Hệ ethanol-nước và các tạp chất lấy từ phương pháp lên men là một hệ nhiều cấu tử phức tạp với hai cấu tử chính ethanol, nước và hơn 50 tạp chất khác chỉ chiếm không quá 5% phần mole. Chất lượng của cồn thực phẩm sau khi tinh chế phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng của các tạp chất này lưu lại trong sản phẩm. Cho dù hàm lượng nhỏ nhưng chúng cũng ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của cồn tinh chế. Để tách triệt để các tạp này khỏi cồn sản phẩm thì cần phải hiểu rõ hành vi biến đổi của các cấu tử để từ đó có chiến lược hợp lý tách tạp triệt để nhất. Đối với tháp chưng luyện gián đoạn, chế độ vận hành có ảnh hưởng rất lớn đến phân bố của các cấu tử tạp chất này, do vậy tìm ra được một chế độ vận hành tháp thích hợp để có thể tách các tạp chất này đang được nghiên cứu bởi nhiều học giả. Cụ thể là tìm ra được chế độ vận hành mà các tạp chất tích tụ ở cùng một khoảng thời gian và không gian nhất định trên tháp chưng, từ đó có thể phân tách chúng dễ dàng.
Hỗn hợp ethanol, nước, và các tạp chất là hỗn hợp không lý tưởng điển hình và trong hỗn hợp này có nhiều điểm đẳng phí. Chính vì lý do đó để tách được các tạp chất một cách hiệu quả cần phải có những nghiên cứu toàn diện về hệ ethanol, nước và các tạp chất.
Các kết quả thực nghiệm và kết quả dự đoán cân bằng pha cho phép ta chia các tạp trong hệ ethanol-nước sau khi lên men thành các nhóm tạp sau:
Nhóm tạp đầu: bao gồm các tạp chất có hệ số bay hơi cao hơn so với ethanol tại mọi nồng độ của ethanol. Trong tháp chưng luyện các tạp này tập trung ở các đĩa phía trên. Đại diện của nhóm tạp đầu này là: diethyl este, aldehyde acetate, ethyl muravic este, akrolein, methyl acetate, ethyl acetate, aldehyde n-maslianic, di- acetone, tri-ethyl amin, aldehyde crotonic, tri-methylamin…
Học viên: Phan Thị Quyên
25
Nhóm tạp đuôi: bao gồm các tạp chất có độ bay hơi nhỏ hơn ethanol tại mọi nồng độ của ethanol. Trong quá trình chưng luyện các tạp chất được lấy ra ở đáy tháp chưng luyện. Các tạp điển hỉnh của nhóm này là axít acetíc, furfurol…
Nhóm tạp trung gian: Ở nồng độ ethylic cao, các tạp này có độ bay hơi thấp hơn độ bay hơi của ethanol và ở nồng độ ethanol thấp các tạp này có độ bay hơi cao hơn ethnol. Các tạp này luôn khó bay hơi hơn ethylic ở bất cứ nồng độ nào. Vùng tích tụ tối đa các tạp chất này là vùng giữa tháp chưng luyện. Các đại diện của nhóm tạp này là: iso-amilic, iso-butanol, iso – propanol, các este iso-valeric-iso amylic, iso amylic axetic, iso valeric ethylic iso-propanol, ethyl iso maslianat, este của acid iso valeic, ethyl propyonat….
Nhóm tạp vòng quanh: ở vùng nồng độ ethanol cao các tạp này có độ bay hơi cao hơn độ bay hơi của ethanol, còn ở vùng nồng độ thấp các tạp này có độ bay hơi thấp hơn độ bay hơi của ethanol. Nhóm các tạp chất này có vùng tích tụ của chúng nằm tại đỉnh tháp và đáy tháp. Đại diện điển hình của nhóm tạp này là methanol…
Chỉ tiêu chất lượng của cồn phải đạt tiêu chuẩn TCVN 7043 – 2002 về phân loại cồn thực phẩm. Tuỳ theo nồng độ rượu và mức độ làm sạch tạp chất mà người ta chia cồn thành 2 loại với các chỉ tiêu chất lượng như sau:
Bảng 1: Chỉ tiêu chất lượng của cồn đạt tiêu chuẩn TCVN 7043 – 2002
STT Chỉ tiêu chất lượng Cồn loại I Cồn loại II
1 Nồng độ ethanol, %V ≥96 95
2 Hàm lượng aldehyde tính theo aldehyde acetate,mg/l 8 20 3 Hàm lượng este tính theo ethyl acetate,mg/l ≤30 50 4 Hàm lượng dầu fusel tính theo isoamylic và isobutanol,
Học viên: Phan Thị Quyên
26
5 Hàm lượng methanol, %V 0,006 0,1
6 Hàm lượng axit tính theo axit acetic, mg/l 9 18
7 Hàm lượng furfurol, mg/l không được
có
không được có
8 Thời gian oxy hoá (phút) 25 20
9 Màu sắc Trong suốt Không màu