Trường Đại học bách khoa Hà Nội
Viện KH & CN Môi trường
***&***
Bài tiểu luận môn quá trình sản xuất cơ bản
Đề tài

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN VÀ
CÁC DÒNG THẢI CHÍNH
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Huyền
Sẻng Kẹo Vàng
Phạm Văn Đồng
Hoàng Văn Tiệp
Nguyễn Mạnh Cường
Giảng viên hướng dẫn:
Thầy Đinh Bách Khoa
Lớp kĩ thuật môi trường K54
Hà Nội, ngày 1 tháng 11 năm 2014
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời gian học môn các quá trình sản xuất cơ bản,chúng em
đã được học và tìm hiểu những qui trình sản xuất và dòng thải chính
của một số ngành, một số vấn đề.Nhận thấy qui trình sản xuất cồn với
dòng thải của chúng là một đề tài hay cùng sự hướng dẫn của thầy
Khoa nên chúng em đã chọn đề tài này làm đề tài tiểu luận. Qua đó
giúp chúng em có cái nhìn tổng quan hơn về vấn đề này. Đó là cơ hội
để chúng em nắm được những qui trình công nghệ cũng như thấy được
nguyên nhân phát sinh dòng thải. Sau đây là báo cáo về những nội dung
chúng em đã đạt được:
Nội dung cơ bản gồm 3 phần:
- Phần 1: Tổng quan: Do Sẻng Kẹo Vàng, Nguyễn Thị Huyền và

Phụ lục và tài liệu tham khảo 31
3
Phần một: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Chương 1: TỔNG QUAN
1. Giới thiệu
Êtanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là một thành phần gây cảm
giác say trong đồ uống chứa cồn. Các cặn bã khô trong các bình gốm 9000 năm
tuổi tìm thấy ở miền bắc Trung Quốc đã gián tiếp cho thấy việc sử dụng các đồ
uống chứa cồn trong số những người sống ở thời kỳ đồ đá mới. Việc chiết nó ra
dưới dạng tương đối nguyên chất đã được thực hiện lần đầu tiên bởi các nhà giả
kim thuật hồi giáo và họ là những người đã phát triển ra nghệ thuật chưng cất rượu
trong thời kỳ của chế độ khakip (vua chúa Hồi giáo) thời kỳ Abbasid. Các ghi
chép của Jabir Ibn Yayan (Geber) (721-815) đã đề cập tới hơi dễ cháy của rượu
được đun sôi. Al Kindi (801-873) cũng đã miêu tả rõ ràng quá trình chưng cất
rượu. Việc chưng cất êtanol ra khỏi nước có thể tạo ra các sản phẩm chứa tới 96%
êtanol. Êtanol nguyên chất lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796 bởi Johan
T.Lowit, bằng cách lọc êtanol chưng cất qua than củi.
Antoiner Loisiner đã mô tả êtanol như là một hợp chất của cacbon, hiđrô và ôxy,
và năm 1808, Nicolas T. de Saussure đã xác định được công thức hóa học của nó.
Năm 1858, Archiband S.Coupper đã công bố công thức cấu trúc của êtanol: điều
này làm cho êtanol trở thành một trong các hợp chất hóa học đầu tiên có sự xác
định cấu trúc hóa học.
Êtanol lần đầu tiên được tổng hợp nhân tạo vào năm 1826, thông qua các cố gắng
độc lập của Henry Hennel ở Anh và S.G. Sérullas ở Pháp. Micheal Faraday đã
điều chế êtanol bằng phản ứng hyđrat hóa etylen với xúc tác axít năm 1828, theo
một công nghệ tương tự như công nghệ tổng hợp êtanol công nghiệp ngày nay.
4
2. Cồn và ứng dụng của cồn
a) Đặc điểm lí hóa của cồn
1

Hà Nội, Nam Định, Hải Dương, Sau này có xây dựng thêm một số nhà máy sản
xuất cồn rượu từ mật rỉ tận dụng mật rỉ của các nhà máy đường.
- Tuy vậy cồn của các nhà máy của ta làm ra nói chung chưa đạt TCVN-71, nhưng
TCVN-71 về cồn rượu của ta cũng thuộc loại thấp so với các nước tiên tiến trên
thế giới. Hiện tại trên lãnh thổ Việt Nam chỉ có 3 cơ sở làm ra được cồn loại I thoả
mãn TCVN-71. Đó là Công ty rượu bia Đồng Xuân Phú Thọ,Công ty rượu Hà Nội
và Bình Tây. Tỷ lệ đạt loại I cũng còn chưa nhiều. Muốn có cồn tinh khiết, chất
lượng cao cần phải có hệ thống chưng luyện tốt và biết cách sử dụng nó.
- Trong hội thảo "Dự án chiến lược phát triển khoa học công nghệ ngành rượu bia
nước giải khát ",theo đề nghị của các chuyên gia đến năm 2005 nước ta nên có
khoảng 180 đến 200 triệu lít rượu các loại, tương đương khoảng 50 triệu lít cồn
tinh khiết. Trong đó cồn từ nguyên liệu tinh bột chiếm 30-40 %, số còn lại là cồn
từ rỉ đường. Cồn tinh bột trước mắt do nhà máy rượu Bình Tây, Hà Nội và Thanh
Ba đảm nhiệm nhưng cần hoàn chỉnh công nghệ và thiết bị để có thể sử dụng hết
năng suất thiết kế. Đồng thời xây dựng thêm một số nhà máy rượu rỉ đường ở
những nơi có mật rỉ.
6
- Chúng em xin khái quát qua về TCVN-71
2
về phân loại cồn. 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:
Chỉ tiêu chất lượng_________________Cồn loại I_________ Cồn loại II Nồng độ
rượu Etylic, %V _____________ >=96_____________ 95
Hàm lượng aldehyt tính theo_____________8________________20
aldehytaxetic, mg/l
Hàm lượng este tính theo______________<=30______________50 axetat etyl,
mg/l
Hàm lượng dầu fusel tính theo____________30______________60 alcol
izoamylic và izobutylic, hỗn hợp 3:1, mg/l

a) Sơ đồ tổng quát :
8
Hình 1: Sơ đồ tổng quát công nghệ sản xuất cồn etylic
*Đặc điểm của phương pháp Amylo
• Đường hóa khá triệt để nên hiệu suất rượu so với nguyên liệu cao.
• Chu kỳ 1 mẻ rượu kéo dài nên năng suất của nhà máy bị hạn chế .
• Kén chọn nguyên liệu: chỉ thích hợp với gạo, bắp (không thích hợp với
khoai và sắn).
• Chế độ vô trùng phải chặt chẽ (do đường hóa và lên men trong cùng một
thùng ủ)
*Đặc điểm của phương pháp Mycomalt
• Ưu điểm:
- Ít bị nhiễm chua, không đòi hỏi chế độ vô trùng nghiêm ngặt.
- Rút ngắn được chu kỳ sản xuất, dễ tăng năng suất.
- Không kén chọn nguyên liệu.
- Thích hợp cho quy mô sản xuất công nghiệp vừa và nhỏ.
9
• Nhược điểm:
- Tốn nhiều diện tích để nuôi cấy nấm mốc.
- Tốn nhiều bột ngô, trấu, cám để nuôi cấy nấm mốc.
- Thao tác nuôi cấy nấm mốc vất vả hơn, gây men giống phức tạp hơn.
- Tốn nhiều thiết bị đường hóa, lên men.
- Cần có máy lạnh để làm nguội nhanh dịch đường hóa từ 60
o
C xuống
30
o
C.
CHƯƠNG 2. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn.

a) Nguyên liệu chứa tinh bột
Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy sản xuất rượu cồn ở nước ta thường dùng là
sắn, ngô, khoai và một phần gạo hoặc tấm.
• Sắn
5

Loại Nước Protit Chất béo Gluxit Xenlulo Tro
Sắn tươi
Sắn khô
70,25
13,12
1,102
0,205
0,41
0,41
26,58
74,74
1,11
1,11
0,54
1,69
Bảng 1.Thành phần các chất dinh dưỡng có trong sắn.
6
Phazeolunatin không độc nhưng khi bị thủy phân thì các glucozit này sẽ giải
phóng HCN, là một chất gây độc cho cơ thể. Tuy nhiên dễ bay hơi và dễ hòa tan
trong nước lạnh hay nên dễ loại bỏ.
Độc tố trong sắn có tên chung là phazeolunatin chứa nhiều trong sắn đắng, chủ
yếu ở vỏ và cùi, hàm lượng của phazeolunatin vào khoảng 0,001- 0,04%
Sắn thái lát hoặc phơi khô sẽ làm giảm đáng kể lượng HCN có trong sắn.


1
10,12
1,7
77
74,79
77,38
72
69,6
0,4
0,65
0,6
14,05
1,9
0,5
1,4
0,7
11,14
1,8
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của một số loại hạt.
8
Đối với sản xuất cồn thì thành phần quan trọng nhất là gluxit lên men được, gồm
có tinh bột và một số đường.Trên đây,những loại hạt đều chứa hàm lượng tinh bột
khá cao, giá hợp lí, nên có thể dùng làm nguyên liệu.
b) Nguyên liệu chứa rỉ đường
Phế liệu trong công nghiệp đường mía hoặc đường củ cải hoặc loại đường không
kết tinh được chính là nguyên liệu.Chúng chiếm khoảng 3- 5 % lượng mía.
Thành phần rỉ đường phụ thuộc vào giống mía hoặc củ cải, nhưng có một số giá trị
9
xấp xỉ như sau:
 Nước chiếm từ 15- 20%

• Không có kim lọai nặng
• Hàm lượng các muối phải thỏa mãn yêu cầu sau:
 Hàm lượng Clo ≤ 0,5 mg-E/l
 H
2
SO
4
≤ 80 mg-E/l
 Hàm lượng Asen ≤ 0,05 mg-E/l
 Hàm lượng Pb ≤ 0,1 mg-E/l
 Hàm lượng F ≤ 3 mg-E/l
 Hàm lượng Zn ≤ 5 mg-E/l
 Hàm lượng Cu ≤ 3 mg-E/l
 NH
3
và các muối NO
2
-
, NO
3
-
không có.
3.Nghiền nguyên liệu
Mục đích:Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh
bột khỏi các mô, để khi đưa vào nấu ở nhiệt độ và áp suất phù hợp sẽ biến tinh bột
thành dạng hòa tan.
Nguyên liệu dạng hạt hoặc lát được đưa vào máy nghiền búa ( tại Việt Nam) rồi
tiến hành.Nghiền thô: búa có chiều dày 6- 10 mm. Nghiền nhỏ: búa có chiều dày
2- 3 mm. Tốc độ quay của máy nghiền:2750 vòng/phút. Năng suất của các xưởng
cơ khí nước ta chỉ từ 200 tới 500 kg/h. Còn những máy nghiền có công suất lớn

0
C. Giữ ở nhiệt độ này từ 15 tới 20 phút. Sau đó đung sôi trong vòng 50 tới
60 phút nhằm hòa tan cá hạt tinh bột có kích thước lớn chưa kịp hồ hóa hết. Rồi
chuyển sang thùng đường hóa.
- Tại thùng đường hóa:
Dịch bột được làm nguội đến 90-93
0
C rồi cho hết 20% lượng enzym còn lại vào.
Cuối cùng làm nguội đến 55- 56
0
C, để trong 30 phút. Lúc này pH của dịch cháo sẽ
là: 5,2- 5,4.
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất tăng đạt khoảng 93% so với lý thuyết,
tiết kiệm được enzym trong quá trình đường hóa, giảm được lượng hơi sử dụng do
không cần đưa nhiệt đô lên quá cao, giảm được lượng bột chưa hòa tan xuống còn
khaongr 0,2- 0,25 g/100ml.
5. Đường hóa dịch cháo
Khái niệm: là quá trình dùng enzym amylase để chuyển hóa tinh bột thành đường
dễ lên men. Quá trình này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu.
Có 2 loại amylaza: từ mầm đại mạch và từ vi sinh vật. Hầu hết các nhà máy ở
nước ta đều dùng amylaza thu được từ nuôi cấy nấm mốc hoặc sử dụng chế phẩm
12
PGS. TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng, Công nghệ sản
xuất và kiểm tracồn etylic, NXB KHKT 2007
16
amylaza nhập từ nước ngoài ( hãng Novo), đã có nhà máy tự sản xuất amylaza thô,
tuy nhiên chất lượng chưa cao.
Chức năng của enzyme trong quá trình thủy phân tinh bột:
Sự biến đổi của một số chất khác trong quá trình đường hóa:
Quá trình đường hóa có thể tiến hành theo hai phương pháp: gián đoạn hoặc liên

12
O
6
Sơ đồ chung:
Phương pháp thường được áp dụng tại Việt Nam: Cho toàn bộ dịch cháo vào, bật
cánh khuấy, mở nước làm lạnh đến 70
0
C, cho fluosilicat natri 2% vào để sát trùng,
cho 5-10% amylaza vào để dịch hóa, rồi làm lạnh đến 60
0
C. Tiếp đó, cho nốt 90-
95% amylaza còn lại vào, thời gian đường hóa là 1 giờ. Sau đó làm lạnh tới nhiệt
độ lên men. Ưu điểm của phương pháp này là hoạt động của enzym giảm không
đáng kể. Nhược điểm là tinh bột bị lão hóa nhiều, dịch đặc, độ nhớt cao, làm ảnh
hưởng đến tốc độ của cánh khuấy và một phần hoạt tính của amylaza vẫn bị giảm.
17
Đường hóa liên tục:
Đường hóa liên tục 2 lần cần chú ý tới phương pháp làm lạnh bằng chân không và
dịch cháo được nấu trong môi trường áp suất thấp (0,2 kg/cm
2
) nên nhiệt độ nấu
chỉ còn là 58-59
0
C. Ưu điểm của phương pháp này là dịch cháo được dịch hóa và
làm nguội nhanh nên hạn chế được sự lão hóa tinh bột. Áp suất chân không nên
hơi nước sẽ kéo theo: metanol, furfurol và các mùi lạ, do đó nâng được chất lượng
nguyên liệu. Thời gian đường hóa ngắn (10-15 phút) nên giảm diện tích cho thiết
bị, hạn chế được sự mất hoạt tính của amylaza. Tăng năng suất lao động và hiệu
suất rượu, ngoài ra còn tiết kiệm điện.
Hình4: Sơ đồ đường hóa liên tục hai lần

C
6
H
12
O
6
 2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ Q
a) Từ nguyên liệu tinh bột
Lên men gián đoạn: Quá trình lên men diễn ra trong một thùng. Qui trình lên
men: Vệ sinh thùng, ống, dẫn,van, thanh trùng bằng hơi nước ở nhiệt độ 95-
100
0
C trong 50-60 phút. Sau đó làm lạnh đến 30
0
C. Lúc này men giống và dịch
đường được đổ song song vào. Thời gian cho vào khoảng 6-8 giờ thì đầy thùng.
Nhiệt độ lên men nhỏ hơn 33
0
C. Quá trình lên men về cuối có nhiệt độ phải là
28
0
C. Ưu điểm của phương pháp này là dễ xử lí khi bị nhiễm, tuy nhiên năng
suất thấp.
Lên men liên tục: Dịch đường và men giống được cho vào thùng đầu, gọi là

Mỗi ca sản xuất cần kiểm tra nồng độ dịch đang lên men, độ chua và vi sinh vật.
Lên men gián đoạn theo sơ đồ hai nồng độ ( pha dần ): Cho 10% men giống vào
thùng. Cho từ từ mật, rỉ loãng 12-14% sao cho 3 giờ thì đầy tới 50% thùng lên
men. Cho từ từ rỉ đường đặc 30- 32% với tốc độ sao cho 3-4 giờ thì đầy thùng.
Théo dõi và kiểm tra nồng độ dịch đang lên men, độ chua và vi sinh vật. Lên men
theo sơ đồ hai nồng đọ luôn đạt hiệu quả cao hơn từ 0,5- 1% so với sơ đồ một
nồng độ. Sơ đồ một nồng độ đơn giản hơn và nấm men sau lên men có hoạt độ cao
hơn. Độ rượu trong giẩm chín từ rỉ đường có thể đạt tới 9-10% so với dịch đường
từ tinh bột.
7. Chưng cất và tinh chế cồn
a) Quá trình chưng cất
Chưng luyện gián đoạn: Chưng cất thì thời gian cất khoảng từ 6- 8 giờ, nhưng
năng suất thấp, tốn năng lượng và nồng độ không ổn định.
Hình 8: Chưng luyện gián đoạn
22
b)Tinh chế
Hình 9: Sơ đồ tinh chế gián đoạn
Giai đoạn 1: Xử lí bằng hóa chất
NaOH ( khử acid dùng để tạo muối không bay hơi)
RCOOC
2
H
5
+ NaOH → RCOONa + C
2
H
5
OH
R
1

bay lên. Sau đó mở van hơi gián tiếp, đun sôi để hơi rượu bay lên đi tới bộ phận
ngưng tụ. Kết quả đạt khoảng như sau:
*3-5% cồn đầu: nhiều tạp chất
*6-12% tiếp theo: nhiều tạp chất đầu
*60-80% tiếp theo: sản phẩm chính
*6-12% tiếp theo: loại 2
*3-5% rượu fusel(103
0
C)
8)Đặc điểm sử dụng điện nước
14
Để cung cấp nhiệt cho nồi hơi có thể dùng than hoặc dầu thô, dầu diezen…Theo
công nghệ của công ty Cing- Đài Loan thì: Kích thước nhà xưởng cần thiết là dài
20m, rộng 10m, cao 5m. Lượng điện cung cấp cho 2 máy bơm chuyên dụng, 3
máy bơm chất lỏng chưng cất, 2 máy bơm đóng chai, 2 thiết bị lọc khí khử trùng
hơi và 1 hệ thống khí nén là 15kW/h. Lượng nước cung cấp cho 1 thùng ngâm, 1
nồi hơi là 1000/h. Lượng dầu cung cấp cho 1 nồi hơi là 120lít/h. Ngoài ra còn cần
điện chiếu sáng , quạt gió… và nước sinh hoạt.
Phần hai: VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG
*Các dòng thải kèm theo:
1. Các dòng thải chính:
Như hầu hết các công nghệ sản xuất thực phẩm khác, đặc biệt là công nghệ
sản xuất nước giải khát, vấn đề lớn nhất trong nhà máy rượu là lượng nước thải rất
lớn, chứa nhiều chất hữu cơ, hàm lượng cặn lơ lửng cao, PH cao, nhiệt độ cao.
Việc lưu giữ và thải bỏ lượng men thải lớn và bột trợ lọc, vải lọc có lẫn nấm men
14
Dựa theo số liệu của tiểu luận K51.
24
sau mỗi lần lọc làm tải lượng hữu cơ trong nước thải rất lớn. Nguồn nước thải
không được kiểm soát và không đước xử lý sẽ dẫn đến phân hủy các chất hữu cơ,