tìm hiểu qui trình sản xuất đường tại công ty mía đường trà vinh

Ngành mía đường từng bướcphát triển nhầm đáp ứng nhu cầu về lượng đường sử dụng trong nước cũng đồng thờigóp phần phát triển kinh tế nước nhà.Theo đó nhiều nhà máy sản xuất mía đường đãt

Gia nhiệt 2 Trung hòa

Gia nhiệt 1

Gia vôi

Bã mía Sữa vôi, H3PO4

MSSV: 2005120012

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016

LỜI MỞ ĐẦU

Cây mía và nghề mía mật, đường ở Việt Nam đã có từ xa xưa Nhưng công nghệmía đường chỉ thực sự phát triển từ những năm 1990 Ngành mía đường từng bướcphát triển nhầm đáp ứng nhu cầu về lượng đường sử dụng trong nước cũng đồng thờigóp phần phát triển kinh tế nước nhà.Theo đó nhiều nhà máy sản xuất mía đường đãtừng bước phát triển rộng khắp cả nước, bên cạnh phát triển kinh tế thì cũng tạo điềukiện thuận lợi để hướng dẫn, đào tạo sinh viên có điều kiện tiếp cận, các thiết bị, máymóc, dây chuyền công nghệ của nhà máy mà từ trước chỉ được học về lý thuyết trongsách vở thông qua những bài giảng của các thầy cô ở trường

Sau hơn 3 năm học tập, rèn luyện trong trường, thực tập tại nhà máy mía đườngTrà Vinh chính là cơ hội tốt nhất để chúng em kiểm tra cũng như tiếp thu, bổ xungnhững cái mới thông qua viêc trực tiếp quan sát dây chuyền sản xuất, góp phần nângcao hiểu biết về các thiết bị kĩ thực đã từng học

Vì thời gian thực tập có hạn, cùng với kiến thức còn hạn chế, nên bài báo cáo của

em chắc sẽ còn nhiều điểm sai sót, mong rằng sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng gópcủa thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

Mục lục

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy 2

Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức nhân sự 3

Hình 2.1: Phương tiện vận chuyển mía nguyên liệu 10

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ 11

Hình 3.2: Sơ đồ thẩm thấu kép 13

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý lắng nổi 23

Hình 3.4: Hệ thống bốc hơi chân không 5 hiệu 26

Hình 3.5: Sơ đồ chế độ nấu đường hỗn hợp 29

Hình 4.1: Máy băm mía được kéo bằng động cơ điện 39

Hình 4.2: Máy ép kiểu đỉnh thẳng 40

Hình 4.3: Thiết bị lắng liên tục tốc độ chậm 43

Hình 4.4a: Thiết bị lọc chân không thùng quay 46

Hình 4.4b: Thiết bị lọc chân không thùng quay 46

Hình 4.5: Thiết bị lắng nổi 49

Hình 4.6: Thiết bị gia nhiệt ống chùm 51

Hình 4.7: Thiết bị cô đặc ống chùm 53

Hình 4.8: Nồi nấu đường chân không không có cánh khuấy 57

Hình 4.9: Nồi nấu đường chân không có cánh khuấy 57

Hình 4.10: Thiết bị trợ tinh làm lạnh tự nhiên 62

Hình 4.11: Thiết bị trợ tinh đứng liên tục 63

Hình 4.12: Máy ly tâm tự động gián đoạn (ly tâm đường A) 64

Hình 4.13: Máy ly tâm liên tục (ly tâm đường B, C) 65

Hình 4.14: Thiết bị sấy bằng sàng rung 68

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của cây mía 8 Bảng 2.2: Tiêu chuẩn cảm quan của đường thành phẩm 9 Bảng 2.3: Tiêu chuẩn hóa lý của đường thành phẩm 9

Chương 1: Tổng quan nhà máy 1.1.Lịch sử hình thành và phát triển

Công ty mía đường Trà Vinh tiền thân là Công ty đường Linh Cảm Hà Tĩnh, đượcthành lập năm 1997 theo Quyết định của Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn Dosản xuất không hiệu quả nên đến năm 2000 Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn

có Quyết định di chuyển nhà máy đường Linh Cảm xây dựng nhà máy đường TràVinh

Công suất thiết kế 1.000 tấn mía/ngày, sau đó nâng cấp lên 1.500 tấn mía/ngày Đếnnay nhằm phát huy năng lực thiết bị trong sản xuất, phù hợp với vùng nguyên liệu đãđược tỉnh Trà Vinh quy hoạch, Công ty đã tiến hành nâng công suất lên 2.650 tấnmía/ngày

Trước năm 2000, khi chưa có nhà máy đường Trà Vinh toàn tỉnh có 89 cơ sở chế biếnthủ công, do chất lượng đường thấp, tiêu hao mía/đường quá lớn, thu nhập củangười dân trồng mía luôn trong tình trạng bất ổn do giá thấp, không ổn định Từ khinhà máy đường Trà vinh đi vào hoạt động đã giải quyết được các hạn chế trên, các cơ

sở sản xuất đường thủ công đã ngừng hoạt động, đa phần chuyển sang dịch vụ vận tảimía cho dân

1.2.Địa điểm xây dựng nhà máy

- Tên doanh nghiệp: Công ty mía đường Trà Vinh – Tổng công ty mía đường I –Công ty Cổ phần

- Địa chỉ: Ấp Chợ - xã Lưu Nghiệp Anh – huyện Trà Cú – tỉnh Trà Vinh

- Điện thoại: 0743 871 042 Fax: 0743 871 812

- Ngành nghề: Mía đường và các sản phẩm sau đường

- Tổng số cán bộ công nhân viên: 415 người

Giám đốc

PGĐ vi sinhPGĐ nguyên liệu

Xưởng phân vi sinhPhòng nguyên liệu

Xưởng cơ khíPhòng kĩ thuật chất lượng môi trườngXưởng chế luyệnPhòng kĩ thuật công nghệPhòng tổ chức hành chínhPhòng đầu tư xây dựng cơ bảnPhòng kĩ thuật tài chínhPhòng kế hoạch vật tư

1.4.Sơ đồ tổ chức nhân sự

Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức nhân sự

1.5.Tình hình sản xuất và kinh doanh

Mía nguyên liệu được thu mua chủ yếu ở trong địa bàn tỉnh Trà Vinh và khắp vùng

Đồng bằng sông Cửu Long Thành phẩm được bán khắp cả nước Thời điểm từ giữa

tháng 10 đến giữa tháng 4 năm sau nhà máy hoạt động sản xuất, khoảng thời gian còn

lại ngừng máy móc để sửa chữa

Năm 2015 lượng mía thu mua vào 289416 tấn mía nguyên liệu, ép với công suất 2536tấn/ngày Tổng lượng đường sản xuất được là 27734 tấn Trong năm 2016 nhà máymía đường Trà Vinh vẫn đang hoạt động với công suất được thiết kế 2650 tấn/ngày.

1.6.An toàn lao động

- Các đường dẫn hơi phải có lớp bảo ôn, nồi hơi phải có van an toàn

- Hệ thống làm mát các bơm, bục lót, trục ép phải được kiểm tra liên tục

- Các hệ thống dùng điện phải có rơ le tự ngắt

- Trục cẩu, cân không được sử dụng quá tải

b) An toàn cho người

- Thường xuyên tổ chức cho công nhân và cán bộ học tập về điều kiện an toàn laođộng Đồng thời tổng kết và rút kinh nghiệm với những trường hợp xảy ra để có biệnpháp phòng ngừa

- Các thiết bị cần phải sửa chữa thì phải ngắt điện, dừng hẳn rồi mới được phép sửachữa, đồng thời phải có biển báo

- Những thiết bị nhiệt, hơi nên bố trí ở những nơi có ít người qua lại, đồng thời bảo ôncác đường ống và bố trí ở vị trí an toàn

- Lò đốt lưu huỳnh phải đặt ở ngoài xưởng, thiết bị xông SO2 phải có ống thoát khí dư

ra ngoài phân xưởng

- Tủ điện, công tắc, cầu dao cần phải có những thiết bị vận hành an toàn đầy đủ như:kìm, găng tay cao su…

- Hệ thống dây điện phải có máng đỡ, cách điện tốt và không bố trí ở những nơi cóngười qua lại nhiều

- Các lỗi đi và cửa ra vào bố trí hợp lý để mỗi khi có sự cố thì thoát ra dễ dàng

- Vấn đề vệ sinh thực phẩm đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt những yêu cầu của chấtlượng sản phẩm

c) Vệ sinh cá nhân

- Khi làm việc công nhân phải mặc quần áo bảo hộ lao động sạch sẽ, gọn gàng

- Không để người có bệnh truyền nhiễm tiếp xúc với sản phẩm như: ly tâm, cân, đóngbao.

- Cần phải trang bị quần áo lao động, găng tay, khẩu trang đầy đủ

d) Vệ sinh thiết bị

- Nước mía là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển Do vậy khi ngừng ép cần phảirắc vôi bột vào bề mặt các trục ép, máng dẫn nước mía để hạn chế vi sinh vật pháttriển

- Hệ thống đường ống, thùng chứa, nồi nấu, thiết bị gia nhiệt… cần phải rửa sạchtrước khi sản xuất và sau khi ngừng sản xuất

- Trong khi sản xuất thì các thùng chứa chè trong, mật chè… phải có nắp đậy

- Thiết bị nấu cần cạo rỉ, rửa sạch trước khi nấu, thường xuyên đánh cặn ở các thiết bịbốc hơi, gia nhiệt

- Bộ phận cân, đóng bao cần tách riêng tránh bụi bẩn dây vào bao bì và thiết bị

- Nhà máy đường làm việc liên tục, do vậy có thời gian kiểm tra theo định kì, bảodưỡng khi ngừng ép

e) Vệ sinh nhà xưởng

- Khu vực sản xuất tại mỗi cương vị cần phải quét dọn vệ sinh sạch sẽ Không để nướcmía, mật chè, nước bùn… tràn ra ngoài làm mất vệ sinh, gây tổn thất đường

- Tổ chức quét dọn bụi bẩn, mạng nhện bám vào nhà xưởng

- Hệ thống các cửa chiếu sáng, thông gió phải lắp đặt hợp lý

f) Phòng cháy, chữa cháy

Việc phòng cháy, chữa cháy và chất nổ hết sức quan trọng Do đó các công trình nhàxưởng có cách bố trí hợp lý: khoảng cách an toàn, có đường đi lại thuận tiện để xe cứuhỏa ra vào

Tại các bộ phận dễ cháy nổ có các thiết bị chữa cháy như: bình khí CO2, đường ốngdẫn nước cứu hỏa…

Chương 2: Nguyên liệu và thành phẩm 2.1.Nguyên liệu

Công ty sản xuất đường 100% từ nguyên liệu cây mía

a) Phân loại

Phân loại Cây mía thuộc họ hoà thảo, giống sacarum, được chia làm 3 nhóm chính:

- Nhóm Sacarum officinarum: là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các chủngđang trồng phổ biến trên thế giới

- Nhóm Sacarum violaceum: Lá màu tím, cây ngắn cứng và không trổ cờ

- Nhóm Sacarum simense: Cây nhỏ cứng, thân màu vàng nâu nhạt, trồng từ lâu ởTrung Quốc

Một số giống mía phổ biến thế giới:

- CP: Canal Point (bang Florida, Mỹ)

Những giống mía nước ngoài được trồng phổ biến ở Việt Nam:

- POJ: 3016, 2878, 2725, 2883

- CO: 209, 132, 419, 715, 775

- CP: 3479

Ngoài ra chúng ta đã lai tạo được một số giống mía cho năng suất cao như:

- Việt đường 54/143: hàm lượng đường 13,5 – 14,5%, loại chín sớm

- Việt đường 59/264: hàm lượng đường 14 – 15%, không trổ cờ

- Rễ mía:

Thuộc loại rễ chùm, có tác dụng giữ cho mía đứng, hút nước và các chất dinh dưỡng

từ đất để nuôi cây mía

Các biểu hiện đặc trưng của thời kỳ mía chín:

- Lá chuyển sang màu vàng, độ dày của lá giảm, các lá sít vào nhau, dóng ngắn dần

- Hàm lượng đường giữa gốc và ngọn xấp xỉ nhau

- Hàm lượng đường khử dưới 1%, (có khi chỉ còn 0,3%)

Khi mía chín, tuỳ theo giống mía và điều kiện thời tiết mà lượng đường này duy trìkhoảng 15 – 60 ngày Sau đó, lượng đường bắt đầu giảm dần (giai đoạn này gọi là míaquá lứa, hay mía quá chín)

- Thu hoạch mía

Ở các nước phát triển như Mỹ, Đức… người ta thu hoạch mía bằng cơ giới là chủ yếu,nhiều loại máy liên hợp vừa đốn mía, chặt ngọn và cắt khúc được sử dụng rộng rãi

Nước ta hiện nay, việc thu hoạch mía vẫn còn bằng phương pháp thủ công, dùng daochặt sát gốc và bỏ ngọn

Sau thu hoạch hàm lượng đường giảm nhanh, do đó mía cần được vận chuyển ngay vềnhà máy và tiến hành ép càng sớm càng tốt

Để hạn chế tổn thất đường sau khi thu hoạch, có thể áp dụng các biện pháp sau:

- Chặt mía khi trời rét hoặc hơi rét

- Khi chặt cho mía ngã theo chiều của luống, các cây mía gối lên nhau (ngọn cây nàyphủ trên gốc cây kia)

- Chất mía thành đống có thể giảm sự phân giải đường

- Dùng lá mía thấm nước để che trong lúc vận chuyển, và có thể dùng nước tưới phunvào mía

d) Thành phần hóa học

hóa học của cây mía

e) Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu đầu vào là mía cây với sản lượng hàng năm đạt khoảng 300.000-400.000tấn/vụ, nguồn thu mua mía từ hợp đồng đầu tư, bao tiêu và nguồn thu mua trực tiếpbên ngoài, chủ yếu trên địa bàn tỉnh Trà Vinh Vào đầu vụ sản xuất, Công ty lập kếhoạch thu mua từng đợt, căn cứ vào công suất ép của nhà máy phân bổ thu mua míatheo thời gian sản xuất

f) Yêu cầu kỹ thuật của mía nguyên liệu

2.2.Thành phẩm

Sản phẩm chính của công ty là đường kính trắng RS RS là chữ viết tắt của RefinedStandar – đường tinh luyện tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn kỹ thuật của đường RS:

- Tiêu chuẩn cảm quan:

Tinh thể màu trắng ngà chođến trắng, Khi pha trongnước cất cho dung dịchtương đối trong

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn cảm quan của đường thành phẩm

- Tiêu chuẩn hóa lý:

Loại A Loại B

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng không lớn hơn 0,1 0,15

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105

0C trong 3 giờ, % khối

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn hóa lý của đường thành phẩm

Ngoài ra các phế phẩm trong quá trình sản xuất cũng được tận dụng:

- Bã bùn: sản xuất phân bón vi sinh

- Mật rì: bán ra ngoài để ứng dụng vào các ngành sản xuất rượu, axit acetic, chếbiến thức ăn chăn nuôi, trồng nấm…

2.3.Điều kiện vận chuyển

a) Nguyên liệu

Vùng thu mua mía nguyên liệu trải khắp Đồng bằng sông Cửu Long

Mía nguyên liệu chủ yếu được vận chuyển bằng cả đường thủy và đường bộ

Mía sau khi thu hoạch đường chất ngay lên phương tiện vận chuyển Các ruộng mía ởgần các tuyến đường bộ được vận chuyển bằng xe tải đến nhà máy, các ruộng mia ởgần sông thì được vận chuyển bằng ghe đến nhà máy

Hình 2.1: Phương tiện vận chuyển mía nguyên liệu

Mía sau khi vận chuyển đến nhà máy được kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật để định giámía cho từng chủ mía

Rút 6 cây mía ở 6 vị trí ngẫu nhiên khác nhau trên phương tiện vận chuyển mía bằngcảm quan mang tính đại diện cho cả xe mía, có đầy đủ từ gốc đến ngọn Sau đó bóchặt lại và kèm theo tích kê mã số mang về phòng phân tích

Chương 3: Công nghệ sản xuất 3.1.Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ

3.2.Thuyết minh quy trình

Mía từ phương tiện vận chuyển được cần cẩu đưa lên bàn cân

- Mục đích: xác định khối lượng mía cẩu từ phương tiện vận chuyển lên

Mỗi cân cân được tối đa 30 - 40 tấn/ 1 lần cân

Mía được cân tự động và có người báo số kg, từ đó biết được chính xác lượng mía màcông ty mua vào

3 Lùa

Mía sau khi đã được cân tiếp tục được cẩu lên bàn tiếp mía

- Mục đích: mía được đưa lên vị trí chờ đưa vào công đoạn xử lý

Trên bàn tiếp mía có các băng tải xích chuyển động đẩy mía vào bàn lùa

Bàn lủa là một băng tải xích dạng máng xả như một máng kim loại, trong lòng máng

có các băng xích

- Mục đích: đưa mía từ bàn tiếp mía đến dao khỏa bằng

Dao khỏa bằng gồm 1 trục quay có từ 24 - 32 cánh cong được lắp trên đoạn băng ởđoạn bằng, quay ngược chiều với mía đi với tốc độ từ (40 - 50) vòng/phút Chiều cao

từ mặt bằng đến cánh tay máy tùy theo yêu cầu độ dày của lớp mía

- Mục đích: mía được bàn tiếp mía đưa xuống bàn lùa ở trạng thái lộn xộn khôngđồng đều do đó cần phải sang phẳng lớp mía trên băng tải bằng dao khỏa bằng

để đảm bảo độ đồng đều của mía và tăng mật độ mía

4 Băm

Sau khi mía đi qua dao khỏa bằng đến băng tải đi qua dao băm

3

- Mục đích: băm cây mía thành những mảnh nhỏ, phá vỡ các tế bào mía, san đềumía thành lớp dày ổn định, nâng cao mật độ mía trên băng nhằm nâng cao năngsuất và hiệu suất ép

+ Dao băm 1: có 16 lưỡi, chặt sơ bộ lớp mía thành từng đoạn

+ Dao băm 2: có 128 lưỡi, đánh tơi, phá vỡ tế bào mía, làm thể tích cây mía giảm.+ Dao Băm 3: có 192 lưỡi, đánh nhuyễn, phá vỡ tế bào mía triệt để, dễ lấy nướcmía trong quá trình ép

Tốc độ quay của dao băm 730 vòng/phút

- Các biến đổi:

+ Vật lý: đến quá trình băm nguyên liệu có nhiều biến đổi lớn về mặt vật lý.Mía từ trạng thái nguyên cây đã được băm nhỏ, giảm kích thước một cách đáng

kể Nước trong mía thoát ra ngoài

+ Sinh học: nước mía dễ dàng thoát ra ngoài tạo điều kiện cho vi sinh vật pháttriển mạnh

Mía sau khi được băm nhỏ đi qua một nam châm để hút tạp chất kim loại có trongmía, nhằm làm sạch và tăng hiệu suất ép mía

bã còn chứa ít đường

Hình 3.2: Sơ đồ thẩm thấu kép

* Chế độ thẩm thấu:

+ Nhiệt độ nước tưới thường 60- 650C

+ Nếu nhiệt độ nước tưới thẩm thấu thấp <500C hiệu suất ép giảm do khả năng hòa tanđường trong mía kém

+ Nếu nhiệt độ nước tưới thẩm thấu > 650C sẽ hòa tan các chất keo nhớt cao dẫn đếnnước mía hỗn hợp chứa các chất phi đường nhiều (AP nước mía hỗn hợp giảm) làmcho khả năng kết tinh đường kém

+ Nước thẩm thấu thường lấy từ nước ngưng tụ ở các nồi bốc hơi cuối

+ Thường áp suất thẩm thấu khoảng từ 2-3 kg/cm2

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu:

+ Lượng nước thẩm thấu: khi tăng ẩm thì độ trích ly tăng (tăng hiệu suất ép) nhưng tớimột giới hạn nào đó thì ẩm tăng nhưng hiệu suất ép thì tăng rất ít Do đó lượng nướcdùng thẩm thấu phải có tỉ lệ nhất định Nếu lượng nước quá nhiều gây tổn thất nhiệt,tăng lượng tạp chất và gây ma sát trượt Lượng nước thẩm thấu tốt nhất là khoảng (25-30)% khối lượng mía ép

+ Áp lực nước thẩm thấu: Áp suất phù hợp với chiều dày lớp mía, áp suất cao quá sẽ

bị bắn ra ngoài, thấp quá không thẩm thấu đến đáy lớp bã Nhưng cũng tuỳ theo độdày mỏng của lớp mía, nếu lớp mía dày dùng áp suất cao, lớp mía mỏng dùng áp suấtthấp

+ Thời điểm thẩm thấu: ngay sau khi bã mía ra khỏi trục ép Sau khi nước mía thoát ratrong tế bào tạo ra nhiều lỗ hỏng nên không khí dễ dàng thâm nhập làm giảm lượngnước thẩm thấu vào bã mía và máy ép tốn thêm một phần công để đẩy không khí ra.+ Nhiệt độ nước thẩm thấu: nhiệt độ càng cao thì các phân tử nước chuyển động càngnhanh, nước khuếch tán càng tốt nhưng nhiệt độ quá cao sẽ thủy phân celluloz míathành những chất keo

+ Cách tưới nước thẩm thấu: tưới suốt chiều rộng lớp bã

* Ảnh hưởng của thiết bị đến quá trình ép:

+ Tình trạng thiết bị: Các máy ép hiện đại gồm các cải tiến có thể làm tăng năng suất

ép Mặt khác sự mòn của rãnh răng, hao mòn trục ép, các bề mặt ma sát, đặc biệt ở bộphận áp lực nén trục đỉnh, máy ép hay hư hỏng lặt vặt có thể gây trở ngại cho năngsuất ép

+ Tốc độ máy: Tốc độ quay của trục ép có ảnh hưởng tương đối rõ đến hiệu suất ép.Với chiều dày lớp mía nhất định nếu ta tăng tốc độ quay của trục ép thì hiệu suất ép sẽgiảm Tuy nhiên sự thay đổi này là rất nhỏ nếu ta sử dụng tốc độ trục quay dưới 5vòng/phút Tốc độ không chỉ có tác dụng hoàn thành chỉ tiêu sản xuất mà còn có tácdụng nâng cao năng suất và công suất máy ép Hiện nay để đạt được hiệu quả caothường bố trí các trục của máy ép sau nhanh dần

+ Miệng ép: Cửa nạp và cửa thoát của máy ép cùng với việc lắp lược đáy ảnh hưởnglớn đến quá trình nạp mía vào máy ép Tỷ lệ độ mở miệng giữa cửa vào và cửa ra củatừng máy ép càng lớn thì cửa nạp chịu lực càng nhỏ, nạp liệu càng dễ

+ Áp lực trục đỉnh: Áp lực ở trục đỉnh đối với năng suất không có ảnh hưởng rõ rệt.Chủ yếu tác dụng đến hiệu suất ép Nhưng khi trục đỉnh chịu áp lực tương đối nhỏ,mía vào máy ép dễ dàng Khi áp lực trục đỉnh tăng, khả năng lấy nước mía tăng

- Các biến đổi:

+ Vật lý: lượng nước trong bã mía giảm mạnh, các tế bào bị phá vỡ triệt để

+ Hóa học: lượng đường saccharose được trích ra gần như hoàn toàn

+ Sinh học: có nhiều biến đổi từ khi đốn chặt đến khi ép lấy nước Cây mía vànước mía tiếp xúc với nhiều hệ vi sinh vật phức tạp

Nước mía có độ đường khoảng 10 – 14%, pH = 5 – 5,5, nhiệt độ 250C, là môitrường thuận lợi cho vi sinh vật sinh trưởng nhanh chóng, hoạt động của chúng gây ranhững tác hại chủ yếu sau:

- Chuyển hoá và làm mất đường trong nước mía đồng thời sinh ra các tạp chấtkhác

- Sinh ra các khối nhầy, dẻo gây mất cân bằng trong sản xuất như: nghẹt đườngống, van… làm tăng độ nhớt của dung dịch gây khó khăn cho công đoạn nấuđường và kết tinh

Các vi sinh vật thường gặp trong nước mía là

- Leuconostoc: là loại sản sinh các khối nhầy bẩn

- Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus mesentericus,…: tạo ra những bào tử

hiếu khí

- Micrococcus: loại không sinh bào tử hiếu khí

- Ngoài ra có khoảng 26 loại nấm men khác nhau, trong đó chủ yếu là loại

Saccharomyces.

Hỗn hợp nước mía sau khi ép có thành phần tương đối phức tạp, các thành phần hoáhọc này thay đổi tuỳ theo giống mía, điều kiện canh tác, đất đai, điều kiện khí hậu,phương pháp và điều kiện lấy nước mía của nhà máy…

Nước mía hỗn hợp có một lượng lớn chất không đường, đa số những chất này gây ảnhhưởng không tốt cho quá trình sản xuất Vì vậy mục đích chủ yếu của việc làm sạchnước mía là:

- Loại tối đa chất không đường ra khỏi hỗn hợp, đặc biệt là các chất có hoạt tính bềmặt và các chất keo

- Trung hoà nước mía hỗn hợp

- Loại những chất rắn lơ lửng trong nước mía

Nhà máy làm sạch theo phương pháp sunfit hóa axit (xông SO2 vào nước mía đến pHaxit)

+ Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường đặc biệt là protein, chất mầu

và những chát tạo muối không tan

+ Phân huỷ một số chất không đường như: đường chuyển hoá, amit

+ Tác dụng cơ học: các chất kết tủa được tạo thành có tác dụng kéo theo nhữngchất lơ lửng và những chất không đường khác

+ Sát (khử) trùng nước mía

Khối lượng vôi sử dụng 2,039kg/tấn mía

* Yêu cầu chất lượng của vôi:

- Chất lượng vôi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch Nếu vôi có nhiều tạp chất,khi cho vôi vào nước mía sẽ làm tăng tạp chất, lắng, lọc và kết tinh khó khăn

- Vôi cần đạt các tiêu chuẩn sau: CaO > 78%

- Các thành phần khác như Al2O3, Fe2O3, SiO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc nướcmía và đóng cặn trong thiết bị.

- Vôi được cho vào nước mía ở dạng sữa vôi có tác dụng làm hổn hợp đồng đều,khống chế dễ dàng Nhưng bản thân sữa vôi có chứa một lượng nước nhất định, tănglượng nhiệt bốc hơi Hiện nay dạng sữa vôi được dùng rộng rãi trong các nhà máyđường Nồng độ sữa vôi thường là 5-80 Bé

P2O5 là yếu tố quan trọng đối với hiệu quả làm sạch Hàm lượng P2O5 càng nhiều thì

sự làm sạch nước mía càng tốt, càng nhanh Lượng P2O5 thích hợp để làm sạch tốtnước mía khoảng 300-400 mg/l

Trong công đoạn làm sạch lượng P2O5 trong nước mía thích hợp thì phản ứng tạo rakết tủa Ca3(PO4)2, chất kết tủa này có khả năng hấp thụ lớn các chất keo, chất màucùng chất kết tủa nên nước mía thu được trong hơn, tốc đọ lắng nhanh hơn và lọc dễdàng hơn

Khối lượng H3PO4 sử dụng 0,217 kg/tấn mía

3Ca(OH)2 + 2K3PO4 Ca3(PO4)2 + 6KOH

Ca(OH)2 + K2SO4 CaSO4 + 2KOH

Tác dụng với H3PO4 được thêm vào nước mía

4H3PO4 + 2Ca(OH)2  2Ca(H2PO4)2 + 4H2O

Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2  Ca3(PO4)2 + 4H2O

Phân huỷ đường khử: khi cho vôi vào thì pH nước mía tăng, trong môi trườngkiềm đường khử bị phân huỷ, tạo các chất màu, các acid hữu cơ các acid này lại tácdụng với Ca tạo ra muối hoà tan hoặc không tan

Các chất không đường chứa nhóm amin như albumin, acid amin, amít khi tácdụng với vôi có thể sinh ra các muối canxi hoà tan và thoát ra khí NH3

+ Sinh học: Vôi có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật làm cho nước mía được tiệttrùng

+ Nhiệt độ cao  độ hòa tan của muối trong dung dịch nước mía giảm, kết tủaCaSO3 hoàn toàn.

+ Thúc đẩy phản ứng hóa học cho quá trình hấp thụ SO2 sau đó

Khi ở các mốc nhiệt độ, nước mía có các thay đổi:

> 38oC, ở pH kiềm: đường khử bắt đầu phân hủy

> 41oC: giảm dần hoạt động của vi khuẩn

> 55oC: thúc đẩy phân hủy đường khử sinh chất keo, chất màu và tạo ra axít hữu cơ

+ Tạo kết tủa CaSO3 hấp thụ tạp chất phi đường

+ Tạo pH đẳng điện vùng axit để ngưng kết các chất keo có điểm đẳng điệnthấp

+ Tẩy màu một phần nước mía

Khí SO 2 :

- Sự tạo thành SO2 : SO2 được tạo thành khi đốt cháy lưu huỳnh trong không khí

S + O2  SO2

32 32 64Theo phản ứng 1 kg S khi cháy cần có 1 kg oxy, phản ứng cháy toả nhiệt 2217 kcal/kglưu huỳnh Nhiệt độ cháy của lưu huỳnh là 363oC

Thể tích tối đa của SO2 trong khí cháy là 21% Tuy nhiên không thể đạt đuợc sự đốtcháy 100% lượng oxy trong không khí và cần phải cho phép có một lượng không khí

dư cao hơn lý thuyết gấp 8 hoặc 9 lần trọng lượng lưu huỳnh cho nên chỉ có khoảng10% SO2 trong khí đốt lưu huỳnh (có thể đạt được từ 12% đến 16% trung bình là14%)

- Những điểm cần chú ý khi đốt S:

+ Bảo đảm độ ẩm lưu huỳnh ở mức tối thiểu theo qui định và tuyệt đối tránh ẩm, sắt.Nếu trong lưu huỳnh có lượng ẩm cao hoặc với sự hiện diện của nước, sắt lưu huỳnhkhi cháy cho anhydric sulphuric SO3 thay vì anhydric sulphurơ Khi phản ứng với

nước, SO3 ngay lập tức thành acid sunphuaric ăn mòn kim loại và kết hợp với CaOsinh ra kết tủa đóng cặn thiết bị bốc hơi Do vậy bằng mọi cách phải tránh đưa nướcvào lò đốt lưu huỳnh Phải luôn luôn làm khô không khí đốt lưu huỳnh bằng cách cho

đi qua vôi cục sống có đặc tính rất háo nước và sẽ hút ẩm trong không khí

+ Nhiệt độ đốt lưu huỳnh không được quá cao Thông thường nhiệt độ trong lò ởkhoảng 320 - 350oC và khi ra khỏi lò là khoảng 250 - 300oC

- Nếu nhiệt độ thấp thì S cháy không hoàn toàn

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

 Tránh đưa nhiệt độ khí lên quá 300oC vì ở điểm này sẽ xảy ra sự thăng hoa làmcho hiệu suất tạo thành SO2 giảm và khí S sẽ bay ra ngoài theo đường ống dẫn,gặp lạnh biến thành S tinh thể đọng lại trong các đường ống làm tắt ống

 Nhiệt độ cháy cao, oxy nhiều, tạo thành SO3 làm giảm hiệu suất tạo SO2 và nếu

có nước hoặc sắt thì tạo thành H2SO4

 Phân ly SO2 : ở 1200oC, SO2  S + O2 và ôxi mới sinh ra tác dụng ngay lập tứcvới SO2 bao quanh tạo thành SO3 Phản ứng này được nhận thấy bắt đầu từnhiệt độ khoảng 900oC

Khối lượng SO2 sử dụng 0,785 kg/tấn mía Cường độ xông SO2 13 – 16 mg/mlHg.Canxi sunphít không tan trong nước nhưng tan trong acid sunphurơ, do đó khi thông

SO2 quá lượng có thể làm cho canxi sunphit kết tủa biến thành bisunphit hòa tan CaSO3 + SO2 + H2O  Ca(HSO3)2; tương tự như vậy kalisunphit biến thành kalibisunphit

Giảm hiệu quả làm sạch do muối canxi sunphit kết tủa bị giảm Khi gia nhiệt thì muốibisunphit canxi bị phân giải tạo thành muối sunphit canxi kết tủa đóng cặn trên bề mặtống truyền nhiệt: Ca(HSO3)2  CaSO3 + SO2 + H2O

- Các biến đổi:

+ Vật lý: pH nước mía giảm  độ nhớt giảm

+ Hóa học:

Trung hoà lượng vôi dư trong nước mía:

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

 Ngưng kết được một số chất keo

Biến muối cacbonat thành muối sunphit:

Trong nước mía có hàm lượng muối cacbonat của kali, canxi nhất định khi thông SO2

tạo thành canxi sunphit và kali sunphit

+ Tạo nhiều kết tủa CaSO3

Nếu pH quá thấp hay quá cao sẽ dẫn đến ảnh hưởng không mong muốn:

+ pH axit: Sự chuyển hoá đường Saccaroza không phụ thuộc vào nồng độ ion H+,trong nước mía nồng độ H+ càng lớn thì tốc độ chuyển hoá càng nhanh Khi đường bịchuyển hoa gây tổn thất thu hồi đường, và trong quá trình chế biến làm giảm độ tinhkhiết của mật chè, ảnh hưởng tốc độ kết tinh đường

+ pH kiềm: Làm phân huỷ đường Saccaroza khi dung dịch đường có pH cao (trongmôi trường kiềm), dưới tác dụng của nhiệt đường Saccarôza bị phân huỷ thành đườngkhử (glucôza và fructôza) pH càng cao thì sự phân huỷ càng nhiều và sinh ra các chấtphức tạp (Furfurol, 5-hidroximetyl-furfurol, axit lactic, axit axetic, axit focmic ) Cácchất này có thể tiếp tục bị oxi hoá của oxy không khí

- Các biến đổi:

+ Vật lý: pH của nước mía giảm

+ Hóa học: kết tủa CaSO3 tạo ra nhiều hơn do điều kiện pH

+ Kết tủa càng hoàn toàn CaSO3.

Khi nhiệt độ tăng nước mía thay đổi:

> 61oC: hoạt động của một số men và vi khuẩn bị đình chỉ.

> 74oC: ngưng hoạt động của một số vi khuẩn thông thường

> 81oC: nhiệt độ cao nhất có thể chịu đựng của vi khuẩn có vỏ bọc, toàn bộ vikhuẩn ngừng hoạt động

82oC là nhiệt độ cần thiết của qúa trình lắng trong, albumin bắt đầu ngưng kết vàthể keo mất tính chất hoãn xung do đó mà pH cũng có thể giảm

95oC những kết tủa thì rắn chắc lại do sự thoát nước, độ nhớt của nước mía giảmxuống rõ rệt và tốc độ kết tủa càng nhanh

100oC một phần Ca3PO4 trở thành muối photphat kiềm không tan [Ca(OH)2

Ca3(PO4)2] và muối photphat acid calôit Ca(H2PO4)2 và acid phôtphoric điện ly(H3PO4) và kết quả là pH giảm xuống

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

- Các biến đổi:

+ Vật lý: Nhiệt độ nước mía tăng cao làm giảm độ nhớt của dung dịch dẫn đếntốc độ lắng của nước mía tăng lên

+ Hóa học: kết tủa CaSO3 có đặc tính là khi nhiệt độ cao độ hòa tan giảm, còn

ở nhiệt độ thấp lượng đó nhiều Khi gia nhiệt thì độ hòa tan của CaSO3 giảmnên tạo thêm càng nhiều kết tủa

+ Sinh học: các hệ vi sinh vật có trong nước mía bị tiêu diệt hoàn toàn

3.2.2.6. Lắng chìm

- Mục đích: Nước mía hỗn hợp sau khi qua các giai đoạn gia công như gia vôi,gia nhiệt, xông SO2, trung hòa sẽ sản sinh ra rất nhiều chất kết tủa Đồng thờimột số chất keo bị phá hủy tạo thành rất nhiều đám ngưng tụ Những hạt kếttủa này cùng với các hạt rời to nhỏ khác phân tán lơ lửng trong nước mía vì thếcần phải tiến hành lắng để tách chất rắn khỏi chất lỏng mới có thể thu đượcnước mía trong sạch

Sử dụng chất trợ lắng Tolosep A6XL 0,003 kg/tấn mía

3.2.2.7. Lọc chân không

Quá trình lắng phân chia nước mía được xử lý thành 2 phần: nước mía trong nổi lêntrên và nước bùn lắng tập trung ở phía đáy Nước bùn chứa khoảng 95% nước đường.Nước bùn được trộn thêm bã mía rồi đưa vào thiết bị lọc chân không có độ chânkhông 400 – 500 mmHg

- Mục đích: tách các kết tủa chứa trong đó gồm các muối không hòa tan và cámmía bị kéo theo và thu hồi lượng nước đường

- Chất khô trong bùn lọc không nên dưới 4,5%, tỷ lệ tốt nhất là 5,5-6%

- Để tránh bùn lắng đọng ở bể chứa cần cho máy khuấy được duy trì hoạt đồng liêntục; đồng thời để tránh phá vỡ các phần tử bùn nhỏ đã kết tủa

- Nhiệt độ: Độ nhớt của nước mía và nhất là các chất keo nhớt và sáp mía thường cảntrở diện tích lọc Độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng, tốt nhất là nên lọc ở nhiệt độ cao,thường là trên 80oC Nếu nhiệt độ thấp hơn sẽ gây rủi ro cho vải lọc vì bị bít lỗ bởi sápmía Vì thế không nên để nước bùn đi lọc tràn thành bể chứa vì khi cho quay lại sẽlàm nguội toàn khối nước bùn

- Tốc độ lọc: Có thể tính tốc độ lọc khoảng 250 đến 400 lít nước bùn/m2 diện tíchlọc/giờ - pH: nước bùn đi lọc pH khoảng 7,5-8

- Nước rửa: lượng nước dùng rửa bùn đi theo chè lọc trong chỉ là một phần nhỏkhoảng 20 - 25% so với lượng nước rửa đi vào máy lọc, thường dùng khoảng 1,5-2%

so với trọng lượng mía hoặc 100-150% trọng lượng bùn lọc Nhiệt độ nước rửa tốtnhất từ 75-90oC và phun dưới áp lực 3-4 kg/cm2

- Lọc tốt thì tổn thất đường theo bùn < 1,7%

3.2.2.8. Lắng nổi

- Mục đích:

+ Chất lượng đường thu được tốt hơn do loại được tạp chất và chất màu

+ Tăng khả năng làm việc của nồi nấu và li tâm do độ nhớt giảm

+ Giảm tinh độ của mật

+ Tăng tổng thu hồi do tăng độ tinh khiết của sirô và nấu kiệt mật hơn

+ Công nghệ này cho phép duy trì chất lượng của đường trong trường hợp xấunhất là bị xáo trộn từng phần của bồn lắng nước mía hoặc một lượng dư bãnhuyễn ở chè trong

Nguyên lý chung:

Về mặt cơ bản là cho thêm các tác nhân hóa lý như phôtphat natri, chất tạo bọt, axitphotphoric và một chất trợ lắng anion Chức năng tác dụng chung bao gồm làm nổicác tạp chất hiện có mặt trong si rô, kết hợp thêm việc sục khí và gia nhiệt cho phéptách bằng lắng nổi các tạp chất đó do sự khác biệt về tỷ trọng giữa chúng và sirô

Chức năng của quá trình photphat hóa:

- Cho thêm axit photphoric và photphat natri có tác dụng kết hợp với các ion Ca2+ còntồn tại trong siro để tạo thành kết tủa photphat canxi Động học của quá trình kết tủaphotphat canxi xãy ra hơi chậm, sau 45 phút phối liệu vẫn còn tồn tại phản ứng kết tủa

và phần lớn tạo thành trong 12-15 phút đầu Nhiệt độ yêu cầu tối thểi 72oC để có đượcmột kết cấu tinh thể theo yêu cầu và để hổ trợ quá trình động học của phản ứng Quátrình này sẽ được gia tăng ở pH thấp vì độ nhớt giảm tạo thuận lợi cho quá trình hấpthụ tạp chất và giảm độ màu nhưng lại gây mất mát do chuyển hóa đường sacaroza

- Tất cả các tạp chất của sirô đều có bản chất huyền phù và phần lớn có điện tích âm,

vì vậy các phân tử đó bản thân nó đẩy nhau tránh việc cùng nối với nhau tạo nhủ.Ngoài ra các nhủ tương đó khá bền vững vì có tính chất háo nước Vì vậy để có thểkết tủa cần thiết phải trung tính hóa các điện tích và tách nước của quá trình hòa tan,việc này được thực hiện bằng cách cho thêm các hóa chất vào

Khi mà các nhủ tương đã được hình thành bền vững thì lập tức được tách khỏi dungdịch bằng cách nổi lên và để quá trình này được thuận lợi, dung dịch sirô cần được sụckhí và gia nhiệt

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý lắng nổi

- Cho dung dịch photphat natri, axit photphoric và detergent (FDA) vào nồi bốc hơicuối cùng phía trên mặt sàng nồi bốc khoảng 0,3 m để trộn với sirô trong nồi bốc

- Từ nồi bốc cuối cùng sirô được đưa vào thùng chứa sirô nguyên, chức năng của côngđoạn này là duy trì thời gian tiếp xúc cho phép một cung cấp đều đặn vào thiết bị lắngsirô và cả thời gian phản ứng của các tác nhân hoá đưa vào Nếu sirô đi sunphít lần 2thì từ nồi bốc hơi được bơm sang thiết bị sunphit hoá trước khi vào thùng chứa

- Sirô đã xử lý hoá chất sơ bộ được bơm tới thiết bị gia nhiệt với các bước đi thay đổi,trước đó đã đi qua bộ sục khí

- Nhiệt độ phải đạt được của si rô sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt phụ thuộc vào Bx:Bx<60 t0 =80oC

Bx=60-65 t0 =85oC

Bx>65 t0 =90oC

- Sau đó sirô được đưa qua thiết bị sục khí thứ hai để điều chỉnh lại mức độ sục khícần thiết Nếu trường hợp si rô đã đủ nhiệt độ cần thiết thì không cần qua gia nhiệt bổsung bằng cách xông hơi trực tiếp

Ở bước xử lý đầu tiên yêu cầu nhiệt độ không dưới 75oC để đảm bảo cho kết tủaphotphat canxi có kết cấu tinh thể phù hợp và hấp thụ các tạp chất để tách khỏi dungdịch Ngoài ra sự gia tăng nhiệt độ sẽ giảm độ nhớt của sirô tạo điều kiện cho quátrình lắng nổi của các nhủ hình thành vì đã hấp thụ các bọt khí Với việc sục khí thíchhợp và nhiệt độ thích hợp đó là các cơ sở cơ bản cho quá trình nổi tốt

Ở thùng cấp liệu sirô được xử lý hóa chất lần 2, cho thêm vào dung dịch chất trợ lắngkeo thụ anionich Thiết bị này được thiết kế sao cho sự hổn hợp dung dịch đạt tới độđồng đều tối đa giữa chất keo tụ và sirô Mạng lưới huyền phù của polime liên kết vớicác phân tử không có sức bền cơ học và mọi chuyển động mạnh nào cũng có khả năngphá vỡ kết cấu polime của các nhủ Như vậy sau khi đã cho chất trợ lắng vào dungdịch sirô không được phép đi qua bất cứ công đoạn bơm nào Vì vậy để cấp liệu vàothiết bị lắng nổi phải cấp theo chênh lệch độ cao Lớp nhủ này có tácdụng mạnh ở 80-

85oC và yêu cầu việc định lượng phải chính xác, vì một lượng dư của chất trợ lắngcũng dẫn đến độ lớn của hạt nhủ tăng, hoặc việc tạo thành các hạt nhủ nhỏ ở sirô đãlắng xong

Định lượng các hóa chất: Liều lượng tính theo tổng hàm lượng chất khô: ppm

Sử dụng hơi nóng để gia nhiệt nước mía lên đến nhiệt độ 110 - 1150C

- Mục đích: nước mía trong thu được sau quá trình lắng lọc nhiệt đã giảm xuống

vì vậy cần phải gia nhiệt để làm tăng nhiệt độ dung dịch để giúp cho quá trìnhbốc hơi được an toàn và nâng cao hiệu quả bốc hơi

- Hệ thống bốc hơi được xem là một nơi cung cấp hơi áp suất thấp cho nhà máy (hơithứ) nhằm giảm chi phí lượng hơi sử dụng do tận dụng hơi bốc lên để gia nhiệt và nấuđường.

- Đồng thời đây cũng là nơi tiêu thụ hơi áp suất thấp: dùng hơi thải turbin để bốc hơinước mía, hơi thứ của hiệu trước làm hơi đốt cho hiệu sau

- Tuy nhiên việc sử dụng hơi thứ cho nấu đường và gia nhiệt phải được tính toán saocho cân bằng hơi trong nhà máy được đảm bảo

Sử dụng nước ngưng tụ:

- Nước ngưng tụ từ các hiệu bốc bao gồm nước ngưng tụ của hơi thải turbin hoặc hơi

từ lò đốt đã giảm áp và do bốc hơi từ nước mía không phải là nước cất nguyên chất,

do đó tùy theo nguồn hơi cấp mà tách lấy các loại nước ngưng tụ vào các thùng khácnhau, thông thường có 2 loại: nước ngưng tụ từ hơi sống và hơi thứ

- Việc sử dụng các loại nước ngưng tụ như sau:

+ Nước ngưng tụ của hiệu 1: cấp cho lò hơi

+ Nước ngưng tụ của hiệu 2: cấp bổ sung cho lò hơi nếu như không bị nhiễm đưòngquá mức cho phép

+ Nước ngưng tụ của các hiệu cuối: thẩm thấu mía, hòa loãng mật, dùng nấu đường, litâm, lọc bùn

Giảm tổn thất hàm lượng đường saccaroza và đảm bảo chất lượng mật chè:

Khi cô đặc phải đảm bảo chất lượng mật chè, bằng các biện pháp thao tác hợp lý và sửdụng công nghệ bốc hơi thích hợp, giảm thời gian lưu của mật chè trong thiết bị bốchơi, giảm thấp nhiệt độ bốc hơi nhằm giảm sự phân hủy đường khử và sự biến đổi củađường saccarozo cũng như sự mất đường theo hơi thứ

Đảm bảo cung cấp mật chè có chất lượng cao và tổn thất đường saccaroza trong bốchơi là thấp nhất

* Nhà máy sử dụng phương án bốc hơi chân không 5 hiệu

Bơm nước ngưng sang lò hơi Bơm nước ngưng sang các quá trình công nghệ

Hơi thải của tuabin dùng làm hơi đốt Hơi thứ hiệu I làm hơi đốt cho hiệu II, hơi thứhiệu II làm hơi đốt cho hiệu III, hơi thứ hiệu III là hơi đốt cho hiệu IV, hơi thứ hiệu IVlàm hơi đốt cho hiệu V, còn hơi thứ hiệu V đưa đến tháp ngưng tụ tạo chân không.Nước mía qua mỗi hiệu sẽ bị bốc hơi nước một phần, do đó nồng độ nước mía sẽ tănglên, để sirô đạt đến Bx= 55 – 60% Điều kiện cần thiết là phải có sự chênh lệch nhiệt

độ giữa các hiệu, nhiệt độ giảm dần từ hiệu I đến hiệu V, đồng thời phải có sự chênhlệch nhiệt độ hơi đốt và dung dịch đường, hay sự chênh lệch áp suất của hơi đốt và hơithứ trong các hiệu, áp suất trong các hiệu cũng giảm dần từ hiệu đầu đến hiệu cuối Áplực hiệu đầu: 1- 1,5MPa, hiệu cuối: -0,07 đến -0,08MPa

Hệ thống bốc hơi chân không 5 hiệu

+ Khử chất màu thành chất không màu (tẩy màu)

+ Giảm độ nhớt của siro  có lợi cho kết tinh đường

- Các biến đổi:

+ Vật lý: do pH giảm nên độ nhớt của siro cũng giảm, màu của siro nhạt hơn.+ Hóa học:

Tẩy màu dung dịch đường:

+ Phần lớn những chất màu là những hợp chất hữu cơ cao phân tử và trong phân tử cónối đôi, có tính oxi hóa Khi cho SO2 vào sẽ tác dụng với chúng để tạo thành chấtkhông màu hay có màu nhạt hơn Tác dụng tẩy màu xảy ra trong môi trường axít

Ngăn ngừa sự tạo màu:

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

+ SO2 ngăn ngừa ảnh hưởng không tốt của oxi không khí Oxi không khí chỉ phát huytác dụng khi có chất xúc tác, trước hết khi có mặt các ion Fe2+, Fe3+, Cu2+ nó giúp oxikhông khí oxi hóa các chất không màu thành chất màu

+ SO2 có tác dụng khử các ion sắt gây màu đậm hơn so với kim loại sắt

+ SO2 có tác dụng bao vây nhóm cacbônyl có khả năng tạo chất màu, ngăn ngừa sựtạo thành phức chất sắt và phản ứng ngưng tụ với những chất không đường hữu cơkhác

+ SO2 phá hủy được các chất muối của polyphênol biến màu đen thành không màu vàkhông kết tinh theo đường như muối tanin sắt

SO2 không thể ngăn ngừa sự tạo thành chất màu một cách hoàn toàn, khoảng mộtphần chất màu do sự phân hủy của đường khử trong môi trường kiềm không bị mấtmàu bởi tác dụng của SO2 Thông SO2 không ngăn ngừa được sự phân hủy sacaroza

và đường khử, tuy nhiên ngăn ngừa được sản phẩm có màu của sự phân hủy và kiềmhảm khả năng oxi hóa và tác dụng xúc tác của ion kim loại

bỏ bột thì nấu đến độ quá bão hòa α =1,1-1,15 cho bột đường vào và tiếp tục nấu.Nguyên liệu chính nấu non A là mật chè.

Đường non A nấu đến nồng độ 92-93oBx thì xả xuống Thường nấu non A mất 3-5 giờđồng hồ

Đường B:

Đặc điểm: tinh thể đều và nhỏ hơn đường A; đường B là sản phẩm trung gian của chế

độ nấu đường 3 hệ

Độ nguyên chất AP của đường non B thường 68-72%; mật nguyên B có độ tinh khiết

Ap =45-50% Nếu độ tinh khiết của mật nguyên B nhỏ hơn 45% thì khó khăn cho nấuC

Phương pháp nấu giống như đường A Nguyên liệu chính nấu non B là mật loãng vàmật nguyên A

Đường non B nấu đến nồng độ Bx = 94-96 thì xả xuống; thời gian nấu non B khoảng

Hình 3.5: Sơ đồ chế độ nấu đường hỗn hợp

Có thể chia quá trình nấu đường ra 5 giai đoạn: cô đặc đầu, tạo mầm tinh thể, cố định tinh thể, nuôi tinh thể lớn lên và cô đặc cuối

Cô đặc đầu:

Mục đích : Cô dung dịch đến nồng độ cần thiết để đưa dung dịch đến trạng thái quábão hòa chuẩn bị cho sự tạo mầm tinh thể Tùy theo phương pháp gây mầm mà khốngchế nồng độ khác nhau

Điều kiện kỹ thuật:

+ Giai đoạn này cô ở độ chân không thấp nhất (600-620 mmHg) để giảm nhiệt độ sôidung dịch (thường nhiệt độ là 60-65oC), giảm sự phân hủy đường

+ Lượng nguyên liệu gốc (mật chè hoặc đường hồ) cần phải phủ kín bề mặt truyềnnhiệt của nồi nấu tránh hiện tượng cháy đường

+ Tốc độ cho nguyên liệu vào nồi chậm, nếu cho nhanh quá dễ dẫn đến mất đường + Áp lực hơi cấp phải thích hợp, nếu cao quá sẽ làm tăng quá tình đối lưu (do nồng độlúc đầu còn thấp) dễ xãy ra hiện tượng thoát đường

Tạo mầm tinh thể:

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

Điều kiện kỹ thuật:

+ Đây là thời điểm quan trọng của quá trình nấu đường Dùng kinh nghiệm hoặc cácdụng cụ kiểm tra để tìm thời điểm tạo mầm tinh thể

+ Có thể quan sát sự thay đổi của dung dịch đường trong nồi nấu như sau: đầu tiêndung dịch sôi mạnh, các bọt hơi chuyển động nhanh trên kính quan sát Khi cô đặc độ

nhớt dung dịch tăng lên, sự truyền nhiệt và sự sôi giảm, các bọt khí chuyển động rấtchậm, đồng thời các giọt mật rơi chậm trên kính và để lại nhiều vết

Phương pháp tạo mầm tinh thể tại nhà máy:

+ Phương pháp này thời gian nấu ngắn và dễ nấu nhưng giảm chất lượng đường domầm tinh thể là tinh thể đường cấp thấp hơn tạo nên

Chỉnh lý tinh thể (cố định tinh thể)

- Mục đích: Sau khi các tinh thể đã tạo đủ, nhanh chóng dùng nguyên liệu hoặc nướcnấu 2-3 lần để giảm độ quá bão hòa xuống còn 1,05-1,1, không cho tinh thể mới xuấthiện Giai đoạn này gọi là cố định tinh thể Ổn định số lượng tinh thể và làm cho tinhthể cứng và rắc chắc hơn

- Yêu cầu:

+ Làm cho các tinh thể đã có không bị hòa tan và tinh thể mới không xuất hiện

+ Khống chế độ quá bão hòa thuộc vùng ổn định bằng các nấu nước 2 - 3 lần

Nuôi tinh thể:

- Mục đích : Nhiệm vụ của giai đoạn này là nuôi tinh thể lớn lên nhanh chóng và đều,cứng bảo đảm chất lượng đường bằng cách nấu với các nguyên liệu đã được phối liệu

- Nguyên tắc nạp liệu chung là:

+ Nguyên liệu cho vào nấu phải có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-50C đểgiữ nhiệt độ sôi trong nồi, tăng khả năng truyền nhiệt và trộn đều với đường non trongnồi

+ Nguyên liệu có độ tinh khiết cao cho vào trước, nguyên liệu có độ tinh khiết chovào sau để không ảnh hưởng đến chất lượng đường thành phẩm

+ Thực hiện nấu nước sau mỗi lần nạp liệu (thường dùng đối với các loại đường cấpthấp)

Cô đặc cuối:

- Mục đích: Khi nấu đường đến một mức độ nào đó tinh thể đạt kích thước nhất địnhthì ngừng cho nguyên liệu và tiếp tục cô đến nồng độ ra đường nhằm bốc hơi thêmmột 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 + Cô đặc đến nồng độ yêu cầu của từng loại đường non Ở nồng độ cao nhất mà vẫnđảm bảo đối lưu tốt thì tổn thất đường trong mật sẽ ít nhất

+ Trước khi xả đường non thường cho nước nóng để giảm sự hình thành tinh thể dại

do giảm nhiệt độ đột ngột Khi đường non đi từ nồi nấu ra ngoài, giảm độ nhớt mậttạo điều kiện ly tâm

- Các biến đổi:

Chuyển hóa đường:

Đường non trong nồi sau khi hình thành tinh thể thì tính ổn định cao, thành phần hóahọc và đặc tính tinh thể không có gì thay đổi lớn

- Sự chuyển hóa đường chủ yếu ở mật cái

- Các yếu tố làm cho mật cái chuyển hóa là nhiệt độ, pH và thời gian Vì sử dụng côngnghệ làm sạch sunphít hóa nên pH mật chè 5-6; sau đó qua nhiều lần nấu, do các loạiphản ứng hóa học, độ axít của nó giảm đi đôi chút Nưóc đường có tính axít như vậycộng với nhiệt độ trong khoảng 65 đến 75oC thì sự chuyển hóa đường là tất nhiên

Phân hủy đường khử:

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

- Phản ứng tạo chất màu giữa đường khử với acid amin

- Đường khử phân hủy tạo những hợp chất acid hữu cơ

- Lượng đường tổn thất do 2 phản ứng đó khoảng 1,1-1,5%, đường non có độ tinhkhiết càng thấp, sự phân hủy đường càng tăng

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 chất khôngđường tăng Một số đạt đến trạng thái quá bảo hòa và có khả năng kết tinh với đườnghoặc kết tủa như muối canxi, magie của một số acid hữu cơ như canxi aconitat, magiêaconitat và canxi oxalat và vô cơ canxi sunphít, canxi phôt phát

- Một số acid amin kết hợp với đường khử tạo thành hợp chất hữu cơ chứa ni tơ tantrong dung dịch, ngòai ra còn hàng loạt các phản ứng khác sinh màu do tác dụng củasắt

- Tiếp nữa là sinh ra đường cháy do đối lưu không tốt, bị quá nhiệt cục bộ Thực tế thìchỉ cần một ít đường cháy là đã đủ để tinh thể hút vào và bị nhuốm màu

- Các chất khác như tinh bột, pectin có khả năng kết tinh cùng với sacaroza và liên kếtbền trong tinh thể đường

- Một số tạp chất như sắt, bari và một số phân tử của các chất lắng cặn có thể bị kếttinh đường hấp thu, phân bố đều trong tinh thể hình thành hiện tượng cộng tinh

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tinh đường:

- Ảnh hưởng của mức độ quá bão hòa

+ Trợ tinh còn có tác dụng làm cho đường non thích hợp với quá trình phân mật (điềukhiển độ nhớt và nhiệt độ của đường non)

+ Trợ tinh có tác dụng như thùng trữ đường non trước khi phân ly (đối với đường non

A, B tác dụng này là chủ yếu)

Nguyên lý

Trợ tinh tiếp tục làm cho tinh thể kết tinh nhưng khác nấu đường là không phải dùngphương pháp đun nóng để bốc hơi phần nước trong đường non làm cho đường non đạt

hệ số quá bão hòa và kết tinh mà dùng phương pháp giảm nhiệt độ bằng cách làm lạnhđường non, và do giảm nhiệt độ, độ hòa tan của đường non giảm, nồng độ của dungdịch tăng lên, đường non đạt trạng thái quá bão hòa, tinh thể có khả năng hấp thụthành phần đường và lớn lên, giảm độ tinh khiết của mẫu dịch, tăng hiệu suất thu hồi,giảm tổn thất.

Ngoài ra do sự bay hơi của dung dịch cũng làm nồng độ dung dịch tăng lên, lợi dụng

sự khuấy trộn làm cho nồng độ, nhiệt độ đồng đều trong toàn khối đường non giúpcho các hạt tinh thể lớn lên đồng đều

Quá trình trợ tinh:

- Giai đoạn chuẩn bị :

Cần chuẩn bị thùng trợ tinh trước khi cho đường non vào Nhiệt độ của đường non lúc

xã ở nồi nấu xuống khoảng 68-72oC, lúc xả đường xuống do giảm nhiệt độ đột ngộtcủa đường non nên dễ sinh ra ngụy tinh Do đó cần cho nước nóng vào thùng trợ tinh

để nâng nhiệt độ lên gần nhiệt độ của đường non Cũng có thể cho nước nóng vàođường non trong lúc xả đường non xuống Mục đích của cho nước nóng vừa có tácdụng làm cho đường non loãng ra dễ xả đường xuống vừa có tác dụng duy trì hệ sốquá bão hòa thích hợp tránh hiện tượng sinh ngụy tinh

- Giai đoạn trung gian:

Đây là thời kỳ trợ tinh chủ yếu Cần khống chế tốt hệ số quá bão hòa của mật cái ởmức an toàn Do vậy luôn luôn theo dõi kiểm tra nồng độ và nhiệt độ của đường non.Nếu như độ quá bão hòa không phù hợp với yêu cầu, dùng phương pháp cho thêmnước hoặc mật đường để điều chỉnh nồng độ của mật cái đến mức qui định

- Giai đoạn cuối:

Giai đoạn này nhằm xử lý đường non trước khi tách mật Đường non sau khi trợ tinh,nhiệt độ của nó và nồng độ của mật cái nhất thiết phải phù hợp với yêu cầu của táchmật Mà đường non trong quá trình trợ tinh nhiệt độ giảm xuống, độ tinh khiết mật cáigiảm, độ nhớt tăng cao Để thích hợp cho điều kiện phân mật, cần tăng nhiệt độ lên52-55oC để giảm độ nhớt và đảm bảo nồng độ tiêu chuẩn tương ứng tạo điều kiệnphân mật tốt

Điều kiện kỹ thuật

- Nhiệt độ làm nguội đường non:

Đường non ra khỏi nồi nấu có nhiệt độ khoảng 70-75oC Ở trợ tinh đường non đượclàm nguội đến nhiệt độ:

+ Nhiệt độ thuận lợi nhất làm nguội đường non hạ phẩm là khoảng 41-43oC, và nếuxuống dưới điểm đó thì mẫu dịch trở thành quá nhớt dính, các phần tử đường bám vào

tinh thể sẽ bị nước rửa cần thiết ở phân mật rửa đi mất Nếu đường non được hâmnóng trước khi phân mật thì có thể hạ xuống 360C.

+ Đối với đường non có thuần độ cao thì giới hạn hạ nhiệt độ sẽ thấp hơnvì độ keodính của chúng ít hơn

- Thời gian trợ tinh:

Trong thực tế phần lớn các nhà máy đường đều rút ngắn thời gian trợ tinh đặc biệt đốivới đường non A, thời gian trợ tinh tối thiểu :

+ Đường non A 2-4 giờ

+ Đường non B 4-10 giờ

+ Đường non C 16-24 giờ

- Tốc độ quay của cánh khuấy:

Tốc độ quay yêu cầu 0.5 đến 0.75 vòng/phút Nhưng tốc độ đó không quan trọng lắm,người ta thử hạ thấp hơn cũng không ảnh hưởng gì, những trị số thấp là tốt nhất vànên dùng ở 0.5 vòng/phút

- Pha loãng đường non:

- Để sự lưu chuyểnvà sự kết tinh được dễ dàng, có thể pha loãng đường non trongthùng trợ tinh nhằm:

+ Khống chế độ quá bão hòa ở mức thích hợp cho tinh thể đường hấp thu thành phầnđường trong mật cái và

+ Làm cho mật cái đường non đạt nồng độ tách mật thích ứng

- Yêu cầu:

+ Thường dùng một loại mật gần giống với mẫu dịch của đường non để pha loãng + Việc pha loãng nhất là pha bằng nước nóng làm chậm sự hấp thu đường trong mẫudịch, nên tránh Trong trường hợp bắt buộc phải pha loãng để phân mật thì phải thựchiện đúng 2 hoặc 2 giờ trước khi phân mật

+ Thêm mật hay nước đều phải qua điều tra, tính toán mà định lượng cho thêm, chú ýđến nhiệt độ, phương phức cho thêm nên liên tục và nhiều lần

+ Vị trí cho thêm là ở đáy và bề mặt đường non sao cho nó nhanh chóng thấm vàođường non là được

- Hâm nóng đường non:

- Thường hâm nóng đường non trước khi phân mật nhằm làm cho độ nhớt đường nongiảm, phù hợp với khả năng cơ giới của máy tách mật

- Hâm nóng bằng cách cho nước nóng đi trong ống xoắn hoặc cho trực tiếp vào mángphân phối đường non, nhiệt độ nước nóng cho vào không được quá cao tránh hòa tanđường

- Thường hâm nóng đường non C đến 50-55oC

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trợ tinh:

- Thời gian trợ tinh

Quá trình ly tâm

- Khởi động:

Đầu tiên kiểm tra mâm quay bằng cách dùng tay xoay mâm quay vài lần, nếu không

có vấn đề gì thì hạ chụp xuống, mở nhánh mật nguyên, ấn nút điện cho máy ly tâmquay từ từ, khi tốc độ máy đạt 200-300 vòng/phút, thì tiến hành nạp liệu

- Nạp liệu:

- Nâng dần cửa xả đường non, cho đường non vào phân phối đều trong thùng Thờigian nạp liệu phụ thuộc vào nồng độ đường non

- Tốc độ máy khi nạp liệu:

+ Đối với đường non C: do nồng độ cao, độ nhớt lớn, nạp liệu khi tốc độ máy 150-200vòng/phút Nếu nạp ở tốc độ cao thì đường non khó ăn đều trên thành rổ

+ Đối với đường non A: độ nhớt thấp hơn nên thường nạp liệu ở tốc độ khoảng

250-300 vòng/phút

- Lượng nạp liệu: Thường cho đường non vào đầy thùng quay để nâng cao năng suấtthiết bị nhưng không nên quá đầy, tránh hiện tượng đường non văng ra ngoài tăng tổnthất Tuy nhiên lượng nạp liệu cũng phụ thuộc vào đặc tính của đường non:

+ Đối với đường non có kích thước tinh thể lớn , đồng đều, độ nhớt thấp  ta có thểtăng lượng nạp liệu Đường non A có thể nạp đầy mâm quay

+ Đối với đường non có kích thước nhỏ, không đồng đều, có ngụy tinh, độ nhớt lớn lượng nạp liệu giảm xuống Đường non B,C thì khống chế lớp mật đường mỏng hơnđường non A để dễ tách mật đường

- Sau khi nạp liệu xong thường cào hết đường non ở máng cửa xả vào mâm quay

- Phân mật:

- Sau khi nạp liệu xong, tăng dần tốc độ lên cực đại, dưới tác dụng của lực ly tâm phầnlớn mật trong đường non được tách ra ngoài đi vào nhánh mật nguyên mật này gọi làmật nâu hay mật nguyên

- Thời gian tách mật phụ thuộc vào:

+ Chiều dày lớp đường non : lớn  thời gian tách mật kéo dài

+ Độ nhớt mật lớn  thời gian tách mật tăng

+ Cỡ hạt và chất lượng hạt: nếu hạt có kích thước lớn, đồng đều thì thời gian tách mậtgiảm

+ Kích thước thùng quay: lớn, diện tích lưới máy tăng  thời gian tách mật giảm

- Rửa đường:

- Quá trình rửa đường , thực tế là sử dụng nước để lấy mật đi và đồng thời cũng là quátrình khuyếch tan đường Đầu tiên, nước sẽ hòa tan một phần bên ngoài tinh thể tạothành nước đường Sau đó dưới tác dụng của lực ly tâm nước đường chui qua các lớptinh thể, cùng lúc với quá trình đó thì sự khuyếch tán xãy ra, cuối cùng nước đường đóthoát ra ở lỗ sàng, tạo thành mật rửa Ở những nơi các tinh thể tập trung cục bộ và rấtdày đặc, lượng nước không thể hòa tan đủ, do đó phải rửa thêm bằng hơi nước

- Việc rửa đường thường thực hiện đối với đường thành phẩm Đối với đường cấpthấp đường B có thể chỉ rửa nước còn đường C thì có thể không cần rửa, vì chúngđược xử lý lại trong quá trình sản xuất Đường thành phẩm được rửa nước nóng vàhơi

- Mật thu được sau khi rửa đường gọi là mật trắng, mật rửa hay mật loãng

- Rửa nước:

+ Dùng nước nóng có nhiệt độ > 60oC hoặc nước nóng quá nhiệt >110oC

+ Lượng nước rửa dùng khoảng 2-3% so với khối lượng đường non Lượng nước thayđổi tùy thuộc kích thước hạt tinh thể Hạt lớn, đều sử dụng nước ít Nếu sử dụng nướcnhiều có thể làm góc cạnh tinh thể bị biến dạng, ảnh hưởng độ lấp lánh của đường vàtăng lượng mật cần nấu lại

+ Chất lượng nước: không bị vẩn đục, không có tạp chất hoặc mùi, thường sử dụngnước ngưng tụ để rửa