Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô bằng phương pháp nghiền khô năng suất 3 tấn nguyên liệu 1 giờ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN TUYỆT ĐỐI TỪ NGÔ NĂNG SUẤT TẤN NGUYÊN LIỆU/ GIỜ Giáo viên hướng dẫn: Bùi Viết Cường Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp: Huỳnh Thị Diệu Thiện 107140099 14H2A ĐÀ NẴNG, 05/2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu/giờ Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Diệu Thiện Số thẻ SV: 107140099 Lớp: 14H2A Nội dung đồ án có chương chính, bao gồm: Chương : Lập luận kinh tế - kĩ thuật 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: Huỳnh Thị Diệu Thiện Lớp: 14H2A Khoa: Hóa MSSV: 107140099 Ngành: Cơng nghệ Thực Phẩm Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu/ giờ” 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 phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu/ ngày 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 công 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 toàn lao động vệ sinh nhà máy Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 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 Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019 Trưởng môn Người hướng dẫn Đặng Minh Nhật Bùi Viết Cường LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn chân thành tới ThS Bùi Viết Cường người trực tiếp hướng dẫn tơi tận tình , chu đáo mặt chuyên môn, động viên mặt tinh thần để tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn đến tất thầy cô giáo trường ĐHBK Đà Nẵng nói chung, thầy mơn ngành Cơng nghệ thực phẩm nói riêng tận tình dạy dỗ cho kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp tơi có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình học tập trường Cuối xin cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân, bạn bè ln động viên giúp đỡ thời gian làm tốt nghiệp để tơi sớm hồn thành đồ án Sinh viên thực Huỳnh Thị Diệu Thiện i CAM ĐOAN Tôi: Huỳnh Thị Diệu Thiện, 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 cơng bố, website Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Sinh viên thực Huỳnh Thị Diệu Thiện ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH viiiiii DANH MỤC BẢNG x DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xiii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1 Vị trí xây dựng .2 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 nước thải .3 1.7 Giao thông .3 1.8 Nguồn nhân lực .3 1.9 Thị trường tiêu thụ Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan nguyên liệu 2.1.1 Ngô 2.1.2 Nước 2.1.3 Nấm men 2.1.4 Các chất hỗ trợ kỹ thuật 2.2 Các phương pháp sản xuất 11 2.2.1 Phương pháp nghiền nguyên liệu 11 2.2.2 Phương pháp nấu nguyên liệu .11 2.2.3 Phương pháp đường hóa 12 2.2.4 Các phương pháp lên men 13 2.2.5 Phương pháp chưng cất- tinh chế 14 2.2.6 Phương pháp tách nước để thu nhận cồn tuyệt đối .15 2.3 Sản phẩm cồn tuyệt đối 17 2.3.1 Định nghĩa 17 2.3.2 Tính chất cồn .17 2.4 Tình hình sản xuất nhu cầu sử dụng cồn tuyệt đối 18 2.4.1 Trên giới 18 iii 2.4.2 Ở Việt Nam 19 CHƯƠNG : CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 21 3.1 Chọn dây chuyền công nghệ 21 3.2 Thuyết minh 22 3.2.1 Làm 22 3.2.2 Nghiền 23 3.2.3 Hòa nước .24 3.2.4 Tách phôi .24 3.2.5 Nấu nguyên liệu 24 3.2.6 Làm nguội 26 3.2.7 Đường hóa 27 3.2.8 Lên men .27 3.2.9 Chưng cất, tinh chế 29 3.2.10 Chưng đẳng phí 30 3.2.11 Làm nguội 31 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 32 4.1 Kế hoạch sản xuất 32 4.2 Tính cân sản phẩm 32 4.2.1 Các thông số ban đầu 32 4.2.2 Tính tốn cân vật chất 33 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 47 5.1 Các thiết bị sản xuất 47 5.1.1 Sàng làm 47 5.1.2 Máy nghiền búa 47 5.1.3 Tank chứa bột ngô sau nghiền .47 5.1.4 Cân định lượng 48 5.1.5 Thùng hòa trộn 49 5.1.6 Thiết bị tách phôi 50 5.1.7 Nồi nấu sơ .51 5.1.8 Thiết bị phun dịch hóa 52 5.1.9 Thiết bị nấu chín 52 5.1.10 Thiết bị tách 53 5.1.11 Phao điều chỉnh 54 5.1.12 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau tách 54 5.1.13 Thùng đường hóa .55 5.1.14 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau đường hóa .56 iv 5.1.15 Thiết bị lên men 57 5.1.16 Thiết bị tách CO2 .59 5.1.17 Thùng chứa dấm chín 60 5.1.18 Tính tháp thô 61 5.1.19 Tháp andehyl .62 5.1.20 Tháp tinh 63 5.1.21 Tháp làm 64 5.1.22 Tháp tách nước 65 5.1.23 Tháp thu hồi .65 5.1.24 Thiết bị phụ trợ cho tháp thô .66 5.1.25 Thiết bị phụ trợ tháp aldehyt .68 5.1.26 Thiết bị phụ trợ tháp tinh 69 5.1.27 Thiết bị phụ trợ tháp làm 70 5.1.28 Thiết bị phụ trợ tháp tách nước 72 5.1.29 Thiết bị làm nguội cồn sản phẩm 73 5.1.30 Thiết bị chứa cồn thành phẩm 74 5.1.31 Thùng chứa cồn đầu 75 5.1.32 Thùng chứa dầu fusel 76 5.1.32 Thiết bị vận chuyển 77 CHƯƠNG 6: TÍNH HƠI-NHIỆT-NƯỚC 81 6.1 Tính 81 6.1.1 Lượng nhiệt tính cho nồi nấu sơ .81 6.1.2 Tính nhiệt cho thiết bị phun dịch hóa 82 6.1.3 Tính nhiệt cho nồi nấu chín 83 6.1.4 Tính cho trình chưng cất tinh chế 85 6.1.5 Tính cho trình chưng đẳng phí .86 6.1.6 Tính chọn lị 86 6.1.6 Tính nhiên liệu .87 6.2 Tính nước 87 6.2.1 Nước dùng cho công đoạn hòa nước 87 6.2.2 Nước dùng cho đường hóa 88 6.2.3 Nước dùng cho thiết bị làm nguội ống lồng ống 88 6.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men 88 6.3.1 Tính nhiệt cho thùng lên men 88 6.3.2 Tính nhiệt cho thùng nhân giống 88 6.4 Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất - tinh chế 88 v 6.4.1 Bộ ngưng tụ tháp thô ống xoắn ruột gà 89 6.4.2 Bộ ngưng tụ tháp andehyt ống xoắn ruột gà 90 6.4.3 Bộ ngưng tụ tháp tinh ống xoắn ruột gà 91 6.5 Các thiết bị phụ trợ tháp làm 92 6.5.1 Lượng nước cần ngưng tụ tháp làm 92 6.5.2 Lượng nước cần làm nguội cồn đầu tháp làm (ống xoắn ruột gà) 92 6.6 Các thiết bị phụ trợ tháp tách nước 92 6.6.1 Lượng nước cần ngưng tụ tháp tách nước 92 6.6.2 Lượng nước cần làm nguội benzen-nước 93 6.7 Lượng nước cần làm nguội cồn đầu tháp tách nước (ống xoắn ruột gà) .93 6.8 Lượng nước cần ngưng tụ làm nguội cồn thành phẩm .93 6.9 Nước cho lò .93 6.10 Nước rửa thiết bị .93 CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG 94 7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 94 7.2 Tổ chức lao động 94 7.3 Nhân lực lao động gián tiếp 94 7.4 Nhân lực lao động cho sản xuất trực tiếp 94 7.5 Tính cơng trình xây dựng 95 7.6 Tính tổng mặt cần xây dựng nhà máy 99 7.6.1 Khu đất mở rộng 99 7.6.2 Diện tích khu đất xây dựng nhà máy 99 7.6.3 Tính hệ số sử dụng 100 Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 101 8.1 An toàn lao động 101 8.1.1 Những nguyên nhân gây tai nạn lao động .101 8.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động .101 8.2 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động .101 8.2.1 Chiếu sáng đảm bảo ánh sáng làm việc 101 8.2.2 An toàn điện 101 8.2.3 An toàn sử dụng thiết bị 102 8.2.4 Phòng chống cháy nổ .102 8.2.5 Giao thông nhà máy 102 8.3 Vệ sinh nhà máy 102 8.3.1 Vệ sinh cá nhân công nhân 102 8.3.2 Vệ sinh máy móc thiết bị 102 vi Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / Phân xưởng lị 12 × × 72 Nhà hành 30 × × 340 Nhà xử lý nước 6×6×6 36 10 Nhà vệ sinh – nhà tắm 7×3×3 21 11 Nhà ăn – tin 12 × 12 × 144 12 Trạm biến áp 4×4×6 16 13 Trạm bơm 6×6×6 36 14 Nhà chứa máy phát điện dự phịng 6×6×4 36 15 Gara ơtơ 24 × × 144 16 Nhà để xe 12 × × 75 17 Phịng thường trực bảo vệ (4 × × 4)×2 32 18 Kho nhiên liệu 12 × × 72 19 Bể xử lý bã nước thải 15 × × 90 20 Trạm máy nén thu hồi CO2 12 × × 72 21 Trạm cân xe 3,5 ×8× 22 Tổng cộng 28 3104 7.6 Tính tổng mặt cần xây dựng nhà máy 7.6.1 Khu đất mở rộng Trong thực tế suất nhà máy chưa phải lớn nên việc quy hoạch từ ban đầu để có khu đất mở rộng cần thiết, thông thường khu đất dùng cho việc mở rộng nhà máy chiếm từ a = 75  100 % diện tích khu sản xuất Chọn a = 75 % Diện tích khu đất mở rộng: Fmr = 75% × 1134 = 850 (m2) Với diện tích phân xưởng sản xuất là: 450 + 360 + 324 = 1134 (m2) Kích thước khu đất : 35× 25 (m) 7.6.2 Diện tích khu đất xây dựng nhà máy FKD = F XD K XD [11] FKD: Diện tích khu đất FXD: Diện tích xây dựng cơng trình FXD = 3104 (m2) KXD: Hệ số xây dựng Nhà máy thực phẩm KXD = 30 ̶ 50 % Chọn Kxd = 37 % FKD = SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện 3104 0,35 = 8870 (m2) GVHD: ThS Bùi Viết Cường 99 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / Chọn diện tích khu đất : 100 × 90 (m) suy FKD = 9000 (m2) 7.6.3 Tính hệ số sử dụng KSD = FSD [11] 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: FGT: Diện tích giao thơng: FCX = 0,35 × FXD = 1086,4 (m2) FGT = 0,4 × FXD = 1241 (m2) Fhè, rãnh: Diện tích hè rãnh: Fhè, rãnh = 0,3×FXD = 931,2 (m2) FSD = 1086,4 + 1241 + 931,2 + 3104 = 6362 (m2) KSD = SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện 𝐹𝑆𝐷 𝐹𝐾𝐷 = 6362 9000 = 0,7 Vậy Kxd = 35%, KSD = 0,7 GVHD: ThS Bùi Viết Cường 100 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 8.1 An toàn lao động 8.1.1 Những nguyên nhân gây tai nạn lao động − Tổ chức lao động liên hệ phận không chặt chẽ − Do thiết bị, máy móc trang bị khơng tốt chưa hợp lý − Do thiếu khơng có hỏng khơng đảm bảo an tồn phận rào, che chắn, bảo hiểm Thiếu phương tiện dụng cụ bảo hộ lao động − 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 không cải thiện, vị trí làm việc khơng hợp lý 8.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động − Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với q trình sản xuất − Các đường ống nhiệt phải có lớp bảo ôn, áp kế − Kho xăng dầu phải đặt xa nguồn nhiệt, phải có bình CO2 chống cháy, không hút thuốc − Điều kiện làm việc nhà máy liên tục, thiết bị máy móc lớn, bố trí phức tạp, phải trang bị rào, che chắn, phận bảo hiểm hợp lý − 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 − Kỷ luật nhà máy phải thực nghiêm để xử lý trường hợp vi phạm 8.2 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động 8.2.1 Chiếu sáng đảm bảo ánh sáng làm việc Các phòng, phân xưởng sản xuất phải có đủ ánh sáng thích hợp với cơng 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 8.2.2 An toàn điện Hệ thống điều khiển phải tập trung vào bảng điện, có hệ thống chng điện báo đèn màu báo động Các đường dây dẫn điện cách điện an tồn bố trí dọc tường hay ngầm mặt đất Các thiết bị điện phải che chắn bảo hiểm Phải SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 101 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / có phương tiện bảo vệ cá nhân biện pháp cấp cứu người bị nạn 8.2.3 An tồn sử dụng thiết bị Thiết bị, máy móc phải sử dụng chức 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 lí Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc máy móc, có chế độ vệ sinh, sát trùng vơ dầu mỡ thiết bị 8.2.4 Phòng chống cháy nổ Nguyên nhân cháy nổ do: Chập mạch điện, nhiên liệu dễ bắt lửa, thiết bị đóng cặn, bị ăn mịn lâu ngày nổ, phản ứng hố học xảy q trình sản xuất Ðể hạn chế cháy nổ cần có biện pháp sau: + Không hút thuốc kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ơtơ + Bố trí sản xuất có khoảng cách thích hợp để tránh lây lan + Các phận dễ cháy nổ lò hơi, … 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 8.2.5 Giao thông nhà máy 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 8.3 Vệ sinh nhà máy 8.3.1 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 8.3.2 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 8.3.3 Vệ sinh xí nghiệp Trong phân xưởng sản xuất, sau ca cần phải vệ sinh khu làm việc 8.3.4 Xử lý phế liệu nhà máy Phế liệu trình sản xuất bã hèm phế liệu dễ gây nhiễm bẩn Sau mẻ sản xuất cần chứa quy định xử lí để sản xuất phân bón vi sinh thức ăn gia súc SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 102 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / 8.3.5 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 8.3.6 Xử lý nước dùng sản xuât 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: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 103 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 9.1 Kiểm tra nguyên liệu Trong cơng 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 ngun liệu đưa vào sản xuất 9.1.1 Xác định độ ẩm Thông thường độ ẩm nguyên liệu xác định theo phương pháp sấy cho kết gần Cân khoảng gam bột nghiền nhỏ hộp nhôm biết trọng lượng Đặt hộp nhôm vào tủ sấy có nhiệt độ 105 0C, tiến hành sấy Sau đó, lấy hộp cho bình hút ẩm để làm nguội, cân lại ghi lại kết Sấy tiếp từ 30 ̶ 60 phút, tiếp tục đem làm nguội cân lại lần Nếu sau lần mà chênh lệch số khơng q 0,001 gam xem q trình tách nước kết thúc [9] Độ ẩm nguyên liệu % tính theo cơng thức: W= 𝑚1 −𝑚2 𝑚1 ×100, % (m/m) 𝑚1 : khối lượng hộp nhôm cộng khối lượng nguyên liệu trước sấy, g 𝑚2 : khối lượng hộp nhôm chứa nguyên liệu sau sấy, g 9.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột Nguyên tắc: Thủy phân tinh bột thành đường dung dịch HCl % điều kiện đun sơi bình cách thủy thời gian Dịch thủy phân làm nguội trung hòa NaOH với thị metyl da cam Hàm lượng đường dung dịch xác định phương pháp Bectran, Graxianop, … Tiến hành Cân khoảng g ngun liệu, sau chuyển tồn vào bình tam giác có dung tích 250 ml, cho vào 100 ml HCl % Tiến hành đun cách thuỷ Sau thuỷ phân toàn lượng tinh bột biến thành glucose, làm nguội đến nhiệt độ phòng thêm ̶ giọt metyl da cam Dùng NaOH 10 % để trung hoà axit tới đổi màu chuyển toàn dịch vào bình định mức 250 ml, tráng bình thêm nước cất 250 ml đem lọc Dịch thu mang chuẩn độ với ferixyanua Kali K3Fe(CN)6 [9] Hàm lượng tinh bột xác định theo công thức: TB = SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện 𝑎×250×100 𝑏×𝑚 ×0,9,% GVHD: ThS Bùi Viết Cường 104 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / Trong đó: a: Số gam glucoza tương ứng với 20 ml 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 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 vào ống nghiệm, ống 10 ml dung dịch tinh bột %, đặt vào máy điều nhiệt có nhiệt độ 30 0C 10 phút để đưa dịch nhiệt độ 30 0C Bổ sung vào ống nghiệm thứ ml nước cất (ống kiểm chứng), 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 Hoạt độ amilaza chế phẩm enzyme nguồn gốc vi khuẩn tính theo đv/g: HdA = 5,855.C + 0,001671  1000 m Hoạt độ amilaza chế phẩm enzyme nguồn gốc nấm mốc tính theo đv/g: HdA = 7,264.C + 0,03766  1000 m Hoạt độ amilaza chế phẩm enzyme mail tính theo đv/g: HdA = 6,889.C + 0,029388  1000 m Trong đó: m lượng chế phẩm nghiên cứu (mg) C lượng tinh bột bị thủy phân (gam) 1000 hệ số chuyển mg thành gam 5,885; 0,001671; 7,264; 0,03766; 6,889; 0,029388 hệ số phương trình tính hoạt độ thu phương pháp xử lý toán học số liệu thực nghiệm SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 105 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / 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 Muốn xác định, phải chưng cất để tách rượu khỏi chất hoà tan Lấy 100ml dung dịch lọc giấm chín nhiệt độ khoảng 20 0C 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 20 0C 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 →2 NaI + Na2S4O6 Tiến hành: Lấy 20 ml dung dịch bicromat Kali cho vào bình cầu 500 ml, thêm ml H2SO4 10 ml 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 ̶ gam KI hoà với nước cho vào bình phản ứng, lắc để vào chỗ tối Sau khoảng 10 phút thêm vào 100ml cất định phân I2 vừa tạo thành dung dịch Na2S2O3 0,1 N với thị dung dịch tinh bột 0,5 % xuất màu xanh da trời (màu Cr2(SO4)3) Song song với mẫu thí nghiệm làm với mẫu trắng thay rượu nước cất Lượng rượu chứa mẫu thí nghiệm % rượu sót: ( A − A0 )1,15 20  100 (mg/100ml) 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 SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 106 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / Tiến hành Cân mẫu giấm chín, mẫu 20 g cốc khô biết trước khối lượng Mẫu dùng xác định đường chưa lên men mẫu xác định tổng lượng tinh bột sót Mẫu cho vào bình định mức 250 ml, thêm vào bình 2ml dung dịch ZnSO4 30 % giữ ÷ phút để kết tủa protein Sau cho dung dịch K3Fe(CN)6 15 % thêm nước cất tới nút bình đem lọc vào cốc khơ, dịch lọc ban đầu cịn 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 5ml 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 sôi, cho 1/2 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 5mm 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 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 cơng thức: Đs = 18, 9( D1 − D2 )  f , % 1000 Tổng lượng tinh bột đường giấm chín xác định theo công thức: Đ t= 18, 9( D1 − D2 )  f , % 1000 Trong : f hệ số pha lỗng giấm chín Xác định nồng độ chất hòa tan dịch đường giấm chín Trong dịch đường hố chứa lượng chất hoà tan chủ yếu tinh bột hoà tan, dextrin SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 107 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / đường có gốc glucose khác Ngồi cịn chứa protein, khống Các chất mang tên chung chất khô 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 hồ tan sau lên men cịn gọi độ lên men hay đường sót đo đường kế điều kiện 20 0C 9.4 Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm 9.4.1 Xác định hàm lượng ethanol Xác định theo TCVN 8008:2009 [24] Phương pháp đo tỷ trọng: dựa nguyên lý tỷ trọng dung dịch ethanol nước thấp hàm lượng ethanol nước cao, đo tỉ trọng dung dịch suy hàm lượng ethanol Phương pháp sử dụng cồn kế: chất phương pháp đo tỉ trọng, độ chìm cồn kế dung dịch cho biết hàm lượng ethanol 9.4.2 Xác định hàm lượng acid este cồn Xác định theo TCVN 9637-2 (ISO 1388-2) Cho 100ml cồn pha loãng 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 ̶ giọt phenolphtalein, dùng dung dịch NaOH 0,5 N chuẩn độ đến xuất màu hồng nhạt Hàm lượng axit tính theo cơng thức: V   10  100 (mg/l) C Trong đó: V: Số dung dịch NaOH 0,1 N tiêu hao điện phân 6: Số mg acid axetic ứng với 1ml NaOH 0,1 N 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 ml NaOH 0,1 N nối với hệ thống làm lạnh đun sôi để tạo điều kiện cho phản ứng: CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH Đun xong, đem làm nguội đến nhiệt độ phòng cho ml H2SO4 0,1 N vào bình Sau chuẩn lại H2SO4 dư NaOH 0,1 N tới xuất màu hồng nhạt Hàm lượng este cồn xác định: E = V× 8,8×10× 100/c (mg/l) SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 108 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / V: số ml NaOH 0,1 N tiêu hao chuẩn H2SO4 dư 8,8: lượng este etylic ứng với 1ml NaOH 0,1N 9.4.3 Xác định hàm lượng aldehyt theo phương pháp so màu mắt Xác định theo TCVN 9637-5 (ISO 1388-5) Lấy loạt sáu bình định mức dung tích 100 ml, cho vào dung dịch tiêu chuẩn acetaldehyd theo thể tích quy định, pha lỗng đến vạch mức ethanol lắc Lấy 3,0 ml dung dịch tiêu chuẩn acetaldehyd pha loãng cho vào sáu ống so màu lấy 0,3 ml mẫu cho vào ống so màu Xử lý dung dịch ống, bao gồm ống có chứa phần mẫu sau: pha loãng 10 ml với nước thêm đủ thuốc thử Schiff ncho đến thể tích 14 ml Đậy nút lại, trộn dung dịch (tốt lúc) để yên giá khoảng 25 phút So sánh màu dung dịch mẫu với màu dung dịch so màu tiêu chuẩn, ánh sáng ban ngày Hàm lượng aldehyd, tính theo phần trăm khối lượng acetaldehyd, tính theo cơng thức 𝑚 ρ Trong đó: m khối lượng acetaldehyd dùng để chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn pha loãng để có màu đối chứng gần với màu dung dịch thử, tính gam ρ khối lượng riêng mẫu 20 0C 9.4.4 Xác định lượng ancol metylic Tiến hành: Lấy ống nghiệm to (18x180) khô sạch, cho 0,1 ml dịch cồn rượu cộng thêm 5ml KMnO4 % 0,4 ml dung dịch axit sunfuric đậm đặc Lắc nhẹ để yên sau phút thêm vào 1ml axit oxalic bão hịa để khử lượng KMnO4 dư 2MnO4 + 3H2SO4 + 5(COOH)2→ 10 CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Dung dịch có màu vàng, thêm vào 1ml 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 9.4.5 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 SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 109 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / 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: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 110 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / KẾT LUẬN Sau tháng làm đồ án tốt nghiệp, với hướng dẫn tận tình thầy Bùi Viết Cường, trao đổi góp ý chân thành bạn bè với nỗ lực thân tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất công tuyệt đối từ ngô suất nguyên liệu / giờ” Qua q trình làm đồ án, tơi có thêm nhiều kiến thức công nghệ sản xuất cồn nói riêng việc xây dựng nhà máy thực phẩm nói chung Những điều cần thiết để xây dựng nhà máy sản xuất cồn, cách tính tốn chọn thiết bị cho phù hợp Hiểu rõ cách bố trí máy móc, thiết bị phân xưởng, bố trí tổng mặt nhà máy cho hợp lý Cách tính tốn, lựa chọn phương án lắp đặt, thiết kế nhà máy cách kinh tế Những phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nguyên liệu, bán thành phẩm sản phẩm Mặc dù cố gắng với quỹ thời gian khiêm tốn kiến thức có phần hạn hẹp sinh viên chưa nắm rõ vấn đề tình hình thực tế, đồng thời tài liệu tham khảo khơng nhiều Do đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến q thầy bạn để đồ án hoàn chỉnh Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực Huỳnh Thị Diệu Thiện SVTH: Huỳnh Thị Diệu Thiện GVHD: ThS Bùi Viết Cường 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng (2005), Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn Etylic, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] GS-TS.Ngô Hữu Tình (2003), Cây ngơ, NXB Nghệ An [3] Lê Văn Hoàng (2008), Tinh bột thực phẩm, Đai học Đà Nẵng [4] KS Nguyễn Văn Phước (1979), Kỹ thuật sản xuất rượu etylic, Trường trung học NN – CN thực phẩm Đà Nẵng [5] GS-TS.Lương Đức Phẩm, Công nghệ lên men, NXB giáo dục Việt Nam [6] Nguyễn Trọng Cẩn, Công nghệ enzyme, Nhà xuất nông nghiệp [7] Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm [8] Trần Xuân Ngạch (2005 ), Bài giảng môn học Công nghệ lên men [9] PGS TS Lê Thanh Mai, Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [10] Giáo trình công nghệ lên men, Trường Cao đẳng lương thực thực phẩm [11] Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy hóa chất , Khoa Hóa – Trường Đại học Kỹ Thuật, Đà Nẵng [12] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [13] 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 [14] http://maysangrung.com/ Truy cập ngày 20/4/2019 [15].http://www.thienviet.info.vn/serviceView_269 457.html Truy cập ngày 1/4/2019 [16] http://www.congnghemayviettrung.com/may-dinh-luong-can-dinh-luong-2-1906085.html Truy cập ngày 1/4/2019 [17] https://daklak.gov.vn/-/i-ieu-kien-tu-nhien Truy cập ngày 10/3/2019 [18] https://baotintuc.vn/dan-toc-mien-nui/dak-lak-co-dien-tich-ngo-nhieu-nhat-o-cactinh-tay-nguyen-20120518001806057.htm Truy cập ngày 10/3/2019 [19] https://daklak.gov.vn/-/iv-he-thong-ket-cau-ha-tang-ky-thuat Truy cập ngày 10/3/2019 [20] https://baogiadinh.vn/cac-chat-dinh-duong-co-trong-trai-bap/ Truy cập ngày 10/3/2019 [21] http://tiennong.vn/u3/cay-ngo.aspx [22] http://jcemvn.com/vn/machinery/membrane.html [23] https://vi.wikipedia.org/wiki/Etanol [24] https://vanbanphapluat.co/tcvn-8008-2009-ruou-chung-cat-xac-dinh-do-con Truy cập ngày 5/5/2019 [25].https://vanbanphapluat.co/tcvn-9637-5-2013-ethanol-xac-dinh-ham-luong-cacaldehyd Truy cập ngày 5/5/2019 16.http://www.congnghemayviettrung.com/may-dinh-luong-can-dinh-luong-2-1906085.html Truy cập ngày 1/4/2019 17 https://daklak.gov.vn/-/i-ieu-kien-tu-nhien Truy cập ngày 10/3/2019 18 https://baotintuc.vn/dan-toc-mien-nui/dak-lak-co-dien-tich-ngo-nhieu-nhat-o-cactinh-tay-nguyen-20120518001806057.htm Truy cập ngày 10/3/2019 19 https://daklak.gov.vn/-/iv-he-thong-ket-cau-ha-tang-ky-thuat Truy cập ngày 10/3/2019 20 https://baogiadinh.vn/cac-chat-dinh-duong-co-trong-trai-bap/ Truy cập ngày 10/3/2019 21 http://tiennong.vn/u3/cay-ngo.aspx Truy cập ngày 15/3/2019 22 http://jcemvn.com/vn/machinery/membrane.html Truy cập ngày 15/3/2019 23 https://vi.wikipedia.org/wiki/Etanol Truy cập ngày 18/3/2019 24 https://vanbanphapluat.co/tcvn-8008-2009-ruou-chung-cat-xac-dinh-do-con Truy cập ngày 5/5/2019 25 https://vanbanphapluat.co/tcvn-9637-5-2013-ethanol-xac-dinh-ham-luong-cacaldehyd Truy cập ngày 5/5/2019 26 https://www.czechminibreweries.com/vi/production/brewery-components/coldblock/cylindrical-conical-fermentanks/?fbclid=IwAR1XZE6cBTUM70TVHBXF5CJSGM42R5nUrPJETl4RqqyfFKYXf2_Hc7ue1s Truy cập ngày 5/4/2019 [27] http://dfc.com.vn/thiet-bi-san-xuat/may-tach-ly-tam-saito Truy cập ngày 20/5/2019 ... Cường 31 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô phương pháp nghiền khô suất nguyên liệu / Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4 .1 Kế hoạch sản xuất Bảng 4 .1 Biểu đồ nhập Tháng 10 11 12 Nguyên. .. trình sản xuất nên nhà máy làm việc ca, số ngày sản xuất năm tính số ngày năm trừ ngày lễ tết Bảng 4.2 Bảng ngày công Tháng 10 11 12 Ngày sản xuất 31 24 31 30 31 30 31 30 31 30 31 Ca sản xuất 93. .. sản xuất cồn từ ngô với suất cao hồn tồn Sản xuất cồn từ ngơ thực hai phương pháp nghiền ướt nghiền khơ Xuất phát từ tình hình đó, tơi giao nhiệm vụ ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ