Làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa acid

5 II.CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA Nước mía hỗn hợp chứa một lượng các chất không đường không có lợi cho quá trình chế biến đường..  Cường độ lưu huỳnh Nồng

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Môn học: Công nghệ sản xuất Đường mía

GVHD: Thầy Thái Văn Đức Nhóm thực hiện: N5-53TP1

• Điều kiện canh tác

- Trong công nghệ sản xuất đường mía, làm sạch nước mía là khâu quan trọng nhất Vì:

• Làm sạch giúp làm tăng chất lượng của đường tinh luyện

• Làm tăng hiệu suất sản xuất đường

 Giảm giá thành sản phẩm

Làm sạch nước mía là khâu quan trọng nhất trong CNSX

đường mía

4

2 Các phương pháp làm sạch nước mía

Phương pháp làm sạch nước mía

Phương

pháp vôi Phương pháp

sunfit hóa

Phương pháp Cacbonat hóa

Phương pháp này (pH

= 8 – 9) có đặc điểm là chỉ tiến hành thông

SO2 vào nước mía, không thông SO2 vào mật chè và sản phẩm đường thô Hiệu quả hơn pp vôi nhưng thiết

bị và thao tác phức tạp hơn, hóa chất tiêu hao nhiểu ít dùng

5

II.CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA

Nước mía hỗn hợp chứa một lượng các chất không đường không

có lợi cho quá trình chế biến đường Nên mục đích chính của quá trình làm sạch đường là:

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

- Trung hòa nước mía hỗn hợp

- Loại bỏ tất cả tạp chất trong nước mía hỗn hợp

A Khí SO2 trong CNSX đường mía

2 Tác dụng của SO2 với nước mía

Tác dụng của SO2 với nước mía và mật chè tùy thuộc vào tính chất trung tính hoặc kiềm của chúng Tác dụng của SO2 như sau:

a.Trung hòa lượng vôi dư trong nước mía

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

- Ngưng kết được một số chất keo

b Hòa tan muối Canxi sunfit kết tủa:

Khi thông SO2 quá lượng có thể làm cho canxi sunfit kết tủa biến thành canxi bisunfit hòa tan

CaSO3 + SO2 + H2O  Ca(HSO3)2

• Ảnh hưởng:

 Giảm hiệu quả làm sạch do muối canxi sunfit kết tủa bị giảm Khi qia nhiệt thì muối bisunfit canxi bị phân giải tạo thành muối sunfit canxi kết tủa đóng cặn trên bề mặt ống truyền nhiệt

Ca(HSO3)2  CaSO3 + SO2 + H2O

c Giảm độ nhớt của mật chè:

+ Khi xông SO2 vào nước mía hoặc mật chè, tạo thành một số muối kết tủa có tác dụng hấp phụ các chất màu, chất keo  độ nhớt giảm

+ Khi cho SO2 vào làm thay đổi pH nên ngưng kết được số keo, giảm độ nhớt

+ Tạo môi trường axit nên độ nhớt thấp

7

 Làm giảm độ nhớt mật chè, có lọi cho thao tác nấu đường và kết tinh, đồng thời hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

d Biến muối cacbonat thành muối sunfit:

- Trong nước mía có hàm lượng muối cacbônat của kali, canxi nhất định khi thông SO2 tạo thành canxi sunphit và kali sunphit

+ Muối sunphit làm giảm độ kiềm, độ nhớt của mật chè có lợi cho việc nấu đường, kết tinh, phân mật

Cô đặc

Thông SO2 lần II

Lọc kiểm tra

Mật

chè

trong

Saccaroza Glucoza Fructoza

12 0,9 0,5

Xơ

Xenluloza Pentosan Araban Linhin

5,5

2 0,5

2

Chất chứa Nito

Protein Amit Acid amin Acid nitoric

NH3

Xantin

0,12 0,07 0,21 0,01 Vết Vết

Chất béo và sáp

Pectin Acid tự do (Suxinic malic) Acid kết hợp (Suxinic, malic)

0,2 0,08 0,12

Chất vô cơ

SiO2

K2O

Na2O CaO MgO

Fe2O3

0,25 0,12 0,01 0,02 0,01 Vết

- Nước mía hỗn hợp có chứa một lượng lớn các chất phi đường Đặc biệt là các đường khử có khả năng làm xấu màu cho sản phẩm đường

sau cùng và làm ảnh hưởng đến hiệu suất kết tinh đường

- Điều kiện công nghệ: Giá trị pH= 3,4-3,8

 Nếu pH thấp hơn: sẽ làm tăng mạnh mẽ sự chuyển hóa sacaroza tạo đường khử dẫn đến tăng tổn thất đường Đồng thời làm tăng lượng vôi trung hòa về sau gây tăng lượng tạp chất đưa vào và không kinh tế

 Nếu pH cao hơn: làm đường khử bị phân hủy, khi lượng vôi trung hòa cho vào không đủ tạo ít kết tủa CaSO3 dẫn dến hiêu quả là sạch không cao

12

 Nhiệt độ gia nhiêt

Độ hòa tan của khí SO2 có liên quan đến nhiệt độ nước mía, nhiệt

độ dung dịch càng cao, độ hòa tan của SO2 càng thấp Khi dùng nhiệt

độ quá cao, thì sự hấp phụ của SO2 khó khăn và tăng nhanh sự chuyển hóa đường Do đó, nhiệt độ gia nhiệt 1 chỉ trong phạm vi 55-

60o C

 Cường độ lưu huỳnh

Nồng độ SO2 trong nước mía là một trong những yếu tố quyết định

sự tạo thành kết tủa CaSO3, nếu nồng độ SO2 càng cao, sự kết tủa càng hoàn toàn, lượng kết tủa CaSO3 càng nhiều lọc kết tủa càng dễ dàng

Nếu nồng độ SO2 trong nước mía quá cao sẽ tạo thành Ca(HSO3 )2

hòa tan Do đó cần nâng cao cường độ lưu huỳnh thích hợp để có thể đạt hiệu suất làm sạch tốt và nâng cao hiệu suất thu hồi đường

- Phản ứng hóa học xảy ra:

 Giảm độ nhớt, thuận lợi cho quá trình lắng

 Thúc đẩy các phản ứng hóa học, nhất là các phản ứng tạo tủa: CaCO3, Ca3(PO4)2

 Phá vỡ lớp vỏ hydrat của của một số hệ keo, làm keo tu

 Làm kết tủa hoàn toàn các muối như CaCO3, Ca3(PO4)2

- Yêu cầu: Nhiệt độ giữ ở mức từ 102⁰C đến 105⁰C

- Nguyên lí quá trình lắng trong nước mía

 Nước mía ở trạng thái tĩnh, khi cho chất điện li vào tạo kết tủa cặn thì chúng sẽ chịu tác dụng của 2 lực là trọng lực: kéo kết tủa đi xuống và lực đẩy acsimet: đẩy kết tủa đi lên

 Khi trọng lực lớn hơn lực acsimet thì kết tủa sẽ lắng xuống, tốc độ lắng phụ thuộc vào sự chênh lệch độ lớn của 2 lực, hay nói cách khác tốc độ lắng phụ thuộc vào chênh lệch về trọng lượng giữa chất rắn (cặn) và trọng lượng chất lỏng (nước mía)

15

- Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng

 Độ lớn của hạt kết tủa: Độ lớn của hạt kết tủa không đều nhau, hạt lớn thì lắng nhanh, lắng xuống trước; hạt nhỏ li ti tạo với nước mía thành dung dịch đục, lắng rất chậm

 Nồng độ nước mía: Nồng độ càng cao, độ nhớt càng lớn thì tốc độ lắng sẽ giảm Độ nhớt của nước mía được giảm đi nhờ

Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến sự chuyển động của chất lỏng trong thùng lắng, nếu nhiệt độ không đều chỗ nóng, chỗ lạnh thì có hiện tượng đối lưu, làm cho kết tủa không lắng theo chiều thẳng đứng mà theo những hướng hỗn loạn, điều này làm cho tốc độ lắng bị chậm lại Cần bảo ôn thùng lắng để giữ nhiệt đều

 Sau quá trình lắng, ta thu được nước lắng trong và nước bùn

16

7 Lọc

Nước bùn thu được sau khi lắng nước mía hỗn hợp

- Mục đích của quá trình lọc nước bùn là để tận thu nước mía,

tăng lượng nước mía trong, giúp làm tăng hiệu suất thu hồi đường

- Nguyên lý lọc

 Dùng lưới lọc có nhiều lỗ nhỏ

 Bã được giữ lại trên lớp lọc

 Dung dịch đi qua các lỗ nhỏ của lớp lọc nhờ áp suất dư so với

áp suất bên dưới lớp lọc

17

Kết thúc quá trình lọc, bùn được loại bỏ hoặc được sử dụng với mục đích khác Nước lọc trong được pha chung với nước lắng trong rồi thực hiện công đoạn tiếp theo

18

đưa vào nồi bốc thì nước chè đã sôi và bắt đầu bay hơi giúp giảm được thời gian bốc hơi của qía trinh cô đặc sau đó

- T= 110-115oC đạt nhiệt độ sôi của nước mía

- Nước mía được đun nóng qua 3 giai đoạn với nhiệt độ nâng cao từ từ để tránh những chuyển hóa mạnh (thời gian đun nóng càng dài, ở nhiệt độ cao đường dễ bị biến màu) và kích thích phát huy tác dụng tốt tác dụng làm sạch ở nhiệt độ thấp

9 Cô đặc

- Mục đích:

 Nước mía được cô đặc để làm bay hơi nước mía, tăng nồng độ chất tan, tạo thành mật chè để chuẩn bị cho công đoạn nấu đường

- Những biến đổi xảy ra trong quá trình cô đặc:

 Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccarose bị caramen hóa làm tăng màu sắc của dịch nước mía:

+ Ở 95oC, đường khử có thể bị caramel hóa

+ Ở 160oC, quá trình caramel hóa xảy ra mạnh Saccharose loại 1 phân tử nước tạo ra glucosan và fructosan

19

+ Ở 185 – 190oC, glucosan kết hợp với fructosan tạo thành isosaccharosan

+Tiếp tục, 2 phân tử isosaccharosan kết với nhau, loại 2 phân

tử nước tạo thành caramelan

+ Caramelan lại kết hợp với isosaccharosan, loại 3 phân tử nước tạo thành caramelen

+ Khi nhiệt độ tăng cao trên 200oC tạo thành caramelin (mất tính hòa tan)

Sơ đồ chuỗi phản ứng Caramen đường

 Ngoài ra, đường khử cũng bị phân hủy hay kết hợp với các hợp chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía

20

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc:

 Nhiệt độ sôi

Khi tiến hanh quá trình cô đặc người ta đun nóng nước mía tới nhiệt

độ sôi Nước trong sản phẩm bốc hơi cho đến khi nồng độ chất khô

đã đến nồng độ yêu cầu thì ngừng quá trình cô đặc và cho sản phẩm

ra khỏi thiết bị

Khi áp suất hơi trên bề mặt của sản phẩm càng thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm càng thấp Vì vậy việc tạo độ chân không trong thiết

bị cô đặc sẽ giảm được nhiệt độ sôi của sản phẩm Hay nói cách khác

là điều chỉnh nhiệt độ sôi bằng cách thay đổi độ chân không

Khi nồng độ chất khô trong sản phẩm càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao Trong quá trình cô đặc, nồng độ chất khô tăng dần nên nhiệt độ sôi của sản phẩm cũng tăng dần

Nhiệt độ sôi thấp thì tính chất của thực phẩm ít bị biến đổi như sinh

tố ít bị tổn thất, màu sắc ít bị biến đổi, mùi thơm cũng ít bị bay hơi

21

Nhiệt độ sôi thấp còn làm giảm tốc độ ăn mòn và kéo dài thời gian bền của vật liệu làm thiết bị cô đặc

 Thời gian cô đặc

 Là thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị cô đặc cho sự bốc hơi nước ra khỏi nguyên liệu để đạt đến độ khô yêu cầu

 Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việc của thiết bị và cường độ bốc hơi của sản phẩm Các thiết bị cho nguyên liệu vào, sản phẩm ra liên tục và sản phẩm có cường

độ bốc hơi lớn thì thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị càng ngắn

 Cường độ bốc hơi

 Cường độ bốc hơi của sản phẩm phụ thuộc cường độ trao đổi nhiệt giữa hơi nóng và sản phẩm bốc hơi Cường độ trao đổi nhiệt được đặc trưng bằng hệ số truyền nhiệt của quá trình

cô đặc Hệ số truyền nhiệt càng lớn, cường độ bốc hơi càng cao

10 Thông SO2 lần 2

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

 Bao vây nhóm màu Cacbonyl7

23

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (phản ứng thuận nghịch)

H 2 SO 3 + Ca(OH) 2 = CaSO 3 (kết tủa) + H 2

Chú ý: thời gian xông SO 2 càng nhanh càng tốt để hạn chế sự

chuyển hóa đường

11 Lọc kiểm tra

Trong quá trình lắng còn một số chất lơ lửng hoặc một số kết tủa tạo

ra khi sunfit hóa lần 2 cho nên cần phải lọc để loại bỏ các thành phần

này

24

III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA

PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA

1 Ưu điểm

- Tiêu hao hóa chất (vôi, lưu huỳnh) tương đối ít

- Sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối đơn giản, vốn đầu tư ít

- Hàm lượng canxi trong nước mía tương đối nhiều, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi, ảnh hưởng đến hiệu xuất thu hồi đường

- Khi gặp loại mía xấu, sâu bệnh khó làm sạch thì không thể cho hiệu quả ổn định Do hiệu quả là sạch không tốt nên phẩm chất đường thành phẩm của phương pháp SO2 không bằng phương pháp CO2 Trong quá trình bảo quản, đường dễ biến màu do oxi của không khí

25

- Trong quá trình thao tác đường sacaroza chuyển hóa tương đối lớn, đường khử bị phân hủy, tổn thất đường trong bùn lọc cao

- Hóa chất sử dụng nhiều

26

III KẾT LUẬN

Hiện nay, việc sản xuất đường chưa đáp ứng được cho nhu cầu xã hội một cách tốt nhất, chất lượng đường đôi khi chưa được đảm bảo Vì vậy, việc tăng năng lực sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm là việc cần thiết

Để nâng cao chất lượng đường thì việc làm sạch nước mía để loại bỏ những thành phần gây cản trở đến quá trình kết tinh và chất lượng đường

là một công đoạn không thể thiếu trong công nghệ sản xuất đường

Phương pháp sufit hóa aciad là phương pháp truyền thống tạo ra sản

phẩm đường có chất lượng cao, được sử dụng rộng rãi và có vai trò rất quan trọng công nghệ làm sạch đường mía nói riêng và công nghệ sản xuất đường ở việt Nam nói chung

27

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía, Th.s Thái Văn Đức

2 Giáo trình Công nghệ sản xuất đường mía, Trần Mạnh Hùng và những người khác

3 Công nghệ đường mía, Nguyễn Ngộ

4 Hóa sinh công nghiệp, Lê Ngọc Tú chủ biên

5 Tài liệu – Ebook

lam-sach-nha-may-duong-nang-suat-3000-tan-ngay-53119/

http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-phan-xuong-boc-hoi-va-6 Doko

http://www.doko.vn/tai-lieu/lam-sach-nuoc-mia-212637

29

MỤC LỤC

I MỞ ĐẦU 3

1 Tổng quan 3

2 Các phương pháp làm sạch nước mía 4

II.CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA 5

A Khí SO 2 trong CNSX đường mía 5

1. Đặc điểm chung 5

2. Tác dụng của SO 2 với nước mía 5

B Sơ đồ công nghệ 8

C Thuyết minh quy trình 9

1. Nước mía hỗn hợp 9

2. Gia nhiệt lần 1 10

3. Thông SO 2 lần 1 11

4. Trung hòa 12

5. Đun nóng lần 2 13

6. Lắng. 14

7. Lọc 16

8. Đun nóng lần 3 17

9. Cô đặc 18

10. Thông SO 2 lần 2 21

11. Lọc kiểm tra. 23

III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA 24

III KẾT LUẬN 26

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

BẢNG ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN 28