Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 độ từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 𝟗𝟔𝟎 TỪ NGÔ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN ƯỚT NĂNG SUẤT 10 TRIỆU LÍT
SẢN PHẨM/NĂM.
SINH VIÊN THỰC HIỆN: HÀ THỊ PHƯƠNG THẢO
SỐ THẺ SINH VIÊN: 107140096

LỚP: 14H2A

Đà Nẵng – Năm 2019

iv


TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 𝟗𝟔𝟎 từ ngô bằng phương pháp nghiền
ướt năng suất 10 triệu lít sản phẩm/năm.
Sinh viên thực hiện: Hà Thị Phương Thảo
Số thẻ sinh viên: 107140096

Lớp: 14H2A

Nội dung chính của đồ án có 9 chương chính, bao gồm:
Chương 1 : Lập luận kinh tế 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 và hơi nước.
Chương 7 : Tổ chức và xây dựng.
Chương 8 : An toàn lao động.
Chương 9 : Kiểm tra sản xuất.

v


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA: HĨA

Cộng Hồ Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc Lập- Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Hà Thị Phương Thảo MSSV: 107140096
Lớp : 14H2A
Khoa: Hóa
Nghành : Công nghệ Thực Phẩm.
1. Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền
ướt năng suất 10 triệu lít sản phẩm/năm”.
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:
Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất
10 triệu lít sản phẩm/năm.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Lời Mở Đầu
Mục lục

Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền cơng nghệ
Chương 4: Tính cân bằng vật chất
Chương 5: Tính tốn và chọn thiết bị
Chương 6: Tính hơi – nhiệt – nước
Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng
Chương 8: An tồn lao động và vệ sinh nhà máy
Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
5. Các bản vẽ và đồ thị (nếu có):
Bản vẽ số 1: Quy trình cơng nghệ sản xuất (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: Sơ đồ hơi nước phân xưởng lên men – chưng cất – tinh chế (A0).
Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0).
6. Họ và tên người hướng dẫn: Th.S Bùi Viết Cường.
7. Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2019
vi


8. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 24/05/2019

Trưởng bộ mơn

Đà Nẵng, Ngày 24 tháng 5 năm 2019.
Người hướng dẫn

Đặng Minh Nhật

Bùi Viết Cường

vii


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Viết Cường, người đã hướng dẫn trực tiếp
rất tận tình, chu đáo về chuyên môn, luôn động viên và giúp đỡ tơi để tơi có thể hồn
thành tốt nhất bản đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng nói
chung và các thầy cơ khoa Hóa nói riêng đã hướng dẫn tận tình, cung cấp các kiến
thức chun mơn và tạo điều kiện thuận lợi trong q trình tơi học tập tại trường.
Và tôi xin cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè ln động viên, giúp đỡ tôi
trong thời gian tôi làm đồ án tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiện

Hà Thị Phương Thảo

i


CAM ĐOAN
Tôi: Hà Thị Phương Thảo, xin cam đoan về nội dung đồ án không sao chép nội
dung cơ bản từ các đồ án khác. Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn của thầy
hướng dẫn và tính tốn của bản thân một cách trung thực, nguồn trích dẫn có chú

thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, tạp chí, các cơng
trình nghiên cứu đã được cơng bố, các website.
Tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.

Sinh viên thực hiện

Hà Thị Phương Thảo

ii


MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
CAM ĐOAN ...............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ........................ Error! Bookmark not defined.
Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ....................................................... 2
1.1 Vị trí xây dựng ....................................................................................................... 2
1.2 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên ............................................................................... 2
1.3 Nguồn nguyên liệu ................................................................................................. 2
1.4 Nguồn cung cấp điện ............................................................................................. 3
1.5 Nguồn cấp nước, xử lý và thoát nước ..................................................................... 3
1.6 Hệ thống giao thông vận tải ................................................................................... 3
1.7 Nguồn nhân lực...................................................................................................... 3
1.8 Nguồn cung cấp hơi ............................................................................................... 4
1.9 Thị trường tiêu thụ ................................................................................................. 4
Chương 2: TỔNG QUAN .......................................................................................... 5

2.1 Tổng quan về nguyên liệu ...................................................................................... 5
2.1.1 Ngô……………………………………………………………………………5
2.1.2 Nước…………………………………………………………………………..8
2.1.3 Chất hỗ trợ kỹ thuật..................................................................................... 12
2.2 Các phương pháp và biến đổi của nguyên liệu…………………………………....13
2.2.1 Các phương pháp…………………………………………………………….13
2.2.2 Các biến đổi của nguyên liệu…………………………………………….......14
2.3 Lên men…………………………………………………………………………...16
2.3.1 Các phương pháp lên men ............................................................................ 16
2.3.2 Các biến đổi của nguyên liệu………………………………………………...17
iii


2.4 Chưng cất và tinh chế…………………………………………………………......18
2.4.1 Cơ sở lý thuyết về chưng cất cồn……………………………………………18
2.4.2 Cơ sở lý thuyết về tinh chế cồn……………………………………………...18
2.4.3 Phương pháp chưng cất và tinh chế…………………………………………19
2.5 Tách nước…………...…………………………………………………………….19
2.6 Tổng quan về sản phẩm…………………………………………………………...21
2.6.1 Tổng quan về ethanol………………………………...……………………...21
2.6.2 Tổng quan về cồn 960 ……………………...…………………….………....23
2.6.3 Các dòng sản phẩm hiện nay………………………………………………...23
2.7 Tình hình sản xuất cồn trên thế giới và tại Việt Nam ............................................ 24
Chương 3: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ................................... 26
3.1 Chọn dây chuyền cơng nghệ ................................................................................ 26
3.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ........................................................................ 28
3.2.1 Làm sạch nguyên liệu .................................................................................. 28
3.2.2 Nghiền ướt................................................................................................... 28
3.2.3 Tách phôi

……………………………………………………..………………………...29

3.2.4 Nấu nguyên liệu ................................................................................................ 29
3.2.5 Lên men....................................................................................................... 33
3.2.6 Chưng cất và tinh luyện ............................................................................... 34
3.2.7 Gia nhiệt ...................................................................................................... 35
3.2.8 Phương pháp hấp phụ zeolit ......................................................................... 36
Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................... 38
4.1 Kế hoạch sản xuất ................................................................................................ 38
4.2 Tính cân bằng sản phẩm....................................................................................... 38
4.3 Tính tốn cân bằng vật chất................................................................................. 40
4.3.1 Công đoạn làm sạch .......................................................................................... 40
4.3.2 Công đoạn nghiền ướt ....................................................................................... 40
4.3.3 Công đoạn tách phôi ......................................................................................... 41
4.3.4 Công đoạn nấu sơ bộ ......................................................................................... 42
4.3.5 Công đoạn phun dịch hóa .................................................................................. 43
4.3.6 Cơng đoạn nấu chín .......................................................................................... 44
iv


4.3.7 Công đoạn tách hơi ........................................................................................... 45
4.3.8 Công đoạn làm nguội ........................................................................................ 45
4.3.9 Cơng đoạn đường hóa ....................................................................................... 46
4.3.10 Cơng đoạn làm lạnh ....................................................................................... 47
4.3.11 Công đoạn nhân giống .................................................................................... 48
4.3.12 Công đoạn lên men ........................................................................................ 49
4.3.13 Công đoạn chưng cất ...................................................................................... 50
4.3.14 Công đoạn tinh chế ......................................................................................... 53
4.3.15 Công đoạn gia nhiệt ........................................................................................ 54
4.3.16 Công đoạn giải hấp-hấp phụ zeolit .................................................................. 54

4.3.17 Công đoạn làm nguội ...................................................................................... 57
Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ................................................................ 59
5.1 Các thiết bị sản xuất chính ................................................................................. 59
5.1.1 Sàng làm sạch .............................................................................................. 59
5.1.2 Thiết bị nghiền............................................................................................. 59
5.1.3 Tách phôi……….. ............................................................................................ 61
5.1.4 Nồi nấu sơ bộ .............................................................................................. 62
5.1.5 Nồi nấu chín ................................................................................................ 64
5.1.6 Thiết bị tách hơi........................................................................................... 65
5.1.9 Phao điều chỉnh mức ................................................................................... 66
5.1.10 Thiết bị làm nguội sau tách hơi .................................................................. 67
5.1.11 Thùng đường hóa ....................................................................................... 67
5.1.12 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau đường hóa......................................... 68
5.1.13 Thiết bị lên men .............................................................................................. 69
5.1.14 Thiết bị tách và thu hồi CO2....................................................................... 71
5.1.15 Thùng chứa giấm chín ............................................................................... 73
5.1.16 Tính tháp thơ ................................................................................................... 74
5.2 Các thiết bị phụ trợ tháp thô ................................................................................. 74
5.2.1 Thiết bị hâm giấm ............................................................................................. 75
5.2.2 Thiết bị tách bọt ................................................................................................ 76
5.2.3 Bình chống phụt giấm ....................................................................................... 77
v


5.2.4 Thiết bị ngưng tụ cồn thô .................................................................................. 77
5.2.5 Thiết bị ống xoắn ruột gà làm nguội cồn thô ..................................................... 78
5.3 Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh ......................................................................... 79
5.4 Thiết bị gia nhiệt .................................................................................................. 84
5.5 Tháp hấp phụ ....................................................................................................... 85
5.6 Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn thành phẩm ................................................... 87

5.7 Các thùng chứa .................................................................................................... 88
5.7.1 Thùng chứa cồn sản phẩm ................................................................................. 88
5.7.2 Thùng chứa dầu fusel ........................................................................................ 89
5.8 Thiết bị vận chuyển.............................................................................................. 89
5.8.1 Băng tải vận chuyển ngô từ kho tới sàng rung ................................................... 89
5.8.2 Bơm nước vào công đoạn nghiền ...................................................................... 90
5.8.3 Gàu tải vận chuyển ngô sau khi nghiền lên tank chứa........................................ 90
5.8.4 Bơm nước vào nồi nấu sơ bộ ............................................................................. 90
5.8.5 Bơm dịch cháo đi phun dịch hóa ....................................................................... 90
5.8.6 Bơm dịch sau tách hơi đi làm nguội .................................................................. 91
5.8.7 Bơm dịch sau đường hóa đi làm nguội .............................................................. 91
5.8.8 Bơm dịch vào thùng nhân giống........................................................................ 91
5.8.9 Bơm giấm chín sau khi lên men sang thùng chứa giấm chín .............................. 91
5.8.10 Bơm giấm chín từ thùng chứa giấm chín đi chưng cất ..................................... 91
Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC ............................................................. 95
6.1 Tính nhiệt – hơi.................................................................................................... 95
6.1.1 Tính nhiệt – hơi cho nồi nấu sơ bộ .................................................................... 95
6.1.2 Tính nhiệt – hơi cho thiết bị phun dịch hóa ....................................................... 97
6.1.3 Tính nhiệt – hơi cho nồi nấu chín ...................................................................... 98
6.1.4 Tính nhiệt – hơi cho quá trình chưng cất – tinh chế ......................................... 100
6.1.5 Tính nhiệt – hơi cho q trình gia nhiệt ........................................................... 101
6.1.6 Tính nhiệt – hơi cho q trình hấp phụ – giải hấp phụ ..................................... 101
6.1.7 Tổng lượng hơi dùng trong một ngày .............................................................. 103
6.1.8 Tính và chọn lị hơi ......................................................................................... 104
6.1.9 Tính nhiên liệu ................................................................................................ 104
vi


6.2 Tính nước ……………………………………………………………………….105
6.2.1 Lượng nước dùng trong cơng đoạn nghiền ...................................................... 105

6.2.2 Lượng nước dùng trong công đoạn đường hóa ................................................ 105
6.2.3 Lượng nước dùng cho 2 thiết bị làm nguội ống lồng ống ................................ 105
6.2.4 Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men .................................................... 105
6.2.5 Lượng nước sử dụng cho chưng cất – tinh chế ................................................ 108
6.2.6 Lượng nước để ngưng tụ và làm nguội cồn thành phẩm .................................. 110
6.2.7 Lượng nước vệ sinh thiết bị............................................................................. 110
6.2.8 Lượng nước cho lò hơi .................................................................................... 110
6.2.9 Lượng nước dùng cho sinh hoạt ...................................................................... 111
6.2.10 Bơm cao áp để bơm nước cho toàn nhà máy ................................................. 111
Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG .................................................... 111
7.1 Tổ chức của nhà máy ......................................................................................... 112
7.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy...................................................................... 112
7.1.2 Tổ chức lao động ............................................................................................ 112
7.2 Tính các cơng trình xây dựng ............................................................................. 114
7.2.1 Khu sản xuất chính.......................................................................................... 114
7.2.2 Phân xưởng cơ điện......................................................................................... 114
7.2.3 Kho nguyên liệu .............................................................................................. 114
7.2.4 Kho thành phẩm .............................................................................................. 115
7.2.5 Phân xưởng lò hơi ........................................................................................... 115
7.2.6 Nhà hành chính ............................................................................................... 115
7.2.7 Khu xử lý nước ............................................................................................... 116
7.2.8 Nhà vệ sinh, nhà tắm ....................................................................................... 116
7.2.9 Nhà ăn, căn tin ................................................................................................ 117
7.2.10 Nhà chứa máy phát điện dự phòng ................................................................ 117
7.2.11 Trạm biến áp ................................................................................................. 117
7.2.12 Gara ô tô

………………………………………………………………….117

7.2.13 Nhà để xe

117

7.2.14 Phòng thường trực và bảo vệ ......................................................................... 117
7.2.15 Khu xử lý bã và nước thải ............................................................................. 117
vii


7.2.16 Kho nhiên liệu............................................................................................... 117
7.2.17 Trạm bơm

118

7.2.18 Trạm máy nén và thu hồi CO2 ....................................................................... 118
7.3 Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy ........................................................ 118
Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY ........................... 120
8.1 An toàn lao động ................................................................................................ 120
8.1.1 Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động và các biện pháp hạn chế ............ 120
8.1.2 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ...................................................... 121
8.2 Vệ sinh nhà máy ................................................................................................ 122
8.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân ....................................................................... 122
8.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị................................................................................. 122
8.2.3 Vệ sinh xí nghiệp ............................................................................................ 122
8.2.4 Xử lý phế liệu trong nhà máy .......................................................................... 122
8.2.5 Xử lý nước thải ............................................................................................... 122
8.2.6 Xử lý nước dùng trong sản xuất ...................................................................... 123
Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ..................................................................... 124
9.1 Kiểm tra nguyên liệu.......................................................................................... 124
9.1.1 Xác định độ ẩm ............................................................................................... 124
9.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột ........................................................................... 124

9.1.3 Xác định lượng protein thơ và nitơ hịa tan trong nguyên liệu ......................... 125
9.2 Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hóa tinh bột .......... 126
9.3 Kiểm tra dịch đường hóa và giấm chín sau lên men ........................................... 126
9.3.1 Độ rượu trong giấm ......................................................................................... 126
9.3.2 Xác định hàm lượng đường và tinh bột sót trong giấm chín ............................ 127
9.3.3 Xác định nồng độ chất hịa tan của dịch đường trong giấm chín ...................... 129
9.4 Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm ..................................................................... 129
9.4.1 Nồng độ rượu 129
9.4.2 Hàm lượng acid và este trong cồn ................................................................... 129
9.4.3 Xác định lượng aldehyt theo phương pháp Iốt ................................................. 130
9.4.4 Xác định lượng ancol cao phân tử ................................................................... 130
9.4.5 Xác định lượng ancol metylic.......................................................................... 131
viii


KẾT LUẬN……………...………………………………..…………...…………..133
TÀI LIỆU THAM KHẢO….………………………………………...…………..133
8

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Bảng 2. 1 Thành phần hóa học các bộ phận của hạt……………...……………..…....7
Bảng 2. 2 Hàm lượng kim loại có trong nước………………...…………………......9
Bảng 2. 3 Bảng các điểm đẳng phí của hỗn hợp etanol-nước………………...……..20
Bảng 4. 1 Biểu đồ nhập liệu………………...………………………………………..38
Bảng 4. 2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy………………………………………….....38
Bảng 4. 3 Bảng hao hụt và tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn………….… ..39
Bảng 4. 4 Bảng thành phần hóa học trong các bộ phận của hạt ngô……………......40

Bảng 4. 5 Bảng cân bằng nhiệt lượng………………………………………………..52
Bảng 4. 6 Bảng tổng kết cân bằng vật chất…………………………………………..58
Bảng 5. 1 Bảng tổng kết thiết bị……………………………………………………...93
Bảng 6. 1 Bảng nhiệt hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3𝐴0 ……………….…102
Bảng 6. 2 Bảng giải hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3𝐴0 …………………...102
Bảng 6. 3 Bảng tổng kết tính hơi…………………………………………………….103
Bảng 7. 1 Nhân lực lao động sản xuất trực tiếp……………………………………..113
Bảng 7. 2 Bảng tổng kết các cơng trình……………………………………………..118
Hình 2. 1 Hạt ngơ bổ đơi……………………………………………………………....7
Hình 2. 2 Saccharomyces cerevisiae………………………………………………....11
Hình 3. 1 Máy sàng rung……………………………………………………………...27
Hình 3. 2 Máy nghiền đĩa……………………………………………………………..28
Hình 3. 3 Xyclo tách phơi…………………………………………………………….29
Hình 3. 4 Sơ đồ nấu liên tục…………………………………………………………..30
Hình 3. 5 Thiết bị phun dịch hóa……………………………………………………...31
Hình 3. 6 Thiết bị làm nguội ống lồng ống…………………………………………...32
Hình 3. 7 Thiết bị đường hóa………………………………………………………....33
Hình 3. 8 Sơ đồ lên men liên tục………………………………………………….…..33
Hình 3. 9 Sơ đồ chưng cất làm việc liên tục hai tháp………………………………..34
Hình 3. 10 Thiết bị gia nhiệt………………………………………………………….36
Hình 3. 11 Sơ đồ thiết bị hấp phụ và giải hấp sử dụng chất hấp phụ là zeolite……..36
x


Hình 5. 1 Máy sàng rung………………...………………………………..…...……...59
Hình 5. 2 Máy nghiền MT 1200………………...……………………..……...………60
Hình 5. 3 Tank chứa bột ngơ………………...………………………………...……..60
Hình 5. 4 Thiết bị tách phơi………………...………………………..………...……..61
Hình 5. 5 Nồi nấu sơ bộ………………...……………...……………………………..63
Hình 5. 6 Thiết bị phun dịch hóa………………...……………………...……...……..63

Hình 5. 7 Nồi nấu chín………………...……………...……………………………....65
Hình 5. 8 Thiết bị tách hơi………………...…………………………………....……..65
Hình 5. 9 Phao điều chỉnh định mức………………...……………….………...……..66
Hình 5. 10 Thiết bị làm nguội………………...……………………………......……..67
Hình 5. 11 Thùng đường hóa………………...……………...………………………..67
Hình 5. 12 Thiết bị làm nguội………………...……………..............................……..69
Hình 5. 13 Thiết bị nhân giống cấp I………………...…………………..……...……70
Hình 5. 14 Thùng nhân giống cấp II………………...……………….………...……..70
Hình 5. 15 Thùng lên men………………...……………………..……………..……..71
Hình 5. 16 Thiết bị tách và thu hồi 𝐶𝑂2 ………………...………...…………...……..72
Hình 5. 17 Thùng chứa giấm chín………………...……………........................……..73
Hình 5. 18 Thiết bị hâm giấm ………………...…………….............................……..75
Hình 5. 19 Thiết bị ngưng tụ cồn thơ………………...………………………...……..77
Hình 5. 20 Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà……………….............……………..79
Hình 5. 21 Thiết bị ngưng tụ nằm ngang………………...…………………......……..80
Hình 5. 22 Thiết bị ngưng tụ thẳng đứng………………...………………….....……..80
Hình 5. 23 Thiết bị làm nguội ruột gà………………...……………..................……..82
Hình 5. 24 Thiết bị làm lạnh dầu fusel………………...……………………….……..83
Hình 5. 25 Thiết bị gia nhiệt………………...……………...………………………....84
Hình 5. 26 Thiết bị hấp phụ zeolite………………...……………………...…...……..86
Hình 5. 27 Thiết bị làm nguội cồn sản phẩm ống xoắn ruột gà……………………....87
Hình 5. 28 Thùng chứa cồn sản phẩm………………...……………....………….…...88
Hình 5. 29 Thùng chứa dầu fusel………………...……………...…………………....89

xi


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước đang ngày càng phát triển cùng với sự phát triển vượt bậc của rất
nhiều ngành công nghiệp trong đó có ngành cơng nghệ lên men nói chung và cơng
nghệ sản xuất rượu etylic nói riêng. Ứng dụng các nghiên cứu khoa học cùng với kinh
nghiệm vốn có vào sản xuất đã tạo ra các sản phẩm cồn (rượu) có chất lượng ngày
càng cao.
Rượu là sản phẩm lên men phổ biến và có mặt ở khắp mọi nơi trên thế giới, ở
Việt Nam nghề nấu rượu cũng có từ lâu đời và đang ngày càng phát triển. Ngoài mục
đích làm đồ uống thì rượu etylic cịn đóng góp nhiều vào các ngành công nghiệp khác
như trong y học làm chất sát trùng, trong cơng nghiệp hố chất, làm nhiên liệu cho
giao thông, trong công nghiệp dệt,...
Trong công nghiệp sản xuất rượu bằng phương pháp lên men, có thể sử dụng rất
rộng rãi các loại nguyên liệu chứa đường lên men được như rỉ đường, nước quả...
nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, ngơ, lúa mì, khoai, sắn..., và các loại chứa
xenluloza như gỗ, mùn cưa,... nói chung là nguyên liệu có hàm lượng hydrat cacbon
cao. Chọn một loại nguyên liệu đưa vào sản xuất ngoài những yêu cầu cơ bản phải đạt:
hàm lượng gluxit cao, giá thành rẻ, trữ lượng lớn và tập trung, không ảnh hưởng đến
nền kinh tế quốc dân, bảo quản và sử dụng không phức tạp... thì cịn đề cập đến vấn
đề: chất lượng rượu sản xuất ra, yêu cầu trang thiết bị, kỹ thuật không phức tạp, cho
hiệu suất tổng thu hồi rượu cao.
Việt Nam với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời,
các sản phẩm ngũ cốc dồi dào, phong phú đã tạo nên sự đa dạng về nguồn nguyên liệu
chứa tinh bột cung cấp cho ngành sản xuất cồn. Trong các loại cây lương thực, cây
ngơ là cây cho nguồn ngun liệu có khả năng chế biến phong phú. Với tổng sản
lượng ngô hàng năm ngày càng tăng, việc thiết kế và xây dựng thêm nhà máy sản xuất
cồn từ ngô với năng suất cao là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệp
cồn cũng như nhu cầu của nền kinh tế đất nước.
Xuất phát từ tình hình đó, tơi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất
cồn 96o từ ngơ năng suất 10 triệu lít sản phẩm/năm”

SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

1


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1 Vị trí xây dựng
Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều
kiện khác, chọn địa điểm xây dựng nhà máy cồn tại khu cơng nghiệp Hịa Phú, vị trí:
Thuộc thơn 12, xã Hồ Phú, TP Bn Ma Thuột. Khu cơng nghiệp có tổng diện tích
181 ha là hợp lý. Việc xây dựng nhà máy tại đây có nhiều thuận lợi như gần nguồn
nguyên liệu, điện nước ổn định cho sản xuất, giao thông thuận lợi…
1.2 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên
Tỉnh Đắk Lắk nằm ở trung tâm vùng Tây Nguyên, đầu nguồn của hệ thống sông
Sêrêpôk và một phần của sông Ba, nằm trong khoảng tọa độ địa lý từ 107o28'57" đến
108o59'37" độ kinh Đông và từ 12o9'45" đến 13o25'06" độ vĩ Bắc, có độ cao trung
bình 400 – 800 mét so với mặt nước biển, nằm cách Hà Nội 1410 km và cách Thành
phố Hồ Chí Minh 350 km. Phía Bắc giáp tỉnh Gia Lai. Phía Đơng giáp Phú n và
Khánh Hịa. Phía Nam giáp Lâm Đồng và Đăk Nơng. Phía Tây giáp Campuchia [1].
Khí hậu tồn tỉnh Đắk Lắk được chia thành hai tiểu vùng. Vùng phía Tây Bắc
có khí hậu nắng nóng, khơ hanh về mùa khơ, vùng phía Đơng và phía Nam có khí hậu
mát mẻ, ơn hồ. Khí hậu có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa bắt đầu từ
tháng 5 đến hết tháng 10, tập trung 90% lượng mưa hàng năm. Mùa khô từ tháng 11
đến tháng 4 năm sau, lượng mưa khơng đáng kể. Nhiệt độ trung bình trong năm dao
động từ 22oC ÷ 23oC. Hướng gió chủ đạo là hướng Tây – Nam [2].
1.3 Nguồn nguyên liệu
Theo Đề án tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng

và phát triển bền vững đến năm 2020, định hướng đến năm 2030, Đắk Lắk sẽ ổn định
diện tích trồng ngơ lai trên 95%. Cây ngơ được xếp vào nhóm cây trồng có tiềm năng
của tỉnh, đến nay diện tích đạt khoảng 118500 ha, sản lượng 655000 tấn [3].
Ngồi ra vùng ngơ Tây Ngun cịn các tỉnh Gia Lai, Kon Tum, Đak Nơng và
Lâm đồng. Có tổng diện tích là 236900 ha. Diện tích ngơ hàng năm của vùng chiếm
25% diện tích ngơ của cả nước. Vùng Tây Nguyên hầu hết là đất đỏ bazan xen kẻ
những đồi sa diệp thạch và granit, đất phù sa sông suối, đất cao nguyên nằm cao trên
các thung lũng từ 30-100m, dốc từ 2-100, lác đác có cả đá vơi, đất vùng này có độ màu
SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

2


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

mỡ tốt rất thuận lợi cho sinh trưởng phát triến của ngô [3].
1.4 Nguồn cung cấp điện
Nhà máy sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng. Nguồn điện chính
phục vụ cho nhà máy được lấy từ lưới điện của quốc gia thông qua trạm biến áp riêng.
Nhà máy sử dụng lưới điện của khu cơng nghiệp ngồi ra để đảm bảo sản xuất liên tục
nhà máy còn có máy phát điện dự phịng để đảm bảo hoạt động liên tục. Điện thế
thường dùng trong nhà máy 110-220V/360V.
1.5 Nguồn cấp nước, xử lý và thốt nước
Nước chính chủ yếu phục vụ cho việc sinh hoạt của cán bộ cơng nhân viên nhà
máy và phịng cháy chữa cháy. Cấp thốt nước: Trong KCN có nhà máy nước cơng
suất 5.000 m3/ngày đêm cung cấp cho các nhà máy, hệ thống thốt nước và xử lý nước
thải hồn chỉnh. Đối với nước dùng để chế biến cần phải qua hệ thống xử lí và đạt tiêu
chuẩn về chế biến thực phẩm như những yêu cầu về độ cứng, chỉ số coli, nhiệt độ, hỗn

hợp vô cơ, hữu cơ trong nước. Nước dùng sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy
và vệ sinh thiết bị máy móc được cung cấp chính từ nguồn nước khu cơng nghiệp,
ngồi ra trong nhà máy cịn có thể sử dụng nguồn nước phụ được khoan và xử lí tại
nhà máy.
1.6 Hệ thống giao thơng vận tải
Vấn đề giao thơng khơng chỉ mục đích xây dựng nhà máy nhanh mà còn là sự
tồn tại và phát triển nhà máy trong tương lai. Nhà máy thiết kế nằm ngay trên trục giao
thơng chính đảm bảo cả giao thông đường bộ và cả đường thuỷ, thuận tiện cho việc
vận chuyển nguyên nhiên liệu vào nhà máy và tiêu thụ sản phẩm.
1.7 Nguồn nhân lực
Nguồn nhân lực được lấy chủ yếu ở tỉnh Đak Lak và tỉnh lân cận như Gia Lai...
Vì nhà máy đặt trong khu cơng nghiệp nên sẽ thu hút được cán bộ chuyên môn. Cán
bộ quản lý và cán bộ kỹ thuật của nhà máy được đào tạo tại các trường đại học Kinh
tế, Bách khoa, trường cao đẳng lượng thực thực phẩm... Riêng trường Đại học bách
khoa có các ngành như Cơng nghệ thực phẩm, Điện kỹ thuật, Cơ khí... Do tỉnh Đăk
Lăk là vùng đông dân cư nên việc tuyển dụng công nhân tại địa phương nhà máy là dễ
dàng. Bên cạnh đó, nhà máy sẽ tuyển một số lao động tại địa phương cho đi học thêm
để về phục vụ khi nhà máy đi vào hoạt động. Làm một số hợp đồng lao động với các

SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

3


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

lao động phổ thông ngay tại khu vực nhà máy để bốc dỡ hàng khi cần thiết.
1.8 Nguồn cung cấp hơi

Hơi được dùng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng công
đoạn sản xuất. Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của
nhà máy.
Nhiên liệu được sử dụng là dầu mazut được thu mua từ các trạm xăng dầu địa
phương và được dự trữ trong kho của nhà máy. Áp lực hơi sử dụng tùy vào mục đích,
yêu cầu của từng công đoạn khác nhau.
1.9 Thị trường tiêu thụ
Nhà máy được xây dựng tại Khu cơng nghiệp (KCN) Hịa Phú, Thuộc thơn 12,
xã Hồ Phú, TP Bn Ma Thuột, tỉnh Đak Lak. Nhà máy thiết kế nằm ngay trên trục
giao thông chính đảm bảo cả giao thơng đường bộ và cả đường thuỷ (sông Serepok),
thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên sản phẩm theo đường bộ để cung cấp cho thị
trường tiêu thụ của khu vực miền Trung và Tây Nguyên sẽ rất thuận lợi và dễ dàng,
qua đó giảm giá thành sản phẩm của nhà máy, rút ngắn thời gian hoàn vốn.
Nhà máy sản xuất cồn được thiết kế xây dựng tại địa điểm rất thuận lợi với quy
mô lớn, hiện đại do đó góp phần tăng cường làm cho sản phẩm có chất lượng cao,
đồng thời với nhu cầu sử dụng và thị trường rộng lớn sẽ là một tiền đề vững chắc cho
hoạt động có hiệu quả và ổn định của nhà máy ở hiện tại và trong cả tương lai.
Kết luận: Qua những điều kiện thuận lợi trên, cộng với nhu cầu thực tế về tiêu
thụ cồn tại khu vực miền Trung thì việc xây dựng thêm một nhà máy sản xuất cồn tại
đây là thiết thực và mang tính khả thi. Ngồi nhiệm vụ chính là phục vụ nhu cầu về
cồn cho thị trường, nó cịn giải quyết việc làm cho các lao động tại địa phương, góp
phần nâng cao đời sống cho người lao động cùng với sự phát triển chung của đất nước
trên con đường hội nhập với thế giới.

SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

4

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

Chương 2: TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1 Ngô
a. Nguồn gốc và phân loại cây ngơ
Cây ngơ có tên khoa học là Zea mays L và có nguồn gốc từ Trung Mỹ. Ngô là
cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Ở các nước thuộc Trung Mỹ,
Nam Á và Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lương thực chính. Khơng những thế,
ngơ cịn là cây cung cấp thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay: 70% chất tinh
trong thức ăn tổng hợp của gia súc là từ ngô. Ngô không chỉ cung cấp lương thực cho
con người, phát triển chăn ni, ngơ cịn là ngun liệu cho ngành cơng nghiệp chế
biến trên tồn thế giới. Hiện nay, diện tích ngơ trên thế giới vào khoảng 135-140 triệu
ha, với sản lượng trung bình là 600-700 triệu tấn.
Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa của nông dân
vùng trung du và miền núi phía Bắc nói chung và cây lương thực chính của đồng bào
dân tộc thiểu số ở vùng cao nói riêng. Trong những năm gần đây sản xuất ngơ ở Việt
Nam tăng lên nhanh nhờ sự thúc đẩy của ngành chăn ni và cơng nghiệp chế biến.
Có rất nhiều cách để người ta phân loại ngô, một trong các cách đó là dựa vào
cấu trúc nội nhũ của hạt và hình thái bên ngồi của hạt. Ngơ được phân thành các lồi
phụ: ngơ đá rắn, ngơ răng ngựa, ngơ nếp, ngô đường, ngô nổ, ngô bột, ngô nửa răng
ngựa. Từ các loài phụ dựa vào màu hạt và màu lõi ngơ được phân chia thành các thứ.
Ngồi ra ngơ cịn được phân loại theo sinh thái học, nơng học, thời gian sinh trưởng và
thương phẩm.
- Ngô đá (Zea mays Indurata Sturt): hạt đầu tròn, màu trắng ngà hay vàng đơi khi
có màu trắng, nội nhũ trắng trong, chỉ một ít ở giữa hạt trắng đục. Hàm lượng tinh bột
56-75% theo khối lượng chất khô. Thành phần cấu tạo tinh bột ngô gồm 21% amylose
và 79% amylopectin. Hạt ngô đá cứng, khó nghiền, dùng chế biến gạo ngơ, tỷ lệ thành
phẩm cao.

- Ngô răng ngựa (Zea mays Indentata Sturt): hạt đầu lõm giống răng ngựa, màu
vàng hay trắng, phần dọc hai bên nội nhũ trắng trong còn phần dọc giữa nội nhũ trắng
đục. Hàm lượng tinh bột 60-63% khối lượng chất khô. Thành phần tinh bột gồm 21%
amylose và 79% amylopectin. Tỷ lệ nội nhũ trắng đục nhiều hơn ngô đá nên hạt mềm
hơn, khi nghiền bột ít mảnh, dùng sản xuất bột và tinh bột.
SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

5


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

- Ngô bột (Zea mays Amylacea Sturt): dài 17-20 cm, hạt đầu trịn hay hơi vng,
màu trắng, phơi lớn, nội nhũ trắng đục nên mềm và dễ hút nước khi ngâm. Hàm lượng
tinh bột khoảng 55-80% khối lượng chất khô. Thành phần tinh bột gồm 20% amylose
và 80% amylopectin. Chủ yếu dùng sản xuất bột, tinh bột và sản xuất rượu bia.
- Ngơ sáp (Zea mays Ceratina Sturt): cịn gọi là ngơ nếp, hạt nhỏ, đầu trịn màu
trắng đục, nội nhũ phần ngoài trắng trong, phần trung tâm trắng đục. Hàm lượng tinh
bột khoảng 60% khối lượng chất khô. Thành phần cấu tạo tinh bột là 100%
amylopectin. Dùng chế biến thức ăn điểm tâm và đóng hộp. Khi nấu chín nội nhũ ngơ
nếp khá dẻo và dính.
- Ngơ nổ (Zea mays Everta Sturt): hạt đầu nhọn, nội nhũ trắng trong hoàn tồn, rất
cứng nên khó nghiền. Hàm lượng tinh bột 62-72% khối lượng chất khô. Thường dùng
sản xuất bỏng và gạo ngô. Thành phần tinh bột gồm 23% amylose và 77%
amylopectin.
- Ngơ đường (Zea mays Saccharata): hạt hình dạng nhăn nheo, màu vàng hoặc
trắng. Hàm lượng tinh bột 25-47%, dextrin và đường tới 19-31%. Tinh bột ngơ đường
có tới 60-98% amylose. Thường chỉ để chế biến thức ăn điểm tâm và đóng hộp.

Trong các loại ngơ trên thì ngơ răng ngựa là nguyên liệu được sử dụng thường
xuyên trong sản xuất cồn thực phẩm có hàm lượng tinh bột tương đối cao. Và được
trồng chủ yếu ở Việt Nam.
b. Cấu tạo của ngô
Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm các bộ phận chính: vỏ hạt, lớp alơron, phơi, nội
nhũ. Phía dưới của hạt cịn có gốc hạt gắn liền với lõi ngô. Vỏ hạt bao bọc xung quanh
hạt là một màng nhẵn, màu trắng, đỏ hoặc vàng tùy theo giống. Lớp alơron nằm sau
tầng vỏ bao bọc lấy phôi nhũ và phơi.
Nội nhũ là bộ phận chính của hạt chủ yếu chứa tinh bột và các chất có giá trị
dinh dưỡng cao. Tinh bột trong nội nhũ chia thành tinh bột mềm (tinh bột), tinh bột
cứng (tinh bột sừng hay tinh bột pha lê). Phơi gồm có ngù (phần ngăn cách giữa phơi
nhũ và phơi), phần chính của phơi gồm: lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm và chồi
mầm. Trong 4 thành phần này, lá mầm thường phát triển rõ rệt. Phôi ngô lớn chiếm
khoảng 8 – 15% trọng lượng hạt, bao quanh phơi cịn có lớp tế bào xốp giúp cho việc
vận chuyển hơi nước từ ngoài vào trong hạt (và ngược lại) được nhanh chóng [4].

SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

6


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

Hình 2.1 Hạt ngơ bổ đơi
Ngơ là loại hạt kép có nhiều tinh bột, phôi nhũ chứa 70 – 78% trọng lượng hạt
với giá trị dinh dưỡng khá cao so với gạo [4].
Bảng 2.1 Thành phần hóa học các bộ phận của hạt
Các phần của

Chất đạm (%)

Chất béo (%)

Tro (%)

Tinh bột (%)

Vỏ hạt

3,21

1,17

4,12

8,36

Tầng aloron

16,67

12,21

9,56

7,15

Phơi nhũ

59,98

3,59

11,77

79,52

Phơi

20,14

82,43

74,55

9,97

Tổng số

100,00

100,00

100,00

100,00

hạt

Những chất trong hạt ngơ có cấu tạo không bền, rất dễ bị phân giải khi gặp nhiệt
độ và độ ẩm thích hợp, ví dụ: chất đạm có khả năng kết hợp với một lượng nước khá
lớn để tạo thành chất keo; chất béo dễ bị ôi hóa; tinh bột trong điều kiện độ ẩm và
nhiệt độ tăng dễ chuyển hóa thành đường. Phơi ngơ chứa 20% tổng số đạm, hơn 80%
chất béo, gần 75% tro của hạt, vì vậy phơi ngơ được coi là bộ phận khơng ổn định nhất
trong tồn bộ hạt ngơ. Do hàm lượng đạm và chất béo của phôi cao, nên phơi là thức
ăn thích hợp với các loại sâu bọ.
Giữa các giống ngơ khác nhau thành phần hóa học cũng khác nhau.
- Nước: Chiếm khoảng 12-15% trọng lượng hạt khô nhưng khi thu hoạch tươi thì độ
ẩm đạt 19-35%.
- Tinh bột: Chiếm khoảng 60-70% khối lượng hạt. Hàm lượng amylose trong các
giống ngơ khác nhau thì khác nhau, khoảng 21-23%. Đối với ngô bột, thành phần tinh

SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

7


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

bột gồm 20% amylose và 80% amylopectid. Kích thước hạt tinh bột dao động trong
khoảng 6-30 µm. Khối lượng riêng của tinh bột khoảng 1,5-1,6. Nhiệt độ hồ hóa là 5567,50C, góc quay cực 201,50.
- Các dạng đường và dẫn xuất của đường: Tổng số đường trong hạt ngô chiếm 1-3%.
Ba thành phần cơ bản của monosaccharide ở nội nhũ là D-glucose, D-fructose và
lượng đường trong cấu trúc của nucleotide.
Đường saccharose là thành phần chính của disaccharide trong hạt ngơ, tập trung tương
đối cao ở nội nhũ. Ngồi ra cịn một ít đường maltose (nhỏ hơn 0,4% hàm lượng chất

khô). Phần lớn đường saccharose ở trong phơi và cịn lại là ở trong nội nhũ.
Trisaccharide và các oligosaccharide khác có rất ít trong hạt, chủ yếu là raffinose.
- Protein: Hàm lượng protein trung bình là 10%. Trong nội nhũ protein cùng với tinh
bột ở dạng dự trữ. Phần lớn protein dự trữ này định vị trong các thể protein hình cầu,
có màng bao bọc và có đường kính từ 2-5 µm. Các thể protein hình cầu này lại liên kết
chặt chẽ với nhau thành một mạng lưới protein.
- Lipid: Có hàm lượng cao 3,5-7%. Phơi chứa 30-50% tổng số lipid, ngồi ra còn một
số nằm trong lớp aleuron của hạt, chất béo này đa số là acid chưa no, màu vàng nhạt,
chiếm 72% tổng lượng chất béo. Đây là lí do cần phải tách phôi trước khi dùng để sản
xuất rượu vì chất béo trong phơi sẽ gây cho rượu có mùi khó chịu.
- Khống chất: Chứa 1,3% khống. Chất khống tập trung chủ yếu ở phơi, có khoảng
78% lượng chất khống trong tồn hạt. Chất tro trong ngơ gồm nhiều thành phần
nhưng nhiều hơn cả là photpho, oxit kim loại kiềm và kiềm thổ như P2O5, Na2O, K2O,
SO2, MgO, CaO…
- Vitamin:
Trong ngơ cịn có nhiều loại vitamin có giá trị dinh dưỡng cao mà trong gạo khơng có
như vitamin A, B1, B2, C tập trung chủ yếu ở lớp ngoài hạt ngô.
− Nước phải thỏa mãn về chỉ tiêu độ cứng khơng q 7 mg-E/l, độ kiềm, độ oxy
hóa ≤ 2 ml KMnO4 0,01N/l, độ cặn và chỉ số vi sinh.
2.1.2 Nước
Trong công nghiệp sản xuất rượu, nước được sử dụng rất rộng rãi, với nhiều
mục đích khác nhau. Trong q trình cơng nghệ, nước dùng để xử lý ngun liệu, nấu
nguyên liệu làm nguội bán thành phẩm và thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho

SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

8

Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

lị hơi… Ngồi ra, nước cịn dùng cho sinh hoạt, chữa cháy trong khu vực sản xuất.
Trong công nghệ yêu cầu chất lượng nước giống như nước sinh hoạt, độ cứng khơng
q 7mg/lít, phải trong suốt, khơng màu, khơng mùi. Hàm lượng các kim loại không
vượt quá các yêu cầu sau:
Bảng 2.2 Hàm lượng kim loại có trong nước
Fe

Mn

Mg

Pb

F

Cl

S𝑂4 2−

N𝑂3 −

Zn

Hàm

0,3

0,05

125

0,1

3

0,5

60-80

35

5

lượng

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

Khơng cho phép có 𝑁𝐻3 và muối của axit nitric. Khơng có các kim loại nặng
như Hg, Ba, Cr… Khơng có amoniac, sunfuahydro (𝐻2 𝑆), chất cặn không vượt quá
1mg/l. Nước mặt (sơng) chứa lượng muối khống thấp: 40-500 mg/l, tạp chất hữu cơ
khoảng 2-100 mg/l. Nước ngầm hàm lượng muối khống nhiều hơn: 500-3000mg/l,
hàm lượng các chất hữu cơ khơng vượt quá 4mg/l và vi sinh vật hầu như không có.
Trong cơng nghiệp sản xuất rượu, độ cứng trong nước quá lớn ảnh hưởng đến quá
trình nấu nguyên liệu, đường hóa và lên men.
2.1.3 Nấm men
Trong cơng nghệ sản xuất cồn, người ta sử dụng chủng nấm men thuộc loài
Saccharomyces cerevisiae. Các chủng này cần đáp ứng một số các yêu cầu đối với
công nghệ sản xuất cồn.
2.1.3.1 Yêu cầu đối với chủng nấm men dùng trong sản xuất cồn
Ngoài tính chất chung là nấm men có khả năng biến hóa đường thành ethanol và
𝐶𝑂2 trong cơng nghệ sản xuất cồn còn đòi hỏi những đặc thù riêng như:
- Khả năng lên men nhanh và triệt để
- Có đặc tính sinh lý, sinh hóa ổn định trong thời gian dài.
- Chịu đựng được những yếu tố không thuận lợi của môi trường. Đặc biệt là các
chất sát trùng, độ pH thấp và nhiệt độ tương đối cao.
- Chịu được áp suất thẩm thấu lớn, tức là chịu được nồng độ dịch lên men cao.
- Lên men được nhiều loại đường.
- Tạo ra nhiều ethanol và ít tạo ra sản phẩm trung gian và phụ.
Để được chủng nấm men đáp ứng các yêu cầu trên phải trải qua thời gian tuyển
chọn, thuần hóa, gây đột biến, lai ghép. Đồng thời để duy trì được lâu dài đặc tính tốt
SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

9


Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít/năm

của chủng nấm men cần phải giữ giông và cấy chuyền cẩn thận.
2.1.3.2 Một số chủng nấm men thường dùng trong sản xuất ethanol tại Việt Nam
Các chủng nấm men thuộc loài Saccharomyces cerevisiae được dùng trong lên
men từ mật rỉ khác với các chủng nấm men từ tinh bột. Lên men rượu từ tinh bột dùng
các chủng XII, M, 𝑅2 11..., lên men rỉ đường dùng chủng T, 396 và R (i-a).
- Chủng nấm men XII (Saccharomyces cerevisiae Rasse XII): được phân lập được
từ nấm men bánh mì. Tế bào có dạng hình trịn hoặc hình ovan, kích thước khoảng
5x8µm. Có thể lên men được các loại đường fructose, glucose, maltose, galactose và
1/3 rafinose. Không lên men được các loại đường lactose, arabinose. Sau khi lên men,
nồng độ rượu trong mơi trường có thể đạt 13%. Chủng XII được xem là tốt nhất dùng
để lên men dịch đường từ tinh bột. Có thể sinh trưởng trong mơi trường chất khơ từ
16÷ 18%.
- Chủng M: thực ra đây khơng phải là một chuẩn thuần khiết mà là một hỗn hợp
gồm 4 chủng nấm men nổi. Chủng M được Ginneberg đề nghị dùng từ năm 1905. Nó
có khả năng lên men được các loại đường khác nhau, trong đó cả dextrin và rafinose.
Những đường này được lên không đồng thời bởi các chủng riêng biệt trong hỗn hợp.
Giống hỗn hợp này rất bền vững với các điều kiện khơng bình thường trong thực tế
sản xuất.
- Chủng 𝑅2 11: được phân lập từ men thuốc bắc ở nhà máy rượu Hà Nội. Tế bo
hỡnh ovan, cú kớch thc (3ữ5) x(5ữ8)à. Nú cú th lên men được fructose, glucose,
maltose, rafinose, saccharose. Nó được dùng để sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa tinh
bột như gạo, khoai sắn. Lên men tốt dịch đường có nồng độ 120÷140g/l. Nồng độ

ethanol tạo thành trong mơi trường lên men 10 ÷ 12. Nhiệt độ lên men thích hợp 28 ÷
320 𝐶, nhưng tới 380 𝐶 vẫn có thể lên men được, như vậy rất thuận tiện cho lên men
vào mùa hè khi thiếu nước làm nguội các thùng lên men. Chủng 𝑅2 11 có khả năng
chịu được chất sát trùng fluorsilicate natri ở nồng độ 0,02%.
- Chủng men 396 Trung Quốc (2610): được phân lập từ rỉ đường ở Trung Quốc, có
khả năng lên men được đường fructose, glucose,maltose, galactose và 1/3 rafinose;
không lên men được đường arabinose, lactose, dextrin. Nhiệt độ thích hợp 330 𝐶,
𝑝𝐻𝑜𝑝𝑡 = 4,5 ÷ 5,0; chịu được nồng độ rượu 10% (nấm men 2610 là loại được thuần
hóa từ 396).
SVTH: Hà Thị Phương Thảo

GVHD: Th.S Bùi Viết Cường

10