Bài giảng Công nghệ sản xuất cồn etylic

11
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 
CỒN ETYLIC
2
NGUYÊN LIỆU
Nguyên tắc: nguyên liệu chứa polysaccharide đều có
thể sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn.
Yêu cầu:

 Đảm bảo đủ lượng dưỡng chất phục vụ cho sự phát triển của
vi sinh vật.

 Hàm lượng đường hoặc tinh bột cao, có khả năng đem lại
hiệu quả kinh tế.

 Sẵn có, giá thành thấp.

 Vùng nguyên liệu tập trung và đủ cho nhu cầu sản xuất.
2 loại nguyên liệu phổ biến:
- Tinh bột - Rỉ đường
23
RỈ ĐƯỜNG (MẬT RỈ)
Phế liệu trong công nghiệp đường mía hoặc đường củ cải.
Là loại đường không kết tinh được. Thường chiếm khoảng 3 –
5% lượng mía.
4
Thành phần:
Nước chiếm 15 – 20%
Hàm lượng chất khô chiếm 80 – 85 %. Trong đó:
– 60% là đường lên men được với:
– 35 – 40% saccharoza
– 20 – 25% đường khử
– 40% chất phi đường, với
– 20 – 32 % chất hữu cơ
– 8 – 10 % chất vô cơ
Mật rỉ có độ pH từ 6,8 – 7,2.
36
Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường
• Giá rẻ
• Khối lượng lớn, dồi dào
• Sử dụng tiện lợi
• Nguồn cung cấp khá phổ biến
7
NGUYÊN LIỆU CHỨA TINH BỘT
Sắn, ngô, khoai và một phần gạo hoặc tấm.
 Sắn :
Loại Nước Protit Chất béo Gluxit Xenlulo Tro
Sắn tươi
Sắn khơ
70,25
13,12
1,102
0,205
0,41
0,41
26,58
74,74
1,11
1,11
0,54
1,69
48
Khoai
Loại Nước Protit Chất béo Gluxit Xenlulo Tro
Khoai tây tươi
Khoai lang tươi
Khoai lang khơ
74,9
68,1
12,9
1,99
1,6
6,1
0,15
0,5
0,5
20,8
27,9
76,7
0,98
0,9
1,4
1,09
1,00
2,4
10
 Các loại hạt khác
- Để sản xuất các loại rượu đặc biệt.
- Các loại hạt này cĩ hàm lượng tinh bột cao, sản xuất 
rượu tốt
Loại Nước Protit Chất béo Gluxit Xenlulo Tro
Gạo giã
Gạo xay
Tấm
Cám
Mì đen
12,6
11,6
11,8
12,5
14
9
9,1
8,9
13,17
11
0,5
2,45
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
511
 Tinh bột thường được thủy phân:

 Thủy phân tinh bột bằng acid và nhiệt độ: thu được glucoza→
hiệu xuất không cao và gây ô nhiễm môi trường.

 Dùng amylaza của mầm đại mạch ta sẽ thu được 70 – 80% là
maltoza và 30 – 20% là dextran.

 Dùng amylaza của nấm mốc ta sẽ thu được 80 – 90% là
glucoza.

 Celluloza dưới tác dụng của acid vô cơ loãng, nhiệt độ cao và
áp suất cao sẽ bị phân hủy thành glucoza.

 Hemicelluloza (bán xơ): dễ bị thủy phân hơn celluloza để tạo
thành glucoza
13
NƯỚC
Trong cơng nghiệp sản xuất rượu, nước được sử 
dụng với nhiều mục đích khác nhau:
• Xử lý nguyên liệu
• Nấu nguyên liệu
• Pha lỗng dung dịch
• Vệ sinh thiết bị,
615
Sơ đồ tổng quát cơng nghệ sản xuất cồn Etylic
NGUYÊN LIỆU
Xử lý – Nấu Pha lỗng – Xử lý 
Đường hĩa Chuẩn bị dịch lên men
Lên men
Chưng cất
Lên men
Chưng cất
Tinh chế Tinh chế
CỒN TINH LUYỆN
O2Mengiống
Men
giống
PP Amylo PP Mycomalt Chỉnh pHDinh dưỡng
Chất khơ
23
XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TINH BỘT 
NGUYÊN LIỆU
NGHIỀN
HỒ HĨA
DỊCH HĨA
ĐƯỜNG HĨA
724
XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TINH BỘT 
1. NGHIỀN NGUYÊN LIỆU
Mục đích:
• Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải
phĩng hạt tinh bột khỏi các mơ.
• Khi nấu ở nhiệt độ và áp suất phù hợp, tinh bột chuyển
thành dạng hịa tan.
-Thiết bị nghiền: Thiết bị nghiền búa, thiết bị nghiền trục.
25
 Tùy theo chế độ nấu mà rây có kích thước khác nhau.
 Năng suất của máy phụ thuộc vào mức độ nghiền và kích thước
rây.
Thiết bị nghiền búa
827
Mục đích:

 Phá vỡ màng tế bào của các hạt tinh bột, giúp cho amylaza
tiếp xúc được với tinh bột.

 Tạo điều kiện đưa tinh bột về trạng thái hòa tan trong dung
dịch.
2. HỒ HĨA TINH BỘT
3. DỊCH HĨA
Mục đích:
• Thủy phân tinh bột thành dextrin + maltoza + 1 ít
glucoza→ độ nhớt của dịch cháo giảm nhanh.
30
931
CHỨC NĂNG CỦA ENZYM TRONG QUÁ TRÌNH DỊCH HĨA
α - amylaza: (enzym dịch hĩa)
- Tác dụng lên liên kết α – 1,4 glucozit ở vị trí bất kì, nhưng
tập trung vào giữa mạch amyloza và amylopectin.
Nhiệt độ hoạt động của enzym:
- α – amylaza của vi khuẩn hoạt động tốt ở t0 tối ưu = 95–
1000C
- α –amylaza của mầm thóc hoạt động tốt ở: t0 tối ưu = 73– 760C
- α –amylaza của Asp.ozyzae hoạt động tốt ở: t0 tối ưu = 50–550C
pH của môi trường và t0 tối ưu cũng phụ thuộc vào nhau: t0 tăng 
→ pH tăng
32
4. ĐƯỜNG HÓA DỊCH CHÁO 
 Mục đích: 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 amylase: từ mầm đại mạch và từ vi sinh vật.
10
33
Enzym đường hóa
β - amylase 
 Có tác dụng lên nối α - 1,4 – glucozit, bắt đầu từ vòng không
có nhóm khử và cắt theo 2 gốc glucoza một trong phân tử của
amyloza và amylopectin.
Dưới tác dụng của α và β - amylaza ta thu được dịch chứa 78 –
80% maltoza và glucoza, 22 – 20% dextrin
Glucose amylase : chuyển tinh bột thành đường glucose
34
Cĩ thể tiến hành đường hĩa theo 2 phương pháp: gián đoạn
hoặc liên tục. Nhưng luơn bao gồm:
_ Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hĩa
_ Cho chế phẩm amylase vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ thích
hợp trong thời gian xác định để amylase chuyển hĩa tinh bột
thành đường.
_ Làm lạnh dịch đường hĩa tới nhiệt độ lên men
Sơ đồ chung
11
35
VỊ TRÍ TÁC ĐỘNG CỦA AMYLASE 
LÊN MẠCH TINH BỘT
49
Tại thùng nấu nguyên liệu:

 Nguyên liệu được nghiền mịn tới kích thước là 1mm,
hòa với nước ở 30 – 400C theo tỷ lệ nước : bột là 4 : 1.

 Khuấy đều, cho 20-30% lượng α - amylaza chịu nhiệt
(thường sử dụng Termamyl 120L của hãng Novo – Đan
mạch với tỷ lệ 0,02 – 0,03% so với khối lượng tinh bột)

 Đun trong 40 – 50 phút, đạt tới 85 – 870C. Giữ ở nhiệt
độ này 15 – 20 phút.

 Đun sôi trong vòng 50 – 60 phút nhằm hòa tan các hạt
tinh bột có kích thước lớn chưa kịp hồ hóa hết.

 Chuyển sang thùng đường hóa.
Một phương pháp ứng dụng tại Việt Nam
12
50
Tại thùng đường hóa:

 Dịch bột được làm nguội đến 90 – 930C rồi cho hết 70-
80% lượng enzym còn lại vào.

 Làm nguội đến 55 – 560C, để trong 30 phút. 

 Làm nguội dịch cháo về 28 – 30oC
54
XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU MẬT RỈ
Pha loãng và xử lý dịch mật rỉ

Pha loãng dịch mật rỉ 50% (mật rỉ : nước =1 : 1)

H2SO4 cho vào theo tỉ lệ 0,4 – 0,6% (tùy theo độ chua của
rỉ đường)

Cho chất sát trùng vào: fluosilicat natri (2%o trong tổng
số).

Nguồn nitơ theo tỷ lệ 1g (NH4)2SO4 hoặc 0,4 – 0,5g ure
trong 1 lít dịch lên men

Sau đó khuấy trộn đều, để yên 1 – 4h.

Bơm dịch trong lên thùng chứa rồi lọc loại tạp chất (chủ
yếu là CaSO4, các kết tủa keo).

Cho vào thùng chứa giữ ở nhiệt độ 85 – 900C trong 1giờ,
với mục đích CaSO4 kết tủa nhiều hơn, giúp cho hiệu suất
lên men tăng khoảng 1%

pH = 4,5 – 5 tương đương độ chua: 1 – 1,5 g H2SO4/ lít
13
55
Pha loãng tới nồng độ gây men:
1. Lên men theo sơ đồ một nồng độ:
 Nồng độ chất khô 20 – 22%, tương đương 15 – 16% 
đường.
 pH dịch đường 4,5 – 5,0, tương đương độ chua 1 – 1,5g 
H2SO4/lit
 Ure cần bổ sung là 0,5 g/l
 Nồng độ fluosilicat natri: 2‰
2. Lên men theo sơ đồ hai nồng độ:
 Nồng độ chất khô: 12 – 14%
 pH: 4,5 – 5,0
 Ure cần bổ sung là 0,5 g/l
 Nồng độ fluosilicat natri: 2‰
 Dịch lên men cũng có các chỉ tiêu tương tự chỉ khác là 
nồng độ chất khô từ 30 đến 32%.
57
LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG
Các giai đoạn cần thực hiện:

 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng

 Nhân giống trong phòng thí nghiệm

 Nhân giống trong sản xuất

 Lên men
14
58
Yêu cầu của nấm men dùng trong 
sản xuất cồn Etylic
• Năng lực lên men mạnh: biến đường
thành rượu nhanh và hồn tồn, tạo ít các
sản phẩm trung gian và phụ
• Ổn định và chịu được những biến đổi của
canh trường
59
CHUẨN BỊ 
MƠI TRƯỜNG 
DINH DƯỠNG 
Malt đại mạch 
nghiền nhỏ 
Phối trộn H2O
(5:1)
Nấu-Đường hĩa
Tiệt trùng
Phân phối vào 
dụng cụ
Điều chỉnh pH
Lọc
-To= 48 -53oC, t=20-30
-To= 60 - 62oC, t=30’
-To= 70 - 72oC, t=20’
pH = 4.5 – 5.0 
15
60

 Nhân giống trong phòng thí nghiệm
Lượng dịch trong bình Nồng 
độ, 
%
pH Nhiệt 
độ, oC
Thời 
gian, 
giờ
Trong ống nghiệm 10 ml
90 ml trong bình 250 ml
900 ml trong bình 2 lit
9 lit trong bình 15 lit
13 ÷14
13 ÷ 14
13 ÷ 14
15 ÷ 18
4,5 ÷ 5,0
4,5 ÷ 5,0
4,5 ÷ 5,0
4,8 ÷ 5,2
30 ± 1
30 ± 1
30 ± 1
30 - 32
24
18 ÷24
18 ÷24
15 ÷18
Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên 
men
• Nhiệt độ
• pH
• Hàm lượng đường
• O2
• Nitơ
• Chất sát trùng
77
16
Các sự cố xảy ra trong quá trình 
lên men
• Lên men chậm: nhiệt độ, dưỡng chất, men 
giống
• Độ acid tăng nhanh: vi khuẩn sinh acid
• Sinh màng: vi khuẩn sinh màng
• Lên men quá nhanh: nhiệt độ, vi khuẩn
78
79
XỬ LÝ DỊCH LÊN MEN

 Hỗn hợp thu được sau lên men gọi là giấm chín. Trong
giấm chín có rất nhiều thành phần: chủ yếu là cồn etylic.
Ngoài ra còn có este, aldehyd, một số alcol cao phân tử
(dầu fusel), tinh bột, dextrin, acid hữu cơ, khoáng.

 LỌC: thu lấy dịch.

 CHƯNG CẤT THƠ: thu được cồn thô, cồn sản phẩm và
dầu fusel

 TINH LUYỆN: Loại các tạp chất khác nhau có nhiệt độ
bay hơi cao hay thấp hơn cồn.