Làm sạch nước mía bằng phương pháp cacbonat hóa

 Mục đích chủ yếu của làm sạch nước mía hỗn hợp Nước mía hỗn hợp có một lượng lớn chất không đường, đa số những chất này gây ảnh hưởng không tốt cho quá trình sản xuất.. Vậy, mục đích

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

SERMINA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁNH KẸO

pháp cacbonat hóa

GVHD : THÁI VĂN ĐỨC SVTH : Nhóm 6- LỚP 53TP1

Danh sách nhóm:

Đào Thị Bích Phương (NT)

Phạm Thị Sâm (NP)

Nguyễn Thị Hồng Trang

Nguyễn Thị Thu Hà

Đào Thị Kim Thoa

Nguyễn Thị Thu Huyền

Nguyễn Thị Thanh Thư

Trần Thị Thân

MỤC LỤC

I.TỔNG QUAN

1 Sự phát triển đường mía trên thế giới

2 Giới thiệu về sự phát triển của nghành đường nước ta

3 Vai trò của đường mía

4 Quy trình sản xuất đường mía

II.LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP CACBONAT HÓA 1.Phương pháp thông CO2 một lần

2.Phương pháp xông CO2 thông thường

3.Phương pháp xông CO2 vào chè trung gian

IV KẾT LUẬN.

V TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sự phát triển công nghiệp đường mía trên thế giới.

- Ấn độ là nước đầu tiên trên thế giới biết sản xuất đường từ mía.Váo khoảng năm 398 người ấn độ và trung quốc đã biết chế biến mật đương thành tinh thể.từ đó,kĩ thuật sản xuất đường phát triển sang Ba

Tư, Ý,Bồ Đào Nha, đồng thời đưa việc tinh luyên đường thành ngành công nghệ mới

- Lúc đầu công nghiệp đường còn rất thô sơ,người ta ép mía bằng 2 trục

gỗ đứng,lấy sức éo từ trâu bò,lắng trong bằng vôi, cô đặc ở chảo và kết tinh tự nhiên

- Công nghiệp đường tuy có từ lâu đời, nhưng 2 trăm năm gần đây mới được cơ khí hóa Nhiều thiết bị quan trọng được phát minh từ thế kỉ 19

- Trong những năm gần đây ngành đường đã phát triển một cách nhanh chóng, vấn đề cơ khí hóa, liên tục hóa và tự đông hóa trên toàn bộ dây chuyền sản xuât được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy đường

2 Tình hình ngành đường mía của nước ta.

- Nước ta là một nước có truyền thống sản xuất đường mía lâu đời Các sản phẩm truyền thống: mật, đường phèn, đường thô, đường cát nâu, đường cát vàng

- Trong thời kì thực dân pháp chiếm đóng, nước ta chỉ có 2 nhà máy đường hiện đại: Hiệp Hòa ( miền nam ) và Tuy Hòa ( miền trung )

Theo thống kê, năm 1939, toàn bộ lượng đường mật tiêu thụ là 100000 tấn, trong

đó nhập 1300 tấn, đường do các nhà máy đường cung cấp la 18000 tấn, còn lại hơn hơn 80000 tấn là do các lò đường sản xuất

- Sau ngày hòa bình lập lại, công nghiệp đường hiện đại của nước ta đã bắt đầu phát triển Trong những năm 1985-1960, chúng ta đã xây dựng 2 nhà máy đường hiện đại Việt Trì và Sông Lam ( 350 tấn mía/ ngày ) và nhà máy Vạn Điềm ( 1000 tấn mía/ ngày ) Chúng ta đã cải tiến tình trạng sản xuất lạc hậu của nền sản xuất thô sơ trước đây, đầu tư trang thiết bị, cải tiến quy trình công nghệ, quản lý kỹ thuật

- Chúng ta đã tiếp thu thêm một số nhà máy đường hiện đại ở miền nam như: nhà máy đường Quảng Ngãi ( 1500 tấn mía/ ngày ), Hiệp Hòa ( 1500 tấn mía/ ngày ), Bình Dương ( 1500 tấn mía/ ngày ), nhà máy đường Phan Rang ( 350 tấn mía/ ngày ) và hai nhà máy luyện đường: Khánh Hội ( 150 tấn đường thô/ ngày ) và Biên Hòa ( 200 tấn đường thô/ ngày )

- Với các nhà máy đường hiện đại và các cơ sở sản xuất đường thủ công,kết hợp với sự phát triển nhanh chóng của kĩ thuật sản xuất đường, chắc chắn trong thời gian tới nước ta sẽ có một nền công nghiệp tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu về lượng đường sử dụng cho nhân dân và góp phần xây dựng cho sự phát triển kinh tế nước ta

3 Vai trò của đường trong thực phẩm.

 Trong sản xuất thực phẩm người ta thường cho thêm đường vào trong thực phẩm nhằm 3 mục đích sau:

- Nâng cao giá trị thực phẩm và độ calo của thực phẩm: mỗi gam đường khi tiêu hóa trong cơ thể sẽ cho 17.1kj ( 4.1 kcal ) năng lượng

- Làm cho sản phẩm có vị ngọt dễ chịu, ứng dụng nhiều vào sản xuất bánh kẹo,nước giải khát

- Sử dụng khả năng bảo quản của đường Khi nồng độ đường cao, trong dung dịch sẽ gây ra áp suất thẩm thấu lớn, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Khả năng bảo quản của của loại mứt rim, mứt mịn và mứt quả nghiền không qua thanh trùng

 Tuy nhiên, trên thực tế có nhiều loại đường khác nhau với tính chất và ứng dụng khác nhau Tùy vào từng loại thực phẩm, với mục đích khác nhau mà người ta sử dụng loại đường phù hợp

4 Quy trình sản xuất đường mía.

 Mục đích chủ yếu của làm sạch nước mía hỗn hợp

Nước mía hỗn hợp có một lượng lớn chất không đường, đa số những chất này gây ảnh hưởng không tốt cho quá trình sản xuất Vậy, mục đích chủ yếu của làm sạch nước mía là:

- Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp, đặc biệt là những chất có hoạt tính bề mặt và chất keo

- Trung hòa nước mía hỗn hợp

- Loại tất cả những chất rắn hỗn hợp ra khỏi nước mía

Ép mía

Làm sạch

Nấu mật

Luyện đường

Tách mật

Đóng gói Làm khô

Dùng mía sản

xuất đường ăn

phải trải qua

nhiều công

đoạn

Khâu quan trọng

II.LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP

CACBONAT HÓA.

 Phương pháp này sử dụng khí CO2 xông vào nước mía để loại các chất không đường, có thể chia làm 3 dạng:

1 Phương pháp xông CO2 một lần

2 Phương pháp xông CO2 thông thường

3 Phương pháp xông CO2 vào chè trung gian

1.Phương pháp xông CO2 một lần

 Đặc điểm: của phương pháp là cho toàn bộ sữa vôi vào nước mía một lần và

thông CO2 một lần đến độ kiềm thích hợp

 Ưu điểm:

- Phương pháp đơn giản dễ thực hiện

- Ít tốn chi phí

 Nhươc điểm:

- Loại chất không đường ít( do nước mía chỉ qua 1 điểm đẳng điểm)

- Tạo phức đường vôi ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ CO2 và tạo nhiều

bọt( vì thông CO2 sau khi cho vôi)

 Quy trình thí nghiệm:

Nước mía hỗn hợ

Gia vôi sơ bộ Gia nhiệt (lần 1) Thiết bị xông CO2

Xông SO2

Nước mía trong

Ép Lọc

Gia nhiệt (lần 2)

Sơ đồ công nghệ phương pháp xông CO2

một lần

Mật chè Bốc hơi

CO2 ,

SO2

Ca(OH)2

 Thuyết minh quy trình:

a) Cho vôi sơ bộ:

- Lượng vôi phụ thuộc vào thành phần và pH của nước mía hỗn hợp, thường dùng là 0,2% so với trọng lượng nước mía hỗn hợp

- Tác dụng của vôi là trung hòa nước mía hỗn hợp nâng pH lên 6,4 - 6,6 nhằm làm đông tụ và kết tụ axit hữu cơ và keo, giảm màu sắc

b) Đun nóng lần 1:

- Khống chế nhiệt độ trước khi thông CO2 rất quan trọng

- Nếu khống chế nhiệt độ tương đối cao, sự hình thành kết tủa lúc thông CO2 tương đối lớn, dễ lọc nhưng tăng phân giải đường khử, ảnh hưởng màu sắc dung dịch

- Nếu nhiệt độ thấp, tạo thành nhiều hạt CaCO3 kết tủa nhỏ có diện tích hấp

phụ lớn làm nước mía có màu nhạt, lượng muối Ca trong nước mía tương đối ít, tránh được sự phân giải đường hoàn nguyên Nhưng nhiệt độ thấp có

nhiều bọt, giảm hiệu quả hấp thụ CO2, lọc nước mía đã thông CO2 chậm

c) Ép lọc:

- Mục đích của công đoạn này là loại bỏ tạp chất và kết tủa tạo ra trong quá trình gia vôi sơ bộ làm trong nước mía và thuận tiện cho công đoạn sau

- Đồng thời nhằm mục đích tận thu lượng đường sót trong bùn Thông thường người ta sử dụng thiết bị lọc khung bản hoặc thiết bị lọc chân không thùng quay

d) Thông CO2:

- Giảm tối đa hàm lượng vôi và muối canxi trong nước mía Nếu vôi và muối vôi không được tách ra thiết bị bốc hơi sẽ đóng cặn nhanh chóng

- Thông CO2 là tạo kết tủa CaCO3 mang điện dương có tính chất hấp phụ những chất màu, sản phẩm của sự phân hủy, những chất hoạt động bề mặt mang điện âm

- Dung dịch thông CO2 cần duy trì độ kiềm nhất định để chất kết tủa không bị hòa tan trở lại

e) Thông SO2:

- Thông SO2 vừa có tác dụng tẩy màu vừa giảm muối Canxi hòa tan trong dung dịch:

CaA2 + H2SO3 = CaSO3 + 2HA

- Đồng thời nước mía trong sau thông CO2 có độ kiềm cao, nên làm giảm độ kiềm cho dung dịch nước mía

- Thông SO2 làm giảm độ nhớt của dung dịch do tạo muối trung tính

K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + CO2 + H2O

Biện pháp tốt nhất giảm độ kiềm và độ nhớt là thông SO2 vì có phản ứng cho muối sunfat trung tính

f) Gia nhiệt lần 2 (100-1050C)

Có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vô thiết bị cô đặc, để không mất thời gian đun sôi ở thiết bị cô đặc, tiết kiệm được chi phí và hạn chế sự biến đổi của đường làm cho chất lượng đường giảm

g) Bốc hơi:

Quá trình bốc hơi nhằm cô đặc mật chè có nồng độ 60 - 65 Bx

Quá trình này rất phức tạp cần chú ý tới nhiệt độ và thời gian cô đặc để hạn chế đến mức tối đa sự biến đổi của đường, và chất lượng của đường phải đạt yêu cầu

 Các yếu tố ảnh hưởng:

- Lượng vôi cho vào

- Tốc độ thông CO2: Nhanh , kết tủa CaCO3 có đọ phân tán cao ,tăng khả năng hấp phụ

- Nhiệt độ : Thấp , màu sắc nước mía tốt hơn, lượng canxi trong nước mía giảm.Nhưng nước mía còn nhiều bọt, lọc khó khăn

- Nhiệt độ cao, nước mía tiếp xúc với chất kết tủa lâu sẽ dẫn đến những phản ứng phân hủy, làm tăng lượng muối canxi và màu sắc dung dịch Tốt nhất nhiệt đọ của giai đoạn thông CO2 là 60 – 65oC

- Độ kiềm : Nước mía có độ kiềm cao sẽ có phức đường vôi dạng keo,lọc khó khăn

- Nước mía có nồng dọ kiềm thấp sẽ có màu sẫm do kết tủa CaA2 tuy nhiên lọc sẽ tốt hơn

2.Phương pháp xông CO2 thông thường

 Sơ đồ công nghệ phương pháp xông CO 2 thông thường.

Nước mía hỗn hợp (pH= 5- 5,5)

Gia vôi sơ bộ (pH=6,2-6,6)

Gia nhiệt I(50-550C)

Thông CO2 lần I (pH=10,5-11,3)

Lọc ép lần I

Thông CO2 lần II (pH=7,8-8,2)

Mật chè trong

Lọc kiểm tra

Gia nhiệt III (110-1150C

Thông SO2 lần I (pH=6,8-7,2)

SO2

Thông SO2 lần II (pH=6,2-6,6)

Mật chè thô Bốc hơi

Gia nhiệt II (75-800C)

Lọc ép II Ca(OH)2

CO2

 Thuyết minh quy trình:

a) Nước mía hỗn hợp:

Nước mía hỗn hợp có pH = 5- 5,5 làm tăng hiệu quả thu hồi đường, tăng chất lượng đường thành phẩm, giảm tổn thất đường

Nếu trong môi trường acid mạnh sẽ làm cho pH của nước mía hỗn hợp giảm xuống

sẽ gây ra hiện tượng chuyển hóa đường làm cho hàm lượng đường khử tăng lên, ức chế sự kết tinh của đường làm tổn thất đường trong mật và lợi nhuận thu hồi thấp

vì vậy phải trung hòa nước mía

Nếu trong môi trường kiềm sẽ làm cho pH của nước mía hỗn hợp tăng lên gây ra hiện tượng phân hủy đường thành các sản phẩm đa dạng và phức tạp như: acid acetic, acid lactic, acid focmic, 5 hydroximetyl-fucfurol các sản phẩm này có thể tiếp tục bị oxy hóa dưới tác dụng của oxy không khí sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của đường

b) Gia vôi sơ bộ:

Lượng vôi phụ thuộc vào thành phần và pH của nước mía hỗn hợp, thường dùng là 0,2% so với trọng lượng nước mía hỗn hợp.Tác dụng của vôi là trung hòa nước mía hỗn hợp, làm đông tụ và kết tụ axit hữu cơ và keo, lọc ép lần 1 đễ dàng, giảm màu sắc

Trong nước mía hỗn sẵn có P2O5 khi cho vôi vào sẽ xẩy ra phản ứng thu được kết

Ca3(PO4)2 có khả năng hút các chất phi đường trong hỗn hợp nước mía nhằm khử các hợp chất này, dùng P2O5 có hiệu quả làm sạch tăng lên rõ rệt thuận tiện khi thao tác nguyên liệu có độ tinh sạch thấp

P2O5 + 3H2O => 2H3PO4

2H3PO4 + 3Ca(OH)2 = > Ca3(PO4)2 + 6H2O

Đồng thời dùng để hạn chế sự phân hủy đường khử và ngăn ngừa sự chuyển hóa của đường saccharose

c) Gia nhiệt lần I:

Gia nhiệt ở nhiệt độ 50-550C Khống chế nhiệt độ trước khi thông CO2 rất quan trọng Nếu khống chế nhiệt độ tương đối cao, sự hình thành kết tủa lúc thông CO2 tương đối lớn, dễ lọc nhưng tăng phân giải đường khử, ảnh hưởng màu sắc dung dịch Nếu nhiệt độ thấp, tạo thành nhiều hạt CaCO3 kết tủa nhỏ có diện tích hấp phụ lớn làm nước mía có màu nhạt, lượng muối Ca trong nước mía tương đối ít, tránh được sự phân giải đường hoàn nguyên Nhưng nhiệt độ thấp có nhiều bọt, giảm hiệu quả hấp thụ CO2, lọc nước mía đã thông CO2 chậm

d) Thông CO 2 lần I:

Mục đích của thông CO2 lần 1 là tạo chất kết tủa CaCO3 Tinh thể CaCO3 có tác dụng tăng tốc độ lọc nước mía Tuy nhiên đó không phải là mục đích chủ yếu của của thông CO2 lần 1, vì để có tác dụng lọc tốt chỉ cần thêm chất trợ lọc như

điatomit, separan AP 30… Nhiệm vụ chủ yếu của thông CO2 lần 1 là tạo kết tủa CaCO3 mang điện dương có tính chất hấp phụ những chất màu, sản phẩm của sự phân hủy, những chất hoạt động bề mặt mang điện âm

Điều quan trọng của thông CO2 lần 1 là độ kiềm cuối cùng Dung dịch thông CO2 lần 1 cần duy trì độ kiềm nhất định để chất kết tủa không bị hòa tan trở lại Lượng CaO tự do chưá trong bùn đóng vai trò quan trọng khi làm sạch nước mía và bất kỳ một phương pháp cacbonat hóa nào dẫn đến trung hòa bùn lọc, giảm lượng CaO sẽ dẫn đến giảm hiệu suất làm sạch

e) Lọc ép lần I:

Loại bỏ các chất kết tủa ở giai đoạn trên như CaCO3, Ca3(PO4)2 ra khỏi dung dịch nước mía

f) Thông CO 2 lần II:

Mục đích: Giảm tối đa hàm lượng vôi và muối canxi trong nước mía Nếu vôi và muối vôi không được tách ra thiết bị bốc hơi sẽ đóng cặn nhanh chóng.Lượng CaO còn lại trong nước mía lọc trong sau thông CO2 lần 1 thường là 0,04-0,06% Ca0 Thông CO2 lần 2 để giảm lượng CaO còn lại dưới 0,025%

g) Gia nhiệt II :

- Nhiệt độ đun nóng lần 2 là 75-800C nếu nhiệt độ quá cao thì nước mía sẽ sôi, làm cho đường bị biến đổi gây ra màu không tốt cho sản phẩm

- Tác dụng của đun nóng lần 2 là làm giảm độ nhớt, tăng nhanh tốc độ lắng

h) Lọc ép lần II:

Tận dụng phần nước đường còn lại trong bùn lắng và loại bỏ kết tủa, làm cho nước mía sạch hơn

i) Thông SO 2 lần I:

Thông SO2 vừa có tác dụng tẩy màu vừa giảm muối Canxi hòa tan trong dung dịch CaA2 + H2SO3 = CaSO3 + 2HA

Đồng thời nước mía trong sau khi gia nhiệt lần 2 có độ kiềm cao (pH=7,8-8,2) sau khi thông CO2 làm giảm độ kiềm trong nước mía(pH = 6,8-7,2) tránh sự phân hủy của đường khử

Thông CO2 làm giảm độ nhớt của dung dịch do tạo muối trung tính

K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + CO2 + H2O

j) Gia nhiệt lần III:

Nhiệt độ lần 3 là 110-1150C có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vô thiết bị cô đặc, để không mất thời gian đun sôi ở thiết bị cô đặc và hạn chế sự biến đổi của đường

k) Cô đặc ( Bốc hơi):

- Mục đích của quá trình cô đặc là bốc hơi nước mía có nồng độ 13-15Bx

đến mật chè nồng độ 60 - 65 Bx

- Nếu cô đặc nước mía đến Bx quá cao(>70Bx) sẽ xuất hiện tinh thể đọng lại trong đường ống và bơm Nồng độ lớn dẫn đến độ nhớt lớn, lọc khó khăn

l) Thông SO2 lần 2:

Thông SO2 lần 2 vào mật chè sau khi bốc hơi có tác dụng như sau:

- SO2 ngăn ngừa sự tạo thành chất màu, khử chất màu thành chất không màu

- Giảm độ nhớt của mật chè có lợi cho khâu nấu đường, kết tinh và phân ly

- Thông SO2 lần 2 vào mật chè sau khi bốc hơi đến pH= 6,2-6,6, nhiệt độ thông 85-900C nhiệt độ này phụ thuộc vào nhiệt độ của nồi bốc hơi cuối, thông SO2 càng nhanh càng tốt để tránh hiện tượng chuyển hóa đường

m) Lọc kiểm tra:

- Loại bỏ các chất cặn hình thành trong quá trình bốc hơi và đường khử bị phân hủy hoặc kết tủa với những chất chứa nitơ tạo thành Melanodin, làm sạch cho dung dịch nước mía

3.Phương pháp xông CO2 vào chè trung gian.

 Quy trình công nghệ.

Nước mía hỗn hợp Gia nhiệt lần I (t=103 ± 3 o C)

Cho vôi(pH=7,2 – 7,9)

Bốc hơi (n o

CK = 35 -40 o Bx)

Xông CO 2 (lần 1) (pH=10,5- 11)

Lọc l (lần 1)

Xông CO 2 ( lần2) (pH=7,8 -8,5)

Gia nhiệt (lần 2) (t=75 – 80 o C)

Lọc (lần 2)

Xông SO 2 (lần 1) (pH=7,0 -7,2)

Bốc hơi (n o

CK =55 -60 o Bx)

Xông SO 2 (lần2) (pH=6,2 -6,4) Ca(OH) 2

Mật chè

CO 2 ,Ca(OH) 2

CO 2

SO 2

SO 2

Thuyết minh quy trình.

a) Gia nhiệt lần I:

- Một số chất keo như (anbumin, silic hidroxit…) bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt độ và pH Nhờ vậy tốc độ lắng nhanh lượng vôi trung hòa giảm (khoảng 15-20%), hiện tượng đóng cặn giảm

- Đồng thời gia nhiệt lần 1 cũng giúp rút ngắn thời gian bốc hơi để hạn chế

sự biến đổi của đường

b) cho vôi (pH=7,2-7,9):

Nhiệt độ cao sự tạo kết tủa Ca3(PO4)2 tương đối hoàn toàn, giảm lượng nhiệt bốc hơi

Sử dụng phương pháp này, mục đích làm giảm đường saccaroza bị chuyển hóa và loại được nhiều chất không đường vô cơ

c) Bốc hơi:

Sau khi đun nóng đến khoảng 100oC và cho bốc hơi đến nồng độ mật chè 35 -40oBx nước mía hỗn hợp được xử lý như phương pháp xông CO2 thông thường

Khi cô đặc đến nồng độ cao, hàm lượng chất không đường trong mía tập trung hơn, phản ứng triệt để hơn do đó tiết kiệm được nhiều hóa chất, loại nhiều tạp chất không đường, thiết bị ít bị đóng cặn, tuy nhiên lượng đường tổn thất trong bùn nhiều

Ý nghĩa của việc sử dụng phương pháp thông CO2.

- Khi thông CO2 vào nước mía, CO2 tác dụng với vôi dư tạo thành kết tủa

- CO2 hòa tan vào nước tạo thành axit cacbonic và phân ly theo phản ứng:

H2CO3 = H+ + HCO3

-HCO3- = H+ + CO3

2-Ca2+ + CO32- = CaCO3

Mặt khác CO2 có khả năng phân hủy muối canxi sacarit thành đường và CaCO3 kết tủa, nhiệt độ đến 70 – 80oC

- Các phản ứng như sau:

C12H22O11.CaO + CO2 = C12H22O11 + CaCO3

C12H22O11.2CaO + 2 CO2 = C12H22O11 + 2CaCO3

C12H22O11.3CaO + 3 CO2 = C12H22O11 + 3CaCO3

- Kết tủa CaCO3 có khả năng hấp thụ các chất kết tủa không đường khác trong dung dịch

- Thông CO2 quá lượng làm cho muối canxi kết tủa biến thành muối tan nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ cao muối này dễ dàng chuyển thành dạng kết tủa tạo cặn đóng trong thiết bị bốc hơi và đun nóng

 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp.