b. Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp
4.4.2Tính lƣợng dịch đƣờng hóa (lƣợng chất khô hòa tan)
Sau khi nấu lƣợng tinh bột bị hao hụt đi do có tổn thất, bao gồm: Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0,2 %.
Tổn thất do công đoạn nấu: 0,8 % . Vậy lƣợng tinh bột mất mát sau nấu là:
m tổn thất = 3269, 416 0, 2 0,8
32, 694 100
kg
Lƣợng tinh bột hòa tan sau khi nấu là: mtbt =3269,416 – 32,694 = 3236,722 kg
Giả sử sau khi nấu và đƣờng hóa có khoảng 60 % tinh bột đã hòa tan chuyển hóa thành đƣờng glucoza, với hệ số chuyển hóa từ tinh bột thành glucoza là k = 1,111. Và 40 % chuyển hóa thành dextrin, với hệ số chuyển hóa từ tinh bột thành dextrin là k’ = 1,0526. Lƣợng glucoza tạo thành là: mglucoza = mtbt× 60 100k = 3236,722× 60 1,111 100 = 2157,599 kg Lƣợng dextrin tạo thành là: , extrin 40 40 3236, 722 1, 0526 1362, 789 100 100 d m k kg Tổng lƣợng đƣờng tạo thành: extrin 2157,599 1362, 789 2520,388 duong glucoza d m m m kg
Mặt khác, sau khi nấu có một lƣợng chất khô không phải là tinh bột sẽ hòa tan vào dịch nấu, chiếm khoảng 20 % so với lƣợng chất khô không phải tinh bột.
Lƣợng chất khô không phải tinh bột hòa tan vào trong dịch bột là: mkht’= , 20 100 ck m = 457,161 20 91,522 100 kg
Lƣợng chất khô không phải tinh bột không hòa tan vào trong dịch bột là: m’’= ,
ck
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 29 Tổng lƣợng chất khô hòa tan trong dịch cháo:
, 2520,388 91,522 2611,91 ckt duong kht m m m kg Lƣợng dịch hòa tan: mdungdịch =mdịchcháo-(m’’+ mtổnthất) = 22764,505 kg Thể tích lƣợng dịch trên: dungdich dungdich m 22764,505 V = = = 21577,730 lít d 1,055 Từ đó ta xác định đƣợc các nồng độ: Nồng độ dịch đƣờng hóa: 1 dungdich 2611,910 100% 100% 11, 47% 22764,505 ckt m N m Nồng độ đƣờng: 2 dung dich 2520,388 100% 100% 11, 07% 22764,505 duong m N m
Độ thuần khiết của dung dịch: 2520,388 100% 100% 96,50% 2611,910 duong x ckt m N m 4.5 Tính lƣợng chế phẩm [7, 88÷109]
4.5.1 Lƣợng Termamyl SC ( enzym dịch hóa )
Bảng 4.2: Tỷ lệ sử dụng enzym dịch hóa Termamyl SC trên nguyên liệu gạo
Các chỉ tiêu 0,1 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 Đƣờng khử sau khi đƣờng hóa 60 phút (g/l) 31,6 32,1 33,4 34,7 34,7 34,7 34,7 Độ Brix (%) 16,2 16,4 16,8 17,5 17,5 17,5 17,5 Độ Ball (%) 15,0 15,1 15,5 16,4 16,4 16,4 16,4
SVTH: Trần Trọng Nguyên 30 Qua bảng 4.2 ta thấy rằng lƣợng enzym dùng đủ để hồ hóa 1kg tinh bột gạo là 0,3ml, với lƣợng enzym nhiều hơn thì các chất khô và lƣợng đƣờng tạo ra vẫn không tăng nhƣng tiêu tốn enzym.
Cứ 1kg tinh bột cần sử dụng 0,3ml Termamyl SC.
Vậy 3269,416 kg tinh bột cần sử dụng VTer Termamyl SC. → VTer= 980,83ml 1 lít.
Bảng 4.3: Ảnh hƣởng của pH đến hoạt động của enzym Termamyl SC
pH Các chỉ tiêu 4,5÷4,9 5,0÷5,4 5,5÷5,9 6,0÷6,4 6,5÷6,9 7,0÷7,5 7,6÷8,0 Độ Brix (%) 16,5 16,9 17,5 17,5 17,5 17,5 17,5 Độ Ball (%) 15,4 15,9 16,4 16,4 16,4 16,4 16,4 Hàm lƣợng đƣờng sau 1 giờ đƣờng hóa (g/l) 33,6 33,8 34,7 34,7 34,7 34,7 34,7
Enzym Termamyl SC có khả năng hoạt động trong 1 khoảng pH rộng , điều này rất thuận lợi cho việc sản xuất. Trong sản xuất rƣợu, nếu pH của nƣớc có biến đổi trong khoảng 5,5÷8,0 thì cũng không cần điều chỉnh pH khi tiến hành dịch hóa.
4.5.2 Lƣợng Spyrizym Plus ( enzym đƣờng hóa )
Bảng 4.4: Chỉ tiêu của dịch đƣờng hóa khi sử dụng các loại enzym khác nhau cùng liều lƣợng ( 0,65 lít/1000kg tinh bột).
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 31 Qua bảng 4.4 cho ta thấy, khi sử dụng cùng liều lƣợng enzym, kết quả enzym Spyrizym Plus cho hiệu quả cao nhất. Đây là loại enzym mới, dƣới tác động của kỹ thuật di truyền ngƣời ta đã chuyển gen giúp cho quá trình đƣờng hóa tốt hơn.
Bảng 4.5: Chỉ tiêu đƣờng hóa khi sử dụng tỷ lệ enzym Spyrizym Plus khác nhau
Qua bảng 4.5, ta thấy lƣợng enzym phù hợp cho quá trình đƣờng hóa của enzym này là 0,7 ml cho 1 kg tinh bột. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cứ 1 kg tinh bột cần sử dụng 0,7 ml Spyrizym Plus.
Vậy 3269,416 kg tinh bột cần sử dụng VSpy ml Spyrizym Plus
3269, 416 0, 7 2288,59 1 Spy V ml 2,3 lít.
Enzym Spyrizym Plus hoạt động tốt ở khoảng nhiệt độ 55÷650C, nếu ở nhiệt độ cao hơn 650C, một lƣợng enzym sẽ bị biến tính và giảm khả năng đƣờng hóa. Khi sử dụng biện pháp đƣờng hóa liên tục và kết hợp làm lạnh bằng chân không để làm giảm nhiệt độ đƣờng hóa thì việc dùng enzym Spyrizym Plus là thích hợp.
Các chỉ tiêu
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80
Đƣờng khử sau khi đƣờng hóa 60 phút (g/l)
67,1 67,8 68,5 69,3 70,0 70,0 70,0
Độ Brix (%) 17,6 17,7 17,8 17,9 18,0 18,0 18,0
SVTH: Trần Trọng Nguyên 32 Bảng 4.6: Ảnh hƣởng của pH đến hoạt động của enzym Spyrizym Plus
Qua bảng 4.6, ta thấy enzym Spyrizym Plus lại có thể hoạt động trong 1 khoảng pH rất rộng (4,6÷5,9). Theo kinh nghiệm, sau khi đƣờng hóa xong pH của dịch cháo thông thƣờng là 5,5÷5,9. Do vậy không cần phải điều chỉnh pH về 4,0÷4,5 nhƣ một số enzym đƣờng hóa trƣớc đây, nhằm tránh sử dụng một lƣợng lớn axit, giảm chi phí sản xuất và không gây ô nhiễm môi trƣờng,
4.5.3 Tính lƣợng nấm men Angel Trung Quốc
Loại men này có những ƣu điểm sau:
Chịu đƣợc nhiệt độ cao và hoạt động đƣợc trong khoảng nhiệt độ rộng. Chịu đƣợc những điều kiện bất lợi trong quá trình lên men nhƣ pH thấp và hoạt động đƣợc trong khoảng pH rộng .
Bảng 4.7: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến sự lên men của nấm men Angel Trung Quốc
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 33 Đây là một thuận lợi cho sản xuất cồn vì khi sử dụng loại nấm men này sẽ giảm chi phí trọng việc giải nhiệt dịch cháo sau khi đƣờng hóa. Với loại enzym này trong quá trình lên men nên khống chế nhiệt độ trong khoảng 30÷400C, nếu nhiệt độ tăng đến 43÷440C một số tế bào nấm men bị sốc nhiệt và yếu đi nên hiệu quả kém. Trong trong sản xuất với công nghệ nấu và dịch hóa liên tục lƣợng men khô cần thiết cho lên men 1,5g/1kg tinh bột.
mmen = 3269,416 × 1,5 = 4904,12 g 5 kg 4.6 Tính lƣợng chất sát trùng Na2SiF6 Trong đƣờng hóa sử dụng chất sát trùng có tỷ lệ 2 0 /000 so lƣợng dịch cháo : 2 23162,838 4, 633 10000 sattrung m kg.
4.7 Tính cân bằng cho công đoạn lên men
Với lƣợng men giống là 10% nhƣng lấy từ dịch đƣờng hóa ra nên khối lƣợng của dịch lên men xem nhƣ không đổi và bằng khối lƣợng dịch sau đƣờng hóa. Lƣợng dịch sau khi đƣờng hóa là:
mlênmen = mdungdich + mTer + mSpy + msattrung 22772,438 kg.
Với khối lƣợng riêng của dung dịch đƣờng là d1,087 kg/lít do đó ta có thể tích lƣợng dịch lên men là: 22772, 438 20950 1, 087 lenmen V lít.
4.7.1 Lƣợng cồn khan thu đƣợc sau khi lên men
Theo lý thuyết lƣợng cồn khan tạo ra đƣợc sau lên men là:
tb con lt
V =m x 0,71969=3269,416 x 0,71969 = 2352,966lít.
Nhƣng do có tổn thất từ đầu cho đến sau lên men nên lƣợng cồn thực tế là: Tổn thất do nguyên liệu: 0,2 %.
Tổn thất do nấu, đƣờng hóa, lên men: 8,8 %.
Tổn thất không xác định: 1%. Vậy tổng tổn thất sau lên men: 10 %. → Lƣợng tinh bột tổn thất: 3269, 416 10 326,942
100 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kg. Quy ra lƣợng cồn khan là: 326,942 x 0,71969 = 235,297 lít.
Lƣợng cồn thực tế trong giấm chín sau khi lên men là:
( ) ( ) ( ) 2352,966 235, 297 2117, 669
con tt con lt con tonthat
V V V lít.
SVTH: Trần Trọng Nguyên 34
4.7.2 Tính độ cồn trong giấm chín sau lên men
Tính lƣợng CO2 tạo ra theo phƣơng trình (4.2) ta có: Cứ 92kg cồn tạo ra thì cũng sinh ra 88kg CO2
Vậy 1670,865 kg cồn tạo ra thì sinh ra mCO2 kg CO2 → 2 1670,865 88 1598, 22 92 CO m kg.
Vậy lƣợng giấm chín còn lại là :
2
âm 22772,438 1598, 22 21174, 218
gi lenmen CO
m m m kg.
Tỷ trọng giấm chín là d = 1,05 kg/l. Vậy thể tích của giấm chín là: âm 21174, 218 20166 1, 05 gi V lít. Độ cồn trong giấm chín là: % cồn (v/v) = ôn giâm 2117, 699 100% 100% 10,502% 20166 c V V V.
% cồn (theo khối lƣợng) = ôn giâm 1670,865 100% 100% 7,891% 21174, 218 c m m
4.8 Tính cân bằng cho công đoạn chƣng cất
Tổn thất của quá trình chƣng cất tính theo % tinh bột là: 5%.
Vậy lƣợng tinh bột tổn thất là : 5 3269, 416 5 163, 471 100 100 tonthat tb m m kg. Quy ra cồn khan : 163,4711 × 0,71969 = 117,649 lít. Hay tƣơng đƣơng: 117,649 × 0,789 = 92,825 kg. Vậy lƣợng cồn thu đƣợc sau tinh luyện là:
mcồn =1670,865 – 92,825 = 1578,040 kg. Hay tƣơng đƣơng: ôn
ôn 1578,04 2000, 051 0, 789 0, 789 c c m V lít 2000 lít.
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 35
4.9 Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện
Tính cân bằng cho hệ thống chƣng luyện (tính cho 100 kg giấm) theo sơ đồ chƣng luyện tháp 3: [7, 194÷199]
Hình 4.1: Sơ đồ cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt cho hệ thống chƣng luyện Tổn thất chƣng luyện là 5 % ta phân bố nhƣ sau: tháp thô: 2,3%, tháp andehyt: 0,5%, tháp tinh: 2,2%.
4.9.1 Tính cân bằng cho tháp thô
4.9.1.1 Cân bằng vật chất (tính cho 100 kg giấm)
Theo sơ đồ chƣng luyện (hình 4.1) ta có: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lượng vào tháp:
Lƣợng giấm chín đi vào tháp thô: M. Lƣợng hơi đi vào tháp thô: H1.
Ra khỏi tháp:
Sản phẩm đỉnh ra tháp: G1 Lƣợng bã thải: B Do đó ta có phƣơng trình cân bằng vật chất. M + H1 = G1 + B.
Vì tính cho 100kg giấm nên ta có (M = 100kg): 100 + H1 = G1 +B (4.4)
SVTH: Trần Trọng Nguyên 36 Mặt khác, lƣợng bã rƣợu (B) bằng lƣợng (H1) ngƣng tụ cộng với lƣợng giấm thừa còn lại R.
Thay B = H1 + R vào (4.4) ta có: 100 + H1= G1 + H1 + R.
→ R = 100 - G1. (4.5)
4.9.1.2 Cân bằng nhiệt lượng
Phƣơng trình cân bằng rƣợu ở tháp thô khi bỏ qua tổn thất rƣợu theo bã: 100.X = G1 .Y
Trong đó, X - nồng độ rƣợu trong giấm, % khối lƣợng. Y - nồng độ rƣợu trong hơi bay ra, % khối lƣợng. G1 = 100. X
Y (4.6)
Tra từ bảng Phụ lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi và dùng công thức nội suy ta tính đƣợc: với % khối lƣợng rƣợu trong giấm là 7,891 % thì % khối lƣợng rƣợu tƣơng ứng trong thể hơi là 47,285 %.[1, 264÷265]
Từ (4.6) → G1 = 100. 7,891 =16,690 kg.
47,285 → R = 100 - G1 = 83,310 kg. Từ phƣơng trình cân bằng nhiệt của tháp thô:
100.c.t + H1 = (R + H1)cbtb + G1i1 + Q1.
(4.7)
H1 = lƣợng hơi cấp cho tháp thô, kg.
c, cb - tỉ nhiệt của giấm và bã rƣợu, kcal/kg.0C. t, tb - nhiệt độ của giấm và bã rƣợu,0C.
i, i1 - nhiệt hàm hơi của nƣớc và hơi rƣợu, kcal/kg.
Q1 – tổn thất nhiệt quanh tháp thƣờng lấy bằng 500 kcal/100kg giấm.
t = 750C (nhiệt độ của giấm sau khi qua bình hâm trong thực tế từ 70-800C, ta lấy giá trị trung bình để tính ).
1 1 1 1 . 100 . H = b b b b Rc t G i c t Q i c t
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 37 Với nồng độ cồn trong giấm chín đi vào tháp thô là 7,891 %, tra bảng Phụ
lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi của và dùng công thức nội suy
tính ra nhiệt độ sôi của giấm chín là t292,68 0C. Ta lấy nhiệt độ của bã rƣợu bằng nhiệt độ sôi của giấm tb= t2. [1, 264÷265]
Cũng tra từ bảng phụ lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi của cuốn sách trên, với % khối lƣợng rƣợu trong giấm là 7,891 % thì % khối lƣợng rƣợu tƣơng ứng trong thể hơi là 47,285 %.
Nồng độ rƣợu thực tế trong bã rượu thƣờng vào khoảng 0,015-0,03 % V
tƣơng đƣơng với % khối lƣợng là 0,01% , tra bảng Phụ lục II: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi ta đƣợc % khối lƣợng tƣơng ứng trong thể hơi là (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0,13%.
Tiếp tục tra bảng Phụ lục VI: Nhiệt hàm hơi của hơi rượu – nước ở các nồng độ khác nhau khi bay hơi và ngưng tụ ở áp suất 760 mmHg, ta tính đƣợc tỉ
nhiệt trung bình của giấm và bã rƣợu lần lƣợt là: [1, 272]
c 0,97 kcal/kg.độ. cb 1,00 kcal/kg.độ.
Từ bảng Phụ lục VI: Nhiệt hàm hơi của hơi rượu – nước ở các nồng độ khác nhau khi bay hơi và ngưng tụ ở áp suất 760 mmHg ta cũng tra đƣợc nhiệt
hàm hơi của hơi rƣợu ở 47,285 % khối lƣợng hơi là: i1 470,11 kcal/kg.
Mặt khác, hơi nƣớc cấp vào tháp phải giữ đƣợc nhiệt độ của đáy tháp ổn định ở 103-1050C. Ta chọn nhiệt độ của hơi nƣớc cấp vào tháp là 1060C, nhiệt hàm của hơi nƣớc đƣợc tính theo công thức:
i = r + chn . thn = 597,3 + 0,44 x 106 i = 643,94 kcal/kg.
r: ẩn nhiệt hóa hơi của nƣớc, kcal/kg. chn: tỉ nhiệt của hơi nƣớc, kcal/kg.độ.
Thay các giá trị c, cb, t, tb, i, i1 vừa tìm đƣợc vào (3.4) ta đƣợc:
1 (83,31 x 1 x 92,68) + (16,690x 470,11) - (100 x 0,97 x 75) + 500 H = (643,94 -1 x 92,68) 1 H =15,950 kg.
SVTH: Trần Trọng Nguyên 38
4.9.2 Tính cân bằng cho tháp aldehyt
4.9.2.1 Cân bằng hơi
Tiêu hao hơi cho tháp aldehyt phụ thuộc và sơ đồ công nghệ, hàm lƣợng este và aldehyt cũng nhƣ mức độ làm sạch sản phẩm. Lƣợng hơi tiêu hao cho tháp aldehyt trong thực tế có thể từ 0,4 đến 1,5 kg/kg cồn khan. Đối với sơ đồ gián tiếp chúng ta lấy 1,0 kg hơi/ kg cồn khan. Do đó tiêu hao hơi H2 cho tháp aldehyt là: [1, 197]
H2 = 1. G1. Y1 = G1.X1 kg (4.8)
Y1- nồng độ rƣợu trong hơi ra khỏi tháp thô cũng bằng nồng độ X1 trong chất lỏng ngƣng tụ đi vào tháp aldehyt theo % khối lƣợng.
H2= G1.Y1 = 16,690 x (47,285/100) = 7,892 kg.
4.9.2.2 Cân bằng vật chất
Phƣơng trình cân bằng vật chất: G1 + H2 = A + G2
Giả sử lƣợng cồn đầu A lấy ra không đáng kể, có thể xem A = 0. Do đó: G2 = G1 + H2 = 16,690 + 7,892 = 24,582 kg (4.9)
Dựa vào (4.8) và (4.9) ta suy ra, lƣợng rƣợu đi vào tháp G1X1 và ra khỏi tháp G2X2 gần bằng nhau:G1X1 G2X2.
→ X2 G X /G = (16,690x47,285)/24,582 = 32,105 %1 1 2 .
Trong thực tế lƣợng cồn đầu lấy ra khoảng 3 đến 5% nhƣng lại có lƣợng hơi H2O ngƣng tụ lại tháp nên xét về khối lƣợng dịch vào và ra khỏi tháp có thể xem là bằng nhau. Tuy nhiên, nồng độ rƣợu đi vào tháp tinh sẽ thấp hơn so với nồng độ cồn thô vào tháp aldehyt.
4.9.2.3 Cân bằng nhiệt lượng
Phƣơng trình cân bằng nhiệt:
1. .1 1 2 . . .a a 2 2 2 . .a .a 2
G c t H i v A c t G c t v A i A i Q
Thay G2 = G1 + H2 và Aia = 0 rồi chuyển vế ta đƣợc:
v.A.(ia -cata ) = G1.(c1.t1 – c2t2 ) + H2.(i – c2.t2) – Q2 Biết rằng v.A.(ia - cata) = F.ra (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chương 4. Cân bằng vật chất
SVTH: Trần Trọng Nguyên 39
(4.10)
G1 – khối lƣợng hỗn hợp rƣợu đi vào tháp aldehyt, kg (16,690 kg).
G2 – khối lƣợng hỗn hợp rƣợu đi vào tháp tinh, kg (24,582). H2 – khối lƣợng hơi vào tháp aldehyt, kg (7,892 kg)
c1 =0,806 - tỉ nhiệt của hỗn hợp rƣợu ( 47,285 % khối lƣợng lỏng ) vào tháp aldehyt , kcal/kg.
c2 =0,843 - tỉ nhiệt của hỗn hợp rƣợu ( 32,105 % khối lƣợng lỏng ) ra tháp aldehyt , kcal/kg.
ca - tỉ nhiệt của hỗn hợp rƣợu ra khỏi đỉnh tháp aldehyt , kcal/kg. t1 = 83 : nhiệt độ của hỗn hợp đi vào tháp aldehyt,0C.
t2 = 84 : nhiệt độ của hỗn hợp đi ra khỏi tháp andehyt,0C. ta = nhiệt độ của hỗn hợp hồi lƣu, 0C.
A – lƣợng cồn đầu lấy ra, kg.
v - tỉ số hồi lƣu.
ia – nhiệt hàm hơi của rƣợu ra khỏi đỉnh tháp, kcal/kg.
i – nhiệt hàm hơi của hơi nƣớc cấp vào tháp aldehyt, kcal/kg. Q2 – tổn thất nhiệt, lấy bằng 500 kcal.
311,854
a
r : Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp rƣợu hồi lƣu ở nồng độ32.105%
khối lƣợng, kcal/kg.
Thay các giá trị trên vào (4.10), ta đƣợc:
1.( .1 1 2 2) 2( 2 2) 2 a G c t c t H i c t Q F r