chương 1: Mò đầu phu gia khdng khí ra. — acid - biz J“nấp trim* kính.nhìn diếu chỉnh pH thép khứ no khí nừác lim nóng/íiguộĩ lọc p do pH. 02 khđng -dử nhiệt dỗ Mil £ Hdi nưổc cánh khudy ktiũ trừng ,. ' ỉ Van ra Sđ dế của một ndì lén men dùng trong sin xuết Chương 2: Công nghệ sân xuãt cồn CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÒN 2.
Lịch sử phát triển tại Việt Nam: Sản xuất các sản phẩm tạo thành cồn đã có từ rất lâu đời. Tại Việt Nam tiêu biểu nhất là quy trình sản xuất rượu chưng cất theo phương thức thủ công. Có rất nhiều cách thức gia truyền khác nhau trong kỹ thuật sản xuất này. Chúng ta cùng xem xét một phương thức sản xuất cụ .thể như sau: Sản phẩm tạo thành tùy thuộc vào công nghệ và nguyên liệu mà có tính chất khác nhaụ.
Tuy nhiên các sản phẩm hình thành theo phương thức cổ truyền đều mang một đặc tính chung là: - Chất lượng không đều, làm theo kinh nghiệm - Néu làm đúng (gạo tốt, men tốt) -» uống ngon, vị đậm, êm, say mà không xốc, không đau đầu. - Tại Việt Nam, sản xuất cồn theo công nghiệp bắt đầu tự năm 1898 do ngưòi Pháp thiết ke và xây dựng. Sản lượng đạt mức cao điểm vào những năm 16 Chương 2: Cõng nghệ sản xuất cổn 1980 - 1985 (30 triệu lít/ năm) Đến năm 1986 - 1987 là thời kỳ thua lỗ, sản xuất cầm chừng. Nhiều cơ sở phá sản.
Tuy nhiên đến nay đã phục hồi dần và ngày càng phát triển. Một số các cơ sở sản xuất cồn tại Việt Nam: (loại 1) - Công ty rượu bia Đồng Xuân Phú Thọ; Công ty rượu bia Hà Nội - Công ty rượu bia Bình Tây Theo các chuyên gia, vào năm 2005 nước ta cần khoảng 180-200 triệu lít rượu các loại, tương đương 50 triệu lít cồn tinh khiết. Trong đó nguyên liệu từ tinh bột là 30 - 40 %, còn lại là rỉ đường. ứng dụng: Cồn có ứng dụng rất lớn trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau • Trong thực phẩm.
- Làm vang quả hỗn họp, vang cẩm, vang nếp. - Sản xuất rượu mạnh: Lúa mới, Hoàng đế. - Sản xuất rượu phổ thông.' • Sử dụng trong y học, dược phẩm. • Sử dụng làm dung môi hưu cơ.
• Sử dụng trong công nghệ sản xuất nước hoa. • Dùng làm nguyên liệu sản xuất acid acetic, aldehyd acetic, etylacetat, etylclorua, và các họp chất hữu cơ khác. • Sử dụng trong sản xuất cao su tổng họp. NGUYÊN LIỆU - NHỮNG YÊU CẢU KỸ THUẬT • Nguyên tắc: bất cứ nguyên liệu nào chứa polysaccharide đều có thể sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn • Yêu cầu chung cùa nguyên liệu trong sản xuất theo quy mô công nghiệp: - Hàm lượng đưòng hoặc tinh bộ cao, hiệu qúả kinh tế cao.
- Vùng nguyên liệu tập trung và đù Chúng ta sẽ xem xét 2 loại nguyên li( ĩrptlỡ biêu:—------------------------ -— /I Chương 2: Công nghệ sán xuâ't cồn - Tinh bột • - Rỉ đường 2. Nguyên liệu chứa tinh bột: Tại Việt Nam thưòng sử dụng : sắn, ngô, gạo (tấm) 2. sắn: Thành phần của củ sắn tươi: Tinh bột : 20-34 % Tro. : 0,54% ' Protein : 0,8-1,2 % Polyphenol : 0,1-0,3 % Chất béo : 0,3-.
Độc tố : phazeolunatin Celluloza : 1-3,1 % / Vitamin thường bi mất trong quá trình sản xuất Phazeolunatinbi thủy phân thành HCN. Đây là mộ chất gây độc cho cơ thể, tuy nhiên dẽ bay hơi và dễ hòa tan trong nưóc nên dễ loại bỏ. Chính vì vậy mà sắn thái lát, phơi khô giảm đáng kể số lưọng HCN có trong đó. Đồng thời một lưọng nhỏ HCN còn lại không làm ảnh hưỏng đến quá trình lên men trong sản xuất cồn.
Các loại tinh bột khác Với các loại hexoza có khả năng lên men được * Với các polysaccharid cần phải thủy phân thành các đường trước khi lên men - Tinh bột thưòng đưẹyc thủy phân. Tùy vào phương phấp thủy phân mà ta thu-được các sản phẩm khác nhau. Nếu thủy phân tinh bột bằng acid và nhiệt độ ta sẽ thu được glucoza, tuy nhiên hiệu xuất không caọ và gây ô nhiễm môi trưòng. Nếu dùng amylaza của mầm đại mạch ta sẽ thu được 70 - 80% là maltoza và 30 - 20% là dextran.
Còn nếu dùng amylaza của nấm mốc ta sẽ thu được 80 - 90% là glucoza. 18 Chương 2: Công nghệ sán xuất cồn' - Celluloza dưới tác dụng của acid vô cơ loãng, nhiệt độ cao và áp suất cao sẽ bị phân hủy thành glucoza. - Hemicelluloza (bán xơ): dễ bị thủy phân hon celluloza đề tạo thành glucoza 2. Mật rỉ: Mật rỉ là phụ phẩm của_công nghệ sản xuất đường.
Thường chiếm khoảng 3-5 %/ lượng mía 2. ưng dụng của mật rỉ: ■ Mật rỉ được sử dụng trong nhiều sản xuất công nghiệp khác nhau như: - Sản xuất cồn - Sản xuất acid acetic, acid citric - Sản xuất nấm men bánh mì, nấm men chó chăn nuôi. - Sản xuât bột ngọt (mì chính) - Sản xuất glycerin 2. Thành phần của mật rỉ: ' Phụ thuộc vào giống mía, đất đai trồng, điều kiện canh tác, công nghệ sản xuất đưòng.
Thông thưòng: hàm lượng chất khô chiếm 80 - 85 %. Trong đó: - 60% đưòng với: 35-40% saccharoza. 20 - 25% đưòng khử - 40% chất phi đường, với 20 - 32 % chất hữu cơ* 8-10 % chất vô cơ - Mật rỉ có độ pH từ 6,8 - 7,2. Lúc mói sản xuất pH = 7,2 -8,9.
Mật rỉ là môi trưòng tốt cho vi sinh vật phát triển trong đó chủ yếu là vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Dưới tác dụng của những vi khuẩn này sau 24 19 Chương 2: Công nghệ sán xuất cồn giờ độ chua của mật rỉ tăng lên từ 0,2 - 0,3°. Do đó cần phải hạn chế và diệt bót tạp khuẩn. QUY TRÌNH TIÈN xử LÝ.
Nghiền nguyên liệu - Nguyên liệu dạng hạt hoặc lát được đưa vào máy nghiền búa (Tại Việt Nam) '. * Nghiền thô: búa có chiều dày = 6-10 mm * Nghiền nhỏ: búa có chiều dày = 2-3 mm - Tốc độ quay của máy nghiền: 2750 vòng/ phút - Trong quá trình nghiền: phần nhỏ lọt qua giây được quạt hút và đẩy ra ngoài: phần lớn ỏ- lại tiếp tục bị nghiền ■ - Tùy theo ché độ nấu mà rây có kích thước khách nhaủ - Hiện tại máy nghiền búa có năng suất 1000 - 2000 - 3000 kg/h 20 Chương 2: Cõng nghệ sản xuất cồn 2. Nấu nguyên liệu: Nấu nguyên liệu là qui trình phá vỡ các lóp vỏ tế bào của các hạt tinh bột ra, giúp cho amylaza tiếp xúc được với tinh bột, tạo điều kiện cho tinh bột về trạng thái hòa tan. Trong quá trình nấu, thực tế màng tế bào chưa bị nghiền vẫn giữ nguyên cấu tạo.
Chúng chỉ bị phá võ khi khuấy trộn hoặc phóng cháo qua van hẹp hoặc sang tliiết bị lón hon. Độ bền của thành tế bào: Nguyên liệu dưới tác.dụng của nhiệt độ và nước hình thành sự trưong nở và giảm độ bền cơ học. -1° = 120 - 135°c : pectin trương nở, sau 20 - 25’ —> hòa tan. Sau đó đến lượt tinh bột và pentoza -1° = 145 - 155°c : thành tế bào bị phá vỡ -> tinh bột tách ra, hòà tan vào dung dịch Các nguyên liệu khác nhau sẽ có chế độ nấu khác nhau.
Khi nguyên liệu bị chua, hầm hơi, cũ. cần nấu ở t° thấp và thời gian ngắn hon nguyên Ịiệu tốt cùng loại. Sự trương nở và hòa tan tinh bột - Truong nở là quá trình mà các phân tử hút dung môi để làm tăng thể tích. - Tinh bột chứa amyloza và amylopectin theo tỷ lệ 1:4.
Tuy nhiên đã có nhũng gióng ngô được lai tạo có chứa đến 100% amyloza - Trong dịch hồ tinh bột amylopectin trương nỏ-, đan chéo nhau, trong đó lân vào là các hạt amyloza. , - Ồ t° = 85 - 100°C —> amylopectin hòa tan vào dung^dịch. Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào nguyên liệu & kích thước các nguyên liệu. Đối với tinh bột sắn ta có sơ đồ sau đánh giá sự phụ thuộc của độ nhớt vào nhiệt độ : 21 Chương 2: Cõng nghệ sản xuất cồn - Đối với các chất khác như celluloza, hemicelluloza trong môi trường acid yếu, hầu như không bị thủy phân.Riêng pectin ester acid polỳgalacturovic thì bị thủy phân nhiều hon cả và tạo thành metanol và acid pectic.
Sự biển đổi của tình bột và đường • Đường Trong khi nấu, một phần nhỏ tinh bột biến thành đưòng. Đường này sẽ tham gia vào các phản ứng tạo melannoidin, furfunol, caramen. Trong đó: - Caramen là chất kiềm hãm quá trình lên men rượu. Khi cỏ trong dịch đưòng khoảng 5% thì hiệu suất lên men sẽ giảm khoảng 6% - Furfunol tạo màu và mùi khó chịu.
- Melanoidin là chất keo mầu sẫm, mang tính acid, gây ảnh hưởng tới hoạt động của nấm men và enzym. Thành phần của melanoidin rất đa dạng, chưa được nghiên cứu tỉ mỉ. • Tuy nhiên hàm lượng các chất hình thành rất thấp nên gây ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình lên men cồn. • Tinh bột ■ Trong quá trình nấu nguyên liệu, sự có mặt của các chất đưòng là không cần thiết do gây tổn thất khi đun ở nhiệt độ cao.
Do đó cần phải giới hạn hoạt động của amylaza lên tinh bột. Người ta nhận thấy rằng: - Tại 55°C: amylaza tác động yếu đến tinh bột. - Khi quá trình nấu sơ bộ tăng nhanh đến 50 - 60°C sẽ hạn chế hoạt động của amylaza. Điều này dẫn đến việc giảm thiểu quá trình tạo đưòng vào trước thời gian nấu.
22 Chương 2: Cõng nghệ sán xuã't cồn 2. Nấu nguyên liệu. Có ba phương pháp được sử dụng trong quá trình nấu nguyên liệu: - Gián đoạn - Bán liên tục - Liên tục Tại việt Nam, trước 1983 thường sử dụng phưong pháp nấu gián đoạn Từ 1983 - 1993 phưong pháp nấu bán liên tục bắt đầu được áp dụng cụ thể là tại nhà máy rượu Thanh Ba - Phú Thọ. Phương pháp gián đoạn: Phương pháp nấu gián đoạn là phưong pháp mà trong đó toàn bộ quá trình nấu đều được thực hiện trong một nồi.
Cẩu tạo nồi nấu: Hình: cấu tạo nồi nấu Đặc điểm chung: - Toàn bộ quá trình nấu đều thực hiện trong cùng một nồi - ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị. Thao tác đon giản - Tốn năng lưọng do không sử dụng được hơi dư thừa. - Dễ gây tổn thất đường do phải nấu ở nhiệt độ cao. Quá trình nấu: - Cho nước vào nồi theo tỷ lệ 3,5 - 4 lít/kg nguyên liệu - Cho cánh khuấy làm việc.
Tiếp đó cho bột nguyên liệu vào 23 Chương 2: Công nghệ sản xuất cồn - Đun đến 45 - 60’ (lúc này nhớ mở van xả).