Công nghệ sản xuất đường mía

Lịch sử phát triển đường mía, nguyên liệu mía, thu hoạch mía, Quản lý kỹ thuật đối với mía nguyên liệu, Bố trí thời gian ép hợp lý, Thu hoạch mía đúng thời điểm chín và kịp thời đưa mía vào chế biến,Mía đưa vào ép có tạp chất trong không vượt quá mức

Từ đời xưa, những người trồng mía ở Ấn Độ đã chế biến cây mía thành một dạng đường đơn giản nhất để tiêu dùng gọi là đường Gur (Gua) hay Jaggery (Jagơry) Người ta lấy nước mía rồi đun sôi nước mía còn chứa tạp chất đến độ đậm đặc nào đó rồi để nguội cho đông rắn lại Dần dần, người ta biết dùng những

hệ thống làm sạch nước mía và chế biến đường với qui mô thương mại Nhờ tiếp tục cải tiến kỹ thuật của quá trình làm đường Gua hay Jagơry mà người ta đã làm

ra được một dạng đường sạch hơn gọi là Khandsary (Khansary) Những từ sugar

và candy có nguồn gốc từ những thuật ngữ nói trên Nhờ sự tiến bộ của khoa học

và kỹ thuật mà kỹ thuật sản xuất đường Khandsary không ngừng được cải tiến và hiện nay đã phát triển thành một kỹ thuật trung gian giữa làm đường Gua cổ truyền

và kỹ thuật sản xuất đường hiện đại

Từ Ấn Độ, kỹ thuật cổ truyền sản xuất đường được phổ biến tới các khu vực khác ở châu Á, châu Âu, Bắc Phi đồng thời đã đưa việc sản xuất đường thành một ngành công nghiệp mới Nhà máy sản xuất đường hiện đại đầu tiên trên thế giới được xây dựng ở nước Anh vào thế kỷ XIX Nhiều thiết bị quan trọng của công nghiệp đường cũng được phát minh vào thế kỷ này

Năm 1813 Howard phát minh nồi bốc hơi chân không nhưng chỉ bốc một nồi, hiệu quả bốc hơi còn thấp Đến năm 1843 Rillieux phát minh hệ bốc hơi nhiều nồi, tiết kiệm được nhiều lượng hơi đốt

Năm 1837 Pozolat phát minh máy li tâm truyền động ở đáy, lấy đường ở trên, thao tác không thuận tiện Năm 1867 Weston đã cải tiến truyền động ở trên, lấy đường ở dưới, hiện đang dùng phổ biến trong các nhà máy đường

Năm 1820 máy lọc ép khung bản ra đời

Năm 1878 máy sấy thùng quay ra đời

Năm 1884 thiết bị kết tinh làm lạnh xuất hiện

Năm 1892 máy ép ba trục hiện đại được dùng ở Mỹ

Những thiết bị đó dần dần được dùng trong công nghiệp thực phẩm và công nghiệp hoá học Từ những năm 60 của thế kỷ XX, kỹ thuật sản xuất đường đã phát triển với tốc độ nhanh Vấn đề cơ khí hoá, tự động hoá đã được ứng dụng rộng rãi trong nhà máy đường Sản lượng đường trên thế giới đã tăng một cách nhanh chóng Năm 1840 sản lượng đường trên thế giới mới đạt trên 1 triệu tấn nhưng 50 năm sau đã đạt 6,7 triệu tấn, trong đó đường củ cải chiếm 3,9 triệu tấn, đường mía chiếm 2,8 triệu tấn Trong niên vụ 1995-1996 sản lượng đường thế giới ước tính đạt 117,9 triệu tấn; trong đó đường sản xuất từ mía là 81,5 triệu tấn, đường củ cải

là 27,4 triệu tấn và đường thay thế chế biến từ ngô mới chiếm khoảng 9 triệu tấn

(HFCS: sirô ngô có hàm lượng fructose cao) Niên vụ 2002-2003 sản lượng đường thế giới ước đạt 143,4 triệu tấn; trong đó sản lượng đường mía ước tính 110,5 triệu tấn Riêng Châu Á sản xuất được 48,9 triệu tấn đường mía chiếm 44% sản lượng đường mía của toàn cầu, Bắc và Trung Mỹ được 15 triệu tấn (14%), Nam Mỹ được

31 triệu tấn (28%), Châu Phi được 9,2 triệu tấn (8%), Châu Đại Dương được 5,8 triệu tấn (5%) Niên vụ 2002-2003, nước sản xuất đường nhiều nhất thế giới là Braxin, ước tính tổng sản lượng đường là 23,7 triệu tấn, tiếp đến Ấn Độ - 20 triệu tấn, Trung Quốc - 10,1 triệu tấn, Thái Lan - 7,6 triệu tấn, Mexico - 5,16 triệu tấn, Pakistan - 4 triệu tấn Sản lượng đường của thế giới 2002-2003 nhiều hơn đáng kể khả năng tiêu thụ của thị trường (137,9 triệu tấn) Do vậy, một số quốc gia có khuynh hướng giảm sản lượng để cân bằng giữa cung và cầu Braxin có thể sản xuất ít đường hơn do dùng mía để sản xuất cồn etylic Thái Lan cũng bắt đầu đưa nhà máy sản xuất rượu etylic từ nước mía đường vào hoạt động để giải quyết vấn

đề thừa cung Theo kế hoạch của chính phủ Thái Lan, ruợu etylic sẽ được trộn với xăng và bán trong nước làm nhiên liệu sinh học gọi là gasohol

Bản đồ các nước có sản lượng đường nhiều trên thế giới

1.2 Trong nước

Ở nước ta, nghề trồng mía đã có từ lâu đời Cùng với nghề trồng mía, từ xưa nhân dân ta đã biết làm ra những loại đường truyền thống như đường miếng, đường thẻ, đường phèn, đường phổi Tuy nhiên ngành chế biến đường mía ở nước

ta chưa phát triển kịp với sự phát triển của ngành đường thế giới

Từ năm 1975 -1995 nước ta có thêm nhiều Nhà máy đường (NMĐ) mới như: NMĐ La Ngà (Đồng Nai) năng suất 2000 tấn mía/ngày (TMN); NMĐ Lam Sơn (Thanh Hoá ) 1500 TMN, Tây Ninh 500 TMN; đồng thời các NMĐ Bình Dương, Quảng Ngãi đã nâng năng suất từ 1500 TMN lên 2000 TMN

Năm 1995 Chính phủ đã đưa ra đề án phát triển mía đường Việt Nam và từ

đó đến nay hàng loạt các nhà máy Đường lớn nhỏ khác nhau lần lượt ra đời Đến nay nước ta có khoảng 44 nhà máy đường đưa tổng năng suất ép lên 50000-60000 tấn mía/ngày với sản lượng đường hơn 1 triệu tấn/năm và mức tiêu thụ bình quân 13-15 kg/người/năm

2 SƠ LƯỢC VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG

3 MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG:

Trong công nghiệp sản xuất đường mía, danh từ Đường (sugar) dùng để chỉ đường saccharose còn những chất không phải là đường saccharose thì gọi

là chất không đường hay phi đường (non sugar).

3.1 Mía: nguyên liệu dùng để sản xuất đường gồm mía thuần và các tạp

chất theo mía

3.2 Tạp chất của mía: gồm lá, ngọn mía non, rễ, đất, cát

3.3 Bã mía: mía đã được qua ít nhất một lần ép hoặc trích ly để lấy nước

mía

3.4 Bã nhuyễn: là phần bã mía rất nhỏ sinh ra trong quá trình chặt, đánh tơi

và cán ép cây mía để lấy nước mía

3.5 Nước mía nguyên: là nước mía được ép ra từ cây mía chưa pha trộn

nước vào, như nước mía ép ra của máy ép đầu tiên

3.6 Nước mía hỗn hợp: nước mía tổng hợp lấy ra từ dàn ép, bao gồm nước

mía ép ra ở máy đầu tiên và các máy ép sau đã được pha loãng bởi nước thẩm thấu

3.7 Nước chè trong: là nước mía thu được sau khi qua công đoạn làm trong

làm sạch (gồm các quá trình: gia nhiệt, gia vôi, xông SO2 hoặc CO2, lắng trong)

3.8 Chất khô: chất rắn hoà tan không bay hơi có trong dung dịch

3.9 Độ Brix ( 0 Bx) :

Bx viết tắt của chữ Brix

Độ Bx biểu thị phần trăm (%) khối lượng của chất rắn hoà tan so với khối lượng dung dịch, thường được đo bằng Bx kế (là một loại phù kế) hay tỉ trọng kế

Thí dụ : Nước mía 12oBx nghĩa là có 12 phần chất khô trong 100 phần nước mía

* Độ Bx đo ở nhiệt độ bất kỳ gọi là Bx quan sát hay Bx biểu kiến

* Độ Bx đo ở nhiệt độ tiêu chuẩn (20oC) hoặc Bx đã được hiệu chỉnh về nhiệt độ tiêu chuẩn gọi là Bx cải chính

Độ Beaume ( 0 Be): Đối với một số dung dịch, người ta đo nồng độ chất khô

bằng beaume kế (là một loại phù kế), đơn vị đo là 0 Be.

1 0 Be = 1,84 o Bx

3.10 Pol:

Pol viết tắt của chữ Polarimeter, là thành phần đường saccharose có trong dung dịch tính theo phần trăm khối lượng dung dịch do kết quả đo được bằng máy Polarimet 1 lần theo phương pháp tiêu chuẩn quốc tế Pol chính là hàm lượng đường saccharose gần đúng của dung dịch Tuy gần đúng nhưng nhờ xác định nhanh nên được sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất đường

3.11 Độ đường theo Sacc: Là thành phần đường saccharose có trong dung

dịch tính theo phần trăm khối lượng dung dịch căn cứ vào kết quả của phương pháp đo và phân tích chính xác của phòng thí nghiệm còn gọi là phương pháp chuyển hoá Phương pháp này loại trừ ảnh hưởng của những chất không đường gây nên trong quá trình xác định thành phần đường saccharose

3.12 Độ tinh khiết (tinh độ): biểu thị bằng tỷ số phần trăm khối lượng

đường saccharose so với khối lượng chất rắn hoà tan có trong dung dịch

Độ tinh khiết có thể tính theo:

* AP (Apparent Purity): biểu thị độ tinh khiết đơn giản (biểu kiến) của dung

dịch đường là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccharose (tính theo pol) trên toàn phần khối lượng chất khô trong dung dịch đường

Pol: được xác định trực tiếp 1 lần trên máy phân cực Polarimet

Bx: được xác định bằng Bx kế hay Baume kế (1 Be=1,84 Bx)

* GP (Gravity Purity) biểu thị độ tinh khiết trọng lực của dung dịch đường,

là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccharose tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng chất khô trong dung dịch đường

Sacc: được xác định bằng phương pháp phân cực 2 lần trên máy phân cực Polarimet

Bx: được xác định bằng chiết quang kế

* TP (viết tắt của chữ True Purity) biểu thị độ tinh khiết thực của dung dich đường, là tỷ lệ phần trăm của khối lượng saccharose tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng chất khô trong dung dich đường xác định bằng cách sấy khô

,%

100 )

3.13 Đường khử (Reducing Sugar viết ký hiệu là RS): chỉ những loại

đường trong công thức phân tử có chứa nhóm chức -CHO (andehyt) hoặc -CO- (axeton) tự do, chẳng hạn như glucose và fructose

3.14 Đường nguyên liệu: Tất cả các loại đường đưa vào sản xuất để gia

công, tinh chế lại có phẩm cấp cao hơn

3.15 Đường thô (Raw sugar): là loại đường có tinh thể màu vàng, chưa

qua sấy khô, thường có Pol= 96-98% Đường thô là nguyên liệu đối với nhà máy đường tinh luyện

3.16 Đường tinh luyện: Thường gọi là đường RE (viết tắt của chữ Refined

Extra Quality), là đường đuợc sản xuất từ đường nguyên liệu, đường thô với phẩm cấp cao Pol ≥ 99,8%, độ ẩm ≤ 0,04%

3.17 Đường kính (cát) trắng (đường trắng đồn điền): Thường được gọi

là đường RS (viết tắt của chữ Refined Standard Quality), là đường được sản xuất trực tiếp từ nguyên liệu mía cây, có phẩm cấp thấp hơn RE, Pol ≥ 99,5%, độ ẩm ≤

3.18 Mật chè: Còn gọi là chè đặc hay sirô, là sản phẩm thu được sau khi

nước chè trong qua hệ thống bốc hơi (cô đặc) làm tăng nồng độ chất khô, thường

có nồng độ từ 55- 700Bx

3.19 Đường non: Là hỗn hợp gồm có tinh thể đường và mật cái sau khi nấu

đến cỡ hạt tinh thể và nồng độ nào đó Tuỳ theo chế độ nấu mà phân cấp các loại đường non A, B, C

3.20 Mật: Là chất lỏng được tách ra từ đường non bằng máy li tâm và có

tên tương ứng với tên đường non như mật A, B, C

3.21 Đường giống: Là hỗn hợp đường bụi hoặc đường tinh thể được nghiền

nhỏ trộn với cồn đưa vào nồi nấu làm nhân (mầm) tinh thể hoặc đường non nấu chưa đến kích thước yêu cầu, tách ra một phần đưa vào nồi nấu khác để phát triển tinh thể và thể tích theo yêu cầu của từng loại sản phẩm

3.22 Đường hồ: Còn gọi là magma là hỗn hợp đường, mật hoặc nước trộn

đều để làm giống cho các nồi nấu đường

3.23 Chữ đường hay CCS (viết tắt từ các chữ Commercial Cane Sugar):

Chữ đường hay CCS được trình bày ở đây là theo định nghĩa và cách lập công thức của các xí nghiệp chế biến đường mía ở Australia xây dựng và áp dụng

từ năm 1899 tại phòng thí nghiệm Queens Land, mang tính thương mại dùng để đánh giá chất lượng khi mua bán mía cây Dựa vào cơ sở giá trị chữ đường xác định được, xí nghiệp thanh toán trả tiền mua nguyên liệu mía cho người trồng mía

* Định nghĩa: Chữ đường của mía là số đơn vị khối lượng saccharose mà

trên lý thuyết một nhà máy đường mía có thể thu được từ một trăm đơn vị khối lượng mía sau khi đã thừa nhận một phần khối lượng đường saccharosse mất theo mật cuối

* Công thức tính chữ đường CCS:

Trong đó:

Pol1: pol nước mía đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích

Bx1: Bx nước mía đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích

F: % xơ trong mía của mẫu mía phân tích

Thông thường với một giống mía sản xuất, chữ đường thường đạt 9-13%

3.24 Hiệu suất ép (Milling Extraction): là tỉ số khối lượng đường trong

nước mía hỗn hợp so với khối lượng đường trong mía, tính bằng %

3.25 Hiệu suất chế luyện (Boiling House Recovery): là tỷ số khối lượng

đường thành phẩm so với khối lượng đường trong mía, tính bằng %

3.26 Tổng hiệu suất thu hồi (Total Recovery): là tỷ số khối lượng đường

cát thu được so với khối lượng mía ép, tính bằng %

Tổng hiệu suất thu hồi = hiệu suất ép* hiệu suất chế luyện.

3.27 Hiệu suất sản xuất đường cát: là tỷ số khối lượng đường cát thu

được so với khối lượng mía ép, tính bằng %

) (

) (

100

3 1 2

1 100

5 1 2

3

1

Pol CCS = − + − − +

Chương I NGUYÊN LIỆU MÍA

Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, từ một loại cây lau sậy mọc hoang dại đã trở thành một loại cây quan trọng của công nghiệp sản xuất đường saccharose Cây mía đuợc trồng chủ yếu ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, tập trung trong phạm vi từ

vĩ độ 30o nam đến 30o bắc Cây mía được trồng nhiều ở các nước như: Braxin, Ấn

Độ, Trung Quốc, Mehicô,

Ở nước ta, mía là nguyên liệu duy nhất của ngành công nghiệp sản xuất đường saccharose Cây mía được trồng khắp từ nam chí bắc nhưng hiện nay phân thành 3 vùng mía lớn là : Miền Bắc và các tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An; duyên hải Miền Trung và Tây nguyên; Đông Nam bộ và đồng bằng Sông Cửu Long

I THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MÍA

I.1 Giới thiệu chung

Thành phần hoá học của mía thay đổi theo giống mía, đất đai, chế độ canh tác, thời tiết, thời điểm thu hoạch, v.v

Thành phần hoá học trung bình của mía khi chín như sau:

Chất màu:

Xantophin, caroten, antocyan

Vô cơ:

SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, CaO, P 2 O 5 , Cl

Mía

Đường saccharose Chất không đường (non sugar)

Không đường hữu cơ Không đường vô cơ

I.2 Tính chất lý hoá của một số thành phần quan trọng

I.2.1 Đường saccharose

Đường saccharose tinh khiết có công thức phân tử C12H22O11

Công thức cấu tạo

- Tính chất lý học

+ Tồn tai ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu

+ Khối lượng riêng 1,5879g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186 -188oC

+ Khối lượng lượng phân tử 342,3 đvC

+ Độ hoà tan:

* Tan tốt trong nước, độ hoà tan tăng theo nhiệt độ

* Trong dung dịch đường không tinh khiết độ hoà tan còn phụ thuộc vào những chất không đường Nếu dung dịch có KCl, NaCl, thì độ hoà tan của đường tăng lên Vì vậy đường không bao giờ kết tinh hoàn toàn và đó là nguyên nhân tạo thành mật rỉ Ngược lại nếu có MgCl2, CaCl2 làm giảm độ hoà tan của đường

* Không hoà tan trong dầu hỏa, cloroform, benzen, terpen, cồn etylic và glicerin khan Trong dung dịch ancol có nước, đường saccharose hoà tan một ít

Vì vậy độ hoà tan của đường không tinh khiết không những chỉ phụ thuộc nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào các tạp chất có trong dung dịch

H

OH

2 3

hơn dung dịch tinh khiết phụ thuộc vào nồng độ, nhiệt độ cũng như tỉ lệ các tạp chất

+ Tính chất khúc xạ của dung dịch đường:

Nồng độ dung dịch đường càng lớn thì chiết xuất càng lớn Lợi dụng tính chất này người ta chế tạo ra dụng cụ để đo nồng độ chất khô trong dung dịch đường có tên là chiết quang kế hay khúc xạ kế

+ Tính chất quay cực của đường saccharose:

Dung dịch đường saccharose làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng truyền sang nó theo chiều kim đồng hồ khi nhìn hướng đến nguồn sáng được gọi là dung dịch hữu triền (làm quay mặt phẳng phân cực sang phải) Độ lớn của góc quay mặt phẳng phân cực phụ thuộc trực tiếp vào độ dày và nồng độ của dung dịch mẫu mà ánh sáng truyền qua Góc này còn phụ thuộc vào nhiệt độ và bước sóng Dựa vào trị số góc quay mặt phẳng ánh sáng phân cực có thể xác định được nồng

độ phần trăm của dung dịch đường

Loại máy đo nồng độ phần trăm hàm lượng saccharose trong dung dịch dựa vào sự làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực gọi là phân cực kế hay còn gọi

là polarimeter

- Tính chất hoá học

+ Phản ứng chuyển hoá đường saccharose

Dưới tác dụng xúc tác của acid, saccharose bị thuỷ phân thành glucose và fructose Phương trình phản ứng như sau:

* Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào pH và nhiệt độ của dung dịch pH càng thấp, nhiệt độ càng cao thì phản ứng xảy ra càng nhanh chóng, lượng đường saccharose bị giảm càng nhiều

* Phản ứng chuyển hoá ảnh hưởng không tốt đến sản xuất đường vì:

Làm tổn thất đường saccharose Tạo ra đường khử mà đường khử dễ bị phân huỷ sinh ra chất màu và các acid như lactic, formic Chất màu làm tăng màu sắc nước mía còn acid thì kết hợp với vôi làm tăng muối calcium hoà tan và là một trong các nguyên nhân gây đóng cặn ở bề mặt truyền nhiệt của các thiết bị bốc hơi, nấu đường

+ Tác dụng với chất kiềm

* Saccharose có tính chất như một acid yếu, kết hợp với chất kiềm tạo

thành các muối saccharat Thí dụ : đường saccharose tác dụng với vôi tạo thành các saccharat như: monosaccharat calcium C12H22O11.CaO.2H2O; disaccharat calcium C12H22O11.2CaO.2H2O hoà tan và trisaccharat calcium

C12H22O11.3CaO.2H2O không tan

* Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc không cần nhiệt độ cao, saccharose bị phân huỷ thành glucose, fructose, lactose, acid hữu

cơ và các tạp chất có màu vàng, màu nâu Môi trường có pH càng lớn thì đường saccharose bị phân huỷ càng nhiều Thí nghiệm cho thấy khi đun sôi dung dịch saccharose trong 1 giờ,

pH= 8- 9 thì saccharose bị phân huỷ 0,05%

pH= 12 thì saccharose bị phân huỷ 0,5%

Các phản ứng phân huỷ và tạo saccharat gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất do làm tăng tổn thất đường, tăng màu sắc và độ nhớt của dung dịch đường

+ Phản ứng tạo caramen

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (160-180oC), saccharose mất nước tạo thành caramen còn gọi là đường mất nước có màu từ vàng đến đen Tuỳ theo nhiệt độ khác nhau cho các loại caramen khác nhau; đường mất 10% nước gọi là caramenlan; mất 15% nước gọi là caramenlen; 25% nước gọi là caramenlin, cuối cùng tạo thành humin (C12H8O4)n Phản ứng tạo caramen làm tăng độ màu của dung dịch đường non, đường thành phẩm và màu này khó loại

+ Phản ứng chuyển hoá và oxy hoá bởi enzyme

* Dưới tác dụng của enzyme invertaza, đường saccharose sẽ chuyển thành glucose và fructose

* Dưới tác dụng một phức hệ enzim của vi sinh vật mà đặc biệt là nấm men, glucose và fructose sẽ bị oxy hoá khử thành các sản phẩm khác nhau như rượu, acid acetic, acid lactic

Thí dụ:

Lên men rượu: C6H12O6 → C2H5OH + CO2

Lên men acetic: C6H12O6→ CH3 COOH + CO2

I.2.2 Glucose và fructose

Glucose và fructose có cùng công thức phân tử là C6H12O6 nhưng công thức cấu tạo của hai loại đường đó khác nhau cho nên tính chất lý hoá của chúng có khác nhau

- Tính chất lý học

+ Sự hoà tan:

fructose và glucose đều hoà tan tốt trong nước Độ hoà tan giảm dần theo thứ tự: fructose, glucose, saccharose Khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan của đường tăng

góc quay trái, góc quay cực của fructose là -92,40

- Tính chất hoá học

+ Dưới tác dụng của kiềm

* Ở nhiệt độ thấp (60oC) trong môi trường kiềm loãng xảy ra sự đồng phân hoá:

+ Dưới tác dụng của acid

Trong môi trường acid, đường khử tương đối ổn định Khi pH = 3 thì đường khử ổn định nhất Tuy nhiên, trong môi trường acid có đun nóng đường khử cũng bị phân huỷ tạo thành oxymethylfufurol và sau đó tạo thành acid levulic (CH3COCH2CH2COOH) và acid formic (HCOOH)

+ Phản ứng caramen

Khi đun nóng ở nhiệt độ cao, đặc biệt ở nhiệt độ nóng chảy của đường chẳng hạn glucose ở 146-150oC và fructose ở 95-1000C, chúng bị mất một phần nước và tạo thành glucosan và fructosan là những hợp chất không màu Nếu tiếp tục đun ở nhiệt độ cao thì cuối cùng tạo ra hợp chất có màu đen

+ Ảnh hưởng của đường khử trong sản xuất đường

* Đuờng khử có tác dụng có hại trong sản xuất đường saccharose vì nó giảm tốc độ kết tinh saccharose và có thể bị phân huỷ sinh màu làm giảm chất lượng thành phẩm, gây khó khăn cho quá trình làm sạch

Tuy nhiên, cũng phụ thuộc vào các điều kiện sản xuất mà ảnh hưởng của chúng khác nhau Vì dụ: trong môi trường kiềm ở nhiệt độ < 55oC thì không có ảnh hưởng gì vì phản ứng phân huỷ glucose và fructose không tạo thành chất màu; nhưng ở nhiệt độ >55oC trong môi trường kiềm, phản ứng sẽ sinh ra chất có màu đen, gây tác dụng có hại

* Đường khử khi bị phân huỷ tạo ra các acid, acid kết hợp với vôi tạo ra muối calcium hoà tan sẽ tạo cặn bám vào bề mặt truyền nhiệt các thiết bị bốc hơi, nấu đường, gia nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt

I.2.3 Axit hữu cơ

Trong nước mía, các acid hữu cơ có thể ở dạng tự do, muối hoà tan Trong

đó dạng acid tự do chiếm 1/3 lượng acid chung Thành phần acid tự do gồm: acid aconitic, acid citric, acid oxalic, acid malic, acid sucinic, acid fumaric Trong số acid hữu cơ thì acid aconitic chiếm tỷ lệ nhiều nhất

Trong sản xuất đường, acid có tác dụng chuyển hoá saccharose và có thể kết hợp với vôi tạo thành các muối calcium hoà tan hoặc kết tủa

I.2.4 Chất béo

Chất béo trong cây mía chủ yếu là sáp, tao thành lớp phấn bao bọc bên ngoài cây mía Ngoài ra có thể có một lượng nhỏ ở dạng phức chất trong các thành phần khác nhau của cây mía Trong sản xuất đường mía gần 60-80% sáp bị loại ra theo

bã mía, phần còn lại tồn tại trong bùn lọc nên có thể xem chất béo được loại hoàn toàn

I.2.5 Chất không đường chứa nitơ

Thành phần thay đổi tuỳ theo giống mía, đất đai bao gồm: anbumin, aminoacid, amid, NH3 , nitrat

Trong sản xuất đường, các hợp chất có chúa N ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm và giảm hiệu suất thu hồi do tăng hàm lượng chất keo và kết hợp với đường khử tạo ra hợp chất melanoidin có màu vàng

I.2.6 Chất màu

Trong cây mía cũng chứa các chất màu như trong tất cả các loại cây khác như: chlorofil, xantofil, caroten, antocyan Các chất màu này cũng dễ loại trong quá trình sản xuất đường

Ngoài ra, chất màu trong nước mía còn do polyphenol bị oxy hoá có xúc tác

là ion sắt tạo ra hợp chất màu đen sẫm Chất màu này khó loại ra khỏi nước mía

I.2.7 Chất không đường vô cơ (chất khoáng)

Hàm lượng của chất khoáng trong mía tuỳ thuộc và giống mía, điều kiện canh tác, khí hậu Các chất vô cơ chủ yếu là K2O, SiO2, Na2O, CaO, P2O5, MgO Trong đó, K2O chiếm lượng khá lớn

Trong số chất khoáng thì chỉ có P2O5 là có lợi vì có tác dụng tốt đối với quá trình làm trong làm sạch, các chất còn lại ảnh hưởng không tốt tới quá trình sản xuất đường:

+ K2O và Na2O là nguyên nhân tạo mật cuối

+ CaO, MgO, SiO2 tạo cặn trong các thiết bị truyền nhiệt

II THU HOẠCH MÍA

II.1 Sự chín của mía

II.1.1 Định nghĩa

Mía chưa chín mức độ tích luỹ đường saccharose trong thân mía không nhiều Quá trình quang hợp chủ yếu tạo ra các chất để dùng cho hô hấp và phát triển thân cây mía Lúc này, hàm lượng đường saccharose và hàm lượng cellulose trong thân cây mía thấp, hàm lượng đường khử và hàm lượng nước cao Mía chưa chín, hàm lượng nước trên 80%, hàm lượng đường khử trên 2%

Khi mía dần dần chín, sự phát triển của thân cây mía chậm lại và đến ngừng tăng trưởng Khi mía chín, hàm lượng đường saccharose đạt tối đa, hàm lượng đường khử giảm xuống dưới 1% có khi chỉ còn 0,3%

Người ta phân biệt chín sinh lý và chín nguyên liệu:

+ Chín sinh lý là cây mía đã già, hàm lượng đường saccharose trên mía đạt mức tối đa và hàm lượng đường khử còn lại ít nhất

+ Chín nguyên liệu là ở một thời điểm nào đó hàm lượng đường trên mía đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu có thể thu hoạch để chế biến, mặc dù cây mía vẫn chưa đạt độ chín cao nhất (chín sinh lý) như bản chất của giống

Hình 1.1- Thu hoạch mía bằng cơ giới Hình 1.2- Mía đã chín

II.1.2 Dấu hiệu để nhận biết mía chín

+ Quan sát bằng kinh nghiệm: Mía chín lá mía chuyển qua khô vàng, lá xanh còn lại khoảng 6-7 lá, độ dài của lá giảm các lá sít lại vào nhau, lá mía thẳng và cứng; các lóng mía ở phía trên ngắn lại; vỏ thân mía láng bóng, màu sắc biến đổi

từ xanh sang vàng hoặc từ đỏ sang tím sẫm; ít phấn và phấn dễ rơi và khi ăn (cảm quan) mía rất ngọt

+ Đo nồng độ chất khô của mía ngay tại ruộng mía: Dùng chiết quang kế (refractometer) cầm tay đo nồng độ chất khô của nước mía lấy ra từ một ở điểm gốc mía và một điểm ở ngọn mía, nếu nồng độ giữa hai điểm đó xấp xỉ nhau thì mía chín

Điểm ở gốc mía lấy trên lóng mía thứ nhất trên mặt đất.

Điểm ở ngọn mía lấy trên lóng mía có lá khô trên cùng

+ Phân tích trong phòng thí nghiệm: mỗi ruộng mía lấy một số cây mẫu ở các điểm khác nhau, phân tích xác định các chỉ số như độ Bx, độ Pol, độ tinh khiết,

RS, tỉ lệ xơ và CCS trước khi cho thu hoạch Tích luỹ các số liệu thu được và xử

lý, từ đó phán đoán thời điểm mía chín để bố trí lịch thu hoạch mía hợp lý, bảo đảm chất lượng nguyên liệu và hiệu quả sản xuất sẽ cao hơn rất nhiều

II.2 Sự thay đổi thành phần hoá học của mía sau khi chín

Từ khi mía còn non, đường saccharose được tích luỹ dần trong khắp thân cây mía Đến thời kỳ mía chín, đường saccharose đạt mức tối đa, đường khử giảm đến mức thấp nhất Tuỳ giống mía và điều kiện thời tiết, lượng đường saccharose giữ ở mức độ tối đa trong khoảng 15 ngày đến 2 tháng Sau đó, nếu không thu hoạch thì lượng đường saccharose bắt đầu giảm dần do đường saccharose phân giải thành đường khử Đó là hiện tượng quá chín Thời tiết càng nắng nóng thì lượng

đường saccharose bị chuyển hoá càng tăng Có giống mía khi quá chín mà không thu hoạch thì sẽ trổ bông (còn gọi trổ cờ) làm ruột cây mía xốp rỗng, lượng đường saccharose trong cây mía giảm xuống.

Mía sau khi đốn (chặt) thì quá trình tổng hợp saccharose bị ngừng lại, quá trình chuyển hoá saccharose thành đường hoàn nguyên xảy ra làm tổn thất đường saccharose, tăng lượng đường khử sẽ gây khó khăn cho quá trình sản xuất Sự tổn thất này là do quá trình hô hấp của mía và tác dụng của vi sinh vật Mía đốn xong

để càng chậm đưa vào chế biến, để ngoài nắng gió, nhiệt độ cao thì tổn thất đường càng nhiều và khối lượng mía càng giảm

Vì vậy, cần thu hoạch mía đúng lúc mía chín, không đốn mía khi chưa chín

và cũng không để mía quá chín Khi đốn xong đưa vào chế biến càng sớm càng tốt

III QUẢN LÝ KỸ THUẬT ĐỐI VỚI MÍA NGUYÊN LIỆU

Các biện pháp quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía gồm:bố trí thời gian ép mía hợp lý, thu hoạch mía đúng thời điểm chín và đưa vào chế biến kịp thời, nghiệm thu chất lượng mía đúng yêu cầu qui định

III.1 Bố trí thời gian ép hợp lý

Với tổng sản lượng mía, tuỳ theo giống, thời kỳ chín, tuỳ theo năng suất thiết bị, trên cơ sở không để lỡ thời vụ cần sắp xếp lịch ép mía vào thời kỳ mía có trữ lượng đường cao nhất nhằm thu được lượng đường cao nhất

III.2 Thu hoạch mía đúng thời điểm chín và kịp thời đưa mía vào chế biến

Không thu hoạch mía lúc chưa chín và cũng không để mía quá chín mới thu hoạch Mía chưa chín, hàm lượng đường saccharose thấp, chất keo và các tạp chất khác nhiều làm cho việc làm trong làm sạch khó khăn Nếu mía quá chín thì lượng đường khử nhiều ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm và hiệu suất thu hồi đường Mía thu hoạch xong thì hàm lượng đường saccharose trong mía bị giảm, lượng đường khử tăng lên do phản ứng chuyển hoá Do vậy, thu hoạch xong cần đưa mía vào chế biến kịp thời

III.3 Mía đưa vào ép có tạp chất trong không vượt quá mức qui định

Những tạp chất trong mía như: lá mía, rễ ở thân mía, bùn đất dính vào thân

mía, mầm, dây dùng bó mía v.v có ảnh hưởng không tốt đến quá trình sản xuất đường Cụ thể như sau:

- Tăng gánh nặng cho khâu ép, làm giảm lượng ép thực tế Thí dụ: một nhà máy ép 1000 TMN nếu tạp chất tăng 1% thì lượng ép giảm 60TMN

- Hiệu suất ép giảm: Tạp chất không có đường nhưng khi ép cùng với mía thì hút đi một lượng nước mía nên làm cho hiệu suất ép giảm Theo nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy nếu tạp chất tăng 1% thì hiệu suất ép giảm 1-1,1%

- Ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch: Trong tạp chất có nhiều vi sinh vật và nhiều chất không đường nên làm giảm độ tinh khiết của nước mía Các tạp chất vô cơ như đát cát sinh ra chất keo và ảnh hưởng đến sự lắng cặn

- Tăng khối lượng vận chuyển nên tăng chi phí vận tải

Chương II LẤY NƯỚC MÍA

I CÁC PHƯƠNG PHÁP LẤY NƯỚC MÍA

Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp sản xuất đường, người ta sử dụng hai phương pháp là ép và khuếch tán

I.1 Lấy nước mía bằng phương pháp ép

Có 2 phương pháp ép là ép ướt (ép có tưới nước thẩm thấu) và ép khô

I.1.1 Phương pháp ép ướt

-Tác dụng của việc tưới nước thẩm thấu

Khi mía bị ép, màng tế bào mía bị rách và bị nén chặt lại, nước mía chảy

ra Khi bã chịu lực nén rất lớn và lặp đi lặp lại nhiều lần cũng không hoàn toàn lấy hết lượng nước mía ra khỏi bã Thông thường sau khi ép, độ ẩm của bã vào khoảng 45- 48%, trong trường hợp ép tốt thì độ ẩm của bã còn khoảng 40% Như thế có nghĩa là trong bã vẫn còn một phần lớn lượng nước mía, tức là còn sót một phần đường trong bã Để lấy thêm một lượng đường còn sót trong bã ra ngoài, trong điều kiện không thể làm giảm độ ẩm của bã được nữa, người ta dùng nước tưới lên

bã, lượng nước này sẽ phân tán đều ra lớp bã và làm loãng nước mía chứa trong bã Khi bã ướt này đi qua máy ép kế tiếp, một phần nước mía loãng được lấy ra ngoài, bã trở lại giới hạn độ ẩm ban đầu Tuy độ ẩm bã vẫn ở 45-48% nhưng lúc này lượng nước mía trong bã đã được pha loãng không còn là lượng nước mía nguyên như trước nữa, tức là ta đã trích lấy được một đường ra khỏi bã Tiếp tục như vậy nhiều lần thì lượng đường lấy ra khỏi bã càng nhiều, lượng đường còn sót trong bã ít nhất

Nước tưới vào bã để hoà loãng nước đường còn trong bã để tận thu đường sót gọi là nước thẩm thấu Công việc đó gọi là thẩm thấu bã

Như vậy việc tưới nước thẩm thấu nhằm tăng hiệu suất lấy đường saccharose từ cây mía khi ép

- Các phương pháp tưới nước thẩm thấu

* Phương pháp thẩm thấu đơn

Phương pháp này đơn giản, bã được tưới nước sau mỗi máy ép Nếu chỉ tưới nước vào một điểm nằm trước máy ép cuối thì gọi là thẩm thấu đơn một lần Nếu tưới thêm nước vào trước che ép áp cuối thì gọi là thẩm thấu đơn 2 lần Tương tự

ta có thẩm thấu đơn 3 lần, 4 lần

* Phương pháp thẩm thấu kép

Xuất phát từ sự thẩm thấu đơn người ta chú ý thấy rằng nước mía pha loãng thu được ở máy ép cuối có hàm lượng đường rất thấp và người ta đã dùng nó để hồi lưu vào trước che ép áp cuối Điều này được gọi là thẩm thấu kép, nghĩa là vừa phun nước lã vừa sử dụng lại các loại nước mía loãng từ các máy ép sau để làm nước phun vào bã của các máy ép trước dựa theo nguyên tắc nước mía nhiều đường phun vào bã chứa nhiều đường, nước mía ít đường phun vào bã còn chứa ít đường

Nếu dùng nước mía lấy ra từ máy ép cuối tưới cho bã khi đi vào máy ép áp cuối thì gọi là thẩm thấu kép hai lần Bằng cách tương tự ta có thẩm thấu kép ba

Tưới văo bê ngay khi bê ra khỏi mây ĩp vì lúc đó bê nở ra lăm cho nước

dễ thấm văo bê nhất Nếu để lđu, không khí chui văo vă sẽ gđy khó khăn cho nước thẩm thấu văo

* Lượng nước tưới

Lượng nước thẩm thấu dùng nhiều hay ít phụ thuộc văo phương phâp thẩm thấu, hăm lượng xơ vă hăm lượng đường trong bê Nếu lượng nước tưới nhiều quâ, hiệu suất ĩp có tăng ít nhiều (lượng đường lấy ra được nhiều hơn một ít) nhưng lượng nước nhiều quâ ảnh hưởng đến quâ trình ĩp vì gđy ma sât trượt, đồng thời lăm cho nước mía loêng nhiều sẽ tăng nhiệt lượng tiíu tốn trong công đoạn cô đặc nước mía Nếu lượng nước tưới ít quâ thì đường còn sót nhiều trong bê

Để tính toân lượng nước thẩm thấu người ta có thể dựa văo hệ số tưới λ

λ = 0÷1: hiệu suất ĩp tăng nhanh

λ = 1÷2: hiệu suất ĩp tăng chậm hơn

λ = 2: hiệu suất ĩp tăng rất chậm

λ > 3 : hiệu suất ĩp hầu như không tăng

gxơ Khốilượn

i gnướctướ Khốilượn

= λ

Thông thường khi nhà máy mới hoạt động hoặc thiết bị mới tu bổ thì ta dùng

λ=3 sau đó sẽ giảm dần đến khi λ=1,5 thì ngừng để làm vệ sinh hệ thống bốc hơi Lượng nước tưới cần dùng ứng với λ=2 - 2,2 là tốt, khoảng 25-30% khối lượng mía ép (thông thường độ xơ của mía 13 - 14%)

* Nhiệt độ nước tưới: nhiệt độ nước tưới thường 60-70oC

+ Nhiệt độ nước tưới thấp (<50oC)

- Hiệu suất ép giảm do đường trong bã hoà tan ít vào nước thẩm thấu

- Vi sinh vật phát triển mạnh ở 40-50oC

+ Nhiệt độ nước tưới cao:

- Hiệu suất ép tăng do đường trong bã hoà tan nhiều vào nước thẩm thấu

- Năng suất ép giảm do bã bị trương nở quá lớn, đưa mía vào trục ép khó hơn

- Nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm đường saccharose bị chuyển hoá đồng thời thành phần phi đường trong bã hoà tan vào nước mía làm giảm độ tinh khiết của nước mía

Nguồn nước tưới thường lấy nước ngưng tụ ở các nồi bốc hơi thứ 3 và thứ 4 (nhiệt độ nước ngưng này vào khoảng 70-80oC) Lúc nhà máy mới khởi động thì dùng nước lạnh được đun nóng trực tiếp bằng hơi nước bão hoà

* Áp suất nước thẩm thấu

Áp suất càng cao càng tốt, nước thẩm thấu sẽ ngấm xuống đến lớp bã dưới cùng Nhưng cũng tuỳ theo độ dày mỏng của lớp mía, nếu lớp mía dày dùng

áp suất cao, lớp mía mỏng dùng áp suất thấp; thường áp suất nước thẩm thấu 3kG/cm2

2-* Thời gian thẩm thấu

Thời gian thẩm thấu càng dài thì tác dụng thẩm thấu càng tốt (tuỳ thuộc vào chiều dài của băng chuyền trung gian)

I.1.2 Phương pháp ép khô

Ép khô là ép không có nước thẩm thấu, bao gồm tất cả các lần ép liên tiếp lên trên lớp bã ở trong dàn ép mà không bổ sung thêm bất kỳ loại nước nào Do không có tưới nước nên hiệu suất ép thấp Chỉ ép khô trong các trường hợp sau đây:

- Ép thủ công: không có bốc hơi chân không do đó tiêu hao chất đốt nhiều vì vậy không thể tưới thêm nước

- Để kiểm tra việc tính toán các thông số và lắp đặt máy của dàn ép có hoàn hảo không

I.2 Lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán

Ở nước ta phương pháp khuếch tán được dùng đầu tiên ở nhà máy đường La Ngà với thiết bị khuếch tán DdS của Đan Mạch Hiện nay, phương pháp này áp dụng ở nhà máy đường Bourbon- Tây Ninh

I.2.1 Đặc điểm của phương pháp khuếch tán đối với mía

Qua nhiều thí nghiệm người ta thấy rằng khi cắt mía và củ cải thành từng lát

có kích thước tương tự và ngâm trong nước nóng 75oC thì thời gian khuếch tán ở lát mía dài gấp ba lần so với ở lát củ cải Ở lát củ cải nồng độ đường giảm rất

nhanh và sau một thời gian nhất định toàn bộ đường đã trích ly Đối với mía ở nhiệt độ của nước là 75oC, nồng độ đường trong lát mía giảm rất chậm và sau một thời gian khá dài, một ít đường vẫn còn trong lát mía Muốn lấy được đường ra khỏi lát mía triệt để hơn cần phải tiến hành ngâm trong nước nóng 100oC nhưng như thế này lại bất lợi bởi vì ngâm ở nhiệt độ cao đường sacharose bị chuyển hóa, chất không đường hòa tan vào nước sẽ nhiều lên Như vậy đối với mía muốn khuếch tán ở 75oC thì đòi hỏi thiết bị khuếch tán phải lớn, thời gian khuếch tán dài Muốn lấy đường hết ra khỏi lát mía trong thời gian ngắn hơn thì cần phải phá vỡ tổ chức tế bào mía để trích ly nước mía dễ dàng Vì vậy trong phương pháp khuếch tán phải có các máy băm mía, máy đánh tơi, để phá vỡ tế bào mía và có khi dùng máy ép dập lấy ra một phần nước mía, sau đó dùng thiết bị khuếch tán để lấy nước mía

Như vậy, đối với mía người ta không dùng phương pháp khuếch tán đơn thuần để lấy đường ra khỏi mía mà là phương pháp kết hợp giữa khuếch tán và ép Thiết bị khuếch tán thay thế vài máy ép ở đầu hoặc giữa dàn ép

I.2.2 Lưu trình công nghệ của phương pháp khuếch tán

Hệ khuếch tán mía bao gồm việc xử lý mía, khuếch tán nước mía, ép nước mía khỏi bã mía và xử lý nước ép

- Xử lý mía: thường dùng 2 máy băm (dao chặt) và 1 máy đánh tơi để phá

vỡ tế bào mía

- Khuếch tán: có hai hệ khuếch tán là khuếch tán mía và khuếch tán bã.

• Khuếch tán mía hay khuếch tán trước máy ép: mía sau khi được xử lý như phương pháp ép để phá vỡ tế bào, giữ nguyên khối lượng và giữ nguyên phần đuờng trong mía rồi đưa vào thiết bị khuếch tán (diffucer) Ở nước ta nhà máy đường Bourbon - Tây Ninh áp dụng phương pháp này

• Khuếch tán bã mía hay là khuếch tán sau máy ép: Mía được xử lý như phương pháp ép, đi qua một máy ép hoặc qua hai máy để lấy ra nhiều nước mía càng tốt, khoảng 65-70% đường trong mía, còn bã chứa 30-35% đường thì cung cấp cho thiết bị khuếch tán (diffucer) Nhà máy đường La Ngà - Đồng Nai áp dụng phương pháp này

-Ép nước từ bã ướt:

Bã sau khi ra khỏi thiết bị khuếch tán chứa 88-90% nước Nếu để bã ướt như thế thì không thể sử dụng bã làm nhiên liệu cho nồi hơi hoặc các mục đích khác được Vì vậy người ta phải dùng một hay hai máy ép kiệt lấy bớt lượng nước trong

bã ép làm cho ẩm bã dưới 50%

- Xử lý nước ép:

Nước ép thu được ở phương pháp khuếch tán khá nhiều nhưng lại có nhiệt

độ cao, hàm lượng đuờng thấp Thông thường nước mía ép được sàng và gia nhiệt đến 103oC, sau đó gia vôi đến pH= 7,5-8,2 lắng cặn và làm nguội đến 75oC để đi vào thiết bị khuếch tán

Hoặc nước ép có thể xử lý dùng làm môi trường nuôi cấy để sản xuất chế phẩm enzyme

* Các thiết bị dùng trong phương pháp khuếch tán

Khuếch tân mía người ta thường cần dùng:

2 dao chặt + 1 búa đập + thiết bị khuếch tân dăi + 2 bộ mây ĩp

Khuếch tân bê cần:

2 dao chặt mía + 1 búa đập + 1 bộ mây ĩp + 1 thiết bị khuếch tân ngắn +

2 bộ mây ĩp

I.3 So sânh phương phâp ĩp vă khuếch tân

- Hiệu suất lấy nước mía:

+ Ĩp : (hệ thống phức tạp) Hiíụ suất cao nhất lă 97%

+ Khuếch tân: Hiệu suất 98-99%

- Tổng thu hồi:

+ Tổng hiệu suất thu hồi đường của phương phâp khuếch tân (82%) lớn hơn phương phâp ĩp (80%)

- Tiíu hao năng lượng: của hệ khuếch tân ít hơn hệ ĩp

- Vốn đầu tư của nhă mây đường bằng phương phâp khuếch tân ít hơn nhă mây đường bằng phương phâp ĩp

- Tồn tại của hai phương phâp:

* Khuếch tân:

+ Tăng nhiín liệu dùng trong bốc hơi

+ Tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp do đó tăng tổn thất đường trong mật cuối

* Ĩp:

+ Trục ĩp lă thiết bị thô kệch nặng nề, lõi trục ĩp lăm bằng thĩp hợp kim đắt tiền, giâ tiền chế tạo, sữa chữa bảo dưỡng cao

+ Tiíu hao năng lượng nhiều

+ Tổng hiệu suất thu hồi thấp

→ phương phâp khuếch tân có nhiều ưu điểm hơn so với phương phâp ĩp

II LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA CÔNG ĐOẠN ĨP MÍA Ở NHĂ MÂY SẢN XUẤT ĐƯỜNG

Hình 2-3: Sơ đồ lưu trình công nghệ công đoạn ĩp mía

Công đoạn ĩp mía gồm câc công đoạn nhỏ như sau:

Tiếp nhận vă xuống mía

Bã

SƠ ĐỒ CÔNG ĐOẠN ÉP MÍA

Nước mía hổn hợp 1- Băng chuyền; 2- Máy san bằng; 3- Máy băm; 4 - Máy ép dập; 5- Máy ép kiệt Mía

Cấp mía vào máy ép

Xử lý mía trước khi ép

Ép mía

II.1 Tiếp nhận và xuống mía

- Việc tiếp nhận mía gồm các nhiệm vụ: xác định khối lượng và đánh giá chất lượng mía Việc xác đinh chất lượng thông qua việc lấy mẫu cây mía (tại bàn cân nhà máy, tại xe vận chuyển mía, tại bãi chứa mía) hoặc khoan lấy mẫu bằng hệ thống dàn khoan sau đó bộ phận phân tích xác định chữ đường

- Việc đưa mía xuống bãi chứa thường sử dụng các máy móc bốc dỡ mía là cần cẩu hoặc cầu cẩu

II.2 Cấp mía vào máy ép

- Bàn lùa mía: có nhiệm vụ tiếp nhận bó mía và và điều hoà việc cho mía vào băng chuyền mía một cách liên tục Đây là băng tải rất rộng và ngắn, hình chữ nhật hay gần hình vuông, hoạt động nhờ một mô tơ độc lập Mặt phẳng trên của nó nằm cao hơn 2 mét và vuông góc so với băng tải chính Mía được cẩu bỏ xuống bàn lùa

và chuyển xuống băng tải chính dần dần Bàn lùa ngang sẽ thêm thuận lợi khi có đặt thêm trục điều chỉnh mía, trục này giúp mía xuống băng tải đều đặn tránh không cho các bó mía lớn rơi xuống làm nghẽn dao chặt

- Băng chuyền mía: có nhiệm vụ chuyển mía qua các bộ phận xử lý mía và cấp cho máy ép Băng chuyền mía thường thường có 3 phần: phần nằm ngang, phần nghiêng dốc lên và đầu băng chuyền đổ mía phía trên che ép dập hoặc che ép

+ Phần nằm ngang: tiếp nhận mía từ bàn lùa hay trực tiếp từ cấu cẩu, cần cẩu Nhiều nhà máy có bố trí máy san phẳng trên phần băng ngang này để lớp mía đồng đều tránh gây trở ngại cho máy băm

+ Phần nghiêng:để chuyển mía lên độ cao nhất định đổ vào máy ép Độ nghiêng của băng từ 17-210 so với mặt phẳng nằm ngang Trên phần băng nghiêng

có đặt máy băm mía

+ Đầu băng chuyền: nơi này mía sẽ đổ xuống máy nghiền hoặc trục ép và cũng là nơi đặt máy kéo băng chuyền mía

Băng chuyền mía chuyển động nhờ mô tơ điện và có bộ phận điều chỉnh tốc

độ để cung cấp mía vào máy ép một cách ổn định

II.3 Xử lý mía trước khi ép

- Mục đích của việc xử lý mía

Cây mía thường không thẳng, khi đổ xuống băng chuyền thường nằm lộn xộn Mặt khác, mía có vỏ cứng, bên ngoài vỏ cứng có lớp sáp nên làm cho mía khó vào máy ép Vì vậy cần san phẳng và băm, nghiền nhỏ mía để máy ép hoạt động thuận lợi và nước mía thoát ra khỏi tế bào mía dễ dàng

- Các máy xử lý mía

+ Máy băm mía:

* Tác dụng của máy băm mía: chặt cây mía thành những miếng nhỏ và ngắn, tăng mật độ mía trên băng chuyền từ 125-150 kg/m3 lên 250-300 kg/m3, san mía thành lớp dày chặt chẽ và đồng đều giúp mía dễ vào máy ép, phá vỡ được một phần tế bào mía Do đó, khi có máy băm mía thì sẽ nâng cao năng suất ép và hiệu suất ép nhưng tăng năng suất là chính

* Phương cách lắp đặt các máy băm: trong một nhà máy có thể có 2 máy băm

Một máy băm gọi là máy chặt san đều: chặt mía thành từng khúc và san đều trên mặt băng chuyền

Máy băm thứ hai gọi là máy băm nát mía: cắt nhỏ khúc mía và các cây mía còn sót lại

Hai máy băm có cùng chiều quay hoặc máy đầu tiên cùng chiều với chiều đi của mía, máy thứ hai ngược với chiều đi của mía Quay ngược chiều tốn năng lượng hơn nhưng cắt mía hiệu quả hơn

Máy băm mía hoạt động nhờ lực kéo của động cơ điện, tốc độ quay khoảng 500-600 vòng/phút

+ Máy đánh tơi: thường dùng loại búa đập

* Tác dụng của búa đập là tiếp tục xé nát mía và đánh cho mía tơi ra để mía vào máy ép dễ hơn và khi ép nước mía dễ thoát ra làm tăng hiệu suất ép

* Lắp đặt búa đập: Búa máy được đặt sau máy băm và trước máy ép Chiều quay của búa đập cùng chiều với chiều vào của mía Tốc độ quay của búa 1000-

1500 vòng/phút

II 4 Ép mía

Ép mía nhằm lấy nước mía trong cây mía ra ngoài tới mức tối đa cho phép Trong nhà máy người ta bố trí một dàn ép gồm nhiều máy ép Máy ép đầu tiên là máy ép dập các máy ép tiếp theo là máy ép kiệt (thường 2 - 5 máy)

- Máy ép dập: thường có hai hay ba trục ép

* Nhiệm vụ: vừa lấy nước mía ra khỏi mía vừa làm cho lớp mía vụn hơn,

thu nhỏ thể tích bảo đảm việc cung cấp mía cho các máy ép sau ổn định, làm tăng năng suất ép và hiệu suất ép

* Đặc tính của máy ép dập: Bề mặt trục ép này phải được cấu tạo đặc biệt

để cùng một lúc nghiền và băm nát cây mía, để giúp cho các máy ép làm việc hiệu quả với mía đã được nghiền nhỏ và sẽ trở thành bã mía

Máy ép dập phải có tốc độ vòng cao hơn các máy ép kiệt vì nó ép mía chưa phải ở dạng bã mía nên mía vào máy ép khó hơn Nếu máy ép dập cùng tốc độ với máy ép kiệt thì sẽ không cung cấp đủ lượng nguyên liệu mà máy ép kiệt yêu cầu

Thông thường các che ép dập có kích thước lớn hơn che ép kiệt

Hiện nay thường sử dụng máy ép dập 3 trục vì các chi tiết của máy ép loại này đều giống với các máy ép khác và cùng nằm trên mặt phẳng với các máy ép khác nên việc chế tạo, sữa chữa, thay thế và lắp đặt thuận lợi, đỡ tốn kém Lượng nước mía máy ép dập lấy ra khoảng 65 - 75% lượng nước mia trong cây mía

- Máy ép kiệt: có tác dụng lấy kiệt nước mía có trong mía tới mức tối đa

cho phép

Thông thường, trong dàn ép hiện nay ngoài máy ép dập, bố trí liên tiếp từ

2-5 máy ép 3 trục Máy ép mía 3 trục cấu tạo gồm có: bệ máy, nắp đỉnh, nắp bên, 3 trục ép (trục đỉnh, trục trước, trục sau), 3 lược (lược trước(mặt), lược đáy, lược sau), dao thoát nước mía, bánh răng tam tinh Động lực để chạy máy ép thường là động cơ điện, turbin hơi nước

Hình 2.4: Trục ép của máy ép mía

III NĂNG SUẤT ÉP VÀ HIỆU SUẤT ÉP

III.1 Năng suất ép

III.1.1 Định nghĩa

Năng suất ép của một dàn ép là khối lượng mía mà dàn ép có khả năng ép được trong một đơn vị thời gian Năng suất ép ký hiệu là A, đơn vị tính là: tấn mía /giờ hoặc tấn mía/ ngày

Ký hiệu: TMG - tấn mía/giờ ; TMN- tấn mía/ngày

Nếu tính trên trị số trung bình người ta có thể chuyển TMG sang TMN bằng cách nhân với 23,75

Thí dụ: Một nhà máy có năng suất A=100 TMG thì có thể tính năng suất theo TMN như sau: A= 100x23,75 TMN = 2375 TMN

III.1.2 Công thức tính năng suất ép

Công thức tính năng suất ép của dàn ép như sau (theo Hugot):

Trong đó:

A - năng suất ép, TMG

f - hàm lương xơ của mía, tính theo một đơn vị

c - hệ số liên quan đến việc chuẩn bị mía

Hệ số này phụ thuộc vào số lượng thiết bị xử lý mía được dùng Thí dụ nếu dùng 1 máy băm thì c=1,1; 1 máy nghiền búa thì c=1,18 và

2 máy băm + 1máy nghiền búa thì c =1,22

n - tốc độ quay của trục ép, vòng/phút

L - chiều dài của trục ép, mét

D - đường kính trung bình của trục ép, métN- số lượng trục ép cấu thành dàn ép

c A

2

) 06 , 0 1 (

9 ,

=

Hệ số sử dụng phản ảnh mức độ an toàn về mặt năng suất ép của dàn ép được lắp đặt Hệ số sử dụng càng nhỏ càng an toàn nhưng chi phí lắp đặt cao Thường α

= 0,6

III.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất ép

Có nhiều yếu tố mà các yếu tố chính như sau:

- Độ xơ trong mía: Mía có hàm lượng xơ cao thì năng suất ép bị giảm

- Kích thước và tốc độ của các trục ép: Năng suất ép tỷ lệ thuận với vận tốc máy ép, kích thước trục ép Nâng cao vận tốc ép là biện pháp quan trọng để nâng cao năng suất ép

- Số lượng của trục ép: Trong trường hợp hiệu suất ép không thay đổi, mục đích tăng số lượng trục ép chỉ để tăng lượng ép thì năng suất tỉ lệ thuận với số trục

ép Trong trường hợp không xét đến yếu tố lượng ép, tăng số trục ép cốt để tăng hiệu suất ép thì năng suất tăng rất ít

- Xử lý mía trước khi ép: Mía được xử lý tốt năng suất ép sẽ tăng

- Sự thẩm thấu: Lượng nước thẩm thấu tăng, nhiệt độ nước thẩm thấu

cao, năng suất ép giảm

- Rãnh (răng) của trục ép: Răng tam giác và rãnh chữ V (trên trục đỉnh và trục trước)

có tác dụng kéo các lớp mía vào máy ép làm tăng năng suất ép

- Lực nén thuỷ lực: Nếu các điều kiện khác không đổi, tăng áp lực trục đỉnh (nhờ tăng áp lực dầu) thì mía vào máy ép khó, năng suất giảm, ngược lại giảm áp lực dàu thì mía vào máy ép dẽ dàng

- Việc sử dụng các thiết bị tiếp nạp cưỡng chế: Các trục nạp liệu cưỡng bức làm tăng năng suất ép, năng suất có thể tăng từ 50-100%

- Tình trạng thiết bị: Máy ép có răng, lược đáy bị mòn làm giảm năng suất ép Tỷ lệ miệng vào và miệng ra của máy ép càng lớn thì cửa nạp liệu chịu áp lực càng nhỏ mía càng dễ vào máy ép Vị trí lược đáy lắp cao hay thấp cũng ảnh hưởng đến năng suất ép Máy ép hay hư hỏng lặt vặt làm giảm năng suất ép

- Nhân lực: Công nhân có kinh nghiệm vận hành và sữa chữa sẽ tăng được năng suất ép

III.2 Hiệu suất ép

Pol Q

A

=

α

Trong đó: E - hiệu suất ép, %

Q - khối lượng nước mía hỗn hợp, tấn

M - khối lượng mía ép, tấnHiệu quả làm việc của một dàn ép mía còn bị ảnh hưởng bởi thông số xơ mía Tuy nhiên công thức tính hiệu suất ép nói trên không có xơ mía Do đó không thể chỉ dựa vào công thức đó để đánh giá hiệu quả làm việc của một dàn máy ép

Vì vậy ông Noel Deerr đã đề nghị một thông số khác để phản ảnh hiệu quả làm việc của dàn ép một cách trung thực và công bằng hơn, đó là hiệu suất ép hiệu chỉnh

Hiệu suất ép hiệu chỉnh

- Khái niệm: Một dàn máy ép bất kỳ, khi ép mía có hàm lượng xơ là f (%) thì đạt được hiệu suất ép là E(%) Nay giả sử chuyển sang ép mía tiêu chuẩn có hàm lượng xơ là 12,5%, không điều chỉnh gì khác mà tỷ lệ nước mía tuyệt đối mất trong xơ như cũ thì hiệu suất ép lúc này được gọi là hiệu suất ép hiệu chỉnh

Ký hiệu E12,5; đơn vị tính %

- Công thức tính hiệu suất ép hiệu chỉnh:

- Ý nghĩa: Hiệu suất ép hiệu chỉnh được sử dụng để so sánh và đánh giá hiệu quả làm việc của các dàn máy ép khác nhau hoặc của cùng một dàn ép với các loại mía khác nhau

Thí dụ: Hiệu suất ép của dàn ép A là 94% khi ép mía có hàm lượng xơ là

11,5% Hiệu suất ép của dàn ép B là 92% khi ép mía có hàm lượng xơ 16%

So sánh hiệu quả làm việc của 2 dàn ép trên?

III.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất ép

- Xử lý mía trước khi ép: việc xử lý mía kỹ thì hiệu suất ép tăng

- Áp lực nén trục đỉnh: Áp lực nén trục đỉnh tăng, hiệu suất ép tăng

- Sự thẩm thấu: Ép có sử dụng nước thẩm thấu thì hiệu suất ép tăng lên nhiều so với ép khô Lượng nước thẩm thấu nhiều, nhiệt độ nước thẩm thấu cao thì hiệu suất ép tăng

- Số lượng trục ép: Số lượng trục ép tăng thì lấy nước mía càng triệt để, hiệu suất ép tăng

- Tốc độ ép: Khi tăng tốc độ ép mà giữ năng suất ép không đổi thì hiệu suất

ép sẽ tăng Khi tăng tốc độ ép để tăng năng suất ép thì hiệu suất ép sẽ giảm Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp thì ảnh hưởng của tốc độ ép đến hiệu suất ép không đáng kể

- Độ tải xơ: Độ tải xơ tăng (do hàm lượng xơ của mía cao hoặc do năng suất

ép tăng) sẽ làm cho hiệu suất ép giảm Nếu độ tải xơ tăng lên 10% thì hiệu suất ép

f

f E

E

7

100 100

100

5

giảm 0,17% Thí dụ: Một dàn ép có năng suất 100TMG và có năng suất E = 95%, nếu tăng năng suất ép lên 110TMG thì E = 94,83%.

- Tình trạng máy ép: Máy ép hay hư hỏng, vỏ trục ép bị mòn, bị mẻ thì hiệu suất ép giảm

- Công nhân vận hành: Công nhân có kinh nghiệm vận hành sẽ góp phần

nâng cao hiệu suất ép

Chương III LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

I NGUYÊN LÝ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

I.1 Khái niệm chung

I.1.1 Thành phần của nước mía hỗn hợp

Thông thường nước mía hỗn hợp chứa từ 13% đến 15% chất khô Ngoài đường saccharose, trong nước mía còn những chất không đường có tính chất hóa học, lý học khác nhau

Nước mía gồm : - Nước

- Chất khô (Đường và Chất không đường)Thành phần hóa học của nước mía:

Thành phần tạp chất có trong nước mía hỗn hợp được phân loại như sau:

- Acid hữu cơ: 13%

I.1.2 Ảnh hưởng của tạp chất

- Các acid hữu cơ làm cho đường saccharose chuyển hóa

- Các huyền phù lơ lửng làm nước mía đục, khó lọc khó kết tinh

- Các chất màu làm giảm phẩm chất đường

- Các tạp chất khác nhất là muối vô cơ gây trở ngại cho quá trình kết tinh, tạo ra nhiều mật cuối và hiệu suất thu hồi thấp

Các tạp chất nói trên tuy số lượng không nhiều lắm nhưng có ảnh hưởng xấu đến mọi giai đoạn chế biến: lọc, phân mật, và kết tinh đường khó khăn, làm nước mía có nhiều bọt, giảm hiệu quả tẩy màu và góp phần làm tăng tổn thất đường trong mật cuối Ngoài ra còn có bã nhuyễn khi đun nóng chúng kết tụ lại

I.1.3 Mục đích của việc làm sạch nước mía

- Trung hòa acid trong nước mía hỗn hợp để hạn chế đường saccharose chuyển hóa

- Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp, đặc biệt các chất có hoạt tính bề mặt và chất keo để nâng cao hiệu suất thu hồi đường

- Loại bỏ những chất rắn dạng lơ lửng các chất màu để nâng cao phẩm chất đường thành phẩm.

I.1.4 Nguyên lý chung của các phương pháp làm sạch nước mía

- Dùng phản ứng hóa học để kết tủa các tạp chất hoặc lợi dụng tác dụng hấp phụ, kéo theo các chất bẩn khác của các chất kết tủa (là các muối calcium) hay có thể làm ngưng kết các thể keo trong nước mía để các chất đó nằm ở trạng thái rắn hay có tỉ trọng khác với nước miá rồi sau này loại đi bằng cách lắng, lọc

- Dùng các dụng cụ, thiết bị thích hợp để hóa chế và tách rời các tạp chất ra khỏi nước mía như các thiết bị: lắng, lọc, gia vôi, sulfit hoá (hoặc carbonat hoá, phosphat hoá), gia nhiệt

I.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc làm sạch nước mía

I.2.1 pH

pH của nước mía có tác dụng như sau tới việc làm sạch nước mía

I.2.1.1 Ngưng kết chất keo

Trong nước mía có nhiều tạp chất tồn tại dưới dạng keo Các chất màu cũng tồn tại dưới dạng keo Do đó loại trừ được keo thì loại trừ được chất màu

Phần lớn keo trong nước mía là keo mang điện âm (-) và bao gồm keo thuận nghịch, một phần keo không thuận nghịch; keo ưa nước và keo không ưa nước Theo Hardy thì đa số keo trong nước mía đều có tính chất ưa nước, mức độ ưa nước của chúng cũng khác nhau Keo ưa nước nhiều như prôtêin, pentosan, pectin, keo ưa nước ít như sắc tố, chất béo, sáp mía Keo tồn tại trong nước mía ở trạng thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc có lớp nước bao bọc bên ngoài Nếu vì một nguyên nhân nào đó keo trung hoà về điện hoặc không còn lớp nước bao bọc thì keo sẽ bị ngưng kết Để ngưng kết chất keo người ta cho vào nước mía những chất điện ly tức là thay đổi pH của môi trường Dưới điều kiện pH nhất định keo hấp phụ chất điện ly và dẫn đến trạng thái trung hòa điện Lúc đó keo mất trạng thái ổn định và ngưng kết Trị số pH làm chất keo trung hoà điện gọi là pH đẳng

điện Ở điểm đẳng điện, keo ưa nước và keo không ưa nước đều bị ngưng kết

Có thể giải thích sự keo tụ của keo bằng tác dụng đẳng điện như sau: Do chất keo đều mang điện tích cùng dấu nên đẩy nhau nêu các chất keo rất khó tụ hợp lại Mặt khác, ở trong dung dịch, keo có khả năng hấp phụ các ion lưỡng cực của nước tạo thành vỏ hydrat bền vững và nó tồn tại trong dung dịch Ở dạng này keo không hút nhau và không kết tủa Nếu cho vào dung dịch một chất điện ly, nó phân ly thành ion kết hợp với ion keo đưa keo đến trạng thái trung hoà điện Sau khi trung hoà điện các hạt keo bé nhỏ hút lẫn nhau tạo thành những hạt to hơn có thể nhìn thấy được và điều đó gọi là sự ngưng kết của keo tại các điểm đẳng điện

Đối với mỗi loại keo thì trị số của điểm đẳng điện khác nhau Trong kỹ nghệ sản xuất đường, lợi dụng các điểm đẳng điện đó bằng cách khống chế các điều kiện

kỹ thuật để có pH thích hợp Căn cứ vào kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thì trong nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ chất keo:

+ pH trên dưới 7 là điểm đẳng điện của nhiều loại keo trong nước mía.+ pH =11 là điểm ngưng kết của protein trong môi trường kiềm mạnh Điểm này không gọi là điểm đẳng điện, vì lúc đó trong nước mía có đường

saccharose và hàm lượng vôi nhiều sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ protein tạo thành chất kết tủa.

Những yếu tố ảnh hưởng đến điểm đẳng điện:

+ Thời gian: thời gian ngừng lại của điểm đẳng điện càng dài thì tác dụng keo tụ của keo càng hoàn toàn

+ Nhiệt độ: tăng nhiệt độ thích đáng có thể xúc tiến quá trình keo tụ, vì nhiệt độ cao sự va chạm phân tử lớn nên keo tụ tốt Mặt khác nhiệt độ tăng màng hydrat hoá bị phá vỡ nên keo dễ kết tủa

I.2.1.2 Làm chuyển hoá đường saccharose

Trong môi trường acid, đường saccharose bị chuyển hoá tạo thành glucose

I.2.1.3 Làm phân huỷ đường saccharose

Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, saccharose bị phân huỷ Sản phẩm phân huỷ của saccharose rất phức tạp: fucfurol, 5- hydromethyl fucfurol, methylglioxan, glyceraldehyd, dioxyaceton, acid lactic, acid trioxyglutaric, acid trioxybuteric, acid acetic, acid formic và những sản phẩm đó có thể tiếp tục bị oxy hoá dưới tác dụng của oxy không khí

Phản ứng phân huỷ xảy ra càng mạnh ở pH càng cao và nhiệt độ càng cao

Sự phân huỷ đường saccharose trong quá trình sản xuất làm tăng tổn thất đường, tăng độ nhớt, độ màu nên làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm chất lượng đường

I.2.1.4 Làm phân huỷ đường khử

Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3-2,4% đường khử Khi nước mía ở môi trường acid sự tồn tại của đường khử tương đối ổn định Ở pH =3 đường khử

ổn định nhất Nếu pH của nước mía hay dung dịch đường vượt quá 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân huỷ đường khử Sản phẩm phân huỷ của đường khử tương tự sản phẩm phân huỷ của saccharose Nhiệt độ nhỏ hơn 55oC sản phẩm phân huỷ không màu, nhiệt độ lớn hơn 55oC sản phẩm phân huỷ có nhiều acid hữu cơ và chất màu

Sự phân huỷ đường khử phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thời gian

+ Nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng phân huỷ tăng

+ Trị số pH càng cao tốc độ phản ứng phân huỷ càng lớn

+ Số lượng sản phẩm tạo thành tỷ lệ thuận với thời gian tiến hành phản ứng

Sự phân giải của đường khử trong quá trình sản xuất làm giảm độ tinh khiết của dung dịch đường, tăng độ màu, giảm tốc độ kết tinh đường saccharose

I.2.1.5 Tách loại chất không đường

Ở các pH khác nhau có thể loại đuợc các chất không đường khác nhau

pH =7-10 các muối vô cơ Al2O3, P2O5, Fe2O3, SiO2, MgO dễ bị loại; trong số

đó Al2O3, P2O5, SiO2 bị loại 95% còn MgO và Fe2O3 chỉ bị loại đến 60%

pH = 7 tách loại được khoảng 50-60% chất keo (pentosan)

Khi pH khoảng 5-6, trên 98% protein có thể bị tách loại, nếu vượt quá trị số

pH đó hiệu quả tách loại rất thấp

Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường không nên tách loại đơn độc từng chất mà phải xét một cách toàn diện để tách loại nhiều chất không đường

I.2.2 Nhiệt độ

I.2.2.1 Tác dụng có lợi

Trong quá trình làm sạch nước mía, nếu khống chế nhiệt độ tốt, đúng qui định thì sẽ mang lại nhiều lợi ích như sau:

+ Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt

+ Tăng nhanh các quá trình phản ứng hoá học, thí dụ sự tạo thành nhanh chóng kết tủa CaSO3 trong phương pháp sulfit hoá và CaCO3 trong phương pháp carbonat hoá Nhiệt độ cao thì các chất kết tủa ở dạng rắn chắc, tỷ trọng lớn

+ Có tác dụng diệt trùng, đề phòng hiện tượng lên men acid và sự xâm nhập của VSV vào nước mía

+ Do nhiệt dộ tăng cao làm cho tỉ trọng và độ nhớt của nước mía giảm, làm chất keo ngưng tụ, tăng nhanh tốc độ lắng của những chất kết tủa Thí dụ ở

82oC albumin bị ngưng tụ, ở 100oC pentosan bị ngưng tụ, ở 102-104oC thì keo silic mới bắt đầu ngưng tụ

I.2.2.2 Tác dụng không có lợi

Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thì sẽ gây ra những tác dụng không có lợi: + Nước mía có tính acid (pH =5-5,5), nếu xử lý ở nhiệt độ cao thì đường saccharose bị chuyển hoá làm tăng tổn thất đường

+ Nếu thời gian tác dụng của nhiệt kéo dài và ở nhiệt độ cao thường sinh hiện tượng caramen hoá ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía, làm nước mía có màu sẫm

+ Trong nước mía hỗn hợp có chứa hàm lượng đường khử nhất định, dưới tác dụng của nhiệt, đặc biệt ỏ nhiệt độ cao, đường khử bị phân huỷ tạo ra các chất màu và các acid hữu cơ

+ Đun nóng nước mía có khả năng thúc đẩy sự thuỷ phân vụn mía, sản sinh chất keo

+ Ở nhiệt độ quá cao (105oC trở lên) một số keo có tính thuận nghịch khi

đã ngưng tụ sẽ chuyển sang hướng nghịch tức là trở lại trạng thái keo phân tán làm cho nước mía bị đục

I.2.2.3 Một số mốc nhiệt độ đánh dấu các công đoạn chuyển hóa của tạp chất

+ 38oC, ở pH kiềm: đường khử bắt đầu phân hủy một cách từ từ

+ 41oC hoạt động của các loại vi khuẩn giảm dần

+ 55oC sự phân hủy đường khử diễn ra nhanh hơn, sinh ra chất keo, chất màu và acid hữu cơ

+ 61oC hoạt động của một số enzyme và vi sinh vật bị đình chỉ

+ Trên 74oC một số vi sinh vật thông thường (không phải nhóm ưa nóng)

bị ngưng hoạt động

+ 81oC, nhiệt độ cao nhất có thể chịu đựng của nhóm vi khuẩn ưa nóng

có bào tử Có thể nói ở nhiệt độ này toàn bộ vi sinh vật ngừng hoạt động

+ 82oC là nhiệt độ cần thiết của qúa trình lắng trong, albumin bắt đầu ngưng kết và thể keo mất tính chất thuận nghịch, pH cũng có thể giảm

+ Khi nhiệt độ đạt 95oC những kết tủa thì rắn chắc lại do sự thoát nước,

độ nhớt của nước mía giảm xuống rõ rệt và tốc độ kết tủa càng nhanh

+ Khi nhiệt độ đạt 100oC một phần Ca3(PO4)2 trở thành muối phosphat kiềm không tan [Ca(OH)2.Ca3(PO4)2] và muối phosphat acid calcium Ca(H2PO4)2

và acid phosphoric điện ly (H3PO4 ) và kết quả là pH giảm xuống

+ Trên 100oC nước mía bắt đầu sôi, tác dụng thoát nước nhanh có thể tạo thành một bộ phận thể keo thuận nghịch do đó ảnh hưởng đến tinh độ của nước chè trong

I.2.3 Vôi

I.2.3.1 Tính chất của vôi

+ Vôi là một chất vô định hình, có độ phân tán cao.Khi hoà vôi vào trong nước thì được sữa vôi, là một hỗn hợp của nước và Ca(OH)2 Trong sữa vôi, phần lớn Ca(OH)2 ở dạng hạt rắn nhỏ phân tán, lơ lửng nếu không được khuấy đều thì các hạt Ca(OH)2 sẽ lắng xuống

+ Độ hoà tan của vôi:

* Nồng độ của đường và chất không đường trong dung dịch tăng độ hòa tan của vôi

* Nhiệt độ của dung dịch giảm thì độ hoà tan của vôi giảm

I.2.3.2 Tác dụng của vôi

- Trung hoà các loại acid điện ly trong nước mía nhờ đó ngăn ngừa được sự chuyển hoá đường saccharose Các muối calcium tạo thành khi cho vôi vào nước mía như các muối như calcium phosphat, calciumum oxalat, calcium aconitat, có tác dụng hấp phụ và kéo theo những chất lơ lửng và những chất không đường khác

và nhờ đó tách được chúng ra khỏi dung dịch

- Kết tủa, đông tụ các chất không đường

* Tác dụng kết tủa, đông tụ các chất hữu cơ: các chất không đường hữu cơ như protein, pectin, sáp và các chất hữu cơ khác khi tác dụng với vôi tạo thành các muối calcium mà phần lớn bị kết tủa hoặc nổi bọt nên dễ loại bỏ Một phần vẫn tồn tại trong nước mía, qua quá trình kết tinh phân mật còn nằm lại trong mật cuối Ngoài ra còn các chất khác như nhựa cây mà vôi không kết tủa nó được nhưng nó có thể bị các chất kết tủa khác hấp phụ kéo đi, có thể lắng xuống hoặc nổi lên

* Tác dụng kết tủa chất vô cơ: Vôi có thể tác dụng với các loại muối

vô cơ lẫn trong nước mía tạo ra các muối calcium kết tủa

3 Ca(OH)2 + 2K3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6 KOH Ca(OH)2 + K2SO4 → CaSO4 + 2 KOH

Tất cả những muối calcium này khi kết tủa có tác dụng hấp phụ những chất thể keo albumin và chất màu Tác dụng này là có lợi vì loại được nhiều chất không đường ra khỏi nước mía.

- Làm phân huỷ chất không đường, đặc biệt là đường khử và các chất không đường chứa nhóm amin (-NH2)

* Phân huỷ đường khử:: khi cho vôi vào thì pH nước mía tăng, trong môi trường kiềm đường khử bị phân huỷ, tạo các chất màu, các acid hữu cơ Sự phân huỷ này không có lợi: các acid này lại tác dụng với vôi tạo ra muối calcium hoà tan làm tăng lượng ion Ca2+ trong nước mía là nguyên nhân gây đóng cặn trên

bề mặt truyền nhiệt của thiết bị bốc hơi; các chất màu gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng đường thành phẩm

* Các chất không đường chứa nhóm amin như albumin, acid amin, amít khi tác dụng với vôi có thể sinh ra các muối calcium hoà tan và thoát ra khí

Khí NH3 thoát ra ngoài còn các muối calcium nếu gặp acid thì lại bị phân huỷ rồi hoà tan trong nước mía

- Tác dụng với đường saccharose: Nếu cho vôi vào nước mía quá lượng thì ngoài các acid bị trung hoà còn một phần đường saccharose tác dụng với lượng vôi

dư tạo thành các muối calcium saccharat Phản ứng này xảy ra có ảnh hưởng xấu vì làm tăng tổn thất đường, tăng độ nhớt do muối calcium saccharat tạo nên

- Tác dụng tạo điểm đẳng điện: khi gia vôi vào nước mía làm cho pH nước mía thay đổi nên có tác dụng làm cho một số chất keo trong nước mía ngưng kết tại điểm đẳng điện

- Tác dụng sát trùng: sau khi gia vôi vào nước mía, ion Ca2+ sẽ tác dụng với nguyên sinh chất của một số sinh vật tạo thành hợp chất albumincalcium kiềm chế

vi sinh vật phát triển nhờ đó ngặn chặn được nước mía hỗn hợp bị hư hỏng do vi sinh vật

I.2.4 SO 2

SO2 được dùng phổ biến trong sản xuất đường SO2 có thể cho vào dung dịch đường ở dạng khí, lỏng hoặc rắn Trong sản xuất đường hiện nay, thường dùng SO2 ở dạng khí Ở trị số pH thấp hiệu quả tẩy màu của SO2 tốt hơn

I.2.4.1 Sự tạo thành khí SO 2

SO2 được tạo thành khi đốt cháy lưu huỳnh (S) trong không khí Nhiệt độ cháy của lưu huỳnh là 363oC Phản ứng diễn ra như sau:

S + 02 → SO2 + 2217 kCal/kg S

32 32 64

Theo phản ứng: 1 kg S khi cháy cần có 1 kg oxy

Hàm lượng tối đa của O2 trong khí là 23,1% Nghĩa là, trong 100 kg không khí thì có 23,1 kg khí O2 Do đó, muốn có 1 kg khí O2 thì cần 100/23,1 = 4,3 kg không khí Thực tế, để bảo đảm việc đốt lưu huỳnh được tốt, biến S thành SO2

người ta thường sử dụng lượng không khí tăng gấp đôi so với lý thuyết Tức là, cứ 1kg S thì cần 8,6 kg không khí, hay nói cách khác cần phải có một lượng không khí dư cao hơn lý thuyết gấp 8 hoặc 9 lần khối lượng lưu huỳnh Cho nên trong khí đốt lưu huỳnh chỉ có khoảng 10% SO2 (có thể đạt được từ 12% đến 16% trung bình là 14%)

I.2.4.2 Những điểm cần chú ý khi đốt lưu huỳnh (S)

- Bảo đảm độ ẩm lưu huỳnh ở mức tối thiểu theo qui định Nếu trong lưu huỳnh có lượng ẩm cao và với sự hiện diện của sắt hoặc đốt ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh khi cháy cho anhydric sulphuric SO3 thay vì dioxide sulphur (SO2), SO3

phản ứng với nước ngay lập tức thành acid sulphuric (H2SO4) gây ra sự ăn mòn thiết bị Do vậy bằng mọi cách phải tránh đưa nước vào lò đốt lưu huỳnh Phải luôn luôn làm khô không khí đốt lưu huỳnh bằng cách cho đi qua vôi cục sống, vôi sống có đặc tính rất háo nước và sẽ hút ẩm trong không khí

- Nhiệt độ đốt lưu huỳnh: cần khống chế nhiệt độ trong lò ở khoảng

320-350oC (610-6600F), lúc đó lưu huỳnh cháy cho ngọn lửa hiện màu xanh lam, hiệu suất tạo thành SO2 cao Nhiệt độ khí ra khỏi lò là khoảng 260-290oC, sau khi làm mát nhiệt độ của khí nằm trong khoảng 100-2050C

* Nếu nhiệt độ thấp thì S cháy không hoàn toàn

* Nếu nhiệt độ cao quá gây ra nhiều ảnh hưởng xấu:

Nhiệt độ lò đốt vượt quá 450oC thì ngọn lửa dần dần biến thành màu trắng, lúc này mặc dù lưu huỳnh cháy nhiều nhưng hiệu suất tạo thành SO2 giảm, một phần

lưu huỳnh bị thăng hoa tạo thành hơi (khí) S sẽ bay ra ngoài theo đường ống dẫn,

khi nguội biến thành S rắn ở dạng hạt rất nhỏ đọng lại trong các đường ống, nếu

để kéo dài sẽ làm tắt ống dẫn

* Nhiệt độ cháy cao, oxy nhiều, tạo thành SO3 làm giảm hiệu suất tạo

SO2 và nếu có nước thì tạo thành H2SO4

* Phân ly SO2 : ở 1200oC, xảy ra phản ứng: SO2→ S + O2

và oxy mới sinh ra tác dụng ngay lập tức với SO2 bao quanh tạo thành SO3

Phản ứng này bắt đầu xảy ra khi nhiệt độ trên 900oC (16500F)

Từ đó, muốn tránh sự thăng hoa lưu huỳnh và sự tạo thành SO3, H2SO4 thì lò đốt lưu huỳnh cần phải có bộ phận làm nguội để khống chế nhiệt độ

I.2.4.3 Yêu cầu của lưu huỳnh

Lưu huỳnh dùng trong sản xuất đường cần có các thành phần như sau:

S ≥ 98 %, Nước < 1%; Tro < 0,1%; Hắc ín < 0,1%; As < 0,05%; chất không cháy <1%

Lưu ý:

- Hàm lượng As nếu nhiều quá sẽ gây tác dụng xấu bởi vì khi đốt lưu

huỳnh, As cháy tạo thành As2O3 là một chất độc, nó có thể tồn tại trong đường thành phẩm và mật cuối.

- Hắc ín và chất lỏng không cháy sẽ gây trở ngại cho việc đốt S do nằm trên

bề mặt nên dễ làm tắt lửa

I.2.4.4 Tác dụng của SO 2

- Trung hoà lượng vôi dư trong nước mía

Khi cho SO2 vào nước mía có vôi dư, phản ứng xảy ra như sau:

SO2 + H2O → H2SO3

Ca(OH)2 + H2SO3 → CaSO3 + H2OTác dụng:

* Làm cho nước mía trung tính, hạn chế sự tạo màu và phân hủy đường saccharose, đường khử trong môi trường kiềm khi gia nhiệt

* CaSO3 là muối kết tủa có đặc tính hấp phụ các chất không đường, chất màu, chất keo có trong dung dịch Muối này vẫn có một lượng hoà tan, khi nhiệt

độ cao độ hòa tan giảm, còn ở nhiệt độ thấp lượng hoà tan nhiều Để tạo thành kết tủa hoàn toàn thì nhiệt độ ≥ 75oC

* Ngưng kết được một số chất keo

- Hòa tan muối calcium sulfit

Calcium sulfit không tan trong nước nhưng tan trong H2SO3, do đó khi xông

SO2 quá lượng có thể làm cho calcium sulfit kết tủa biến thành calcium bisunphit hòa tan

CaSO3 + SO2 + H2O → Ca(HSO3)2

Phản ứng này không có lợi vì giảm hiệu quả làm sạch do muối calcium sulfit kết tủa bị giảm, khi gia nhiệt thì muối calcium bisulphit bị phân giải tạo thành muối calcium sulfit kết tủa đóng cặn trên bề mặt truyền nhiệt ở thiết bị bốc hơi :

Ca(HSO3)2 → CaSO3 + SO2 + H2O

- Giảm độ nhớt của dung dịch

* Khi xông SO2 vào nước mía hoặc mật chè, SO2 sẽ tạo thành một số muối sulfit kết tủa có tác dụng hấp phụ các chất màu, chất keo nhờ đó làm độ nhớt của dung dịch giảm

* Khi xông SO2 vào làm thay đổi pH của nước mía nên ngưng kết được

số keo nên giảm độ nhớt

* Tạo môi trường acid nên độ nhớt thấp

Tác dụng này có lợi vì độ nhớt giảm có lợi cho thao tác nấu đường, kết tinh

và phân mật sau này

- Biến muối carbonat thành muối sulfit

Trong nước mía có hàm lượng nhất định muối carbonat của kalium, calcium Khi xông SO2 tạo thành calcium sulfit và kalium sulfit

K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + H2O + CO2

CaCO3 + H2SO3 = CaSO3 + H2O + CO2

Sự biến đổi này có lợi vì muối carbonat có khả năng tạo mật lớn hơn muối sulfit nên sự thay đổi từ muối carbonat thành muối sulfit sẽ làm giảm khả năng tạo mật.Mặt khác muối sulfit làm giảm độ kiềm, độ nhớt của mật chè có lợi cho việc

nấu đường, kết tinh, phân mật.

- Tẩy màu dung dịch đường

* Phần lớn những chất màu là những hợp chất hữu cơ cao phân tử và trong phân tử có nối đôi, có tính oxi hóa Khi cho SO2 vào sẽ tác dụng với chúng

để tạo thành chất không màu hay có màu nhạt hơn Tác dụng tẩy màu xảy ra trong môi trường acid

Tác dụng tẩy màu của H2SO3 và muối của nó (NaHSO3, Na2SO3) kém hơn so với hydrosulphit vì H2SO3 khi tác dụng với nước chỉ sản sinh ra hai nguyên tử hydro trong lúc đó từ hydrosulfit sinh ra 6 nguyên tử hydrô

S2O42- + 4H2O > 2HSO4- + 6[H]

Chú ý:

+ Thường dùng SO2 xông trực tiếp vào nước mía và mật chè Na2S2O4 cho trực tiếp vào đường non với lượng dùng không nhiều Cứ 10 tấn đường non chỉ dùng 100-200 gam Na2S2O4 Tăng thêm lượng Na2S2O4 hiệu quả tẩy màu không tăng thêm nhưng tăng chi phí sản xuất do giá thành Na2S2O4 đắt, đồng thời không thể loại tạp chất của Na2S2O4 ra khỏi đường non tuy lượng đó không nhiều

- Ngăn ngừa sự tạo màu

SO2 không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự sinh chất màu, tác dụng này còn quan trọng hơn cả sự khử màu

* SO2 ngăn ngừa ảnh hưởng không tốt của oxy không khí Oxy không khí chỉ phát huy tác dụng khi có chất xúc tác, trước hết khi có mặt các ion Fe2+, Fe3+,

Cu2+ Các chất xúc tác giúp oxy không khí oxy hóa các chất không màu thành chất màu SO2 có tác dụng khử các ion kim loại làm giảm tác dụng xúc tác của chúng (ion kim loại gây màu đậm hơn so với kim loại)

* SO2 có tác dụng bao vây nhóm carbonyl có khả năng tạo chất màu, ngăn ngừa sự tạo thành phức chất sắt và phản ứng ngưng tụ với những chất không đường hữu cơ khác

SO2 + H2O = H+ + HSO3

HSO3

C=O + H+ + HSO3-→ C

OH

* SO2 kìm hãm sự oxy hoá của polyphenol, ngăn ngừa biến thành màu đen nhờ SO2 khử ion sắt hoặc tác dụng trực tiếp đến polyphenoloxydase làm mất tác dụng xúc tác

Chú ý:

SO2 không thể ngăn ngừa sự tạo thành chất màu một cách hoàn toàn, một phần tư chất màu do sự phân hủy của đường khử trong môi trường kiềm không bị mất màu bởi tác dụng của SO2 Xông SO2 không ngăn ngừa được sự phân hủy saccharose và đường khử, tuy nhiên ngăn ngừa được sản phẩm có màu của sự phân hủy và kìm hãm khả năng oxy hóa và tác dụng xúc tác của ion kim loại

- Tác dụng sát trùng

SO2 có tính khử mạnh, khống chế được vi sinh vật bảo vệ nước mía khỏi bị

hư hỏng

I.2.5 P 2 O 5

Bản thân cây mía và nước mía hỗn hợp cũng đã có sẵn một lượng nhất định

P2O5 Lượng này tồn tại trong mía dưới hai dạng chính: Dạng phosphat hòa tan của nước mía và dạng kết hợp trong protein các tế bào mía Các dạng kết hợp không hòa tan nên chỉ riêng các phosphat hòa tan có vai trò trong vôi hóa Các phosphat hòa tan này phản ứng với vôi tạo ra kết tủa, hợp thành một phần quan trọng của các sản phẩm kết tủa trong nước mía bởi vôi Thực nghiệm đã cho thấy rằng nước mía càng nhiều phosphat hòa tan thì việc làm sạch càng dễ dàng Theo kết quả thực nghiệm nếu lượng P2O5 thấp hơn 350 ppm thì kết quả lắng trong không đạt kết quả tốt được Để nâng cao hàm lượng P2O5 cho đủ lượng nói trên, ta có thể cho thêm vào nước mía một lượng phosphat acid calcium (Ca(H2PO4)2) hoặc acid phosphoric (H3PO4) Các chất này kết hợp với vôi tạo thành calcium phosphat kết tủa (Ca3(PO4)2)

Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 → Ca3 (PO4)2 + H3PO4 + H2O

2H3PO4 + 3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 6H2O

Kết tủa calcium phosphat có diện tích bề mặt lớn, có khả năng hấp phụ rất mạnh do đó loại trừ được chất keo, chất màu Như vậy sẽ giúp cho việc lắng lọc nhanh hơn, nước chè trong có phẩm chất cao, lượng muối calcium trong nước chè

ít, giảm được đóng cặn ở nồi bốc hơi Tuy nhiên, kết tủa calcium phosphat có nhược điểm là hơi nhẹ, xốp, không chắc nếu hàm lượng P2O5 vượt quá 500 ppm thì tăng thể tích bùn nên làm tăng khối lượng bùn lọc

I.2.6 Tác dụng của các hóa chất khác

I.2.6.1 Chất trợ lắng

Tên thương phẩm: Praestol, Acrylamide, Flocculant, Percol LT 27

Tính chất: là sản phẩm đồng trùng hợp của acrylamide với các nhóm chức

acrylate, trong dung dịch nước là chất keo tụ, tủa bông mang nhiều điện tích âm Những anion của các chất này tương tác tĩnh điện với chất rắn không đường trong nước mía, hấp phụ nhiều hạt rắn rất bé vào kết cấu mạng lưới có phân tử lượng lớn của nó nên lắng nhanh

Phạm vi sử dụng: sử dụng trong việc làm trong nước mía, lọc nước bùn,

lắng nổi Khi sử dụng để lắng trong nước mía cần cho vào nước mía tại vị trí có độ cuộn xoáy lớn để bảo đảm sự pha trộn đều Vị trí tốt nhất là khoảng 2-10m trước khi vào thiết bị lắng.

Liều lượng sử dụng: 1-1,5 ppm trên lượng nước mía vào bồn lắng.

I.2.6.2 Chất kháng bọt, giảm độ nhớt và rút kiệt mật khi ly tâm đường non.

Tên thương phẩm: Bupan, Intrasol, Wetting agent,

Tính chất: chất màu trắng có độ đặc giống như mỡ heo, thành phần có hoạt

lực là Non Ionic Fatty Alcohcol Polyglycol Ether

Phạm vi sử dụng: là tác nhân kháng bọt, giảm độ nhớt trong quá trình đun

sôi sản phẩm, tăng hiệu suất đun, kết tinh, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâm Lợi ích khi áp dụng trong sản xuất đường như sau:

+ Loại bọt nhanh, làm tăng mức độ đối lưu

+ Ngăn ngừa sự cuốn đường theo hơi thứ trong hệ thống cô đặc

+ Giảm độ nhớt, giảm bọt, giảm thời gian đun sôi giúp kết tinh nhanh hơn và

ly tâm tách mật dễ hơn

Liều lượng sử dụng: Ở 400C Bupan là loại dầu loãng, có thể cho trực tiếp

vào nơi cần dùng

Dùng ở nồi nấu đường: 700-1500 g cho nồi 30m3 đường non C hoặc B.

Dùng ở nồi trợ tinh: 700-2000g cho nồi 30m3 đường non

I.2.6.3 Chất kiềm chế sự đóng cặn ở các nồi bốc hơi và trợ lắng.

Tên thương phẩm: Polystabil, Scale inhibitor, Busperse 2139

Tên thương phẩm: Busan 885, Antiformin, Disinfectan for sugar

Tính chất: là dung dịch của Dialkyldithiocarbamate, có màu nhạt, dung dịch

trong suốt, chất hoạt tính 42%, pH= 8-10,5

Phạm vi sử dụng: cho vào nước mía hỗn hợp sau khi ép, 35% ở nước mía ép

đầu, 65% ở nước mía trước máy ép cuối

Liều lượng sử dụng: 15-20 ppm nghĩa là 15-20 kg/1000 tấn mía ép.

II CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

Hiện nay có các phương pháp làm trong làm sạch nước mía phổ biến là: phương pháp vôi hóa, phương pháp sulfit hóa, phương pháp carbonat hóa, phương pháp phosphat hóa

III.2.1 Phương pháp vôi hoá

Phương pháp vôi hoá có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất Trong phương pháp này, người ta dùng vôi kết hợp với gia nhiệt, vôi tác dụng với các chất có tính acid trong nước mía để tạo thành các muối calcium kết tủa (chủ yếu là muối calcium phosphat ngoài ra còn có muối oxalat, citrat, sulfat của calcium) nhờ

đó loại được các chất phi đường lơ lửng và hoà tan đồng thời trung hoà độ acid tự nhiên của nước mía

Phương pháp vôi được dùng trong các cơ sở sản xuất thủ công thường dùng

để sản xuất mật trầm, đường cát vàng và trong nhà máy sản xuất đường thô

Phương pháp vôi có thể chia làm mấy loại tuỳ theo cách cho vôi vào nước mía nóng, lạnh hay cho vôi thành nhiều lần như sau:

- Phương pháp vôi hóa nguội (cho vôi vào nước mía lạnh)

- Phương pháp vôi hóa nóng (cho vôi vào nước mía nóng)

- Phương pháp vôi hóa phân đoạn (cho vôi nhiều lần gia nhiệt nhiều lần)

II.1.1 Lưu trình công nghệ của phương pháp vôi

- Phương pháp vôi hóa nguội

- Phương pháp vôi hóa nóng

- Phương pháp gia vôi phân đoạn

Theo kinh nghiệm thực tế, kết quả làm sạch luôn bị giảm xuống nếu gia nhiệt 1 nhỏ hơn 98oC, tốt nhất là đưa nhiệt độ lên 98-101oC Gia nhiệt lần 2 bắt buộc cao hơn điểm sôi, tốt nhất là đưa đến 105oC để không bị hạ xuống dưới

101oC pH kết thúc của chè trong phải ở khoảng 6,8 đến 6,9

II.1.2 Các điều kiện kỹ thuật của phương pháp vôi

- Yêu cầu chất lượng của vôi

Chất lượng vôi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch Nếu gia vôi có nhiều tạp chất vào nước mía sẽ làm tăng tạp chất trong nước mia, gây khó khăn cho việc lắng, lọc và kết tinh đường sau này

+ Vôi cần đạt các tiêu chuẩn sau: CaO > 85%; MgO < 2%; SiO2 < 0,6%;

Fe2O3, Al2O3 < 1%; CaCO3 <1%

+ Trong thành phần vôi phải chú ý hàm lượng CaO càng lớn càng tốt; ngoài ra cần chú ý đến hàm lượng MgO Nếu MgO > 2% sẽ gây những tác hại sau đây:

• Giảm độ hoà tan của vôi

• Thời gian lắng kéo dài

• Tác dụng với đường khử làm tăng màu sắc nước mía

• MgO có độ hoà tan lớn là thành phần đóng cặn ở các thiết bị truyền nhiệt

• Làm cho đường có vị đắng+ Các thành phần khác như Al2O3, Fe2O3, SiO2 cũng gây tác hại như: làm tăng chất keo, tăng màu sắc nước mía và đóng cặn trong thiết bị

- Các dạng vôi cho vào nước mía

Vôi được cho vào nước mía theo các dạng sữa vôi, vôi bột, calciumsaccharat

+ Trước đây dạng vôi bột thường dùng ở các nhà máy đường thủ công Vôi bôt phản ứng chậm, khó khống chế lượng chính xác, khi phản ứng toả nhiệt nên dễ làm nước mía quá nhiệt, gây tác dụng phân huỷ đường khử, màu sắc nước mía đậm, hiện nay không sử dụng vôi bột

+ Vôi ở dạng sữa vôi có tác dụng làm hỗn hợp đồng đều, khống chế nồng

độ dễ dàng Nhưng bản thân sữa vôi có chứa một lượng nước nhất định, tăng lượng nhiệt bốc hơi Hiện nay dạng sữa vôi được dùng rộng rãi trong các nhà máy đường Nồng độ sữa vôi thường là 8-10oBe

+ Calcisaccharat: được điều chế bằng cách trộn sữa vôi với chè trong hoặc sirô, giữ tiếp xúc tối thiểu trong 5 phút Dạng vôi này dùng tốt tuy nhiên do điều chế phức tạp nên ít phổ biến

- Nồng độ sữa vôi

Nồng độ sữa vôi thích hợp khoảng 8 - 10oBe

+ Nếu nồng độ sữa vôi cao quá:

• Gây hiện tượng kiềm hóa cục bộ làm phân hủy đường khử, đường saccharose

• Làm tắc đường ống dẫn sữa vôi

• Phản ứng giữa vôi và nước mía xảy ra khó khăn