Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khô năng suất 600 nghìn lít tháng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN TUYỆT ĐỐI TỪ NGƠ HẠT NGHIỀN KHƠ NĂNG SUẤT 600 NGHÌN LÍT/THÁNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Kha Số thẻ SV: 107140072 Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khô suất 600 nghìn lít/tháng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Kha Số thẻ SV: 107140072 Lớp: 14H2A Nội dung đồ án có chương chính, bao gồm: Chương : Lập luận kinh tế Chương : Tổng quan Chương : Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ Chương : Tính cân vật chất Chương : Tính chọn thiết bị Chương : Tính nhiệt nước Chương : Tổ chức xây dựng Chương : An toàn lao động Chương : Kiểm tra sản xuất ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập- Tự Do - Hạnh Phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Hồng Kha Lớp: 14H2A Khoa: Hóa MSSV: 107140072 Ngành: Cơng nghệ Thực Phẩm Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khô suất 600 nghìn lít / tháng” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khô suất 600 nghìn lít/tháng Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lời Mở Đầu Mục lục Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật Chương 2: Tổng quan Chương 3: Chọn thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Chương 4: Tính cân vật chất Chương 5: Tính tốn chọn thiết bị Chương 6: Tính – nhiệt – nước Chương 7: Tổ chức tính xây dựng Chương 8: An tồn lao động vệ sinh nhà máy Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm Kết luận Tài liệu tham khảo Các vẽ đồ thị (nếu có): Bản vẽ số 1: Quy trình cơng nghệ sản xuất (A0) Bản vẽ số 2: Mặt phân xưởng sản xuất (A0) Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất (A0) Bản vẽ số 4: Sơ đồ - nước phân xưởng sản xuất (A0) Bản vẽ số 5: Tổng mặt nhà máy (A0) Họ tên người hướng dẫn: Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/05/2019 Trưởng môn Ngày…….tháng…….năm 2019 (Ký ghi rõ họ tên) Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Sau tháng, hướng dẫn tận tình thầy Bùi Viết Cường với cố gắng thân, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy Bùi Viết Cường thầy cô giáo môn Công nghệ thực phẩm, thầy giáo khoa Hóa hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Thị Hồng Kha i CAM ĐOAN Em: Nguyễn Thị Hồng Kha, xin cam đoan nội dung đồ án không chép nội dung từ đồ án khác Các số liệu đồ án hướng dẫn thầy hướng dẫn tính tốn thân cách trung thực, nguồn trích dẫn có thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ tài liệu, tạp chí, cơng trình nghiên cứu công bố, website Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan em Sinh viên thực Nguyễn Thị Hồng Kha ii MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN i CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG, HÌNH xi MỞ ĐẦU Chương LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Vị trí xây dựng 1.2 Đặc điểm tự nhiên 1.3 Nguồn nguyên liệu 1.4 Nguồn cung cấp điện 1.5 Nguồn cung cấp 1.6 Nguồn cung cấp nước 1.7 Thoát nước xử lý nước 1.9 Nguồn nhân lực 1.10 Thị trường tiêu thụ Chương TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu 2.1.1 Ngô 2.1.2 Nước 10 2.1.3 Nấm men 10 2.1.4 Chất hỗ trợ kỹ thuật 12 2.2 Phương án sản xuất 12 2.2.1 Phương pháp nghiền 12 2.2.2 Phương pháp nấu 13 iii 2.2.3 Phương pháp đường hóa 13 2.2.4 Phương pháp lên men 14 2.2.5 Phương pháp chưng cất – tinh chế 16 2.2.6 Phương pháp tách nước để thu nhận cồn tuyệt đối 19 2.3 Sản phẩm 21 2.3.1 Các định nghĩa 21 2.3.2 Tính chất cồn 21 2.3.3 Ứng dụng 22 2.4 Tình hình sản xuất Việt Nam giới 23 2.4.1 Trên giới 23 2.4.2 Tại Việt Nam 24 Chương QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT 25 3.1 Chọn dây chuyền công nghệ 25 3.2 Thuyết minh 26 3.2.1 Làm 26 3.2.2 Nghiền nguyên liệu 27 3.2.3 Hòa nước 28 3.2.4 Tách phôi 28 3.2.5 Nấu nguyên liệu 29 3.2.6 Làm nguội 30 3.2.7 Đường hóa 31 3.2.8 Lên men 32 3.2.9 Chưng cất tinh chế 33 3.2.10 Chưng cất đẳng phí 35 3.2.11 Làm nguội bảo quản 36 Chương TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 37 4.1 Kế hoạch sản xuất 37 4.2 Tính cân sản phẩm 37 iv 4.2.1 Các thông số ban đầu 37 4.2.2 Tính tốn cân vật chất 38 Chương TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 52 5.1 Sàng làm 52 5.2 Máy nghiền búa 52 5.3 Tank chứa bột ngô sau nghiền 52 5.4 Cân định lượng 54 5.5 Thùng hòa trộn 54 5.6 Thiết bị tách phôi 55 5.7 Nồi nấu sơ 56 5.8 Thiết bị phun dịch hóa 57 5.9 Nồi nấu chín 57 5.10 Thiết bị tách 58 5.11 Phao điều chỉnh mức 59 5.12 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau tách 59 5.13 Thùng đường hóa 59 5.14 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau đường hóa 61 5.15 Thiết bị lên men 61 5.15.1 Thể tích thùng lên men 61 5.15.2 Thùng nhân giống cấp I 61 5.15.3 Thùng nhân giống cấp II 62 5.15.4 Thùng lên men 63 5.16 Thiết bị tách thu hồi CO2 64 5.17 Thùng chứa giấm chín 64 5.18 Tính tháp thô 65 5.18.1 Xác định số đĩa 65 5.18.2 Tính đường kính 65 5.18.3 Tính chiều cao 66 v 5.19 Tính chọn thiết bị tháp andehyt 66 5.19.1 Xác định số đĩa 66 5.19.2 Tính đường kính tháp 66 5.19.3 Tính chiều cao tháp 66 5.20 Tính tháp tinh 66 5.20.1 Xác định số đĩa 66 5.20.2 Tính đường kính tháp tinh 66 5.20.3 Tính chiều cao tháp 66 5.21 Tính tháp làm 67 5.21.1 Xác định số đĩa 67 5.21.2 Tính đường kính tháp 67 5.21.3 Tính chiều cao 67 5.22 Nhóm thiết bị phụ trợ cho tháp thô 67 5.22.1 Thiết bị hâm giấm 67 5.22.2 Thiết bị tách bọt 67 5.22.3 Bình chống giấm 68 5.22.4 Thiết bị ngưng tụ cồn thô 68 5.22.5 Thiết bị ống xoắn ruột gà làm nguội cồn thô 68 5.23 Thiết bị phụ trợ tháp andehyt 69 5.23.1 Thiết bị ngưng tụ 69 5.23.2 Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà cồn đầu 69 5.24 Thiết bị phụ trợ tháp tinh 70 5.24.1 Thiết bị ngưng tụ 70 5.24.2 Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà 70 5.25 Thiết bị ngưng tụ làm nguội dầu fusel 70 5.26 Thiết bị phụ trợ tháp làm 71 5.26.1 Thiết bị ngưng tụ 71 5.26.2 Thiết bị làm nguội hồi lưu cồn đầu 72 vi FXD: Diện tích xây dựng cơng trình FXD = 2624,75 (m2) KXD: Hệ số xây dựng Nhà máy thực phẩm KXD = 35-50% Chọn Kxd = 35% 2624,75 FKD = = 7499,3 (m2 ) 0,35 Chọn diện tích khu đất là: 97,5×78 (m) suy ra: FKD = 7605 (m2) 7.3.3 Tính hệ số sử dụng KSD = FSD [5] FKD KSD: Hệ số sử dụng Đánh giá tiêu kinh tế - kỹ thuật tổng mặt FSD: Diện tích sử dụng khu đất, FSD = FCX + FGT + Fhè, rãnh + FXD Trong đó: FCX: Diện tích trồng xanh: FCX = 0,35× FXD = 918,7 (m2) FGT: Diện tích giao thơng: FGT = 0,4 × FXD = 1049,9 (m2) Fhè, rãnh: Diện tích hè rãnh: Fhè, rãnh =0,3×FXD = 787,4 (m2) Nên: FSD=918,7 +1049,9 +787,4 + 2624,75= 5380,75 (m2) FSD 5380,75 K SD = = = 0,717 FKD 7499,3 Vậy Kxd = 35%, KSD = 0,717 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 100 Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 8.1 An toàn lao động An toàn lao động điều cần thiết quan trọng nhà máy có liên quan đến luật lao động, ảnh hưởng đến tiến trình sản xuất, sức khỏe tính mạng cơng nhân tình trạng máy móc thiết bị Vì cần quan tâm mức, phổ biến rộng rãi nhà máy để công nhân hiểu rõ tầm quan trọng Đồng thời nhà máy phải đặt nội quy, biện pháp chặt chẽ để đề phòng tai nạn lao động 8.1.1 Những nguyên nhân gây tai nạn lao động biện pháp hạn chế Nguyên nhân gây tai nạn − Do vấn đề tổ chức lao động liên hệ phận không chặt chẽ − Do thiết bị, máy móc trang bị không tốt chưa hợp lý − Do thiếu khơng có hỏng khơng đảm bảo an tồn phận rào, che chắn, bảo hiểm − Do ý thức chấp hành kỷ luật công nhân chưa cao − Vận hành thiết bị, máy móc khơng quy trình kỹ thuật − Do điều kiện làm việc khơng cải thiện, vị trí làm việc khơng hợp lý, thiếu điều kiện ổn định trình làm việc − Thiếu phương tiện dụng cụ bảo hộ lao động cần thiết Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động − Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với trình sản xuất − Điều kiện làm việc nhà máy cồn liên tục, thiết bị máy móc lớn, bố trí phức tạp, phải trang bị rào, che chắn, phận bảo hiểm hợp lý Cần quan tâm vùng nguy hiểm Thường xuyên theo dõi thay phận theo quy định sử dụng − Công tác tổ chức quản lý nhà máy: có nội quy, quy chế làm việc cụ thể cho phận, phân xưởng sản xuất Máy móc thiết bị phải có hướng dẫn vận hành sử dụng cụ thể Phải bố trí cơng việc cho người lao động cách hợp lý phù hợp với trình độ kỹ thuật, điều kiện sức khoẻ người − Công nhân nhân viên phải thường xuyên học tập thực hành cơng tác phịng chống cháy nổ Mỗi năm nhà máy tổ chức thi nâng bậc để công nhân cán kỹ thuật nhà máy nắm vững nâng cao trình độ − Kỷ luật nhà máy phải thực nghiêm để xử lý trường hợp vi phạm 8.1.2 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 101 Chiếu sáng đảm bảo ánh sáng làm việc Các phòng, phân xưởng sản xuất phải có đủ ánh sáng thích hợp với công việc Ban ngày tận dụng ánh sáng tự nhiên qua cửa sổ, cửa mái để tiết kiệm lượng điện Ban đêm sử dụng đèn chiếu sáng phải đảm bảo đủ độ sáng Thơng gió Tận dụng tối đa lưu thơng khơng khí nhà máy, cách xây dựng cửa sổ, cửa trời mái Bảo đảm chênh lệch nhiệt độ phân xưởng môi trường không 3-50C Tại phận sinh nhiệt như: nấu sơ bộ, nấu chín, làm nguội, có bố trí quạt gió để tăng cường phân tán nhiệt Tạo điều kiện thoải mái cho công nhân làm việc An toàn điện Hệ thống điều khiển phải tập trung vào bảng điện, có hệ thống chuông điện báo đèn màu báo động Các đường dây dẫn điện cách điện an toàn bố trí dọc tường hay ngầm mặt đất Các thiết bị điện phải che chắn bảo hiểm Phải có phương tiện bảo vệ cá nhân biện pháp cấp cứu người bị nạn Phòng chống phát sinh tĩnh điện vận hành Phải có rơ le để đề phịng q tải An tồn sử dụng thiết bị Thiết bị, máy móc phải sử dụng chức năng, công suất Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng, sau ca làm việc phải có bàn giao máy móc, nêu rõ tình trạng để ca sau xử lý Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc máy móc, có chế độ vệ sinh, sát trùng vô dầu mỡ thiết bị Phòng chống cháy nổ Nguyên nhân xảy cháy nổ do: Chập mạch điện, nhiên liệu dễ bắt lửa, thiết bị đóng cặn, bị ăn mịn lâu ngày bị nổ, phản ứng hoá học xảy trình sản xuất Ðể hạn chế cháy nổ cần có biện pháp sau: − Khơng hút thuốc kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ôtô − Bố trí sản xuất có khoảng cách thích hợp để tránh lây lan − Các phận gây cháy nổ như: lị phải đặt cuối hướng gió − Những thiết bị dùng điện phải có vỏ an tồn − Có bể chứa nước chữa cháy, thiết bị chữa cháy phải trang bị đầy đủ An tồn hóa chất Các hoá chất phải đặt quy định Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề tránh gây độc hại, ăn mòn hư hỏng thiết bị Giao thông nhà máy SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 102 Nhà máy cần thiết kế lối lại có chiều rộng hợp lý, cầu thang rộng chịu lực, dễ dàng lại Ngồi bố trí cửa vào hợp lý để có cố dễ dàng hiểm Chống sét Để đảm bảo an toàn cho cơng nhân nhà máy cần phải có cột thu lơi cho vị trí cao là: phân xưởng sản xuất chính, đỉnh tháp thơ tháp tinh 8.2 Vệ sinh nhà máy Vấn đề vệ sinh xí nghiệp có ý nghĩa quan trọng nhà máy sản xuất cồn Nếu tiêu chuẩn vệ sinh nhà máy không đảm bảo tạo điều kiện cho vi sinh vật gây bệnh phát triển 8.2.1 Vệ sinh cá nhân công nhân Công nhân phải mặc áo quần sẽ, đội mũ, đeo trang, ủng mang găng tay, cần thiết phải bịt tai Không ăn uống khu sản xuất Thực tốt chế độ khám sức khoẻ cho công nhân 8.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị Máy móc, thiết bị phải vệ sinh Đặc biệt thùng lên men phải vệ sinh, sát trùng kỹ để chuẩn bị lên men lượng dịch tiếp theo, nhằm hạn chế tối đa nhiễm tạp khuẩn làm giảm hiệu suất lên men 8.2.3 Vệ sinh xí nghiệp Trong phân xưởng sản xuất, sau ca cần phải vệ sinh khu làm việc 8.2.4 Xử lý phế liệu nhà máy Phế liệu trình sản xuất bã hèm phế liệu dễ gây nhiễm bẩn Sau ca sản xuất cần chứa quy định xử lí để sản xuất phân bón vi sinh 8.2.5 Xử lý nước thải Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu nên vi sinh vật dễ phát triển gây nhiễm mơi trường sống người Vì vấn đề xử lí nước thải quan trọng nhà máy Nhà máy sử dụng phương pháp sinh học để xử lí nước thải Nguyên tắc làm việc hệ thống sau: nước thải chảy xuống bể lắng Do tiếp xúc nước thải vi sinh vật bề mặt vật liệu xốp nên trình xử lý tiến hành nhanh Vật liệu xốp gốm, sứ, đá dăm với độ xốp cao Ưu điểm bể lắng sinh học trình làm nhanh, liên tục thiết bị đơn giản, dễ làm, rẻ tiền dễ ứng dụng 8.2.6 Xử lý nước dùng sản xuất SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 103 Các nguồn nước không đạt tiêu chuẩn chất lượng để sản xuất cồn Do cần phải xử lý nước trước đưa vào sản xuất Nhà máy sử dụng phương pháp kết tủa ion Ca2+, Mg2+ để làm mềm nước cứng trình sản xuất SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 104 Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT Kiểm tra chất lượng sản phẩm vấn đề hàng đầu ảnh hưởng trực tiếp đến trình sản xuất sống cịn nhà máy Vì vậy, việc kiểm tra chất lượng sản phẩm chất lượng bán thành phẩm qua công đoạn trình sản xuất liên tục đảm bảo chất lượng tốt Đồng thời việc kiểm tra giúp giảm chi phí sản xuất đến mức thấp để nhà máy hoạt động ổn định lâu dài 9.1 Kiểm tra nguyên liệu Trong công nghệ lên men nói chung sản xuất rượu nói riêng, việc kiểm tra hay xác định hàm ẩm, % tinh bột đường có ý nghĩa quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu đưa vào sản xuất 9.1.1 Xác định độ ẩm Cân khoảng gam bột nghiền nhỏ hộp nhôm biết trọng lượng Mở nắp đặt hộp nhôm vào tủ sấy có nhiệt độ 1050C Sau sấy, lấy hộp ra, đậy nắp làm nguội bình hút ẩm, cân lại ghi lại kết Sấy tiếp từ 30-60 phút Sau đem làm nguội cân lại lần Nếu sau lần mà chênh lệch số khơng q 0,001 gam xem trình tách nước kết thúc Độ ẩm nguyên liệu % tính theo cơng thức: W = m1 − m2 100 , % (m/m) m1 Trong đó: m1, m2: Khối lượng mẫu trước, sau sấy, g 9.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột Cân khoảng 2g nguyên liệu cân phân tích sau chuyển tồn vào bình tam giác có dung tích 250 ml, cho vào 100ml HCl 2% Rồi tiến hành đun cách thuỷ Sau thuỷ phân toàn lượng tinh bột biến thành glucose, làm nguội đến nhiệt độ phòng thêm 4-5 giọt metyl da cam Dùng NaOH 10% để trung hoà axit tới đổi màu chuyển tồn dịch vào bình định mức 250 ml, tráng bình thêm nước cất 250 ml đem lọc Hàm lượng tinh bột xác định theo công thức: TB = a  250 100  0, 9% bm Trong đó: a: Số gam glucoza tương ứng với 20ml ferixyanua Kali K3Fe(CN)6 b: Số ml dịch đường loãng tiêu hao định phân m: Số gam bột mẫu thí nghiệm 0,9: Hệ số chuyển glucose thành tinh bột SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 105 9.1.3 Xác định lượng protein thô nitơ hòa tan nguyên liệu Xác định hàm lượng protein thường thực theo phương pháp Kjeldal: Cơ sở Đun nóng chất hữu axit sunfuric đậm đặc điều kiện đun nóng, H2SO4 phân ly thành SO3 nước Tiếp theo SO3 tách thành SO2 O2, O2 vừa giải phóng oxy hoá chất hữu để tạo thành CO2 H2O, NH3 kết hợp với H2SO4 tạo (NH4)HSO4 bền mơi trường axit, phương trình phản ứng: 2H2SO4 → 2SO3 +H2O → 2SO2 +O2 +H2O Oxy oxy hoá gluxit, chất béo thành CO2 + H2O, axit amin tạo SO2, CO2 NH3 NH3 bay cất thu vào bình chứa H2SO4 Từ suy lượng nitơ chứa mẫu thí nghiệm, sau nhân với 6,25 thu protein thô Tiến hành Lấy 1-2 gam bột cho lượng nitơ mẫu khoảng 15-40 mg nitơ Cân xác mẫu thí nghiệm cân phân tích ống nghiệm cho vào bình Kjeldal, cân lại ống nghiệm để biết lượng bột mẫu Tiếp theo cho vào bình 20ml H2SO4 đậm đặc (d = 1,84), 0,5g CuSO4 1g K2SO4, lắc nhẹ 5-7 phút Đặt bình lên bếp để tủ hút khí độc Đun nhẹ lửa lúc ban đầu, nhỏ vài giọt cồn Đun kéo dài xuất màu xanh CuSO4 hỗn hợp khoảng 4-5 Đun xong, để nguội chuyển tồn vào bình cầu tiến hành chưng cất Bình hứng dịch chưng cất cho vào xác 25ml H2SO4 HCl 0,1N Thêm 10-15 mL nước cất giọt metyl da cam tiếp thêm vào 15ml NaOH 40% tiến hành chưng cất Thời gian chưng cất tiến hành 30-60 phút, thử nước ngưng với giấy quỳ khơng có phản ứng xem chưng cất kết thúc Dung dịch chưng chuẩn NaOH 0,1N để suy lượng axit tác dụng với NH3 Hàm lượng nitơ mẫu thí nghiệm tính theo cơng thức: (a − b)  0,0014 % m Trong đó: a: Số ml H2SO4 0,1N cho vào bình dung dịch chưng b: Số ml NaOH 0,1N định phân lượng axit dư 0,0014: Hàm lượng nitơ tương ứng với dung dịch H2SO4 0,1N m: Lượng mẫu 9.2 Xác định hoạt độ chế phẩm enzyme nấu đường hóa tinh bột Xác định hoạt độ enzyme α amilaza theo Rukhliadeva Tiến hành: cho ống nghiệm đường kính 20 mm, chiều cao 100 mm, ống 10 ml dung dịch tinh bột 1%, đặt vào máy điều nhiệt có nhiệt độ 30oC 10 phút để đưa dịch nhiệt độ 30oC Bổ sung vào ống nghiệm ml nước cất ( ống kiểm chứng), SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 106 vào ống nghiệm thứ hai ml dung dịch phân tích, khấy nhanh hỗn hợp giữ nguyên nhiệt độ 10 phút Lấy từ ống nghiệm ống 0,5 ml hỗn hợp phản ứng cho vào ống nghiệm khác có sẵn 50 ml dung dịch iốt phân tích lắc hỗn hợp bình, dung dịch nhận có màu sau: + Dung dịch kiểm chứng có màu xanh + Dung dịch thí nghiệm có màu tím với cường độ màu khác tùy thuộc lượng tinh bột chưa thủy phân + Đo cường độ màu chúng bước sóng λ= 656 nm so với nước cất Lượng tinh bột thủy phân xác định theo công thức: C = D1 − D2  0,1 D1 Trong đó: D1 – mật độ quang đo dung dịch kiểm chứng D2 – mật độ quang đo dung dịch thí nghiệm 0,1 lượng tinh bột đem phân tích, gam 9.3 Kiểm tra dịch đường hóa giấm chín sau lên men 9.3.1 Độ rượu giấm Sau lên men trước hết cần kiểm tra nồng độ rượu giấm chín, đơi phải kiểm tra rượu sót đáy tháp thô, tháp tinh Muốn xác định, phải chưng cất để tách rượu khỏi chất hoà tan Lấy 100 ml dung dịch lọc giấm chín nhiệt độ khoảng 200C cho vào bình định mức 100 ml, rót dịch giấm vào bình tráng 100ml nước cất đổ vào bình cất Tiến hành chưng cất đến dịch cất 97-98 ml ngừng đặt bình đựng dung dịch cất vào nồi điều nhiệt, giữ 200C Sau 10-15 phút thêm nước cất đến 100 ml, đậy kín chuẩn bị đo nồng độ rượu Để kiểm tra rượu sót, sau thu dịch cất đem xác định rượu theo phương pháp hoá học dựa sở phản ứng: 3C2H5OH + K2Cr2O7 +8H2SO4 = 3CH3COOH +2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11H2O Lượng bicromat Kali dư xác định theo phương trình phản ứng: K2Cr2O7 + 6KI +7H2SO4 = 3I2 +4K2SO4 +2Cr2(SO4)3+ 7H2O Lượng I2 giải phóng định phân Na2S2O3 2Na2S2O3+ I2 = NaI + Na2S4O6 Tiến hành: Lấy 20 ml dung dịch bicromat Kali cho vào bình cầu 500 ml cho thêm ml H2SO4, tiếp tục cho vào 10ml dung dịch rượu pha loãng đến 0,3-0,6% hay 20 ml dịch cất từ bã rượu hay nước thải, lắc để phản ứng 15 phút Cân khoảng 1-2 gam KI hồ với nước cho vào bình phản ứng, lắc để vào chỗ tối Sau khoảng 10 phút thêm vào 100 ml cất định phân I2 vừa tạo thành dung dịch Na2S2O3 0,1N với thị dung dịch tinh bột 0,5% xuất màu xanh da trời ( màu Cr2(SO4)3) SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 107 Song song với mẫu thí nghiệm làm với mẫu trắng thay rượu nước cất vào hiệu số lượng Na2S2O3 mẫu thí nghiệm mẫu trắng suy lượng rượu ( A − A0 )1,15  100 (mg/100ml) 20 A: số ml Na2S2O3 tiêu hao thí nghiệm A0: số ml Na2S2O3 tiêu hao mẫu trắng 1,15: lượng rượu tương ứng với 1ml Na2S2O3 0,1N 9.3.2 Xác định hàm lượng đường tinh bột sót giấm chín Xác định hàm lượng tinh bột đường theo phương pháp dùng antron: Cơ sở phương pháp Trong dung dịch axit sunfurit đậm đặc, antron phản ứng với gluxit lên men tạo chất màu xanh da trời Cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng gluxit lên men Tiến hành: Cân mẫu giấm chín, mẫu 20 g cốc khô biết trước khối lượng Lấy mẫu cho vào bình định mức 250 ml, tráng nước cất rót vào bình, mẫu dùng xác định đường chưa lên men mẫu xác định tổng lượng tinh bột sót Ở mẫu cho vào bình ml dung dịch ZnSO4 30% giữ 2-3 phút để kết tủa prơtêin Sau cho dung dịch K3Fe(CN)6 15% thêm nước cất tới nút bình đem lọc vào cốc khơ, dịch lọc ban đầu đục bỏ đi, dịch để phân tích Để tiến hành phản ứng dịch lọc cần pha loãng cho 10 ml dịch đem phân tích chứa từ đến 12 mg đường Muốn lấy ống hút, hút từ dến 12 ml dịch lọc cho vào bình định mức 10 ml cho nước cất đến ngấn bình Lấy hai ống nghiệm có nút mài sấy khơ đặt vào giá Sau lấy pipet hút 10 ml dung dịch antron cho vào ống nghiệm; cho vào ống nghiệm 15 ml nước cất( mẫu kiểm chứng) ống nghiệm khác cho ml đường loãng cho nước dịch đường phải từ từ nhỏ theo thành ống cho dịch không bị xáo trộn chia thành lớp rõ rệt Dùng nút mài đậy kín quấn chặt dây cao su nhỏ Lắc ống đặt giá ống nghiệm vào nồi nước sơi, cho ½ phút sơi trở lại giữ thêm 5,5 đến phút Lấy giá cộng ống nghiệm nhúng vào nước lạnh Đo mật độ quang dung dịch máy so màu quang điện với cuvet mm với kính lọc khác Kết dùng kính lọc màu da cam (λ= 610 nm) có D1, sau với kính lọc sáng màu tím (λ= 413 nm) có mật độ quang D2 Mẫu giấm thứ để xác định tổng tinh bột đường, cần chuyển tinh sang trạng thái hịa tan Muốn vậy, chuyển tồn 20 g giấm vào bình định mức 250 ml cho thêm 80 ml dung dịch H2SO4 0,5% để rửa tráng cốc Nồng độ H2SO4 chứa mẫu thí nghiệm % rượu sót: SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 108 dung dịch 0,4% Đặt bình vào nước sơi cho sơi 15 phút Sau làm nguội, thêm nước tới ngấn bình tiến hành cho phản ứng với antron Sau đo mật quang D3 D4 Hàm lượng đường sót giấm chín tính theo công thức: Đs= 18, 9( D1 − D2 )  f , % 1000 Tổng lượng tinh bột đường giấm chín xác định theo cơng thức: Đt= 18, 9( D1 − D2 )  f , % Trong : f hệ số pha lỗng giấm chín 1000 9.3.3 Xác định nồng độ chất hịa tan dịch đường giấm chín Trong dịch đường hố chứa lượng chất hồ tan chủ yếu tinh bột hoà tan, dextrin đường có gốc glucose khác Ngồi cịn chứa protein, khống Các chất mang tên chung chất khơ dịch đường đo đường kế nhiệt độ 200C Đường hoá xong, đem lọc dịch đường lấy dịch cho vào ống đong để đo Nồng độ chất hoà tan sau lên men cịn gọi độ lên men hay đường sót đo đường kế điều kiện 200C 9.4 Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm 9.4.1 Nồng độ rượu Xác định theo TCVN 9637-6:2013 9.4.2 Hàm lượng acid este cồn Dùng ống hút cho 100 ml cồn pha lỗng tới 50% vào bình tam giác 250 ml Nối với hệ thống làm nguội ngược, đun sôi 15 phút để tách CO2 Tiếp theo làm lạnh đến nhiệt độ phòng, cho 3-4 giọt phenolphtalein, dùng dung dịch NaOH 0,5N chuẩn đến xuất màu hồng nhạt Hàm lượng axit tính theo cơng thức: V   10  100 (mg/l) [6] C Trong đó: V: Số dung dịch NaOH 0,1N tiêu hao điện phân 6: Số mg acid axetic ứng với 1ml NaOH 0,1N 10: Hệ số chuyển thành lít 100: Hệ số chuyển thành cồn 100% C: Nồng độ cồn dung dịch đem phân tích Sau chuẩn hàm lượng axit thêm vào hỗn hợp 5ml NaOH 0,1N nối với hệ thống làm lạnh đun sôi để tạo điều kiện cho phản ứng: CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 109 Đun xong, đem làm nguội đến nhiệt độ phòng cho 5ml H2SO4 0,1N vào bình Sau chuẩn lại H2SO4 dư NaOH 0,1N tới xuất màu hồng nhạt Hàm lượng este cồn xác định: E = V× 8,8×10× 100/c (mg/l) [6] V: số ml NaOH 0,1N tiêu hao chuẩn H2SO4 dư 8,8: lượng este etylic ứng với 1ml NaOH 0,1N 9.4.3 Xác định lượng aldehyt theo phương pháp Iốt Tiến hành: Lấy 50 ml rượu cồn pha lỗng xấp xỉ 50% cho vào bình tam giác 250ml Sau thêm vào 25ml NaHSO3 1,2% lắc để Tiếp tục cho vào 57 ml HCl 0,1N dung dịch iốt 0,1N để oxy hoá lượng NaHSO dư với thị dùng dung dịch tinh bột 0,5% Lượng dung dịch I2 0,1N 0,01N tiêu hao giai đoạn khơng tính đến Tiếp theo cho vào bình 25ml dung dịch NaHSO3 để giải phóng lượng NaHSO3 andehyt Sau phút dùng dung dịch I2 0,01N để chuẩn lượng NaHSO3 vừa giải phóng kết hợp với andehyt ban đầu phản ứng kết thúc xuất màu tím nhạt Song song với mẫu thí nghiệm, làm thí nghiệm kiểm chứng cách thay 50 ml rượu 50 ml nước cất Hàm lượng andehyt xác định: (V − V0 )  0,22  1000 % (mg/l) [6] 50  C V, V0: số ml dung dịch I2 0,01N tiêu hao mẫu thí nghiệm mẫu kiểm chứng 0,22: số mg andehyt axetic tương ứng 1ml dung dịch I2 0,01N C: số ml rượu mẫu lấy để phân tích 9.4.4 Xác định lượng ancol cao phân tử Cơ sở Dựa vào phản ứng ancol cao phân tử với andehyt salixilic, môi trường axit sunfuric ancol etylic phản ứng với andehyt salixilic có màu vàng, rượu chứa ancol cao phân tử màu hỗn hợp màu đỏ (da cam) Tiến hành Dùng ống đong 50 ml hay 25 ml có nút nhám rửa sạch, sấy khơ Sau cho vào ống thứ 10 ml cồn, ống khác chứa 10 ml dung dịch mẫu có hàm lượng andehyt axetic tương đương mẫu thí nghiệm, dùng ống hút cho vào ống đong 0,4 ml dung dịch andehyt salixilic 1% 20 ml axit sunfuric đậm đặc Nút ống đong lắc đều, để yên 30 phút Sau đem so màu mắt thường, màu ống thí nghiệm phù hợp với màu ống mẫu hàm lượng ancol cao phân tử rượu thí nghiệm hàm lượng ancol cao phân tử mẫu Hàm lượng ancol cao phân tử tính theo cồn: a  100 (mg/l hay %) [6] C SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 110 a: hàm lượng dầu fuzel mẫu; C: nồng độ cồn mẫu thí nghiệm 9.4.5 Xác định lượng ancol metylic Tiến hành: Lấy ống nghiệm to (18x180) khô sạch, cho 0,1 ml dịch cồn rượu cộng thêm ml KMnO4 1% 0,4ml dung dịch axit sunfuric đậm đặc Lắc nhẹ để yên sau phút thêm vào 1ml axit oxalic bão hòa để khử lượng KMnO4 dư 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5(COOH)2→ 10 CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Dung dịch có màu vàng, thêm vào ml dung dịch axit sunfuric đậm đặc Khi màu dùng ống hút cho vào ml dung dịch fucxin lắc nhẹ để 25-30 phút Song song tiến hành thí nghiệm với mẫu chứa ancol metylic biết trước Sau 25-30 phút màu ống chứa cồn thí nghiệm nhạt màu dung dịch mẫu đạt tiêu chuẩn hàm lượng ancol metylic, đậm không đạt 9.4.6 Xác định hàm lượng furfurol Cơ sở Cồn có chứa furfurol phản ứng với aniline môi trường HCl, màu dung dịch hồng – da cam, cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng furfurol Tiến hành Lấy ống nghiệm 25 ml có nút nhám, dùng ống hút nhỏ 10 giọt aniline giọt HCl vào ống nghiệm Tiếp theo cho 10 ml cồn lắc để yên Nếu sau 10 phút hỗn hợp khơng màu cồn đạt tiêu chuẩn, xuất màu hồng xem cồn khơng đạt tiêu chuẩn có chứa nhiều furfurol SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 111 KẾT LUẬN “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khơ suất 600 nghìn lít /tháng”sẽ đáp ứng nhu cầu thị trường, góp phần thúc đẩy kinh tế đất nước ngày phát triển Sau tháng nhận đề tài tốt nghiệp, với cố gắng nỗ lực thân cộng với giúp đỡ tận tình thầy Bùi Viết Cường, tơi hồn thành xong đồ án tốt nghiệp thời gian quy định Qua trình làm đồ án, phần nắm kiến thức thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung nhà máy sản xuất cồn nói riêng Làm đồ án thiết kế giúp kiến thức chuyên môn thêm vững vàng mà cịn giúp cho tơi thấy liên quan lý thuyết thực tế sản xuất, hiểu thêm : điều kiện cần thiết để xây dựng nhà máy cồn; quy trình cơng nghệ phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật; tính chọn thiết bị phù hợp cách xếp thiết bị; xây dựng bố trí nhà máy, dây chuyền cơng nghệ ; tính hơi, nhiên liệu, nước, an tồn lao động; phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nguyên liệu sản phẩm.… Đây tập trường mà phần kiểm chứng lại kết học tập thu nhận sau năm học trường đại học sinh viên Mặc dù có cố gắng với kiến thức hẹp sinh viên ngồi ghế nhà trường, chưa nắm rõ tình hình sản xuất thực tế, nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Thị Hồng Kha SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVTH: ThS Bùi Viết Cường 112 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khơ suất 600 nghìn lít/ tháng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TS Ngơ Hữu Tình(2003), Cây ngơ, NXB Nghệ An [2] KS Nguyễn Văn Phước (1979), “Kỹ thuật sản xuất rượu etylic”, Trường trung học NN – CN thực phẩm Đà Nẵng [3] ThS Trần Xuân Ngạch, Công nghệ lên men, Khoa Hóa – Trường Đại Học Bách Khoa [4] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy hóa, Khoa Hóa – Trường Đại học Kỹ Thuật, Đà Nẵng [6] PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng (2005), Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn Etylic, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [7] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập II”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [8] Nguyễn Trọng Cẩn, Công nghệ enzyme, Nhà xuất nông nghiệp [9] GS.TSKH Nguyễn Bin, “Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm (2001)’’, NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội [10]http://www.anval.net/Downloads/Bulk%20Density%20Chart.pdf, truy cập ngày 1/3/2019 [11]http://www.czechminibreweries.com/vi/production/brewery-components/coldblock/cylindrical-conical-fermentationtanks/?fbclid=IwAR1_yKTl_RSEXxBmQ0zdxItwINzCWaEPh9CPj5Sy6oVREASXH FvIRL8LWBY, truy cập ngày 8/3/2019 [12]https://text.xemtailieu.com/tai-lieu/phuong-phap-san-xuat-con-tuyet-doi-theophuong-phap-hap-phu-bang-zeolite-929931.html, truy cập ngày 30/1/2019 [13]https://www.lamico.com.vn/vi/san-pham/thiet-bi-che-bien-gao/can-dong-bao.html, truy cập ngày 1/3/2019 [14]http://bangtaithanhcong.com/bang-tai-cao-su/, truy cập ngày 15/3/2019 [15]http://vinacoma3.vn/san-pham/may-nghien-bua-2-tang-scf-600x400601.html#.WsAnSB8UrDc, truy cập ngày 1/3/2019 [16] http://www.q-jet.com/, truy cập ngày 8/3/2019 [17]https://touch.vatgia.com/raovat/11762/11650566/bo-tach-am-bo-tach-nuochumidity-separator-bo-tach-nuoc-cho-hoi-adca.html, truy cập ngày 5/3/2019 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVHD: ThS Bùi Viết Cường 113 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngơ hạt nghiền khơ suất 600 nghìn lít/ tháng [18]http://thietbihoachat68.com/san-pham/trao-doi-nhiet-dang-ong-long/, truy cập ngày 6/3/2019 [19]http://bia24h.com.vn/cum-thiet-bi/he-thong-thu-hoi-co2/thiet-bi-tach-bot-co2p387, truy cập ngày 10/3/2019 [20]http://www.dynamicvn.com/home/detail.asp?iData=1095&iCat=629&iChannel=58&nChannel=Products, truy cập ngày 20/3/2019 [21]http://maybomnuoconline.com/may-bom-nuoc-ly-tam-pentax-cm-160 1.1kwp1818.html, truy cập ngày 22/3/2019 [22] http://www.sonthienlong.com/san-pham/item/15-con-thuc-pham/118-con-tuyetdoi, truy cập ngày 22/1/2019 [23] https://issuu.com/daykemquynhonofficial/docs/cnlmtptcdlttp/278, truy cập ngày 10/2/2109 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVHD: ThS Bùi Viết Cường 114 ... ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khô suất 600 nghìn lít / tháng? ?? Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thiết kế. .. sản xuất cồn từ ngơ với suất cao hồn tồn Sản xuất cồn từ ngơ thực hai phương pháp nghiền ướt nghiền khô Xuất phát từ tình hình đó, tơi giao nhiệm vụ ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ. .. phương pháp nghiền khơ suất 600 nghìn lít/ tháng? ?? SVTH: Nguyễn Thị Hồng Kha GVHD: ThS Bùi Viết Cường Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngơ hạt nghiền khơ suất 600 nghìn lít/ tháng Chương