Báo cáo hóa học môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI BÁO CÁOHÓA HỌC MÔI TRƯỜNG NHÓM KM3GV hướng dẫn: ThS. Lê Thị Oanh Học kỳ II Năm học 20142015DANH SÁCH NHÓM KM31.Phạm Thị Duyên MSSV: 141200922.Bồ Thụy Ngọc Thuận MSSV: 141201793.Trịnh Thị Huyền Trang MSSV: 141201934.Nguyễn Ngọc Bảo Phụng MSSV: 141201575.Trần Phạm Quỳnh Duyên MSSV: 141200936.Bùi Thị Kim Phụng MSSV: 14120156NỘI DUNG BÀI BÁO CÁOĐề: “ KM3 Dựa vào quy trình SX và nguyên liệu đầu vào, dự báo những thành phần ô nhiễm (có thể có) trong nước thải của nhà máy sản xuất đường mía, các chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm tương ứng với những thành phần ô nhiễm trên, tiêu chuẩnquy chuẩn kỹ thuật về môi trường tương ứng. ”I. Sơ lược hiện trạng ngành sản xuất đường ở Việt Nam Trang 1II. Nguyên liệu đầu vào:1.Nguyên vật liệu Trang 52.Nhiên liệu Trang 7III. Quy trình sản xuất đường: Trang 8IV. Những thành phần ô nhiễm (có thể có) trong nước thải nhà máy sản xuất đường mía:1. Nước thải do nước mưa chảy tràn: Trang 17 2. Nước thải sinh hoạt: Trang 173.Nước thải sản xuất: Trang 19V. Chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm tương ứng với những thành phần ô nhiễm trên: Trang 19VI. Tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật về nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt:1.QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP Trang 232.QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Trang 29 I. Sơ lược hiện trạng ngành sản xuất đường ở Việt Nam: Ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng laø moät trong nhöõng ngaønh coâng nghieäp chieám vò trí quan troïng trong neàn kinh teá nöôùc ta. Trong naêm 1998, caû nöôùc ñaõ saûn xuaát ñöôïc 700.000 taán ñöôøng, ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu tieâu duøng trong nöôùc.Ngaønh ñöôøng cuûa Vieät Nam nhìn chung khaù laïc haäu so vôùi theá giôùi. Tröôùc 1954, toaøn boä mieàn Baéc khoâng coù nhaø maùy ñöôøng naøo. Sau 1975, ôû mieàn Nam ñaõ phuïc hoài laïi caùc nhaø maùy ñöôøng Bình Döông, Hieäp Hoøa, Phan Rang, Khaùnh Hoäi, Bieân Hoøa; xaây döïng môùi caùc nhaø maùy ñöôøng La Ngaø, Lam Sôn, Taây Ninh.Ngoaøi caùc nhaø maùy lôùn coøn coù nhieàu cô sôû saûn xuaát ñöôøng mía thuû coâng, thoâ sô, naêng suaát thaáp ôû caùc vuøng troàng mía.Tröôùc naêm 1990, haàu heát trang thieát bò, maùy moùc, daây chuyeàn coâng ngheä trong caùc nhaø maùy ñöôøng ñeàu cuõ kyû, laïc haäu, trình ñoä vaø chaát löôïng saûn phaåm coøn thaáp. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, do söï ñaàu tö coâng ngheä vaø thieát bò hieän ñaïi, caùc nhaø maùy ñöôøng ñaõ khoâng ngöøng naâng cao chaát löôïng saûn phaåm. Hiện nay cả nước có khoảng 40 nhà máy sản xuất mía đường đa số là nhà máy quốc doanh. Các nhà máy lớn như là: nhà máy đường Nghệ An Tatte Lyle, nhà máy đường Sơn La, nhà máy đường Biên Hòa, nhà máy đường Lam Sơn, nhà máy đường BourbonTây Ninh… Danh mục các nhà máy sản xuất mía đường ở nước ta(Nguồn: Báo cáo thường niên của Hiệp hội mía đường Việt Nam năm 2011)TÊN NHÀ MÁYCÔNG SUẤT(tấn mía ngày)TÊN NHÀ MÁYCÔNG SUẤT(tấn mía ngày)CAO BẰNGTUYÊN QUANGSƠN DƯƠNGTHÁI NGUYÊN ĐÀI LOANSƠN LAVIỆT TRÌHOÀ BÌNHTHANH HOÁ ĐÀI LOANLAM SƠNNÔNG CỐNGNGHỆ AN – ANHSÔNG CONSÔNG LAMLINH CẢMQUẢNG BÌNHTHỪA THIÊN HUẾ ẤN ĐỘQUẢNG NAMQUẢNG NGÃINAM QUẢNG NGÃIKON TUM BÌNH ĐỊNHGIA LAI PHÁPĐỒNG XUÂNTUY HÒA SƠN HÒAEAKNỐP7007001000200010005007006000600015006000125035010001500250010004500100010001000280010012503000500ĐĂK LĂKNINH HÒADIÊN KHÁNH CAM RANHĐỨC TRỌNGNINH THUẬN ẤN ĐỘPHAN RANG NINH THUẬNBÌNH PHƯỚC LA NGÀTRỊ ANBÌNH DƯƠNG NƯỚC TRONGTÂY NINH PHÁPTHÔ TÂY NINHHIỆP HÒALONG AN ẤN ĐỘBẾN TRETRÀ VINH ẤN ĐỘSÓC TRĂNGPHỤNG HIỆPVỊ THANH KIÊN GIANGTHỚI BÌNHVẠN ĐIỂM (đường luyện)BIÊN HÒA (đường luyện)KHÁNH HỘI (đường luyện)100012504003000250025003501000200020001000200090080002500200035001000250010001250100010001000200300180 Ngành đường Việt Nam không có tính cạnh tranh cao so với các nước trong khu vực và trên thế giới, do giá thành sản xuất cao, một phần là do giá mua nguyên liệu mía cao hơn các nước trong khu vực khoảng 30%, đồng thời dây chuyền sản xuất mía nước ta chưa cao so với các nước trên thế giới. Đây là một trong những khó khăn ngành đường phải đối mặt để cạnh tranh với các nước công nghiệp đường phát triển trong khu vực và trên thế giới.Tuy nhieân nöôùc thaûi cuûa ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng luoân chöùa moät löông lôùn caùc chaát höõu cô bao goàm caùc hôïp chaát cuûa cacbon, nitô, phoátpho. Caùc chaát naøy deã bò phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät, gaây muøi thoái laøm oâ nhieãm nguoàn nöôùc tieáp nhaän.Phaàn lôùn chaát raén lô löûng coù trong nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp ñöôøng ôû daïng voâ cô. Khi thaûi ra moâi tröôøng töï nhieân, caùc chaát naøy coù khaû naêng laéng vaø taïo thaønh moät lôùp daøy ôû ñaùy nguoàn nöôùc, phaù huûy heä sinh vaät laøm thöùc aên cho caù. Lôùp buøn laéng naøy coøn chöùa caùc chaát höõu cô coù theå laøm caïn kieät oxy trong nöôùc vaø taïo ra caùc loïai khí nhö H2S, CO2, CH4, ngoaøi ra, trong nöôùc thaûi coøn chöùa moät löôïng ñöôøng khaù lôùn gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc. Baûng döôùi ñaây thoáng keâ moät soá nhaø maùy ñöôøng lôùn vaø khoái löôïng nöôùc thaûi cuûa chuùng:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NỘI DUNG BÀI BÁO CÁO

báo những thành phần ô nhiễm (có thể có) trong nước thải của nhà máy sản xuất đường mía, các chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm tương ứng với những thành phần ô nhiễm trên, tiêu chuẩn/quy chuẩn kỹ thuật về môi trường tương ứng ”

I Sơ lược hiện trạng ngành sản xuất đường ở Việt Nam

.Trang 1

II Nguyên liệu đầu vào:

1 Nguyên vật liệu Trang 5

2 Nhiên liệu Trang 7

III Quy trình sản xuất đường: Trang 8

IV Những thành phần ô nhiễm (có thể có) trong nước thải nhà máy sản xuất đường mía:

1 Nước thải do nước mưa chảy tràn: Trang 17

2 Nước thải sinh hoạt: Trang 173.Nước thải sản xuất: Trang 19

V Chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm tương ứng với những thành phần ô nhiễm trên:

.Trang 29

I Sơ lược hiện trạng ngành sản xuất đường ở Việt Nam: Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị tríquan trọng trong nền kinh tế nước ta Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.

Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạc hậu so với thế giới Trước 1954,toàn bộ miền Bắc không có nhà máy đường nào Sau 1975, ở miền Nam đã phục hồilại các nhà máy đường Bình Dương, Hiệp Hòa, Phan Rang, Khánh Hội, Biên Hòa;xây dựng mới các nhà máy đường La Ngà, Lam Sơn, Tây Ninh.Ngoài các nhà máylớn còn có nhiều cơ sở sản xuất đường mía thủ công, thô sơ, năng suất thấp ở cácvùng trồng mía

Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ trong cácnhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm còn thấp Trongnhững năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đườngđã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm

Hiện nay cả nước cĩ khoảng 40 nhà máy sản xuất mía đường đa số là nhà máy quốcdoanh Các nhà máy lớn như là: nhà máy đường Nghệ An Tatte & Lyle, nhà máy đườngSơn La, nhà máy đường Biên Hịa, nhà máy đường Lam Sơn, nhà máy đườngBourbonTây Ninh…

Danh mục các nhà máy sản xuất mía đường ở nước ta

(Nguồn: Báo cáo thường niên của Hiệp hội mía đường Việt Nam năm 2011)

TÊN NHÀ MÁY

CƠNGSUẤT(tấn mía/

ngày)

TÊN NHÀ MÁY

CƠNGSUẤT(tấn mía/ngày)CAO BẰNG

ĐĂK LĂKNINH HỊADIÊN KHÁNH CAM RANHĐỨC TRỌNG

1000125040030002500

4

NINH THUẬN - ẤN ĐỘPHAN RANG

NINH THUẬNBÌNH PHƯỚC

LA NGÀTRỊ ANBÌNH DƯƠNG NƯỚC TRONGTÂY NINH - PHÁPTHÔ TÂY NINHHIỆP HÒALONG AN - ẤN ĐỘBẾN TRE

TRÀ VINH - ẤN ĐỘSÓC TRĂNG

PHỤNG HIỆP

VỊ THANH KIÊN GIANGTHỚI BÌNHVẠN ĐIỂM (đường luyện)BIÊN HÒA (đường luyện)KHÁNH HỘI (đường luyện)

25003501000200020001000200090080002500200035001000250010001250100010001000200300180

5

Ngành đường Việt Nam khơng cĩ tính cạnh tranh cao so với các nước trong khu vựcvà trên thế giới, do giá thành sản xuất cao, một phần là do giá mua nguyên liệu mía caohơn các nước trong khu vực khoảng 30%, đồng thời dây chuyền sản xuất mía nước tachưa cao so với các nước trên thế giới Đây là một trong những khĩ khăn ngành đườngphải đối mặt để cạnh tranh với các nước cơng nghiệp đường phát triển trong khu vực vàtrên thế giới.

Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lương lớncác chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho Các chất này dễ bịphân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận

Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở dạng vô

cơ Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo thành mộtlớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá Lớp bùn lắng nàycòn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khínhư H2S, CO2, CH4, ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ônhiễm nguồn nước

Bảng dưới đây thống kê một số nhà máy đường lớn và khối lượng nước thải củachúng:

6

Bảng các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp đường ở miền Nam

Địnhmức tiêuthụ/tấnđường

Nướ

c thải

m3/giờ

GhichúĐịa

phương

yênliệuQuảng

11,5tấn

1.500

Sunfithóa

-Mía-Vôitôi-Lưuhùynh

11,5tấn

22 kg

6 kg

350 Xả ra rạch Bà Lụa

Hiệp

Hòa

LongAn

125Mía:

1.500

Sunfi

t hóa

-Mía-Vôi tôi-Lưuhùynh

11,5 tấn

22 kg

6 kg

350 Xả ra sông Vàm Cỏ

 Và bài báo cáo sau đây sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các nguyên liệu đầu vào, quy trình sản xuất và cũng như các chất ơ nhiễm trong nước thải của nhà máy sản xuất đường mía

7

II Nguyên liệu đầu vào:

1 Nguyên vật liệu:

Nguyên liệu để sản xuất là mía

Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Việc chế biến đường phải thựchiện nhanh, ngay trong mùa thu họach để tránh thất thóat sản lượng và chất lượngđường Công nghiệp chế biến đường họat động theo mùa vụ do đó lượng chất thảicũng phụ thuộc vào mùa thu họach Quy trình cộng nghệ sản xuất đường gồm hai giaiđọan:sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện

 Thành phần của mía và nước mía

Thành phần của mía thay đổi theo vùng , nhưng dao động trong khỏang sau

Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục (do sự hiện diện của các chất keo như sápprotein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục Thành phần của mía như sau:

Nước mía có màu do các nguyên nhân sau:

- Từ thân cây mía: màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tanin gây ra

- Do các phản ứng phân hủy hóa học:

Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ, nước mía

bị đổi màu

- Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác

Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục Trongnước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ bằng phương pháp lọc.Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong nước Khithêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm Màunày khó bị lọai bỏ bằng cách kết tủa với vôi ( vì lượng vôi dùng trong công nghệ sảnxuất đường không đủ lớn ) hay với H2 SO4 Saccharetin thướng có trong vỏ cây mía.Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly Tuy nhiên lọai màu nàykhông gây độc, ở môi trường pH <7,0 màu biến mất

Tanin hòa tan trong nước mía, có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biếnthành sẫm màu Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành catehol, kết hợpvới kiềm thành protocatechuic Khi đun trong môi trường axit phân hủy thành các hợpchất giốngsaccharetin

Ơû nhiệt độ cao hơn 200o C, đường sucrose và hai lọai đường khử (glucose vàfructose) bị caramen hóa và tạo màu đen Ơû nhiệt độ cao hơn 55o C, đường khử đã bịphân hủy thành các hợp chất có màu rất bền

Để lọai bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện pháp sau:

Độ đục được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc

Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được lọai bỏ bằngphương pháp xử lý với vôi

 Hóa chất làm trong và tẩy màu

 Vôi CaCO 2 :

Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía

Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca3(PO4)2

Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa

Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin

Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates

Hấp phụ chất tạo màu.

 H 3 PO 4 :

Kết hợp với vôi để làm trong nước mía

 Hóa chất tẩy màu:

Dùng Na2S2O4:

Nhu cầu về nguyên vật liệu chính của nhà máy ược thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.1: Nhu cầu về nguyên vật liệu của nhà máy.

ổn định

Nguồn: Báo cáo của chủ đầu tư, 2011.

2 Nhiên liệu:

Do các máy mĩc thiết bị của nhà máy chủ yếu là vận hành bằng điện nên trong quá trình sản xuất chỉ sử dụng xăng dầu cho các phương tiện vận chuyển, máy phát điện Nhu cầu nhiên liệu của nhà máy được trình bày chi tiết trong bảng sau:

Bảng 2.2: Nhu cầu về nhiên liệu của nhà máy.

STT Nhu cầu nhiên liệu ĐVT Năm sản xuất ổn định

Nguồn: Báo cáo của chủ đầu tư, 2011.

- Nhu cầu điện: Số lượng tiêu thụ dự kiến: 300.000 Kw/năm

- Nhu cầu nước:

Nhu cầu sử dụng nước thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.3: Nhu cầu sử dụng nước.

Mía cây

Xử lý míaLàm sạch nước míaBốc hơi nước míaNấu đường

Ly tâmSấy đườngThành phẩm

Nước thải, BùnNước thải, bụi, bã mía

Nước bốc hơi hóa chế, nước khu lò hơiNước ngưng tụ, rỉ đường

Nước rửa máy ly tâm, rỉ đường

Rác thải, bụiNước ngưng tụNước

TT Khu vực sử dụng nước Quy mô Chỉ tiêu cấp

nước m Tổng số 3 /ngày

1 Nước dành cho sinh hoạt 300 người 120 lít/người/ngày 36

2 Nước dùng trong quá trình

sản xuất

250

đầu (20 lít/s)

12

Nguồn: Công ty cổ phần giải pháp môi trường xanh Greenvi, 2011

III Quy trình sản xuất đường:

Hình 3.1: Công nghệ sản xuất đường và các yếu tố môi trường phát sinh Thuyết minh quy trình: Quy trình sản xuất đường từ mía, đầu tiên mía cây được

nhập vào nhà máy rồi đưa vào xử lý mía (chặt, ép mía,….) tại đây phát sinh nước thải,bụi, bã mía Tiếp theo nước mía được làm sạch với các chất hóa học như vôi, CO2 ,….vàsau đó bốc hơi trong lò nấu chân không Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy lytâm để tách đường ra khỏi mật rỉ Đường sau khi tách được chuyển qua sấy rồi đóng bao

Bước 1 Trích nước mía:

 Tiến hành trích nước mía

Có 2 phương pháp lấy nước mía:

 Phương pháp ép( thực chất là ép có kết hợp với thẩm thấu nước)

 Phương pháp khuếch tán( thực chất là khuếch tán kết hợp ép)

• Phương pháp ép

Ép khô: ép mía không cho nước vào (không thẩm thấu), sản phẩm thu được là nướcmía nguyên Phương pháp này hiệu suất lấy đường thấp, đạt từ 92 – 95%, nhưng thuậnlợi cho quá trình bốc hơi Nó chỉ áp dụng ở các xe nước mía, lò mía thủ công, hoặc trongnhà máy nhưng vào đầu vụ sản xuất và những lúc muốn kiểm tra máy ép

Ép ướt: ép mía có cho nước sạch thẩm thấu vào bã Gồm 3 phương pháp nhỏ :

Ép thẩm thấu đơn: có cho nước thẩm thấu vào bã nhưng không cho nước mía loãnghoàn lưu về giàn ép

Ép thẩm thấu kép: có cho nước thẩm thấu và có hoàn lưu nước mía loãng về giàn éptheo nguyên tắc thẩm thấu kép theo nguyên tắc : nước mía loãng đưa về bã còn ít đường,nước mía đặc hơn đưa về bã còn nhiều đường hơn

Ép thẩm thấu kết hợp : phương pháp này áp dụng ở các nhà máy có số bộ máy ép từ 5

bộ trở lên, dùng cho các nhà máy muốn nâng công suất ép Sử dụng thẩm thấu bằng haivòng thẩm thấu kép

• Phương pháp khuếch tán

Có hai hệ khuếch tán đường chủ yếu là khuếch tán mía và khuế tán bã

Khuếch tán mía : mía được xử lý sơ bộ, sau đó toàn bộ lượng mía đi vào thiết bịkhuếch tán.

Khuếch tán bã : mía sau khi xử lý được qua máy ép để lấy 60 – 70% đường trong mía,phần còn lại trong bã đi vào thiết bị khuếch tán Nhờ đó, thời gian khuếch tán được rútngắn, tăng hiệu suất trích và hạn chế sự chuyển hóa đường saccharose

Bước 2 Làm sạch nước mía:

Trung hòa nước mía hỗn hợp và loại bỏ tối đa các chất không đường nhằm tăng thuhồi đường saccharose và tăng chất lượng thành phẩm

 Các phương pháp làm sạch nước mía

 Phương pháp vôi

Phương pháp vôi sử dụng để sản xuất đường phèn, đường cát vàng Sản phẩm thuđược qua làm sạch nước mía dưới tác dụng của nhiệt và vôi

Phương pháp vôi chia thành 3 dạng sau :

− Vôi hóa lạnh ( Vôi – Nhiệt)

− Vôi hóa nóng ( Nhiệt – Vôi)

− Vôi hóa phân đoạn

•Vôi hóa lạnh

Phương pháp này cho sữa vôi vào nước mía, nâng pH nước mía từ (5,0 - 5,5) lên (7,0– 7,2) rồi mới gia nhiệt lên 1050C nhằm giảm sự chuyển hóa đường Lượng vôi cho vàokhoảng 0,5– 0,9 kg cho mỗi tấn mía

•Vôi hóa phân đoạn (vôi – nhiệt – vôi – nhiệt)

Phương pháp này, pH và nhiệt độ nước mía nâng lên từ từ, xen kẽ nhau

Công đoạn gia vôi 1 nâng pH nước mía lên (6,0 – 6,5) nhằm giảm sự chuyển hóađường do pH thấp trước công đoạn gia nhiệt 1 Đồng thời gia vôi sơ bộ tạo nhiều ion

Ca2+

Gia nhiệt 1: nâng nhiệt độ dung dịch lên 90 – 1000C để tăng tốc độ phản ứng keo tụ,kết tủa Ngay sau đó, gia vôi lần 2 nâng pH dung dịch lên 7,2 – 7,5; ở pH này xảy ra hàngloạt phản ứng keo tụ kết tủa và keo tụ

Gia nhiệt 2 : nâng nhiệt độ dung dịch lên 103 – 1050C để tiếp tục tạo kết tủa và giảm

độ nhớt dung dịch, tăng tốc độ lắng

Phương pháp phân đoạn tuy phức tạp hơn nhưng có nhiều ưu điểm như : tiết kiệmđược lượng vôi sử dụng, giảm được tổn thất đường saccharose, độ tinh khiết nước míacao, hiệu suất làm sạch tốt

 Phương pháp sunfit hóa

Phương pháp sunfit hóa thường sử dụng SO2 xông vào nước mía kết hợp với vôi hóa

để làm sạch Có thể chia làm 2 dạng sau :

• Phương pháp sunfit hóa acid

Nước mía hỗn hợp được gia vôi sơ bộ đến pH = (6,2 – 6,6) và nhiệt độ 50 – 600C Sau

đó, SO2 được xông vào để giảm pH xuống 3,4 – 4,0 đi qua pH đại diện nên có nhiều keongưng kết Đồng thời, SO2 phản ứng với Ca2+ tạo ra muối CaSO3.Thời gian xông SO2 rấtngắn, vì ngay sau tạo kết tủa sữa vôi được cho vào một mặt tạo thêm muối CaSO3, đồngthời trung hòa dịch đường, tránh sự chuyển hóa đường trong điều kiện nhiệt độ cao và pHthấp

Đây là phương pháp phổ biến sản xuất đường kính trắng, đường thu được có chấtlượng cao Tuy nhiên, đường bị chuyển hóa nhiều do pH thấp nên thu hồi thấp

•Sunfit hóa kiềm nhẹ

Nước mía hỗn hợp được gia nhiệt lên 70 – 750C, và thêm sữa vôi vào nâng pH dungdịch lên 8 – 8,3 để tạo nhiều nhân Ca2+ Sau đó tiến hành xông SO2 làm giảm pH đến 6,0– 6,5 Trong điều kiện nhiệt độ cao và nhân Ca2+ đã hình thành trước, phản ứng tạo kếttủa CaSO3 xảy ra nhanh và mạnh mẽ

Nước mía sau khi xông SO2 sẽ được trung hòa bằng sữa vôi, nhằm tạo thêm keo ngưngkết và thêm kết tủa CaSO3.

Sản phẩm làm sạch bằng phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ yêu cầu chất lượng nguyênliệu cao hơn so với phương pháp acid Tuy nhiên, đường ít bị chuyển hóa nên thu hồicao

 Phương pháp carbonat hóa

Tách loại các chất kết tủa và các keo ngưng tụ phân tán lơ lửng sinh ra trong giai đoạntạo tủa.Cuối quá trình này, khoảng 80 – 85 % nước mía trong được lấy ra và 15 – 20 %nước bùn được đưa vào thiết bị lọc

•Nguyên tắc

Dựa vào độ chênh lệch khối lượng riêng của các hạt kết tủa để phân lớp.Vận tốc lắnghay nổi của các chất kết tủa phụ thuộc vào độ nhớt, kích thước của tủa và độ chênh lệchkhối lượng riêng giữa tủa và dung dịch nước mía hỗn hợp Nước mía hỗn hợp được gianhiệt vôi sơ bộ nâng pH lên (6,2 – 6,6) nhằm giảm chuyển hóa đường và tạo kết tủa một

số keo hữu cơ Sau đó nước mía được gia nhiệt lần 1 nâng nhiệt độ lên 50 – 550C và bổsung Ca(OH)2, CO2 nâng pH lên pH đại diện 10,5 tạo kết tủa Sau đó dung dịch đượctrung hòa bằng P2O5 P2O5 ngoài tác dụng trung hòa nước mía, nó còn tạo kết tủa

Ca3(PO4)2 có khả năng tẩy màu rất mạnh Do đó, đường được làm sạch làm sạch bằngphương pháp carbonat hóa rất trắng

• Thiết bị

Bàn lóng : có cấu tạo hình hộp chữ nhật, đáy nghiêng một góc 300, được gia nhiệtthông qua vách truyền nhiệt Phương pháp hoạt động của bàn lóng như sau : thổi khôngkhí vào đường ống dẫn dung dịch đường đến bể lóng, tạo áp suất cao hơn áp suất khíquyển Khi ra khỏi đường ống, dưới tác dụng của áp suất sẽ tạo thành các bọt khí nhỏ li tiphân tán đều trong dung dịch Các bọt khí này sẽ hấp phụ trên bề mặt các kết tủa và kéotheo kết tủa nổi lên trên và được gạt ra ngoài Phần kết tủa có trọng lượng riêng nặng hơn

sẽ chìm xuống đáy bàn lóng, sau đó được đưa qua máy lọc bùn

Các thiết bi lắng đều có dạng thân hình trụ có nhiều ngăn và đáy hình nón.Nước míasau khi được kết tủa và trung hòa sẽ được gia nhiệt và đưa đến các thiết bị lắng Nướcmía được cho vào từ đỉnh thiết bị theo ống trung tâm phân phối vào các ngăn lắng Nướcmía trong thu hồi, phần nước bùn sẽ được đưa qua thiết bị lọc bùn

 Phương pháp thực hiện

Tẩy màu bằng phương pháp hóa lý : nước đường được bổ sung than hoạt tính Than

sẽ hấp phụ các chất màu phân tán trong dung dịch ở dạng keo

Tẩy màu bằng phương pháp hóa học : dựa vào khả năng ony hóa các chất màu của khí

SO2, người ta sục khí SO2 vào nước mía sau cô đặc, các gốc mang màu sẽ bị oxy hóa làmcho nước mía mất màu

Bước 5 Bốc hơi nước mía:

 Mục đích

Bốc hơi nước mía có nồng độ từ 13 – 150Bx đến nồng độ 60 – 650Bx – nồng độ thíchhợp để chuẩn bị cho quá trình kết tinh đường

 Các biến đổi của nguyên liệu

Nồng độ dung dịch tăng do sự bốc hơi nước, saccharose bị caramel hóa gây sẫm màunước đường

Ở nhiệt độ cao, saccharose dễ bị chuyển hóa thành đường glucose và fructose Cácđường khử này lại bị phân hủy thành các chất màu và acid hữu cơ.Quá trình này diễn ranhanh hơn nếu dung dịch đường có tính acid

Một số chất không đường trong quá trình cô đặc bị thủy phân tạo thành acid

Sự tạo cặn trong thiết bị do một phần khoáng chưa được loại bỏ

 Phương pháp thực hiện

Quá trình cô đặc được thực hiện ngay sau quá trình lắng lọc Do nồng độ đường trướcvà sau quá trình cô đặc khác nhau nhiều nên để giảm bớt sự biến đổi của đường và tiếtkiệm năng lượng, cần sử dụng thiết bị cô đặc nhiều nồi liên tiếp nhau Hơi thứ (hơi nước

do nước mía bốc lên) của nồi trước sẽ được tận thu làm hơi đốt của nồi sau

Trong quá trình cô đặc, nhiệt độ sôi của dung dịch đường thay đổi theo áp suất, nồng

độ đường saccharose và tinh độ của nước mía hỗn hợp Ngoài ra, trong các nhà máy côngnghiệp, cần lưu ý đến tổn thất áp suất do áp suất thủy tĩnh gây ra bởi chiều cao cột nước.Điều này dẫn đến sự chênh lệch về điểm sôi giữa bề mặt và đáy cột nước Do đó, cần duytrì ổn định chiều cao dung dịch đường trong thiết bị Tổn thất nhiệt do đường ống cũng làmột vấn đề cần lưu ý khi tính toán lượng cho quá trình cô đặc Thông thường lấy tổn thấtnhiệt của nồi trước qua nồi sau là 1 – 1,50C

Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt ở các hiệu là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơiđốt và dung dịch đường Tức là có sự chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong cáchiệu.Thông thường, các nhà máy đường ở nước ta sử dụng thiết bị cô đặc bốn hiệu cùngchiều để bốc hơi Thêm nữa, để đảm bảo nồi cuối vẫn bốc hơi, trong công nghiệp người

ta thường sử dụng hệ nồi bốc hơi áp lực – chân không Áp suất trong nồi cô đặc giảm dần

từ hiệu đầu có áp suất cao đến hiệu cuối có độ chân không đến 580 – 650 mmHg Do dó,nhiệt độ trong các nồi giảm dần từ 1200C xuống 650C

Bước 6 Kết tinh đường

 Khái niệm kết tinh

Là quá trình tách chất rắn hoà tan trong dung dịch dựa trên sự chuyển đổi trạng thái củachất tan từ hoà tan sang quá bão hoà

Giữ nguyên nồng độ, hạ dần nhiệt độ thì cũng xẩy ra sự kết tinh (làm nguội hoặc kết tinhlạnh hoặc bồi tinh ).

 Diễn biến quá trình kết tinh đường: 2 giai đoạn

 Giai đoạn 1: Hình thành nhân tinh thể

Các tinh thể đường khuếch tán trong dung dịch sẽ tập hợp lại và phân bố lên mạng tinhthề Giai đoạn 1 diễn ra nhanh

 Giai đoạn 2 : Nhân tinh thể phát triền

Các phân tử đường dạng tan trong dung dịch sẽ khuếch tán lên trên bề mặt của nhân tinhthể làm cho nhân tinh thể dần dần lớn lên Giai đoạn 2 diễn ra chậm, tốc độ kết tinh tínhtheo giai đoạn 2

Trạng thái quá bão hoà của đường Saccharose có thể có thể chia thành 3 vùng với nhữngđặc tính khác nhau:

• Vùng ổn định ( quá bão hoà thấp α = 1,10 – 1,15 )

Nếu trong dung dịch có sẵn tinh thể thì tinh thể sẽ lớn lên chứ không xuất hiện tinh thểmới

• Vùng trung gian ( quá bão hoà trung bình α = 1,20 – 1,25 )

Nếu dung dịch có sẵn tinh thể thì tinh thể sẽ lớn lên đồng thời xuất hiện thêm tinh thểmới

Nếu dung dịch chưa có sẵn tinh thể thì có thể kích thích để dung dịch xuất hiện tinh thể.Một số cách kích thích : tác động cơ học, hạ nhiệt độ đột ngột, tác động sóng siêu âmhoặc cho vào dung dịch một ít hạt đường hoặc bất kỳ hạt gì làm nhân tinh thể

• Vùng biến động ( quá bão hoà cao, α ≥ 1,3 )

Tại vùng này tinh thể tự nhiên xuất hiện liên tục đồng thời lớn lên nhưng rất chậm

Một hạt đường bao giờ cũng có một lớp phim mỏng bao quanh có bề dày d - nồng độ

c, bên ngoài lớp phim đó là dung dịch đường đang cô đặc có nồng độ quá bão hoà C > c.Trong quá trình kết tinh thì các phân tử đường sẽ khuếch tán lên bề mặt tinh thể có sẵnlàm cho nó lớn lên khi nào còn sự chênh lệch nồng độ Sự chênh lệch nồng độ ( C – c ) –gradient nồng độ

Tốc độ kết tinh:

• Định nghĩa: Tốc độ kết tinh là số gam đường kết tinh lên 1m2 bề mặt tinh thể trongthời gian 1 phút

Bước 7 Phương pháp nấu đường

 Phương pháp nấu gián đoạn ( nấu từng mẻ )

Gồm 4 giai đoạn :

Cho nguyên liệu siro hoặc mật vào thiết bị kết tinh rồi cô đặc lên đến nồng độ quá bãohoà mong muốn

Chú ý :

Nguyên liệu còn loãng nên phải tận dụng khả năng của thiết bị để mau chóng đưadung dịch lên độ quá bão hoà

Không được rút hết nguyên liệu trong thùng chứa vì lớp đáy có cặn và có thể rútkhông khí vào nồi làm siro trong nồi bùng lên dẫn đến hiện tượng chạy đường ra thápngưng tụ, bốc giọt lên chảo ngăn giọt.

 Giai đoạn 2: Khởi tinh ( Bắt đầu tạo ra nhân tinh thể )

Có 3 phương pháp khởi tinh:

Hạ nhiệt độ đột ngột bằng cách cho nước lạnh vào dung dịch đường đang sôi

Cho một ít đường hạt thì hàng loạt tinh thể sẽ xuất hiện và rút mẫu ra xem nếu đủ sốlượng hạt thì tiến hành cố định tinh thể bằng cách đưa vào vùng ổn định Nếu không sẽsinh ra các tinh thể có kích thước bé hơn (nguỵ tinh, hạt dại, bụi đường )

• Phương pháp tinh chủng:

 Có 3 cách tiến hành

− Bỏ bột đường : Cô đặc đầu đến vùng ổn định rồi bỏ vào đấy 1 lượng bột đường định sẵn,rồi nuôi hạt đường lớn lên Số hạt đường sau cùng chính là số hạt bột đường ban đầu, nếugiữ vững độ quá bão hoà của dung dịch

− Phân cắt : Nấu hẳn một mẻ đường non có hạt nhỏ rồi cắt ra hai hoặc ba phần để nấu lên 2đến 3 mẻ đường non mới có hạt lớn hơn

− Đường hồ ( Magma ) : là đường cát trộn với sirô ( mật ) có nồng độ 920Bx Dùng Magmacủa đường cấp thấp để nấu thành đường non cấp cao hơn

 Giai đoạn 3 : Nuôi tinh

Dùng nguyên liệu để nuôi tinh thể lớn lên, vừa mở hơi cô đặc dung dịch đường non, vừacho nguyên liệu vào Chú ý giữ vững độ quá bão hoà để tránh sự tan hạt Nếu độ quá bãohoà giảm nhanh dẫn đến sự tan hạt hoặc nếu độ quá bão hoà tăng nhanh quá sẽ sinh ranguỵ tinh

 Giai đoạn 4

Sau khi tinh thể lớn đủ kích thước, đã đạt yêu cầu người ta tiến hành cô đặc cuối,ngưng cho nguyên liệu nhưng vẫn tiếp tục mở hơi cô đặc để độ quá bão hoà tăng dần từ

từ và giảm hơi từ từ để tránh độ quá bão hoà tăng đột ngột sinh nguỵ tinh Cô đặc lên

90-980Bx thì kết thúc quá trình kết tinh bằng cách đóng hẳn hơi lại

Chú ý : Không để độ quá bão hoà tăng đột ngột, có thể cho thêm một ít nước vào để rửalớp phim mặt

 Phương pháp nấu liên tục