Chưng cất rượu và cồn

Từ xa xưa loài người đã biết sản xuất ra rượu etylic làm đồ uống. Ngày nay nghề làm rượucồn đang phát triển và chiếm tỷ lệ khá lớn trong các ngành kinh tế quốc dân. Trong tiến trình hội nhập và phát triển, ngành công nghiệp Việt Nam đang tạo ra những bước ngoặt mới làm thay đổi bộ mặt nền kinh tế. Công nghiệp nói chung và công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng đang từng bước đổi mới về công nghệ để tạo ra những sẩn phẩm có chất lượng tốt nhất, đáp ứng tối đa nhu cầu thị hiếu. Một trong những ngành công nghiệp đang phát triển, đóng góp vào ngân sách nhà nước một khoản không nhỏ là ngành sản xuất các sản phẩm lên men. Trong số đó phải kể đến ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn. Ngày nay, công nghệ sản xuất rượu – cồn vẫn còn đang phát triển và chiếm tỷ lệ khá lớn trong các ngành kinh tế quốc dân . Rượu với tư cách là đồ uống rất đa dạng và có nhiều mẫu mã khác nhau. Nói chung, người ta có thể chia ra thành rượu mạnh ( khoảng trên 40 %cồn ), rượu thông thường ( khoảng 30 – 40 %cồn ), và rượu nhẹ ( dưới 30 %cồn ). Ở các nước Phương Tây người ta sản xuất rượu trắng được gọi là Vodka, như ở Nga và một số nước khác, rồi chứa trong các thùng gỗ sồi thường có màu nâu vàng nhạt đến màu nâu sẫm với các hương vị khác nhau và có tên gọi khác nhau.

CHƯNG CẤT RƯỢU VÀ CỒN I- Mở đầu Từ xa xưa loài người biết sản xuất rượu etylic làm đồ uống Ngày nghề làm rượu-cồn phát triển chiếm tỷ lệ lớn ngành kinh tế quốc dân Trong tiến trình hội nhập phát triển, ngành công nghiệp Việt Nam tạo bước ngoặt làm thay đổi mặt kinh tế Công nghiệp nói chung công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng bước đổi công nghệ để tạo sẩn phẩm có chất lượng tốt nhất, đáp ứng tối đa nhu cầu thị hiếu Một ngành công nghiệp phát triển, đóng góp vào ngân sách nhà nước khoản không nhỏ ngành sản xuất sản phẩm lên men Trong số phải kể đến ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn Ngày nay, công nghệ sản xuất rượu – cồn phát triển chiếm tỷ lệ lớn ngành kinh tế quốc dân Rượu với tư cách đồ uống đa dạng có nhiều mẫu mã khác Nói chung, người ta chia thành rượu mạnh ( khoảng 40 %cồn ), rượu thông thường ( khoảng 30 – 40 %cồn ), rượu nhẹ ( 30 %cồn ) Ở nước Phương Tây người ta sản xuất rượu trắng gọi Vodka, Nga số nước khác, chứa thùng gỗ sồi thường có màu nâu vàng nhạt đến màu nâu sẫm với hương vị khác có tên gọi khác Tình hình tiêu thụ loaị rượu giới tới 4-6 lít/người/năm (tính cồn 100), không tính bia rượu vang Ngoài công dụng làm đồ uống, rượu cồn etylic có khả làm nguyên liệu cho số ngành kinh tế quan trọng: làm dung môi hữu cơ, nhiên liệu, dùng y tế, mỹ phẩm pha nước hoa, dược để trích ly hoạt chất sinh học, sản xuất axit axetic giấm ăn, sản xuất loại este có mùi thơm, cao su tổng hợp nhiều hợp chất khác Tổng hợp tình hình sản xuất rượu tiêu thụ rượu nay: Tính dến năm 2004 nước có 72 đơn vị sản xuất rượu công nghiệp với công suất 103 triệu lít/ năm, sản lượng đạt 76,3 triệu lít/ năm, khai thác 74% công suất thiết kế, sản lượng rượu nhẹ có ga đạt 10,6 triệu lít, rượu vang, champagne đạt 24,2 triệu lít Rượu mạnh loại khác 15,95 triệu lít, cồn công nghiệp dùng cho sản xuất xuất khoảng 25,5 triệu lít Ngoài có khoảng 300 sở dân tự nấu rượu, tự tiêu thụ với sản lượng ước khoảng 242 triệu lít Việc kiểm soát chất lượng chất lượng sản phẩm sở gặp nhiều khó khăn nên ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người tiêu dung uống phải rượu nhiều độc tố, chất lượng, lãng phí lương thực gây thất thu lớn cho ngân sach Nhà nước Nhìn chung, ngành công nghiệp rượu Việt Nam chưa phát triển, công nghệ thiết bị lạc hậu, chất lượng sản phẩm chưa cao, chủng loại sản phẩm nghèo nàn, chưa đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước xuất Nguyên nhân thiếu vốn để đầu tư, đổi thiết bị công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm Do khả cạnh tranh kém…Trong đó, rượu nấu phương pháp thủ công chưa thể quản lý, rượu lậu, rượu giả trốn thuế chưa có biện pháp khả thi để ngăn chặn, gây khó khăn cho việc tiêu thụ sản phẩm rượu doanh nghiệp nhà nước Ngày với phát triển vượt bậc công nghiệp giới nước nhà, ngành công nghiệp cần nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao Chưng cất trình dùng nhiệt để tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp nhiệt đo Ta phân biệt chưng cất thành quy trình lần phòng thí nghiệm để tách hóa chất tinh khiết khỏi hỗn hợp, chưng cất liên tục, tháp chưng cất công nghiệp IINội dung Khái quát rượu – cồn 1.1.Rượu Rượu gì? Vodka: có độ cồn từ 35 – 50%, sản xuất từ nguyên liệu khoai tây số loại ngũ cốc lên men Whisky: sản xuất từ ngũ cốc (chủ yếu đại mạch) cách lên men chưng cất (chưng cất bia – lần whisky) Gin: chưng cất từ hạt ngũ cốc trộn với nguyên liệu thảo mộc: hạnh nhân, quế, gừng, vỏ chanh,… Brandy: chưng cất từ loại rượu vang ủ thùng gỗ Rum: thu nhận từ trình lên men từ mật đường trực tiếp từ nước mía chưng cất Dựa vào phương pháp lên men độ cồn rượu phân loại:  Rượu lên men: tạo thành từ trình lên men rượu nguồn nguyên liệu có đường, có nguồn gốc khác nhờ hệ nấm men khác - Rượu lên men chưng cất:cũng dùng nguyên liệu chứa đường tinh bột, sau lên men đem chưng cất rượu trắng, rượu nếp gò đen, Brandy, Whisky, Rhum, Vodka… - Rượu lên men không chưng cất: loại rượu trái cây, rượu vang, rượu cider, sake, …  Rượu pha chế: pha chế từ nguồn nguyên liệu tự nhiên hay tổng hợp thành thể đồng (quisky, rum,…)  Phân loại theo độ cồn - Rượu mạnh: nồng độ cồn lớn 30% V - Rượu thông thường: có độ cồn từ 15 – 30% V - Rượu nhẹ: nồng độ cồn 15% V 1.2.Cồn - Là loại hợp chất hữu ethanol hay rượu có công thức hóa học C2H6O C2H5OH - Cồn chưng cất (lẫn tạp chất)  sử dụng công nghiệp - Cồn tinh luyện (đã loại bỏ tạp chất): 96%, 90% - Tính chất vật lí: chất lỏng không màu, tan vô hạn nước, dễ bay hơi, dễ cháy, mùi phụ thuộc vào nguyên liệu sản xuất Khái quát chưng cất 2.1.Khái niệm: Chưng cất trình dùng nhiệt để tách hỗn hợp chất lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp nhiệt độ (hay nhiệt độ sôi khác áp suất) Ví dụ chưng cất rượu, hỗn hợp giấm chín cần tách gồm: Các chất dễ bay hơi: rượu, este, aldehyt số alcol cao phân tử hay gọi dầu fusel hay dầu khét Các chất khó bay hơi: tinh bột, dextrin, protit, acid hữu chất khoáng 2.2 Cơ sở lí thuyết chưng cất Do chất lỏng có áp suất khác nhiệt độ nên trình chưng cất dựa nhiệt độ sôi khác chất lỏng tham gia Vì có áp suất khác nên đưa lượng vào hệ thống, chất có áp suất cao (hay nhiệt độ sôi thấp hơn) bốc nhiều chất khác, mà trình chưng cất, nồng độ chất có nhiệt độ sôi thấp phần cất cao hỗn hợp ban đầu Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có hệ cấu tử ta thu sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay bé (nhiệt độ sôi lớn) Ví dụ, hệ nước – acid acetic sản phẩm đỉnh nước, sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid acetic nước Hay hệ rượu – nước: sản phẩm đỉnh rượu, sản phẩm đáy chủ yếu nước rượu Sự khác chưng cất cô đặc: Chưng cất trình dung môi chất tan bay hơi, khác với cô đặc, trình có dung môi bay 2.3.Phân loại pương pháp chưng cất • Phân loại theo nguyên lý làm việc Gồm loại: chưng cất đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng cất chân không Chưng cất đơn giản : dùng để tách hỗn hợp gồm có cấu tử có độ bay khác Phương pháp dùng để tách sơ làm cấu tử khỏi tạp chất Chưng nước trực tiếp: dùng để tách hỗn hợp gồm chất khó bay tạp chất không bay hơi, thường ứng dụng trường hợp chất tách không tan nước Chưng cất chân không: dùng trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi cấu tử Ví dụ trường hợp cấu tử hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt độ cao hay trường hợp cấu tử có nhiệt độ sôi cao • Phân loại theo áp suất làm việc - Áp suất thấp - Áp suất thường - Áp suất cao • Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt đáy tháp - Cấp nhiệt trực tiếp - Cấp nhiệt gián tiếp • Phân loại theo thiết bị chưng cất Nồi chưng cất: rượu có mùi vị chất kèm tạo hương thơm gắt, cần ủ lâu để dịu hơn, thời gian ủ tối thiểu năm thùng gỗ sồi Rượu ngấm mùi vị gỗ sồi hơ tạo vị thơm ngon Cột chưng cất liên tục: rượu tinh khiết có theerr đóng chai không cần ủ thiếu mùi vị đặc trưng Phương pháp kinh tế dùng để sản xuất quy mô lớn 2.4 Các phương pháp chưng cất cồn - Chưng luyện gián đoạn + Thời gian cất 6-8h + Năng suất thấp + Nồng độ không ổn định + Tốn lượng Phương pháp sử dụng nhiệt độ sôi cấu tử khác xa nhau, không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khết cao, tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay hơi, tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử - Chưng luyện liên tục trình thực liên tục nghịch dòng nhiều đoạn -Chưng luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục) Đây trình chưng cất gián đoạn tinh luyện liên tục kết hợp lại Thiết bị tinh luyện đặt đĩa tiếp liệu nên mức khác thu sản phẩm khác ( dầu fusel đáy nhiệt độ =101-105 độ C ) Các loại khác bốc nhiệt độ thấp nên bay cao thu nhận đĩa cao Sản phẩm tạo thành gồm: cồn đầu nhiều tạp chất tách riêng Chỉ dùng để pha vecni, làm cồn đốt,sát trùng đem xử lý lại ( cồn sản phẩm, dầu fusel) So sánh rượu cồn Rượu Phương pháp sản Cồn Gạo → Xát → Nấu chín Gạo → Nghiền → Hồ hóa → →Lên men → Chưng cất → Sản Đường hóa → Lọc bã → Lên xuất Tính chất phẩm men → Chưng cất → Sản phẩm Dịch lên men đổ vào nồi lớn, bên có thiết kế nắp thường hình chóp đỉnh hình nón, chứa nước lạnh Khi dịch sôi, cấu tử bay lên tới đỉnh ngưng tụ lại chảy vào máng thiết kế theo đường dẫn Phương pháp chưng cất lần Ban đầu nguyên liệu đem nghiền thành bột, nấu cháo đường hóa lượng cháo để lấy dịch đường đem lên men Có mùi thơm đặc trưng rượu, vị cay Màu sắc tùy thuộc vào loại nguyên liệu để sản xuất Độ cồn thấp : [...]... thị hiếu Chưng cất rượu, cồn là một phương pháp tách dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể (dung dịch) của các chất lỏng khác nhau dựa vào độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất) với mục đích thu được rượu có độ cồn cao hơn Với các phương pháp sản xuất rượu cồn khác nhau hay phương pháp chưng cất khác nhau cũng sẽ tạo ra loại rượu, cồn có chất lượng khác nhau, có nồng độ cồn khác... nồng độ thành phần dễ bay hơi trong nồi nấu và trong pha hơi bay lên, liên tục giảm xuống Đến khi nào pha lỏng còn lại trong nồi nấu có nồng độ chất dễ bay hơi như yêu cầu thì dừng chưng cất Thiết bị chưng cất truyền thống: Thiết bị chưng cất trong phòng thí nghiệp: Thiết bị chưng cất ở quy mô công nghiệp: III- Kết luận Nghề sản xuất rượu cồn đang phát triển và chiếm tỉ lệ khá lớn trong các ngành kinh... thùng làm việc song song nhưng làm so le để ổn định phần nào nồng độ cồn thô trước khi vào tháp tinh chế Ở thùng chưng cất được đun trực tiếp bằng hơi nước có áp suất 0,8 đến 1kg/cm 2 Hơi rượu bay lên được ngưng tụ ở 2 rồi và thùng chứa 3, tiếp đó liên tục đi vào tháp tinh chế 4, ở 4 cũng được đun nóng bằng hơi nước trực tiếp Cồn thô đi vào tháp tinh chế ở đĩa tiếp liệu (đĩa 16 đến 18 tính từ dưới lên)... rượu bay lên được tăng dần nồng độ phần lớn được ngưng tụ ở 5 rồi hồi lưu trở lại tháp Một phần nhỏ chưa ngưng tụ còn chứa nhiều tạp chất đầu được tiếp tục đưa sang ngưng tụ tiếp ở 6 và lấy ra ở cồn đầu Cồn đầu chỉ dùng để đốt, sát trùng, làm dung môi để pha vecni hay đem cất lại Cồn sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng cách đĩa hồi lưu (từ trên xuống ) khoảng 36 đĩa, được làm lạnh ở 7, rồi vào thùng chứa vào...Tháp đệm Hệ thống chưng luyện bán liên tục: Trong đó: 1 – Thùng chưng cất thô 2 – Thùng ngưng tụ cồn thô 3 – Thùng tạp chứa cồn thô 4 – Tháp tinh chế 5,6 – Bình ngưng tụ 7,8 – Bình làm lạnh Sơ đồ hệ thống hoạt động như sau: Lên men xong giấm chín được bơm vào thùng chứa 1(ở hệ thống này làm việc kiểu chưng gián đoạn, luyện liên tục) Vì ở phần này làm việc gián... chứa vào kho Cồn lấy ra ở đây tuy có nồng độ thấp hơn 0,3-0,5% V so với ở đỉnh nhưng chứa ít este và aldehyt Hệ thống chưng luyện gián đoạn: Quy trình làm việc của hệ thống: Khi hỗn hợp lỏng cần phân riêng đã được nạp đầy nồi nấu 1 thì dừng nạp Cấp nhiệt bằng hơi nước vào thiết bị đốt nóng loại ống xoắn đặt ngay trong lò nồi nấu, gia nhiệt để hỗn hợp lỏng sôi trong suốt quá trình chưng cất Hơi bay hơi... theo ống đi vào đáy tháp chưng cất 2 rồi đi qua các đĩa chóp (hoặc lớp đêm nếu là tháp đệm ) để lên đỉnh tháp Khi đi ra từ đỉnh tháp, pha hơi đã có nồng độ chất dễ bay hơi như ý muốn, nó được đưa qua thiết bị hồi lưu 3 làm mát bằng nước Một phần pha hơi được biến thành pha lỏng có nồng độ xem như pha hơi, từ thiết bị hồi lưu chảy qua ống chữ U (tránh pha hơi đi ngược ) chảy về đỉnh tháp (chảy vào đĩa trên... hay phương pháp chưng cất khác nhau cũng sẽ tạo ra loại rượu, cồn có chất lượng khác nhau, có nồng độ cồn khác nhau nhằm phát huy thế mạnh sẵn có của ngành sản xuất rượu của Việt Nam cả về công nghệ cũng như thị phần trong thị trường nội địa và tìm kiếm thị trường xuất khẩu