Bài giảng Công nghệ thực phẩm đại cương: Chương 3.2 - TS. Nguyễn Văn Hưng có nội dung chính tìm hiểu về công nghệ sản xuất cồn etylic bao gồm: Nguyên liệu dùng trong sản xuất cồn; Chuẩn bị dịch đường lên men; Quá trình lên men; Chưng cất và tinh chế; Đánh giá chất lượng cồn. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết tại đây nhé!
Trường đại học Bách Khoa, Hà nội Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm CHƯƠNG Kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm Công nghệ sản phẩm lên men đồ uống BF3513 CHƯƠNG Kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm Công nghệ sản xuất bia Công nghệ sản xuất cồn etylic 3.3 Công nghệ sản xuất vang Cơng nghệ sản xuất cồn • Cơng nghệ truyền thống: Tinh bột →Hồ hóa →Dịch hóa - Đường hóa (ủ, ni mốc, tạo enzym) → Lên men → Chưng cất → Tinh luyện → Pha chế → Rượu thành phẩm • Nguyên liệu tinh bột → Nghiền →Hồ hóa→ Dịch hóa → Đường →Lên men Đường hóa + lên men đồng thời → Chưng cất→ Tinh luyện → Pha chế → Rượu thành phẩm • Nguyên liệu tinh bột → Nghiền → Dịch hóa + Đường hóa + lên men đồng thời→ Chưng cất→ Tinh luyện → Pha chế → Rượu thành phẩm Công nghệ sản xuất cồn etylic 2.1 Nguyên liệu dùng sản xuất cồn 2.2 Chuẩn bị dịch đường lên men 2.3 Quá trình lên men 2.4 Chưng cất tinh chế 2.5 Đánh giá chất lượng cồn 2.1 Nguyên liệu dùng sản xuất cồn • Để sản xuất cồn etylic, nguyên tắc ta dùng nguyên liệu chứa đường polysaccarit (tinh bột) sau thủy phân tạo thành đường lên men • Yêu cầu nguyên liệu phải thỏa mãn: - Hàm lượng đường tinh bột cao, hiệu kinh tế cao - Vùng nguyên liệu phải tập trung, đủ thỏa mãn nhu cầu sản xuất 2.1.1 Nguyên liệu chứa tinh bột Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy rượu nước ta thường dùng sắn, ngô gạo 2.1 Nguyên liệu dùng sản xuất cồn 2.1.1 Nguyên liệu chứa tinh bột 2.1 Nguyên liệu dùng sản xuất cồn 2.1.2 Nguyên liệu chứa đường- mật rỉ • Mật rỉ hay rỉ đường thứ phẩm công nghệ sản xuất đường, thường chiếm từ đến 5% so với lượng mía đưa vào sản xuất • Bình thường lượng chất khơ mật rỉ chiếm 80 đến 85%, nước chiếm 15 đến 20% • Trong số các chất khơ đường chiếm tới 60%, gồm 35 – 40% saccaroza 20 – 25% đường khử Số chất khơ cịn lại gọi chung chất phi đường gồm 30 – 32% hợp chất hữu – 10% chất vô 2.1 Nguyên liệu dùng sản xuất cồn 2.1.2 Nguyên liệu chứa đường- mật rỉ • Lượng nitơ rỉ đường mía khoảng 0,5 đến 1%, so với rỉ đường củ cải (1,2 – 2,2%) • pH mật rỉ từ 6,8 đến 7,2 Rỉ sản xuất pH 7,2 đến 8,9 • Vi sinh vật mật rỉ: gam mật rỉ chứa tới 100.000 vi sinh vật không nha bào 15.000 có khả tạo bào tử Ở mật rỉ bị nhiễm nặng, số vi sinh vật đạt 500.000 50.000 2.2 Chuẩn bị dịch đường lên men 2.2.1 Chuẩn bị dịch đường lên men từ nguyên liệu chứa tinh bột 2.2.1.1 Nghiền nguyên liệu - Mục đích: phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi mô - Thiết bị: máy nghiền búa 2.2.1.2 Nấu nguyên liệu - Mục đích: nhằm phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành trạng thái hòa tan dung dịch - Những biến đổi lý, hóa học xảy nấu nguyên liệu + Phá vỡ tế bào thực vật → giải phóng tinh bột + Sự trương nở hòa tan tinh bột + Những biến đổi hemixenluloza, xenluloza pectin 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.1 Cơ sở lý thuyết chưng cất tinh chế b Lý thuyết tinh chế cồn - Phân loại tạp chất + Tạp chất đầu: gồm các chất dễ bay alcol etylic nồng độ bất kỳ, nghĩa hệ số bay lớn hệ số bay rượu Các chất có nhiệt độ sôi thấp nhiệt độ sôi alcol etylic, gồm: aldehyt axetic, axetat etyl, axetat metyl, formiat etyl, aldehyt butyric + Tạp chất cuối: Ở khu vực nồng độ cao alcol etylic, các tạp chất cuối có độ bay so với độ bay alcol etylic Gồm các alcol cao phân tử alcol amylic, alcol izoamylic, izobutylic, propylic, izopropylic 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.1 Cơ sở lý thuyết chưng cất tinh chế b Lý thuyết tinh chế cồn + Tạp chất trung gian: có hai tính chất, vừa tạp chất đầu vừa tạp chất cuối Ở nồng độ cao alcol etylic tạp chất cuối, Ở nồng độ alcol thấp chúng trở thành tạp chất đầu Đó các chất izobutyrat etyl, izovalerat etyl, izovalerat izoamyl axetat izoamyl 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.2 Sơ đồ thiết bị tiến hành chưng cất, tinh chế 2.4.2.1 Chưng cất - Chưng gián đoạn - Chưng liên tục + Đặc điểm + Ưu, nhược điểm 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.2 Sơ đồ thiết bị tiến hành chưng cất, tinh chế 2.4.2.2 Tinh chế - Tinh chế gián đoạn - Tinh chế liên tục + Đặc điểm + Ưu, nhược điểm 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.2 Sơ đồ thiết bị tiến hành chưng cất, tinh chế 2.4.2.3 Sơ đồ hệ thống chưng luyện liên tục - Sơ đồ hệ thống hai tháp - Sơ đồ hệ thống ba tháp - Sơ đồ hệ thống bốn tháp -Sơ đồ hệ thống năm, sáu tháp 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic • Sơ đồ hệ thống hai tháp + Tháp thô + Tháp tinh 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic Sơ đồ hệ thống ba tháp + Tháp thô + Tháp tinh + Tháp aldehyt 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic Sơ đồ hệ thống bốn tháp + Tháp thô + Tháp tinh + Tháp aldehyt + Tháp làm tháp tách dầu fuzen Sơ đồ hệ thống năm tháp sáu tháp + Tháp thô + Tháp tinh + Tháp aldehyt + Tháp làm + Tháp tách dầu fuzen + Tháp tách metanol 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.3.3 Đánh giá hiệu hệ thống chưng luyện Để đánh giá hiệu làm việc hệ thống chưng luyện người ta dựa vào các tiêu sau: - Hiệu suất thu hồi chưng luyện cao hay thấp; - Tỷ lệ thu hồi loại sản phẩm: % cồn hảo hạng, loại I, II, cồn đầu dầu fusel; - Chất lượng sản phẩm chính; - Tiêu hao cho đơn vị sản phẩm cất, kg/l 2.5 Đánh giá chất lượng cồn 2.5.1 Hiệu suất - Hiệu suất tổng thu hồi: Đó tồn lượng cồn nhận sản xuất từ lượng nguyên liệu xác định (thường tính theo 100 kg đường tinh bột) chia cho lượng cồn nhận theo phương trình lý thuyết biểu thị theo % - Hiệu suất lên men: lượng cồn nhận giấm chín chia cho lượng cồn nhận theo phương trình lý thuyết biểu thị theo % - Hiệu suất chưng cất: lượng cồn nhận sản xuất chia cho lượng cồn nhận giấm chín biểu thị theo % 2.5 Đánh giá chất lượng cồn 2.5.1 Hiệu suất • Lượng cồn nhận theo lý thuyết tính theo phương trình Gaylussac: • Từ phương trình ta suy ra, 100 kg đường đơn giản (glucoza, fructoza…) lên men cho ta 51,14 kg cồn etylic 48,66 kg CO2 Khối lượng riêng cồn 200C: • Nếu tính cho 100 kg đường đơi (maltoza, saccaroza) cần nhân với hệ số 1,0526, với tinh bột nhân 1,11104 Kết xem bảng 2.5 2.5 Đánh giá chất lượng cồn 2.5.1 Hiệu suất Bảng 2.5 2.5 Đánh giá chất lượng cồn 2.5.2 Tổn thất Trong quá trình sản xuất có các dạng tổn thất sau: - Tổn thất nghiền, vận chuyển nội khoảng 0,2 đên 0,3% - Tổn thất nấu, đường hoá lên men đến 12% ( tinh bột sót, đường sót, tạo men); - Tổn thất khơng xác định, đổ ngoài, đọng lại thiết bị đường ống bay theo CO2 từ đến 2% - Tổn thất chưng cất, bay hơi, cồn lại bã rượu , nước thải…vào khoảng đến 2%, 2.5 Đánh giá chất lượng cồn 2.5.3 Tiêu chuẩn chất lượng cồn Ở nước ta theo TCVN – 71, cồn xếp thành hai loại với các tiêu chất lượng bảng 2.5 Bảng 2.5 TCVN-71 ...CHƯƠNG Kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm Công nghệ sản xuất bia Công nghệ sản xuất cồn etylic 3.3 Công nghệ sản x́t vang Cơng nghệ sản xuất cồn • Cơng nghệ truyền thống:... izoamyl 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic 2.4.2 Sơ đồ thiết bị tiến hành chưng cất, tinh chế 2.4.2.1 Chưng cất - Chưng gián đoạn - Chưng liên tục + Đặc điểm + Ưu, nhược điểm 2.4 Chưng cất tinh... thơ nâng cao nồng độ cồn Sản phẩm thu gọi cồn tinh chế hay cồn thực phẩm có nồng độ khoảng 95, 5- 96,5% V Quá trình chưng cất tinh chế gọi quá trình chưng luyện 2.4 Chưng cất tinh chế cồn êtylic