CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN 1.1 Giới thiệu về cồn Tùy theo cách sử dung lượng cồn mà mỗi nước trên thế giới có các loại rượu , bia khác nhau.Cồn dung để tăng nồng độ rượu, bia. Trong đó rượu Vodka là một trong những loại rượu tiêu biểu.Đó là loại rượu nổi tiếng là niềm tự hào cho người dân nước Nga. Vodka được sản xuất ở Nga từ thế kỷ 12, ngay tên gọi của nó cũng có nghĩa là rượu mạnh, từ vodka theo tiếng Nga nghĩa là “ít nước” mà nhiều cồn. Rượu Vodka có độ cồn khá cao từ 35% đến 50%.
Một số loại rượu mạnh khác như: Brandy, Whisky, Martin, Brandy, Napoleon, Rhum… Ngoài ra còn có các loại rượu nhẹ và rượu thông thường. Rượu sản xuất thủ công được sản xuất ở các làng nghề hay những hộ gia đình ở đồng bằng hay miền núi. Họ lấy lúa, gạo , ngô, khoai, sắn nấu chin, làm nguội rồi rắc men và đem đi ủ. Trong quá trính ủ nấm mốc phát triển trên cơm gạo nếp và tự tạo cho khối gạo ủ mùi thơm đặc trưng, hấp dẫn.
Đặc biệt để có được rượu nếp ngon và vẫn giữ được hương thơm, khi chưng cất Sinh viên : Hoàng Thị Diệu Linh Lớp : KTTP01 –K58 Page 6 MSSV: 20132262 Đồ án quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm GVHD: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ không sử dụng tháp cao cất cồn mà dùng thiết bị chưng cất rượu để thu hoạch, lúc này rượu nếp đạt khoảng 40-50 độ rượu. Ngày nay do nhu cầu sử dụng và chạy đua với nền Thực Phẩm thế giới. Các nhà máy sản xuất rượu mọc lên rất nhiều như ở Hà Nội, Phú Thọ, Nam Định,… Ứng dụng của cồn chiếm một vị trí đáng kể trong Công nghiệp thực Phẩm.Ngoài việc làm tăng nồng độ cho rượu, bia, cồn còn nhiều ứng dụng khác: Ví Dụ như: Chế biến thức ăn, khử mùi cho thực phẩm ( nhiều loại thực phẩm có mùi không mong muốn) , làm tăng mùi thơm đặc trưng cho món ăn. Cồn còn có ứng dụng để sát trùng, sản xuất dược phẩm, để chữa bệnh trong ngành Y Tế.
Trong công nghiệp ứng dụng làm chất đốt, làm dung môi hòa tan các chất vô cơ và hữu cơ. Cồn có khả năng thay xăng sản xuất từ dầu mỏ Tóm lại Cồn có một hướng phát triển tốt để xây dựng nề công nghiệp.Nó có rất nhiều ứng dụng , nên việc khai thác cồn hiệu quả là công việc rất cần thiết không ở riêng nghành thực Phẩm và nó còn là niềm quan tâm đáng kể với các nghành khác. Nhưng hiện nay máy móc, công nghệ, năng xuất để tinh chế cồn (tách bỏ các tạp chất ra khỏi cồn) vẫn chưa được nâng cao, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ. Do vậy đồ án này thực hiện để nâng cao trình độ chuyên môn về công nghệ, yêu cầu năng xuất thiết kế ra máy móc phù hợp: chi phí thấp nhất, hiệu quả cao nhất.2 Các phương pháp chưng luyện -Theo áp suất làm việc +Áp suất cao +Áp suất thường +Áp suất thấp Sinh viên : Hoàng Thị Diệu Linh Lớp : KTTP01 –K58 Page 7 MSSV: 20132262 Đồ án quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm GVHD: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ Nguyên tắc của phương pháp này là: -Theo nguyên lý làm việc +Chưng cất đơn giản +Chưng cất liên tục 1.3 Các thiết bị chưng cất Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất.
Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích bề mặt tiếp xúc phaỉ phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun…Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa ta có: Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí chóp có dạng tròn, xupap, chữ s… Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh.
Tháp đệm: tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng các mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. Tháp đệm Tháp đĩa xuyên lỗ Tháp đĩa chóp Ưu - Cấu tạo khá đơn giản. - Trở lực tương - Khá ổn điểm đối thấp.
- Trở lực thấp. - Hiệu suất khá - Hiệu suất - Làm việc được với cao. truyền chất lỏng bẩn nếu khối cao dùng đệm cầu có của - Chế tạo đơn Sinh viên : Hoàng Thị Diệu Linh Lớp : KTTP01 –K58 Page 8 MSSV: 20132262 Đồ án quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm GVHD: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ chất lỏng giản, vệ sinh - Ít tiêu dễ dàng. hao năng lượng - Ít tốn kim loại hơn nên hơn tháp chóp có số đĩa ít hơn.
-Do có hiệu ứng thành do đó - Kết cấu khá - Có trở hiệu suất truyền khối thấp. -Độ ổn định không cao do sự - Yêu cầu lắp - Tiêu tốn phân bố các pha theo tiết đặt cao: đĩa nhiều diện tháp không đều, khó lắp phải vật tư, Nhược vận hành. phẳng, chất kết cấu điểm lỏng khó phân phức -Do có hiệu ứng thành do đó phố đều trên tạp. khi tăng năng suất thì hiệu mâm nếu ứng thành tăng vì vậy khó đường kinh tăng năng suất.
-Thiết bị khá nặng nề. Sử dụng tháp đệm không cho phép ta kiểm soát quá trình chưng cất theo không gian tháp trong khi đó ở tháp mâm thì quá trình thể hiện qua từng mâm một cách rõ dàng, tháp đệm khó chế tạo được kích thước lớn ở quy mô công nghiệp. Sử dụng tháp đĩa xuyên lỗ , hiệu suất đạt được không bằng tháp chóp, chế độ làm việc không ổn định bằng tháp chóp, với tháp đường kính quá lớn cũng không sử dụng hiệu quả. Vậy: Với đồ án chưng cất cồn, em chọn tháp chóp có ống chảy chuyền.
Sinh viên : Hoàng Thị Diệu Linh Lớp : KTTP01 –K58 Page 9 MSSV: 20132262 Đồ án quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm GVHD: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN Cồn sử dụng trong thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp lên 2.1 Nguyên liệu Cồn được sản xuất chủ yếu từ tinh bột và mật rỉ, ngoài ra còn được sản xuất từ các polisacarit, nguyên liệu chứa đường… Sinh viên : Hoàng Thị Diệu Linh Lớp : KTTP01 –K58 Page 10 MSSV: 20132262 Đồ án quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm GVHD: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ - Nguyên liệu tinh bột gồm: các loại ngũ cốc, các loại củ giàu tinh bột. - Nguyên liệu chứa đường: mật rỉ, saccharose dạng tinh thể hoặc dạng dung dịch, nước ép mía, dịch chiết từ củ cải đường… - Nguyên liệu từ polisaccarit, xenluloza: bã mía, mùn cưa… 2.1Các phương pháp lên men cồn - Phương pháp lên men truyền thống(bổ sung bánh men) - - Phương pháp lên men bổ sung nấm mốc. - Phương pháp lên men cồn bằng phương pháp cố định tế bào. Quy trình sản xuất cồn có thể chia làm các giai đoạn chính sau: Giai đoạn 1: Chuẩn bị dịch lên men Nếu nguyên liệu chứa tinh bột thì công đoạn này gồm nghiền, nấu, đường hóa và làm lạnh tới nhiệt độ lên men.
Nếu nguyên liệu là mật rỉ thì chuẩn bị dịch lên men gồm pha loãng sơ bộ, xử lí mật rỉ, bổ sung nguồn dinh dưỡng, tách cặn,pha loãng tới nồng độ lên men và lên men. Giai đoạn 2: Gây men giống và lên men Muốn lên men trước hết cần phát triển men giống tới chất lượng và số lượng cần thiết.Sau đó đưa men giống và dịch đường vào thùng rồi khống chế ở điều kiện xác định để nấm men chuyển hóa đường thành rượu và co 2.Dịch nhận được sau lên men được gọi là giấm chín. Giai đoạn 3: Xử lí dịch lên men Công đoạn này có liên quan tới kiến thức lí học và quá trình thiết bị công nghệ hóa(quá trình chuyển khối). Thực chất là dùng hệ thống chưng luyện phù hợp để tách rượu và các chất dễ bay hơi khỏi dấm chín sau đó đem tinh luyện để nhận được cồn sản phẩm, thỏa mãn tiêu chuẩn và yêu cầu tiêu dùng.Sản phẩm thu được sau xử lí bao gồm cồn thực phẩm, cồn đầu và một số sản phẩm khác.
Ngoài các sản phẩm kể trên, chúng ta còn thu được bã rượu có chứa nhiều chất hữu ích, có thể dung làm môi trường nuôi cấy và thu nhận nấm men thô dung cho chăn nuôi, chế biến các loại kháng sinh v.v… Ở một số nước, người ta đem cô đặc bã rượu tới nồng độ chất khô nhất định và bổ xung trực tiếp vào khẩu phần ăn của vật nuôi. Trong bã rượu của rỉ đường còn có thể thu nhận glyxerin, axit glutamic. Trong những năm gần đây bã rượu từ mật rỉ còn được nghiên cứu và đưa vào phụ gia của vật liệu xây dựng. Sinh viên : Hoàng Thị Diệu Linh Lớp : KTTP01 –K58 Page 11 MSSV: 20132262 Đồ án quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm GVHD: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ Ở nước ta việc sử dụng bã rượu chưa được nghiên cứu áp dụng nên còn lãng phí nhiều.Phần lớn bị bỏ đi, chỉ phần rất ít được sử dụng vào mục đích chăn nuôi.2Sơ đồ thiết bị chưng luyện liên tục Chưng luyện liên tục có thể thực hiên theo nhiều sơ đồ khác nhau: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp.
Trên sơ đồ này người ta lại chia thành chưng luyện theo hệ thống một dòng ( gián tiếp) hoặc 2 dòng ( vừa gián tiếp vừa trực tiếp). Sơ đồ hai tháp gián tiếp - 1 dòng Giấm chín được bơm lên thùng cao vị 1 sau đó đi vào bình hâm giấm 2. Ở đây giấm chin được hâm nóng đến 70-80oC bằng ẩn nhiệt của hơi cồn thô, sau đó qua bình tách CO2 3 rồi vào tháp 4. Hơi cồn bay lên ngưng ở 2, phần chưa ngưng tiếp tục sang ngưng ở 6.
Toàn bộ cồn thô ngưng ở 2, 6, 7 đi vào tháp tinh chế 8 ở đĩa thứ 16-18 tính từ dưới lên. Tháp tinh cũng được cấp nhiệt bằng hơi nước có áp suất P=0,8-1 kg/cm2. Hơi rượu bay lên được nâng cao nồng độ ra khỏi tháp đi vào 9. Tại đây ta điều chỉnh lượng nước làm lạnh để lấy cồn đầu ra ở 7, khoảng 3-5% so với toàn bộ lượng cồn đưa vào hệ thống tháp.Số ngưng ở 9 được hồi lưu trở lại tháp.