đồ án công nghệ sản xuất cồn 96 độ

công nghệ sản xuất cồn 96 độ

Sắn, gạo phếphẩm

Enzyme TermamylNghiền nguyên liệu

Cửa nạp liệuNam châmLưới sàng 1Lưới sàng 2Tạp chất béNguyên liệu đạt yêu cầuTạp chất lớn

3.2.1.2 Tiến hành

Nguyên liệu sắn đưa vào máy làm sạch qua cửa nạp liệu (1) Trước khi xuống lưới sàng 1 (3), nguyên liệu được tách kim loại bằng nam châm (2), sau đó nguyên liệurơi xuống lưới sàng 2 (4) Tại đây, với kích thước lỗ lưới lớn hơn nguyên liệu và dưới tác động của chuyển động rung nên tạp chất lớn được giữ lại, còn nguyên liệu và tạp chất bé sẽ lọt qua lưới 1 (3) và xuống lưới sàng 2 (4) Do lưới sàng 2 (4) có kích thước nhỏ hơn nguyên liệu nên tại đây nguyên liệu đạt yêu cầu được giữ lại, tạp chất bé lọt qua lưới sàng 2 (4) và xuống ngăn cuối, đưa ra ngoài ở (5) Bụi lơ lững được quạt hút

ra ngoài qua đường ống (8) Nguyên liệu đạt yêu cầu đem đi nghiền

Nguyên liệu gạo cũng sử dụng sàng rung nhưng kích thướt lưới sàng khác sàng sắn Đối với nhà máy sử dụng 2 nguyên liệu sắn, gạo phải có 2 máy sàng rung khác nhau

3.2.2 Nghiền nguyên liệu

3.2.2.1 Mục đích

Làm phá vỡ cấu trúc màng tế bào, tạo điều kiện giải phóng các hạt tinh bột khỏi các

mô, làm tăng bề mặt tiếp xúc của tinh bột với nước, giúp cho quá trình trương nở, hòa tan tốt hơn [2,tr 33]

3.2.2.2 Tiến hành

Sắn lát khô cho vào máy nghiền búa qua cửa nạp liệu Do sự va đập của vật liệuvới các cánh búa đang quay và với thành trong của máy, sắn sẽ biến dạng rồi vỡ rathành các thành phần có kích thước nhỏ hơn Do bị va đập nhiều lần giữa cánh búa và

vỏ máy, nguyên liệu giảm kích thước đến khi nhỏ hơn lỗ lưới, hạt sẽ theo lỗ lưới rangoài dưới tác động của khí động học nhờ quạt hút sinh ra Còn các hạt vật liệu to chưalọt qua lưới lại được các búa tiếp tục nghiền nhỏ Sau khi nghiền kích thước của bộtsắn khoảng 1,5mm Ðể nghiền được, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công

Gạo tấm là nguyên liệu sản xuất dạng hạt nên máy nghiền gạo được sử dụng để

nghiền: Máy nghiền kép gồm cặp trục răng, gạo đi vào máy ở cửa vào nhờ trục phân

phối liệu đưa bột vào hai cặp trục nghiền thứ nhất Ở hai cặp trục nghiền có một trục

quay nhanh và một trục quay chậm hai trục nghiền này quay ngược chiều nhau Thông thường thì trục quay nhanh sẽ di động còn trục quay chậm sẽ cố định Bán thành phẩm sau khi đi ra ở cặp trục thứ nhất, phần lọt sàng sẽ được đi ra con đường riêng, phần không lọt sàng sẽ tiếp tục đi vào cặp trục nghiền thứ hai, phần lọt sàng lại tiếp tục đi vào con đường riêng lúc này chỉ còn phần không lọt sàng sẽ đi ra con đường khác để tiếp tục qua máy nghiền tiếp theo.

3.2.3.1 Mục đích

Mục đích của nấu nguyên liệu tinh bột là để phá vỡ màng của hạt tinh bột và chuyển tinh bột của nguyên liệu sang trạng thái hoà tan để quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao hơn và hiệu suất thu hồi cao hơn [2, tr 36]

Thùng hòa bột Bơm

Nồi nấu sơ bộBơm ly tâm Thiết bị phun dịch hóa Nồi nấu chín

Điều chỉnh mức khối nấuThiết bị tách hơi

Hình 2.5 Sơ đồ nấu liên tục

với tỉ lệ 30% so với tổng lượng tinh bột Tại nồi nấu sơ bộ khối nấu được nâng lên

độ thích hợp cho hoạt động của enzim α-amylaza để phân cắt mạch tinh bột.Tiếp đó

khối nấu nhờ bơm ly tâm (4) bơm sang thiết bị phun dịch hóa (5), tại đây khối nấu tiếp xúc với hơi nhiệt ở áp suất cao và nhiệt độ cao làm cho cấu trúc tinh bột bị phá vỡ, làm

chín (6), theo đó dịch cháo chảy từ trên xuống còn hơi chính được cấp từ dưới lên do đingược chiều nên sẽ làm cho dịch cháo được khuấy mạnh và đun nóng tới mức độ cần

Ống trongỐng ngoàiKhuỷu nốiỐng nốiMối hàn

Hình 2.8 Thiết bị làm nguội ống lồng ống

Đối với nồi nấu chín, dịch cháo sau khi qua thiết bị phun dịch hóa được bơm vào nồi nấu chín tại cửa (b) Ở giữa nồi nấu chín có tấm ngăn cách thân bồn (2) dịch cháo chảy zích zắc từ ngăn này sang ngăn kia cho tới khi đầy nồi nấu Sau khi dịch cháo đầy

với gạo và nấu khoảng 25-30 phút Sau đó dịch cháo được đưa ra thiết bị tách hơi tại cửa (d) Phía dưới nồi nấu có van xả đáy (e) để xả khi nồi nấu có sự cố

3.2.4 Làm nguội

3.2.4.1 Mục đích

trình đường hóa xảy ra dễ dàng

3.2.4.2. Tiến hành

Hình 2.9 Thiết bị đường hóa

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống với dịch cháo đi bên trong ống và nước làm nguội đi ngoài ống Dịch cháo trong ống và nước ở phần ống hình vành khăn

Hình 2.10 Sơ đồ nhân giống và lên men liên tục

xuống, khi dịch cháo ngập đến cánh khuấy thì cánh khuấy hoạt động, sau đó bổ sung enzim amylaza theo cửa (b) [2, tr 95-97]

3.2.6 Lên men

Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường trong dịch đường lên men

Thực hiện lên men liên tục: Đặc điểm của lên men liên tục là dịch đường và nấm men giống được cho vào thùng đầu gọi là thùng lên men chính luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1ml dịch Khi đầy thùng đầu thì dịch lên men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa giấm chín [1, tr 152-154]

1.Thùng lên men cấp I 2.Thùng lên men cấp II;

3.Thùng lên men chính 4.Các thùng lên men tiếp theo

Hai thùng lên men cấp I có dung tích bằng 25-30% so với thùng lên men cấp II Thùng len men cấp II có dung tích bằng 30-60% so với thùng lên men chính Các thùng lên men cấp I được đặt phía trên thùng cấp II để tự chảy Thùng lên men cấp II được đặt cao hơn thùng lên men chính 1m, do quá trình lên men chính xảy ra mạnh, lượng bọt nhiều Quy trình lên men:

Giai đoạn 1: Chuẩn bị men giống tại 2 thùng lên men cấp I lệch nhau 3-4 giờ Khi đạtyêu cầu ta tháo giống xuống thùng cấp II Sau đó vệ sinh và thanh trùng thùng vừa tháomen ở 750C rồi axit hóa đến độ chua thích hợp Tiếp đó làm lạnh tới nhiệt độ gây men rồi cho 25-30% men giống ở thùng còn lại vào Lượng men từ thùng cấp I còn lại đượccho hết xuống thùng cấp II, lúc này vệ sinh thùng Sau khi vệ sinh và thanh trùng lại tiếp tục chu kỳ lên men giống khác

Giai đoạn 2: Tại thùng lên men cấp II, ta tiếp tục cho dịch đường hóa tới đầy Axit hóa đến độ chua cần thiết để cho lên men tiếp tới khi độ men biểu kiến còn 5-6% Sau

đó cho toàn bộ dịch ở thùng cấp II vào một trong hai thùng lên men chính (3) rồi liên tục cho dịch đường vào

Giai đoạn 3: Dịch lên men sẽ tiếp tục chảy từ (3) sang các thùng (4) tiếp theo cho tới thùng cuối cùng thì lên men kết thúc, ta thu đƣợc giấm chín

Lên men chính chủ yếu ở thùng (3), các thùng tiếp theo là lên men phụ Phải luôn khống chế số tế bào ở thùng (3) luôn vào khoảng 100-200 triệu tế bào/ml Hai thùng (3) thay phiên nhau làm việc sau 24-30 giờ để giải phóng thùng cho việc vệ sinh, thanhtrùng Các thùng (4) cũng luân phiên thay nhau vệ sinh thanh trùng sau 65-75 giờ Ưu điểm của phương pháp này là dung một lượng lớn men giống ở thùng (3) nên lên men nhanh, hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Trong điều kiện kể trên, lên men sẽ kết thúc sau 60-62 giờ [2, tr 152-154]

3.2.7 Chưng luyện và tinh chế

3.2.7.1 Mục đích

Chưng cất: Là quá trình tách rượu và tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín

và cuối cùng nhận được rượu thô hoặc cồn thô

Tinh chế: Là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng

độ cồn và cuối cùng sản phẩm thu được gọi là cồn tinh chế hay cồn thực phẩm cónồng độ trong khoảng 59,5-96,5%V

3.2.7.2 Tiến hành

Nhờ sự phát triển khoa học kỹ thuật và qua thực tiễn người ta nhận thấy rằng: trong sản suất cồn từ nguyên liệu tinh bột, hệ thống chưng luyện ba tháp cho phép nhận cồn có chất lượng cao Để ổn định chất lượng chỉ cần thêm 1 tháp làm sạch khi phải sử dụng nguyên liệu chất lượng không tốt Vì vậy trong đồ án em chọn hệ thống chưng cất 3 tháp làm việc gián tiếp một dòng [2, tr 186]

Hình 2.11 Sơ đồ chưng cất ba tháp gián tiếp một dòng.

1.Thùng chứa giấm; 2 Bình hâm giấm; 3 Bình tách CO2; 4 Tháp thô;

5 Bình chống phụt giấm; 6 Bình ngưng tụ cồn thô; 7 Bình làm lạnh ruột gà;

8 Tháp aldehyt; 9,10 Bình ngưng tụ; 11 Tháp tinh chế;

12 Bình ngưng tụ hồi lưu; 13 Bình làm lạnh sản phẩm

Giấm chín được bơm vào thùng cao vị (1), sau đó tự chảy vào bình hâm (2)

bình tách CO2 (3) vào tháp (4) Khí CO2 và hơi rượu bay lên được ở bình ngưng (6) qua bình làm lạnh (7) rồi ra ngoài Tháp thô (4) đƣợc đun bằng hơi trực tiếp, hơi rượu

đi từ dưới lên, giấm chảy từ trên xuống nhờ đó quá trình truyền khối được thực hiện, sau đó hơi rượu ra khỏi tháp qua (2) được ngưng tụ ở (6) qua (7) ra ngoài

Chảy xuống tới đáy nồng độ rượu trong giấm còn khoảng 0,015-0,030% V được thải ra ngoài gọi là bã rượu Phần lớn rượu thô (90-95%) liên tục đi vào tháp aldehyt (8) dùng hơi trực tiếp Hơi rượu bay lên đƣợc ngưng tụ và hồi lưu đến 95%, chỉ điều chỉnh lượng nước làm lạnh và lấy ra khoảng 3-5% gọi là cồn đầu, một phần rượu thô (5-6 %) ở (6) được hồi lưu và tháp aldehyt Sau khi tách bớt tạp chất, rượu thô từ đáy tháp aldehyt liên tục đi vào tháp tinh (11) với nồng độ 35-45% thể tích

Tháp tinh chế (11) cũng được cấp nhiệt bằng hơi trực tiếp (có thể gián tiếp), hơi bay lên được nâng dần nồng độ sau đó ngưng tụ ở bình ngưng (12) rồi hồi lưu lại tháp Bằng cách điều chỉnh lượng nước ta lấy ra 1,5-2 % cồn đầu rồi cho hồi lưu về đỉnh (8).Cồn sản phẩm được lấy ra ở dạng lỏng cách đĩa hồi lưu 3-6 đĩa và làm lạnh ở bình làm lạnh (13)

Nếu sơ đồ trên có lấy một phần hơi rượu thô ở đỉnh (4) (theo đường nét đứt) để cấp nhiệt cho đáy tháp tinh (11) thì sẽ biến thành sơ đồ liên tục ba tháp vừa gián tiếp vừa trực tiếp hai dòng Sơ đồ gián tiếp một dòng có ưu điểm là dễ thao tác, chất lượng cồn tốt và ổn định nhưng tốn hơi Còn sơ đồ vừa gián tiếp vừa trực tiếp hai dòng tiết kiệm được hơi nhưng đòi hỏi sự tự động hoá tốt và chính xác

Bảng 2.5 Thông số cần đảm bảo ở các tháp [2, tr187]

Cồn nguyên liệu sẽ được bơm vào thiết bị bốc hơi – quá nhiệt, tác nhân gia nhiệt

thiết bị hấp phụ, nguyên liệu (hỗn hợp etanol – nước có nồng độ thấp) được đưa qua cột hấp phụ chứa zeolit 3A ở pha hơi Nước sẽ bị hấp phụ và giữ lại trên tháp, etanol không bị hấp phụ đi ra khỏi tháp

Để quá trình làm việc liên tục, thông thường phải có ít nhất 2 tháp chứa chất hấp phụ Khi tháp A tiến hành hấp phụ thì tháp B phải tiến hành tái sinh xúc tác và ngược lại Cồn đi ra khỏi tháp là cồn khan Cồn khan tiếp tục đưa đi ngưng tụ và đưa vào kho chứa Sau giải hấp ta thu được một lượng cồn nhạt quay về tháp chưng cất và tinh chế.Thiết bị hấp thụ và giải hấp sử dụng chất hấp phụ là zeolit

Dòng tuần hoàn

Hình 1: Sơ đồ hấp phụ- giải hấp

CHƯƠNG 4

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Bi u đ nh p li u ể ồ ậ ệ

s a ch a thi t b h h ng và b o dử ữ ế ị ư ỏ ả ưỡng các thi t b khác nh m làm cho quá trìnhế ị ằ

l n.ớ

4.2 Bi u đ s n xu t c a nhà máy ể ồ ả ấ ủ

ngày s n xu t 1 năm đả ấ ược tính b ng s ngày trong năm tr đi các các ngày l , t t.ằ ố ừ ễ ế

• Hiệu suất đường hoá: 98%.

%1,93931,097,098,098,

Bảng 4.1 Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn

Bảng 4.2 Độ ẩm và hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu [1, tr 36] và[10]

(kg)Khối lượng chất khô có trong nguyên liệu sau làm sạch:

(kg)

(kg)M0,869100

2,88M0,985100

2,88

73M0,985100

77,38M

0,985100

13M0,985100

13

m1) (

11,8M0,985100

13

m1) (

1H2O gao = × = × × = ×

m

(kg)

4.3.2.2. Công đoạn nghiền

Khối lượng nguyên liệu thu được sau khi nghiền của mỗi nguyên liệu:

M0,975100

99M0,985100

)1(100m

(kg)Khối lượng chất khô có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

M0,848100

87M0,975100

87m

88,2M0,975100

87m

73 M 0,975 100

73 m

100

77,38 M

0,975 100

77,38 m

13 M 0,975 100

13 m

san O

(kg)

( )kg M 0,115 100

11,8 M 0,975 100

13 m

gao O

4.3.2.3. Công đoạn nấu sơ bộ

Gọi X là lượng nước bổ sung và hơi ngưng tại công đoạn nấu sơ bộ để sau khi nấu chín nồng độ chất khô đạt 18%

Lượng enzim bổ sung quá trình nấu và đường hóa bằng 1‰ so với lượng tinh bột

có trong nguyên liệu:

M107,121000

M0,7121000

M 0,754 1000

m

m 2tb gao 4 (gao)

Trong quá trình nấu sơ bộ bổ sung một lượng enzim bằng 30% so với tổng lượng enzim bổ sung quá trình nấu và đường hóa:

M 10 2,136 M

10 7,12 100

30 m

100

30

(san) E (san)

(kg)

M(kg) 10

2,262 M

10 7,54 100

30 m

100

30

(gao) E (gao)

1)(100X)(m

X 0,99 M 0,965 × + ×

=

(kg)Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi nấu sơ bộ:

M0,840100

99M0,848100

1)(100m

99M0,860100

1)(100m

99 M 0,712 100

1) (100 m

m 2tb san

san

(kg)

(kg) M 0,746 100

99 M 0,754 100

1) (100 m

m 2tb gao gao

Khối lượng nước trong dịch cháo sau khi nấu sơ bộ:

100

99X)M(0,127100

1)(100X)(m

m3H O(san) 2H O(san)

2

X 0,99 M

1)(100X)(m

m3H2O(gao) = 2H2O(gao) + × − = × + ×

(kg) X 0,99 M

= 4.3.2.4. Công đoạn phun dịch hóa

Khối lượng của dịch cháo thu được sau khi phun dịch hóa:

100

99,5X)0,99M(0,965100

0,5)(100m

X 0,985 M

0,960 × + ×

=

(kg)Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

M0,836100

99,5M0,840100

0,5)(100m

m 3ck san san

(kg)

(kg) M 0,847 100

99,5 M 0,851 100

0,5) (100 m

m 3ck gao gao

Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

M0,700100

99,5M0,704100

0,5)(100m

m 3tb san san

(kg)

(kg) M 0,742 100

99,5 M 0,746 100

0,5) (100 m

m 3tb gao gao

Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa:

100

99,5 X) 0,99 M (0,126 100

0,5) (100 m

m 4H O(san) O(san)

4H

2 2

×

× +

0,125 × + ×

=

(kg)

100

99,5 X) 0,99 M (0,114 100

0,5) (100 m

m 4H O (gao) (gao)

O

×

× +

0,113 × + ×

= 4.3.2.5. Công đoạn nấu chín

Sau công đoạn nấu chín nồng độ chất khô đạt được là 18% nên ta có:

O 5H 5ck

5ck dd

ck 0

2 m m

m m

m C

+

=

=

(*)Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau khi nấu chín:

M0,828100

99M0,836100

1)(100m

m 4ck san san

(kg)

(kg) M 0,839 100

99 M 0,847 100

1) (100 m

m 4ck gao gao

Khối lượng nước có trong dịch cháo sau nấu chín (

O 5H2

m

) chính là lượng nước trong dịch cháo sau khi phun dịch hóa và lượng hơi ngưng tụ trong quá trình nấu chín(

O H ngtu

m

2

) (

)

Cứ 1kg nguyên liệu chưa hòa nước đưa vào nấu chín cần cung cấp 2kg hơi và lượng nước ngưng tụ sau khi nấu chín bằng 50% lượng hơi cấp vào

Khối lượng nước ngưng tụ sau khi nấu:

M 0,961 87

100 M 0,836 87

100 m

2 100

50

m 4ck san

(san) O

(kg)

(kg) M 0,960 88,2

100 M 0,847 88,2

100 m

2 100

(m

m5H2O(san) = 4H2O(san) + (ngtu)H2O(san) =(0,125×M+0,985×X+0,961×M)

X 0,985 M

1,086 × + ×

=

(kg)

)m

(m

m5H2O(gao) = 4H2O(gao) + (ngtu)H2O(gao)

M)0,960X

0,985M

=(kg) X 0,985 M

1,086 M

0,828

M 0,828 100

18 m

m

m m

m C

(san) O 5H (san) 5ck

(san) 5ck (san)

dd

(san)

ck (san)

=

=

M 2,729

⇔

(kg)

X 0,985 M

1,073 M

0,839

M 0,839 100

18 m

m

m m

m C

(gao) O 5H (gao) 5ck

(gao) 5ck (gao)

dd

(gao)

ck (gao)

=

=

(kg) M 2,785

0,985 M

(0,960 100

1) (100 ) m

(m

m5(san) 4+ (ngtu)H2O(san) × − = × + × + × ×

=

X 0,975 M

1,902 × + ×

=

=

M 4,563 M

2,729 0,975

M 1,902 × + × × = ×

(kg)

99 M) 0,974 X

0,985 M

(0,960 100

1) (100 ) m

(m

m 4 (ngtu) H O (gao) (gao)

×

× +

× +

×

=

−

× +

=

=

× +

×

= 1,915 M 0,975 X 1,915 × M + 0,975 × 2,785 × M = 4,630 × M (kg)

Khối lượng tinh bột có trong dịch cháo sau khi nấu chín:

M 0,693 100

99 M 0,700 100

1) (100 m

m 4tb san san

(kg)

(kg)M0,735100

99M0,742100

1)(100m

m5tbgao = 4tbgao× − = × × = ×

Khối lượng nước có trong dịch cháo sau khi nấu chín:

3,736M 100

99 2,729M) 0,985

1,086M (

100

99 0,985X) 1,086M

99 2,785M) 0,985

1,073M (

100

99 0,985X) 1,073M

(

m5HO(gao)

4.3.2.6. Công đoạn tách hơi

Lượng hơi cấp cho quá trình nấu chín bằng hai lần so với lượng nguyên liệu sau khi nghiền để hòa nước Lượng hơi tách ra trong công đoạn tách hơi là hơi không ngưng hoặc chưa ngưng chiếm 50% so với lượng hơi cung cấp cho quá trình nấu chín:

M 0,961 M

87 87

100 m

2 100

88,2 88,2

100 m

2 100

50

m 4ck gao 0,847 100(gao)

Khối lượng dịch cháo thu được sau khi tách hơi:

M4,540100

99,5M4,563100

0,5)(100m

m6(san) = 5(san)× − = × × = ×

(kg)

99,5M4,630100

0,5)(100m

m6(gao) = 5(gao) × − = × × = ×

Lượng chất khô có trong dịch cháo sau tách hơi:

M0,824100

99,5M0,828100

0,5)(100m

99,5M0,839100

0,5)(100m

99,5M0,693100

0,5)(100m

99,5M0,735100

0,5)(100m

m6tbgao = 5tbgao× − = × × = ×

Khối lượng của nước có trong dịch cháo sau khi tách hơi:

M3,717100

99,5M3,736100

0,5)(100m

m6H O(san) 5H2O(san)

(kg)

(kg)M3,759100

99,5M3,778100

0,5)(100m

m6H O(gao) 5H2O(gao)

4.3.2.7. Công đoạn làm nguội

Khối lượng dịch cháo sau khi làm nguội:

M4,517100

99,5M4,54100

0,5)(100m

99,5M4,607100

0,5)(100m

m7(gao) = 6(gao)× − = × × = ×

Khối lượng chất khô có trong dịch cháo sau làm nguội:

99,5M0,824100

0,5)(100m

99,5M0,835100

0,5)(100m

99,5M0,690100

0,5)(100m

99,5M0,731100

0,5)(100m

99,5M3,717100

0,5)(100m

m7 HO(san) 6H2O(san)

(kg)

(kg)M3,740100

99,5M3,759100

0,5)(100m

m7 HO(gao) 6H2O(gao)

4.3.2.8. Công đoạn đường hóa

Trong quá trình đường hóa bổ sung một lượng enzim, lượng enzim này bằng 70%

so với tổng lượng enzim bổ sung quá trình nấu và đường hóa

M 10 4,984 M

10 7,12 100

70 m

10 7,54 100

70 m

lít cồn 100%V là 1,5÷2kg Theo lý thuyết 100 kg tinh bột sản xuất được 72 lít cồn

1,08M0,687100

1,08m

) (

1,08M0,727100

1,08m

) (

9818M0,687M

(0,820100

2100)100

98162n

18nm

=

=> m 8ck san = 0,877 x M (kg)

100

98)100162

9818M0,727M

(0,831100

2100)100

98162n

18nm

=

=> m 8ck san = 0,892 x M (kg)

Gọi Y là lượng nước trong quá trình đường hóa cần bổ sung

Khối lượng của dịch đường sau đường hóa là: (do lượng enzim bổ sung vào quá nhỏ so với hàm lượng chất khô nên có thể bỏ qua)

100

98 Y) M 10 7,420 M

(4,517 100

2) (100 Y) m

(m m

3 (san)

SO H

7 (san) 8(san)

(4,584 100

2) (100 Y) m

(m m

3 (gao)

SO H

7 (gao) 8(gao)

4

+

(kg) Y 0,98 M

4,500 × + ×

=

Lượng tinh bột chuyển hóa thành đường với hiệu suất 98% và hao hụt 2% là:

M0,733100

100162

9898180M0,687100

100162

9898180m

100162

9898180M0,727100

100162

9898180m

98162n

18nm

(m

O(san)

7 H O(san)

−

×+

98Y)100

162

9818M0,687M

100

98162n

18nm

(m

m8H O(gao) 7 HO(gao) 7 tbgao

2 2

−

×+

98Y)100

162

9818M0,727M

3,588 × + ×

=

(kg)

4.3.2.9. Công đoạn làm nguội

Khối lượng dịch đường sau làm nguội là:

Y 0,975 M

4,412 100

99,5 Y) 0,98 M

(4,434 100

0,5) (100 m

(kg)

(kg) Y 0,975 M

4,478 100

99,5 Y) 0,98 M (4,500 100

0,5) (100 m

Khối lượng chất khô có trong dịch đường sau khi làm nguội là:

M0,873100

99,5M0,877100

0,5)(100m

99,5M0,892100

0,5)(100m

0,5)(100m

0,5)(100m

m9Đgao = 8Đ(gao) × − = × × = ×

Lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi làm nguội:

100

99,5Y)0,98M(3,551100

0,5)(100m

m9H O(san) 8H2O(san)

2

×

×+

0,5)(100m

m9H O(gao) 8H2O(gao)

2

×

×+

3,570 × + ×

=

Nồng độ chất khô của dịch đường sau đem lên men là 16% nên có:

O(san) 9H san 9ck

san 9ck san

dd

san

ck 0(san) 0

2

mm

mm

mC

+

=

=

M87,3Y15,6M70,496

M)100(0,873Y)

0,975M

16(4,406

Y0,975M

3,533M

0,873

M0,873100

×

⇔

×+

×+

gao 9ck gao

dd

gao

ck 0(gao) 0

2

mm

mm

mC

+

=

=

(kg)M1,120Y

M88,8Y15,6M71,328

M)100(0,888Y)

0,975M

16(4,458

Y0,975M

3,570M

0,888

M0,888100

×

⇔

×+

×+

M 4,583 M

1,077 0,975

M 3,533 Y

0,975 M

1,120 0,975

M 3,570 Y

0,975 M

1,0770,975

M4,412

(kg)(kg)M5,570M

1,1200,975

M4,478

Tổng khối lượng đường trong dịch đường còn lại sau khi làm nguội:

M1,501M

0,772M

0,729

(kg)Tổng khối lượng dịch đường sau khi phối trộn 2 nguyên liệu là

(kg)M11,032M

5,570M

5,462

4.3.2.10. Nhân giống cấp 1

Lượng chất khô không đường có tỉ lệ rất thấp so với lượng đường có trong dịch đường do đó ρdịch đường 16% = ρđường16%

Nồng độ chất khô của dịch đường đem đi nhân giống là 16%

VDd=

M10,3521,0657

M11,032ρ

mD16%

(lít)Dịch cháo sau khi đường hóa xong 10%V được đem đi nhân giống cấp 1 với hao hụt 1% Vậy thể tích của dịch nhân giống cấp 1 là:

VN1 =

M1,025100

9910100

M352,10100

9910100

99M1,025100

99

(lít)

4.3.2.12. Công đoạn lên men

Dịch đường sau khi làm nguội thì 90%V sẽ được đem đi lên men còn 10%V còn lại đem đi nhân giống Vậy thể tích dịch đường đem đi lên men là:

VDlm=

M9,92990

100

M11,03290

V10 = VDlm +VN2=

M 944 , 10 M 1,015 M

(lít)

Sau khi nhân giống xem như nấm men sử dụng hết lượng đường nên nồng độ

10,9441,059

Vρ

m10 = D× 10= × × = ×

(kg)Khối lượng đường còn lại là:

M 1,351 100

90 M 1,501 100

90 m

m 9Đ

(kg)Dựa vào phương trình lên men (2):

6 12

C

→ 2

OH H

C2 5

CO (2)

Cứ 100kg đường glucoza tạo thành 51,14 kg cồn khan [2, tr 205-206], nên lượng cồn khan thu được từ

M 1,351

m10Đ= ×

(kg) đường với hiệu suất lên men là 98%, hao hụt

2% là: mconkhan

M0,664100

2100100

98100

51,14M

789 , 0

ρconkhan =

(kg/lít) [11, tr 9]

Vconkhan

M 0,842 0,789

M 0,664 ρ

m

conkhan conkhan = × = ×

=

(lít)

M 0,635 92

88 M 0,664 92

88 m

m conkhan

(kg)Khối lượng giấm chín thu được sau lên men:

M10,723M

0,635100

98M11,590m

100

98mm

2

CO 10

(kg)

Độ rượu trong giấm :

6,192%m M

10,723

M 0,664 m

conkhanV

100%

V

%conkhan = ×

(lít)M10,8797,74%

100%

M0,842100%

V

chin giam

=

⇒

lượng dịch cháo sau đường hóa đem làm lạnh:

M0,028100

M11,0320,25

100

m0,25

SiF

(kg)

4.3.2.13. Công đoạn chưng cất

Dịch giấm chín trước khi vào đĩa tiếp liệu có nồng độ 7,74%V = 6,192%m Nhiệt

) t (t C 100

(kcal/kg.độ)

Trong đó: 100: Khối lượng giấm vào tháp

B = 6,192 %: Nồng độ chất khô trong giấmVậy

2186,63570)

(92,8250,958

100

(kcal)Theo [1, tr 391], nồng độ etanol tại đĩa tiếp liệu x = 6,192%m bằng 2,624% mol

y = 42,682%m bằng 22,585% mol

Khối lượng hơi rượu bốc lên khỏi tháp thô ứng với 100kg giấm là:

G =

(kg)14,50742,682

6,192100

14,507β

G

(kg) (Với β = 1,05: Hệ số hơi thừa)

Nồng độ thật của rượu ở pha hơi: y =

427,014,507

6,192 =

(% khối lượng)Phương trình cân bằng vật chất cho tháp thô ứng với 100kg giấm chín giả sử rằng

Trong đó : P – Lượng hơi nước cần dùng, kg/h; R – Lượng bã rượu, kg/h

Nhiệt lượngriêng(KJ/kg)

Tính toán nhiệt(KJ)

Có 100 kg giấm chín cần 17,310kg hơi và bã thu được là 101,987(kg)

mhơi

M1,856100

17,310M

101,987M

6,192M

(kg)Lượng hơi thực tế đi ra khỏi tháp thô vào thiết bị ngưng tụ:

M1,6341,05

M1,556β

G

(kg)Toàn bộ hơi sau khi ra khỏi tháp thô được đem đi ngưng tụ thành rượu thô nên

Hao hụt ở chưng cất là 1%, nên lượng rượu thô thực tế thu được là:

mrượu thô

M1,618100

99M1,634

4.3.2.14. Công đoạn tinh chế

Nếu xem tổn thất rượu ở bã là không đáng kể thì ta có:

C C giam x V x

V × = ×

Vgiam – Lượng giấm chín, Vgiam = 10,879 x M (lít)

7,74M10,879

(lít)Hiệu suất chưng cất tinh chế 97% nên lượng cồn sản phẩm lấy ra là:

M0,851M

0,877100

97V100

97

(lít)

Lượng cồn khan bị tổn thất trong quá trình chưng cất và tinh chế là:

M0,01684M

0,842100

2V

100

2

(lít)Tương đương với cồn 96%:

M0,0175496

100M0,0168496

100V

(lít)

Lượng cồn 96% thu được là:

M 0,8595 M

0,01754 M

0,877

(lít)Lượng cồn đầu tách ra khỏi tháp tinh bằng 3% so với lượng cồn tuyệt đối có

trong giấm chín:

M0,0258100

M0,85953

(lít)Lượng dầu fuzel tách ra khỏi tháp tinh bằng 3% so với lượng cồn tuyệt đối có

trong giấm chín:

M0,0258100

M0,85953

(lít)

4.3.2.15. Công đoạn hấp phụ - giải hấp

Phương trình cân bằng vật chất của tháp hấp phụ:

E O H v r E

O H r

100

5,281(1

M0,286)

100

m(1

(kg)Phần trăm khối lượng etanol ở đầu ra của tháp:

1100

707,365

707,26)

03,0(100100

ρ

ρ)v(100m

r

E r

0,271M

0,286G

G

(kg) Lượng cồn nhạt sau giải hấp với hao hụt 1% là:

99M)0,271M

(0,286G

G

(kg)Lượng etanol đầu ra với hiệu suất tách nước là 98% là:

M266,0100

981M0,271100

98mG

(kg)

Đổi thể tích cồn 99,97%: Vcồn 99,97% =

M376,0707,365

1000M

266,0ρ

M0,0049100

98M)0,266M

(0,271100

98)G(G

(kg)

4.3.2.16. Sản phẩm tiêu hao do vận chuyển

Tiêu hao do vận chuyển nguyên liệu, bán sản phẩm và sản phẩm là 3% do đó:

T

T

Nguyên liệu, bán sảnphẩm và sản phẩm Khối lượng sắn/1 ngày

(kg/ngay)

Khối lượng gạo/1 ngày(kg/ngay)

Khối lượng hỗn hợp/1 ngày(kg/ngay)

Khối lượng /1 giờ(kg/h)