệt – hơi cho q trình sản xuất .............................................................97
6.1.1. Tính nhiệt cho nồi nấu sơ bộ ...............................................................................97
6.1.1.1. Lượng nhiệt dùng để đun nóng khối nấu từ 40 °C đến 85 °C ..........................97
6.1.1.2. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh trong quá trình nâng nhiệt....97
6.1.1.3. Lượng nhiệt dùng để giữ khối nấu ở 85 °C ......................................................97
6.1.1.4. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thép của nồi .............................................................97
6.1.1.5. Lượng nhiệt tổn thát ra mơi trường xung quanh trong q trình nấu ...............98
6.1.1.6. Tính chi phí hơi ................................................................................................ 98
6.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị phun dịch hóa ..................................................................98
6.1.2.1. Lượng nhiệt làm đun nóng dịch cháo từ 85 °C đến 94 °C ...............................98
6.1.2.2. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh trong q trình phun dịch hóa
.......................................................................................................................................99
6.1.2.3. Tính chi phí hơi ................................................................................................ 99
6.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu chín .................................................................................99
6.1.3.1. Lượng nhiệt đun nóng khối nấu từ 94 °C đến 105 °C ......................................99
6.1.3.2. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh trong quá trình nâng nhiệt....99
6.1.3.3. Lượng nhiệt dùng để giữ khối nấu ở 105 °C ....................................................99
6.1.3.4. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thép của nồi nấu chín ............................................100
6.1.3.5. Lượng nhiệt tổn thát ra mơi trường xung quanh trong q trình nấu chín .....100
6.1.3.6. Tính chi phí hơi ..............................................................................................101
6.1.4. Tính hơi cho quá trình chưng cất – tinh chế ......................................................101
6.1.4.1. Tháp thơ ..........................................................................................................101
6.1.4.2. Tháp tinh chế ..................................................................................................101
6.1.5. Tính hơi cho q trình bốc hơi – q nhiệt .......................................................101
6.1.6. Tính nhiệt lượng cho q trình hấp phụ - giải giấp ...........................................102
6.1.6.1. Tính tốn cho q trình hấp phụ .....................................................................102
6.1.6.2. Tính tốn cho q trình giải hấp .....................................................................102
6.1.7. Tính và chọn lị hơi:...........................................................................................103
6.1.8. Tính nhiên liệu ...................................................................................................104
6.1.8.1. Dầu FO ...........................................................................................................104
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
5
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
6.1.8.2. Xăng................................................................................................................104
6.2. Tính nước dùng cho q trình sản xuất ...........................................................104
6.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu .......................................................................104
6.2.1.1. Nước dùng để nấu nguyên liệu .......................................................................104
6.2.1.2. Nước vệ sinh thiết bị nấu:...............................................................................104
6.2.1.3. Nước dùng cho phân xưởng nấu: ...................................................................104
6.2.2. Nước dùng cho đường hóa ................................................................................104
6.2.3. Nước dùng cho 2 thiết bị làm nguội ống lồng ống ............................................105
6.2.4. Nước dùng cho quá trình lên men .....................................................................105
6.2.5. Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất – tinh chế ...........................106
6.2.5.1. Bộ ngưng tụ tháp thô ......................................................................................106
6.2.5.2. Bộ ngưng tụ hồi lưu tháp tinh chế ..................................................................106
6.2.5.3. Lượng nước cần làm lạnh cồn đầu .................................................................106
6.2.5.4. Lượng nước cần làm lạnh dầu fusel ...............................................................107
6.2.5.5. Lượng nước cần ngưng tụ làm nguội cồn thành phẩm ...................................107
Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG ......................................................108
7.1. Tổ chức của nhà máy .........................................................................................108
7.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy .......................................................................108
7.1.2. Tổ chức lao động ...............................................................................................108
7.1.2.1. Nhân lực lao động gián tiếp............................................................................108
7.1.2.2. Nhân lực lao động trực tiếp ............................................................................109
7.2. Tính các cơng trình xây dựng ............................................................................109
7.2.1. Khu sản xuất chính ............................................................................................109
7.2.1.1. Khu xử lý nguyên liệu, nấu, đường hóa và nhân giống, chứa sản phẩm .......109
7.2.1.2. Khu lên men ...................................................................................................110
7.2.1.3. Khu chưng cất – tinh chế, hấp phụ – giải hấp ................................................110
7.2.2. Phân xưởng cơ điện ...........................................................................................110
7.2.3. Kho chứa nguyên liệu ........................................................................................110
7.2.4. Phân xưởng lị hơi..............................................................................................110
7.2.5. Nhà hành chính ..................................................................................................110
7.2.6. Trạm xử lý nước ................................................................................................111
7.2.7. Nhà vệ sinh, nhà tắm .........................................................................................111
7.2.8. Nhà ăn, căn tin ...................................................................................................111
7.2.10. Trạm biến áp ....................................................................................................111
7.2.11. Gara ô tô ..........................................................................................................112
7.2.12. Nhà để xe .........................................................................................................112
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
6
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khơ năng suất 50 tấn ngun liệu/ ngày
7.2.13. Phịng thường trực và bảo vệ ...........................................................................112
7.2.14. Khu xử lý bã và nước thải ...............................................................................112
7.2.15. Kho nhiên liệu .................................................................................................112
7.2.16. Trạm máy nén và thu hồi CO2 .........................................................................112
7.3. Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy ....................................................113
7.3.1. Khu đất mở rộng ................................................................................................113
7.3.2. Diện tích khu đất xây dựng nhà máy .................................................................113
7.3.3. Tính hệ số sử dụng.............................................................................................113
Chương 8: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
.....................................................................................................................................115
8.1. Kiểm tra nguyên liệu ..........................................................................................115
8.1.1. Xác định độ ẩm ..................................................................................................115
8.1.2. Xác định hàm lượng tinh bột .............................................................................115
8.1.2.1. Cơ sở ...............................................................................................................115
8.1.2.2. Tiến hành ........................................................................................................115
8.2. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hóa tinh bột .117
8.3. Kiểm tra dịch đường hóa và giấm chín sau lên men .......................................117
8.3.1. Độ rượu trong giấm chín ...................................................................................117
8.3.2. Xác định làm lượng đường và tinh bột sót trong giấm chín..............................118
8.3.2.1. Cơ sở phương pháp .........................................................................................118
8.3.2.2. Tiến hành ........................................................................................................118
8.3.3. Xác định nồng độ chất hòa tan của dịch đường ................................................119
8.4. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm ...................................................................120
8.4.1. Nồng độ rượu .....................................................................................................120
8.4.2. Hàm lượng acid và este trong cồn .....................................................................120
8.4.3. Xác định lượng aldehyt theo phương pháp Iot ..................................................120
8.4.4. Xác định lượng ancol cao phân tử .....................................................................121
8.4.4.1. Cơ sở ...............................................................................................................121
8.4.4.2. Tiến hành ........................................................................................................121
8.4.5. Xác định lượng hàm lượng ancol metylic (CH3OH) .........................................121
8.4.6. Xác định hàm lượng furfurol (C5H4O2) .............................................................122
8.4.6.1. Cơ sở ...............................................................................................................122
8.4.6.2. Tiến hành ........................................................................................................122
Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY ............................123
9.1. An toàn lao động .................................................................................................123
9.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động và các biện pháp hạn chế............123
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
7
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
9.1.1.1. Nguyên nhân gây tai nạn lao động .................................................................123
9.1.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ....................................................123
9.1.2. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ........................................................123
9.1.2.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc ...............................................123
9.1.2.2. Thông gió ........................................................................................................124
9.1.2.3. An tồn về điện ...............................................................................................124
9.1.2.4. An tồn sử dụng thiết bị .................................................................................124
9.1.2.5. Phịng chống cháy nổ......................................................................................124
9.1.2.6. An tồn hóa chất .............................................................................................124
9.1.2.7. Giao thơng trong nhà máy ..............................................................................125
9.1.2.8. Chống sét ........................................................................................................125
9.2. Vệ sinh nhà máy..................................................................................................125
9.2.1. Vệ sinh cá nhân của cơng nhân .........................................................................125
9.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị ...................................................................................125
9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp ...............................................................................................125
9.2.4. Xử lý phế liệu trong nhà máy ............................................................................125
9.2.5. Xử lý nước thải ..................................................................................................125
9.2.6. Xử lý nước dùng trong sản xuất ........................................................................126
KẾT LUẬN ................................................................................................................127
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................1
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
8
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
BẢNG 2.1 Thành phần hóa học của củ sắn tươi
BẢNG 2.2 Thành phần hóa học của sắn lát khơ (tính theo trọng lượng) ở Việt Nam
BẢNG 2.3 Hàm lượng HCN trong các thành phần của sắn
BẢNG 2.4 Hàm lượng các chất
BẢNG 2.5 Phân loại cồn theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ
BẢNG 2.6 TCVN.1.051 – 71
BẢNG 2.7 Công suất của các nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột sắn ở Việt Nam (năm
2007)
BẢNG 2.8 Các nhà máy sản xuất bio-ethanol từ sắn chuẩn bị xây dựng (tính từ năm
2007)
BẢNG 4.1 Kế hoạch sản xuất
BẢNG 4.2 Biểu đồ sản xuất
BẢNG 4.3 Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn
BẢNG 4.4 Độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu
BẢNG 4.5 Bảng cân bằng nhiệt lượng ứng với 100 kg giấm chín
BẢNG 4.6 Khối lượng riêng của một số chất lỏng và dung dịch với nước thay đổi theo
nhiệt độ
BẢNG 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất
BẢNG 5.1 Bảng tổng kết các thiết bị
BẢNG 5.2 Các yêu cầu cơ bản đối với tháp tinh chế
BẢNG 5.3 Bảng nhiệt lượng của các thành phần
BẢNG 5.4 Bảng nồng độ pha lỏng, hơi từ vị trí đỉnh, đáy, tiếp liệu dựa vào bảng 5.3
BẢNG 6.1 Nhiệt hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3A0
BẢNG 6.2 Nhiệt giải hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3A0
BẢNG 7.1 Nhân lực lao động trực tiếp
BẢNG 7.2 Bảng tổng kết các cơng trình
DANH MỤC HÌNH
HÌNH 2.1 Lá cây sắn
HÌNH 2.2 Củ sắn
HÌNH 2.3 Cấu tạo cắt ngang của củ sắn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
9
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khơ năng suất 50 tấn ngun liệu/ ngày
HÌNH 2.4 Đường cong lên men (theo Lêbêdep)
HÌNH 2.5 Đường cong cân bằng hỗn hợp rượu - nước ở áp suất khí quyển
HÌNH 2.6 Độ bay hơi đẳng nhiệt của dung dịch rượu - nước
HÌNH 2.7 Chưng gián đoạn
HÌNH 2.8 Tinh chế gián đoạn
HÌNH 2.9 Sơ đồ chưng luyện bán liên tục
HÌNH 2.10 Sơ đồ chưng luyện hai tháp
HÌNH 2.11 Sơ đồ chưng luyện ba tháp
HÌNH 2.12 Tháp fuzel
HÌNH 3.1 Sàn rung
HÌNH 3.2 Máy nghiền búa
HÌNH 3.3 Sơ đồ nấu liên tục
HÌNH 3.4 Thiết bị phun dịch hóa
HÌNH 3.5 Nồi nấu chín
HÌNH 3.6 Thiết bị làm nguội
HÌNH 3.7 Thiết bị đường hóa
HÌNH 3.8 Sơ đồ nhân giống và lên men
HÌNH 3.9 Hệ thống chưng cất tinh chế 2 tháp liên tục
HÌNH 3.10 Thiết bị bốc hơi – quá nhiệt
HÌNH 3.11 Sơ đồ hấp phụ - giải hấp
HÌNH 5.1 Sàng rung
HÌNH 5.2 Máy nghiền búa
HÌNH 5.3 Tank chứa bột sắn
HÌNH 5.4 Cân định lượng
HÌNH 5.5 Thùng hịa trơn
HÌNH 5.6 Nồi nấu sơ bộ
HÌNH 5.7 Thiết bi phun dịch hóa
HÌNH 5.8 Thiết bị nấu chín
HÌNH 5.9 Thiết bị tách hơi
HÌNH 5.10 Phao điều chỉnh mức
HÌNH 5.11 Thiết bị làm nguội sau nấu
HÌNH 5.12 Thiết bị đường hóa
HÌNH 5.13 Thiết bị làm nguội sau đường hóa
HÌNH 5.14 Thiết bị nhân giống
HÌNH 5.15 Thiết bị lên men
HÌNH 5.16 Thiết bị thu hồi CO2
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
10
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khơ năng suất 50 tấn ngun liệu/ ngày
HÌNH 5.17 Thùng chứa giấm chín
HÌNH 5.18 Tháp thơ
HÌNH 5.19 Tháp tinh chế
HÌNH 5.20 Thiết bị hâm giấm
HÌNH 5.21 Thiết bị tách bọt
HÌNH 5.22 Thiết bị ngưng tụ cồn thơ
HÌNH 5.23 Thiết bị ngưng tụ kiểu nằm ngang
HÌNH 5.24 Thiết bị ngưng tụ thẳng đứng
HÌNH 5.25 Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn sản phẩm
HÌNH 5.26 Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn đầu
HÌNH 5.27 Thiết bị bốc hơi
HÌNH 5.28 Thiết bị hấp thụ
HÌNH 5.29 Thùng chứa cồn sản phẩm
HÌNH 5.30 Thùng chứa dầu fusel
HÌNH 5.31 Gàu tải
HÌNH 5.32 Bơm
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
11
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
H: Chiều cao;
D: Đường kính;
D x R x C: Dài x Rộng x Cao;
R: Bán kính;
T: Thời gian;
t: Nhiệt độ;
p: Áp suất
CHỮ VIẾT TẮT:
FO: Dầu Fuel Oil ( còn gọi là dầu mazut);
KCS: Phòng kiểm tra chất lượng.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
12
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
MỞ ĐẦU
Từ lâu, ngành cơng nghệ lên men nói chung và cơng nghệ sản xuất cồn etylic nói
riêng đã phát triển và ngày càng lớn mạnh. Khi lượng bia rượu tiêu thụ trên thế giới
không tăng trong 10 năm qua (khoảng 6,2 lít/người/năm), thì tại Việt Nam lại tăng
trưởng theo đường thẳng đứng, giai đoạn 2003 – 2005 chỉ là 3,8 lít/người/năm, đến
năm 2010 thì mức tăng trưởng gần gấp đơi lên tới mức 6,6 lít/người/năm. Dự kiến đến
năm 2025 sẽ tăng lên đến 7 lít/người/năm.
Rượu là đồ uống có mặt khắp mọi nơi trên thế giới, từ những loại rất ngon và có
giá trị lớn như vang, whisky, vodka cho đến những loại bình dân, ln có mặt trong
mọi cuộc vui đến những bữa ăn hằng ngày. Ở Việt Nam, nghề nấu rượu cũng xuất hiện
từ lâu đời trong nhân dân với các sản phẩm như rượu nếp cái hoa vàng, rượu bầu đá,
rượu cần,… Để có các sản phẩm rượu pha chế ngon cần phải có cồn chất lượng tốt.
Ngồi mục đích sử dụng làm đồ uống, rượu etylic cịn được sử dụng trong nhiều
lĩnh vực khác như: trong công nghệ hóa chất, làm dung mơi cho các phản ứng hóa học,
ngun liệu. Đối với quốc phịng rượu etylic được dùng làm thuốc súng khơng khói,
nhiên liệu hỏa tiễn. Trong y tế, rượu etylic là chất sát trùng hoặc dùng để pha thuốc.
Trong nông nghiệp, rượu dùng để sản xuất thuốc trừ sâu. Đối với ngành dệt, rượu
dùng làm dung môi pha thuốc nhuộm, tơ nhân tạo, dùng làm dung môi cho sơn vecni
trong chế biến gỗ. Hiện nay rượu được sử dụng làm nhiên liệu sinh học vì sản phẩm
cháy khơng gây ơ nhiễm mơi trường.
Vì những hiệu quả về kinh tế và tiềm năng mà ngành công nghệ sản xuất rượu
etylic mang lại, việc xây dựng nhà máy sản xuất rượu etylic là rất khả thi. Có nhiều
nguồn nguyên liệu để sản xuất rượu etylic, với nền tảng của một quốc gia có nền sản
xuất nơng nghiệp đã tạo nên sự đa dạng trong nguồn nguyên liệu chứa tinh bột cung
cấp cho sản xuất cồn, đặc biệt là sắn.
Trên cơ sở đó, tơi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96° từ sắn
năng suất 50 tấn nguyên liệu/ngày”.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
13
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1. Vị trí xây dựng
Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư
Jút, tỉnh Đăk Nông. Khu công nghiệp Tâm Thắng là khu công nghiệp đầu tiên, duy
nhất của tỉnh Đăk Nông nằm tại xã Tâm Thắng, huyện Cư Jút, cách trung tâm tỉnh 110
km về phía Đơng Nam, nằm trên tuyến quốc lộ 14 nối liền các tỉnh miền Đông Nam
Bộ với Tây Nguyên, cách thành phố Buôn Ma Thuột 20 km và cách thành phố Hồ Chí
Minh khoảng 300 km. Khu cơng nghiệp Tâm Thắng có tổng diện tích là 179,2 ha.
1.2. Khí hậu [10]
Vùng Cư Jút chịu sự chi phối bởi kiến tạo địa chất của cao nguyên, địa hình
tương đối bằng phẳng, thấp dần từ Tây sang Đông, từ Nam đến Bắc, độ cao trung bình
khoảng 300 m. Lượng mưa trên địa bàn lớn, trung bình hàng năm từ 1700 – 1800 mm,
có nhiều sơng suối nên địa hình chia cắt mạnh. Cư Jút mang đặc điểm khí hậu của
miền cao nguyên nhiệt đới gió mùa, quanh năm mát mẻ, có hai màu mưa nắng rõ rệt:
Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, tập trung 90 % lượng mưa hàng năm, là thời gian
phát triển mạnh của các loại cây trộng; mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau,
lượng mưa không đáng kể cộng với gió mùa Đơng Bắc làm tỉ lệ bốc hơi nước cao gây
khô hạn, hệ thống thực vật kém phát triển. Nhiệt độ trung bình 23,4 °C; độ ẩm trung
bình 85 %, số giờ nắng trung bình 2288 giờ/năm.
Chế độ nhiệt:
- Nhiệt độ cao nhất trong năm: 27,8 °C,
- Nhiệt độ tấp nhất trong năm: 14,3 °C,
- Nhiệt độ trung bình năm: 23,4 °C,
- Biên độ nhiệt ngày đêm: 10 – 15 °C.
Chế độ gió: Hướng gió chính là gió Đơng Bắc.
1.3. Nguồn cung cấp ngun liệu
Ngun liệu chính sử dụng cho sản xuất cồn là sắn và nước. Sắn là loại cây trồng
có thể sinh trưởng và phát triển trên vùng đất cao nguyên, do đó phù hợp với tình hình
địa lý của tỉnh Đăk Nơng. Hiện nay sản lượng sắn trên địa bàn tỉnh khá lớn. Nhìn
chung việc xây dựng nhà máy tại đây có ý nghĩa quan trọng trong vấn đề tận dụng
nguồn nguyên liệu sẵn có ở địa phương và các huyện lân cận. Ngồi ra, cịn có thể
nhập ngun liệu từ các tỉnh lân cận như Đăk Lăk, Gia Lai, Lâm Đồng, Phú Yên,… để
đáp ứng cho nhu cầu sản xuất của nhà máy. Mặt khác do điều kiện canh tác và lai tạo
giống mà hiện nay ở tỉnh đã có những giống sắn ngắn ngày cho năng suất cao tạo điều
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
14
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
kiện cho nhà máy hoạt động liên tục quanh năm. Hơn nữa việc thu mua nguyên liệu tại
địa bàn tỉnh là rất rẻ, giảm được chi phí cho sản xuất, khi đó giá thành sản phẩm sẽ
giảm mang lại hiệu quả kinh tế cao.
1.4. Nguồn cung cấp điện
Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp
riêng, bên cạnh đó nhà máy cịn nằm gần nhà máy thủy điện BnKp. Dịng điện
nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220V/ 380V. Ngồi ra để đảm bảo quá trình sản
xuất hoạt động liên tục, nhà máy cịn trang bị máy phát điện dự phịng khi có sự cố.
1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước
Huyện Cư Jút có mạng lưới sơng suối khá dày, với mật độ 0,4 – 0,6 km/km2, các
sông suối trong vùng chủ yếu thuộc lưu vực sông Sêrêpok nên đã tạo ra hệ thống nước
mặt phong phú. Phần lưu vực sông Sêrêpok qua huyện dài khoảng 40 km là đoạn đầu
của hợp lưu hai nhánh Krông Nô và Krông Na chảy dọc theo ranh giới phía đơng theo
hướng Nam Bắc.
Trong nhà máy, nước được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Nhà máy chủ
yếu lấy nước từ lưu vực sông Sêrêpok. Dù nước được lấy từ sông, hồ hay giếng đều
được qua hệ thống xử lí trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo được các yêu cầu về
chất lượng nước (chỉ số coli, độ cứng, hỗn hợp vơ cơ và hữu cơ có trong nước,…).
1.6. Thốt nước
Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các hợp chất hữu cơ, đây là mơi trường
thích hợp cho vi sinh vật phát triển, khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng đến mơi trường
sinh thái. Vì vậy, nước từ các phân xưởng sản xuất chảy ra sẽ được đưa qua hệ thống
xử lí nước thải của nhà máy trước khi thải ra ngồi mơi trường. Cịn các chất thải rắn
nên xử lý bằng cách đào hố để chôn tránh gây ô nhiễm cho môi trường.
1.7. Hệ thống giao thông
Nhà máy sản xuất cồn cần một lượng nguyên liệu lớn, cho nên khi thiết kế nhà
máy cần có một hệ thống đường giao thơng thuận lợi cho q trình vận chuyển. Vì vậy
việc đặt nhà máy tại khu cơng nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư Jút cách đường quốc lộ
14 khoảng 1 km là rất thuận tiện cho việc tập trung nguyên liệu, nhiên liệu và tiêu thụ
sản phẩm cho nhà máy. Mặt khác, vấn đề giao thông không chỉ là mục đích xây dựng
nhà máy nhanh, mà cịn là là sự tồn tại và phát triển của nhà máy trong tương lai.
1.8. Nguồn nhân lực
Việc xây dựng nhà máy sản xuất cồn đáp ứng nhu cầu việc làm cho người dân và
các huyện khác trong tỉnh. Vì vậy, cơng nhân của nhà máy chủ yếu là người địa
phương, cán bộ quản lý và kỹ thuật của nhà máy có thể nhận từ các trường đại học và
từ các tỉnh thành lân cận.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
15
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
1.9. Nguồn cung cấp hơi
Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.
Nhiên liệu dung cho lò hơi là dầu khét (FO, Fuel oil) được mua từ các trạm xăng địa
phương, nhà máy có kho dự trữ để đảm bảo cho quá trình sản xuất. Hơi được dùng vào
nhiều mục đích khác nhau, tùy theo yêu cầu của từng công đoạn sản xuất, áp lực hơi
dao động từ 3 – 13 at.
1.10. Khả năng tiêu thụ sản phẩm
Cồn sản xuất ra nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước, chính vì thế mà nguồn tiêu
thụ chính là các tỉnh Tây Nguyên và các vùng lân cận. Ngồi ra cồn có thể xuất khẩu
ra nước ngồi.
1.11. Năng suất nhà máy
Với những điều kiện về nguồn nguyên liệu, giao thông đi lại và thị trường tiêu
thụ sản phẩm rộng lớn thì việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất cồn 96° từ sắn
với năng suất 50 tấn ngun liệu/ngày là hồn tồn có tính khả thi cao.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
16
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
Chương 2: TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Sắn
2.1.1.1. Giới thiệu về sắn
Sắn (phương ngữ miền Bắc) hay khoai mì (phương ngữ miền Nam) có tên khoa
học Manihot esculenta, là cây lương thực quan trọng được trồng nhiều ở Việt Nam và
các nước nhiệt đới trên thế giới [11].
Hình 2.1. Lá cây sắn [11]
Hình 2.2. Củ sắn [11]
Cây sắn bắt đầu trồng ở Việt Nam từ khoảng thế kỷ XIX. Củ sắn giàu tinh bột
nên hàm lượng tinh bột thu được trên một đơn vị diện tích canh tác khá lớn so với
nhiều loại cây trồng khác như ngô, khoai tây, khoai lang,.... Ở Việt Nam, sắn được
trồng ở khắp nơi từ Bắc vào Nam. Đặc biệt sắn được trồng nhiều ở các vùng đồi núi,
trung du hơn ở vùng đồng bằng.
2.1.1.2. Cấu tạo của củ sắn [12]
Sắn là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đi củ. Có
cấu tạo gồm: Vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn. So với các loại củ khác thì vỏ củ sắn là
loại vỏ dễ phân biệt và dễ tách nhất.
Hình 2.3. Cấu tạo cắt ngang của củ sắn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
17
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
- Vỏ gỗ: Chiếm 0,5 – 3 % khối lượng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose
và hemi-cellulose, hầu như khơng có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp ngồi cùng, sần sùi, màu
nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, khơng bị tác động
cơ học bên ngoài.
- Vỏ cùi: Dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20 % khối lượng củ. Gồm các tế bào
được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8 %). Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn
nhựa củ, trong mủ có nhiều tannin, enzyme và các sắc tố.
- Thịt củ: Thành phần chiếm chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào có cấu tạo
từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất. Hàm lượng
tinh bột trong ruột củ phân bố khơng đều. Kích thước hạt tinh bột khoảng 15 – 80 µm.
Sắn càng để già thì càng có nhiều xơ.
- Lõi sắn: Thường nằm ở trung tâm dọc theo than củ, nối từ thân đến đuôi củ. Lõi
chiếm từ 0,3 – 1 % khối lượng củ. Thành phần cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicelluloses.
2.1.1.3. Thành phần hóa học của sắn
➢ Củ sắn tươi
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của củ sắn tươi [13]
Thành phần
Sắn
Tỷ lệ chất khô (%)
30 – 40
Hàm lượng tinh bột (%)
27 – 36
Đường tổng số (%, FW):
- Saccarose (%)
- Glucose (%)
- Fructose (%)
- Maltose (%)
0,5 – 2,5
71
13
9
3
Đạm tổng số (%, FW)
0,5 – 2,0
Chất xơ (%, FW)
1,0
Chất béo (%, FW)
0,5
Chất khoáng (%, FW)
0,5 – 1,5
Vitamin A (mg/100 g, FW)
17
Vitamin C (mg/100 g, FW)
50
Năng lượng (KJ/100 g)
607
Tỷ lệ trích tinh bột (%)
22 – 25
Amylose (%)
15 – 29
Nhiệt độ hồ hóa (°C)
49 – 73
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
18
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 50 tấn nguyên liệu/ ngày
Củ sắn giàu tinh bột, năng lượng, khoáng, vitamin C, hạt bột sắn nhỏ mịn, độ
dính cao nhưng hàm lượng chất béo và protein tổng số thấp, hàm lượng các acid amin
không cân đối, thừa arginine nhưng thiếu các acid amin có nguyên tố lưu huỳnh trong
cấu trúc phân tử. Tùy theo giống sắn, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau trồng và kỹ
thuật phân tích mà tổng số vật chất khơ, protein tổng số, béo, khống, xơ, đường và
bột có sự thay đổi [13].
➢ Sắn lát khơ: Thường có hai loại là sắn lát khơ có vỏ và sắn lát khơ khơng vỏ.
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của sắn lát khơ (tính theo trọng lượng) ở Việt Nam [13]
Thành phần Nước Protein Chất béo Tinh bột Xenlulose Tro
Sắn lát khô
13,12 0,205
0,41
73
1,11
1,69
➢ Độc tố HCN [13]: Sắn có chứa một lượng lớn độc tố ở dạng glucozit với cơng
thức hóa học C10H17O6N. Độc tố này được phát hiện lần đầu vào năm 1885 bởi Peckolt
và được gọi là manihotoxin. Sau đó Dunstan và Henry đã phân ly được chất này có
tính độc tương tự như chất say của một số loại họ đậu (Bùi Huy Đáp, 1987). Chất độc
này vị đắng, có mặt trên hầu hết các bộ phận của cây và tất cả các giống (Narty, 1973).
Dưới tác dụng của dịch vị có chứa acid clohydric (HCl) hoặc dịch tiêu hóa, chất này bị
phân hủy và giải phóng ra acid cyanhydric HCN là chất độc đối với con người:
C6H17O6N
+
H2 O
Linamarin
C6H12O6
+
Glucose
(CH3)2CO
+
HCN
Acetone
Acide cyanhydric
Chất độc HCN trong sắn có vị đắng với hàm lượng thay đổi từ 15 – 400 ppm.
Tùy theo giống sắn, điều kiện đất đai, chế độ canh tác và thời gian thu hoạch mà hàm
lượng HCN có khác nhau. Những giống sắn đắng có hàm lượng độc tố HCN nhiều
hơn các giống sắn ngọt, lượng độc tố ở vỏ củ nhiều hơn thịt củ. Trong củ sắn ngọt,
hàm lượng glycozit này khoảng 3 – 42 mgHCN / 1 kg, trong củ sắn đắng có tới 13 –
150 mgHCN / 1 kg.
Bảng 2.3. Hàm lượng HCN trong các thành phần của sắn [13]
Hàm lượng HCN (mgHCN/1 kg sắn)
Sắn ngọt
Sắn đắng
Vỏ củ Thịt củ Vỏ củ Thịt củ
Cao nhất
42
15
56
37
Thấp nhất
14
3
12
13
2.1.2. Nước
Nước là nguyên liệu không thể thiếu trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
Nước đóng vai trị quan trọng trong các q trình cơng nghệ, rửa thiết bị và các đồ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiên
Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
19
