(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN học PHẦN CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG mía, BÁNH kẹo đ ề tài nấu ĐƯỜNG và TRỢ TINH

Mục đích của nấu đường Mục đích của quá trình nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịchđến trạng thái quá bão hòa, từ đó làm xuất hiện những tinh thể đường và nuôi chonhững tinh t

KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

-

 -BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN:

CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA, BÁNH KẸO

Đề tài: NẤU ĐƯỜNG VÀ TRỢ TINH

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Toản

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 05

 Huế, 11/2021

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG 1

1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình nấu đường 1

1.1.1 Mục đích của nấu đường 1

1.1.2 Một số khái nhiệm cơ bản 1

1.1.3 Quá trình kết tinh đường 3

1.1.4 Các vùng quá bão hòa của dung dịch đường sacaroza 4

1.1.5 Tốc độ kết tinh 5

1.1.6 Những biến đổi lý hóa xảy ra trong quá trình kết tinh 7

1.2 Quá trình nấu đường 7

1.2.1 Nấu đường ở điều kiện chân không 7

1.2.2 Đối lưu của đường non trong nồi nấu 8

1.2.3 Sự tạo mật cuối 9

1.3 Các giai đoạn của quá trình nấu đường gián đoạn 10

1.3.1 Cô đặc đầu 10

1.3.2 Tạo mầm tinh thể 10

1.3.3 Nuôi tinh thể 12

1.3.4 Cô đặc cuối 12

1.5 Chế độ nấu đường 13

1.5.1 Mục đích đặt chế độ nấu đường 13

1.5.2 Cơ sở đặt chế độ nấu đường 13

1.5.3 Nguyên tắc đặt chế độ nấu đường 13

1.5.4 Các chế độ nấu đường thông dụng 13

1.5.4.1 Nấu hai hệ 13

1.6 Nấu luyện các loại đường non thông thường 16

1.6.1 Nấu luyện đường non A 16

1.6.2 Nấu luyện đường non B 17

1.6.3 Nấu luyện đường non C 18

1.7 Hiện tượng không bình thường trong công đoạn nấu đườngg 18

1.7.1 Ngụy tinh 18

1.7.2 Dính tinh thể 19

1.7.3 Chùm tinh 19

1.7.4 Tinh thể không hoàn chỉnh thiếu góc cạnh 19

1.7.5 Tuần hoàn không tốt 20

1.8 Cấu tạo của thiết bị nấu đường 21

1.8.2 Nồi nấu đường có cánh khuấy 24

1.8.3 Nồi nấu đường dạng ống xoắn ruột gà 25

1.8.4 Nồi nấu đường liên tục 27

CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH TRỢ TINH 29

2.1 Mục đích của trợ tinh 29

2.2 Nguyên lý của trợ tinh 29

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trợ tinh 30

2.3.1 Thời gian trợ tinh 30

2.3.2 Sự khuấy trộn 30

2.3.3 Tốc độ giảm nhiệt độ 31

2.3.4 Đặc tính của đường non 31

2.4 Cấu tạo của thiết bị trợ tinh 31

2.4.1 Yêu cầu công nghệ của thiết bị trợ tinh 31

2.4.2 Hình thức và cấu tạo của thùng trợ tinh 32

2.4.2.1 Thùng trợ tinh làm lạnh bằng không khí 32

2.5 Thao tác trợ tinh 41

2.5.1 Giai đoạn chuẩn bị 41

2.5.2 Quá trình trợ tinh 42

2.5.3 Xử lý đường non sau khi tách mật 42

2.5.4 Những thao tác cần chú ý trong quá trình trợ tinh 42

2.6 Kết tinh đường non cuối và sự tạo thành mật cuối 43

2.6.1 Kết tinh đường non cuối 43

2.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của mật cuối 43

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Cơ chế khuếch tán 4

Hình 1.2 Sự tạo mầm tinh thể 10

Hình 1.3 Chế độ nấu 2 hệ (A – C) 14

Hình 1.4 Chế độ nấu 3 hệ (A – B – C) 15

Hình 1.5 Chế độ nấu 4 hệ (A – B – C – D) 16

Hình 1.6 Nồi nấu đường chân không 21

Hình 1.7 Sơ đồ bố trí hệ thống các nồi nấu đường 23

Hình 1.8 Hệ thống các nồi nấu đường trong thực tế 23

Hình 1.9 Nồi nấu đường có cánh khuấy 24

Hình 1.10 Nồi nấu đường dạng ống xoắn ruột gà 25

Hình 1.11 Nồi nấu đường liên tục 27

Hình 2.1 Thùng trợ tinh làm lạnh bằng không khí 33

Hình 2.2 Thùng trợ tinh làm lạnh kiểu quay 34

Hình 2.3 Thiết bị trợ tinh ống xoắn ruột gà 36

Hình 2.4 Thiết bị trợ tinh loại đĩa khuyết 37

Hình 2.5 Thiết bị trợ tinh kiểu blanchard 38

Hình 2.6 Thiết bị trợ tinh kiểu liên tục 40

CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG 1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình nấu đường

1.1.1 Mục đích của nấu đường

Mục đích của quá trình nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịchđến trạng thái quá bão hòa, từ đó làm xuất hiện những tinh thể đường và nuôi chonhững tinh thể đường lớn lên đến kích thước theo yêu cầu Sản phẩm của quátrình nấu đường gọi là đường non, gồm tinh thể đường và mật cái

1.1.2 Một số khái nhiệm cơ bản

1.1.2.1 Độ hòa tan của đường sacaroza

Độ hòa tan của đường saccharose ở một nhiệt độ nhất định là lượng đườngtối đa hoà tan được trong một đơn vị nước ở nhiệt độ đó Sự hoà tan của đườngsacaroza trong nước thay đổi và tăng theo nhiệt độ

- Độ hòa tan của đường sacaroza trong nước:

+ Một vật chất này hòa tan trong một vật chất khác, trong đó chất bị hòa tan gọi là dung chất và dung dịch hòa tan vật chất gọi là dung môi

+ Khi hòa tan đường sacaroza ở một nhiệt độ nhất định, lượng đường trongnước tăng đế một giới hạn nhất định, đến khi đường không hòa tan được nữa hoặckhông kết tinh lại, ta được dung dịch bão hòa đường Có thể biểu thị nồng độ củadung dịch bão hòa bằng những phương pháp khác nhau

- Độ hòa tan của sacaroza trong dung dịch không tinh khiết: dung dịchđường trong sản xuất chứa nhiều chất không đường, chất không đường đó phụ thuộcrất nhiều yếu tố: giống mía, địa phương canh tác, phân bón, thu hoạch, phương pháplàm sạch, Vì vậy, không thể thiết lập một bảng độ hòa tan chung của dung dịchđường nguyên chất Người ta sử dụng nước và dung dịch đường không nguyên chấttạo thành dung dịch bão hòa, sau đó xác định độ tinh khiết và nồng độ, lúc đó độhòa tan của dung dịch đường không nguyên chất được tính theo công thức sau:

Độ hòa tan của dung dịch = Độ tinh khiết x nồng độ

100 - nồng độ

6

1.1.2.2 Dung dịch bão hòa, quá bão hòa

Dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ nhất định là dung dịch chứa lượng chất hoà tan cao nhất ở nhiệt độ đó hoặc là dung dịch có nồng độ bằng độ hòa tan ở nhiệt độ đó.

Dung dịch quá bão hòa là dung dịch chứa nhiều chất hòa tan hơn dung dịchbão hòa ở cùng nhiệt độ: nghĩa là lượng đường sacaroza hòa tan trong mỗi phầnnước của dung dịch quá bão hòa vượt quá lượng đường hòa tan trong mỗi phầnnước của dung dịch bão hòa ở cùng nhiệt độ

Đường sacaroza chỉ có thể kết tinh được từ dung dịch quá bão hoà Để đưadung dịch đến trạng thái quá bão hoà, người ta dùng các phương pháp như: bốchơi nước hoặc hạ nhiệt độ dung dịch

Khi ’ = 1: các chất không đường không ảnh hưởng đến độ hòa tan của đườngsacaroza

Khi ’ < 1: các chất không đường đã làm giảm độ hòa tan của đườngsacaroza

1.1.2.4 Hệ số quá bão hòa

Hệ số quá bão hòa (α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vịnước của dung dịch nghiên cứu với lượng đường hòa tan trong một phần nướccủa dung dịch bão hòa ở cùng nhiệt độ

H1

7

Trong đó:

H: lượng đường trong một phần nước của dung dịch nghiên cứu H 1: lượng đường trong một phần nước của dung dịch bão hòa

Nếu α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị > 1: dung dịch quá bão hòa

α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị = 1: dung dịch bão hòa

α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị < 1: dung dịch chưa bão hòa

Đối với dung dịch sacaroza tinh khiết thì H 1 =H 0 Đối với dung dịch đườngkhông tinh khiết việc xác định lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước củadung dịch bảo hòa H 1 khá phức tạp vì thế nên người ta coi như H 1 H 0 và hệ số quábão hòa lúc này được gọi là hệ số quá bão hòa biểu kiến ký hiệu 1

H 0

1.1.3 Quá trình kết tinh đường

Quá trình kết tinh đường gồm 2 giai đoạn:

- Sự tạo mầm tinh thể

- Sự lớn lên của tinh thể

1.1.3.1 Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm

Khi số phân tử đường vượt quá số lượng phân tử lúc bão hòa sẽ tạo thànhtrạng thái quá bão hòa nên sự cân bằng bị phá vỡ

Khi số phân tử đường nhiều đến một số lượng nhất định thì khoảng cáchgiữa chúng ngắn lại, cơ hội va chạm tăng lên, vận tốc giảm đi tương ứng và đạttới mức lực hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đườngkết hợp với nhau hình thành thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường

ở trạng thái hòa tan thành đường ở thể rắn Đó là các nhân tinh thể

Nếu tiếp tục duy trì mức quá bão hòa để tinh thể tiếp tục tách ra thì nhân tinhthể tiếp tục xuất hiện

1.1.3.2 Sự lớn lên của tinh thể

Khi nhân tinh thể xuất hiện thì những phân tử đường ở gần mầm tinh thểkhông ngừng bị mặt ngoài của nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinhthể, đồng thời xếp từng lớp từng lớp ngay ngắn theo hình dạng tinh thể làm chotinh thể lớn lên dần

Khi đó số lượng phân tử đường dư gần bề mặt tinh thể đường giảm xuống và

số lượng phân tử đường ở xa tinh thể đường tăng lên tương đối làm xuất hiện haikhu vực nồng độ:

Hình 1.1 Cơ chế khuếch tán

+ lớp dung dịch không chuyển động xung quanh bề mặt tinh thể có bề dày

là d có nồng độ là c: đó là lớp dung dịch bão hòa hoặc chưa quá bão hòa

+ cách bề mặt tinh thể đường một khoảng cách d là lớp dung dịch có nồng

độ cao C: đó là lớp dung dịch quá bão hòa cao

Do chênh lệch nồng độ C > c nên các phân tử đường sẽ không ngừngkhuyếch tán từ lớp dung dịch C qua khoảng cách d và lắng đọng lên bề mặt tinhthể đã có và làm cho tinh thể lớn lên Khi đó lớp dung dịch sát bề mặt tinh thể lại

có nồng độ c’ như cũ và quá trình cứ tiếp diễn như vậy làm cho tinh thể khôngngừng lớn lên

Quá trình lớn lên của tinh thể đường do 2 quá trình: trầm tích và khuếch tán

bổ sung cho nhau

1.1.4 Các vùng quá bão hòa của dung dịch đường sacaroza

Độ quá bão hòa của dung dịch đường ảnh hưởng lớn đến tốc độ kết tinh, đặctính của dung dịch đường sacaroza ở các vùng quá bão hoà:

- Vùng ổn định α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị = 1,05 - 1,20: trong vùng này dung dịch không sinh ra tinh thể mới, nếu trong dung dịch đã có mầm tinh thể thì mầm tiếp tục lớn lên

- Vùng trung gian α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị = 1,20 - 1,30: trong vùng này tinh thể không chỉ lớn lên

mà còn xuất hiện một lượng tinh thể mới nếu có kích thích như khuấy trộn, cho íttinh thể vào,

- Vùng biến động α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị = 1,30: trong vùng này tinh thể đường tự xuất hiện mà không cần kích thích

Thực tế trong quá trình sản xuất, người ta cố gắng khống chế α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị < 1,3 để tránh tạo thành các tinh thể dại

1.1.5 Tốc độ kết tinh

Tốc độ kết tinh là lượng đường kết tinh trong một phút trên 1m2 bề mặt tinh thể (mg/m2 phút)

K= SF.ττ (1)

Trong đó:

K: tốc độ kết tinh, mg/m 2 phút

S: lượng đường kết tinh, mg

F: diện tích bề mặt tinh thể, m 2 τ : thời gian kết tinh, phút

1.1.5.1 Ảnh hưởng của mức độ quá bão hòa

Kết tinh là phản ứng tỏa nhiệt và nhiệt kết tinh bằng 2,5% ẩn nhiệt của nướcbốc hơi Lúc tinh thể tạo thành thì cứ bốc hơi 1 kg nước phát ra một lượng nhiệtkết tinh là 564 kcal Lượng nhiệt đó làm giảm độ quá bão hòa của dung dịchđường và nó hình thành trở lực đối với kết tinh

Khắc phục nhiệt kết tinh: tăng đối lưu tuần hoàn để giảm trở lực đó Độnglực quá trình kết tinh chính là hiệu số nồng độ (C - c) Khi hiệu số nồng độ tăng,tốc độ kết tinh tăng

1.1.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi nấu đường, nhiệt độ tăng độ nhớt dung dịch bão hòa do đó tốc độ kếttinh tăng Thực nghiệm chứng minh rằng khi nhiệt độ tăng lên 10℃, tốc độ kếttinh tăng lên hai lần

Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm chất lượng của đường, vì vậy khôngnên nấu đường ở nhiệt độ quá cao, người ta thường nấu đường trong điều kiện áp

10

suất chân không Khi nhiệt độ giảm, muốn giữ tốc độ kết tinh như cũ thì phải tăng

độ quá bão hoà

1.1.5.3 Độ tinh khiết của dung dịch

Đây là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh Độ tinh khiết giảmtốc độ kết tinh giảm rất nhiều, dung dịch có độ tinh khiết 100% có tốc độ kết tinh

K lớn gấp 2 lần tốc độ kết tinh của dung dịch có độ tinh khiết 92%

Kinh nghiệm cho thấy , nâng cao độ sạch của nước mía, loại bỏ tối đa nhữngtạp chất dạng keo có độ nhớt cao thì có tác dụng rất tốt đến quá trình nấu đường.Đây là nguyên nhân vì sao nấu đường cấp thấp tốn nhiều thời gian hơn

1.1.5.4 Độ nhớt

Độ nhớt tăng tốc độ kết tinh giảm Nhưng độ nhớt không phải là một yếu tốđộc lập, để giảm nó cần quan tâm đến các yếu tố khác như nhiệt độ và độ tinhkhiết, các loại chất không đường, các chất keo làm cho độ nhớt tăng lên

1.1.5.5 Sự khuấy trộn

Sự khuấy trộn có ảnh hưởng tốt đối với quá trình kết tinh vì nó giúp quátrình khuếch tán đường trong mật đến bề mặt tinh thể nhanh hơn, tạo thuận lợicho giai đoạn lớn lên của tinh thể Đối với đường non có độ tinh khiết thấp, độnhớt lớn nên sự chuyển động của những tinh thể đường trong đường non khókhăn Vì vậy sự khuấy trộn có ý nghĩa lớn

Nếu không khuấy trộn các tinh thể sẽ lắng xuống đáy thiết bị, nhưng khuấynhanh chẳng những không tăng tốc độ kết tinh mà còn bào mòn tinh thể Khuấytrộn không ảnh hưởng lớn đến tốc độ kết tinh Khi kết tinh đường trong nồi nấuthì sự khuấy trộn chính là sự đối lưu của đường non

1.1.5.6 Kích thước tinh thể

Tinh thể lớn rơi trong đường non nhanh hơn các tinh thể bé do đó giảmchiều dày lớp mật giữa các tinh thể làm tăng tốc độ khuyếch tán của các phần tửđường lên bề mặt tinh thể do đó tốc độ kết tinh tăng

Nếu tinh thể bé, tổng diện tích bề mặt lớn, lượng đường kết tinh trong mộtthời gian nhất định lớn hơn, kết tinh dễ hơn, ít tạo tinh thể dại Như vậy tốc độ kếttinh của tinh thể lớn và tinh thể bé được coi là như nhau

1.1.6 Những biến đổi lý hóa xảy ra trong quá trình kết tinh

1.1.6.1 Chuyển hóa đường

Tốc độ chuyển hóa tỷ lệ thuận với thời gian, do đó cần phải cố gắng rút ngắnthời gian kết tinh, tăng nhanh việc xử lý cân bằng các loại vật liệu để giảm cáctổn thất do chuyển hóa

1.1.6.2 Phân hủy đường khử

Trong quá trình nấu đường xảy ra sự phân hủy đường khử do:

- Phản ứng tạo chất màu giữa đường khử và acid amin Phản ứng này xảy ranhiều khi nấu đường non cấp thấp vì nồng độ đường non cao, nhiệt độ một số vùngtrong thiết bị cao

- Đường khử phân hủy tạo thành những hợp chất acid hữu cơ làm thay đổi

pH của mật cái

1.1.6.3 Phản ứng của các chất không đường hữu cơ và vô cơ

Trong quá trình nấu đường khi nồng độ dung dịch tăng lên, nồng độ các chấtkhông đường tăng Một số đạt đến trạng thái quá bão hòa và có khả năng kết tinhvới đường hoặc kết tủa như muối canxi, magie của một số acid hữu cơ như canxiaxalat, magie aconitat và vô cơ canxi sunfit, canxi photphat

Các chất khác như tinh bột, pectin có khả năng kết tinh cùng với sacaroza vàliên kết bền trong tinh thể đường

Một số tạp chất như sắt, bari và một số phân tử của các chất lắng cặn có thể

bị kết tinh đường hấp thu, phân bố đều trong tinh thể hình thành hiện tượng cộngtinh

1.2 Quá trình nấu đường

1.2.1 Nấu đường ở điều kiện chân không

Nấu đường ở điều kiện chân không cho phép hạ nhiệt độ sôi của dung dịch,điều này có ý nghĩa lớn trong quá trình nấu đường

Độ chân không nấu đường thích hợp nhất la 630 – 680 mmHg Độ chânkhông không nên quá cao để tránh tổn thất đường Mặt khác, pH nguyên liệukhoảng 5,9 – 6,2, dưới điều kiện này khi nhiệt độ cao thi đường chuyển hóa tăng,

do vậy độ chân không cũng không được thấp

Tại điều kiện chân không, nhiệt độ đường non thấp sẽ giảm lượng đườnghòa tan trở lại, giảm lượng đường nấu lại và giảm lượng đường tổn thất trong mậtcuối Ngoài ra, độ chân không thấp sẽ giảm phản ứng caramen hóa và phân hủyđường, đảm bảo chất lượng của sản phẩm.

Nấu đường ở điều kiện chân không lượng nhiệt hơi thứ phát sinh tương đốinhỏ, lượng nhiệt nước ngưng nhỏ, do đó tiết kiệm năng lượng

1.2.2 Đối lưu của đường non trong nồi nấu.

Đối lưu của đường non là sự chuyển động của đường non ở trong nồi theoquy luật nhất định và có tác dụng bốc hơi nước và tinh thể hấp thu đường khichuyển động

1.2.2.1 Tác đụng của sự đối lưu đường non.

Đường non đối lưu tốt, tốc độ bốc hơi nước nhanh, có thể rút ngắn thời giannấu, tăng lượng vật liệu và giảm tổn thất đường

Nhờ sự đối lưu của đường non, nên dịch mật có thể di chuyển nhiều vị tríkhác nhau giúp quá trình khuếch tán và trầm tích để tăng hiệu suất kết tinhđường

Đối lưu tốt có thể giảm đi sự khác biệt về phân bố nhiệt độ trong khối đườngnon, chống hòa tan tinh thể cục bộ, sinh ra tinh thể dại, đóng cặn trên bề mặt ốnggia nhiệt

Đường non đối lưu không tốt thường sinh ra hiện tượng dính tinh thể, tụ tinhthể Nếu quá trình sản xuất gặp lúc chân không hạ thấp, giảm hoặc ngừng đối lưu,một bộ phận đường non ở ống gia nhiệt có thể vì quá nhiệt mà sinh ra cháy cụcbộ…Đối lưu đường non mạnh quá dễ dẫn đến mất đường Ngoài ra làm cho nướcbốc hơi nhanh tăng độ bão hòa, nguyên nhân sinh ra tinh thể dại

1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới đối lưu của đường non

Hiệu suất truyền nhiệt: do gia nhiệt nên khi trao đổi nhiệt giữa hơi nước và

đường non thì hiệu suất truyền nhiệt có quan hệ rất lớn đến sự đối lưu của đườngnon Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt:

- Độ chân không: độ chân không trong nồi nấu càng cao, điểm sôi của đườngnon càng thấp, hiệu suất truyền nhiệt cao, đường non đối lưu càng nhanh Độ chânkhông quá cáo dễ gây mất đường theo hơi thứ

- Lượng hơi đốt vào không đủ: đường non không nhận được lượng nhiệt cần thiết nên quá trình đối lưu chậm, thậm chí ngừng hẳn.

- Thải nước ngưng không tốt: nước ngưng sẽ chiếm một phần hoặc toàn bộkhông gian của buồng đốt làm giảm sự trao đổi nhiệt giữ hơi nước và đường non đimột phần hoặc toàn bộ

- Thải khí không ngưng không triệt để: khí không ngưng truyền nhiệt kémnên giảm hiệu suất truyền nhiệt của hơi nước, mặt khác khí không ngưng chiếm chỗcủa hơi nước nên làm giảm nguồn nhiệt của đường non

- Kết cấu của nồi kết tinh: hình thức kết cấu, vật liệu thiết kế ống truyền nhiệt và tình trạng bám cặn ảnh hưởng tới hiệu suất truyền nhiệt và đối lưu

Tính lưu động của đường non: đường non lưu động kém thì đối lưu chậm.

- Độ tinh khiết của đường non: độ tinh khiết kém, tạp chất trong đường nhiều, chất keo làm cho độ nhớ tăng làm giảm khả năng đối lưu

- Nồng độ đường: nồng độ đường quá cao thi đối lưu không tốt

- Tỷ lệ tinh thể và mật của đường non: hạt tinh thể nhiều thì lượng mật giảm

đi tương đối, đường non đối lưu kém

Mức đường non trong nồi: mức dung dịch đường non quá cao, áp lực thủy

tĩnh lớn, hiệu suất giảm, đối lưu đường non kém

Khi nấu đường cần chú ý đến giai đoạn cuối phai nâng nhiệt độ lên cao áplực tăng để tăng chênh lệch nhiệt độ, giúp đối lưu tốt

1.2.3 Sự tạo mật cuối

Lượng đường tổn thất ở mật cuối quyết đinh bởi độ tinh khiết mật cuối vàlượng đường mật cuối Độ tinh khiết mật cuối từ 28 – 35% và lượng mật cuốichiếm 3 – 4%

1.2.3.1 Nguyên nhân tạo thành mật cuối

- Lượng chất không đường trong nguyên liệu nấu đường đa số làm tăng độhòa tan của đường, do đó chất không đường nhiều thì lượng đường trong mật cuối

sẽ nhiều lên Bất kỳ loại chất không đường nào cũng mang theo một lượng đườngnhất định, tính chất đó gọi là tính chất tạo mật cuối và thường dùng hệ số tạo mất đểbiểu thị:

Trong đó:

1.2.3.2 Biện pháp giảm tổn thất đường theo mật cuối.

- Quản lý tốt chất lượng nguyên liệu mía

- Giảm tối đa các lượng chất không đường, đặc biệt là các chất keo khi làm sạch.

- Tính toán phối liệu nấu đường phù hợp

- Đảm bảo trợ tinh và ly tâm đường non, đặc biệt là đường non C đúng yêu cầu kỹ thuật quy định

1.3 Các giai đoạn của quá trình nấu đường gián đoạn

1.3.1 Cô đặc đầu

Mục đích: cô dung dịch đến nồng độ cần thiết để đưa dung dịch đến trạng

thái quá bão hòa chuẩn bị cho sự tạo mầm tinh thể

Điều kiện kỹ thuật:

- Tốc độ cho nguyên liệu vào nồi chậm, nhanh dẫn đến mất đường

- Áp lực hơi phải thích hợp

- Mật chè phải được phủ kín, tránh hiện tượng cháy đường

- Cô đặc ở độ chân không thấp 600-620 mmHg

1.3.2 Tạo mầm tinh thể

Mục đích: tạo đủ số lượng mầm tinh thể cần thiết để nấu đường.

Hình 1.2 Sự tạo mầm tinh thể

Các phương pháp tạo mầm tinh thể:

- Tạo mầm tự nhiên

+ Cô đặc dung dịch đến trạng thái quá bão hòa vùng biến động, hệ số bão hòa khoảng α=1,4.τ

+ Nhược điểm: kéo dài thài gian nấu đường, khó khống chế được lượng mầm,

độ đồng đều của tinh thể thấp

- Phương pháp kích thích

+ Cô đặc dung dịch đến trạng thái quá bão hòa vùng biến động, hệ số bão hòakhoảng α=1,2 - 1,3, thay đổi độ chân không đột ngột hoặc cho một lượng mầm rất ít

để kích thích sự xuất hiện tinh thể mới

+ Phương pháp này hiện nay ít sử dụng trong nhà máy đường

- Phương pháp tinh chủng

+ Cô đặc dung dịch đến trạng thái quá bão hòa thuộc vùng ổn định ở trị số quábão hòa thấp α=1,05 - 1,1, thêm vào lượng bột đường (nhân tinh thể) và khống chế

để không xuất hiện tinh thể mới

+ Ưu điểm: rút ngắn được thời gian nấu đường, khống chế được chất lượng của bột đường, thu được tinh thể có màu sắc, hình dáng đẹp

+ Đây là phương pháp được dùng nhiều nhất trong nhà máy

- Phương pháp nấu giống

+ Nấu một nồi đường non với tinh thể đường có kích thước nhất định, sau đốchia một phần làm mầm tinh thể để nấu một nồi đường non khác, thường áp dụngcho đường non B, đường non C

+ Lượng giống nấu đường non B là 6 - 8%, đường non C là 22 - 23% so với khối lượng chất khô đường non hoặc lớn hơn

+ Ưu điểm: đơn giản, dễ khống chế

+ Nhược điểm: đòi hỏi thời gian lâu do phải qua công đoạn nấu giống, sau đó mới gieo được, nhưng qua công đoạn này thời gian nấu sẽ nhanh hơn

- Phương pháp đường hồ

+ Dùng đường cát lấy từ đường non sau khi tách mật, cho thêm mật đường vào để tạo thành đường loãng làm mầm đường để nấu

+ Thường dùng để nấu đường non A, dùng đường non B trộn với mật chèthành hỗn hợp giống để nấu, thường làm nguyên liệu gốc để nấu đường thành phẩm.+ Ưu điểm: rút ngắn thời gian nấu, do nấu đường mía ở thể rắn dễ nấu hơn so với từ mật đường trạng thái nóng chảy đem đi nấu lại.

1.3.3 Nuôi tinh thể

Mục đích: nuôi các tinh thể lớn lên nhanh chóng và đều, cứng, đảm báo chất

lượng của đường bằng cách nấu nguyên liệu đã được phối trộn

Có 2 phương pháp nấu:

- Nấu gián đoạn: cho nguyên liệu vào nuôi tinh thể gián đoạn với lượngnguyên liệu khác nhau, độ quá bão hòa của đường non giảm, một số tinh thể mới tạothành bị hòa tan, độ nhớt đường non giảm

- Nấu liên tục: cho hiệu quả cao, vì độ quá bão hòa luôn ổn định, sự truyềnnhiệt, sự bay hơi và kết tinh không bị đứt đoạn, do đó tốc độ kết tinh tăng, giảm sựtạo thành các tinh thể “dại” Nấu đường liên tục có những ưu điểm sau:

+ Có thể sx đường thô hoặc đường trắng

+ Thời gian nấu nhanh, năng suất tăng 25%

+ An toàn về hơi

+ Tổn thất đường thấp

+ Dễ tự động hóa, tiết kiệm nhân công

+ Các chỉ tiêu kỹ thuật (p, t,…) được khống chế đều

1.3.4 Cô đặc cuối

Mục đích: nấu đường đến một mức độ nào đó tinh thể đạt kích thước nhất

định thì ngừng cho nguyên liệu và tiếp tục cô đến nồng độ ra đường nhằm bốchơi thêm một phần nước và để kết tinh thêm một phần đường còn lại trong mật

Yêu cầu: khống chế tốc độ bốc hơi chậm tránh cô đặc nhanh, vì có thể tạo

thành tinh thể dại Trước khi xả đường non thường cho nước nóng để giảm sựhình thành tinh thể dại

1.5 Chế độ nấu đường

Chế độ nấu đường còn gọi là hệ thống nấu đường

17

1.5.1 Mục đích đặt chế độ nấu đường

- Bảo đảm chất lượng đường thành phẩm

- Tăng hiệu suất thu hồi đường, giảm tổn thất

- Cân bằng nguyên liệu và bán thành phẩm

1.5.2 Cơ sở đặt chế độ nấu đường

- Dựa vào độ tinh khiết mật chè sau khi làm sạch: + AP < 80% => nấu hai hệ

+ AP > 80% => nấu ba hệ

+ AP > 86% => nấu 4 hệ hoặc hơn 3 hệ

- Dựa vào yêu cầu chất lượng sản phẩm Nếu chất lượng sản phẩm cao, để giảm độ tinh khiết mật cuối nên nấu nhiều hệ hơn

- Dựa vào trình độ thao tác của công nhân và tình hình thiết bị của nhà máy Trình độ công nhân cao, thiết bị tốt có thể nấu nhiều hệ hơn

1.5.3 Nguyên tắc đặt chế độ nấu đường

Nguyên tắc phải đảm bảo kinh tế nhất, lượng nấu lại ít nhất, chất lượng sảnphẩm đạt yêu cầu cao nhất, tổn thất đường trong mật cuối thấp nhất, nâng caohiệu suất sử dụng thiết bị

1.5.4 Các chế độ nấu đường thông dụng

1.5.4.1 Nấu hai hệ

Nấu hai hệ nghĩa là nấu hai loại đường non, thường chỉ áp dụng khi mật chè

có độ tinh khiết thấp hơn 78%

Đường non A được phối liệu gồm mật chè, giống gốc A, mật loãng A vàcũng có thể phối liệu thêm từ đường hồ C

Đường non C có độ tinh khiết trên dưới 60% với giống gốc được phối liệu từ

+ Chất lượng đường thương phẩm đồng nhất

+ Ít tạo thành các chất không đường

+ Năng suất nấu tăng đáng kể

+ Năng suất ly tâm đường non tăng

- Nhược điểm: thể tích đường non C tăn lên một ít vì độ tinh khiết cao

Trong tách mật, tùy theo yêu cầu chất lượng đường và mục đích sử dụng có thể thực hiện thao tác rửa đường và sàn lại đối với đường B và đường C.

+ Sản xuất được đường trắng có độ tinh khiết cao

+ Giảm tổn thất đường trong mật cuối

- Nhược điểm:

+ Thiết bị phức tạp, khó khống chế các thông số kỹ thuật

+ Đòi hỏi người tham gia sản xuất trình độ chuyên môn cao

1.5.4.4 Nấu đường nửa giai đoạn

Thông thường, nấu đường 2, 3 giai đoạn nhưng do xuất phát từ nhu cầu thực

tế nhằm khống chế độ tinh khiết của đường non cấp cuối hoặc nâng cao chấtlượng đường thành phẩm thì cần phải tăng lần nấu lên Tuy nhiên, chưa cần nấuthêm một giai đoạn nữa mà ta chỉ cần nấu nửa giai đoạn

1.6 Nấu luyện các loại đường non thông thường

1.6.1 Nấu luyện đường non A

1.6.1.1 Đặc điểm và yêu cầu công nghệ của đường non A

Đường non A là loại đường non dùng để cung cấp đường thành phẩm Yêucầu đường non nấu ra sau khi tách mật và sấy khô có thể đạt được các hạt đồngđều, lấp lánh trắng tinh phù hợp với tiêu chuẩn sản xuất đường cát trắng

21

Đường non A là đường non giai đoạn thứ nhất, độ tinh khiết cao nhất, tốc độkết tinh đường nhanh nhất Nếu giai đoạn này lấy ra nhiều thành phần đường,giảm lượng nấu lại thì có ý nghĩa tích cực Vì vậy, làm thế nào để nâng cao hiệuxuất sản xuất đường non A là nhiệm vụ quan trọng của người nấu đường.

1.6.1.2 Những điểm quan trọng của phương pháp nấu luyện

Nguyên liệu dùng cho nấu non A có mấy loại sau:

- Giống: khởi giống trực tiếp hoặc dùng hồ B

- Mật chè: là nguyên liệu chủ yếu nuôi tinh thể

- Đường hồi dung: chủ yếu là đường C hoặc đôi khi đường B và đường cục, đường bụi…

- Mật loãng A: khi độ tinh khiết tương đối cao không thích hợp phối liệu chođường non B, đường non C

Cần chú ý đến kích thước tinh thể: phải khống chế kích thước hạt đường cát trắng phù hợp với điều kiện từng vùng, với nguyên liệu, thiết bị, trình độ thao tác…

1.6.2 Nấu luyện đường non B

1.6.2.1 Đặc điểm và yêu cầu công nghệ của đường non B

Trong hệ thống nấu đường:

- Đường non B làm tác dụng cầu nối giữa đường non A và đường non C.Đường B thường được làm giống gốc nấu đường non A, chất lượng đường B trựctiếp ảnh hưởng đến tốc độ nấu luyện đường non A, hiệu suất kết tinh và chất lượngđường cát trắng Vì vậy nấu tốt đường non B là cơ sở đảm bảo chất lượng sảnphẩm

- Mật nguyên B là nguyên liệu chủ yếu của đường non C, độ tinh khiết mật

B thấp góp phần giảm thấp độ tinh khiết đường non C và có thể giảm nhỏ lượngđường non C có lợi cho việc nâng cao mức thu hồi đường

1.6.2.2 Những điểm quan trọng của phương pháp nấu luyện

Nguyên liệu:

- Mật nguyên A, mật loãng A là nguyên liệu chủ yếu của đường non B

- Nếu độ tinh khiết mật chè cao (>84%), độ tinh khiết mật loãng A cao (>76%) thì khi nấu non B không cho thêm hoặc cho rất ít mật loãng A

- Khi độ tinh khiết mật chè thấp (78-80%), để nâng cao chất lượng giống củađường non A có thể dùng mật chè nấu giống B thậm chí nấu đường non B

Kích thước tinh thể: kích thước tinh thể của đường nguyên B ngoài việc đảmbảo diện tích kết tinh hoàn chỉnh ra, chủ yếu căn cứ vào số lượng tinh thể cầnthiết nấu đường non A mà đảm bảo nhu cầu của đường non A.

1.6.3 Nấu luyện đường non C

1.6.3.1 Đặc điểm và yêu cầu công nghệ của đường non C

Đường C là đường cuối cùng của quá trình sản xuất đường, vì vậy cần phảinấu đảm bảo các yêu cầu chế độ nấu đã ban hành trong nhà máy, nếu không tốt sẽtăng thành phần đường trong mật cuối

Độ nguyên chất của đường non C thấp, độ nhớt cao nên kết tinh khó, thờigian nấu kéo dài Trong thao tác phải nổ lực, căn cứ độ tinh khiết đường non quyđịnh, thực hiện phối liệu tốt, khống chế độ tinh khiết tốt nhằm giảm tổn thấtđường theo mật cuối

1.6.3.2 Những điểm quan trọng của phương pháp nấu luyện

Nguyên liệu:

- Mật nguyên B là nguyên liệu chủ yếu nuôi tinh thể đường non C

- Giống C thường được khởi mật nguyên A và mật loãng A là chủ yếu

- Căn cứ độ tinh khiết ở các thời kỳ của mật nguyên A va yêu cầu đối với độtinh khiết đường non cuối cùng, trong giai đoạn nuôi tinh thể trước khi nạp mậtnguyên B cho thêm một ít mật nguyên A một cách thích đáng

- Khi sàng lại đường non C, mât sàng lại cũng là nguyên liệu nấu non C

Yêu cầu đồi với tinh thể:

- Các tinh thể phải đông đều hoàn chỉnh, số lượng tinh thể phải nhiều đểtăng diện tích kết tinh nhằm tăng hiệu quả hấp thụ đường trong điều kiện tốc độ kếttinh chậm

- Khống chế độ lớn hạt đường, tỷ lệ tinh thể và mật cái cũng cần dựa vào năng lực của máy tách mực

1.7 Hiện tượng không bình thường trong công đoạn nấu đườngg

1.7.1 Ngụy tinh

Những tinh thể đường mới sinh ra rất nhỏ, lúc lấy mẫu để quan sát và khi gắp mẫu đường non để xem xét thì phát hiện ra điểm sáng li ti gọi là ngụy tinh

Nguyên nhân: do độ quá bão hòa cao Độ quá bão hòa mẫu dịch trong nồinấu luôn luôn thay đổi và tăng do phần nước bốc hơi nhanh hoặc cho nguyên liệuvào chậm, nhưng đồng thời quá trình kết tinh đường lại làm cho độ quá bão hòamẫu dịch giảm xuống Các khả năng xuất hiện ngụy tinh:

- Lượng tinh chủng quá ít mà hạt tinh thể quá lớn dẫn đến khoảng cách giữa các tinh thể lớn, dễ dàng sinh ngụy tinh

- Mẫu dịch quá nhiều

- Độ chân không trong nồi nấu đột nhiên tăng cao

- Tốc độ cho nguyên liệu vào quá chậm mà áp lực hơi lại cao

- Tính nhớt của nguyên liệu cho vào nồi lớn, đối lưu tuần hoàn không tốt, có khả năng xuất hiện ngụy tinh

- Nhiệt độ nguyên liệu cho vào nồi quá thấp hoặc trong nguyên liệu chứatương đối nhiều hạt huyền phù hoặc rò rỉ không khí với độ quá bão hòa cao thì xuấthiện ngụy tinh

1.7.2 Dính tinh thể

Do hai tinh thể dính lại với nhau và có bề mặt chung Nghiên cứu củaVavrinecz và Thieme linh động của tinh thể lớn, sự dính tinh cũng có thể xuấthiện Trong thực tế sản xuất, khi người công nhân phát hiện hạt đường tương đốimềm tức là lúc đó Ap mẫu dịch cao, độ quá bão hòa cao cũng xuất hiện dính tinh

1.7.3 Chùm tinh

Chùm tinh thường do nhiều hơn hai tinh thể liên kết với nhau không theo quyluật nào mà thành Ở đường non cấp thấp không xuất hiện chùm tinh nhưng ởđường non A và đặc biệt ở đường luyện thường xuất hiện

- Chùm tinh còn có thể được tạo thành sau khi bỏ bột và lúc tinh thể lớn lên với kích thước nhất định và tiếp xúc với nhau nhiều lần

- Sản sinh dính tinh và chùm tinh sẽ làm giảm diện tích kết tinh, ảnh hưởngđến tốc độ lớn lên của tinh thể đường Đồng thời, ở chỗ dính tinh và chùm tinhthường tồn tại lớp mật và tạp chất, lúc phân mật khó loại bỏ, ảnh hưởng đến chấtlượng sản phẩm

1.7.4 Tinh thể không hoàn chỉnh thiếu góc cạnh

Loại tinh thể này được sản sinh ở vùng hòa tan tinh thể Nếu trong thời gian ngắn chỉ có một bộ phận tinh thể bị hòa tan và cũng ở vùng hòa tan tinh thể có

phần góc cạnh, tinh thể đường bị hòa tan tạo thành khuyết tật Ngoài ra còn donguyên nhân cơ học, ví dụ; gàu múc, vít tải Mặc khác, có thể do tĩnh áp làm chonhiệt độ sôi ở đáy nồi tăng cao, độ hòa tan tăng tạo vùng hòa tan tinh thể dẫn đếntinh thể có góc cạnh không hoàn chỉnh.

Loại tinh thể trên tồn tại không chỉ ảnh hưởng tới kết tinh đường mà còn làmchậm tốc độ kết tinh, ảnh hưởng tới độ óng ánh của sản phẩm, do đó cần tăngcường đối lưu tuần hoàn, để đề phòng loại tinh thể trên sinh ra

1.7.5 Tuần hoàn không tốt

Tuần hoàn rất quan trọng vì nó có các tác dụng sau:

- Bào mòn chiều dày xung quanh tinh thể

- Làm cho độ bão hòa đồng đều

- Làm giảm độ dày lớp bám ống gia nhiệt

- Giảm trở lực nhiệt tinh

Đối lưu tuần hoàn giúp cho kết tinh nhanh, giảm thời gian nấu và đảm bảochất lượng sản phẩm Do đó, cần tạo mọi điều kiện để đối lưu tuần hoàn tốt, đó làyếu tố rất quan trọng đối với hiệu quả nấu đường

Nguyên nhân chủ yếu của đối lưu tuần hoàn không tốt như sau:

- Nguồn hơi gia nhiệt không đủ

- Hệ thống thoát nước ngưng tụ ở buồng đốt bị trở ngại

- Khí không ngưng thoát không tốt chiếm một thể tích nhất định ở phòng đốtlàm giảm lượng hơi vào và do đó làm trở ngại quá trình trao đổi nhiệt Chân khôngđột nhiên tăng cao hoặc biến động cũng ảnh hưởng đến truyền nhiệt hoặc làm chonhiệt độ trong nồi nấu không ổn định, ảnh hưởng tới đối lưu tuần hoàn đường non

- Tính nhớt của nguyên liệu cũng ảnh hưởng tới đối lưu

- Đường non nấu quá đặc làm cho mật độ tinh thể quá lớn dẫn đến tính linh động của đường non giảm nhiều do đó đối lưu khó khăn

- Hiệu suất kết tinh đường non quá lớn ảnh hưởng đến đối lưu tuần hoàn

- Đặc tính kết cấu của nồi nấu cũng là nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng đến đối lưu

25