Cn Sx Ruou Bia Va Nc Giai Khat 1 7305

Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK

http://www.ebook.edu.vn 122

MỤC LỤC

Chương 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC ................. 1 1.1 NGUYÊN LIỆU VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT...................................................1

1.1.1 Ngô (bắp) .........................................................................................................1

1.1.2 Sắn....................................................................................................................2

1.1.3 Khoai ................................................................................................................2

1.1.4 Các nguyên liệu khác .......................................................................................3

1.1.5 Mật rỉ đường.....................................................................................................3

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC.................4

1.2.1 Sơ đồ tổng quát ................................................................................................4

1.2.2 Các phương pháp sản xuất điển hình ...............................................................5

1.2.2.1 Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột ......................5

1.2.2.2 Chưng cất và tinh chế cồn etylic.................................................................13

1.2.2.3 Tổn thất trong sản xuất và hiệu suất rượu...................................................24

Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHO............ 28 2.1 TỔNG QUAN, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM...........................................................28

2.1.1 Nhóm vang không có gas....................................................................................29

2.1.1 Nhóm vang có gas...............................................................................................29

2.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG NHO TRẮNG, CHAMPAGNE VÀ RƯỢU NGUYÊN LIỆU CHO COGNAC ...............................................................................29

2.2.1 Đặc tính chung của nhóm rượu...........................................................................29

2.2.2 Giới thiệu quy trình công nghệ ..........................................................................29

2.2.3 Những quá trình lên men vang nho trắng không bình thường, nguyên nhân gây ra và phương pháp khắc phục ......................................................................................37

2.3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG NHO ĐỎ ......................................................39

Chương 3 KỸ THUẬT SẢN XUẤT BIA ...................................... 48



I. NGUYÊN LIỆU DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT BIA .................................................49

4.1 Malt ...................................................................................................................48

4.1.1 Đại mạch .......................................................................................................49

4.1.2 Làm sạch và phân loại....................................................................................52

4.1.3 Rữa và sát trùng ............................................................................................52

4.1.4 Ngâm hạt .......................................................................................................53

4.1.5 Ươm mầm .....................................................................................................58

4.1.6 Sấy malt .........................................................................................................65

4.1.7 Các tác nghiệp công nghệ sau khi sấy ...........................................................70

4.1.8 Các chỉ tiêu chất lượng của malt bia..............................................................71

4.1.9 Sản xuất một số loại malt đặc biệt .................................................................72

4.2 Hoa houblon.....................................................................................................74

4.2.1 Vai trò của hoa houblon đối với công nghệ bia .............................................74

4.2.2 Các chất có giá trị của hoa houblon đối với công nghệ bia ..........................74

4.2.3 Bảo quản hoa houblon....................................................................................77

4.2.4 Các dạng chế phẩm hoa houblon ..................................................................77

4.3 Nước..................................................................................................................78

4.3.1 Sự ảnh hưởng của nước đến tiến trình công nghệ .........................................78

4.3.2 Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng của bia ...........................................79

4.3.3 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng để nấu bia .........................................79

4.4 Nguyên liệu thay thế .........................................................................................80

4.4.1 Nguyên liệu giàu tinh bột...............................................................................80

4.4.2 Các nguyên liệu giàu đường .........................................................................80

II. KỸ THUẬT SẢN XUẤT BIA...........................................................................81

4.1 Quy trình công nghệ .........................................................................................81

4.2 Làm sạch nguyên liệu .......................................................................................81

4.3 Nghiền nguyên liệu ...........................................................................................81



4.3.1 Mục đích của quá trình nghiền.......................................................................81

4.3.2 Yêu cầu của việc nghiền nguyên liệu ............................................................82

4.3.3 Cách tiến hành................................................................................................82

4.4 Nấu nguyên liệu ...............................................................................................83

4.4.1 Mục đích .......................................................................................................83

4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu ......................................................83

4.4.3 Các quá trình xảy ra khi nấu bia ...................................................................84

4.4.4 Các phương pháp nấu bia ..............................................................................85

4.5. Lọc dịch đường ...............................................................................................86

4.5.1 Mục đích ........................................................................................................86

4.5.2 Cách tiến hành ...............................................................................................86

4.6 Houblon hóa......................................................................................................87

4.6.1 Mục đích .......................................................................................................87

4.6.2 Các quá trình xảy ra ......................................................................................87

4.6.3 Cách tiến hành houblon hóa ..........................................................................88

4.7 Lắng trong và làm lạnh dịch lên men...............................................................90

4.7.1 Mục đích .......................................................................................................90


4.7.3 Phương pháp thực hiện .................................................................................91

4.8 Lên men dịch đường ........................................................................................91

4.8.1 Mục đích của quá trình..................................................................................91


4.8.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ..............................................93

4.8.4 Phương pháp thực hiện .................................................................................86

4.9 Làm trong bia (lắng, lọc, ly tâm…) ................................................................100

4.10 Ổn định bia....................................................................................................102

4.11 Chiết bia ........................................................................................................103



4.12 Các phương pháp nâng cao độ bền cho bia .................................................104

4.12.1 Khái niệm về độ bền ................................................................................104

4.12.2 Các phương pháp xử lý bia .......................................................................104

4.13 Các chỉ tiêu chất lượng của bia ....................................................................106

4.13.1 Thành phần hóa học của bia......................................................................106

4.13.2 Các chỉ số cảm quan của bia ....................................................................107

Chương 4 KỸTHUẬT SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT ........... 109 1 Đồ hộp chôm chôm...........................................................................................110

1.1 Qui trình công nghệ.........................................................................................110

1.2 Thuyết minh quy trình ...................................................................................110

2. Kỹ thuật chế biến cam, quýt .............................................................................117 2.1 Quy trình công nghệ .......................................................................................117 2.2 Thuyết minh quy trình.....................................................................................103 Mục lục, tài liệu tham khảo...................................................................................109

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bùi Ái - Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, NXB Đh Quốc gia TP HCM. 2. Từ Triệu Hải ,CaoTích Vĩnh – kỹ thuật chế biến trái cây ,Nhà xuất bản thống kê 2001. 3. Nguyễn Văn Tiếp Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau quả . NXB Thanh niên 2000. 4. Nguyễn Văn Tiếp , Công nghệ sau thu hoạch và chế biến rau quả, NXB KH&KT ,1996. 5. PGS. Trần Minh Tâm , Bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch, NXB Nông nghiệp TP HCM.1997.


1 http://www.ebook.edu.vn

Chương 1

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC Nguyên tắc cơ bản

Có thể sử dụng tất cả nguyên liệu chứa đường lên men được hoặc nguyên liệu chứa gluxit có thể chuyển hoá thành thành đường lên men được để sản xuất rượu etylic.

Dựa trên nguyên tắc đó, người ta chia ra ba nhóm nguyên liệu sau:

- Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại mạch…

- Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái cây chín…

- Nguyên liệu chứa nhiều cellulose: rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa…

1.1 Nguyên liệu và yêu cầu kỹ thuật

Trên thực tế, chỉ có hai nhóm nguyên liệu đầu được sử dụng trong sản xuất, nhóm thứ ba do hiệu quả kinh tế kém nên không được sử dụng.

Ở nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng ngô, sắn, khoai… thay thế.

1.1.1 Ngô (bắp)

Được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới như Trung Mỹ, Châu Á…, Hạt ngô có chứa nhiều tinh bột, một ít đường, dùng để sản xuất rượu etylic rất tốt.

Cấu tạo của hạt ngô gồm phôi và nội nhũ. Phôi chiếm từ 12 ÷15% trọng lượng hạt còn lại là nội nhũ. Tinh bột ngô chủ yếu nằm trong nội nhũ, trong đó gồm 10÷15% amylose và 85÷90% là amylopectin. Ngoài ra trong nội nhũ còn 0.5÷06% acid béo. Các hợp chất chứa Nitơ trong hạt ngô hầu hết protein, phần lớn thuộc nhóm zein, ngoài ra còn có prolamin, glutelin; albumin hầu như không có; globulin chiếm khoảng 0.4% trọng lượng hạt. Zein là dạng protein không đầy đủ vì thiếu các acid amin không thay thế như: triptophan, lysin. Đặc biệt, hàm lượng chất béo ở ngô nhiều hơn những loại ngũ cốc khác và tập trung chủ yếu ở phôi (chiếm 30÷40 trọng lượng phôi), chất béo này đa số là acid chưa



no, màu vàng nhạt, chiếm 72% tổng lượng chất béo, thường ta tách phôi ra để làm bơ nhân tạo hay dầu ăn, hạt ngô đã tách phôi dùng để nấu rượu.

Gluxit trong ngô gồm có:

- Tinh bột: 43.47 – 61.8%;

- Đường: 1.76 – 4.62%;

- Destrin và pectin: 1.09 – 14.67%.

Bảng 1.1 cho biết thành phần % một số hạt ngũ cốc.

Bảng 1.1

Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Ngô Thóc Đại mạch Lúa mì

14.0 12.0 14.0 14.0

10.0 6.7 10.5 12.0

4.6 1.9 2.1 1.7

67.9 63.8 66.4 68.2

2.2 10.4 4.5 2.0

1.3 5.2 2.5 1.6

1.1.2 Sắn (khoai mì)

Thường được trồng nhiều ở vùng đất đồi, không cần nhiều đến chăm bón, năng suất trung bình 8 – 10tấn/ha, thời gian sinh trưởng từ 10-12 tháng. Có nhiều loại sắn khác nhau như sắn đắng, sắn ngọt hoặc dựa vào màu sắc chia ra sắn vàng và sắn trắng. Thành phần hoá học của sắn tươi và khô như bảng 1.2

Bảng 1.2

Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Sắn tươi Sắn khô

70.25 13.12

1.2 0.205

0.41 0.41

26.58 74.74

1.11 1.11

0.54 1.69

Đặc biệt chú ý là trong sắn có acid HCN rất độc, với hàm lượng 0.007 – 0.24% trọng lượng, HCN thường tập trung ở vỏ và xơ. Sắn càng đắng thì càng chứa nhiều HCN. Để tách HCN ta có thể ngâm trong nước sạch hoặc nước vôi.

1.1.3 Khoai

Trên thế giới khoai được dùng như một nguyên liệu chính để sản xuất cồn etylic. Loại khoai được dùng phổ biến nhất là khoai lang, ngoài ra thỉnh thoảng



cũng có dùng khoai tây. Thành phần hoá học khoai lang, khoai tây (% khối lượng) theo bảng 1.3.

Trong tinh bột khoai lang có chứa từ 13-25% là amylose và 77-87% là amylopectin. Khoai lang tươi rất khó bảo quản, thường ta phải cắt lát phơi khô hoặc sấy.

Bảng 1.3

Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Khoai tây tươi Khoai lang tươi Khoai lang khô

74.9 68.1 12.9

1.99 1.6 6.1

0.15 0.50 0.50

20.8 27.9 76.7

0.98 0.90 1.4

1.09 1.00 2.4

1.1.4 Các loại ngũ cốc khác

Ở nước ta thường dùng một số ngũ cốc như: ngô, khoai, sắn, tấm, cám gạo…

Thành phần (%) một số hạt ngũ cốc phổ biến như bảng 1.4

Bảng 1.4

Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Gạo giã Gạo xay Tấm Cám

12.6 11.6 11.8 12.5

9.00 9.10 8.90 13.17

0.5 2.45 1.00 10.12

77.0 74.79 77.0 38.72

0.40 0.65 0.60 14.05

0.50 1.41 0.70 11.44

1.1.5 Mật rỉ đường

Là phế liệu chứa nhiều đường không kết tinh trong sản xuất đường mía hoặc củ cải đường. Thông thường tỉ lệ rỉ đường trong sản xuất đường mía khoảng 3-3.5% trọng lượng mía. Tuỳ thuộc vào giống mía, điều kiện trồng trọt, công nghệ sản xuất… thành phần rỉ đường dao động như sau: nước 15-20%, chất khô 80-85%. Trong đó 60% là đường (40% sacarose, 20% fructose và glucose), 40% chất phi đường).

Thành phần phi đường có khoảng 30-32% chất hữu cơ và 6-10% chất vô cơ. Trong những hợp chất hữu cơ gồm các chất chứa nitơ ở dạng acid amin: acid aspactic, glutamic, leuxin, izoleuxin. Ngoài ra còn một số vitamin.



Mặt khác, trong rỉ đường luôn có mặt vi sinh vật với mật độ rất lớn. Thường gặp nhất là các vi sinh vật gây màng và gây chua, dẫn tới làm giảm chất lượng rỉ đường. Vì vậy, trong sản xuất ta hay dùng flosillicate natri 2%oo so với trọng lượng rỉ đường để bảo quản.

Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường để sản xuất cồn etylic so với những nguyên liệu khác là:

- Giá rẻ.

- Khối lượng lớn, dồi dào.

- Sử dụng tiện lợi.

- Nguồn cung cấp ổn định.

- Không vi phạm chính sách lương thực.

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC

1.2.1 Sơ đồ tổng quát

Hình 1.1



Tuỳ thuộc vào điều kiện ban đầu, các điều kiện khách quan, chủ quan ở mỗi nơi sẽ áp dụng những phương pháp đặc trưng riêng. Ở mỗi phương pháp đều có thể áp dụng theo 3 chiều hướng: gián đoạn, bán liên tục, liên tục.

1.2.2 Các phương pháp sản xuất điển hình

1.2.2.1 Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột

Dựa trên cơ sở sử dụng nấm mốc chia ra 2 phương pháp.

A. Phương pháp Amylo:

Đây là phương pháp cổ điển. Nấm mốc dùng đường hoá tinh bột được nuôi cấy ban đầu trong phòng thí nghiệm ở điều kiện môi trường đặc, nhưng khi đưa vào sử dụng thì nấm mốc phát triển và đường hoá trong môi trường tương đối loãng (nấm được nuôi và phát triển theo phương thức chìm sâu). Hiện nay phương pháp này vẫn còn dùng phổ biến ở một số nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam.

Phương pháp Amylo có những đặc điểm sau:

- Nhờ đường hoá khá triệt để nên hiệu suất rượu so với nguyên liệu cao.

- Tuy nhiên, do chu kỳ một mẻ rượu kéo dài nên năng suất hạn chế.

- Nhược điểm lớn của phương pháp này là kén chọn nguyên liệu: chỉ thích hợp với gạo, bắp (do độ nhớt thấp khi hồ hoá). Mặt khác do thiết bị dùng đường hoá (nấm mốc) và lên men (nấm men) nên chế độ kiểm soát vi sinh vật rất chặt chẽ.

Sơ đồ quy trình công nghệ



Hình 1.2

Thực hiện: Bột và nước được phối trộn theo một tỉ lệ thích hợp ( 1.5:3) ở thùng ngâm (15-30phút), đồng thời dùng H2SO4 330Be (4-6lit/tấn bột) hoặc HCl 200Be (8-9lít/tấn bột), sau đó chuyển qua nồi nấu có cánh khuấy, áp lực nấu trong nồi đạt từ 3.5-4.2at, thời gian nấu từ 60-90phút tuỳ loại bột. Sau khi nấu thành cháo chín, cháo được chuyển qua thùng ủ (thùng đường hoá và lên men). Dùng nước dội nguội thùng ủ để hạ nhiệt độ khối cháo từ 1000C xuống còn khoảng 390C, kiểm tra độ chín của cháo (bằng tốc độ lọc cháo, độ Bal từ 12-18%). Mở van nén khí, đưa bình cầu 1lit mốc giống vào thùng ủ, tiến hành đường hoá từ 35-40h, đồng thời liên tục mở khí nén. Kiểm tra khi độ đường đạt 50-60g/l thì tiếp thì tiếp tục đưa một bình cầu đựng 1lit nấm men vào, mở mạnh van nén khí để hạ áp nhiệt độ xuống còn khoảng 320C, nén khí liên tục trong 24h để phát triển sinh khối nấm men, đồng thời tiếp tục quá trình đường hoá. Kiểm tra thấy độ đường đạt 90-100g/l thì dừng khí nén, thực hiện quá trình lên men kỵ khí để sinh etanol. Sau 72-96h tiến hành kiểm tra độ rượu, đường sót, acid, nhiệt độ và tình trạng nấm men… để quyết định thời điểm kết thúc thời điểm lên men.



1- Phiễu ngâm nguyên liệu; 2- Cửa nạp nguyên liệu vào nồi nấu; 3- Nồi nấu;

4- Hệ thống truyền động; 5- Van an toàn; 6- Bình dầu chống tắt ống dẫn ra áp kế; 7- Áp kế; 8- Ống xả hơi thừa; 9- Ống hơi chính; 10- Ống hơi phụ thuộc vào nồi; 11- Ống lấy mẫu; 12- Ống dẫn khối nấu sang thùng ủ; 13- Bình chứa acid; 14- Ống nước

1- trục khuấy; 2- cánh khuấy máy chèo; 2’- cánh khấy mỏ neo; 3,3’- vòng xả

nước làm nguội; 4- ống dẫn cháo vào; 5- ống cấy nấm mốc, nấm men; 6- ống đo nhiệt độ; 7- bình lọc khí; 8- kính quan sát; 9- bình lọc CO2; 10- ống sang hèm từ thùng này sang thùng khác khi hư hỏng; 10’- ống ráp với ống sang hèm; 11- ống ra từ đáy có thể ráp với ống dẫn hèm ra 2 ống dẫn hơi khí nén; 12,12’- ống thăm dò.



B. Phương pháp Mycomalt

Mycomalt là chế phẩm của nấm mốc, được nuôi cấy trên bề mặt của môi trường đặc gồm cám bổi hoặc bột ngô và trấu. Lượng chế phẩm thô dùng đường hoá khá lớn, thường từ 10-12% so với trọng lượng nguyên liệu tinh bột, lượng nấm men dùng để lên men chiếm khoảng 10% so với thể tích dịch đường lên men.

So với phương pháp Amylo, phương pháp Mycomalt có một số ưu điểm sau:

- Ít bị chua, không đòi hỏi chế độ vô trùng nghiêm ngặt. - Rút ngắn chu kỳ sản xuất, tăng năng suất dây chuyền. - Thích hợp cho quy mô sản xuất công nghiệp quy mô nhỏ, vừa. Nhược điểm: - Tốn nhiều diện tích để nuôi cấy nấm mốc (1m2 chỉ nuôi được 10-16 kg). - Tốn nhiều bột ngô, trấu, cám để nuôi cấy nấm mốc. - Thao tác nuôi cấy nấm mốc phức tạp, vất vả hơn. - Tốn nhiều thiết bị lên men, đường hoá. - Cần có máy lạnh để làm nguội nhanh dịch đường hoá từ 600C xuống 300C.

Phương pháp này thường sử dụng giống mốc Asp.Ussami ( Asp.Niger). Đặc điểm của giống mốc này là đường hoá tốt, song dịch hoá kém nên trong sản xuất rượu đang có xu hướng kết hợp với Asp. Oryzae hoặc Asp.Awamory. Để sản xuất etanol theo phương pháp Mycomalt, trước hết phải sản xuất ra mycomalt theo các bước sau:

a. Sản xuất giống trong phong thí nghiệm:

- Làm môi trường. + Ống nghiệm: Nước nấm vàng đường hoá + nước malt + agar. + Bình tam giác: 100g bột ngô + 30g trấu giã nhỏ + 120g nước cất, hấp trong 2h, lấy ra 25-26g cho vào bình tam giác loại 500ml, vô trùng ở áp suất 1,5at trong 30phút.

Sau khi phân lập để hộp petri vào tủ ấm 2-3 ngày, khi khuẩn lạc mọc thành bào tử lấy hộp petri đó ra, chọn khuẩn lạc nào có tơ màu vàng, phía dưới có tơ cơ màu vàng nhăn nheo, bào tử có màu nâu bạc đem cấy vào 3-4ống



nghiệm thạch. Để có giống mốc ổn định người ta tiến hành cấy truyền và bảo quản lạnh (không quá 4 ngày).

b. Sản xuất mốc trung gian:

Phối chế nguyên liệu: Bột ngô nhỏ100% + Trấu nhỏ 35% + nước 75% (theo trọng lượng bột ngô và trấu); hoặc Bột ngô to 100%, bột ngô nhỏ 20%, trấu nhỏ 20%, nước 80% (theo trọng lượng bột ngô và trấu).

Sau khi trộn đều xong, cho qua máy đánh tơi rồi đưa đi hấp ở áp suất thường trọng 3h đối với bột ngô nhỏ, 2h đối với bột ngô to.

Làm nguội và trộn giống: Sau khi hấp xong, nguyên liệu được lấy ra cho qua máy đánh tơi và dùng quạt để làm nguội. Khi nhiệt độ giảm xuống 36-380C, trộn giống mốc vào theo tỉ lệ 0.3% so với trọng lượng nguyên liệu. Chú ý, trộn giống giống cho thật đều. Khi nhiệt độ giảm xuống 30-310C, cho nguyên liệu đã trộn giống vào khay và đưa vào phòng ủ mốc. Lúc đầu ta ủ mốc trong đống nguyên liệu lớn nhằm giữ nhiệt, ẩm cho giống phát triển, cứ 3 giờ đảo trộn một lần, nhiệt độ phòng ủ là 29-300C, độ ẩm giữ ở 95-100%. Sau 6h ủ đống lớn ta chia thành đống nhỏ trên khay, độ dày 1.5-2cm, nhiệt độ phòng ủ khoảng trên 300C, giữ ổn định độ ẩm, nhiệt độ trong giống khoảng 330C, sau 9-10h ủ đống nhỏ giống sẽ kết bánh. Khi giống kết bánh ta tiến hành bẻ bánh nhỏ, nhiệt độ phòng duy trì 29-310C, nhiệt độ giống khoảng 33-350C. Sau 5-10h thì tiến hành đậy vải sạch, ướt. Thời gian đậy vải ướt phụ thuộc vào môi trường khô hay ẩm, nhiệt độ trong phòng cao hay thấp. Thường sau khi đậy vải ướt thì tơ phát triển nhanh từ màu trắng thành màu vàng. Đến giai đoạn giống phát triển mạnh thì không nên đậy vải vì nhiệt độ giống sẽ tăng nhanh, nấm dại phát triển. Sau 32-40h, bào tử bắt đầu chín đen.

Sau 40-50h tiếp tục tăng nhiệt độ phòng lên 360C để nhiệt độ của giống không thay đổi quá nhanh. Khi giống chín đến bào từ đen hết thì sấy giống ở nhiệt độ 38-400C và độ ẩm cuối cùng của giống 14-15%.

Bảo quản: Giống lấy ra chưa dùng hết phải được bảo quản tốt bằng cách sấy giống khô và đựng vào bao giấy khô và sạch.

c. Sản xuất mycomalt (giống sản xuất)



Quá trình này cũng gần giống như sản xuất mốc trung gian, với các công thức phối trộn như sau: Bột ngô nhỏ100% + Trấu nhỏ 35-40% + nước 50-55% (theo trọng lượng bột ngô và trấu); hoặc Cám 100%, bột ngô nhỏ 25-30%, trấu nhỏ 30%, nước 48-50% (theo trọng lượng bột ngô và trấu). Cách tiến hành giống như sản xuất mốc trung gian.

Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu bột theo phương pháp mycomalt

Hình 1.5

Nấu sơ bộ: tỉ lệ nước nóng/bột; 1.8-2.5L/kg, lượng acid tương tự như phương pháp Amylo, nấu ở nhiệt độ 60-900C trong khoảng thời gian 30-75phút.

Nấu chín: áp suất nấu 3.5 – 5at, nhiệt độ 110-1200C trong 40-90phút. Sau đó giảm áp suất xuống còn 0.2-0.5at và nhiệt độ giảm xuống khoảng 102-1050C trong 40-50phút.

Đường hoá: bổ sung mycomalt 10-12% trọng lượng nguyên liệu, kiểm tra hàm lượng đường và pH như phương pháp Amylo.

Lên men: Bổ sung men giống 1lit giống phân lập trong bình tam giác cho một tấn nguyên liệu ban đầu. Sau 72-96h tiến hành kiểm tra độ rượu, đường sót, pH để tiến hành dừng quá trình lên men.



Quy trình sản xuất etanol từ rỉ đường bằng phương pháp mycomalt

Hình 1.6

Ở khâu pha loãng sơ bộ để thực hiện acid hoá và xử lý tạp chất trong mật rỉ cần tuân thủ:

- Nồng độ mật rỉ khống chế từ 50-600Bx; - Lượng acid cho vào từ 0.35 - 0.4% trọng lượng mật rỉ; - Lượng clorua vôi 0.01 - 0.05%; - Lượng KmnO4 không quá 5ml/1000l mật rỉ 50%; - Thời gian acid hoá: 4-6h (2-3h cho khí nén, 2-3h cho lắng).

Với phương pháp lên men một nồng độ, vì là phương pháp đơn giản dễ áp dụng nên được sử dụng phổ biến. Song, đây là phương pháp có nhiều nhược điểm:

- Cùng một nồng độ dịch mà phải thực hiện hai nhiệm vụ là gây giống và lên men nên nồng độ rượu trong dấm chín thấp.



- Không chủ động kiểm soát được chất lượng men giống trước khi lên men kỵ khí tạo etanol. Do vậy, hiệu suất lên men thường thấp, chất lượng rượu không cao.

Để khắc phục những nhược điểm nêu trên đây, người ta chuyển sang phương pháp lên men với hai nồng độ khác nhau: - Nồng độ loãng: dùng để nuôi và gây men giống. - Nồng độ đặc: dùng để lên men sinh rượu.

Điều kiện kỹ thuật cần tuân thủ khi pha loãng lên men có nồng độ loãng:

- Nồng độ mật rỉ được pha về 10-120Bx, trong đó đường chiếm 6-8%. - Lượng (NH4)2SO4 cho vào tỷ lệ 0.35-0.4% so với trọng lượng mật rỉ. - Super – phosphat cho vào với tỷ lệ 1% so với trọng lượng mật rỉ. - Độ chua 0.8-10. - Nhiệt độ 27-300C. Điều kiện kỹ thuật cần tuân thủ khi pha dịch lên men có nồng độ đặc: - Nồng độ mật rỉ được pha về 30-320Bx, trong đó đường chiếm 18-23%. - Lượng (NH4)2SO4 cho vào tỷ lệ 0.18-0.2% so với trọng lượng mật rỉ. - Super – phosphat cho vào với tỷ lệ 0.4-0.5% so với trọng lượng mật rỉ. - Độ chua 0.6-0.80. - Nhiệt độ 27-300C.

Bằng phương pháp lên men hai nồng độ, kết hợp với điều kiện lên men gián đoạn, bán liên tục hay liên tục sẽ nâng cao được hiệu suất tổng thu hồi, đồng thời chất lượng cồn thu hồi sẽ tốt.

Một số sự cố thường xảy ra trong quá trình lên men và biện pháp xử lý:

a. Lên men chậm

Nguyên nhân: - Nhiệt độ dịch lên men quá thấp, men giống sinh sản chậm. - Thiếu chất dinh dưỡng. - Số lượng tế bào nấm men sống không đủ. Biện pháp xử lý: - Theo dõi ổn định nhiệt độ. - Bổ sung chất dinh dưỡng: cám, (NH4)2SO4 , Ca3(PO4)2…



- Tăng cường thoáng khí cho trong giai đoạn lên men. b. Độ acid tăng nhanh Nguyên nhân thường do vi khuẩn gây acid xâm nhập. Biện pháp xử lý: - Bổ sung nấm men khoẻ vào. - Nâng hàm lượng H2SO4 hoặc cho thuốc sát trùng thích hợp. Biện pháp đề phòng: - Tăng cường công tác quản lý, gây men tốt, làm vệ sinh thiết bị. - Tăng cường sát trùng, thay giống men mới. c. Sinh màng (thường gặp khi lên men rỉ đường) Nguyên nhân: Vi khuẩn sinh màng xâm nhập. Khắc phục: nâng cao độ acid khi lên men; giảm bớt (NH4)2SO4 , Ca3(PO4)2. d. Lên men quá nhanh (tăng nhiệt độ) Nguyên nhân: - Đường sót tăng. - Nhiệt độ lên men cao. - Khi lên men có vi khuẩn xâm nhập. Nấm men chết nhiều. Xử lý: - Tăng cường kiểm tra nhiệt độ lên men, dội nguội kịp thời. - Xử lý, kiểm soát vi khuẩn

Khi quá trình lên men rượu đã chấm dứt, toàn bộ dịch đường đã chuyển thành dấm chín, chất lượng của dấm chín được đánh giá qua những chỉ tiêu kỹ thuật như: độ lên men, hàm lượng chất đường lên men, độ acid, hàm lượng etanol…

1.2.2.2 Chưng cất và tinh chế cồn etylic

Chưng cất là quá trình phân tách những thành phần riêng biệt trong hỗn hợp chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau. Hơi của những chất lỏng đó ở nhiệt độ khác nhau có áp suất riêng phần khác nhau, hơi chất lỏng nào có áp suất riêng phần lớn thì chất lỏng đó sôi ở nhiệt độ thấp hơn và dễ bay hơi hơn. Nếu ở áp suất thường, nhiệt độ sôi của rượu nguyên chất là 780C và nước là 1000C, do đó rượu dễ bốc hơi hơn nước.



Dấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như rượu etylic, ester, aldehyt, và các rượu bậc cao. Các chất hoà tan không bay hơi như: destrin, protein, các chất vô cơ… cùng với một ít đường maltose chưa lên men và các chất không hoà tan như: vỏ trấu, xác nấm men. Do đó, dấm chín là một hỗn hợp nhiều cấu tử. Hiện nay, lý thuyết về chưng cất chỉ mới nghiên cứu hệ hai cấu tử, mặt khác, thành phần chủ yếu của dấm chín là nước và rượu etylic. Vì vậy, ta xem dấm chín như là một hỗn hợp 2 cấu tử.

a. Tiến hành chưng cất và tinh chế rượu etylic

Dịch đường sau khi lên men rượu xong đem đi chưng cất gọi là dấm chín. Dấm chín là một hỗn hợp rất phức tạp, gồm nhiều thành phần, trong đó có chất rắn không hoà tan, nước, etanol và các tạp chất bay hơi. Thành phần của dấm chín phụ thuộc nhiều và nguyên liệu ban đầu. Khi sản xuất etanol từ nguyên liệu ngũ cốc, trong dấm chín có nhiều vỏ trấu, do đó, sự chuyển động trong các mâm và ống chảy truyền của các thiết bị rất khó khăn. Hàm lượng rượu trong dấm chín dao động phụ thuộc vào loại nguyên liệu và phương pháp công nghệ, thông thường từ mật rỉ có thể đạt 7-10% (thể tích), tinh bột khoảng 6-10% (thể tích).

Dấm chín từ thùng lên men nhờ bơm đưa lên thùng tạm chứa, rồi từ đây sẽ đưa vào tháp chưng cất. Rượu etylic và toàn bộ các tạp chất bay hơi của dấm chín bốc thành hơi và ngưng tụ thành cồn thô, phần còn lại chứa các chất rắn và huyền phù gọi chung là bã rượu. Trong bã rượu có chứa các chất khô phụ thuộc vào nguyên liệu, như hàm lượng chất thô trong bã rượu nấu từ khoai tây là 4.5%, từ bắp là 6.8%, và từ rỉ đường là 5.5%.



Bảng 1.8 thành phần bã rượu

Thành phần theo % Đã sấy khô Nước bã Hàm lượng nước Tinh bột và dextrin Cellulose Protid Chất béo Tro Chất phi đạm hoà tan

5.7 25.7 3.3 34.1 10.2 5.3 15.7

4.7 12.1 6.6 45.8 8.7 3.0 19.1

10.2 37.4

0 14.6 10.3 5.6

21.9

8.5 34.7 0.2

29.5 9.5 8.7

18.9

Thành phần hoá học của cồn thô cũng phụ thuộc vào từng nguyên liệu: về nồng độ rượu yêu cầu không được thấp hơn 88% (theo thể tích); về cảm quan thì cồn thô là dung dịch không màu, có mùi vị đặc biệt từ rỉ đường hay ngũ cốc. Hàm lượng tạp chất trong cồn thô yêu cầu phải đạt theo bảng 1.9

Bảng 1.9

Trong cồn thô Tạp chất Từ ngũ cốc Từ rỉ đường

Aldehyt (tính theo cồn khan) % (thể tích) không hơn Ester (tính theo acetat etyl) mg/l (trong cồn khan) không lớn hơn Rượu metylic (tính theo cồn khan), % (thể tích) không lớn hơn

0.03 500 0.13

0.05 700

-

b. Các loại tháp chưng cất:

Để chưng cất dấm chín, trong công nghệ sản xuất etanol người ta thường dùng thiết bị chưng cất một tháp hoặc 2 tháp.



- Thiết bị chưng cất loại 1 tháp (hình 1.7).

Hình 1.7

Tháp cất gồm 2 phần: phần dưới (B) là tháp dấm chín, phần trên (A) là tháp rượu.

Tháp dấm chín có nhiệm vụ tách rượu etylic khỏi dấm chín theo nguyên tắc chưng cất đơn giản. Trong tháp đặt từ 15-22 đĩa (loại chóp nếu dấm chín từ rỉ đường, loại lưới nếu dấm chín từ nguyên liệu bột). Phần dưới cùng của tháp dấm chín là bộ phận bốc hơi làm nhiệm vụ tách rượu khỏi dấm chín; hơi đi vào thiết bị còn bã tháo ra khỏi thiết bị. Tháp rượu A có nhiệm vụ cô đặc hỗn hợp rượu – nước ở thể hơi bốc lên từ dấm chín. Tháp rượu gồm từ 15-18 đĩa loại lưới hoặc chóp.



Sơ đồ làm việc của hệ thống thiết bị chưng cất loại 1 tháp

Hình 1.8

1- bơm dấm chín; 2- bầu hơi; 3- bình ngưng tụ (hầm dấm); 4- bình làm lạnh; 5- bầu quan sát rượu; 6- bộ phận điều chỉnh bã rượu; 7- thùng chứa bã; 8- bơm bã rượu; 9- bình ngưng tụ rượu sót; 10- bầu quan sát rượu; 11- áp kế; 12- ống dẫn nước; 13- bộ phận điều chỉnh hơi nóng; 14- bộ phận chân không; 15- chứa sản phẩm.

Quá trình làm việc thiết bị H 1.8

Dấm chín từ bơm 1 qua thiết bị ngưng tụ 3 và được nhiệt ngưng tụ của hơi rượu – nước hâm nóng đến 750C, theo đường ống đi vào đĩa trên cùng của tháp dấm chín B. Chất lỏng ngưng tụ từ đĩa trên của tháp rượu A cũng từ từ chảy xuống. Dấm chín chảy từ đĩa trên cùng của tháp B xuống tới bộ phận bốc hơi. Hơi rượu - nước từ tháp dấm chín bốc hơi cô đặc gần 30% và qua tháp rượu tiếp tục được cô đặc. Phần trên cùng của tháp rượu có nồng độ chừng 88-90%v. Hơi rượu qua thiết bị ngưng tụ phần lớn ngưng tụ thành thể lỏng và chảy hoàn lưu về đĩa trên cùng của tháp rượu A. Rượu có nồng độ càng cao thì lượng hồi lưu vào thiết bị càng nhiều. Tỷ số giữa lượng rượu hồi lưu và lượng rượu cất ra gọi là hệ số hồi lưu. Khi nồng độ rượu 88%v theo thể tích thì hệ số hồi lưu là 2.5. Phần hơi rượu sau khi qua bình ngưng tụ 3 mà chưa được ngưng tụ sẽ tiếp tục qua bình làm lạnh 4 để tiếp tục ngưng tụ thành sản phẩm lỏng. Sản phẩm cất được ban đầu gọi là cồn thô sẽ qua bầu quan sát 5 để kiểm tra độ rượu rồi chảy qua bộ phận đong rượu ở bồn chứa sản phẩm 15.



Ở phía dưới của tháp dấm chín B hơi nóng được vào tháp qua bộ phận điều chỉnh hơi 13, bã rượu từ bộ phận bốc hơi của tháp qua bộ phận tháo bã tự động 6 tháo vào thùng chứa bã 7 rồi nhờ bơm 8 bơm đi. Hơi của bã từ bộ phận tháo bã tự động 6 bốc ra được ngưng tụ và làm lạnh nhờ bộ phận ngưng tụ kiểm tra 9, qua bầu quan sát 10 để kiểm tra độ rượu sót trong bã. Lượng rượu còn sót lại trong bã tháo ra thường là 0.015-0.018%v

- Thiết bị chưng cất loại 2 tháp

Hình 1.9

A- đoạn cô đặc rượu; B- tháp dấm chín; C- đoạn cất rượu sót; D- thiết bị ngưng tụ; E- thiết bị làm lạnh; T- thiết bị tách bọt; 1 – dấm chín; 2- bã rượu; 3- hơi nóng; 4- cồn thô; 5- nước thải.

Ưu điểm của thiết bị này so với thiết bị một tháp nồng độ chất khô của bã rượu rất cao và chiều cao của thiết bị không cao lắm. Hệ thống gồm 2 tháp; tháp 1 là tháp dấm chín B; tháp 2 chia làm 2 đoạn, đoạn cô đặc A và đoạn cất rượu sót C.

Dấm chín được hâm nóng ở bình ngưng tụ D rồi chảy xuống ngăn trên cùng của tháp dấm chín B, chảy qua các ngăn từ trên xuống dưới và được hơi nóng 3 đun nóng ở phần dưới cùng của tháp. Bã rượu được ống dẫn bã 2 tháo ra, còn hơi rượu từ tháp dấm chín bốc lên qua bộ phân tách hơi T vào đoạn cất



rượu C và cô đặc ở đoạn cô đặc rượu A. Hơi rượu đã cô đặc qua thiết bị ngưng tụ tiếp tục qua thiết bị làm lạnh E để thành sản phẩm cồn thô.

Hơi nóng 3 đưa vào phần dưới tháp làm bốc hơi rượu, còn nước ngưng 5 được tháo ra ngoài.

Hơi nóng dùng để chưng cất cồn thô thường hao tốn từ 16-20kg hơi cho 100kg dấm chín.

Năng suất tháp chưng cất phụ thuộc vào tốc độ hơi, đường kính của tháp và tỷ số hồi lưu.

- Thiết bị chưng cất lấy dầu fuzel

Hình 1.10

A- tháp dấm chín; B- tháp rượu; D- bình ngưng tụ; E- bình làm lạnh cồn thô; F- bầu quan sát dầu fuzel; E1- thiết bị làm lạnh rượu; O1- bộ phận gạn dầu fuzel; O2- bộ phận ly dầu fuzel.

Nồng độ rượu cồn thô khi lấy dầu fuzel là 94-95%v . Để có được nồng độ của cồn thô lớn thì tháp cất phải làm việc với tỷ số hồi lưu lớn, mặc dù số đĩa của tháp rượu lớn. Để tăng tỷ số hồi lưu, người ta thường tăng cường làm lạnh ở bình ngưng tụ, như vậy năng suất của tháp cất sẽ giảm và sự hao tổn hơi sẽ tăng.

Rượu fuzel (hỗn hợp rượu – nước) được lấy ra từ bốn đĩa cuối cùng của tháp rượu. Khi tháp cất làm việc được 10-12h, nồng độ dầu fuzel sẽ chảy vào bộ



làm lạnh E1 rồi qua bầu quan sát F. Vì dầu fuzel được lấy riêng theo từng đĩa , do đó bộ làm lạnh có 4 ống ruột gà làm lạnh và trong bầu quan sát có 4 ống hình trụ để kiểm tra mẫu. Như vậy, có thể căn cứ vào đó để xác định xem nồng độ dầu fuzel ở đĩa nào là cực đại. Cho nước vào bầu quan sát F để làm dầu fuzel nhũ tương (dầu đục, trắng), sau đó qua bộ phận gạn, lắng O1 dầu nhẹ nổi lên trên, dung dịch rượu – nước nặng lắng xuống dưới, dầu nổi lên trên được rửa sạch bằng nước, sau đó được đưa vào bộ phận ly dầu O2 để phân ly lần cuối cùng giữa dầu với nước – rượu. Hỗn hợp rượu – nước cho chảy vào nước dấm chín. Lượng dầu fuzel thu được thường khoảng 35lít/dal (quy về cồn khan) trong cồn thô.

c. Tinh luyện cồn thô:

Từ dấm chín, sau khi qua chưng cất ta thu được cồn thô. Trong cồn thô có chứa nhiều tạp chất độc hại, đồng thời nồng độ rượu chưa đạt yêu cầu. Vì vậy, muốn thu được cồn etylic thực phẩm (cồn tinh luyện), ta cần phải tinh luyện cồn thô. Cồn thô thường được tinh chế trong các thiết bị loại 1 tháp làm việc gián đoạn hoặc hai tháp làm việc liên tục.

- Thiết bị tinh chế loại 1 tháp làm việc gián đoạn (h 1.13)



Nồi cất là một thùng hình trụ làm bằng thép đáy phẳng, nắp hình chóp có ống hơi ở giữa. Trong nồi cất có hai ống ruột gà để liên tục đun nóng và đảo trộn. Trên nắp có cửa quan sát, ống dẫn cồn thô và dẫn nước. Phía dưới nồi cất có van để tháo nước thải, ngoài ra nồi cất còn lắp ống thuỷ, nhiệt kế và van chân không hay van thông ra không khí. Để đảm bảo sáp suất hơi được ổn định, trên đường ống dẫn hơi vào tháp có lắp bộ phận điều chỉnh hơi. Tháp tinh chế gồm nhiều đoạn bằng đồng hay bằng gang lắp với nhau bởi vành đai, mỗi đoạn có nhiều đĩa loại chóp hay loại lưới. Khoảng cách giữa hai đĩa thường từ 140-230mm, số đĩa trong tháp khoảng 42-52đĩa.

Sau quá trình tinh luyện, ta sẽ thu được một số sản phẩm sau:

+ Phần đầu là ester-aldehyt nhiều nhất, ta gọi là cồn đầu.

+ Phần 2 là cồn loại III, có đặc điểm chứa tạp chất đầu nhiều hơn cồn thô ban đầu.

+ Phần 3 là cồn loại II, có chất lượng như cồn thô.

+ Phần 4 là cồn loại I, còn gọi là cồn tinh, có nồng độ 95.5%v.



+ Phần 5 là cồn cuối, chứa nhiều tạp chất cuối.

+ Phần 6 là dầu fuzel, dùng để tách chất thơm và làm dung môi hữu cơ.

- Thiết bị tinh chế loại 2 tháp làm việc liên tục (h 1.14)

Thiết bị gồm 2 tháp: tháp aldehyt và tháp tinh chế.

Nhiệm vụ của tháp aldehyt là tách cấu tử dễ bay hơi hơn etanol ra khỏi cồn thô, chủ yếu là ester và aldehyt. Cồn thô đã tách ester – aldehyt còn chứa dầu fuzel ở phần dưới của tháp aldehyt liên tục chảy vào tháp tinh chế; ở tháp tinh chế cồn thô được tiếp tục tách dầu fuzel và tạp chất đầu ra.

Tháp aldehyt gồm 2 phần: phần dưới B là phần bốc hơi các tạp chất đầu có từ 15-20 đĩa. Tuy nhiên, cùng bốc hơi với các tạp chất đầu còn có sự bốc hơi của một phần tạp chất giữa và cuối cùng. Phần trên A là phần cô đặc các tạp chất đầu có khoảng 15-20 đĩa. Tháp tinh chế cũng gồm 2 đoạn: đoạn dưới B là phần chưng, đoạn trên A là phần luyện. Ở phần chưng hơi, rượu etylic, các tạp chất được bay hơi lên, còn dầu fuzel tập trung ở mấy đĩa dưới. Ở phần tinh luyện, hơi rượu – nước được cô đặc và rượu etylic được tách khỏi tạp chất đầu.

Sơ đồ làm việc của thiết bị



Hình 1.14

Cồn thô sau khi được pha loãng với nước để có nồng độ khoảng 40-50%v ở thùng chứa cao vị, liên tục chảy vào đĩa trên cùng của phần bốc hơi tháp aldehyt 1. Hơi nước được cho vào trực tiếp ở dưới đáy tháp. Tạp chất đầu tách khỏi cồn thô được cô đặc ở các đĩa phía trên cùng của tháp aldehyt. Hơi tạp chất, sau khi được cô đặc ở các đĩa, sẽ tiếp tục qua thiết bị ngưng tụ 3, hơi ngưng tụ thành thể lỏng được hồi lưu về tháp, một phần còn lại của hơi đi qua bình làm lạnh 4, ngưng tụ thành thể lỏng và hoàn lưu một phần về tháp, phần khác được qua bình làm lạnh cồn đầu 7 và vào bầu quan sát cồn đầu 8. Tháp aldehyt làm việc với tỷ số hồi lưu rất lớn, cồn đầu đã tách ester-aldehyt sẽ được chuyển qua tháp tinh chế 2 ở đoạn B. Ở tháp tinh chế, một số tạp chất đầu còn sót lại được bốc hơi tiếp lên phần tinh luyện Aldehyt, còn dầu fuzel bị giữ lại dưới tháp ở các đĩa có nồng độ 40-55v. Các tạp chất trung gian dẽ bay hơi bốc hơi cao hơn so với tạp chất cuối và thường tập trung ở các đĩa có nồng độ 70-



80%v. Rượu fuzel là tạp chất trung gian được lấy ra ở phần trên của đoạn chưng B qua thiết bị làm lạnh 13, còn phần dưới của đoạn B hơi dầu fuzel bốc lên vào thiết bị ngưng tụ làm lạnh 11 rồi qua bộ phận tách dầu 12, còn hỗn hợp rượu nước ở bộ phận tách dầu lạy chảy vào phần chưng của tháp tinh chế.

Rượu sau khi đã tách tạp chất trung gian và tạp chất cuối được bốc lên phần tinh luyện của tháp tinh chế. Đi qua các đĩa, hơi rượu dần dần được cô đặc, qua bình ngưng tụ 5 và hồi lưu về tháp. Phần hơi chưa ngưng tụ còn chứa một ít tạp chất đầu sẽ tiếp tục được làm lạnh và ngưng tụ về ở bình 6 và hồi lưu về tháp tinh chế. Một phần nhỏ không đạt yêu cầu chất lượng sẽ được chuyển tiếp về tháp aldehyt hoặc chứa riêng vào một thùng chứa cồn đầu.

Cồn etylic đủ tiêu chuẩn sẽ được lấy ra ở đĩa thứ tư đến đĩa thứ sáu tính từ tháp, qua bình làm lạnh 9 và bầu quan sát 10 vào bồn chứa cồn tinh chế.

Hệ thống thiết bị tinh chế cồn etylic làm việc liên tục thường thu được cồn 97-98% cồn tinh chế, 0.4% ester-aldehyt, 0.35% dầu fuzel và 0.8-1.2% rượu fuzel so với thể tích cồn thô. Ưu điểm lớn của hệ thống này là tăng cao được năng suất, giảm bớt sự hao tổn hơi và đạt hiệu suất tinh chế cao. Thường 1 dal cồn tinh chế tốn khoảng 25-32 kg hơi và chừng 10 dal nước.

- Tinh chế cồn tuyệt đối:

Cồn etylic sau khi tinh chế thực chất vẫn là hỗn hợp rượu-nước đẳng phí (Hỗn hợp đẳng phí là hỗn hợp gồm 2 chất lỏng tan lẫn không thể tách riêng được nữa từ các phương pháp chưng cất thông thường). Vì vậy, với phương pháp chưng cất tinh chế ở áp suất thường ta chỉ đạt đến nồng độ cao nhất là 95.57% khối lượng. Nếu chưng cất chân không ở áp suất 0.0525at thì hỗn hợp đẳng phí không hình thành và qua chưng cất ta có thể thu cồn tuyệt đối 100% khối lượng. Tuy nhiên, vấn đề tạo chân không trong thiết bị chưng cất rất khó khăn, nên việc chưng cất không dễ dàng thu được cồn tuyệt đối ít được ứng dụng. Phương pháp ứng dụng phổ biến là dùng chất thứ ba để tạo thành một hỗn hợp ba cấu tử có điểm sôi chung để chưng cất lấy cồn tuyệt đối. Hỗn hợp ba cấu tử thường được dùng là rượu-nước-benzen.

1.2.2.3 Tổn thất trong sản xuất và hiệu suất rượu



Hiệu suất rượu thường được tính theo đơn vị trọng lượng tinh bột hay đường lên men được chứa trong nguyên liệu. Trong sản xuất, hiệu suất rượu thường được tính theo dal trên một tấn tinh bột chứa trong nguyên liệu hoặc hàm lượng đường của rỉ đường cũng tính theo tinh bột.

Hiệu suất lý thuyết là hiệu suất lớn nhất được tính từ phương trình hoá-sinh học của sự lên men rượu.

C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2 180.1 92.1 88

Đây là cách viết đơn giản nhất để dễ tính toán cho quá trình lên men. Từ phương trình trên, ta sẽ tính được 100kg đường hexose (glucose hay fructose) nhận được 51.14kg cồn etylic và 48.86kg CO2. Biết rằng trọng lượng riêng của cồn tuyệt đối (cồn khan) ở nhiệt độ tiêu chuẩn là 200C là d = 0.78927.

Như vậy cứ 100k đường hexose qua lên men theo lý thuyết có thể nhận được 64.79lít cồn khan (51.14/0.78927) hoặc một tấn đường hexose nhận được 64.79 dal cồn khan.

Hiệu suất rượu tính theo đường đôi disaccarit (saccarose hay maltose) sẽ tăng lên tương ứng với sự tăng trọng với sự tăng trọng lượng phân tử khi thuỷ phân.

C12H22O11 + H2O = 2C6H12O6 342.2 360.2

Do đó, hiệu suất rượu tăng lên theo hệ số 1.0526 lần (360.2/342.2) và cứ 100kg đường disaccarit nhận được 68.21lít cồn tuyệt đối (64.79 x 1.0526), hoặc một tấn đường disaccarit nhận được 68.21 dal cồn tuyệt đối.

Đối với polysaccarit (tinh bột) hệ số tăng hiệu suất rượu tính theo phản ứng thuỷ phân:

(C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6 162.1n 180.1n

Hệ số tăng của hiệu suất rượu là 1.11104 (180.1/162.1) và cứ một tấn tinh bột sẽ nhận được 71.98 dal cồn tuyệt đối (64.79 x 1.11104). Khi sản xuất cồn etylic từ rỉ đường sacarose trong rỉ đường thường tính theo lượng tinh bột tương đương.

Phương trình thuỷ phân tinh bột thành disaccarit như sau:



2(C6H10O5)n + 3H2O = nC6H12O6 324.2n 342.2n Từ phương trình trên, ta thấy một phân tử gam (342.2g) cần hai phân tử gam tinh bột ( 324.2g), do đó hệ số chuyển đường saccarose sang tinh bột sẽ là 0.9474 (324.2/342.2), khi tính toán thường lấy tròn là 0.95. Ví dụ: một tấn rỉ đường có chứa 47.6% đường, chuyển sang tinh bột tương đương là: 0.476tấn x 0.95 = 0.452tấn. Hiệu suất rượu thực tế nhỏ hơn so với hiệu suất rượu lý thuyết, vì có tổn thất các chất đường lên men và tổn thất một số rượu tạo thành khi lên men. Hiệu suất rượu thực tế thường dao động khoảng từ 81.5-93% so với hiệu suất lý thuyết. Hiệu suất rượu thực tế 1- Hiệu suất lên men

2- Hiệu suất chưng cất

3- Hiệu suất thực tế

Thường hiệu suất lên men khoảng 86%, hiệu suất chưng cất khoảng 98% và hiệu suất thực tế là 80-85%.



Ví dụ: có một phân xưởng rượu mỗi ngày dùng 100.000lít dịch đường với nồng độ đường 11%. Sau khi lên men, nồng độ rượu trong dấm chín là 6.1% khối lượng và khi cất được 6227 lít cồn 96%v (~ 95.57% khối lượng)

Ta tính được:

Hiệu suất thực tế = 86.1 x 98 = 84.38%

Documents

Cn Sx Ruou Bia Va Nc Giai Khat 1 7305