đề tài quá trình chưng cất

đề tài quá trình chưng cất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Giảng viên hướng dẫn: Th.s Phan Thị Hồng Liên Lớp 02DHTP1_ Thứ 4_Tiết 7,8 Sinh viên thực hiện nhóm 30 1. Lê Thị Hồng Hạnh 2022110240 2. Nguyễn Nguyễn Thùy Linh 2022110304 3. Lê Trần Phi Phụng 2022110248 4. Hứa Bảo Quế 2022110260 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ thực phẩm là ngành khoa học bao gồm các hệ thống các phương pháp làm biến đổi nguyên liệu với quy mô lớn thành sản phẩm theo các chỉ tiêu chất lượng quy định. Chưng cất là một trong các phương pháp làm tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp ban đầu để thu được sản phẩm tinh khiết hơn. Với đề tài tìm hiểu về “Quá trình chưng cất”, nhóm chúng em sẽ thực hiện gồm có 6 phần: - Cơ sở khoa học. - Mục đích công nghệ và phạm vi thực hiện. - Các biến đổi của nguyên liệu. - Các yếu tố ảnh hưởng. - Các thiết bị chưng cất. - Quy trình công nghệ thực tế. Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ thầy cô và bạn bè. Xin chân thành cảm ơn!!! 1. CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Khái niệm Chưng cất là phương pháp dùng để phân riêng hỗn hợp các chất lỏng cũng như hỗn hợp các khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Sự khác nhau về khả năng bay hơi thể hiện qua sự chênh lệch về nhiệt độ sôi, hoặc ở cùng một nhiệt độ nhưng áp suất khác nhau. Trong bài này, nhóm nghiên cứu về sự chênh lệch nhiệt độ sôi. Do sự chênh lệch về nhiệt độ, nên các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi trước và các cấu tử có nhiệt độ sôi cao hơn sẽ bay hơi sau. Trong quá trình chưng cất, tất cả các cấu tử trong hỗn hợp đều có thể hóa hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm. - Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít các cấu tử có độ hơi bay bé. - Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn. Ví dụ: Đối với hệ Nước – Axit axetic thì: ♣ Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nước. ♣ Sản phẩm đáy chủ yếu là axit axetic. Xét hỗn hợp hai cấu tử propane và butane. Trong đó, - Trục x: biễn diễn phần mol của cấu tử nhẹ propan trong pha lỏng. - Trục y: biểu diễn phần mol của cấu tử nhẹ propan trong pha hơi. Khi gia nhiệt cho hỗn hợp, thì hỗn hợp sẽ không sôi ở một nhiệt độ nhất định mà cấu tử propane sẽ sôi và hóa hơi trước. Nhiệt độ mà tại đó diễn ra quá trình này gọi là điểm sôi (bubble point). Nếu hỗn hợp hóa hơi hoàn toàn, cấu tử nào khó bay hơi sẽ ngưng tụ trước tức butan sẽ ngưng tụ trước. Nếu hỗn hợp ở trạng thái hơi hoàn toàn, khi hạ nhiệt độ và bắt đầu có sự ngưng tụ thì nhiệt độ mà tại đó xảy ra quá trình ngưng tụ được gọi là điểm sương (dew point). 1.2. Phân loại - Theo quá trình chưng cất • Chưng cất phân đoạn: Dùng để có được một độ tinh khiết cao của phần cất hay để chưng cất nhiều cấu tử khác nhau từ hỗn hợp. Có thể thực hiện dưới áp suất thấp hơn để cải thiện bước tách nếu nhiệt độ sôi gần nhau. • Chưng cất lôi cuốn: Dùng khi các chất lỏng cần tách hòa tan với nhau: nước và cồn. Nếu hỗn hợp là những chất không tan vào nhau như nước dầu, có lắng cặn và gạt đi. - Theo nguyên lý làm việc: • Chưng cất đơn giản: Tách hỗn hợp các cấu tử có độ bay hơi khác nhau. Thường để làm sạch sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất.  Chưng cất bay hơi dần dần: Chủ yếu dùng trong phòng thí nghiệm để xác định đường cong chưng cất Enghen. Chưng cất bay hơi một lần: Cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so với bay hơi một lần.  Chưng cất bay hơi nhiều lần: Cho phép quá trình tách các phân đoạn theo mong muốn • Chưng cất phức tạp  Chưng cất có hồi lưu: Để nâng cao khả năng phân chia hỗn hợp lỏng, người ta tiến hành cho hồi lưu một phần sản phẩm đỉnh. Nhờ sự tiếp xúc thêm mộy lần giữa pha lỏng (hồi lưu) và pha hơi trong tháp được làm giàu thêm cấu tử nhẹ nhờ đó mà độ phân chia cao hơn.  Chưng cất có tinh luyện: Dựa vào quá trình trao đổi chất nhiều lần giữa pha lỏng và hơi nhờ vào các đĩa hay đệm. Chưng cất sẽ có độ phân chia cao hơn nếu kết hợp với hồi lưu  Chưng cất chân không & chưng cất với hơi nước: Độ bền nhiệt các cấu tử trong dầu phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và thời gian lưu. Đối với các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ chúng (giảm độ nhớt, độ bền oxy hoá…) bằng cách hạn chế nhiệt độ (320 o - 420 o C) chưng cất. Nếu nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ phân huỷ chúng ta dùng chưng cất chân không hay chưng cất hơi nước. Hơi nước làm giảm áp suất hơi riêng phần làm chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn. 1.3. Phương pháp thực hiện 1.3.1. Phương pháp chưng cất đơn giản Thường được ứng dụng để chưng cất các sản phẩm không đòi hỏi có độ tinh khiết cao. Trong công nghệ thực phẩm, phương pháp này thường được ứng dụng để sản xuất các loại tinh dầu thô từ thực vật hoặc các loại rượu thủ công. Quá trình chưng cất thường được thực hiện ở điều kiện thường. Nguyên liệu được đưa vào nồi, sau đó gia nhiệt đến nhiệt độ sôi bằng các tác nhân như củi, than đốt trực tiếp hoặc hơi nước. Hơi bay lên được đưa vào thiết bị ngưng tụ, sản phẩm ngưng tụ được đưa về thùng chứa. Sau khi kết thúc mẻ chưng cất, bã hoặc phần chất lỏng khó bay hơi được tháo ra ngoài ở đáy. Ưu điểm: - Thiết bị đơn giản - Thực hiện dễ dàng Quá trình này thường được thực hiện gián đoạn. 1.3.2. Phương pháp chưng cất đơn giản hồi lưu Phương pháp này, sản phẩm đỉnh sẽ được hồi lưu một phần về thùng nguyên liệu nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi cũng như tăng độ tinh sạch cho sản phẩm. 1.3.3. Phương pháp chưng cất lôi cuốn bằng hơi nước Phương pháp này thường được ứng dụng để chưng cất lôi cuốn tinh dầu hoặc các hợp chất tạo hương từ nguyên liệu là rau quả, trái cây… hoặc dùng dùng để chưng cất hai chất lỏng không hòa tan vào nhau. Thường được dùng khi các chất lỏng cần phải tách hòa tan với nhau ví dụ như dung dịch cồn và nước. Ví dụ như nước và dầu thì lệ thường là có thể tách các chất lỏng bằng cách lắng và gạn đi. Khi khai thác tinh dầu chỉ có trong cây cỏ ở nồng độ thấp như cây oải hương, người ta cho thêm một ít nước vào cây cỏ đã được cắt nhỏ và đun nóng. Nhờ có một phần nước nên nhiệt độ được giữ cố định ở nhiệt độ sôi một thời gian, cũng có thể dùng áp suất cao để nâng nhiệt độ lên quá 100°C. Hơi dầu đi cùng với hơi nước vào bộ ngưng tụ và ngưng tụ lại. Hỗn hợp dầu-nước sau đó có thể tách bằng cách lắng gạn đi. Hơi nước cuốn theo một thành phần khác thật ra là không tan đi theo. Nếu không có nước thì nhiệt độ sẽ tăng cao đến mức dầu có thể bị phân hủy. 1.3.4. Phương pháp chưng cất phân đoạn bằng hệ thống chưng cất liên tục Là quá trình thực hiện liên tục quá trình bốc hơi và ngưng tụ một phần, nồng độ các cấu tử dễ bay hơi trong pha khí sẽ càng lúc càng tăng cao. Quá trình chưng cất phân đoạn sẽ gồm nhiều giai đoạn như vậy. Trong mỗi giai đoạn sẽ diễn ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ một phần. 2. MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN Quá trình chưng cất có mục đích công nghệ chủ yếu là khai thác để tách và nâng cao nồng độ một cấu tử nào đó trong hỗn hợp. Ví dụ, trong sản xuất ethanol, dịch sau khi lên men có nồng độ ethanol tương đối thấp (tùy thuộc vào chủng nấm men và thông số kỹ thuật cũng như phương pháp lên men, nồng độ ethanol có thể đạt giá trị khác nhau, nhưng thường không vượt quá 20%v/v). Do đó, để thu hồi ethanol có nồng độ cao, người ta thực hiện quá trình chưng cất. Tương tự, trong sản xuất các loại rượu cao độ như whisky hay cognac, để nâng cao nồng độ ethanol đạt giá trị như mong muốn, quá trình chưng cất cũng được áp dụng. Quá trình chưng cất còn được sử dụng để thu hồi các tinh dầu từ các nguồn thực vật khác nhau. Quá trình chưng cất còn có mục đích hoàn thiện. Ví dụ như trong sản xuất ethanol, dịch lên men chứa khá nhiều các tạp chất dễ bay hơi như aldehyde, ketone, rượu bậc cao, acid hữu cơ… Chúng là các sản phẩm phụ của quá trình lên men. Trong quá trình chưng cất, người ta sẽ tách các tạp chất này để làm tăng độ tinh sạch của ethanol thành phẩm 3. CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU Các biến đổi chính trong quá trình chưng cất chủ yếu là sự thay đổi về pha diễn ra trong suốt quá trình chưng cất. Kèm theo sự thay đổi về pha, sự thay đổi về thành phần hóa học trong hai pha lỏng và khí diễn ra liên tục theo khuynh hướng sau: trong pha lỏng, càng lúc càng giàu các cấu tử bay hơi; trong pha khí càng lúc càng giàu các cấu tử dễ bay hơi. Sự thay đổi về thành phần hóa học thường dẫn đến sự thay đổi các tính chất hóa lý khác như tỷ trọng, độ nhớt, khả năng truyền nhiệt và các tính chất về nhiệt động lực học. 4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH Quá trình chưng cất chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: − Nguyên liệu: Trong quá trình chưng cất, nồng độ các cấu tử trong hỗn hợp ban đầu là yếu tố cần quan tâm. Nồng độ các cấu tử cần tinh sạch càng thấp, quá trình chưng cất sẽ diễn ra càng phức tạp, năng lượng càng lớn. − Sự chênh lệch nhiệt độ sôi giữa các cấu tử: Sự chênh lệch nhiệt độ sôi của các cấu tử trong hỗn hợp càng lớn, quá trình chưng cất thực hiện càng dễ dàng. [...]... tố ảnh hưởng đến chưng cất: A2 B3 C4 D 5 [] Biến đổi chủ yếu của quá trình chưng cất là A Hóa sinh B Hóa học C Hóa lý D Tất cả đều đúng [] Phương pháp chưng cất nào được sử dụng để nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi cũng như độ tinh sạch của sản phẩm: A Chưng cất đơn giản B Chưng cất liên tục C Chưng cất lôi cuốn hơn nước D Chưng cất đơn giản có hồi lưu [br] 6 Phương pháp chưng cất đơn giản được... Chưng cất lôi cuốn bằng hơi nước C Chưng cất đơn giản D Tất cả đều đúng [br] 9 Nồng độ các cấu tử cần tinh sạch càng thấp thì: A Quá trình chưng cất diễn ra nhanh B Quá trình chưng cất diễn ra lâu hơn C Quá trình chưng cất diễn ra phức tạp và tốn năng lượng hơn D Quá trình chưng cất diễn ra đơn giản và ít tốn năng lương [] 10 Muốn thu hồi các cấu tử có nhiệt độ hóa hơi cao hoặc nhạy cảm với nhiệt thì... các khoảng thời gian chưng cất khác nhau để tạo ra rượu có nồng độ khác nhau Nấu chín Gạo Để nguội Bánh men Trộn Lên men Rượu gạo Chưng cất 6.2 Quy trình sản xuất Whisky Whisky là một loại đồ uống có chứa cồn được sản xuất từ ngũ cốc bằng cách lên men và chưng cất Whisky đơn cất được tạo ra từ ba thành phần: nước, mạch nha, và nấm men Quá trình sản xuất whisky, quá trình chưng cất cũng có ảnh hưởng... suất cao [] 7 Trong quá trình chưng cất, chất nào sẽ được thu hồi ở đỉnh tháp A Chất có chứa cấu tử dễ bay hơi B Chất có chứa cấu tử khó bay hơi C Chất có chứa cấu tử có phân tử lượng nặng D Chất có chứa cấu tử có nhiệt độ sôi cao hơn [] 8 Phương pháp nào ứng dụng để chưng cất tinh dầu A Chưng cất chân không B Chưng cất lôi cuốn bằng hơi nước C Chưng cất đơn giản D Tất cả đều đúng [br] 9 Nồng... rắc đều lên bề mặt lớp cơm với tỷ lệ thích hợp tùy theo hướng dẫn trên từng loại men Sau đó cho tất cả vào khạp lớn, đậy nắp để bắt đầu quá trình lên men rượu Lên men Lên men rượu là một quá trình lên men yếm khí (không có mặt của oxy) diễn ra rất phức tạp, bao gồm các quá trình sinh hóa học và các quá trình vi sinh vật Quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ thường, trong thời gian này có 3 quá trình. .. rượu Ở các nhà máy chưng cất , họ sử dụng kỹ thuật và kinh nghiệm chỉ lựa chọn loại rượu tinh khiết, “middle cut” (*) để sản xuất, khi làm vậy, họ đảm bảo chất lương cao của whisky luôn được duy trì Rượu nồng độ thấp được chưng cất lại lần thứ 2 trong spirit still, quá trình chưng cất chia ra làm 3 loại “cuts Dung dịch đầu tiên thu được hay còn gọi là “cut” đến từ quá trình chưng cất được gọi là “foreshots”... hóa hơi,… đều có ảnh hưởng đến quá trình chưng cất − Các thông số công nghệ như nhiệt độ, áp suất,… Tùy theo phương pháp thực hiện quá trình chưng cất mà các thông số công nghệ có ảnh hưởng khác nhau Sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ được trình bày trong phần thiết bị và phương pháp thực hiện 5 THIẾT BỊ Trong công nghiệp thường sử dụng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất Tuy nhiên,... và tế bào nấm men lại chìm xuống tạo ra sự đảo trộn giúp quá trình lên men được tốt hơn Sau 2 ngày đầu lên men, có thể bổ sung nước vào khối lên men với tỷ lệ nước:cơm khoảng 3:1, sau đó đậy nắp và tiếp tục lên men thêm khoảng 3 ngày nữa Chưng cất Khi quá trình lên men kết thúc, ta tiến hành chưng cất để thu được rượu thành phẩm Quá trình chưng cất rượu nhằm tách hỗn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi... 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháo chêm Tháp mâm: tùy theo cấu tạo của đĩa ta có hai loại: - Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới: - Tháp chưng cất dùng mâm chóp Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật đệm) Thiết bị chưng cất trong phòng thí nghiệm 5.1 Mô hình tháp chưng cất Tháp chưng cất mâm xuyên lỗ Cấu tạo: tháp mâm xuyên lỗ gồm nhiều mâm, trên mỗi mâm bố trí dòng chảy chuyền, gờ chảy... Dufftown, giúp tạo ra loại rượu êm, và đây cũng là một trong những nhà máy sản xuất ra loại whisky có hương vị êm mượt hương trái cây Quá trình chưng cất Sau khi lên men, dịch wash được đưa đến “still room” , sẵn sàng cho quá trình chưng cất Scotch whisky thường được chưng cất 2 lần trong các tĩnh đồng (copper still ), loại bình đồng này khiến người ta liên tưởng đến chiếc ấm đun nước lớn được đun trên . trị như mong muốn, quá trình chưng cất cũng được áp dụng. Quá trình chưng cất còn được sử dụng để thu hồi các tinh dầu từ các nguồn thực vật khác nhau. Quá trình chưng cất còn có mục đích hoàn. ra quá trình ngưng tụ được gọi là điểm sương (dew point). 1.2. Phân loại - Theo quá trình chưng cất • Chưng cất phân đoạn: Dùng để có được một độ tinh khiết cao của phần cất hay để chưng cất. xác định đường cong chưng cất Enghen. Chưng cất bay hơi một lần: Cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so với bay hơi một lần.  Chưng cất bay hơi nhiều lần: Cho phép quá trình tách các phân