BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CỒN KHÔ

Họ và tên sinh viên: Lê Nguyễn Vân Hà
Ngành :Công nghệ Hóa học
Niên khóa: 2004 - 2008

Tháng 10/2008


BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CỒN KHÔ

Tác giả

LÊ NGUYỄN VÂN HÀ

Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ hóa học

Giáo viên hướng dẫn
Ks. PHẠM QUỲNH THÁI SƠN

Tháng 10 năm 2008

i

LỜI CẢM TẠ
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phạm Quỳnh Thái Sơn, Giảng viên Bộ
môn Công Nghệ Hóa Học đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực
tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm tạ Ban Giám Hiệu và quý thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ
Hóa Học trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức
vô cùng quý giá cho tôi trong những tháng năm học tập ở trường.
Cám ơn các bạn đã goáp ý, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập
và thực hiện đề tài.
Con vô cùng biết ơn cha mẹ đã sinh ra con, nuôi dạy con khôn lớn và tạo điều
kiện cho con học tập, trang bị cho con vốn vào đời để con có được ngày hôm nay.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2008
Sinh viên
Lê Nguyễn Vân Hà

ii


TÓM TẮT

Đề tài “bước đầu nghiên cứu sản xuất cồn khô” được tiến hành tại phòng thí
nghiệm hóa cơ bản I4 – Bộ môn Công nghệ Hóa học trường Đại học Nông Lâm
TP.HCM, thời gian từ 15/4/2008 đến 10/10/2008.
Đề tài gồm có hai thí nghiệm chính: thử nghiệm sản xuất cồn từ dẫn xuất
cellulose và từ xà phòng, khảo sát ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu lên các chỉ
tiêu độ cứng (quyết định khả năng tạo hình), nhiệt lượng cồn khô cung cấp và lượng
cặn còn lại sau đốt. So sánh với mẫu trên thị trường.
Thí nghiệm 1: Thử nghiệm sản xuất cồn từ dẫn xuất Cellulose, cụ thể là HEC.
-


Khảo sát ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn. Ta cố định lượng xút 25%
là 5 ml. Kết quả cho thấy khi lượng HEC càng tăng thì độ cứng càng tăng, khả
năng cháy càng giảm. Còn khi lượng cồn tăng lên thì độ cứng giảm nhưng khả
năng cháy tăng đáng kể.

-

Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút nồng độ 25% đến các chỉ tiêu của cồn khô:
Kết quả cho thấy lượng xút ảnh hưởng không đáng kể đến các chỉ tiêu khảo
sát. Do đó, chọn lượng xút là 1ml.

-

Khảo sát ảnh hưởng của lượng Al2O3 đến các chỉ tiêu của cồn khô.

Tuy nhiên, sản phẩm cồn khô tạo từ HEC có nhược điểm là khi đốt cháy sẽ tạo
lớp màng cứng bao lớp bên ngoài làm cho lượng cồn khô còn bên trong không cháy
được.
Hơn nữa, sản phẩm cồn khô từ HEC có độ cứng quá thấp. sản phẩm tạo thành có
độ dẻo nhưng khó tạo hình. Độ cứng càng cao thì càng hạn chế khả năng cháy.
Thí nghiệm 2: Thử nghiệm sản xuất cồn từ xà phòng. Ta cố định lượng dầu dừa
là 25 g.
-

Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút 25% đến các chỉ tiêu của cồn khô (bố trí
ngẫu nhiên một yếu tố): Kết quả cho thấy lượng xút càng tăng thì độ cứng của
cồn khô càng tăng. Khi lượng xút lên đến 17 ml thì độ cứng của xà phòng quá
cứng, không mang cồn vào xà phòng đươc. Do đó, chọn lượng xút là 15ml
làm thông số cố định cho các thí nghiệm sau.


iii


-

Khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn. Ta cố định lượng xút 25% là 15 ml, dầu
dừa là 25 g, lượng cồn thay đổi (bố trí ngẫu nhiên một yếu tố). Kết quả cho
thấy lượng cồn càng tăng thì nhiệt lượng của cồn càng tăng, độ cứng của cồn
khô lại giảm.

Kết quả tạo thành cồn khô có độ cứng, nhiệt lượng tương đối giống với mẫu trên
thị trường.

iv


MỤC LỤC
Trang tựa...........................................................................................................................i
LỜI CẢM TẠ ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................x
DANH SÁCH CÁC HÌNH............................................................................................ xi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................... xii
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................1

1.1. Đặt vấn đề:................................................................................................ 1
1.2. Mục đích đề tài:........................................................................................ 1
1.3. Nội dung đề tài: ........................................................................................ 1

1.4. Yêu cầu:.................................................................................................... 2
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..............................................................................3

2.1. Vài nét tổng quát về cồn khô trên thị trường hiện nay: ........................... 3
2.1.1. Một số đặc điểm của cồn khô:.......................................................... 3
2.1.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất kinh doanh trong nước:.................. 3
2.1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất kinh doanh ngoài nước: ................. 3
2.2. Các phương pháp tạo cồn khô:................................................................. 4
2.2.1. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà: ... 4
2.2.2. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm:......... 4
2.2.3. Phương pháp đông đặc với xà phòng: .............................................. 4
2.2.4. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng dẫn xuất Cellulose với
một lớp ngăn chặn sự hydrat hóa: ................................................................. 4
2.3. Sơ lược về rượu – cồn và sản xuất cồn [3]:.............................................. 5
2.3.1. Nguyên liệu dùng để sản xuất rượu – cồn:....................................... 5
2.3.1.1. Các nguồn nguyên liệu chứa tinh bột: ....................................... 5
2.3.1.2. Rỉ đường: ................................................................................... 6
2.3.2. Vi sinh vật trong sản xuất rượu – cồn: ............................................. 6
v


2.3.3. Chuẩn bị dịch lên men:..................................................................... 7
2.3.3.1. Dịch từ tinh bột:......................................................................... 7
2.3.3.2. Dịch từ rỉ đường: ....................................................................... 7
2.3.4. Lên men đường thành rượu .............................................................. 8
2.3.5. Chưng cất và tinh chế chế rượu thành cồn: ...................................... 8
2.4. Sơ lược về dẫn xuất cellulose:.................................................................. 9
2.4.1. Phương pháp tổng hợp HEC: ......................................................... 10
2.4.2. Một số tính chất của HEC và ứng dụng: ........................................ 11
2.5. Sơ lược về dầu dừa và xà phòng: ........................................................... 11

2.5.1. Vai trò, vị trí cây dừa và dầu dừa: .................................................. 11
2.5.2. Các giống dừa phổ biến ở Việt Nam hiện nay: .............................. 12
2.5.3. Phương pháp ép dầu dừa: ............................................................... 13
2.5.3.1. Lấy cái (cùi) dừa:..................................................................... 13
2.5.3.2. Cách ép dầu dừa:: .................................................................... 14
2.5.4. Một số tính chất của dầu dừa:......................................................... 15
2.5.5. Phương pháp nấu xà phòng: ........................................................... 15
2.5.5.1. Nấu xà phòng ở nhiệt độ thường: ............................................ 15
2.5.5.2. Nấu xà phòng ở nhiệt độ cao: .................................................. 15
2.5.5.3. Nấu xà phòng có thu hồi glycerin:........................................... 15
2.6. Các cơ chế phản ứng liên quan: ............................................................. 15
2.6.1. Phản ứng xà phòng hóa: ................................................................. 15
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ................................................................17

3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu:......................................................... 17
3.1.1. Thời gian: ....................................................................................... 17
3.1.2. Địa điểm thí nghiệm : ..................................................................... 17
3.2. Đề xuất quy trình thử nghiệm: ............................................................... 17
3.2.1. Từ dẫn xuất cellulose:..................................................................... 17
3.2.2. Từ nước xà phòng:.......................................................................... 18
3.3. Nguyên liệu và thiết bị thí nghiệm:........................................................ 20
vi


3.3.1. Từ dẫn xuất cellulose:..................................................................... 20
3.3.1.1. Nguyên liệu:............................................................................. 20
3.3.1.2. Thiết bị:.................................................................................... 20
3.3.2. Từ nước xà phòng:.......................................................................... 20
3.3.2.1. Nguyên liệu:............................................................................. 20
3.3.2.2. Thiết bị:.................................................................................... 20

3.4. Nội dung nghiên cứu: ............................................................................. 20
3.4.1. Thí nghiệm 1: Thử nghiệm sản xuất cồn từ HEC .......................... 20
3.4.1.1. Thí nghiệm 1.1: Dò tìm lượng HEC để tạo cồn khô ............... 20
3.4.1.2. Thí nghiệm 1.2: Khảo sát ảnh hưởng của lượng HEC và lượng
cồn........................................................................................... 21
3.4.1.3. Thí nghiệm 1.3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng xút ....... 21
3.4.2. Thí nghiệm 2: Thử nghiệm sản xuất cồn từ xà phòng.................... 21
3.4.2.1. Thí nghiệm 2.1: Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút ............... 21
3.4.2.2. Thí nghiệm 2.2: Khảo sát ảnh hưởng của cồn ......................... 21
3.4.3. Phương pháp xử lý thống kê thí nghiệm: ....................................... 21
3.4.4. Các chỉ tiêu khảo sát và phương pháp xác định: ............................ 22
Chương 4: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ................................................................24

4.1. Thí nghiệm 1: Thử nghiệm sản xuất cồn từ HEC .................................. 24
4.1.1. Thí nghiệm 1.1: Dò tìm lượng HEC để tạo cồn khô ...................... 24
4.1.2. Thí nghiệm 1.2: Khảo sát ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn
25
4.1.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn lên độ cứng
của sản phẩm:.......................................................................... 25
4.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn lên lượng
cặn còn lại sau đốt:.................................................................. 26
4.1.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn lên nhiệt
lượng của cồn khô:.................................................................. 29
4.1.3. Thí nghiệm 1.3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng xút .............. 31
vii


4.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên độ cứng của sản phẩm:
................................................................................................. 31
4.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên lượng cặn còn lại sau

đốt của cồn khô:...................................................................... 32
4.1.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên nhiệt lượng của cồn khô:
................................................................................................. 34
4.2. Thí nghiệm 2: Thử nghiệm sản xuất cồn khô từ xà phòng .................... 35
4.2.1. Thí nghiệm 2.1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng xút .............. 35
4.2.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên độ cứng của sản phẩm:
................................................................................................. 35
4.2.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên lượng cặn còn lại sau
đốt: .......................................................................................... 36
4.2.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên nhiệt lượng của cồn khô:
................................................................................................. 38
4.2.2. Thí nghiệm 2.2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng cồn: ............ 39
4.2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn lên độ cứng của sản phẩm:
................................................................................................. 39
4.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn lên lượng cặn còn lại sau
đốt: .......................................................................................... 40
4.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn lên nhiệt lượng của cồn
khô: ......................................................................................... 42
4.3. Tính sơ bộ về chi phí nguyên liệu sản xuất:........................................... 43
4.3.1. Sản suất sản phẩm từ dẫn xuất cellulose: ....................................... 43
4.3.1.1. Giá thành nguyên liệu:............................................................. 43
4.3.1.2. Giá thành nguyên liệu cho 1kg cồn khô: ................................. 43
4.3.2. Sản suất sản phẩm từ xà phòng: ..................................................... 44
4.3.2.1. Giá thành nguyên liệu:............................................................. 44
4.3.2.2. Giá thành nguyên liệu cho 1kg cồn khô: ................................. 44
4.4. So sánh giữa hai dạng sản phẩm và sản phẩm trên thị trường:.............. 44
viii


Chương 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ.........................................................................45


5.1. Kết luận: ................................................................................................. 45
5.2. Kiến nghị: ............................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................47

ix


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HEC

Hydroxyl Ethyl Cellulose

Tp.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Công thức cấu tạo chung của HEC.................................................................9
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình sản xuất cồn khô từ dẫn xuất cellulose...............................17
Hình 3.2: Sơ đồ quy trình sản xuất cồn khô từ xà phòng .............................................18
Hình 3.3: Cân dầu dừa ..................................................................................................18
Hình 3.4: Nấu xà phòng................................................................................................19
Hình 3.5: Xà phòng sau khi đồng hóa với cồn .............................................................19
Hình 3.6: Sản phẩm cồn khô sản xuất từ xà phòng ......................................................19
Hình 3.7: Đo nhiệt lượng của cồn khô..........................................................................22
Hình 4.1: Thí nghiệm dò tìm lượng HEC .....................................................................24

Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng HEC với độ cứng của cồn tại các
lượng cồn khác nhau......................................................................................................26
Hình 4.3: Đốt cồn khô làm từ HEC ..............................................................................28
Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng HEC với lượng cặn sau đốt của
cồn khô tại các lượng cồn khác nhau ............................................................................28
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng HEC với nhiệt lượng của cồn khô
tại các lượng cồn khác nhau ..........................................................................................30
Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng xút và độ cứng của cồn khô........31
Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng xút và lượng cặn sau đốt của cồn
khô .................................................................................................................................33
Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng xút và nhiệt lượng của cồn khô ..34
Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng xút với độ cứng của cồn khô ......36
Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng xút với lượng cặn còn lại của cồn
khô .................................................................................................................................37
Hình 4.11: Đốt sản phẩm cồn khô làm từ xà phòng .....................................................37
Hình 4.12: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng xút với nhiệt lượng của cồn khô
.......................................................................................................................................38
Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng cồn với độ cứng của cồn khô....40
Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng cồn với lượng cặn của cồn khô.41
Hình 4.15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng cồn với nhiệt lượng của cồn khô
.......................................................................................................................................42

xi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của một số nguyên liệu tinh bột ở Việt Nam dùng sản
xuất rượu – cồn:...............................................................................................................5
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của rỉ đường mía ...........................................................6
Bảng 4.1: Kết quả dò tìm hàm lượng HEC...................................................................24

Bảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn lên độ cứng của sản phẩm
cồn khô làm từ HEC ......................................................................................................25
Bảng 4.3: Kết quả ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn lên lượng cặn sau đốt của
sản phẩm cồn khô làm từ HEC......................................................................................27
Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của lượng HEC và lượng cồn lên nhiệt lượng của sản
phẩm cồn khô làm từ HEC ............................................................................................29
Bảng 4.5: Kết quả ảnh hưởng của lượng xút lên độ cứng của sản phẩm cồn khô làm từ
HEC ...............................................................................................................................31
Bảng 4.6: Kết quả ảnh hưởng của lượng xút lên lượng cặn của sản phẩm cồn khô làm
từ HEC ...........................................................................................................................32
Bảng 4.7: Kết quả ảnh hưởng của lượng xút lên nhiệt lượng của sản phẩm cồn khô làm
từ HEC ...........................................................................................................................34
Bảng 4.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên độ cứng của cồn khô..........35
Bảng 4.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên lượng cặn của cồn khô.......36
Bảng 4.10: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng xút lên nhiệt lượng của cồn khô ..38
Bảng 4.11: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn lên độ cứng của cồn khô .......39
Bảng 4.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn lên lượng cặn của cồn khô....40
Bảng 4.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng cồn lên nhiệt lượng của cồn khô .42
Bảng 4.14: Bảng so sánh các tính chất giữa hai dạng sản phẩm và sản phẩm trên thị
trường: ...........................................................................................................................44

xii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề:
Với tình hình ngày càng khan hiếm nhiên liệu như xăng, dầu, gas,…thì hướng


sản xuất nhiên liệu mới thân thiện với môi trường từ năng lượng mặt trời, từ nước, từ
gió hay từ các sản phẩm lên men từ các phụ phẩm nông nghiệp ngày càng phát triển.
Cồn là một trong số những nhiên liệu thay thế mới hiện đang phát triển nhanh về
số lượng và quy mô trên thế giới cũng như trong nước.Tuy vậy, nếu sử dụng cồn lỏng
để làm nhiên liệu đốt cháy thì không tiện lợi về mặt bảo quản, vận chuyển, cũng như
sử dụng.
Hiện nay, ở nước ta bếp cồn đang dần thay thế bếp gas mini do tính an toàn hơn
của nó. Đồng thời yêu cầu về sản phẩm cồn khô dạng đông đặc, sạch, không mùi, cháy
toả nhiệt cao từ cồn có nồng độ cao để dùng với bếp cồn ngày càng cao. Do đó, việc
sản xuất cồn khô làm nhiên liệu phục vụ trong ăn uống là một trong những hướng
nghiên cứu năng lượng sạch và an toàn.
Hơn nữa, đèn trang trí với nhiên liệu chính là cồn khô là một sản phẩm mang tính
thương mại và thẩm mỹ cao.
Để đáp ứng phần nào nhu cầu về cồn khô cung cấp cho xã hội, được sự chấp
thuận của Bộ môn Công nghệ hóa, và sự hướng dẫn của thầy Phạm Quỳnh Thái Sơn,
tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu đề tài
“Bước đầu nghiên cứu sản xuất cồn khô”
1.2.

Mục đích đề tài:
Thử nghiệm sản xuất cồn khô, một dạng nguyên liệu mới dùng cho bếp cồn, thay

thế cho bếp gas mini phục vụ trong ăn uống.
1.3.

Nội dung đề tài:
Khảo sát các phương pháp chế tạo cồn khô thông dụng theo 2 phương pháp: từ

dẫn xuất cellulose và từ xà phòng


1


Khảo sát điều kiện tối ưu của các thành phần nguyên liệu
1.4.

Yêu cầu:
Viết báo cáo quy trình sản xuất cồn khô
Sản xuất được sản phẩm cồn khô.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Vài nét tổng quát về cồn khô trên thị trường hiện nay:
2.1.1. Một số đặc điểm của cồn khô:
Sản phẩm của quá trình đốt cháy cồn khô không ảnh hưởng nghiêm trọng đến
sức khỏe của người sử dụng. Khi cháy, loại nhiên liệu này không sinh ra khói, không
gây nổ, không làm cay mắt, không làm ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm. Đặc
biệt, chúng có thể dễ vận chuyển, nên rất thích hợp cho việc mang đi du lịch, cắm trại,
nấu nướng ngoài trời… Có thể cầm cồn trực tiếp bằng tay, rửa sạch dễ dàng bằng nước
và cồn không hại da tay.
Tuy nhiên, cồn khô là loại nhiên liệu rất dễ bắt cháy, rất mềm, dễ dây dính vào
tay, để một thời gian cồn khô có thể bay hơi và hao mòn dần.
2.1.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất kinh doanh trong nước:
Hiện nay, ở Việt Nam có một vài cơ sở thành công trong việc nghiên cứu sản
xuất cồn khô như Khoa Công nghệ hóa học ĐHBK Hà Nội, Cty TNHH TM & SX
Cẩm Đạt,…Trong khi đó, nhu cầu về mặt hàng này có xu hướng ngày càng tăng.

Trên thị trường, cồn khô được đóng thành từng gói nilon 300 gram, 500 gram
hoặc 1kg. Người tiêu dùng có thể tìm mua cồn khô tại các chợ (Kim Biên,…) hoặc các
siêu thị (Metro, Big C…) với giá từ 15.000 đồng đến 26.000 đồng.
2.1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất kinh doanh ngoài nước:
Cồn khô từ lâu đã được dùng trong quân đội của các nước vì là dạng nhiên liệu
gọn, nhẹ, dễ vận chuyển.
Sản xuất cồn khô có sử dụng acid béo ( acid stearid ) và kiềm đã được cấp theo
bằng phát minh số 4436525 của Barney J. Zmoda. Natri stearat được tạo thành sẽ hòa
tan một phần trong nước và hình thành một lớp vỏ cứng. Khi đó rượu sẽ thấm vào lớp
vỏ cứng này và tạo thành cồn khô.

3


2.2.

Các phương pháp tạo cồn khô:

2.2.1. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà:
Khi trộn Calci acetat bão hòa trong dung môi nước với rượu thì sẽ tạo thành
cồn khô dưới dạng keo Calci acetat.
Kết quả trên có thể được giải thích : Khi thông số trạng thái thay đổi làm cho các
cấu tử tồn tại trong môi trường phân tán trở nên lớn hơn ở trạng thái cân bằng, do đó
xu hướng của quá trình sẽ diễn ra theo chiều chuyển về trạng thái cân bằng, tức là pha
mới được tạo ra.
Trong phương pháp này dung môi được thay thế, tức là thay đổi thành phần môi
trường. Do vậy, Calci acetat bão hòa trong môi trường nước, nhưng nó trở thành quá
bão hoà trong môi trường rượu - nước (Calci acetat không tan trong rượu) nên quá
trình ngưng tụ sẽ xảy ra.
2.2.2. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm:

Trong alcol nóng, acid béo (thường là stearic) được hòa tan tốt hơn và phản ứng
nhanh với kiềm tạo thành một tác nhân tạo gel là xà phòng acid béo và nước.
C17H35COOH + NaOH -----> C17H35COONa +H2O
Natri stearat được tạo thành sẽ hòa tan một phần trong nước và hình thành
một lớp vỏ cứng. Khi đó rượu sẽ thấm vào lớp vỏ cứng này và tạo thành cồn khô.
2.2.3. Phương pháp đông đặc với xà phòng:
Cồn khô sản xuất theo phương pháp này có giá thành rẻ hơn, kỹ thuật công nghệ
đơn giản hơn so với các phương pháp khác. Xà phòng được nấu từ dầu dừa được pha
vào cồn có nồng độ cao, với hàm lượng nước xà phòng là 5% sẽ thu được cồn khô
dạng đông đặc có thể tạo hình tròn hoặc dạng bánh.
2.2.4. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng dẫn xuất Cellulose với một lớp
ngăn chặn sự hydrat hóa:
Ở vùng pH của dung dịch nhỏ, chính các nhóm ion được ion hoá gây tác
dụng qua lại làm cho mạch phân tử có phần bị co lại, nên độ nhớt cũng giảm.
Khi tăng pH của dung dịch thì mạch phân tử của các chất cao phân tử điện li giãn
ra do sự ion hoá tăng lên, nên độ nhớt của dung dịch cũng tăng lên.

4


Do đó khi trộn lẫn các thành phần nước, cồn, Hydroxypropyl methyl cellulose
được thực hiện bằng cách hạ thấp độ pH của hỗn hợp. Sau đó độ pH của hỗn hợp được
tăng lên làm tăng độ nhớt và cồn được chuyển sang dạng gel.
Vì giới hạn của đề tài nên trong đề tài này sẽ tiến hành nghiên cứu sản xuất cồn
khô theo hai hướng là từ xà phòng được nấu từ dầu dừa và cách sử dụng dẫn xuất
cellulose. Sau đó chọn hướng khả thi để tiến hành sản xuất thử nghiệm.
2.3.

Sơ lược về rượu – cồn và sản xuất cồn:
Theo Lương Đức Phẩm [2] Cồn là sản phẩm có hàm lượng etanol từ 70 – 96%.


Cồn là sản phẩm từ quá trình chưng cất rượu etylic có nồng độ thấp ( 8 – 10 %). Sản
xuất cồn hiện có gồm 3 giai đoạn:
- Chế biến các nguyên liệu thành dịch đường có thể lên men được.
- Lên men đường thành rượu.
- Chưng cất và tinh chế cồn.
2.3.1. Nguyên liệu dùng để sản xuất rượu – cồn:
2.3.1.1.
-

Các nguồn nguyên liệu chứa tinh bột:

Bao gồm các loại hạt, củ chứa nhiều tinh bột như các hạt ngũ cốc (gạo, ngô,…)

và các loại củ (sắn, khoai tây,…)
-

Ở nước ta, nguồn nguyên liệu để sản xuất rượu chủ yếu là gạo tẻ và gạo nếp.

Các loại rượu thủ công nấu từ các loại gạo nếp đã có truyền thống lâu đời và có loại
sản phẩm đặc biệt của một số địa phương khá mổi tiếng.
-

Ở công nghiệp dùng ngô và sắn (chủ yếu) cùng với mật rỉ đường mía.

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của một số nguyên liệu tinh bột ở Việt Nam dùng sản
xuất rượu – cồn:
Thành phần

Sắn khô


Gạo tẻ

Tấm

Nước %
Gluxit lên men
Protit
Chất tro
Chất béo
Xenluloza

14
67,6
1,75
179
0,87
3,38

11
69,2
7,3
0,9
1,2
0,5

11,5
41,0
5,3
17,7

2,0
22,5

5

Ngô
Vàng

Đá

12,5
68,4
8,3
1,6
5,1
4,1

13,0
72,6
7,2
1,1
4,1
2,0


2.3.1.2.

Rỉ đường:

Rỉ đường hay còn gọi là mật rỉ, là một loại thứ phẩm của công nghiệp đường thu

được ở công đoạn kết tinh đường.
Có hai loại rỉ đường: Rỉ đường mía và rỉ đường củ cải. Ở nước ta chỉ có rỉ đường
mía.
Năm 2000 nước ta đã trồng được khoảng 10 – 12 triệu tấn mía và được đưa vào
sản xuất đường. Như vậy, ta có khoảng 350 – 420 ngàn tấn rỉ đường.
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của rỉ đường mía
Các chất thành phần

Hàm lượng %

Các chất thành phần

trong rỉ đường

Hàm lượng %
trong rỉ đường

Saccaroza

32

SO3

1,6

Đường hoàn nguyên

30

Cl2


0,4

Chất hữu cơ phi đường

10

Na2O + Fe2O3 + Al2O3

0,2

Chất tro

8

P2O5

0,2

Trong đó: K2O

3,5

Tổng – N

5 – 2,2

CaO

1,5


N - amin

0,2 – 0,5

MgO

0,1

Các colloid

0,2 – 1,0

SiO2

0,5

2.3.2. Vi sinh vật trong sản xuất rượu – cồn:
Trong sản xuất rượu, người ta thường dùng những nhóm vi sinh vật sau:
-

Nấm men: để lên men dịch đường thành rượu.

-

Nấm mốc: để thủy phân dịch hồ tinh bột thành đường.

-

Vi khuẩn lactic: dùng để acid hóa dịch đường trước khi lên men.


Trường hợp dùng vi khuẩn lactic không phải là phổ biến. Nhưng thực tế sản xuất
đã cho thấy dùng nhóm vi khuẩn này đảm bảo quá trình lên men thuận lợi hơn, nâng
cao được dinh dưỡng cho nấm men (vi khuẩn lactic tích tụ các hợp chất nitơ dễ được
nấm men đồng hóa) và tăng được hiệu suất tạo thành rượu.

6


2.3.3. Chuẩn bị dịch lên men:
2.3.3.1.
-

Dịch từ tinh bột:

Nấu: Khi nấu, dịch nguyên liệu tinh bột chuyển thành dạng dịch hồ dính, sau đó

chuyển sang trạng thái hòa tan.Nấu nguyên liệu có thể thực hiện theo nấu gián đoạn,
nấu bán liên tục và nấu liên tục.
Nấu gián đoạn là nấu từng mẻ trong các bình kim loại có cánh khuấy với những
nguyên liệu nghiền không cần nhỏ hoặc có thể để nguyên hạt hoặc sắn lát.
Nấu bán liên tục trong 3 nồi: nấu sơ bộ, nấu chín và nấu bổ sung. So với nấu gián
đoạn, phương pháp này giảm được áp suất hơi, giảm được lượng hơi sử dụng, thời
gian ngắn hơn, tăng hiệu suất thu hồi cồn.
Nấu liên tục trong nhiều nồi với trang bị công nghệ cao để theo dõi quá trình nấu
và có nhiều ưu điểm hơn hai phương pháp trên.
-

Đường hóa: Dịch hồ đã nấu chín được làm nguội tới nhiệt độ đường hóa, sau đó


cho chế phẩm enzyme đường hóa vào dịch hồ và tiến hành đường hóa. Làm lạnh dịch
đường để đưa vào lên men.
Đường hóa có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục.
2.3.3.2.
-

Dịch từ rỉ đường:

Rỉ đường là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp đường. Rỉ đường là nguồn

nguyên liệu rất tốt cho công nghiệp vi sinh, trong đó có công nghiệp sản xuất rượu.
-

Trong rỉ đường chứa tới 60 -70% đường, phần lớn là saccaroza, giàu chất

khoáng, giàu biotin (vitamin H).
-

Tuy nhiên trong rỉ đường lại thiếu phospho (P) và có thể thiếu nguồn N làm

dinh dưỡng cho nấm men.Do vậy, muốn đưa rỉ đường vao lên men rượu cần phải xử
lý.
-

Xử lý rỉ đường gồm các bước:
 Pha loãng, thường theo tỷ lệ 1:1
 Acid hóa bằng H2SO4
 Bổ sung nguồn N và P cùng các chất kháng khuẩn, khuấy đều.
 Gia nhiệt tới 120oC trong 10 phút và khuấy đều khi gia nhiệt.
 Để yên khoảng 4 giờ để lắng cặn, lấy phần trong phía trên để làm dịch lên

men.

7


2.3.4. Lên men đường thành rượu
-

Quá trình lên men rượu cần chú trọng
 Chống nhiễm tạp khuẩn, bảo vệ quá trình lên men.
 Làm nguội cho các thùng lên men vì lên men ở nhiệt độ cao dẫn đến những
hậu quả xấu: dễ tạp nhiễm, có nhiều sản phẩm phụ làm giảm chất lượng sản
phẩm,…

-

Lên men rượu trong công nghiệp có thể tiến hành lên men gián đoạn từng mẻ,

lên men liên tục và lên men bán liên tục.


Lên men gián đoạn: Được thực hiện từng mẻ trong thùng lên men. Lên men

gián đoạn thường cho năng suất thấp, nhưng dễ thực hiện, dễ xử lý khi nhiễm và được
áp dụng phổ biến ở các xí nghiệp rượu tại nước ta.
 Lên men liên tục:
Có đặc điểm là thùng lên men đầu tiên được tiếp 1 lượng lớn men giống và luôn
có nồng độ men trong dịch cao.
Dịch đường và men giống chảy đầy vào thùng đầu tiên này sẽ chảy tràn sang
thùng tiếp sau và cứ như vậy đến thùng cuối cùng thì dịch lên men được kết thúc.

Các thùng thay nhau làm việc, chuẩn bị dịch lên men và thanh trùng.
Quá trình lên men chủ yếu xảy ra ở 2 thùng men đầu tiên.
Ưu điểm của phương pháp này là lên men xảy ra nhanh, hạn chế được tạp nhiễm.
 Lên men bán liên tục:
Hệ thống thiết bị trong dây chuyền bán liên tục được cải tiến từ hệ thống lên men
gián đoạn: thêm một bộ phận trao đổi nhiệt độ ở bên ngoài, kết nối các thùng lên men
bằng một hệ thống dẫn dịch.
Khi lên men ở các thùng lên men, nhiệt độ lên quá cao sẽ được bơm đưa dịch qua
làm nguội ở thiết bị trung gian rồi trở lại lên men tiếp.
Lên men bán liên tục dễ thực hiện, dễ khống chế được nhiệt độ lên men không
tăng quá cao và có thể tăng cường độ lên men nhờ CO2 thoát ra khối dịch nhanh hơn
2.3.5. Chưng cất và tinh chế chế rượu thành cồn:
Dịch lên men rượu từ tinh bột hoặc rỉ đường sau khi kết thúc thường có nồng độ
rượu etylic vào khoảng 8 – 10 %. Do đó dịch này cần phải chưng cất để loại nước đưa
hàm lượng etanol tới 70 – 96%.

8


Tuy nhiên chưng cất một lần ta chỉ được cồn thô còn chứa nhiều tạp chất. Vì vậy,
quá trình chưng cất thường kết hợp với tinh luyện.
-

Chưng cất gián đoạn:
 Cồn thô thu được chứa tới 50 chất được coi là tạp chất của cồn gồm các acid

hữu cơ, este, aldehyd, các alcol bậc cao và hợp chất chứa nitơ tính theo amoniac.
 Cồn thô thu được sau khi chưng cất gián đoạn cần phải xử lý bằng hóa chất:
xút và thuốc tím. Dựa trên cơ sở xút tác dụng với các este, acid tự do, sau đó dùng
thuốc tím làm chất oxy hóa các aldehyd.

 Chưng cất gián đoạn với thiết bị đơn giản, trình độ công nghệ thấp, dễ thao
tác. Nhưng mất nhiều thời gian, thùng chứa lớn, năng suất thấp, tốn nhiều hơi nước
nóng và độ cồn ra khỏi tháp không cao (lúc đầu chỉ đạt 75 – 80%, sau đó giảm dần và
cuối cùng là 6%. Nồng độ trung bình thu được là 20 – 30 %). Do vậy, hiện nay có xu
hướng trang bị các tháp chưng cất liên tục theo hệ thống 1, 2, 3 tháp cất và thêm một
tháp chưng luyện.
 Chưng luyện gián đoạn có thể thu được cồn có chất lượng cao nhưng tổn thất
ở các khâu là rất lớn. Do đó, hiệu suất thu hồi thấp, tốn hơi và nhân công cho việc cất
lại.
-

Chưng luyện liên tục: Ngày nay, nhiều nhà máy rượu lớn đã trang bị hệ thống

chưng luyện liên tục hai tháp, ba tháp, bốn tháp ( có một tháp tinh luyện)…
Với trang bị các thiết bị chưng cất và tinh luyện này, cồn sản phẩm thu được có
chất lượng cao.
2.4.

Sơ lược về dẫn xuất cellulose:
Ở đề tài này chọn dẫn xuất cellulose cụ thể là Hydroxyl Ethyl Cellulose (HEC).
HEC là đại diện quan trọng của nhóm dẫn xuất Hydroxy Alkyl Cellulose, là ete

của cellulose, trong nhóm thế có chứa hydroxyl.
HEC có công thức chung là:

Hình 2.1: Công thức cấu tạo chung của HEC

9



2.4.1. Phương pháp tổng hợp HEC:
Nguyên liệu thường dùng là Cellulose sulfit và sulfat.
Cellulose được ngâm trong dung dịch NaOH nồng độ 18% để tạo alcalicellulose.
Sau đó, xơ được ép bớt dịch, tới tỷ lệ L/R = 1,5 – 1,7. Mức độ trùng hợp của
alcalicellulose được điều chỉnh bằng cách thêm xúc tác oxy hóa, như ion Co2+, vào
dung dịch kiềm, hoặc tiến hành ủ chín để thực hiện quá trình oxy hóa – depolyme hóa
cellulose trong môi trường kiềm. Alcalicellulose thu được chứa 34 – 40% cellulose,
14– 16% NaOH, 50 – 54% nước.
Thiết bị ete hóa là thiết bị đứng, có hai hệ thống trục vít thẳng đứng để khuấy đảo
và vận chuyển chất từ phía trên xuống phía dưới.
Trước hết, thiết bị được hút chân không, rồi sục khí nitơ. Sau đó etylenoxid được
nạp vào phần trên của thiết bị. Ở phần trên cùng của thiết bị, duy trì nhiệt độ ở 20 –
22oC. Bột đi xuống, khi đạt được 70% quãng đường đi, nhiệt độ khối phản ứng tăng
lên 35 – 37 oC. Hỗn hợp đi xuống vùng dưới, nhiệt độ tăng lên 38 – 40oC. Phản ứng
xong, hỗn hợp được chuyển tải ra ngoài và được làm lạnh xuống 20 oC.
Phía dưới của thiết bị có đường ống nối với thiết bị hút chân không, đảm bảo cho
etylenoxid liên tục đi vào thiết bị từ phía trên.
Lượng etylenoxid thường dùng là 1,5 – 2 mol trên một cellulose (theo đơn vị mắt
xích).
Theo chế độ nhiệt độ đã nói ở trên, thời gian phản ứng là 4,5 – 5 giờ. Nếu tăng
nhiệt độ, thời gian phản ứng giảm, nhưng lượng sản phẩmphuj lại tăng làm tăng tiêu
hao etylenoxid.
Trung bình, có 450 kg polyglycol (chủ yếu là di- và trietylenglycol) được tạo ra,
khi thu 1 tấn HEC. Để giảm bớt sản phẩm phụ, khi tạo alcalicellulose, ta cần cho thêm
chất hoạt động bề mặt không ion, với số lượng 0,2 – 0,3% so với cellulose.
Sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng, hỗn hợp được đưa đi trung hòa bằng dung dịch
20% acetic trong aceton. Quá trình được tiến hành đến pH = 6 – 7.
Tiếp đó, hỗn hợp bột được đưa đến thiết bị trích ly. Ở đây bột được ép tách chất
lỏng, rồi khuấy trộn với chất trích ly ( hỗn hợp metanol : aceton = 1:1). Quá trình ép và
trích ly được lặp lại đến khi tách hết na tri acetat và các tạp chất khác khỏi HEC.

Sản phẩm được sấy trong thiết bị chân không ở 60 oC trong 4 giờ.

10


2.4.2. Một số tính chất của HEC và ứng dụng:
Hydroxyl alkyl hóa bằng etylenoxit và dẫn xuất của etylenoxit là biện pháp có
hiệu quả để làm tăng khả năng phản ứng của cellulose trong quá trình ete hóa hoặc
ester hóa tiếp theo.
Cellulose có chứa một lượng nhỏ nhóm hydroetyl được dùng làm nguyên liệu
acetyl hóa. Cellulose acetat với mức độ thế cao thu được trong điều kiện phản ứng êm
đềm hơn so với quá trình acetyl hóa thông thường.
Cũng tương tự, khi ete hóa cellulose đã được đưa trước vào phân tử một lượng
nhỏ nhóm hydroxyl etyl, phản ứng xảy ra nhanh và thu được dẫn xuất ete có mức độ
thế cao hơn phương pháp O-alkyl hóa thông thường. Theo phương pháp này, ta có thể
tổng hợp được một số ete hỗn hợp như methylhydroyetyl-, ethylhydroxyetyl-,
butylhydhroxy- ethylcellulose.
Khi đưa một lượng dù nhỏ nhóm HEC vào mạch, tính chất của dẫn xuất ete hay
este ít nhiều có sự thay đổi. Do đó, phương pháp trên chỉ được áp dụng khi không có
tác động xấu đến tính chất sử dụng của dẫn xuất cellulose.
Độ hòa tan của HEC phụ thuộc vào mức độ thế. Ngoài ra, độ hòa tan của HEC
còn phụ thuộc vào sự phân bố của nhóm thế và mức độ phân nhánh do đồng trùng hợp
ghép.
Vì vậy, nếu dùng các dung dịch NaOH có nồng độ khác nhau để gây trương nở
cellulose cho phản ứng ete hóa, sản phẩm ete cellulose sẽ có khả năng hòa tan khác
nhau, dù các dẫn xuất có cùng mol MS.
Dẫn xuất ete này được dùng nhiều trong sản xuất sơn latex hoặc bảo vệ hệ nhũ
tương trong trùng hợp nhũ tương polyvinylacetat.
HEC làm tăng độ bền của băng giấy ướt trong quá trình sản xuất giấy
Dẫn xuất này cũng được dùng trong công nghiệp gốm sứ.

2.5.

Sơ lược về dầu dừa và xà phòng:

2.5.1. Vai trò, vị trí cây dừa và dầu dừa:
Diện tích trồng dừa của Việt Nam hiện nay vào khoảng 220.000 ha với năng suất
bình quân là 36 - 38 quả/cây/năm, năng suất cơm dừa khô (copra) đạt 1 - 1,2
tấn/ha/năm.

11


Theo số liệu của Công ty Dầu thực vật (Bộ Công nghiệp) năm 1989 Việt Nam đã
sản xuất 167.400 tấn dầu thực vật, trong đó dầu dừa chiếm hơn 40%. Năm 2001,
270.000 tấn dầu thực vật. Dầu dừa chủ yếu để xuất khẩu và được pha trộn với các loại
dầu khác để sản xuất dầu ăn (cooking oil, salad oil,...). Giá xuất khẩu dầu dừa biến
động, từ 390 - 400 USD đến 600 - 700 USD/tấn.
Điều kiện tự nhiên Việt Nam thuận lợi cho việc phát triển cây dừa nhất là từ vĩ
tuyến 20 trở vào. Dừa có thể sinh trưởng trên các loại đất khác nhau, nhưng phát triển
tốt trên đất cát có nhiễm mặn nhẹ.
Đặc biệt cây dừa cũng có thể sống trên một số loại đất phèn mặn mà các loại cây
trồng khác khó phát triển, tạo điều kiện phủ xanh và sử dụng đất đai hợp lý ở các vùng
ven biển. Với vốn đầu tư ban đầu thấp, ít tốn công chăm sóc hàng năm, không kén đất,
có thể tận dụng đất trống để trồng ở ven kênh rạch, bờ mương, sân vườn... lại cho thu
hoạch hằng tháng, cây dừa đã là cây trồng truyền thống của ĐB SCL và Duyên hải
miền Trung. Các sản phẩm chế biến của dừa bao gồm: dầu dừa, thạch dừa, than gáo
dừa, các sản phẩm từ chỉ sơ dừa, hàng thủ công mỹ nghệ từ lá dừa, gáo dừa, gỗ dừa,...
Dầu dừa lấy ở cùi hay cơm trái dừa. Hầu hết giống dừa đều có thể lấy cùi để ép
dầu, nhưng thứ dừa nào dày cơm thì lợi dầu. Dừa trồng được 6 năm thì lấy được trái ép
dầu. Trung bình một mẫu dừa trồng được 156 cây và có thể thu hoạch mỗi năm được

6.500 đến 7.800 trái dừa. Một năm 2 kỳ bẻ trái, kỳ thứ nhất vào tháng 3 và kỳ thứ 2
vào tháng 6.
2.5.2. Các giống dừa phổ biến ở Việt Nam hiện nay:
Cũng như đa số các loại thảo mộc khác, dừa có nhiều loại. Đại thể tại Việt Nam
chúng ta có các loại dừa sau đây :
-

Dừa ta : quả dừa lớn, sọ xanh, có 3 cạnh lồi lên.

-

Dừa bị : trước gọi lá dừa Bình Định. Quả rất dài, có nhiều sơ đỏ hoe, dân ở

địa phương thường dùng sơ để đánh dây.
-

Dừa lửa : có hai loại : một loại quả đỏ sáng, và một loại quá đỏ xậm.

-

Dừa Tam Quan : Thường trồng ở vùng Tam Quan Bồng Sơn thuộc tỉnh Bình

Định. Cây không cao như các giống khác, lá màu hơi vàng, khi chín quả trắng hay
vàng lợt hình to và dài.

12