Khóa luận tốt nghiệp
L
ờ
i c
ả
m
ơ
n
Với kiến thức sau gần hai năm học lý thuyết tại trường Đại Học Công
Nghiệp Hà Nội,dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo,cô giáo khoa
hóa đă biệt là thầy giáo Th.S NGUYỄN MINH VIỆT đến nay em đã hoàn
thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Tính toán và thiết kế phân xưởng lên men
rượu với năng suất 10triệu lít/năm ”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S NGUYỄN MINH VIỆT đã
tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong khoa hóa đã tạo điều
kiện chỉ bảo và hướng dẫn em hoàn thành cuốn đồ án này.
Do kiến thức của em còn hạn chế cho nên không thể tránh khỏi sự sai
xót trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp.Em mong muốn nhận được sự đóng
góp quý báu của các thầy giáo cô giáo để đồ án của em được hoàn thiện hơn
và để em bảo vệ thành công đồ án này.
Việt trì,ngày 25 tháng 03 năm 2011
Sinh viên
Lã Thị Thu Hà
SV:Lã Thị Thu Hà 1
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU

Trang 19
Bảng 1.3 Bảng chỉ tiêu chất lượng cồn Trang 20
Bảng 1.4
Bảng so sánh lên men liên tục và lên men
gián đoạn
Trang 31
Bảng 2.1 Bảng các thông số của cánh khuấy Trang 38
Bảng 2.2 Bảng các thông số của thùng lên men Trang 40
MỤC LỤC
SV:Lã Thị Thu Hà 3
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
Trang
Danh mục các bảng 3
PHẦN I
Chương 1:Giới thiệu chung về rượu etyic 6
1.1.Sơ lược về lịch sử phát triển nghành công nghiệp 6
sản xuất rượu etylic ở nước ta và trên thế giới
1.1.1.Sơ lược về sự phát triển rượu ở nước ta và trên thế giới 6
1.1.2.Tình hình sản xuất và sử dụng cồn etylic trên thế giới 7
1.2.Những tính chất cơ bản của rượu etylic 8
Chương 2:Quy trình công nghệ sản xuất cồn thực phẩm 11
đi từ gạo
2.1.Tổng quan về nguyên liệu sản xuất cồn thực phẩm 12
2.2.Nghiền nguyên liệu 13
2.3.Nấu nguyên liệu 14
2.3.1.Mục đích của nấu nguyên liệu 14

2.2.Tính toán và lựa chọn cách bố trí phân xưởng lên men 40
2.3.Cách bố trí các đường ống dẫn trong phân xưởng 41
PHẦN III
KẾT LUẬN 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHẦN I
SV:Lã Thị Thu Hà 5
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN
***
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RƯỢU ETYLIC
1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển nghành công nghiệp sản xuất rượu etylic ở
nước ta và trên thế giới
1.1.1 Sơ lược về sự phát triển rượu ở nước ta và trên thế giới
Rượu là tên gọi chung cho những hợp chất hữu có nhóm định chức
hydroxyl (OH) đính trực tiếp vào gốc alkyl (R). Như vậy tên gọi và tính chất
của rượu phụ thuộc vào gốc alkyl, tên gọi và số lượng nhóm hydroxyl đính
vào gốc alkyl.
Rượu etylic có tên khoa học là Spiritus_ Vini ( tính chất của vang), có
công thức phân tử C
2
H
5
OH.

o
C, tích luỹ phức hệ
lên nem tương đối phân giải tinh bột đạt hiệu suất cao mà còn khả năng lên
men một phần đường thành rượu.
Từ đó một loạt các nhà máy sản xuất rượu từ tinh bột ( chủ yếu là gạo)
được thành lập ở Hà Nội, Nam Định, Hải Dương, Sài Gòn …
Sau ngày Miền Nam hoàn toàn giải phóng các nhà máy sản xuất rượu cồn
từ mật rỉ được xây dựng rất nhiều như : Nhà máy cồn quảng Ngãi, Việt Trì ,
Nghệ An…
1.1.2 . Tình hình sản xuất và sử dụng cồn etylic trên thế giới
Cồn được con người xem là sản phẩm thực phẩm nhưng cũng là sản phẩm
có nguy cơ độc hại đến con người. Tuy nhiên sản lượng vẫn ngày càng tăng
thêm.
Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn để pha chế rượu và các nhu
cầu khác nhau như: y tế, nguyên liệu và nhiên liệu cho các nghành khác.
Tuỳ theo tình phát triển ở mỗi nước tỷ lệ cồn dùng cho các ngành rất đa
dạng và khác nhau.
Ở nước công nghiệp rượu vang phát triển như : ý, Pháp , Tây Ban Nha,
Mônđôva Cồn được dùng để tăng thêm nồng độ rượu. Một lượng lớn cồn
SV:Lã Thị Thu Hà 7
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
dùng để pha chế các loại rượu như: Whisky, Batrty, Batrdy, Napoleon,
Ruum
Trong thời gian 1945 – 1944 nước Nhật chỉ có 19,1% cồn được đưa vào để
pha chế rượu, ở Đan Mạch chỉ có 11,6%, Bỉ cồn được đưa vào pha chế rượu
chiếm 39% sản lượng/ năm. Liên Xô (cũ) cồn đưa vào sản xuất đồ uống

4
= 0,7894 , d
15
4
= 0,7942 , d
0
4
= 0,8060
Phân tử lượng : 46,03 ; Nhiệt độ sôi : 78,32
0
C ở áp suất 760 mmHg, nhiệt
độ bắt lửa 120
0
C, nhiệt dung riêng : 0,548 kJ/kg.độ ( ở 20
o
C ) và
0,769kJ/kg.độ ( ở 60
o
C ); năng suất toả nhiệt : 60642 ÷ 7,100 kcal/kg.
1.2.2. Tính chất hoá học của rượu etylic
Rượu etylic có công thức phân tử là: C
2
H
5
OH hay CH
3
-CH
2
- OH. Do cấu
trúc phân tử của rượu gồm hai thành phần gốc etyl và nhóm hydroxy, nên tính

COOH + 2H
2
O
C
2
H
5
OH + 3O
2
Mãnh liệt 2CO
2
+ 3H
2
O
1.2.2.2. Tác dụng với kim loại kiềm và kiềm thổ:
Trong trường hợp này rượu etylic được coi như một axit yếu và có những
phản ứng với kim loại kiềm và kiềm thổ tạo thành muối alcolat.
2C
2
H
5
OH +2M = 2C
2
H
5
OM + H
2
↑
( Alcolat kiềm)
C

2
NH
3
+ H
2
O ( etyl amin)
1.2.2.4. Tác dụng với axit :
Rượu etylic tác dụng với axit tạo thành este.
Tuỳ theo từng loại axit khác nhau tạo thành este khác nhau. Trong trường
hợp này rượu đóng vai trò kiềm yếu
- Đối với axit hữu cơ: Rượu tác dụng với axit hữu cơ tạo thành este thơm.
C
2
H
5
OH + CH
3
COOH = C
2
H
5
COOCH
3
+ H
2
O
(etyl axetal)
SV:Lã Thị Thu Hà 9
Lớp LTCĐ-ĐH H
6

H
5
OH = Fe
2
O
3
+ CH
3
CHO + H
2
O
Fe
2
O
3
+ C
2
H
5
OH = FeO + CH
3
CHO + H
2
O
Do vậy lượng rượu bị giảm đi rõ rệt nếu chưng cất tinh chế hoặc bảo quản
rượu bằng thiết bị chế tạo bằng sắt.
1.2.3 Tính chất sinh học
Rượu etylic có tính chất sát trùng mạnh vì rượu hút nước sinh lý của các tế
bào làm khô chất albumim.
Cường độ sát trùng tỷ lệ thuận với nồng độ rượu. Nhưng tác dụng sát trùng

H¬i
Thuèc S¸t
Trïng
Nh©n
Gièng
EnZim
Termamy
l
Cån s¶n
phÈm
Th¸p th«
Lªn men
§êng ho¸
Th¸p
Aldehyt
Th¸p tinh
chÕ
§¹m Ure
Thu Håi
CO
2
Men
Gièng
Aldehyt
Cån Xanh
EnZim
Sanuper
Khóa luận tốt nghiệp
2.1. Tổng quan về nguyên liệu sản xuất cồn thực phẩm
Yêu cầu chung:

dưới tác dụng của nấm men.
* Tinh bột: Tinh bột là gluxit dự trữ phổ biến nhất trong thực vật ( khoai,
sắn và các loại ngũ cốc ). Hạt tinh bột có hình dáng rất khác nhau với kích
thước từ 2 ÷ 15mm. Tinh bột không có nước có khối lượng riêng khoảng
1.633 ÷ 1.648 là chất hoạt động quang học có [α]
D
20
: 176.8÷ 203
o
(tuỳ theo
từng loại hạt ). Tinh bột là chất keo háo nước điển hình, cấu tạo từ amyloza –
mạch thẳng và amylopectin. Tỷ số amyloza và amylopectin vào khoảng 1:4.
Cả hai đều cấu tạo từ những gốc α- D-glucoza. Amyloza có cấu tạo mạch
thẳng, chúng được liên kết bởi các mối α-1,4 glucoza còn amylopectin được
SV:Lã Thị Thu Hà 12
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
nối với nhau bởi cấc mối α-1,4 glucozit và α-1,6 nên tạo thành nhiều nhánh.
Ngoài amyloza và amylopectin trong tinh bột còn chứa một lượng nhỏ các chất
khác như muối khoáng, chất béo, protit Hàm lượng chung của chúng
khoảng 0.2 ÷0.7% .
Tinh bột không hoà tan trong nước lạnh, trong rượu và ete – amyloza dễ
tan trong nước nóng và tạo nên độ nhớt của dung dịch. Amylopectin khi hoà
tan trong nước nóng tạo nên dung dịch rất nhớt.
Trong nước nóng tinh bột sẽ hút nước trương nở và tạo dạng gel. Mức độ
trương của tinh bột phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng dần nhiệt độ, dịch tinh
bột sẽ biến thành dạng keo và gọi là hồ tinh bột. Nhiệt độ làm hồ tinh bột có

phần lớn màng tế bào còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc của enzim với tinh bột.
Mặt khác ở trạng thái không hoà tan, amylaza tác dụng lên tinh bột chậm kém
hiệu quả vì vậy mục đích chủ yếu của nấu nguyên liệu là nhằm phá vỡ màng
tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành dạng hoà tan trong dung
dịch.
Trong quá trình nấu, phần lớn màng của tế bào chưa nghiền vẫn giữ
nguyên cấu tạo của chúng vì chỉ bị phá vỡ khi khuấy trộn hoặc phóng cháo
qua van hẹp sang thiết bị lớn hơn. Lúc đó xảy ra hiện tượng tự bay hơi nước
trong tế bào, thể tích hơi nước tăng khoảng 1500 lần so với thể tích nước
trong tế bào, nhờ đó màng tế bào bị phá vỡ và tinh bột được giải phóng. Tính
chất này được áp dụng để chế tạo các thiết bị nấu liên tục. Có thể nói nấu
nguyên liệu là quá trình bân đầu nhưng rất quan trọng trong sản xuất cồn
etylic. Các quá trình kỹ thuật tiếp theo tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào kết
quả của nấu nguyên liệu.
2.3.2.Quá trình nấu nguyên liệu
Nấu nguyên liệu có thể thực hiện một trong 3 phương pháp: gián đoạn, bán
liên tục, liên tục. ở nước ta với trình độ phát triển khoa học công nghệ như
hiện nay hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp nấu liên tục.
Nấu liên tục có nhiều ưu điểm hơn so với nấu gián đoạn và bán liên tục do:
- Tận dụng được nhiều hơi thứ do có thể đun dịch cháo tới nhiệt độ cao mà
không ảnh tới làm việc của thiết bị
SV:Lã Thị Thu Hà 14
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
- Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp hoặc thời gian ngắn nên giảm được tổn thất
đường do cháy và tạo melanoidin. Nhờ đó hiệu suất rượu tăng 5 lít so với nấu
bán liên tục và 12 lít/tấn tinh bột so với nấu gián đoạn

Đường hóa dịnh cháo có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hay
liên tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau. Nhưng dù theo phương pháp nào thì
quá trình đường hoá cũng bao gồm :
SV:Lã Thị Thu Hà 15
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
-Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hoá.
-Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo và giữ nhiệt độ trên trong thời gian
xác định để amylaza chuyển hoá tinh bột thành đường
-Làm lạnh dịch đường hoá tới nhiệt độ lên men.
2.5.Qúa trình lên men
Tạo ra môi trường thích hợp để nấm men hoạt động, tạo quá trình rượu
hóa một cách tốt nhất.
2.5.1Cách tiến hành
- Trước khi sử dụng phải kiểm tra toàn bộ hệ thống:động cơ,bộ giảm
tốc,cánh khuấy, hệ thống đường ống, các van và bơm, khi an toàn vệ sinh
sạch sẽ thì mới đưa vào sử dụng.
- Sát trùng thùng: ta mở van hơi từ dưới đáy lên rồi đổ khoảng 0,3-0.61
Foocmon vào, mục đích là để sát trùng.Thời gian sát trùng là 30p.Yêu cầu mở
van hơi nóng vừa phải, khi thấy hơi nhẹ bay ra khỏi miệng thùng là vừa.
-Khi mở rộng van nào trên hệ thống đường ống nhất thiết phải treo biển
“đang mở”.
2.5.2.Tiến hành lên men ở thùng lên men
-Thanh trùng xong, ta làm nguội thùng đến nhiệt độ bình thường(khoảng
30ºc)rồi bắt đầu bơm dịch đường hóa sang thùng lên men. Khi bơm dịch
đường hóa sang thùng lên men thì phải bơm dịch từ từ để men không bị sốc.
-Bơm khoảng 15m

2
lại và mở nắp thùng lên men
ra với mục đích là thải khí CO
2
ra ngoài. Đồng thời phản ứng lên men cũng
sinh ra nhiệt nên trong quá trình lên men ta phải theo dõi nhiệt độ lên men.
Nếu nhiệt độ tăng thì ta phải mở van nước làm nguội bên ngoài thùng,mục
đích là để hạ nhiệt độ xuống, tùy thuộc vào điều kiện bên trong thùng mà ta
mở van nước to hay bé. Yêu cầu là nhiệt độ trong thùng lên men phải ổn định
-Trong suốt quá trình lên men cánh khuấy hoạt động liên tục. Mục đích
của cánh khuấy là để đảo trộn và giúp cho nấm men tiếp xúc trực tiếp với
dịch.
SV:Lã Thị Thu Hà 17
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
Hình 1 :CẤU TẠO THÙNG LÊN MEN
SV:Lã Thị Thu Hà 18
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khúa lun tt nghip
1. ống dẫn dịch đờng 7. Cánh khuấy chân vịt
2.Động cơ 8. ống xả nớc vệ sinh thùng
3.ống dẫn khí CO
2
9. ống tháo giấm chín

3
Khóa luận tốt nghiệp
Cồn thô nhận được sau chưng cất còn chứa nhiều tạp chất. Do đó cần tinh
chế nhằm tách các tạp chất để nâng cao chất lượng cồn và đảm bảo an toàn
cho người tiêu dùng.
Hình 2:Sơ đồ công nghệ chưng rượu etylic
SV:Lã Thị Thu Hà 20
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Chỉ tiêu chất lượng Cồn loại I Cồn loại II
Nồng độ ,%V
Hàm lượng aldehyt tính theo CH
3
CHO, mg/l
Hàm lượng este tính theo CH
3
COOC
2
H
5
Hàm lượng dầu fusel tính theo alcol
izoamylic và izobutylic, hỗn hợp 3:1 mg/l
Hàm lượng CH
3
OH %V
Hàm lượng axit tính theo CH
3
COOH, mg/l

7
7
7
9
10
12 12
11
1 3
8
4
Con san
pham
Hoi dau
fusel
Hoi nuoc
CO2
aldehit
Giam chin
Hoi nuoc
Hoi nuoc
Ba ruou
Khi
Con dau
1.Thùng cao vị chứa giấm chín. 2.Bình hâm giấm.
3.Bình tách CO
2
và khí không ngưng. 4.Tháp cất thô.
5.Bình chống phụt giấm. 6.Bình ngưng tụ cồn thô.
7.Bình làm lạnh ruột gà. 8.Tháp alđehyt.
9,10.Bình ngưng tụ . 11. Tháp tinh chế.

Rượu thô (90 ÷95
0
C ) liên tục đi vào đĩa thứ 3 của tháp tách aldehyt số 8.
Tháp này cũng gia nhiệt bằng hơi nước trực tiếp.Hơi đi từ dưới lên còn rượu
đi từ trên xuống, quá trình chuyển khối xảy ra.Hơi bay lên ở đỉnh tháp 8 đi
qua bình ngưng tụ 9, 10 một phần rượu được hồi lưu quay trở lại tháp 8 .Còn
anđehyt và các khí khác đi qua bình làm lạnh 7 rồi ra ngoài.
Sau khi tách bớt tạp chất, rượu thô từ đáy tháp aldehyt số 8 liên tục đi vào
tháp tinh 11 với nồng độ 35 ÷45%V. Tháp tinh chế 11 cũng được gia nhiệt
bằng hơi nước trực tiếp (có thể gián tiếp ), hơi bay lên được nâng dần nồng độ
sau đó được ngưng tụ ở 12 rồi hồi lưu lại tháp; bằng cách điều chỉnh lượng
nước làm lạnh ta lấy ra 1,5 ÷2% cồn đầu rồi cho hồi lưu về đỉnh 8. Cồn sản
phẩm lấy ra ở dạng lỏng.
SV:Lã Thị Thu Hà 22
Lớp LTCĐ-ĐH H
6
K
3
Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG III
QUY TRÌNH LÊN MEN RƯỢU
3.1. Mục đích của quá trình lên men
Sau quá trình đường hóa, dịch đường được làm lạnh đến 28
0
C-32
0
C và
bơm vào thùng lên men(còn gọi là thùng ủ). Ở đây dưới tác dụng của nấm
men, đường sẽ biến thành rượu và khí CO
2

C
6
H
12
O
6
+ APT → CH
2
O (H
2
PO
3
) (CHOH)
4
CHO + ADP
2. Tiếp đó Gluco-6 phốt phát do tác dụng của enzin đồng phân của Gluco phốt
phát –Izomeraza sẽ biến thành fructo photphat
(CH
2
OCH
2
PO
3
) (CHOH)
4
↔ CH
2
O(H
2
PO

O(H
2
PO
3
) + ADP
Sự tạo thành fructo-1,6-photphat đánh dấu kết thúc giai đoạn chuẩn bị của
lên men rượu. Giai đoạn thực hiện chuyển hóa các nối liên kết cao năng thành
dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của các enzym
4. Giai đoạn tiếp theo quan trọng là phân cắt mạch cacbon của
fructodiphotphat thành hai phân tử trioza gồm alđehytphotphoglyxeric và
photphodioxyaxeton. Phản ứng này được xúc tác bởi aldolaza
CH
2
O(H
2
PO
3
)CO(CHOH)
3
CH
2
O(H
2
PO
3
)↔
CH
2
O(H
2

OH↔CH
2
O(H
2
PO
3
)CHOHCHO
Như vậy là trong quá trình lên men alđehyttriphotphoglyxeric luôn được tạo
thành từ photphoxyaxeton
6.Giai đoạn tiếp theo là hai phân tử alddeehytphotphoglyxexxeric bị oxy
hóa.Phản ứng này có sự tham gia của axit photphoric trong canh trường nhờ
xúc tác của enzym triphotphatdehydronazacoenzym của nó là NaD
2CH
2
O(H
2
PO
3
)CHOHCHO+2H
3
PO
4
+2NaD→
2CH
2
O(H
2
PO
3
)CHOHCOO − H

3
)CHOHCOOH + 2ATP
8.Dưới tác dụng của enzyme photphoglyxeromutaza, gốc axit photphoric sẽ
chuyển từ vị trí cacbon thứ ba sang cacbon thứ hai. Kết quả là 3-
photphoglyxeric biến thành axit 2-photphoglyxeric theo phản ứng:
2CH
2
O (H
2
PO
3
)CHOHCOOH ↔2CH
2
OHCHO(H
2
PO
3
)COOH
9.Dưới tác dụng của enolaza, axit 2-photphoglyxeric sẽ mất nước và biến
thành axit photphopyrovic:
2CH
2
OHCHO(H
2
PO
3
)COOH ↔2CH
3
CO(H
2