Tìm hiểu công nghệ sản xuất rượu và các dòng thải chính

Tr­êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi ViÖn KH – CN M«i tr­êng ******* Bµi tiÓu luËn m«n qu¸ tr×nh s¶n xuÊt Chñ ®Ò: T×m hiÓu c«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu vµ c¸c dßng th¶i chÝnh Sinh viªn thùc hiÖn: TrÇn Ngäc Linh Vò §øc Duy NguyÔn Hïng S¬n Líp: M«i tr­êng K51 ThÇy gi¸o h­íng dÉn: ThÇy §inh B¸ch Khoa Hµ Néi 2008 môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu 3 PhÇn mét. C«ng nghÖ s¶n xuÊt Ch­¬ng 1. Tæng quan Giíi thiÖu 4 T×nh h×nh s¶n xuÊt trong n­íc 4 T×nh h×nh s¶n xuÊt trªn thÕ giíi 5 S¬ l­îc c¸c c«ng nghÖ 6 Ch­¬ng 2. Qui tr×nh c«ng nghÖ S¬ ®å c«ng nghÖ 7 Nguyªn liÖu 7 NghiÒn nguyªn liÖu 10 NÊu nguyªn liÖu 11 §­êng ho¸ dÞch ch¸o 13 Lªn men dÞch ®­êng 15 Ch­ng cÊt 18 §Æc ®iÓm sö dông ®iÖn, n­íc 21 PhÇn hai. VÊn ®Ò m«i tr­êng 22 KÕt luËn 23 Phô lôc 24 Tµi liÖu tham kh¶o 25 Lêi nãi ®Çu Trong thêi gian häc m«n C¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¬ b¶n, ®­îc sù chØ dÉn cña thÇy Khoa, nhãm sinh viªn chóng em ®· cã c¬ héi t×m hiÓu vÒ C«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu, cån etylic vµ c¸c dßng th¶i chÝnh trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Sau ®©y lµ b¶n b¸o c¸o vÒ néi dung ®· t×m hiÓu. Néi dung c¬ b¶n gåm 3 phÇn: PhÇn 1: Tæng quan, NguyÔn Hïng S¬n viÕt. PhÇn 2: Qui tr×nh s¶n xuÊt, TrÇn Ngäc Linh viÕt. PhÇn 3: VÊn ®Ò m«i tr­êng, Vò §øc Duy viÕt. Sù t×m hiÓu míi dõng l¹i ë khÝa c¹nh lý thuyÕt, vµ chñ yÕu qua s¸ch vµ c¸c ph­¬ng tiÖn truyÒn th«ng, cho nªn ch¾c ch¾n cßn cã nhiÒu sai sãt. RÊt mong ®­îc sù gãp ý cña thÇy vµ c¸c b¹n ®Ó néi dung ®­îc ho¶n chØnh h¬n. Hµ Néi, 17/10/2008 TrÇn Ngäc Linh PhÇn mét. c«ng nghÖ s¶n xuÊt Ch­¬ng 1. tæng quan 1. Giíi thiÖu R­îu chiÕt xuÊt tõ g¹o hoÆc tinh bét, ®iÒu nµy gióp Ých cho cuéc sèng hµng ngµy cña con ng­êi vµ ®ång thêi còng ®­îc øng dông nhiÒu trong c«ng nghÖ chÕ biÕn thøc ¨n vµ d­îc phÈm. ë mét sè n­íc cßn cïng cån ®Ó pha vµo x¨ng nh»m gi¶m chi phÝ vµ b¶o vÖ m«i tr­êng. R­îu cßn lµ nguyªn liÖu cho mét sè ngµnh c«ng nghÖ kh¸c nh­ s¶n xuÊt axit axetic, axit xitric. Vµ r­îu còng cã thÓ lµm chÊt ®èt v× 1g cån khi ®èt sinh ra 7 cal. C«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu ®· vµ ®ang lµ mét c«ng nghÖ chuyªn nghiÖp l©u ®êi ë nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi. Ph­¬ng ph¸p truyÒn thèng lµ dùa vµo kinh nghiÖm vµ kü thuËt thñ c«ng. Nh­ng ngµy nay, nh÷ng thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ ®ang ®­îc ®­a dÇn vµo sö dông ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ s¶n xuÊt vµ ®ång thêi kiÓm so¸t ®­îc chÊt l­îng còng nh­ c¶i thiÖn ®­îc vÊn ®Ò vÖ sinh trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. 2. T×nh h×nh s¶n xuÊt r­îu ë n­íc ta HiÖn nay ë n­íc ta chØ cã ba c¬ së lµm ra ®­îc cån lo¹i I ®¹t TCVN – 71. §ã lµ C«ng ty R­îu Bia §ång Xu©n Phó Thä, C«ng ty R­îu Hµ Néi vµ Nhµ m¸y r­îu B×nh T©y. Tû lÖ lo¹i I còng ch­a nhiÒu, riªng r­îu §ång Xu©n ®¹t 70 – 80%. Ngoµi ba c¬ së trªn, c¸c c¬ së s¶n xuÊt cßn l¹i chØ lµm ra ®­îc cån lo¹i II hoÆc thÊp h¬n vµ hÇu hÕt lµ cån tõ rØ ®­êng. C«ng ty R­îu Hµ Néi cã c«ng suÊt thiÕt kÕ 10 triÖu lÝt/n¨m vµ Nhµ m¸y r­îu B×nh T©y cã c«ng suÊt thiÕt kÕ 20 triÖu lÝt/n¨m. Nh­ng n¨m 1997, c¶ 2 nhµ m¸y chØ s¶n xuÊt ®­îc 3,28 triÖu lÝt r­îu. N¨m 1998 C«ng ty r­îu Hµ Néi n©ng s¶n l­îng lªn 4,2 triÖu lÝt r­îu vµ 1,7 triÖu lÝt cån. Ngoµi ra, c¶ n­íc cßn cã 26 doanh nghiÖp quèc doanh víi tæng c«ng suÊt thiÕt kÕ kho¶ng 25,8 triÖu lÝt/n¨m. Tuy nhiªn n¨m 1997 chØ s¶n xuÊt ®­îc 13,53 triÖu lÝt. Trong 26 doanh nghiÖp nµy chØ cã 3 doanh nghiÖp cã c«ng suÊt 1,8 triÖu lÝt/n¨m trë lªn lµ C«ng ty r­îu n­íc gi¶i kh¸t Th¨ng Long, C«ng ty r­îu §ång Xu©n vµ C«ng ty §­êng r­îu ViÖt Tr×. C«ng ty r­îu n­íc gi¶i kh¸t Th¨ng Long cã c«ng suÊt thiÕt kÕ 5 triÖu lÝt/n¨m, s¶n l­îng thùc tÕ n¨m 1997 lµ 4,8 triÖu lÝt. S¶n phÈm chñ yÕu lµ c¸c lo¹i r­îu vang, r­îu Champagne. C«ng ty r­îu §ång Xu©n cã c«ng suÊt thiÕt kÕ 600 ngh×n lÝt cån/n¨m (t­¬ng ®­¬ng 1,8 triÖu lÝt r­îu/n¨m). S¶n l­îng cån s¶n xuÊt thùc tÕ hµng n¨m kho¶ng 700 – 800 ngh×n lÝt, v­ît c«ng suÊt thiÕt kÕ. S¶n phÈm chñ yÕu lµ c¸c lo¹i r­îu pha chÕ, r­îu vang, r­îu champagne. C¸c c¬ së s¶n xuÊt t­ nh©n vµ cæ phÇn cã tæng c«ng suÊt thiÕt kÕ lµ 4,55 triÖu lÝt/n¨m. Vèn ®Çu t­ 6,9 tû ®ång. S¶n l­îng thùc tÕ s¶n xuÊt: n¨m 1995 kho¶ng 1,63 triÖu lÝt, n¨m 1996: 1,84 triÖu lÝt, n¨m 1997: 2,53 triÖu lÝt. C¸c c¬ së nµy chñ yÕu thµnh lËp tõ nh÷ng n¨m 1990, thiÕt bÞ phÇn lín chÕ t¹o trong n­íc, th­êng cã vèn ®Çu t­ thÊp, c«ng suÊt nhá nªn thiÕt th­êng ch¾p v¸, kh«ng ®ång bé, lao ®éng hoµn toµn thñ c«ng, c«ng nghÖ s¶n xuÊt trong n­íc, s¶n phÈm chñ yÕu tËp trung vµo s¶n xuÊt c¸c lo¹i r­îu pha chÕ, mét sè c¬ së s¶n xuÊt r­îu vang vµ champagne, tuú theo nhu cÇu cña thÞ tr­êng. Mét sè c¬ së cã ®Çu t­ th­êng xuyªn cho c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ nªn s¶n phÈm t­¬ng ®èi æn ®Þnh vµ tèt, cßn phÇn lín c¸c c¬ së kh¸c s¶n xuÊt theo thêi vô, ®èi t­îng b¸n hµng chñ yÕu tËp trung ë c¸c vïng n«ng th«n, miÒn nói, chÊt l­îng s¶n phÈm kÐm, kh«ng æn ®Þnh nh­ng gi¸ thµnh thÊp, nªn kinh doanh vÉn cã hiÖu qu¶. C¸c doanh nghiÖp cã vèn ®Çu t­ n­íc ngoµi: do chÝnh s¸ch më cöa cña Nhµ n­íc, mÊy n¨m gÇn ®©y c¸c ®èi t¸c n­íc ngoµi ®· sang ViÖt Nam liªn doanh ®Ó s¶n xuÊt r­î­. S¶n l­îng r­îu mïi vµ r­îu tr¾ng cña c¸c c¬ së cã vèn ®Çu t­ n­íc ngoµi t¨ng nhanh trong nh÷ng n¨m 1995 ®Õn n¨m 2000. N¨m 2000 ®¹t 1,6 triÖu lÝt/n¨m. C¸c s¶n phÈm s¶n xuÊt hiÖn nay ë quy m« c«ng nghiÖp chñ yÕu lµ r­îu pha chÕ tõ cån tinh luyÖn, ®a sè h­¬ng vÞ cña c¸c s¶n phÈm phô thuéc chñ yÕu vµo h­¬ng liÖu vµ chÊt phô gia ®­a tõ ngoµi vµo; ch­a cã s¶n phÈm nµo ®Æc tr­ng cho ViÖt Nam. 3. T×nh h×nh s¶n xuÊt trªn thÕ giíi: Cån r­îu ®­îc con ng­êi xem lµ s¶n phÈm thùc phÈm nh­ng còng l¹i lµ s¶n phÈm cã nguy c¬ ®éc h¹i ®èi víi c¬ thÓ con ng­êi. Tuy nhiªn, s¶n l­îng cån mµ thÕ giíi s¶n xuÊt ra hµng n¨m vÉn ngµy cµng t¨ng thªm. S¶n l­îng cån s¶n xuÊt ë mét sè n­íc cho trong b¶ng sau: H×nh 1. S¶n l­îng cån s¶n xuÊt ë mét sè n­íc (n¨m 1958)
HÇu hÕt c¸c n­íc trªn thÕ giíi ®Òu dïng cån ®Ó pha chÕ r­îu vµ cho c¸c nhu cÇu kh¸c nhau nh­: y tÕ, nhiªn liÖu vµ nguyªn liÖu cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Tuú theo t×nh h×nh ph¸t triÓn ë mçi n­íc, tû lÖ cån dïng trong c¸c ngµnh rÊt ®a d¹ng vµ kh¸c nhau. ë c¸c n­íc cã c«ng nghiÖp r­îu vang ph¸t triÓn nh­ Italia, T©y Ban Nha, M«n ®« va,… cån ®­îc dïng ®Ó t¨ng thªm nång ®é r­îu. Mét l­îng kh¸ lín cån ®­îc dïng ®Ó pha chÕ c¸c lo¹i r­îu m¹nh, cao ®é nh­ Whisky, Rartin, Brandy, Napoleon, Rhum,… Trong thêi gian 1954 – 1955, ë NhËt chØ cã 19,1% cån ®­a vµo pha chÕ r­îu, ë §an M¹ch chØ 11,6%, cßn ë BØ cån ®­a vµo pha chÕ r­îu m¹nh chiÕm tíi 39% s¶n l­îng n¨m. ë Liªn X« cò cån ®­a vµo s¶n xuÊt c¸c ®å uèng chiÕm tíi 40%; 60% cßn l¹i ®­îc dïng vµo c¸c ngµnh kinh tÕ kh¸c.. R­îu vµ c¸c ®å uèng cã r­îu chiÕm mét vÞ trÝ ®¸ng kÓ trong c«ng nghiÖp thùc phÈm. Chóng rÊt ®a d¹ng, tuú theo truyÒn thèng vµ thÞ hiÕu cña ng­êi tiªu dïng mµ c¸c nhµ s¶n xuÊt lµm ra nhiÒu lo¹i r­îu mang tªn kh¸c nhau. Tuy nhiªn cã thÓ chi thµnh 3 lo¹i chÝnh: r­îu m¹nh cao ®é cã nång ®é trªn 30% thÓ tÝch, r­îu th«ng th­êng cã nång ®é tõ 15 – 30% thÓ tÝch, vµ r­îu nhÑ cã nång ®é d­íi 15% thÓ tÝch. 4. S¬ l­îc c¸c c«ng nghÖ Dùa vµo nguyªn liÖu cã thÓ cã c¸c c«ng nghÖ ®i tõ nguyªn liÖu chøa tinh bét, ®­êng vµ nguyªn liÖu chøa xenluloza. Ph­¬ng ph¸p dïng nguyªn liÖu xenluloza th­êng kÐm hiÖu qu¶ kinh tÕ, do thuû ph©n xenluloza khã kh¨n h¬n thuû ph©n tinh bét. Trong s¶n xuÊt r­îu, cån, c«ng ®o¹n ch­ng lµ kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong bÊt kú c«ng nghÖ nµo. Cã hai ph­¬ng ph¸p ch­ng cÊt lµ dïng nåi ch­ng cÊt vµ dïng th¸p ch­ng cÊt. Dïng nåi ch­ng cÊt cã ­u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n, dÔ thao t¸c, r­îu cßn cã mïi vÞ cña c¸c chÊt ®i kÌm t¹o h­¬ng th¬m. Ph­¬ng ph¸p nµy chñ yÕu ®­îc ¸p dông ë c¸c lµng nghÒ vµ c¸c c¬ së t­ nh©n, hé gia ®×nh. Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ kÐm hiÖu qu¶ kinh tÕ, ®é tinh khiÕt kh«ng cao, thêi gian l©u, tõ 6 ®Õn 8 giê, cÇn thïng lín, tèn vËt liÖu vµ n¨ng suÊt thÊp, tèn h¬i vµ nhiÖt, nång ®é cån kh«ng æn ®Þnh vµ gi¶m dÇn trong qu¸ tr×nh ch­ng. Lóc ®Çu cã thÓ ®¹t 75 – 80% thÓ tÝch, cuèi chØ cßn 5 – 6% thÓ tÝch. Nång ®é trung b×nh tõ 20 – 30%. Tæn thÊt r­îu theo b· nhiÒu gÊp 3 – 4 lÇn so víi khi dïng th¸p ch­ng. Ph­¬ng ph¸p dïng th¸p ch­ng kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm trªn, ®é tinh khiÕt cao, hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. ë c¸c n­íc tiªn tiÕn hiÖn nay chØ dïng ph­¬ng ph¸p nµy. ë n­íc ta nhiÒu xÝ nghiÖp nhá vµ c¸c x­ëng t­ nh©n còng ®ang dÇn ¸p dông ph­¬ng ph¸p nµy. Trong bµi tiÓu luËn nµy em tr×nh bµy c«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu ®i tõ nh÷ng nguyªn liÖu chøa tinh bét hoÆc ®­êng vµ dïng nåi ch­ng gi¸n ®o¹n khi ch­ng cÊt r­îu. Ch­¬ng 2. qui tr×nh c«ng nghÖ 1. S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu, cån etylic: H×nh 2. S¬ ®å c«ng nghÖ
2. Nguyªn liÖu dïng trong s¶n xuÊt r­îu: a. Nguyªn liÖu chøa tinh bét: Nguyªn liÖu chñ yÕu mµ c¸c nhµ m¸y r­îu ë n­íc ta th­êng sö dông lµ s¾n, sau ®ã lµ ng« vµ mét phÇn g¹o hoÆc tÊm. Cñ s¾n gåm ba phÇn chÝnh: vá, thÞt cñ vµ lâi; ngoµi ra cßn cã cuèng vµ rÔ cñ. Vá gåm vá gç vµ vá cïi. Vá gç cÊu t¹o chñ yÕu lµ xenluloza. Vá gç cã t¸c dông b¶o vÖ cñ khái t¸c ®éng bªn ngoµi; ®ång thêi h¹n chÕ mÊt n­íc cña cñ. B¶n th©n vá cñ cøng nh­ng liªn kÕt kh«ng bÒn víi vá cïi, do ®ã dÔ mÊt khi thu ho¹ch vµ vËn chuyÓn. Tû lÖ vá gç th­êng vµo kho¶ng tõ 1,5 – 2 %. Vá cïi dµy kho¶ng 1 – 3 mm vµ chiÕm 8 – 15 % khèi l­îng cñ. Vá cïi gåm líp tÕ bµo m« cøng phñ ngoµi. Thµnh phÇn líp nµy còng chñ yÕu lµ xenluloza, hÇu nh­ kh«ng cã tinh bét nh­ng chøa mñ s¾n. Trong thµnh phÇn mñ s¾n cã chøa c¸c pholyphenol. TiÕp theo lµ líp tÕ bµo m« mÒm, líp nµy ngoµi mñ s¾n cßn chøa kho¶ng 5 % tinh bét. C¸c polyphenol, enzym vµ linamarin cã t¸c dông b¶o vÖ cñ ph¸t triÓn b×nh th­êng tr­íc thu ho¹ch, nh­ng khi ®· ®µo bíi cñ khái ®Êt chóng l¹i g©y trë ng¹i cho b¶o qu¶n vµ chÕ biÕn. Tæng l­îng c¸c chÊt polyphenol trong s¾n kho¶ng 0,1 – 0,3 %, trong ®ã cã ®Õn 85 – 90 % tËp trung ë vá cïi. Sau vá cïi lµ khe mñ – n¬i l­u th«ng mñ gi÷a vá cïi vµ thÞt cñ. Do t¸c dông nµy nªn liªn kÕt gi÷a vá víi thÞt s¾n kh«ng bÒn, dÔ t¸ch vá khái thÞt s¾n. Líp tiÕp nèi lµ tÇng sinh gç, víi cñ ph¸t triÓn b×nh th­êng th× líp nµy chØ nh×n râ sau khi luéc chÝn. TiÕp theo tÇng sinh gç lµ thÞt s¾n chøa nhiÒu tinh bét, protein vµ c¸c chÊt dÇu. §©y lµ phÇn dù tr÷ chñ yÕu c¸c chÊt dinh d­ìng cña cñ. C¸c chÊt polyphenol, ®éc tè vµ enzym chøa ë thÞt cñ tuy kh«ng nhiÒu, chØ 10 – 15% so víi chóng cã trong cñ nh­ng vÉn g©y trë ng¹i khi chÕ biÕn lµm biÕn mµu, s¾n bÞ ch¶y mñ sÏ khã tho¸t n­íc khi sÊy hoÆc ph¬i kh«. Lâi s¾n n»m ë trung t©m cñ, däc suèt chiÒu dµi. Thµnh phÇn lâi chñ yÕu lµ xenluloza. Lâi cã chøc n¨ng dÉn n­íc vµ c¸c chÊt dinh d­ìng gi÷a c©y vµ cñ, ®ång thêi gióp tho¸t n­íc khi sÊy hoÆc ph¬i kh«. Thµnh phÇn cña cñ s¾n t­¬i dao ®éng trong giíi h¹n kh¸ lín: tinh bét 20 – 34%, protein 0,8 – 1,2%, chÊt bÐo 0,3 – 0,4%, xenluloza 1 – 3,1%, chÊt tro 0,54%, polyphenol 0,1 – 0,3% vµ n­íc 60,0 – 74,2%. Cã thÓ biÓu diÔn b»ng ®å thÞ víi c¸c gi¸ trÞ lÊy trung b×nh nh­ sau: H×nh 3. Thµnh phÇn chÝnh cña cñ s¾n t­¬i
S¾n dïng trong s¶n xuÊt r­îu chñ yÕu lµ s¾n l¸t kh« hoÆc s¾n dui. Ngoµi s¾n kh« ng­êi ta cßn dïng g¹o tÊm vµ ng« ®Ó s¶n xuÊt ra cån cã chÊt l­îng c¶m quan cao, dïng pha chÕ c¸c lo¹i r­îu cao cÊp vµ xuÊt khÈu. Thµnh phÇn ho¸ häc cña mét sè nguyªn liÖu chøa tinh bét ®­îc cho trong b¶ng d­íi tÝnh theo % trung b×nh. B¶ng 1. Thµnh phÇn ho¸ häc cña mét sè nguyªn liÖu Thµnh phÇn  S¾n kh«  G¹o tÎ  TÊm  C¸m g¹o  Ng«        vµng  ®¸   N­íc  14  11  11,5  11-12,0  12,5  13,0   Gluxit lªn men  67,6  69,2  41,0  28-37,0  68,4  72,6   Protit  1,75  7,3  5,3  6,1-13,4  8,3  7,2   ChÊt tro  1,79  0,9  17,7  13,6-22,3  1,6  1,1   ChÊt bÐo  0,78  1,2  2,0  2,3-17,9  5,1  4,1   Xenluloza  3,38  0,5  22,5  6,8-30,1  4,1  2,0   §èi víi s¶n xuÊt r­îu th× thµnh phÇn quan träng nhÊt lµ gluxit lªn men ®­îc, gåm tinh bét vµ mét sè ®­êng. Trong ®a sè gluxit nãi chung th× tû lÖ gi÷a H vµ O ®Òu t­¬ng tù nh­ trong n­íc – Cn(H2O)m. Tuy nhiªn, còng cã nh÷ng gluxit tû lÖ gi÷a H vµ O kh«ng gièng nhau nh­ trong n­íc, vÝ dô Ramnoza – C6H12O5. b. Nguyªn liÖu chøa ®­êng – rØ ®­êng: MËt rØ hay rØ ®­êng lµ thø phÈm cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®­êng, th­êng chiÕm tõ 3 – 5% so víi l­îng mÝa ®­a vµo s¶n xuÊt. Tû lÖ nµy phô thuéc vµo chÊt l­îng mÝa vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt. Tõ 1 tÊn mËt rØ chóng ta cã thÓ thu ®­îc: 300 lÝt cån 100o, 50 kg nÊm men b¸nh m×, 160 kg CO2 láng, 14 kg glyxerin, 14,2 kg m× chÝnh vµ mét sè s¶n phÈm kh¸c. Thµnh phÇn mËt rØ phô thuéc vµo gièng mÝa, ®Êt ®ai trång trät vµ ®iÒu kiÖn canh t¸c còng nh­ c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®­êng. B×nh th­êng l­îng chÊt kh« trong mËt rØ chiÕm 80 – 85%, n­íc chiÕm 15 – 20%. Cã nhµ m¸y röa nhiÒu n­íc sau ly t©m ®­êng nªn l­îng chÊt kh« gi¶m cßn 70 – 75%. Trong sè c¸c chÊt kh« th× ®­êng chiÕm tíi 60%, gåm 35 – 40% lµ saccaroza vµ 20 – 25% lµ ®­êng khö. Sè chÊt kh« cßn l¹i gäi chung lµ chÊt phi ®­êng vµ gåm 30 – 32 % lµ hîp chÊt h÷u c¬ vµ 8 – 10% lµ chÊt v« c¬. Hîp chÊt h÷u c¬ gåm c¸c chÊt chøa nit¬, cacbon, oxy vµ hydro. ChÊt h÷u c¬ kh«ng chøa nit¬ gåm cã pectin, chÊt nhÇy furfurol vµ oxymetyl furfurol, axit,… Ngoµi ra cßn chøa c¸c chÊt khö nh­ng kh«ng lªn men ®­îc nh­ caramen, chÊt mµu,… Hîp chÊt h÷u c¬ chøa nit¬ phÇn lín lµ d¹ng amin nh­ glutamic, l¬xin, alamin,… L­îng nit¬ trong rØ ®­êng mÝa chØ kho¶ng 0,5 – 1%, Ýt h¬n so víi rØ ®­êng cñ c¶i (1,2 – 2,2%). Do chøa Ýt nit¬ nªn khi lªn men dÞch rØ ®­êng ng­êi ta ph¶i bæ sung nguån nit¬ tõ ure hoÆc amoni sunfat. Ngoµi bæ sung nguån nit¬, ng­êi ta cÇn thªm nguån photpho ®Ó gióp cho sù ph¸t triÓn b×nh th­êng cña nÊm men. Theo sè liÖu cña Marinchenco, hµm l­îng axit photphoric chiÕm 6% chÊt kho¸ng, t­¬ng ®­¬ng 0,6% khèi l­îng mËt rØ sÏ kh«ng ®ñ cho dinh d­ìng cña nÊm men. Trong s¶n xuÊt r­îu tõ rØ ®­êng tr­íc ®©y, ng­êi ta cã bæ sung nguån photpho ë d¹ng supe photphat víi sè l­îng 1% so víi mËt rØ. 3. NghiÒn nguyªn liÖu NghiÒn nguyªn liÖu nh»m môc ®Ých ph¸ vì cÊu tróc mµng tÕ bµo thùc vËt, t¹o ®iÒu kiÖn gi¶i phãng c¸c h¹t tinh bét khái c¸c m«. Tr­íc ®©y nguyªn liÖu ®­a vµo nÊu r­îu th­êng ®Ó nguyªn d¹ng h¹t hoÆc l¸t to, ngµy nay nguyªn liÖu ®­îc nghiÒn nhá víi møc ®é kh¸c nhau råi ®­a vµo nÊu ë ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é phï hîp nh»m biÕn tinh bét thµnh d¹ng hoµ tan. HiÖn nay nguyªn liÖu ®­îc nghiÒn trªn nhiÒu kiÓu m¸y kh¸c nhau. ë n­íc ta, t¹i c¸c nhµ m¸y r­îu th­êng dïng m¸y nghiÒn bóa cã cÊu t¹o nh­ sau: H×nh 4. M¸y nghiÒn bóa
Muèn nghiÒn nhá ta dïng bóa máng cã chiÒu dµy 2 ®Õn 3 mm. Khi nghiÒn th« dïng bóa cã chiÒu dµy 6 – 10mm. Tèc ®é quay cña bóa 75 – 80 m/s (t­¬ng ®­¬ng 2750 vßng/phót). Khi nghiÒn, c¸c phÇn nhá lät qua r©y ®­îc qu¹t hót vµ ®Èy ra ngoµi. PhÇn lín ch­a lät qua r©y ®­îc tiÕp tôc nghiÒn nhá. N¨ng suÊt cña m¸y cßn phô thuéc møc ®é nghiÒn vµ kÝch th­íc r©y. Lç r©y bÐ th× n¨ng suÊt gi¶m, mÆt r©y nhanh bÞ háng. Tuú theo chÕ ®é nÊu mµ thay ®æi kÝch th­íc lç mÆt r©y. Víi s¾n kh« khi nÊu ë ¸p suÊt th­êng cã dïng α – amylaza chÞu nhiÖt, nghiÒn cµng mÞn cµng tèt. HiÖn nay ng­êi ta ®· chÕ t¹o m¸y nghiÒn bóa víi n¨ng suÊt 1000; 2000 vµ 3000 kg/h. ë n­íc ta c¸c x­ëng c¬ khÝ th­êng chÕ t¹o c¸c m¸y nghiÒn bóa cã n¨ng suÊt tõ 200 ®Õn 500 kg/h. 4. NÊu nguyªn liÖu: Trong c¸c d¹ng nguyªn liÖu nh­ g¹o, ng«, khoai, s¾n,… h¹t tinh bét lu«n n»m trong c¸c mµng tÕ bµo. Khi nghiÒn chØ mét phÇn c¸c mµng ®ã bÞ ph¸ vì, phÇn lín mµng tÕ bµo cßn l¹i sÏ ng¨n c¶n sù tiÕp xóc cña enzym amylaza víi tinh bét. MÆt kh¸c, ë tr¹ng th¸i kh«ng hoµ tan, amylaza t¸c dông lªn tinh bét rÊt chËm vµ kÐm hiÖu qu¶. V× vËy môc ®Ých chñ yÕu cña nÊu nguyªn liÖu lµ nh»m ph¸ vì mµng tÕ bµo cña tinh bét, t¹o ®iÒu kiÖn biÕn chóng thµnh tr¹ng th¸i hoµ tan trong dung dÞch. Trong qu¸ tr×nh nÊu, phÇn lín mµng tÕ bµo cña nguyªn liÖu ch­a nghiÒn vÉn gi÷ nguyªn cÊu t¹o cña chóng vµ chØ bÞ ph¸ vì khi khuÊy trén hoÆc phãng ch¸o qua van hÑp sang thiÕt bÞ lín h¬n. Lóc ®ã sÏ x¶y ra hiÖn t­îng tù bay h¬i n­íc trong tÕ bµo, thÓ tÝch h¬i t¨ng kho¶ng 1500 lÇn so víi thÓ tÝch n­íc trong tÕ bµo, nhê ®ã mµng tÕ bµo bÞ xÐ vì vµ tinh bét ®­îc gi¶i phãng. TÝnh chÊt nµy ®­îc ¸p dông ®Ó chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ nÊu liªn tôc. Cã thÓ nãi nÊu nguyªn liÖu lµ qu¸ tr×nh ban ®Çu nh­ng rÊt quan träng trong s¶n xuÊt cån etylic. C¸c qu¸ tr×nh kü thuËt tiÕp theo tèt hay xÊu phô thuéc rÊt nhiÒu vµo kÕt qu¶ nÊu nguyªn liÖu. NÊu nguyªn liÖu cã thÓ thùc hiÖn theo mét trong ba ph­¬ng ph¸p: gi¸n ®o¹n, b¸n liªn tôc vµ liªn tôc. Tuú theo ®iÒu kiÖn trang bÞ mçi n­íc, mçi c¬ së s¶n xuÊt cã thÓ chän cho m×nh ph­¬ng ph¸p phï hîp, nh»m ®¹t hiÖu qu¶ cao nhÊt trong hoµn c¶nh cho phÐp. ë n­íc ta, c¸c nhµ m¸y r­îu dïng chñ yÕu ph­¬ng ph¸p nÊu gi¸n ®o¹n. §Æc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p lµ toµn bé qu¸ tr×nh nÊu ®Òu thùc hiÖn trong cïng mét nåi. Ph­¬ng ph¸p cã ­u ®iÓm lµ tèn Ýt vËt liÖu ®Ó chÕ t¹o thiÕt bÞ, thao t¸c ®¬n gi¶n, nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ tèn h¬i h¬n v× kh«ng sö dông ®­îc h¬i thø, nÊu l©u ë ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao nªn g©y tæn thÊt nhiÒu ®­êng. Nguyªn liÖu ®­a vµo nåi nÊu cã thÓ ®Ó nguyªn c¶ h¹t hoÆc s¾n l¸t. Tuy nhiªn, hiÖn nay nguyªn liÖu hÇu hÕt ®­îc nghiÒn thµnh bét víi møc ®é to nhá kh¸c nhau nh»m môc ®Ých t¨ng n¨ng suÊt vµ h¹n chÕ tæn thÊt do kÐo dµi thêi gian nÊu. Qu¸ tr×nh nÊu ®­îc thùc hiÖn nh­ sau: Cho toµn bé l­îng n­íc vµo nèi víi tû lÖ 3,4 – 4 lÝt/kg nguyªnliÖu tuú thuéc hµm l­îng tinh bét. Cho c¸nh khuÊy lµm viÖc råi ®æ bét vµo, ®Ëy kÝn n¾p vµ b¾t ®Çu x«ng h¬i sao cho 45 – 60 phót th× ¸p suÊt trong nåi ®¹t yªu cÇu. Lóc ®Çu cÇn më van x¶ ®Ó ®uæi hÕt kh«ng khÝ vµ khÝ kh«ng ng­ng cho tíi khi van x¶ tho¸t ra chØ cã h¬i n­íc b·o hoµ. §ãng bít van x¶ vµ khi ¸p suÊt ®¹t tíi ¸p suÊt nÊu ta b¾t ®Çu tÝnh thêi gian. ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é nÊu cao hay thÊp lµ tuú theo tr¹ng th¸i cña nguyªn liÖu, bét to nhá hay ch­a nghiÒn. §èi víi bét th­êng nÊu ë ¸p suÊt 3 – 3,5 kg/cm2, thêi gian duy tr× 60 – 70 phót. Cßn ng« h¹t hay s¾n l¸t th× ph¶i nÊu ë ¸p suÊt 4,5 – 5 kg/cm2 trong kho¶ng 80 – 90 phót. Tèt nhÊt lµ nªn nghiÒn nguyªn liÖu vµ nÊu ë 3 – 3,5 kg/cm2 t­¬ng ®­¬ng nhiÖt ®é 130 – 140oC. §èi víi nguyªn liÖu kÐm phÈm chÊt cho ph¸t triÓn cña vi sinh vËt, cÇn c¨n cø vµo chÊt l­îng mµ ®Þnh ra chÕ ®é nÊu phï hîp. Nguyªn liÖu b¶o qu¶n l©u kÐm phÈm chÊt th­êng nÊu ë ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é thÊp hoÆc rót ng¾n thêi gian duy tr×. Nåi nÊu gi¸n ®o¹n cã h×nh d¸ng nh­ h×nh vÏ theo sau ®©y: H×nh 5. CÊu t¹o nåi nÊu gi¸n ®o¹n
Trong giai ®o¹n cuèi cña nÊu nguyªn liÖu, thØnh tho¶ng ta cÇn lÊy mÉu ®Ó kiÓm tra møc ®é nÊu chÝn cña tinh bét. §é chÝn cña tinh bét cã thÓ kiÓm tra b»ng kÝnh hiÓn vi hay c¨n cø vµo tèc ®é ch¶y cña dÞch ch¸o khi läc, nh­ng kÐm tin cËy. HiÖn nay ng­êi ta vÉn dùa vµo kinh nghiÖm c¶m quan cña c«ng nh©n vËn hµnh. Ch¸o ®­îc xem nh­ chÝn nÕu cã mïi th¬m nhÑ, mµu vµng r¬m hoÆc c¸nh gi¸n. NÕu mµu tèi xÉm, mïi khÐt, vÞ ®¾ng lµ do bÞ ch¸y, cßn nÕu ch¸o cã mµu bît tr¾ng, mïi ng¸i th× xem nh­ ch­a chÝn. NÊu xong ta më van tõ tõ vµ phãng ch¸o sang thïng ®­êng ho¸. Thêi gian phãng ch¸o 10 – 15 phót. Toµn bé chu kú nÊu kÐo dµi kho¶n 2,5 – 3 giê. 5. §­êng ho¸ dÞch ch¸o NÊu xong, tinh bét trong dÞch ch¸o ®· chuyÓn sang tr¹ng th¸i hoµ tan nh­ng ch­a thÓ lªn men trùc tiÕp ®Ó biÕn thµnh r­îu ®­îc mµ ph¶i tr¶i qua qu¸ tr×nh thuû ph©n do xóc t¸c cña amylaza ®Ó biÕn thµnh ®­êng. Qu¸ tr×nh trªn ®­îc gäi lµ ®­êng ho¸ vµ ®ãng vai trß quan träng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt cån etylic. Nã quyÕt ®Þnh phÇn lín hiÖu suÊt thu håi r­îu do gi¶m bít hoÆc gia t¨ng ®­êng vµ tinh bét sãt sau khi lªn men. Muèn ®¹t hiÖu qu¶ cao trong qu¸ tr×nh thuû ph©n tinh bét th× vÊn ®Ò quan träng tr­íc tiªn lµ chän t¸c nh©n ®­êng ho¸. Tr­íc kia ng­êi ta hay dïng axit HCl hoÆc H2SO4 ®Ó thuû ph©n tinh bét, nh­ng hiÖn nay rÊt Ýt dïng v× gi¸ thµnh cao mµ hiÖu suÊt thu håi r­îu l¹i thÊp. ë nhiÒu n­íc ch©u ¢u vÉn cßn dïng amylaza cña thãc mÇm (malt ®¹i m¹ch) ®Ó thuû ph©n tinh bét trong s¶n xuÊt r­îu, nh­ng hiÖn nay phÇn lín c¸c n­íc ®Òu dïng amylaza nhËn ®­îc tõ nu«i cÊy vi sinh vËt. HÇu hÕt c¸c nhµ m¸y r­îu ë n­íc ta ®Òu dïng amylaza thu ®­îc tõ nu«i cÊy nÊm mèc; mÊy n¨m gÇn ®©y cã mua thªm chÕ phÈm amylaza cña h·ng Novo §an M¹ch ®Ó dïng trong nÊu, dÞch ho¸ vµ ®­êng ho¸. §­êng ho¸ dÞch ch¸o nÊu cã thÓ tiÕn hµnh theo ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n hoÆc liªn tôc trªn c¸c s¬ ®å thiÕt bÞ kh¸c nhau, nh­ng dï theo ph­¬ng ph¸p nµo th× qu¸ tr×nh ®­êng ho¸ còng bao gåm: Lµm l¹nh dÞch ch¸o tíi nhiÖt ®é ®­êng ho¸. Cho chÕ phÈm amylaza vµo dÞch ch¸o vµ gi÷ ë nhiÖt ®é trªn trong thêi gian x¸c ®Þnh ®Ó amylaza chuyÓn ho¸ tinh bét thµnh ®­êng. Lµm l¹nh dÞch ®­êng ho¸ tíi nhiÖt ®é lªn men. §­êng ho¸ gi¸n ®o¹n ®­îc thùc hiÖn trong mét thiÕt bÞ gäi lµ thïng ®­êng ho¸. C¸c ph¶n øng chÝnh khi ®­êng ho¸: (C6H10O5)n + nH2O → nC12H22O11 C12H22O11 → 2C6H12O6 Thïng ®­êng ho¸ gi¸n ®o¹n cã cÊu t¹o t­¬ng tù thïng ®­êng ho¸ liªn tôc mét lÇn. Dung tÝch thïng ®­îc tÝnh dùa vµo thÓ tÝch cña mÎ nÊu vµ theo tû lÖ 1,3m3 thïng/1m3 ch¸o. ChiÒu cao thïng th­êng vµo kho¶ng 0,5 – 0,6 so víi ®­êng kÝnh. Bªn trong cã c¸nh khuÊy víi tèc ®é 50 – 60 vßng/phót nh»m gióp cho qu¸ tr×nh lµm l¹nh ®­îc nhanh. DiÖn tÝch truyÒn nhiÖt cÇn lÊy b»ng 3 – 5 m2/m3 ch¸o (dïng èng ®ång ®á). B¬m dÞch ®­êng ph¶i chän sao cho sau 10 – 15 phót cã thÓ b¬m hÕt dÞch chøa trong thïng vµ ®Æt b¬m thÊp h¬n ®¸y thïng kho¶ng 0,6 – 0,8m. Tr­íc khi tiÕn hµnh, thïng ph¶i ®­îc vÖ sinh s¹ch sÏ, ®ãng c¸c van ®¸y, sau ®ã cã thÓ thùc hiÖn theo c¸ch sau (c¸ch nµy th­êng ®­îc sö dông ë c¸c nhµ m¸y n­íc ta): Cho toµn bé dÞch ch¸o nÊu vµo thïng ®­êng ho¸, tiÕp ®ã bËt c¸nh khuÊy, më n­íc lµm l¹nh tíi 70oC, cho tiÕp chÊt s¸t trïng fluosilicat natri víi sè l­îng 2%oo, cho 5 – 10% chÕ phÈm amylaza vµo ®Ó dÞch ho¸ råi tiÕp tôc lµm l¹nh ®Õn 60oC vµ cho nèt 90 – 95% l­îng chÕ phÈm amylaza cßn l¹i. Thêi gian ®­êng ho¸ (tr­íc 1972) kÐo dµi ®Õn 4 giê. Sau ®ã míi lµm l¹nh ®Õn nhiÖt ®é lªn men. H×nh 6 Thïng ®­êng ho¸
C¸ch lµm nµy cã ­u ®iÓm lµ ho¹t ®é amylaza bÞ gi¶m kh«ng ®¸ng kÓ do Ýt tiÕp xóc víi nhiÖt ®é cao nh­ng l¹i cã c¸c nh­îc ®iÓm sau: Lµm nguéi ®Õn 70oC míi cho amylaza vµo ®Ó dÞch ho¸, do ®ã tinh bét sÏ bÞ l·o ho¸ nhiÒu, dÞch ®Æc, ®é nhít cao ¶nh h­ëng ®Õn lµm viÖc cña c¸nh khuÊy. Do kÐo dµi thêi gian ë nhiÖt ®é gÇn 60oC nªn amylaza vÉn mÊt ho¹t tÝnh nhiÒu. Cã c¬ së do thiÕt bÞ ®­êng ho¸ lín nh­ng diÖn tÝch truyÒn nhiÖt nhá nªn thêi gian lµm l¹nh tíi nhiÖt ®é lªn men qu¸ dµi (10 – 12 h); do ®ã amylaza mÊt nhiÒu ho¹t tÝnh. Tr­íc 1992, chÕ phÈm amylaza cña ta ®­îc nu«i cÊy theo ph­¬ng ph¸p bÒ mÆt, sau ®ã vß t¬i vµ cho th¼ng vµo nåi ®­êng ho¸, kh«ng qua s¸t trïng chÕ phÈm th«. C¸ch lµm nµy dÉn ®Õn nhiÔm khuÈn dÞch ®­êng, lµm t¨ng ®é chua vµ gi¶m hiÖu suÊt lªn men. Qu¸ tr×nh lµm l¹nh ®­îc thùc hiÖn b»ng hÖ thèng ng­ng tô. H×nh 7. HÖ thèng ng­ng tô
6. Lªn men dÞch ®­êng: §­êng ho¸ xong, dÞch ®­êng ®­îc lµm l¹nh tíi 28 – 32oC vµ b¬m vµo thïng lªn men (cßn gäi lµ thïng ñ). ë ®©y d­íi t¸c dông cña nÊm men, ®­êng sÏ biÕn thµnh r­îu vµ khÝ cacbonic cïng víi nhiÒu s¶n phÈm trung gian kh¸c. Lªn men xong ta thu ®­îc hçn hîp gåm r­îu – n­íc – b· gäi lµ giÊm chÝn hay c¬m hÌm. Ph­¬ng tr×nh chÝnh lªn men r­îu: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2 CO2 + Q Khi lªn men cã kho¶ng 95% ®­êng biÕn thµnh r­îu vµ CO2, cßn 5% lµ t¹o c¸c s¶n phÈm kh¸c vµ ®­êng sãt. Trong qu¸ tr×nh lªn men r­îu, mçi ph©n tö gam glucoza sÏ gi¶i phãng ra kho¶ng 50kcal. N¨ng l­îng nµy ®­îc nÊm men sö dông chõng 20kcal, sè cßn l¹i sÏ th¶i ra canh tr­êng do ®ã lµm t¨ng nhiÖt ®é dÞch lªn men. Theo Euler, nhiÖt nµy lµ 28kcal. Lªn men ®­îc tiÕn hµnh ë 28 – 32oC vµ pH = 4,5 – 5,2. NhiÖt ®é cao th× tæn thÊt sÏ lín do t¹p khuÈn dÔ ph¸t triÓn, t¹o nhiÒu este aldehyt. Khi lªn men ë 29,5oC, tæn thÊt do t¹o men lµ 7,37%; cßn ë 17,5oC tæn thÊt do t¹o men lµ 5,32 vµ nÕu lªn men dÞch ®­êng ë 10oC th× tæn thÊt do t¹o men chØ chiÕm 4,42% l­îng ®­êng cã trong dung dÞch. XÐt vÒ ¶nh h­ëng cña pH th× tæn thÊt sÏ Ýt nhÊt khi lªn men ë pH = 4,4. NÕu t¨ng pH th× tæn thÊt sÏ t¨ng nhanh vµ nhiÒu h¬n so víi gi¶m pH. Gi¶m tõ 5,6 xuèng 4,42 hiÖu suÊt lªn men t¨ng 2,3%. Ngoµi s¶n phÈm chÝnh lµ r­îu vµ CO2, cßn t¹o ra nhiÒu chÊt kh¸c, chñ yÕu lµ c¸c nhãm: axit, este, aldehyt, alcol cã sè nguyªn tö cacbon lín h¬n 2. §­êng biÓu diÔn lªn men: H×nh 8. §­êng biÓu diÔn lªn men
Lªn men cã thÓ tiÕn hµnh theo s¬ ®å gi¸n ®o¹n, b¸n liªn tôc hay liªn tôc. Lªn men gi¸n ®o¹n ®­îc thùc hiÖn trong thïng lªn men hay cßn gäi lµ thïng ñ th­êng chÕ t¹o b»ng t«n ®en, chiÒu dµy t«n phô thuéc kÝch th­íc thïng lín hay bÐ, cã thÓ tõ 3 – 10 mm. Tuú theo c«ng suÊt yªu cÇu, dung tÝch th­êng cã thÓ tíi 200m3. CÊu t¹o thïng nh­ sau: H×nh 9. Thïng lªn men gi¸n ®o¹n
Tr­íc tiªn thïng ph¶i ®­îc vÖ sinh s¹ch sÏ, c¸c ®­êng èng vµ van ph¶i ®­îc s¸t trïng th­êng xuyªn. Sau ®ã toµn bé ®­îc thanh trïng b»ng h¬i n­íc. Thêi gian gi÷ ë 95 – 100oC kÐo dµi tõ 50 – 60 phót. Thanh trïng xong thïng ®­îc lµm l¹nh tíi 30oC, th¸o hÕt n­íc ng­ng råi ®ãng van ®¸y. Men gièng vµ dÞch ®­êng ban ®Çu cã thÓ b¬m song song ®Ó nÊm men ®­îc hoµ ®Òu ngay tõ ®Çu. L­îng men gièng th­êng chiÕm 10% so víi thÓ tÝch thïng lªn men, nh­ng dÞch ®­êng kh«ng b¬m ®Çy thïng ngay mµ thêi gian ®æ ®Çy mét thïng lªn men kÐo dµi tõ 6 – 8 giê. Nhê ®ã tû lÖ men gièng lóc ®Çu t¨ng vµ h¹n chÕ ®­îc ph¸t triÓn cña t¹p khuÈn. Thêi gian lªn men ®èi víi dÞch ®­êng tinh bét lµ 3 ngµy, víi dÞch rØ ®­êng lµ 2 ngµy. Sau khi ®æ ®Çy thïng ta ®Ó cho lªn men, vµ cø 8 giê lÊy dÞch ®­êng lªn men ®em läc ®Ó x¸c ®Þnh ®é chua vµ ®o Bx. §ång thêi theo dâi nhiÖt ®é vµ lu«n khèng chÕ thÊp h¬n 33oC. VÒ cuèi nhiÖt ®é cã thÓ gi¶m ®Õn 28oC. VÒ mïa ®«ng, nÕu cã thÓ th× lµm l¹nh dÞch ®­êng tíi 20 – 22oC ®Ó sau 8 – 10 giê nhiÖt ®é sÏ t¨ng tíi 28 – 30oC, vµ h¬n n÷a, nh­ng trong mäi tr­êng hîp kh«ng nªn ®Ó nhiÖt ®é t¨ng qu¸ 35oC. ë n­íc ta vÒ mïa hÌ n­íc lµm l¹nh th­êng kh«ng ®¹t yªu cÇu, cã n¬i nhiÖt ®é n­íc kh¸ cao, do ®ã t¸c dông lµm l¹nh dÞch lªn men kÐm, dÉn ®Õn tæn thÊt nhiÒu. Lªn men ®­îc xem lµ b×nh th­êng nÕu sau 50 giê, ®é ®­êng biÓu kiÕn cña dÞch lªn men ®· xuèng 0 (víi rØ ®­êng sÏ kh¸c), cßn ®é chua kh«ng t¨ng qu¸ 0,8g H2SO4/l so víi ®é chua cña dÞch ®­êng tr­íc khi lªn men. Tr­êng hîp ®é chua khi lªn men t¨ng nhanh, ®é ®­êng biÓu kiÕn gi¶m chËm th× ph¶i nghÜ ngay tíi nhiÔm khuÈn. CÇn kiÓm tra vi sinh vËt vµ xö lý kÞp thêi. Tuú theo møc ®é nhiÔm ®Ó cã biÖn ph¸p kh¾c phôc, xö lý cho phï hîp. NÕu nhiÔm nhiÒu th× dïng axit ®iÒu chØnh vÒ pH = 4,0 – 4,2 ®Ó 1 ®Õn 2 giê råi míi chia bít sang c¸c thïng ®ang lªn men m¹nh. Lªn men ®­îc xem lµ kÕt thóc nÕu sau 8 giê ®é ®­êng biÓu kiÕn kh«ng gi¶m hoÆc chØ gi¶m 0,1 – 0,2%. Lªn men gi¸n ®o¹n ë c¸c thïng riªng biÖt cã ­u ®iÓm lµ dÔ lµm. Khi nhiÔm dÔ xö lý nh­ng n¨ng suÊt thu ®­îc tõ 1m3 thiÕt bÞ thÊp. Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy vÉn ®ang ®­îc ¸p dông chñ yÕu ë n­íc ta vµ còng cho hiÖu suÊt kh¸. 7. Ch­ng cÊt vµ tinh chÕ cån: Ch­ng cÊt lµ qu¸ tr×nh t¸ch r­îu vµ c¸c t¹p chÊt dÔ bay h¬i khái giÊm chÝn. KÕt qu¶ ta nhËn ®­îc r­îu th« hoÆc cån th«. Tinh chÕ hay tinh luyÖn lµ qu¸ tr×nh t¸ch c¸c t¹p chÊt khái cån th« vµ n©ng cao nång ®é cån. S¶n phÈm thu ®­îc gäi lµ cån tinh chÕ hay cån thùc phÈm cã nång ®é trong kho¶ng 95,5 – 96,5%. Cån thùc phÈm chøa rÊt Ýt c¸c t¹p chÊt. ë n­íc ta theo TCVN – 71, cån ®­îc xÕp thµnh hai lo¹i víi c¸c chØ tiªu chÊt l­îng nh­ ë b¶ng d­íi: B¶ng 2. TCVN.1.051 – 71 vÒ chØ tiªu chÊt l­îng r­îu ChØ tiªu chÊt l­îng  Cån lo¹i I  Cån lo¹i II   Nång ®é r­îu etylic, % V  ≥ 96o  95   Hµm l­îng aldehyt tÝnh theo aldehyt axetic, mg/l  8  20   Hµm l­îng este tÝnh theo axetat etyl, mg/l  ≤ 30  50   Hµm l­îng dÇu fusel tÝnh theo alcol izoamylic vµ izobutylic, hçn hîp 3:1, mg/l  30  60   Hµm l­îng alcol metylic, % V  ≤ 0,06  0,1   Hµm l­îng axit tÝnh theo axit axetic, mg/l  ≤ 9  18   Hµm l­îng furfurol  Kh«ng ®­îc cã   Thêi gian oxy ho¸, phót  ≥ 25  20   Mµu s¾c  Trong suèt vµ kh«ng mµu    XÐt vÒ c¶m quan, c¶ 3 lo¹i cån ®Òu ph¶i trong suèt, kh«ng mµu, cã mïi vÞ ®Æc tr­ng cho tõng lo¹i nguyªn liÖu, kh«ng ®­îc cã mïi vÞ l¹. Muèn t¸ch cån th« khái giÊm chÝn vµ sau ®ã tinh chÕ nã ®Ó nhËn ®­îc cån cã chÊt l­îng cao, ng­êi ta cã thÓ thùc hiÖn theo ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n, b¸n liªn tôc hoÆc liªn tôc trªn c¸c s¬ ®å thiÕt bÞ kh¸c nhau, tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p, tuú theo ®iÒu kiÖn vèn ®Çu t­ vµ yªu cÇu chÊt l­îng ®Ò ra cña c¬ së s¶n xuÊt. S¬ ®å ch­ng gi¸n ®o¹n cho trong h×nh d­íi ®©y: H×nh 10. Ch­ng luyÖn gi¸n ®o¹n
Theo s¬ ®å gi¸n ®o¹n ë h×nh trªn, giÊm chÝn ®­îc b¬m vµo thïng ch­ng cÊt 1, sau ®ã më h¬i ®un cho tíi s«i. H¬i r­îu bay lªn theo chiÒu cao th¸p 2 ®­îc n©ng cao nång ®é ra khái th¸p vµo thiÕt bÞ ng­ng tô vµ lµm l¹nh 3 råi vµo thïng chøa. Ch­ng gi¸n ®o¹n cã ­u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n, dÔ thao t¸c nh­ng béc lé nhiÒu nh­îc ®iÓm. Do thêi gian cÊt ph¶i mÊt 6 – 8 giê nªn thïng chøa lín, tèn vËt liÖu chÕ t¹o mµ n¨ng suÊt l¹i thÊp. MÆt kh¸c giÊm chÝn ®­a vµo kh«ng ®­îc ®un nãng b»ng nhiÖt ng­ng tô cña cån th« nªn tèn h¬i. Nång ®é cån kh«ng æn ®Þnh vµ gi¶m dÇn theo thêi gian. Lóc ®Çu cã thÓ ®¹t 75 – 80% V, cuèi chØ cßn 5 – 6% V. Nång ®é trung b×nh kho¶ng 20 – 30%. Tæn thÊt r­îu theo b· nhiÒu gÊp 3 – 4 lÇn so víi ch­ng liªn tôc. Cån th« nhËn ®­îc sau khi ch­ng cÊt cßn chøa nhiÒu t¹p chÊt. Do ®ã cån tinh chÕ nh»m t¸ch c¸c t¹p chÊt ®Ó n©ng cao chÊt l­îng vµ ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi tiªu dïng. §èi víi cån th« nhËn ®­îc sau ch­ng cÊt, nÕu ®em tinh chÕ gi¸n ®o¹n th× cÇn xö lý b»ng ho¸ chÊt vµ dùa trªn ph¶n øng sau: RCOOC2H5 + NaOH → RCOONa + C2H5OH Ngoµi ra c¸c axit tù do trong cån th« còng ph¶n øng víi NaOH ®Ó t¹o thµnh c¸c muèi kh«ng bay h¬i vµ n­íc: R1COOH + NaOH → R1COONa + H2O §Ó gi¶m bít aldehyt vµ c¸c hîp chÊt kh«ng no kh¸c ng­êi ta dïng KMnO4 lµm chÊt oxy ho¸. Ph¶n øng nµy cã thÓ x¶y ra trong m«i tr­êng kiÒm yÕu cã pH = 8 – 9. Trong ®iÒu kiÖn ®ã hai ph©n tö KMnO4 sÏ gi¶i phãng ra 3 nguyªn tö oxy, sau ®ã sÏ tham gia vµo ph¶n øng oxy ho¸: 2KMnO4 + 3 CH3CHO + NaOH → 2 CH3COOK + CH3COONa + 2MnO2 + 2H2O L­îng NaOH vµ KMnO4 chØ nªn ®ñ, v× nÕu thõa th× dÔ dÉn ®Õn alcol etylic bÞ oxy ho¸ thµnh axit vµ g©y tæn thÊt. Muèn tr¸nh cÇn x¸c ®Þnh l­îng t¹p chÊt vµ tÝnh to¸n cô thÓ l­îng ho¸ chÊt ®­a vµo. Trong thùc tÕ ë c¸c n¬i kh«ng cã ®iÒu kiÖn ph©n tÝch, cã thÓ lµm ®¬n gi¶n nh­ sau: Pha lo·ng cån th« tíi nång ®é kho¶ng 50%V, sau ®ã dïng dung dÞch NaOH 10% cho vµo nåi råi khuÊy ®Òu, ®iÒu chØnh tíi pH = 8,5 – 9,0; tiÕp theo dïng dung dÞch KMnO4 2% cho vµo cån th« vµ khuÊy ®Òu cho tíi khi xuÊt hiÖn mµu hång ®Ëm. S¬ ®å tinh chÕ gi¸n ®o¹n cho trong h×nh theo phÝa sau. §Ó tinh chÕ ta cho cån th« võa xö lý vµo thïng 1, dïng h¬i trùc tiÕp vµ gi¸n tiÕp ®un tíi 80 – 90oC. §ãng van h¬i vµ ®Ó cho ph¶n øng 1 – 2 giê, ®ång thêi më nhá n­íc ®ñ ng­ng tô phÇn h¬i r­îu bay lªn. Sau ®ã më van h¬i gi¸n tiÕp ®un tíi s«i, ®ång thêi më n­íc ®ñ ng­ng tô toµn bé h¬i r­îu ®i vµo 3, phÇn khÝ kh«ng ng­ng qua 4 ra ngoµi, nÕu cã r­îu cÇn thu l¹i. Sau 30 – 60 phót s«i vµ håi l­u, víi thêi gian nµy c¸c t¹p chÊt dÔ bay h¬i ®­îc ®Èy lªn ®Ønh th¸p. Ta ®iÒu chØnh h¬i vµ n­íc lµm l¹nh lÊy ra kho¶ng 3 – 5 % cån ®Çu. L­îng nµy cßn chøa nhiÒu t¹p chÊt ®Çu ®Ó riªng. TiÕp theo lÊy ra 6 – 12 % cån 2a, còng vÉn lÉn t¹p chÊt ®Çu. Sau khi lÊy cån 2a ta ®iÒu chØnh chØ sè håi l­u vµ lÊy s¶n phÈm chÝnh III. Tuú theo chÊt l­îng cån th« ban ®Çu vµ møc chÊt l­îng ®Þnh ra cña nhµ m¸y, l­îng s¶n phÈm chÝnh cã thÓ tõ 60 – 80% so víi tæng l­îng cån ®­a vµo th¸p. LÊy xong s¶n phÈm chÝnh ta lÊy ®Õn cån 2b còng víi sè l­îng 6 – 12%, sau cïng ta lÊy r­îu fusel víi sè l­îng 3 – 5%. H×nh 11. S¬ ®å tinh chÕ gi¸n ®o¹n
Cã thÓ kh«ng lÊy r­îu fusel qua tõng mÎ tinh chÕ mµ qua 2 – 3 lÇn míi lÊy ra. Muèn vËy më h¬i trùc tiÕp, ®Èy hÕt h¬i r­îu lªn th¸p vµ khi nhiÖt ®é ®¸y ®¹t 103oC, th¸o hÕt n­íc th¶i ë ®¸y th¸p. Sau ®ã tiÕp tôc tinh chÕ mÎ sau. S¬ ®å tinh chÕ gi¸n ®o¹n tuy cho phÐp nhËn ®­îc cån cã chÊt l­îng nh­ng hiÖu suÊt thu håi thÊp, tèn h¬i vµ c«ng søc lao ®éng do ph¶i cÊt l¹i, nh­ng ë n­íc ta hiÖn nay nhiÒu xÝ nghiÖp t­ nh©n vÉn cßn sö dông c¸c s¬ ®å ch­ng luyÖn gi¸n ®o¹n. 8. §Æc ®iÓm sö dông ®iÖn, n­íc: §Ó cung cÊp nhiÖt cho nåi h¬i cã thÓ dïng than hoÆc dÇu th«, dÇu diezen,… Theo c«ng nghÖ cña c«ng ty Cing – I Engineering, §µi Loan míi giao b¸n ë chî c«ng nghÖ Techmart cho c«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu tõ g¹o vµ c¸c nguyªn liÖu chøa tinh bét th×: KÝch th­íc nhµ x­ëng cÇn thiÕt lµ dµi 20m x réng 10m x cao 5m. L­îng ®iÖn cung cÊp cho 2 m¸y b¬m chuyªn dông, 3 m¸y b¬m chÊt láng ch­ng cÊt, 2 m¸y b¬m ®ãng chai, 2 thiÕt bÞ läc khÝ khö trïng h¬i vµ 1 hÖ thèng khÝ nÐn lµ 15 kw/h. L­îng n­íc cung cÊp cho 1 thïng ng©m, 1 nåi h¬i lµ 1000 l/h. L­îng dÇu cung cÊp cho 1 nåi h¬i lµ 120 l/h. (Ch­a râ kÝch th­íc vµ n¨ng suÊt cña mçi thiÕt bÞ). Ngoµi ra cßn cÇn ®iÖn chiÕu s¸ng, qu¹t giã,… vµ n­íc sinh ho¹t. PhÇn hai. VÊn ®Ò m«i tr­êng C«ng nghÖ s¶n xuÊt nµo còng cã ¶nh h­ëng Ýt nhiÒu tíi m«i tr­êng vµ con ng­êi víi c¸c nguån th¶i ®Æc tr­ng cña nã. C«ng nghÖ s¶n xuÊt r­î­ ®¬n gi¶n h¬n vÒ nguån th¶i ph¸t sinh vµ ph­¬ng ph¸p xö lý. V× hÇu hÕt chÊt th¶i trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt r­îu kh«ng ph¶i lµ nh÷ng chÊt ®éc h¹i mµ hoµn toµn cã thÓ sö dông vµo môc ®Ých kh¸c. Trong c«ng ®o¹n nghiÒn nguyªn liÖu, g©y ra bôi xung quanh khu vùc nghiÒn vµ tiÕng ån do ®éng c¬ vµ m¸y nghiÒn ph¸t ra. Tuy nhiªn ®©y lµ hai d¹ng « nhiÔm côc bé t¹i khu vùc s¶n xuÊt vµ cã thÓ kh¾c phôc ®­îc b»ng c¸ch hiÖn ®¹i ho¸ m¸y nghiÒn. Trong c«ng ®o¹n nÊu nguyªn liÖu, s¶n phÈm cña giai ®o¹n nµy ®­îc ®­a hoµn toµn vµo giai ®o¹n sau nªn hÇu nh­ kh«ng cã chÊt th¶i. NÕu cã còng chØ lµ nh÷ng mÎ nÊu bÞ khª ch¸y hay sèng nh­ng ®Òu cã thÓ tËn dông cho viÖc cung cÊp thøc ¨n ch¨n nu«i. Giai ®o¹n ®­êng ho¸ vµ lªn men dÞch ®­êng còng vËy. Giai ®o¹n nÊu nguyªn liÖu cã thÓ dïng than, vµ hiÖn nay mét sè n¬i ®· chuyÓn sang dÇu th¶i ra c¸c khÝ ®èt ®Æc tr­ng cña viÖc ®èt nhiªn liÖu ho¸ th¸ch, ®iÒu nµy lµ kh«ng tr¸nh khái. XØ than cã thÓ dïng lµm nguyªn liÖu x©y dùng. Sau ch­ng cÊt vµ tinh luyÖn cßn l¹i phÇn b· r­îu, ®©y lµ nguån th¶i quan träng nhÊt cña ch­ng cÊt r­îu. Tuy nhiªn phÇn b· nµy sÏ ®­îc sö dông lµm thøc ¨n ch¨n nu«i hoÆc sÊy kh« lµm ph©n bãn h÷u c¬. Mét l­îng lín khÝ CO2 ®­îc sinh ra trong qu¸ tr×nh lªn men. MÆc dï thuéc d¹ng khÝ th¶i vµ lµ nguªn nh©n g©y ra hiÖu øng nhµ kÝnh, nh­ng còng ®­îc sö dông trong c«ng nghÖ thùc phÈm vµ ch÷a ch¸y. V× CO2 ë ®©y rÊt s¹ch nªn ®­îc gi÷ l¹i lµm nguyªn liÖu cho c¸c c«ng nghÖ s¶n xuÊt kh¸c. Ngoµi ra cßn cã chÊt th¶i r¾n nh­ hÖ thèng nåi nÊu bÞ háng. Tuy nhiªn do ®Æc thï cña c«ng nghÖ nªn viÖc xö lý c¸c chÊt tån ®äng, b¸m dÝnh trªn thiÕt bÞ nµy lµ kh«ng phøc t¹p. Cã thÓ b»ng n­íc röa hoÆc ch«n lÊp. Sau mét thêi gian sÏ ph©n huû thµnh c¸c chÊt kh«ng ®éc h¹i. HÖ sè « nhiÔm cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu lµ 0,27. kÕt luËn Theo lý thuyÕt th× r­îu cã thÓ ®­îc ®iÒu chÕ tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau, vÝ dô tõ dÇu má còng cã thÓ s¶n xuÊt ®­îc r­îu. Nh­ng hÇu hÕt hiÖn nµy ng­êi ta ®Òu s¶n xuÊt r­îu tõ c¸c nguyªn liÖu chøa ®­êng vµ tinh bét. Vµ c¸c c«ng ®o¹n chÝnh ®Ó s¶n xuÊt ra r­îu nh­ ®· tr×nh bµy trong bµi tiÓu luËn nµy. TÊt c¶ c¸c c«ng nghÖ truyÒn thèng vµ hiÖn ®¹i vÒ c¬ b¶n ®Òu ph¶i tr¶i qua c¸c qu¸ tr×nh nh­ vËy. Trong bµi tiÓu luËn nµy kh«ng t×m hiÓu kü vÒ c¸c chñng vi sinh vËt, v× viÖc s¶n xuÊt r­îu cã thÓ mua men tõ n¬i kh¸c. Sù t¸c ®éng râ rÖt nhÊt tíi m«i tr­êng cña c«ng nghÖ lµ tõ viÖc ®èt nhiªn liÖu ®Ó cung cÊp h¬i nÊu nguyªn liÖu. MÆc dï hiÖn nay ®· thay viÖc ®èt than b»ng viÖc ®èt dÇu diezen, nh­ng nguån dÇu má råi còng sÏ c¹n kiÖt vµ dï sao th× vÉn sinh ra c¸c khÝ lµm « nhiÔm m«i tr­êng. Thªm n÷a lµ khi dïng men ta míi chØ quan t©m tíi c¸c enzym chñ yÕu ®Ó thuû ph©n tinh bét vµ lªn men r­îu, nh÷ng chñng sinh vËt kh¸c ta ch­a kiÓm so¸t hÕt ®­îc. MÆc dï ®©y lµ thiÕu sãt vÒ mÆt khoa häc, nh­ng cho tíi hiÖn nay vÉn ch­a thÊy cã sù th«ng b¸o nµo vÒ sù xuÊt hiÖn vµ nguy h¹i cña c¸c chñng vi sinh vËt l¹ ®­îc th¶i ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt r­îu. HiÖn nay c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ ®· tham gia vµo qui tr×nh s¶n xuÊt gióp n©ng cao hiÖu suÊt vµ n¨ng suÊt. Hi väng trong t­¬ng lai, c«ng nghÖ s¶n xuÊt r­îu cã thÓ ®¹t ®­îc tiªu chuÈn c«ng nghÖ kh«ng chÊt th¶i, vµ mang l¹i nhiÒu lîi Ých h¬n cho con ng­êi. phôc lôc Danh s¸ch c¸c b¶ng vµ h×nh vÏ Trang Danh s¸ch b¶ng B¶ng 1. Thµnh phÇn ho¸ häc cña mét sè nguyªn liÖu 9 B¶ng 2. TCVN – 71 vÒ chØ tiªu chÊt l­îng r­îu 18 Danh s¸ch h×nh vÏ H×nh 1. S¶n l­îng cån s¶n xuÊt ë mét sè n­íc 5 H×nh 2. S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt 7 H×nh 3. Thµnh phÇn chÝnh cña cñ s¾n t­¬i 8 H×nh 4. M¸y nghiÒn bóa 10 H×nh 5. Nåi nÊu nguyªn liÖu 12 H×nh 6. Thïng ®­êng ho¸ 14 H×nh 7. HÖ thèng ng­ng tô 15 H×nh 8. §­êng biÓu diÔn lªn men 16 H×nh 9. Thïng lªn men gi¸n ®o¹n 17 H×nh 10. Ch­ng gi¸n ®o¹n 19 H×nh 11. S¬ ®å tinh chÕ gi¸n ®o¹n 21 Tµi liÖu tham kh¶o PGS, TS NguyÔn §×nh Th­ëng, TS NguyÔn Thanh H»ng, C«ng nghÖ s¶n xuÊt vµ kiÓm tra cån etylic, NXB KHKT, 2007. Trang web cña Vô KH – CN, Bé C«ng nghiÖp. www.techmartvietnam.com, ngµy 01-10-2008.