nghiên cứu công nghệ sản xuất cồn etyli

LỜI MỞ ĐẦU Cồn êtylic sử dụng nhiều chế biến thực phẩm như: làm vang hoa hỗn hợp, vang cẩm, vang nếp; sản xuất rượu mạnh:Lúa mới, Hồng đế; sản xuất rượu phổ thơng Ngồi sử dụng y học, dược phẩm; sử dụng dùng làm dung mơi hữu cơ, sử dụng cơng nghệ sản xuất nước hoa, dùng làm ngun liệu sản xuất acid acetic, aldehyd acetic, etylacetat, etyclorua, hợp chất hữu khác; sử dụng sản xuất cao su tổng hợp Nhận thấy cồn etylic có vai trò quan trọng đời sống nên em chọn việc nghiên cứu cơng nghệ sản xuất cồn Etylic làm đề tài tiểu luận Cơng nghệ cồn Etylic khoa học phương pháp q trình chế biến ngun liệu chứa tinh bợt, đường, xenluloza, Etylen thành sản phẩm Etanol Cơng nghệ sản xuất cồn thực phẩm sử dụng kiến thức lý hóa học, hố keo, hố cơng hố sinh Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn Etylic chia thành cơng đoạn chính : chuẩn bị dịch đường lên men, gây men giống, lên mên dịch đường xử lý dịch lên men Chuẩn bị dịch lên men: Nếu ngun liệu chứa tinh bợt thì cơng đoạn gồm nghiền, nấu, đường hố làm lạnh đến nhiệt đợ lên men Nếu ngun liệu mật ri thì chuẩn bị dịch lên men gồm pha loãng sơ bợ, xử lí mật ri, bổ xung nguồn dinh dưỡng, tách cặn pha loãng tới nồng đợ gây men lên men Gây men giống lên men: muốn lên men trước hết cần phát triển men giống tới chất lượng số lượng cần thiết, thường bằng 10% thể tích thùng lên men Sau đưa men giống dịch đường vào thùng khống chế ở điều kiện xác định để nấm men chuyển hố đường thành rượu CO2 Dịch nhận sau lên men gọi giấm chín Xử lí dịch lên men : Cơng đoạn có liên quan tới kiến thức lí học q trình thiết bị cơng nghệ hố(đó chính q trình chuyển khối) Thực chất dùng hệ thống chưng luện phù hợp để tách rượu chất dễ bay khỏi dấm chín, sau đem tinh luyện để nhận cồn sản phẩm, thoả mãn tiêu chuẩn u cầu tiêu dùng Sản phẩm thu sau xử lí bao gồm cồn thực phẩm, cồn đầu, dầu fusel ( hoặc ancol cao phân tử) Ngồi thu mợt số sản phẩm khác Tuy nhiên để thu cồn tinh chế có tiêu chuẩn đáp ứng u cầu khơng phải việc dễ làm Đặc biệt việc tách bỏ loại tạp chất ( chất đợc) khỏi cồn Hơn việc làm để đem lại hiệu cao tốn Là mợt nhà quản trị tương lai thì chính vấn đề cần quan tâm chúng em Thời gian có hạn nên làm em nhiều thiếu sót Em mong nhận ý kiến đánh giá, đóng góp thầy giáo – PGS Mai Xn Kỳ để tiểu luận em trở nên hồn thiện hơn, sát với thực tế đồng thời để em rút kinh nghiệm quý báu thực nợi dung tương tự Em xin chân thành cảm ơn! TỔNG QUAN I SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH SẢN X́T VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG CỜN RƯỢU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM - Hầu giới dùng cồn để pha chế rượu cho nhu cầu khác : y tế, nhiên liệu ngun liệu cho ngành cơng nghiệp khác - Tuỳ theo tình hình phát triển nước, tỷ lệ cồn dùng ngành đa dạng khác ở nước có cơng nghiệp rượu vang phát triển Italia, Pháp, Tây ban nha cồn dùng để tăng thêm nồng đợ rượu Mợt lượng lớn cồn dùng để pha chế loại rượu mạnh, cao đợ Whisky, Martin, Brandy, Napoleon, Rhum - Rượu đồ uống có rượu chiếm mợt vị trí đáng kể cơng nghiệp thực phẩm Chúng đa dạng tuỳ theo truyền thống thị hiếu người tiêu dùng mà nhà sản xuất làm nhiều loại rượu mang tên khác Tuy nhiên chia thành loại chính: rượu mạnh có nồng đợ 30% V, rượu thơng thường có nồng đợ từ 15 đến 30 % V, rượu nhẹ có nồng đợ 15% V - Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ cơng đã có từ ngàn xưa chưa có tài liệu cho biết chính xác có từ ở miền núi, đồng bào dân tợc dùng gạo, ngơ, khoai, sắn, nấu chín cho lên men, men lấy từ mợt số hoặc ni cấy th̀n khiết Sản phẩm tiếng rượu cần ở đồng bằng, nhân dân biết ni cấy phát triển nấm mốc, nấm men thiên nhiên mơi trường thích hợp, gạo ngun liệu khác có chứa tinh bợt đã nấu chín Đó gọi men thuốc bắc - Sau mợt loạt nhà máy sản xuất rượu từ ngun liệu tinh bợt thành lập ở Hà Nợi, Nam Định, Hải Dương, Sau có xây dựng thêm mợt số nhà máy sản xuất cồn rượu từ mật ri tận dụng mật ri nhà máy đường - Tuy cồn nhà máy ta làm nói chung chưa đạt TCVN-71, TCVN-71 cồn rượu ta cũng tḥc loại thấp so với nước tiên tiến giới Hiện lãnh thổ Việt Nam chi có sở làm cồn loại I thoả mãn TCVN-71 Đó Cơng ty rượu bia Đồng Xn Phú Thọ,Cơng ty rượu Hà Nợi Bình Tây Tỷ lệ đạt loại I cũng chưa nhiều Muốn có cồn tinh khiết, chất lượng cao cần phải có hệ thống chưng luyện tốt biết cách sử dụng - Trước tình hình Trong hợi thảo "Dự án chiến lược phát triển khoa học cơng nghệ ngành rượu bia nước giải khát ",theo đề nghị chun gia đến năm 2005 nước ta nên có khoảng 180 đến 200 triệu lít rượu loại, tương đương khoảng 50 triệu lít cồn tinh khiết Trong cồn từ ngun liệu tinh bợt chiếm 30-40 %, số lại cồn từ ri đường Cồn tinh bợt trước mắt nhà máy rượu Bình Tây, Hà Nợi Thanh Ba đảm nhiệm cần hồn chinh cơng nghệ thiết bị để sử dụng hết suất thiết kế Đồng thời xây dựng thêm mợt số nhà máy rượu ri đường ở nơi có mật ri Nếu khơng làm sẽ dẫn đến lãng phí lượng ri nhà máy đường thải - Song song với sản xuất loại rượu uống cần nhanh chóng triển khai sản xuất acid axetic, acid xitric từ ri đường để cung cấp cho nhu cầu ngành cao su ngành kinh tế khác Trước mắt phối hợp với chương trình lượng nghiên cứu sử dụng cồn vào mục đích thay chất đốt Điều sẽ vơ có lợi vì cồn cháy sẽ ít ảnh hưởng đến mơi trường dầu hoả, lại hạn chế tình trạng phá rừng lấy củi đốt - Chúng ta cần đổi quan niệm "cồn chi để pha rượu uống " Trong tương lai khơng xa nữa, chắc chắn rằng cồn ở nước ta cũng trở thành ngun liệu cho nhiều ngành sản xuất khác nhiều nước đã làm - Nhân tơi cũng xin nói qua TCVN-71 phân loại cồn Tuỳ theo nồng đợ rượu mức đợ làm tạp chất mà người ta chia cồn thành loại với chi tiêu chất lượng sau: Chi tiêu chất lượng _Cồn loại I _ Cồn loại II Nồng đợ rượu Etylic, %V _ >=96 _ 95 Hàm lượng aldehyt tính theo _8 20 aldehytaxetic, mg/l Hàm lượng este tính theo Trong chứa nhiều tạp chất ( tạp chất đầu ); K = Tạp chất trung gian K < Tạp chất cuối Hệ số tinh chế cho ta dự đốn sơ bợ khoảng khơng gian chứa nhiều tạp chất tháp Tuy nhiên khơng xác định vị trí lấy tạp chất cụ thể Sơ đồ thiết bị tiến cất tinh chế Để tách cồn thơ khỏi giấm tinh chế để nhận cồn tinh chế có chất lượng cao ta thực theo phương pháp sau: phương pháp gián đoạn, phương pháp bán liên tục phương pháp liên tục, sơ đồ thiết bị khác 28 nhau, từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ theo điều kiện, vốn đầu tư u cầu chất lượng sở sản xuất ở em chi xin trình bày phương pháp bán liên tục phương pháp liên tục có tính hiệu kinh tế sản xuất cơng nghiệp mà phương pháp gián đoạn khơng đáp ứng Hơn phương pháp dùng chủ yếu sản xuất giới 3.1.Chưng luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục) Đây quy trình chưng cất gián đoạn tinh luyện liên tục kết hợp lại Thiết bò tinh luyện đặt đóa tiếp liệu nên mức khác thu sản phẩm khác (dầu fusel đáy t0 = 101 – 1050C), loại khác bốc nhiệt độ thấp nên bay cao thu nhận đóa 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 29 Sơ đồ quy trình chưng luyện bán liên tục Sơ đồ hệ thống hoạt đợng sau: Lên men xong giấm chín bơm vào thùng chứa 1( ở hệ thống làm việc kiểu chưng gián đoạn, luyện liên tục ) Vì ở phần làm việc gián đoạn nên phải bố trí hai thùng làm việc song song làm việc so le để ổn định phần nồng đợ cồn thơ trước vào tháp tinh chế ở thùng chưng cất đun trực tiếp bằng nước có áp suất 0, đến 1kg/cm2 Hơi rượu bay lên ngưng tụ ở vào thùng chứa 3, tiếp liên tục vào tháp tinh chế ở cũng đun bằng nước trực tiếp Cồn thơ vào tháp tinh chế ở đĩa tiếp liệu ( đĩa 16 đến 18 tính từ lên) chảy xuống đáy nồng đợ cồn giảm dần đến đáy tháp khoảng 0, 015 đến 0, 03% ngồi Nhiệt đợ đáy tháp phải ở 103 đến 105 đợ C Hơi rượu bay lên tăng dần nồng đợ phần lớn ngưng tụ ở hồi lưu trở lại tháp Mợt phần nhỏ chưa ngưng tụ chứa nhiều tạp chất đầu tiếp tục đưa sang ngưng tụ tiếp ở lấy ở cồn đầu 30 Cồn đầu chi dùng để đốt, sát trùng, làm dung mơi để pha vecni hoặc đem cất lại - Cồn sản phẩm lấy ở dạng lỏng cách đĩa hồi lưu ( từ xuống ) khoảng đến đĩa, làm lạnh ở 7, vào thùng chứa vào kho Cồn lấy ở có nồng đợ thấp ( 0, đến 0, 5% V) so với ở đinh chứa ít este aldehyt - Chất lượng cồn thu tuỳ tḥc vào chiều cao tháp cách vận hành Về ngun tắc đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3.2.Chưng luyện liên tục Có nhiều dạng - tháp gián tiếp – dòng - tháp gián tiếp - tháp + tháp fusel tháp Sau giới thiệu hệ thống ba tháp gián tiếp: 31 32 LỜI KẾT Sản xuất cồn có ý nghĩa quan trong đời sống Trong năm gần cồn dùng để thay gas làm nhiên liệu nấu lẩu vì tính an tồn tiết kiệm nó.Cồn làm khơ thành hình tròn hay vng Cồn khơ loại nhiên liệu dùng phổ biến ở miền Nam, đặc biệt chế biến lẩu nhà hàng Còn người Hà Nợi biết loại nhiên liệu từ vài năm trở lại Thơng thường, bếp cồn khơ bán kèm theo chảo nướng hoặc nồi lẩu với giá khoảng 120.000-180.000 đồng mợt bợ, chi bằng khoảng mợt phần ba chi phí mua bếp gas mợt phần sáu giá tiền bếp từ Tuy khơng có nguy gây nổ bất ngờ bếp gas cồn khơ cũng loại nhiên liệu dễ bắt cháy Loại nhiên liệu lại mềm dễ dây dính vào tay Vì thế, tiếp thêm cồn vào bếp cháy, bạn nên sử dụng que gắp hoặc kẹp kim loại để tránh bắt lửa vào tay, gây bỏng Theo nhà khoa học, ngun liệu chính để sản xuất cồn khơ cồn enthanol, loại nhiên liệu thân thiện với mơi trường, thường trợn lẫn với xăng, dung mơi nước hoa, sơn, cồn thuốc… Sản phẩm q trình đốt cháy khơng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người sử dụng Khi cháy, loại nhiên liệu khơng sinh khói, khơng gây nổ, khơng làm cay mắt Đặc biệt, chúng dễ vận chuyển, nên thích hợp cho việc mang du lịch , cắm trại, nấu nướng ngồi trời… Nếu người ta dùng cồn ethanol thực phẩm để sản xuất cồn khơ thì khẳng định chắc chắn rằng, cồn hồn tồn khơng đợc cho người sử dụng Còn dùng cồn cơng nghiệp thì tạo mùi khét, làm nhiều người khó chịu, ăn uống Nhiều người nghi ngờ, ngun phụ liệu cho thêm vào q trình sản xuất cồn khơ khơng an tồn, sinh chất đợc hại đốt cháy Hiện chưa có nghiên cứu vấn đề cơng bố rợng rãi Tuy nhiên, nhà khoa học khẳng định: Cồn khơ ít đợc hại an tồn loại nhiên liệu gas, xăng Cồn thật hay ! Em xin cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hồn thành viết 33 34 [...]... nấu nướng ngồi trời… Nếu người ta dùng cồn ethanol thực phẩm để sản xuất cồn khơ thì có thể khẳng định chắc chắn rằng, cồn hồn tồn khơng đợc cho người sử dụng Còn nếu dùng cồn cơng nghiệp thì có thể tạo ra mùi khét, làm nhiều người khó chịu, nhất là khi đang ăn uống Nhiều người còn nghi ngờ, những ngun phụ liệu được cho thêm vào trong q trình sản xuất cồn khơ có thể khơng an tồn, sinh ra những... giấm chín Trong giấm chín có rất nhiều thành phần trong đó chủ yếu là cồn etylic Ngoài ra còn có este, aldehyd, một số alcol cao phân tử (dầu fusel), tinh bột, dextrin, acid hữu cơ, khoáng  Chưng cất giấm chín: thu được cồn thô, cồn sản phẩm và dầu fusel  Cồn thô chứa khoảng 50 tạp chất khác nhau có nhiệt độ bay hơi cao hay thấp hơn cồn QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 25 1.Cơ sở lý thuyết về chưng cất rượu Chưng... alcol Etylic ở khu vực nồng đợ Etylic thấp, đợ bay hơi của tạp chất cuối có thể nhiều hơn so với alcol Etylic Tạp chất cuối điển hình nhất là axit axetic, vì rằng đợ bay hơi của nó kém hơn alcol Etylic ở tất cả mọi nồng đợ Tạp chất trung gian: có hai tính chất, vừa có thể là tạp chất đầu vừa có thể là tạp chất cuối ở nồng đợ cao của Etylic nó là tạp chất cuối, ở nồng đợ thấp của Etylic... tiếp ở 6 và lấy ra ở cồn đầu 30 Cồn đầu chi dùng để đốt, sát trùng, làm dung mơi để pha vecni hoặc đem cất lại - Cồn sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng cách đĩa hồi lưu ( từ trên xuống ) khoảng 3 đến 6 đĩa, được làm lạnh ở 7, rồi vào thùng chứa và vào kho Cồn lấy ra ở đây tuy có nồng đợ thấp hơn ( 0, 3 đến 0, 5% V) so với hơi ở đinh nhưng chứa ít este và aldehyt - Chất lượng cồn thu được tuỳ tḥc... 1 tháp fusel bằng 4 tháp Sau đây giới thiệu hệ thống ba tháp gián tiếp: 31 32 LỜI KẾT Sản xuất cồn có ý nghĩa rất quan trong trong đời sống của mỗi chúng ta Trong mấy năm gần đây cồn còn được dùng để thay gas làm nhiên liệu nấu lẩu vì tính an tồn và tiết kiệm của nó .Cồn được làm khơ thành hình tròn hay vng Cồn khơ là loại nhiên liệu được dùng rất phổ biến ở miền Nam, đặc biệt là khi chế biến... nên sử dụng que gắp hoặc kẹp kim loại để tránh bắt lửa vào tay, gây bỏng Theo các nhà khoa học, ngun liệu chính để sản xuất cồn khơ là cồn enthanol, loại nhiên liệu khá thân thiện với mơi trường, thường được trợn lẫn với xăng, là dung mơi trong nước hoa, sơn, cồn thuốc… Sản phẩm của q trình đốt cháy khơng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người sử dụng Khi cháy, loại nhiên liệu này... về tinh chế cồn Tinh chế hay tinh luyện là q trình tách các tạp chất khỏi cồn thơ và nâng cao nồng đợ cồn Cồn thơ nhận được sau khi chưng cất còn chứa rất nhiều tạp chất ( trên 50 chất), có cấu tạo và tính chất khác nhau Trong đó gồm các nhóm chất như: aldehyt, este, alcol cao phân tử và các axit hữu cơ Hàm lượng chung của tất cả các tạp chất khơng vượt q 0, 5% so với khối lượng cồn Etylic Thành... hiệu quả kinh tế trong sản xuất cơng nghiệp mà phương pháp gián đoạn khơng đáp ứng được Hơn nữa đây là phương pháp đang được dùng chủ yếu trong sản xuất trên thế giới 3.1.Chưng luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục) Đây là quy trình chưng cất gián đoạn và tinh luyện liên tục kết hợp lại Thiết bò tinh luyện được đặt các đóa tiếp liệu nên ở các mức khác nhau sẽ thu được sản phẩm khác nhau (dầu... (dầu fusel ở dưới đáy t0 = 101 – 1050C), các loại khác bốc hơi ở nhiệt độ thấp hơn nên bay cao hơn do đó thu nhận được ở đóa cao hơn  Sản phẩm tạo thành gồm:  Cồn đầu nhiều tạp chất, tách riêng Chỉ dùng để pha vecni, làm cồn đốt, sát trùng hoặc đem đi xử lý lại  Cồn sản phẩm  Dầu fusel 29 Sơ đồ quy trình chưng luyện bán liên tục Sơ đồ hệ thống hoạt đợng như sau: Lên men xong giấm chín được bơm... từng ngun liệu Còn sản xuất rượu từ tinh bợt thường chứa furfuron và các tạp chất gây vị đắng, đó là các tecpen Chất này khó phát hiện bằng phân tích nhưng lại dễ cảm nhận bằng vị giác 26 - Phân loại tạp chất: Trong việc tinh chế cồn người ta chia tạp chất thành ba loại sự phân loại này chi mang tính quy ước vì tính chất của tạp chất có thể thay đổi tuỳ theo nồng đợ cồn trong tháp Tạp