Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột 10 triệu lít/năm

Tải đồ án tốt nghiệp thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột 10 triệu lít/năm. Tài liệu đầy đủ, chi tiết các bước tính toán và lựa chọn thiết bị.

• Tác giả: Nguyễn Duy Sáng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đinh Văn Thuận
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh
• Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột công suất 10 triệu lít/năm
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột

Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột là một tài liệu học thuật chi tiết, trình bày toàn bộ quy trình từ lựa chọn nguyên liệu đến tính toán, thiết kế và vận hành một cơ sở sản xuất ethanol quy mô công nghiệp. Mục tiêu chính của đồ án là xây dựng một nhà máy có công suất 10 triệu lít/năm, sử dụng nguồn nguyên liệu sắn hoặc các loại ngũ cốc giàu tinh bột khác như ngô, gạo. Sản phẩm chính, ethanol hay cồn etylic, có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Cồn không chỉ là thành phần chính trong ngành công nghiệp đồ uống mà còn là dung môi thiết yếu trong dược phẩm, mỹ phẩm và hóa chất. Đặc biệt, xu hướng sử dụng nhiên liệu sinh học như xăng E5, E10 để giảm phát thải và bảo vệ môi trường đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành công nghệ sản xuất ethanol. Đồ án này không chỉ là một bài tập kỹ thuật mà còn là một giải pháp kinh tế - xã hội, giúp tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp, tạo công ăn việc làm và góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Nội dung của một đồ án tốt nghiệp công nghệ hóa học hoặc công nghệ sinh học về chủ đề này thường bao gồm các chương chính: tổng quan thị trường, lựa chọn công nghệ, thuyết minh quy trình, cân bằng vật chất và năng lượng, tính toán thiết bị cơ bản, và các giải pháp về môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của ethanol và nhiên liệu sinh học hiện nay

Ethanol (C2H5OH) đóng vai trò chiến lược trong nền kinh tế hiện đại. Ngoài ứng dụng truyền thống trong sản xuất đồ uống có cồn và làm dung môi, ethanol ngày càng được công nhận là một nhiên liệu sinh học sạch và bền vững. Việc pha ethanol vào xăng (tạo thành xăng E5, E10) giúp tăng chỉ số octan, cải thiện quá trình cháy và giảm đáng kể lượng khí thải độc hại như CO, NOx. Điều này trực tiếp góp phần giải quyết các vấn đề về ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu. Việc phát triển các nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột còn thúc đẩy nông nghiệp, tạo đầu ra ổn định cho các loại nông sản như khoai mì lát khô (sắn) và ngô, nâng cao thu nhập cho nông dân. Do đó, một đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột không chỉ mang giá trị học thuật mà còn có ý nghĩa thực tiễn to lớn.

1.2. Mục tiêu và phạm vi của đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn

Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế một nhà máy hoàn chỉnh với công suất cụ thể, ví dụ 10 triệu lít cồn 99.5%/năm. Phạm vi nghiên cứu bao trùm toàn bộ các khía cạnh kỹ thuật và công nghệ. Bắt đầu từ việc phân tích và lựa chọn nguyên liệu sắn hoặc ngô, đánh giá ưu nhược điểm của từng loại. Tiếp theo là lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu, so sánh giữa phương pháp nấu gián đoạn và liên tục, phương pháp đường hóa bằng enzyme amylase, và các kỹ thuật lên men ethanol khác nhau. Phần trọng tâm của đồ án là thuyết minh đồ án chi tiết, đi sâu vào tính toán thiết bị và cân bằng vật chất cho từng công đoạn. Cuối cùng, đồ án đề xuất các giải pháp xử lý nước thải nhà máy cồn và tận dụng phụ phẩm như bã sắn, đảm bảo quy trình sản xuất thân thiện với môi trường.

II. Phân tích lựa chọn quy trình sản xuất cồn từ tinh bột tối ưu

Việc lựa chọn một quy trình sản xuất cồn phù hợp là yếu tố quyết định đến hiệu suất và chi phí vận hành của nhà máy. Một đồ án chuyên sâu cần phân tích kỹ lưỡng các phương án công nghệ khác nhau cho từng giai đoạn sản xuất. Nguyên liệu đầu vào, thường là khoai mì lát khô hoặc ngô, cần được xử lý sơ bộ qua công đoạn nghiền để phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng các hạt tinh bột. Giai đoạn nấu và hồ hóa có hai lựa chọn chính: gián đoạn và liên tục. Phương pháp nấu liên tục, dù đòi hỏi đầu tư và tự động hóa cao hơn, lại mang lại hiệu suất vượt trội, tiết kiệm năng lượng và giảm tổn thất đường. Giai đoạn đường hóa tinh bột là quá trình thủy phân tinh bột thành đường lên men (glucose) nhờ xúc tác của enzyme amylase. Lựa chọn chủng vi sinh vật và chế phẩm enzyme có hoạt lực cao là chìa khóa để tối đa hóa lượng đường tạo thành. Giai đoạn lên men ethanol sử dụng nấm men, phổ biến nhất là Saccharomyces cerevisiae, để chuyển hóa đường thành ethanol và CO2. Cuối cùng, công đoạn chưng cất cồn sử dụng hệ thống tháp chưng cất để tách và tinh chế ethanol từ giấm chín, thu được sản phẩm cồn 96 độ hoặc cồn tuyệt đối.

2.1. So sánh các phương pháp nấu và hồ hóa nguyên liệu sắn

Nấu và hồ hóa là bước đầu tiên nhằm phá vỡ màng tế bào và chuyển hóa tinh bột thành dạng hòa tan, chuẩn bị cho quá trình đường hóa. Phương pháp nấu gián đoạn thực hiện toàn bộ quá trình trong một thiết bị duy nhất, có ưu điểm là đơn giản, dễ vận hành. Tuy nhiên, nhược điểm là tốn hơi do không tận dụng được hơi thứ, thời gian kéo dài và nhiệt độ cao gây tổn thất đường. Ngược lại, phương pháp nấu liên tục sử dụng một hệ thống nhiều thiết bị, cho phép nguyên liệu vào và dịch cháo chín ra liên tục. Phương pháp này giúp giảm thời gian nấu ở nhiệt độ cao, tận dụng nhiệt hiệu quả, tăng hiệu suất thu hồi cồn và giảm tiêu hao kim loại cho thiết bị. Đối với một nhà máy quy mô công nghiệp, phương pháp nấu liên tục là lựa chọn tối ưu về mặt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

2.2. Lựa chọn công nghệ lên men ethanol hiệu quả nhất hiện nay

Quá trình lên men ethanol có thể được thực hiện theo phương pháp gián đoạn, bán liên tục hoặc liên tục. Lên men gián đoạn theo từng mẻ riêng biệt, dễ kiểm soát và xử lý khi có sự cố nhiễm khuẩn nhưng năng suất thấp. Phương pháp lên men liên tục là một bước tiến vượt trội. Trong hệ thống này, dịch đường và men giống được bổ sung liên tục vào hệ thống các tank lên men nối tiếp. Dòng dịch lên men chảy từ tank đầu đến tank cuối, và giấm chín được thu liên tục. Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng lượng men giống lớn, giúp áp đảo tạp khuẩn, tăng tốc độ lên men (chỉ khoảng 60-62 giờ so với 72 giờ của phương pháp gián đoạn), và tăng công suất thiết bị. Mặc dù đòi hỏi mức độ tự động hóa và kiểm soát chặt chẽ hơn, lên men liên tục là xu hướng của ngành công nghệ sản xuất ethanol hiện đại.

III. Hướng dẫn quy trình công nghệ sản xuất ethanol từ tinh bột A Z

Một sơ đồ công nghệ hoàn chỉnh cho nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột bao gồm nhiều công đoạn liên kết chặt chẽ. Đầu tiên, nguyên liệu (ví dụ: khoai mì lát khô) được đưa qua hệ thống làm sạch và nghiền búa để tạo thành bột mịn. Bột sau đó được hòa trộn với nước và đưa vào hệ thống nấu liên tục để hồ hóa. Dịch cháo sau khi hồ hóa được làm nguội và chuyển sang công đoạn đường hóa tinh bột. Tại đây, enzyme amylase được bổ sung để thủy phân tinh bột thành đường glucose. Dịch đường sau đó được làm lạnh đến nhiệt độ lên men tối ưu (khoảng 28-32°C) và bơm vào hệ thống lên men liên tục. Trong các tank lên men, nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ chuyển hóa đường thành ethanol. Khí CO2 sinh ra trong quá trình này được thu hồi. Giấm chín (hỗn hợp sau lên men) được đưa sang hệ thống chưng cất cồn. Hệ thống này thường bao gồm nhiều tháp chưng cất hoạt động liên tục để tách nước, tạp chất và cô đặc ethanol, tạo ra sản phẩm cồn 96 độ hoặc cồn tuyệt đối. Nước thải và bã sắn từ quá trình sản xuất sẽ được đưa đến khu vực xử lý riêng.

3.1. Các bước đường hóa tinh bột bằng enzyme amylase công nghiệp

Quá trình đường hóa tinh bột là trái tim của công nghệ sản xuất ethanol. Mục đích là chuyển hóa hoàn toàn tinh bột đã hồ hóa thành các loại đường đơn mà nấm men có thể sử dụng. Quá trình này được thực hiện nhờ hệ enzyme amylase. Dịch cháo sau khi nấu và làm nguội sơ bộ (khoảng 60°C) sẽ được bơm vào các thùng đường hóa có cánh khuấy. Chế phẩm enzyme amylase được định lượng và đưa vào thùng. Nhiệt độ và pH của dịch được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo enzyme hoạt động ở điều kiện tối ưu. Thời gian đường hóa thường kéo dài trong vài giờ cho đến khi hàm lượng tinh bột sót lại ở mức thấp nhất. Hiệu quả của công đoạn này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu hồi cồn cuối cùng.

3.2. Kỹ thuật chưng cất và tinh chế để thu cồn 96 độ cồn tuyệt đối

Giấm chín sau lên men là một hỗn hợp loãng chứa khoảng 8-12% ethanol. Để thu được cồn tinh khiết, cần phải thực hiện quá trình chưng cất cồn. Các nhà máy hiện đại sử dụng hệ thống chưng cất liên tục đa tháp. Tháp đầu tiên (tháp cất thô) có nhiệm vụ tách cồn và các chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín, bã và nước được thải ra ở đáy tháp. Hơi cồn sau đó được dẫn qua các tháp chưng cất tiếp theo (tháp tinh chế, tháp tách tạp chất) để loại bỏ aldehyt, este, dầu fusel và các alcol bậc cao. Sản phẩm thu được từ hệ thống này thường là cồn 96 độ. Để sản xuất cồn tuyệt đối (>99.5%) dùng làm nhiên liệu sinh học, cần thêm các công đoạn tách nước chuyên sâu như chưng cất đẳng phí hoặc sử dụng sàng phân tử.

IV. Cách tính toán cân bằng vật chất và thiết kế thiết bị nhà máy

Phần tính toán là xương sống của một đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột. Cân bằng vật chất là bước đi đầu tiên, nhằm xác định khối lượng, lưu lượng của các dòng nguyên liệu, bán thành phẩm và sản phẩm ở từng công đoạn. Dựa trên công suất mục tiêu (ví dụ: 10 triệu lít/năm), người thiết kế sẽ tính toán ngược lại lượng cồn cần sản xuất mỗi ngày, từ đó suy ra lượng tinh bột và nguyên liệu thô cần thiết. Các tính toán này phải kể đến hiệu suất thực tế và tổn thất ở mỗi giai đoạn. Ví dụ, tài liệu gốc chỉ ra rằng từ 100kg tinh bột, hiệu suất thực tế chỉ thu được khoảng 64.78 lít cồn do các tổn thất. Sau khi có số liệu từ cân bằng vật chất, bước tiếp theo là tính toán thiết bị. Mỗi thiết bị, từ thùng hòa trộn, thiết bị nấu, thùng lên men đến tháp chưng cất, đều được tính toán dung tích, kích thước, bề mặt truyền nhiệt và các thông số kỹ thuật khác để đáp ứng đúng lưu lượng và thời gian lưu yêu cầu. Các bản vẽ kỹ thuật chi tiết, thường được thể hiện bằng bản vẽ autocad nhà máy cồn, là kết quả cuối cùng của quá trình này.

4.1. Phương pháp tính cân bằng vật chất cho toàn bộ dây chuyền

Việc tính toán cân bằng vật chất bắt đầu từ sản phẩm cuối cùng. Ví dụ, để sản xuất 33,333 lít cồn/ngày, cần khoảng 51,455 kg tinh bột (với hiệu suất 90%). Nếu dùng gạo có 69.2% tinh bột, lượng gạo cần là 74,356 kg/ngày. Từ đó, ta tính toán lượng nước cần cho quá trình thủy phân và pha loãng để đạt nồng độ dịch đường mong muốn. Phương trình hóa học của quá trình lên men (C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2) được sử dụng để tính lượng CO2 sinh ra. Khối lượng và thành phần của các dòng vào và ra ở mỗi công đoạn (hồ hóa, đường hóa, lên men, chưng cất) phải được cân bằng một cách chính xác. Bảng cân bằng vật chất tổng thể là tài liệu cốt lõi trong thuyết minh đồ án.

4.2. Hướng dẫn tính toán và lựa chọn các thiết bị chính yếu

Việc tính toán thiết bị dựa trên lưu lượng giờ và thời gian lưu của vật chất trong thiết bị. Ví dụ, để tính thể tích thùng lên men, ta lấy tổng thể tích giấm chín cần lên men trong một chu kỳ (ví dụ 60 giờ) và chia cho số lượng tank, có tính đến hệ số điền đầy (thường là 0.8-0.9). Đối với các thiết bị trao đổi nhiệt, việc tính toán diện tích truyền nhiệt là quan trọng nhất, dựa trên lượng nhiệt cần trao đổi, độ chênh nhiệt độ và hệ số truyền nhiệt. Đối với tháp chưng cất, các tính toán phức tạp hơn, bao gồm cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng trên từng đĩa lý thuyết để xác định chiều cao và đường kính tháp. Các kết quả tính toán này là cơ sở để tạo ra bản vẽ autocad nhà máy cồn chi tiết.

V. Ứng dụng sản phẩm và giải pháp xử lý nước thải nhà máy cồn

Sản phẩm chính của nhà máy là ethanol tinh khiết, có nhiều ứng dụng giá trị. Cồn tuyệt đối (cồn khan > 99.5%) là thành phần không thể thiếu để pha chế nhiên liệu sinh học như xăng E5, E10, góp phần vào chiến lược năng lượng bền vững. Cồn tinh luyện (96%) được sử dụng rộng rãi trong y tế, dược phẩm, công nghiệp thực phẩm và hóa mỹ phẩm. Bên cạnh sản phẩm chính, quy trình sản xuất cồn từ tinh bột cũng tạo ra các sản phẩm phụ và chất thải cần được quản lý hiệu quả. Bã sắn hoặc bã ngô sau khi chưng cất, với hàm lượng protein cao, là nguồn nguyên liệu quý giá để sản xuất thức ăn chăn nuôi. Khí CO2 sinh ra từ quá trình lên men có thể được thu hồi, tinh sạch để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm (sản xuất nước giải khát có gas) hoặc sản xuất đá khô. Vấn đề lớn nhất là nước thải. Xử lý nước thải nhà máy cồn là một thách thức do nồng độ chất hữu cơ (COD, BOD) rất cao. Một đồ án thiết kế hoàn chỉnh phải đưa ra một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, thường kết hợp các phương pháp sinh học (kỵ khí, hiếu khí) và hóa lý để đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi xả thải.

5.1. Tận dụng bã sắn và CO2 để tối ưu hóa giá trị kinh tế

Việc tận dụng triệt để các sản phẩm phụ là một chiến lược quan trọng để nâng cao hiệu quả kinh tế của nhà máy. Bã sắn sau khi ép khô có thể được bán trực tiếp cho các nhà máy thức ăn chăn nuôi hoặc được chế biến sâu hơn để tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng cao hơn. Tương tự, khí CO2 từ quá trình lên men ethanol là một nguồn tài nguyên. Thay vì thải ra môi trường, việc xây dựng một hệ thống thu hồi và hóa lỏng CO2 sẽ tạo ra một nguồn doanh thu bổ sung đáng kể, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính, thể hiện trách nhiệm của doanh nghiệp với môi trường.

5.2. Công nghệ xử lý nước thải nhà máy cồn tiên tiến hiệu quả

Nước thải từ quá trình chưng cất (dịch hèm) có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy cồn hiện đại thường áp dụng mô hình xử lý đa bậc. Giai đoạn đầu tiên là xử lý kỵ khí trong các bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) để phân hủy phần lớn chất hữu cơ và tạo ra khí biogas, một nguồn năng lượng có thể tái sử dụng để đốt lò hơi, tiết kiệm chi phí. Sau đó, nước thải tiếp tục được xử lý hiếu khí trong các bể Aerotank để loại bỏ triệt để các chất hữu cơ còn lại và các hợp chất nitơ. Cuối cùng là các bước xử lý bậc cao và khử trùng trước khi thải ra môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY RƯỢU BÌNH TÂY, TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ SẢN PHẨM CỒN RƯỢU Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Tổng quan về công ty rượu Bình Tây 1.1 Giới thiệu chung Rượu cồn có tên hóa học là rượu etylic (C 2H5OH) được sản xuất từ hai nguồn nguyên liệu chính: Sản xuất cồn từ khí etylen và các sản phẩm nông nghiệp có hàm lượng tinh bột cao. Dựa vào nguyên liệu sản xuất mà gọi là cồn từ tinh bột hay cồn rỉ đường. Dựa vào chất lượng và mục đích sử dụng mà gọi là cồn công nghiệp, cồn y tế hay cồn chế biến rượu uống. Dựa vào nồng độ rượu etylic mà gọi là cồn nặng hay cồn nhẹ (cồn cao độ hay cồn thấp độ).

Cồn rượu có thể dùng vào nhiều mục đích khác nhau như: dùng trong nghành thực phẩm như pha chế rượu, làm giấm. Ngoài ra còn ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau như: công nghiệp nặng, công nghiệp quốc phòng, trong nông nghiệp, trong y tế… Cồn công nghiệp sản xuất rượu etylic (C2H5OH) đang phát triển cùng với sự phát triển của nền đại công nghiệp. Từ xa xưa, con người đã biết lên men dịch nho để sản xuất ra rượu vang như một thứ đồ uống. Rượu cồn mới chỉ được tinh chế ra từ thế kỷ XII sau khi đem chưng cất rượu vang.

Đến thế kỷ XIV, công nghệ sản xuất rượu được phát triển mạnh ở Châu Âu và đến thế kỷ XV, rượu cồn đã được sử dụng trong y dược. Rượu cồn đã được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp khác nhau. Công nghệ sản xuất rượu cồn phát triển cùng với đà phát triển của nên khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới. Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ công đã có từ xa xưa và chưa có tài liệu nào cho biết điểm khởi đầu.

Nhưng sản xuất rượu cồn theo kiểu công nghiệp ở nước Nguyễn Duy Sáng – Máy & Thiết Bị Nhiệt Lạnh – K51 2 Đồ án tốt nghiệp Nhà máy sản xuất cồn ta chỉ bắt đầu năm 1898 với hai công ty rượu cồn lớn nhất là công ty rượu cồn Hà Nội và công ty rượu cồn Bình Tây và một số nhà máy vừa và nhỏ khác, sản lượng rượu sản xuất ra ngày càng tăng.2 Công ty rượu Bình Tây Công ty rượu Bình Tây: Trụ sở chính đặt tại 621 Phạm Văn Trí, Quận 6, Thành phố Hồ Chí Minh. Công ty được xây dựng từ năm 1900 và đi vào sản xuất từ năm 1902 bởi công ty Socete Francase Des Disitilleries của nước Cộng hòa Pháp. Công ty có sản phẩm đạt chất lượng cao với năng lực sản xuất lớn như: Cồn tinh luyện 96% Vol, cồn công nghệ (từ tinh bột ngũ cốc và rỉ mật) công suất đạt 10 triệu lít/năm. Rượu các loại đạt 5triệu lít/năm.

Bao bì giấy carton 5 triệu m²/năm, loại 3 lớp và 5 lớp, diện tích dịch vụ kinh doanh 2000m². Trong quá trình sản xuất kinh doanh, công ty rượu Bình Tây luôn chú trọng tới mẫu mã, chất lượng sản phẩm rượu cồn là tiêu chí hàng đầu để đưa sản phẩm tới người tiêu dùng. Với công suất hiện tại nhà máy chưa đủ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của thị trường trong và ngoài nước. Công ty rượu Bình Tây những tháng cuối năm 2004 đã đầu tư 40 tỷ đồng cho hệ thống sản xuất cồn rượu từ gạo, công suất 10 triệu tấn/năm để phục vụ chế biến thực phẩm và pha chế rượu và xuất khẩu.

Cồn rượu Viêt Nam được ưa chuộng vì sản xuất từ các sản phẩm nông nghiệp như gạo, ngô, sắn…Với công suất 10lít cồn rượu/năm, công ty đã tiêu thụ cho nông dân 400000tấn gạo tấm. Hiện nay, cồn rượu tinh chế từ gạo của Bình Tây đã được nhiều công ty sản xuất rượu, sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm trong và ngoài nước đặt mua vì chất lượng tốt, giảm tối đa những chất độc hại. Mở rộng và khôi phục thị trường truyền thống: vốn là một doanh nghiệp xuất khẩu cồn rượu lớn trong nước, khi thị trường Liên Xô và Đông Âu sụp đổ, rượu Bình Tây cũng lao đao. Sau một thời gian đầu tư, tổ chứa lại sản xuất, đến nay cồn rượu Volka Bình Tây đã trở lại thị trường Nga và Đông Âu.

Cũng trong Nguyễn Duy Sáng – Máy & Thiết Bị Nhiệt Lạnh – K51 3 Đồ án tốt nghiệp Nhà máy sản xuất cồn năm này, rượu hương hoa hồng Bình Tây đã xuất khẩu sang các nước Đông Nam Á, Nhật…. Kim nghạch xuất khẩu đạt 1 triệu USD/năm hoàn thành, thị trường Nhật sẽ tiếp tục mở rộng, vì Nhật là một trong những thị trường xuất khẩu cồn rượu nấu từ gạo của Việt Nam. Ngày nay đất nước phát triển, các nghành công khác phát triển rất mạnh kèm theo đó nó cũng cần tiêu thụ một lượng cồn lớn, mức độ tiêu thụ của người dan cũng tăng lên. Trong khi đó các nhà máy rượu cồn tồn tại đến giờ làm việc hết công suất cũng chưa đảm bảo nhu cầu tiêu thụ.

Vì vậy việc thiết kế xây dựng một nhà máy sản xuất rượu cồn lúc này là rất cần thiết.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn rượu ở Việt Nam và thế giới 1.1 Tình hình sản xuất cồn ở Việt Nam Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ công đã có từ ngàn xưa. Theo kinh nghiệm cổ truyền, nghề nấu rượu thủ công được thực hiện như sau: Gạo tẻ hoặc gạo nếp được nấu chín thành cơm, dỡ ra nong sạch, để nguội, tiếp đó trộn men giống đã giã nhỏ với số lượng từ 1,5 đến 2,5% so với gạo (thường 1 nắm men cho 1 kg gạo). Sau khi trộn đều, cơm được đưa vào rổ rá sạch, lót lá chuối, đậy kín bằng lá phía trên rồi phủ vải sạch hoặc bao tải, đặt vào chỗ thoáng mát khi trời nóng hoặc chỗ ấm vào mùa đông. Sau 2 đến 3 ngày ta nhận được cơm ủ có mùi thơm dễ chịu, ăn ngon, có vị cay mềm.

Tiếp đó cho cơm ủ vào chum hoặc vại sạch rồi thêm nước với số lượng 2 đến 3 lít cho 1 kg gạo đem nấu (tốt nhất nên dùng nước đun sôi để nguội tới 30ºC), khuấy đều và để cho lên men tiếp 2,5 đến 3 ngày nữa. Nếu ủ men tốt thì đa số hạt gạo nấu vẫn giữ nguyên dạng bề ngoài nhưng nổi trên mặt chum vại. Dịch lên men này thường được gọi là “cơm hèm”. Đổ nước hèm vào nồi, đậy vung trát kín, chỉ để một lỗ hở thông với hệ làm lạnh rồi đun cho tới sôi, hơi bay ra ngưng tụ lại ta sẽ thu được rượu.

Nguyễn Duy Sáng – Máy & Thiết Bị Nhiệt Lạnh – K51 4 Đồ án tốt nghiệp Nhà máy sản xuất cồn Chất lượng rượu thu được phụ thuộc rất nhiều yếu tố như nguyên liệu gạo nếp hay tẻ, cơm nấu khô hay nhão, men tốt hay xấu, nhiệt độ khi ủ và lên men, cũng như cách tiến hành chưng cất, lấy sản phẩm. Quan trọng nhất là men giống – nguyên liệu và cách làm men giống rất đa dạng. Mỗi nơi mỗi vùng đều có các bài thuốc làm men khác nhau. Đồng bào dân tộc còn dùng các loại lá rừng để đưa vào làm men giống.

Tất cả đều làm theo kinh nghiệm. Ở nước ta trước đây và hiện nay có một số loại rượu tương đối ngon, được người tiêu dùng trong và ngoài nước ưa chuộng như “Lúa Mới” của Hà Nội, rượu Nàng Hương của Bình Tây và rượu Hoàng Đế của Thanh Ba Phú Thọ (Công ty rượu bia Đồng Xuân). Các loại rượu kể trên chất lượng không thua kém một số rượu mạnh ngoại nhập nhưng do tâm lý thích dùng đồ ngoại mà có người vẫn xem thường rượu của ta. Sản xuất cồn rượu theo kiểu công nghiệp ở nước ta chỉ bắt đầu năm 1898 do người Pháp thiết kế và xây dựng.

Trước cách mạng Tháng Tám ở nước ta có các nhà máy rượu Hà Nội, Hải Dương, Nam Định, Bình Tây, Chợ Quán và Cái Rằng. Tất cả đều sản xuất từ ngô, gạo, và theo phương pháp amylo. Theo số liệu chưa đầy đủ, các nhà máy rượu phía Bắc hàng năm sản xuất ra một số lượng cồn khá lớn; có thể xem cụ thể trong bảng 1. Sau ngày hòa bình lập lại (1955), các nhà máy không còn thiết bị nguyên vẹn nên chính phủ ta tập trung cải tạo, sửa chữa thành nhà máy Rượu Hà Nội với năng suất 6 triệu lít/năm.

Đến năm 1960, chúng ta có thêm hai nhà máy cồn rỉ đường là Việt Trì Phú Thọ và Sông Lam Nghệ An. Năng suất mỗi nhà máy là 1 triệu lít cồn qui 100º/năm. Trong những năm chống Mỹ cứu nước, các tỉnh và địa phương xây thêm hàng loạt nhà máy rượu cỡ 1 triệu lít/năm như Lục Ngạn – Hà Bắc, Hưng Nhân – Thái Bình và Tam Hiệp Phúc Thọ Hà Tây. Ngoài ra ở hầu hết các tỉnh đều có xây dựng phân xưởng cồn cỡ nhỏ 100000lít cồn/năm như Quảng Bình, Nguyễn Duy Sáng – Máy & Thiết Bị Nhiệt Lạnh – K51 5 Đồ án tốt nghiệp Nhà máy sản xuất cồn Sông Con Nghệ An, Bá Thước và Hàm Rồng Thanh Hóa, Khánh Cư Ninh Bình, Vĩnh Trụ Nam Định, Hải Phòng, Hà Giang và Thanh Ba Phú Thọ.

Tổng năng suất của tất cả các nhà máy lớn nhỏ vào khoảng 15 triệu lít/năm. Sau năm 1975, chúng ta tiếp quản và xây thêm các nhà máy rỉ đường như Lam Sơn – Thanh Hóa, Rượu Quảng Ngãi, Rượu Bình Dương, Bình Tây và một số cơ sở tư nhân khác. Nếu cộng tất cả các cơ sở sản xuất cồn rượu của nước ta ở thời điểm 1980 – 1985 thì hàng năm ta có thể sản xuất trên 30 triệu lít cồn. Có thể nói, thời gian này lượng cồn rượu trong cả nước đạt cao nhất, vừa xuất khẩu vừa tiêu dùng trong nước.1: sản lượng cồn rượu trước Cách mạng Tháng Tám Công suất cồn ở nhà máy, 106 lít Năm Nam Định Hải Dương Hà Nội Tổng cộng 1939 7,324 7,944 - 15,170 1940 7,064 7,083 - 17,367 1941 6,885 7,017 - 18,425 1942 7,783 8,814 - 21,868 1943 5,774 5,125 2,680 13,579 1944 0,850 3,386 0,326 4,162 Vào những năm 1986 – 1987, do đổi mới cơ chế quản lý, nhiều xí nghiệp làm ăn thua lỗ, sản phẩm làm ra tiêu thụ chậm nên hàng loạt phân xưởng, nhà máy đem bán thiết bị mà chủ yếu là đồng để thanh toán nợ nần, nhiều cơ sở sản xuất cồn rượu bị xóa sổ.

Lúc này các cơ sở sản xuất quốc doanh quản lý còn rất ít. Ở các tỉnh phía Bắc còn cồn rượu Thanh Ba, Việt Trì, Hà Nội, Vĩnh Trụ, Lam Sơn, Sông Lam và Sông Con Nghệ An. Ở các tỉnh phía Nam có Quảng Ngãi, Huế, Bình Tây, Bình Dương và một số cơ sở của tư nhân hoặc hợp tác xã.