TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN VÀ CÁC DÒNG THẢI CHÍNH

Trường Đại học bách khoa Hà Nội Viện KH & CN Môi trường ***&*** Bài tiểu luận môn quá trình sản xuất cơ bản Đề tài TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN VÀ CÁC DÒNG THẢI CHÍNH Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Huyền Sẻng Kẹo Vàng Phạm Văn Đồng Hoàng Văn Tiệp Nguyễn Mạnh Cường Giảng viên hướng dẫn: Thầy Đinh Bách Khoa Lớp kĩ thuật môi trường K54 Hà Nội, ngày 1 tháng 11 năm 2014 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian học môn các quá trình sản xuất cơ bản,chúng em đã được học và tìm hiểu những qui trình sản xuất và dòng thải chính của một số ngành, một số vấn đề.Nhận thấy qui trình sản xuất cồn với dòng thải của chúng là một đề tài hay cùng sự hướng dẫn của thầy Khoa nên chúng em đã chọn đề tài này làm đề tài tiểu luận. Qua đó giúp chúng em có cái nhìn tổng quan hơn về vấn đề này. Đó là cơ hội để chúng em nắm được những qui trình công nghệ cũng như thấy được nguyên nhân phát sinh dòng thải. Sau đây là báo cáo về những nội dung chúng em đã đạt được: Nội dung cơ bản gồm 3 phần: - Phần 1: Tổng quan: Do Sẻng Kẹo Vàng, Nguyễn Thị Huyền và Nguyễn Mạnh Cường viết - Phần 2: Qui trình sản xuất: Do Phạm Văn Đồng, Nguyễn Thị Huyền và Hoàng Văn Tiệp viết - Phần 3: Vấn đề môi trường: Do Sẻng Kẹo Vàng viết Sự tìm hiểu của chúng em mới chỉ là khái quát vấn đề,chưa đi sâu chi tiết vào công nghệ, nên chắc chắn còn nhiều sai sót. Rất mong được sự góp ý của thầy và các bạn để nội dung được hoàn chỉnh hơn. Hà Nội, ngày 1 tháng 11 năm 2010 Nhóm trưởng nhóm 5 Nguyễn Thị Huyền 2 MỤC LỤC trang Phần 1: Công nghệ sản xuất 4 Chương 1 Tổng quan 4 1. Giới thiệu 4 2. Cồn và ứng dụng của cồn 3. Tình hình sản xuất cồn ở nước ta hiện nay 5 4. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới 7 5. Sơ đồ công nghệ và các dòng thải kem theo 7 Chương2: Qui trình công nghệ 9 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn 9 2. Nguyên liệu sản xuất cồn 10 3. Nghiền nguyên liệu 14 4. Nấu nguyên liệu 15 5. Đường hóa dịch cháo 18 6. Lên men dịch đường 22 7. Chưng cất và tinh chế cồn 24 8. Đặc điểm sử dụng điện nước 26 Phần 2: Các vấn đề về môi trường 27 Kết luận 30 Phụ lục và tài liệu tham khảo 31 3 Phần một: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Chương 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu Êtanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn. Các cặn bã khô trong các bình gốm 9000 năm tuổi tìm thấy ở miền bắc Trung Quốc đã gián tiếp cho thấy việc sử dụng các đồ uống chứa cồn trong số những người sống ở thời kỳ đồ đá mới. Việc chiết nó ra dưới dạng tương đối nguyên chất đã được thực hiện lần đầu tiên bởi các nhà giả kim thuật hồi giáo và họ là những người đã phát triển ra nghệ thuật chưng cất rượu trong thời kỳ của chế độ khakip (vua chúa Hồi giáo) thời kỳ Abbasid. Các ghi chép của Jabir Ibn Yayan (Geber) (721-815) đã đề cập tới hơi dễ cháy của rượu được đun sôi. Al Kindi (801-873) cũng đã miêu tả rõ ràng quá trình chưng cất rượu. Việc chưng cất êtanol ra khỏi nước có thể tạo ra các sản phẩm chứa tới 96% êtanol. Êtanol nguyên chất lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796 bởi Johan T.Lowit, bằng cách lọc êtanol chưng cất qua than củi. Antoiner Loisiner đã mô tả êtanol như là một hợp chất của cacbon, hiđrô và ôxy, và năm 1808, Nicolas T. de Saussure đã xác định được công thức hóa học của nó. Năm 1858, Archiband S.Coupper đã công bố công thức cấu trúc của êtanol: điều này làm cho êtanol trở thành một trong các hợp chất hóa học đầu tiên có sự xác định cấu trúc hóa học. Êtanol lần đầu tiên được tổng hợp nhân tạo vào năm 1826, thông qua các cố gắng độc lập của Henry Hennel ở Anh và S.G. Sérullas ở Pháp. Micheal Faraday đã điều chế êtanol bằng phản ứng hyđrat hóa etylen với xúc tác axít năm 1828, theo một công nghệ tương tự như công nghệ tổng hợp êtanol công nghiệp ngày nay. 4 2. Cồn và ứng dụng của cồn a) Đặc điểm lí hóa của cồn 1 Cồn là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, dễ hút ẩm, tạo hỗn hợp đẳng phí với nước, nồng độ cồn ở điểm đẳng phí là 89%, cồn trộn với nước có nhiệt độ sôi là 78,150C. Cồn etylic là chất phân cực mạnh. Cồn có thể trộn lẫn với ete và nhiều dung môi khác. Cồn có thể hoà tan nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ. Cồn dễ cháy và tạo hỗn hợp nổ với không khí. b) Ứng dụng của cồn • Cồn được dùng nhiều trong đời sống: Cồn pha với nước thành rượu để uống, chế biến thức ăn, chế biến các loại hương hoa quả • Trong y tế cồn được dùng để sát trùng, sản xuất dược phẩm, để chữa bệnh, • Cồn còn là một sản phẩm hoá học: vì cồn có thể sử dụng trực tiếp hoặc là nguyên liệu trung gian để sản xuất axit acetic, andehyt acetic, etyl acetat và các hoá chất khác, có thể tạo ra hoá chất dầu mỏ. • Ngoài ra cồn còn được dùng trong công nghiệp để làm chất đốt, làm dung môi hoà tan các hợp chất vô cơ cũng như hữu cơ. • Cồn còn được dùng trong cao su tổng hợp,… • Ngày nay, người ta còn dùng cồn tuyệt đối (trên 99,5%V) để thay thế một phần nhiên liệu cho động cơ ô tô. Cồn có thể thay thế 20% - 22% trong tổng 1 PGS. TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng, Công nghệ sản xuất và kiểm tracồn etylic, NXB KHKT 2007 5 lượng xăng thành "gasohol" để sử dụng trong ôtô và các phương tiện khác dùng động cơ xăng. Đây là một hướng phát triển mới và đầy triển vọng của ngành công nghiệp vì việc sử dụng cồn thay thế một phần cho xăng sẽ làm giảm bớt sự ô nhiễm môi trường, để tiết kiệm năng lượng của các loại động cơ. Nó làm tăng chỉ số octan của xăng, ngăn cản sự cháy kích nổ và dẫn đến có thể thay thế tetra etyl chì là một chất độc. 3. Tình hình sản xuất cồn ở nước ta hiện nay( viết lại) - Một loạt các nhà máy sản xuất rượu từ nguyên liệu tinh bột được thành lập như ở Hà Nội, Nam Định, Hải Dương, Sau này có xây dựng thêm một số nhà máy sản xuất cồn rượu từ mật rỉ tận dụng mật rỉ của các nhà máy đường. - Tuy vậy cồn của các nhà máy của ta làm ra nói chung chưa đạt TCVN-71, nhưng TCVN-71 về cồn rượu của ta cũng thuộc loại thấp so với các nước tiên tiến trên thế giới. Hiện tại trên lãnh thổ Việt Nam chỉ có 3 cơ sở làm ra được cồn loại I thoả mãn TCVN-71. Đó là Công ty rượu bia Đồng Xuân Phú Thọ,Công ty rượu Hà Nội và Bình Tây. Tỷ lệ đạt loại I cũng còn chưa nhiều. Muốn có cồn tinh khiết, chất lượng cao cần phải có hệ thống chưng luyện tốt và biết cách sử dụng nó. - Trong hội thảo "Dự án chiến lược phát triển khoa học công nghệ ngành rượu bia nước giải khát ",theo đề nghị của các chuyên gia đến năm 2005 nước ta nên có khoảng 180 đến 200 triệu lít rượu các loại, tương đương khoảng 50 triệu lít cồn tinh khiết. Trong đó cồn từ nguyên liệu tinh bột chiếm 30-40 %, số còn lại là cồn từ rỉ đường. Cồn tinh bột trước mắt do nhà máy rượu Bình Tây, Hà Nội và Thanh Ba đảm nhiệm nhưng cần hoàn chỉnh công nghệ và thiết bị để có thể sử dụng hết năng suất thiết kế. Đồng thời xây dựng thêm một số nhà máy rượu rỉ đường ở những nơi có mật rỉ. 6 - Chúng em xin khái quát qua về TCVN-71 2 về phân loại cồn. Tuỳ theo nồng độ rượu và mức độ làm sạch tạp chất mà người ta chia cồn thành 2 loại với các chỉ tiêu chất lượng như sau: Chỉ tiêu chất lượng_________________Cồn loại I_________ Cồn loại II Nồng độ rượu Etylic, %V _____________ >=96_____________ 95 Hàm lượng aldehyt tính theo_____________8________________20 aldehytaxetic, mg/l Hàm lượng este tính theo______________<=30______________50 axetat etyl, mg/l Hàm lượng dầu fusel tính theo____________30______________60 alcol izoamylic và izobutylic, hỗn hợp 3:1, mg/l Hàm lượng alcol metylic, %V___________0, 006_____________0,1 Hàm lượng axit tính theo axit axetic, mg/l_______________________9_______________18 Hàm lượng furfurol_______________không được có_____không được có Thời gian oxy hoá, phút________________25______________20 Màu sắc__________________________Trong suốt và không màu. 4. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới 3 Đầu tư sản xuất và sử dụng ethanol còn xa lạ với Việt Nam nhưng với trên thế giới, ngành công nghiệp này đã có bề dày trên 30 năm. Đến năm 2007, lượng 2 http://s4.zetaboards.com/qttb/topic/146477/1/ 3 http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol_fuel_in_Brazil 7 ethanol nhiên liệu sản xuất đã tăng lên 56 tỉ lít, trong đó tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên 75%. Dự báo thời gian tới lượng ethanol nhiên liệu thế giới sẽ tăng lên 79,3 tỉ lít và tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên tới 85%. Trên thế giới, Brazil, Mỹ và Trung Quốc là 3 quốc gia đứng đầu về sản xuất và sử dụng ethanol nhiên liệu. Trong khu vực Đông Nam Á, năm 2004, Thái Lan đã sản xuất trên 280.000 m3 cồn, đầu tư thêm 20 nhà máy để năm 2015 có trên 2,5 tỉ lít cồn dùng làm nhiên liệu. Việc sử dụng ethanol cũng đã trở nên quen thuộc ở nhiều nước. Brazil hiện đang là nước đứng đầu trong sản xuất và xuất khẩu ethanol từ mía đường. Tỷ lệ pha trộn cồn vào xăng ở Brazil thông dụng ở khoảng 25% đến 30%. Xăng pha ethanol khan ở tỷ lệ 5 - 10% được dùng bình thường trên mọi động cơ xăng dùng bugi đánh lửa. Hiện nay ở châu Âu, tỷ lệ ethanol trong xăng là 5,75%, ở Mỹ thông dụng là 10%, ở các nước khác cũng nằm trong khoảng từ 5 - 10%. 5.Sơ đồ công nghệ và các dòng thải kèm theo: a) Sơ đồ tổng quát : 8 Hình 1: Sơ đồ tổng quát công nghệ sản xuất cồn etylic *Đặc điểm của phương pháp Amylo • Đường hóa khá triệt để nên hiệu suất rượu so với nguyên liệu cao. • Chu kỳ 1 mẻ rượu kéo dài nên năng suất của nhà máy bị hạn chế . • Kén chọn nguyên liệu: chỉ thích hợp với gạo, bắp (không thích hợp với khoai và sắn). • Chế độ vô trùng phải chặt chẽ (do đường hóa và lên men trong cùng một thùng ủ) *Đặc điểm của phương pháp Mycomalt • Ưu điểm: - Ít bị nhiễm chua, không đòi hỏi chế độ vô trùng nghiêm ngặt. - Rút ngắn được chu kỳ sản xuất, dễ tăng năng suất. - Không kén chọn nguyên liệu. - Thích hợp cho quy mô sản xuất công nghiệp vừa và nhỏ. 9 • Nhược điểm: - Tốn nhiều diện tích để nuôi cấy nấm mốc. - Tốn nhiều bột ngô, trấu, cám để nuôi cấy nấm mốc. - Thao tác nuôi cấy nấm mốc vất vả hơn, gây men giống phức tạp hơn. - Tốn nhiều thiết bị đường hóa, lên men. - Cần có máy lạnh để làm nguội nhanh dịch đường hóa từ 60 o C xuống 30 o C. CHƯƠNG 2. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn. 10 [...]... dịch đường Chưng cất Tinh chế Cồn Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn 2 Nguyên liệu sản xuất cồn Nguyên liệu chứa polysaccarit đều có thể sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn Nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất cồn có hai nhóm chính là nguyên liệu chứa tinh bột và nguyên liệu chứa đường- rỉ đường Ở nước ta cồn được sản xuất từ hai loại nguyên liệu là nguyên liệu chứa tinh bột và nguyên liệu chứa gỉ đường... công trình do các thành sol khí có tính acid thải ra từ quá trình sản xuất 27 KẾT LUẬN Theo lý thuyết thì rượu có thể điều chế từ nhiều nguồn khác nhau, ví dụ từ dầu mỏ cũng có thể sản xuất được rượu Nhưng hầu hết hiện nay người ta đều sản xuất rượu từ các nguyên liệu chứa đường và tinh bột Các công đoạn chính để sản xuất rượu đã trình bày trong bài tiểu luận này Tất cả các công nghệ truyền thống và. .. nguy hại của các chủng vi sinh vật là được thải ra trong quá trình sản xuất rượu Hiện nay các thiết bị tự động hóa đã tham gia vào qui trình sản xuất giúp nâng cao hiệu suất và năng suất Hi vọng trong tương lai, công nghệ sản xuất rượu có thể đạt được tiêu chuẩn công nghệ không chất thải, và mang lại nhiều lợi ích cho còn người 28 PHỤ LỤC Danh sách các bảng và hình vẽ: Bảng 1.Thành phần các chất dinh... bị lọc khí khử trùng hơi và 1 hệ thống khí nén là 15kW/h Lượng nước cung cấp cho 1 thùng ngâm, 1 nồi hơi là 1000/h Lượng dầu cung cấp cho 1 nồi hơi là 120lít/h Ngoài ra còn cần điện chiếu sáng , quạt gió… và nước sinh hoạt Phần hai: VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG *Các dòng thải kèm theo: 1 Các dòng thải chính: Như hầu hết các công nghệ sản xuất thực phẩm khác, đặc biệt là công nghệ sản xuất nước giải khát, vấn... Demand) và ôxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand) Ngoài ra quá trình này còn gây ra mùi khó chịu Các thành phần khác có trong nước thải như nitrat, photphat gây ra hiện tượng phì dưỡng cho các thực vật thủy sinh Công nghệ sản xuất cồn phát thải ra môi trường dưới cả ba dạng: rắn, lỏng và khí Hệ số ô nhiễm của công nghệ sản xuất rượu là 0,2715 2 Các tác động: a) Tác động đến môi trường sinh thải: Các. .. giá đắt, cồn nghệ sản xuất lạc hậu, tốn nhiều chi phí nên sản phẩm không có sức cạnh tranh cao Muốn sản xuất được 1 lít cồn cần 4 kg rỉ đường mía với 6400 đồng4 phí nguyên liệu Nếu khi dùng nguyên liệu chứa tinh bột là sắn thì chỉ cần 2,5 kg sắn với chi phí 1200 đồng là có thế sản xuất được một lít cồn Ngoài ra cũng có thể sản xuất bằng bã sắn, với 1 lít cồn cần 15 kg bã sắn Khi dùng sắn và bã sắn... chủ yếu liên quan đến việc thải các chất ô nhiễm nước, khí, các chất thải rắn vượt quá mức cho phép vào môi trường tiếp nhận gây nên những biến đổi cơ bản về hệ sinh thải Tùy theo dạng chất thải và môi trường tiếp nhận mà các hệ sinh thải có thể bị tác động: • Hệ sinh thải dưới nước: các tác động đối với hệ sinh thải dưới nước bắt nguồn từ ô nhiễm nguồn nước do các loại nước thải của nhà máy gây nên... làm nguyên liệu sản xuất cồn có thể làm giảm ô nhiễm môi trường 4 http://vietbao.vn/Khoa-hoc/San-xuat-con-tu-cu-san/10981198/188/ 11 Ngoài ra,khi sản xuất cồn từ sắn ta có thể thu thêm nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao như CO2 lỏng, phân vi sinh và than bùn a) Nguyên liệu chứa tinh bột Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy sản xuất rượu cồn ở nước ta thường dùng là sắn, ngô, khoai và một phần gạo... tổng quát công nghệ sản xuất cồn etylic(8) Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn( 10) Hình 3 Máy nghiền búa(15) Hình 4: Sơ đồ đường hóa liên tục hai lần(21) Hình 5: Sơ đồ nuôi cây men giống bán liên tục(21) Hình 6: Sơ đồ lên men liên tục(22) Hình 7: Sơ đồ thiết bị lên men cải tiến(23) Hình 8: Chưng luyện gián đoạn(24) Hình 9: Sơ đồ tinh chế gián đoạn(24) Hình 10: Việc xả thải của Nhà máy cồn rượu (Công ty... Hằng, Công nghệ sản xuất và kiểm tracồn etylic, NXB KHKT 2007 14 Hình 3 Máy nghiền búa Trong quá trình nghiền, các phần nhỏ lọt qua rây được quạt hút và đẩy ra ngoài, phần chưa lọt qua rây tiếp tục được nghiền nhỏ Tùy theo chế độ nấu mà rây có kích thức khác nhau Năng suất của máy phụ thuộc vào mức độ nghiền và kích thước rây 4 Nấu nguyên liệu Mục đích của quá trình nhằm phá vỡ màng tế bào của các hạt . TRÌNH CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn. 10 Hình 2. Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn. 2. Nguyên liệu sản xuất cồn Nguyên liệu chứa polysaccarit đều có thể sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn. Nguyên. môn các quá trình sản xuất cơ bản,chúng em đã được học và tìm hiểu những qui trình sản xuất và dòng thải chính của một số ngành, một số vấn đề.Nhận thấy qui trình sản xuất cồn với dòng thải. 1: Công nghệ sản xuất 4 Chương 1 Tổng quan 4 1. Giới thiệu 4 2. Cồn và ứng dụng của cồn 3. Tình hình sản xuất cồn ở nước ta hiện nay 5 4. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới 7 5. Sơ đồ công nghệ