Hệ thống chưng cất cồn công nghiệp

Tổng quan về lịch sử phát triển của rượu và cồn

Từ xa xưa loài người đã biết sản xuất ra rượu etylic làm đồ uống. Ngày nay nghề làm rượu - cồn đang phát triển và chiếm tỷ lệ khá lớn trong các ngành kinh tế quốc dân. Trong tiến trình hội nhập và phát triển, ngành công nghiệp Việt Nam đang tạo ra những bước ngoặt mới làm thay đổi bộ mặt nền kinh tế.

Công nghiệp nói chung và công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng đang từng bước đổi mới về công nghệ để tạo ra những sẩn phẩm có chất lượng tốt nhất, đáp ứng tối đa nhu cầu thị hiếu. Một trong những ngành công nghiệp đang phát triển, đóng góp vào ngân sách nhà nước một khoản không nhỏ là ngành sản xuất các sản phẩm lên men. Trong số đó phải kể đến ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn.

Ngày nay, công nghệ sản xuất rượu – cồn vẫn còn đang phát triển và chiếm tỷ lệ khá lớn trong các ngành kinh tế quốc dân . Rượu với tư cách là đồ uống rất đa dạng và có nhiều mẫu mã khác nhau. Nói chung, người ta có thể chia ra thành rượu mạnh ( khoảng trên 40 %cồn ), rượu thông thường ( khoảng 30 – 40 %cồn ), và rượu nhẹ (dưới 30 %cồn ). Ở các nước Phương Tây người ta sản xuất rượu trắng được gọi là Vodka, như ở Nga và một số nước khác, rồi chứa trong các thùng gỗ sồi thường có màu nâu vàng nhạt đến màu nâu sẫm với các hương vị khác nhau và có tên gọi khác nhau.

Tình hình tiêu thụ các loaị rượu trên thế giới có thể tới 4-6 lít/người/năm (tính ra cồn 100), không tính bia và rượu vang. Ngoài công dụng làm đồ uống, rượu cồn etylic còn có khả năng làm nguyên liệu cho một số ngành kinh tế quan trọng: làm dung môi hữu cơ, nhiên liệu, dùng trong y tế, trong mỹ phẩm pha nước hoa, trong dược để trích ly các hoạt chất sinh học, sản xuất axit axetic và giấm ăn, sản xuất các loại este có mùi thơm, trong cao su tổng hợp và nhiều hợp chất khác.

Tổng hợp về tình hình sản xuất rượu và tiêu thụ rượu hiện nay: Tính dến năm 2004 cả nước có 72 đơn vị sản xuất rượu công nghiệp với công suất 103 triệu lít/ năm, sản lượng đạt 76,3 triệu lít/ năm, khai thác 74% công suất thiết kế, trong đó sản lượng rượu nhẹ có ga đạt 10,6 triệu lít, rượu vang, champagne đạt 24,2 triệu lít. Rượu mạnh và các loại khác 15,95 triệu lít, cồn công nghiệp dùng cho sản xuất và xuất khẩu khoảng 25,5 triệu lít. Ngoài ra còn có khoảng trên 300 cơ sở dân tự nấu rượu, tự tiêu thụ với sản lượng ước khoảng 242 triệu lít.

Việc kiểm soát chất lượng chất lượng sản phẩm của các cơ sở này gặp nhiều khó khăn nên ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người tiêu dung do uống phải rượu còn nhiều độc tố, kém chất lượng, lãng phí lương thực và gây thất thu lớn cho ngân sach Nhà nước.

Nhìn chung, ngành công nghiệp rượu ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa phát triển, công nghệ thiết bị lạc hậu, chất lượng sản phẩm chưa cao, chủng loại sản phẩm nghèo nàn, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Nguyên nhân là do thiếu vốn để đầu tư, đổi mới thiết bị công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm. Do đó khả năng cạnh tranh kém…Trong khi đó, rượu nấu bằng phương pháp thủ công chưa thể quản lý, rượu lậu, rượu giả trốn thuế chưa có biện pháp khả thi để ngăn chặn, càng gây khó khăn cho việc tiêu thụ sản phẩm rượu của các doanh nghiệp nhà nước.

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt đo.

Ta có thể phân biệt chưng cất ra thành quy trình một lần như trong phòng thí nghiệm để tách một hóa chất tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp, và chưng cất liên tục, như trong các tháp chưng cất trong công nghiệp.

Khái quát về rượu – cồn

Rượu là gì?

• Vodka: có độ cồn từ 35 – 50%, sản xuất từ nguyên liệu là khoai tây và một số loại ngũ cốc lên men
• Whisky: được sản xuất từ ngũ cốc (chủ yếu là đại mạch) bằng cách lên men và chưng cất (chưng cất bia 2 – 3 lần được whisky)
• Gin: được chưng cất từ các  hạt ngũ cốc trộn với các nguyên liệu thảo mộc: hạnh nhân, quế, gừng, vỏ chanh,…
• Brandy: được chưng cất từ loại rượu vang và ủ trong thùng gỗ.
• Rum: được thu nhận từ quá trình lên men từ mật đường hoặc trực tiếp từ nước mía và chưng cất.

Dựa vào phương pháp lên men và độ cồn rượu được phân loại:

• Rượu lên men: được tạo thành từ quá trình lên men rượu của các nguồn nguyên liệu có đường, có nguồn gốc khác nhau nhờ các hệ nấm men khác nhau
• Rượu lên men chưng cất:cũng dùng những nguyên liệu chứa đường và tinh bột, nhưng sau khi lên men đem chưng cất như rượu trắng, rượu nếp gò đen, Brandy, Whisky, Rhum, Vodka…
  • Rượu lên men không chưng cất: các loại rượu trái cây, rượu vang, rượu cider, sake, …
  • Rượu pha chế: được pha chế từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên hay tổng hợp thành thể đồng nhất (quisky, rum,…)
  • Phân loại theo độ cồn

• Rượu mạnh: nồng độ cồn lớn hơn 30% V
• Rượu thông thường: có độ cồn từ 15 – 30% V
• Rượu nhẹ: nồng độ cồn ít hơn 15% V

Cồn là gì?

• Là một loại hợp chất hữu cơ ethanol hay rượu có cùng công thức hóa học C2H6O hoặc C2H5OH
• Cồn chưng cất (lẫn tạp chất) à chỉ sử dụng trong công nghiệp
• Cồn tinh luyện (đã loại bỏ tạp chất): 96%, 90%
• Tính chất vật lí: chất lỏng không màu, tan vô hạn trong  nước, dễ bay hơi, dễ cháy, mùi phụ thuộc vào nguyên liệu sản xuất.

Khái quát về chưng cất

Khái niệm: Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp chất lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt độ (hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất).

Ví dụ trong chưng cất rượu, hỗn hợp giấm chín cần tách gồm:

• Các chất dễ bay hơi: rượu, este, aldehyt và một số alcol cao phân tử hay còn gọi là dầu fusel hay dầu khét.
• Các chất khó bay hơi: tinh bột, dextrin, protit, acid hữu cơ và chất khoáng.

Cơ sở lí thuyết của chưng cất

Do các chất lỏng có áp suất hơi khác nhau tại cùng một nhiệt độ nên quá trình chưng cất dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất lỏng tham gia. Vì có áp suất hơi khác nhau nên khi đưa năng lượng vào hệ thống, chất có áp suất hơi cao hơn (hay nhiệt độ sôi thấp hơn) bốc hơi nhiều hơn các chất khác, vì thế mà trong quá trình chưng cất, nồng độ chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần cất cao hơn là ở trong hỗn hợp ban đầu.

Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé (nhiệt độ sôi lớn).

Ví dụ, đối với hệ nước – acid acetic sản phẩm đỉnh là nước, sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid acetic và một ít nước

Hay đối với hệ rượu – nước: sản phẩm đỉnh là rượu, sản phẩm đáy chủ yếu là nước và một ít rượu.

Sự khác nhau giữa chưng cất và cô đặc: Chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, khác với cô đặc, là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi.

Phân loại các phương pháp chưng cất

Phân loại theo nguyên lý làm việc

Gồm 3 loại: chưng cất đơn giản, chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng cất chân không

• Chưng cất đơn giản : dùng để tách các hỗn hợp gồm có các cấu tử có độ bay hơi khác nhau. Phương pháp này dùng để tách sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất
• Chưng bằng hơi nước trực tiếp: dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tan trong nước
• Chưng cất chân không: dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử. Ví dụ như trường hợp các cấu tử trong hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hay trường hợp các cấu tử có nhiệt độ sôi quá cao

Phân loại theo áp suất làm việc

• Áp suất thấp
• Áp suất thường
• Áp suất cao

Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp

• Cấp nhiệt trực tiếp
• Cấp nhiệt gián tiếp

Phân loại theo thiết bị chưng cất

• Nồi chưng cất: rượu có mùi vị của các chất đi kèm tạo hương thơm nhưng hơi gắt, cần ủ lâu để dịu hơn, thời gian ủ tối thiểu là 2 năm trong những thùng gỗ sồi. Rượu sẽ ngấm mùi vị của gỗ sồi đã hơ tạo vị thơm ngon. 
• Cột chưng cất liên tục: rượu rất tinh khiết có theerr đóng chai ngay không cần ủ nhưng thiếu mùi vị đặc trưng. Phương pháp này rất kinh tế và được dùng để sản xuất ở quy mô lớn.

Các phương pháp chưng cất cồn

Chưng luyện gián đoạn

+ Thời gian cất 6-8h

+ Năng suất thấp

+ Nồng độ không ổn định

+ Tốn năng lượng

Phương pháp này sử dụng khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau, không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khết cao, tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi, tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử.

- Chưng luyện liên tục là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và nhiều đoạn

- Chưng  luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục)

Đây là quá trình chưng cất gián đoạn và tinh luyện liên tục kết hợp lại

Thiết bị tinh luyện được đặt các đĩa tiếp liệu nên ở các mức khác nhau sẽ thu được các sản phẩm khác nhau ( dầu fusel ở dưới đáy nhiệt  độ =101-105 độ C )

Các loại khác bốc hơi ở nhiệt độ thấp hơn nên bay cao hơn do đó thu nhận ở đĩa cao hơn.

Sản phẩm tạo thành gồm: cồn đầu nhiều tạp chất tách riêng. Chỉ dùng để pha vecni, làm cồn đốt,sát trùng hoặc đem xử lý lại ( cồn sản phẩm, dầu fusel)

Công ty TNHH Năng Lượng Nhiệt Bách Khoa

Hỗ trợ kĩ thuật và tư vấn: 091 775 40 59 / 097 384 04 68

Website: https://lohoibachkhoa.com/ hoặc https://hex-boilers.com/