LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI

Làm sạch nước mía là khâu quan trọng của ngành sản xuất đường. Vì thế, việc làm sạch nước mía đã được chú ý thích đáng từ khi bắt đầu phát sinh công nghệ chế biến đườngMục đích của quá trình làm sạch: Loại các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những chất có hoạt tính bề mặt và chất keo. Trung hòa nước mía hỗn hợp. Loại tất cả những chất rắn lơ lững ra khỏi nước mía.Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện. Chi phí đầu tư máy móc thấp. Công nhân không cần kĩ thuật cao. Nhược điểm: Chỉ sản xuất được ra đường vàng Hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp.Các phương pháp gia vôi: cho vôi vào nước mía nóng, cho vôi vào nước mía lạnh, cho vôi phân đoạnLàm sạch nước mía bằng phương pháp gia vôi là phương pháp có từ lâu đời, là phương pháp đơn giản nhất nên được sự dụng rộng rãi từ xưa nay. Tuy nhiên, phương pháp này cho chất lượng đường kém (màu vàng), nên làm giảm giá thành của đường. Do đó để thúc đẩy nền công nghiệp đường mía của Việt Nam thì các doanh nghiệp cần thay đổ máy móc thiết bị, cũng như phương pháp phù hợp để nâng cao chất lượng đường, nâng cao giá trị cho sản phẩm, và đồng thời đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng

Chủ đề 2:

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI

A.PHẦN MỞ ĐẦU

Làm sạch nước mía là khâu quan trọng của ngành sản xuất đường Vì thế, việc làm sạch nước mía đã được chú ý thích đáng từ khi bắt đầu phát sinh công nghệ chế biến đường

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

A.PHẦN MỞ ĐẦU

Mục đích của quá trình làm sạch:

 Loại các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những chất có hoạt tính bề mặt và chất keo.

 Trung hòa nước mía hỗn hợp.

 Loại tất cả những chất rắn lơ lững ra khỏi nước mía.

A.PHẦN MỞ ĐẦU

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI

- Là phương pháp có từ lâu đời và đơn giản nhất

- Phương pháp này làm sạch nước mía chỉ dưới tác dụng của vôi và nhiệt, thu được sản phẩm đường thô

- quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào sự tạo thành Ca(PO4)2 kết tủa có khả năng hấp thụ các chất không đường, chất keo

A.PHẦN MỞ ĐẦU

 Ưu điểm:

 Đơn giản, dễ thực hiện.

 Chi phí đầu tư máy móc thấp.

 Công nhân không cần kĩ thuật cao.

 Nhược điểm:

 Chỉ sản xuất được ra đường vàng

 Hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp.

Ưu nhược điểm của phương pháp vôi

B NỘI DUNG

- Là quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào sự tạo thành Ca3(PO4)2 Kết tủa này có khả năng hấp phụ các chất keo.

- Trước hết, nước mía hỗn hợp được lọc bằng lưới lọc để loại cám mía, cân và bơm đến thùng trung hòa và cho vôi

đến pH = 7,5 Mỗi tấn mía cho khoảng 0,5 – 0,9kg vôi Khuấy đều nước mía, đun nóng đến nhiệt độ 1050C rồi cho

vào thùng lắng để loại bọt và chất kết tủa, sẽ thu được nước lắng trong Đem lọc nước bùn từ thiết bị lắng, được nước lọc trong Hỗn hợp nước lắng trong và nước lọc trong được đưa đi cô đặc

1 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH:

Quy trình:

1 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH:

Giải thích quy trình:

- Nước mía hỗn hợp: ban đầu có pH = 5,0 -5,5, là nước mía tổng hợp rút ra bằng phương pháp ép hoặc phương pháp

khuếch tán

- Lọc nước mía: cho hỗn hợp nước mía đi qua lưới lọc, nhằm loại bỏ các bã mía còn sót lại trong dịch ép hay các

chất rắn lạ Loại bỏ bã để tránh ở nhiệt độ cao bã, vụn mía thủy phân gây khó khăn cho sản xuất

1 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH:

- Gia vôi: cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy trộn đều Cho vôi vào có tác dụng:

+ Trung hòa nước mía hỗn hợp

+ ngăn ngừa phản ứng acid của dung dịch nước mía hỗn hợp và hạn chế sự chuyển hóa của đường saccaroza.+ Làm kết tủa, đông tụ các chất không đường do ion Ca2+ phản ứng với các anion tạo thành muối canxi không tan.+ Làm cho những chất kết tủa được tạo thành có tác dụng kéo theo những chất rắn lơ lửng và những chất không đường khác để kết tủa được hoàn toàn

1 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH:

- Gia nhiệt: đây là một giai đoạn quan trọng khi làm sạch nước mía nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và nâng cao

hiệu suất thu hồi đường:

+ Loại không khí trong nước, giảm bớt sự tạo bọt, tăng nhanh các quá trình phản ưng hóa học

+ Tác dụng tiệt trùng, đề phòng sự lên men acid và sự xâm nhập của vi sinh vật vào nước mía

+ Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa

1 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH:

- Lọc nước bùn:

+ Nước bùn chủ yếu gồm nước đường, bùn cát, vụn bã mía, chất lơ lửng, chất kết tủa Nước bùn còn khoảng

>90% nước mía do đó cần phân ly và thu hồi

+ Mục đích: loại hoàn toàn tạp chất không tan, chất kết tủa và loại bỏ cám mía

- Trộn nước lọc trong và nước lắng trong ta thu được nước mía trong.

- Lắng: sau khi gia nhiệt nước mía được đem đi lắng ở thiết bị lắng để loại bỏ kết tủa Khi lắng thì ta thu được 2

thành phần: nước lắng trong và nước bùn Nước bùn sẽ được đem đi lọc để lọc lấy nước trong và loại bỏ bùn

1 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH:

- Ưu điểm: Quản lý thao tác đơn giản, trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính tránh được

chuyển hóa đương saccarose nếu cho vôi đều có thể tránh được sự phân giaỉ của đường

- Nhược điểm:

+ Lượng vôi dùng nhiều

+ Độ hòa tan trong nước mía lạnh cao, nếu vôi quá thừa sau khi đun nóng sẽ bị đóng cặn ở thiết bị

+ Hiệu suất làm sạch thấp

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

• Đun nóng nước mía hỗn hợp đến nhiệt độ 105C

• Một số keo như anbumin, silic hidroxit bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt và pH của nước mía hỗn hợp

• Cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy trộn đều để kết tủa được hoàn toàn, sau đó loại chất kết tủa ở thiết bi lắng

Lọc, sàng  Quy trình:

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

Nước mía hồn hợp ban đầu ở môi trường acid, gia nhiệt ở 102 0C ÷ 1050C làm thúc đẩy phản ứng tạo kết tủa

Phản ứng xảy ra :

- Ở nhiệt độ cao giúp loại bỏ các bọt khí trong hỗn hợp mía, đồng thời có khả năng tiệt trùng, hạn chế sự xâm nhập của vsv vào nước mía

- Giảm độ nhớt đồng thời làm chất keo bị ngưng tụ, tăng tốc độ lắng

Nhưng lúc này nước mía ở pH thấp, là điều kiện bất lợi đường có khả năng chuyển hóa thành đường khử Làm giảm năng suất đường

- Và nếu nhiệt độ kéo dài xảy ra phản ứng caramen hóa ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

- Tốc độ chuyển hoá sacaroza còn phụ thuộc vào nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian

- Khi nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian tăng thì tốc độ chuyển hoá tăng

- Đường bị chuyển hoá không chỉ gây tổn thất đường mà còn giảm độ tinh khiết của mật chè và ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường.Sự tồn tại của glucoza và fructoza trong mật cuối là hậu quả của sự chuyển hoá sacaroza

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

Gia vôi:

- Khi gia nhiệt tiếp tục gia vôi làm cho các phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn Thu được lượng kết tủa lớn, nước bùn nhiều

- Phản ứng xảy ra tạo kết tủa Ca3(PO4)2:

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

P2O5+ 3H2O 2H3PO4

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

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

Lắng:

- Giúp loại bỏ các cặn còn sót lại làm sạch dung dịch nước mía hỗn hợp

- Nhờ gia nhiệt nên quá trình lắng trở nên dễ dàng, không cần thiết bị , ít tốn chi phi

Lọc:

- Do kết tủa hoàn toàn nên quá trình lọc ít tồn thời gian và dễ dàng thực hiện

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

 Ưu điểm:

- Loại được nhiều chất keo như protein do nhiệt độ cao, kết tủa Ca3PO4 tương đối hoàn toàn

- Hiệu quả làm sạch tốt hơn gia vôi lạnh Chênh lệch độ tinh khiết của mía cao

- Tốc độ lắng tương đối nhanh, tiết kiệm lượng vôi khoảng 15-20% so với phương pháp vôi vào nước mía lạnh

- Dung tích nước bùn nhỏ

- Hiện tượng đóng cặn giảm

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

 Nhược điểm

- Chất kết tủa không được rắn chắc

- Khó khống chế, màu sắc nước mía đậm

- Thể tích nước bùn so với gia vôi lạnh lớn hơn, thậm chí có lúc nước mía trong chảy khó khăn Để khắc phục, có thể cho chất trợ lắng ( 1-2ppm) để rút ngắn thời gian lắng và giảm thể tích nước bùn

- Sự chuyển hóa saccarose tương đối lớn: nếu khống chế nhiệt độ và pH không tột, đường khử sẽ bị phân hủy, nếu

pH thấp, saccarose bị chuyển hóa làm hạn chế quá trình kết tinh

2 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG:

 Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng có thể khắc phục được các nhược điểm khi cho vôi vào nước mía lạnh, nhưng bên cạnh đó ở nhiệt độ cao trong môi trường acid làm 1 lượng đường bị chuyển hóa, và xảy

ra phản ứng caramen nên ta chủ sử dụng trong sản xuất đường vàng, nên chất lượng giảm và gia thành không cao

3 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI PHÂN ĐOẠN

 Đây là phương pháp ưu việt, được dùng từ năm 1936.

 Nước mía sau khi lọc, cần gia vôi vào nước lạnh để PH= 6,4-6,6 ( thường là 6,4).Lượng vôi dùng bằng 1/3 tổng lượng vôi Gia nhiệt lần thứ nhất t= 90 độ C, có thể gia nhiệt đến nước mía sôi Sau đó, giá vôi đến PH=7,2-8,2 (thường là 7,8 nếu PH>8,4 nước mía trong sẽ là kiềm tính, PH=7,2 không tốt.Lượng vôi dùng bằng 2/3 tổn lượng vôi, sau đó gia nhiệt nước mía đến sôi hoặc cao hơn một ít giúp cho việc kết tủa được hoàn toàn.Các công đoạn còn lại giống phương pháp trên

3 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI PHÂN ĐOẠN

 Sơ đồ

3 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI PHÂN ĐOẠN

1 Nước mía ở PH=5-5,5: khi đó nước mía có tính acid Dưới sự tác dụng của nhiệt độ đường sacarose bị phân

hủy làm tăng tổn thất đường Cần nhanh chóng trung hòa các acid tự do trong dung dịch nước mía hỗn hợp ngăn ngừa phản ứng chuyển hóa sacarose

2 Lọc (sáng): Loại bỏ các chất rắn lơ lửng, vụn mía, bã nhuyễn Tránh để bã nhuyễn đi vào quá trình làm sạch

3 Gia vôi sơ bộ: Đưa pH dần về môi trường trung hòa để hạn chế đường bị chuyển hóa.

3 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI PHÂN ĐOẠN

4 Gia nhiệt I: t=90℃ sau khi gia vôi và nhiệt độ cao sẽ giúp

 Ngưng kết chất keo tốt, tăng nhanh tốc độ lắng của chất kết tủa

Tiêu diệt vi sinh vật

Giúp loại không khí ra khỏi nước mía, giảm sự tạo bọt

Hình thành kết tủa Ca3(PO4)2 Làm động lực thúc đẩy cho quá trình làm sạch sau này.

3 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI PHÂN ĐOẠN

5 Gia vôi: Tạo kết tủa Ca3(PO4)2 Đưa PH về môi trường trung hòa để hạn chế đường bị chuyển hóa Gia vôi từ

từ đi qua từng điểm đẳng điện dễ kiểm soát trong quá trình chất keo bị ngưng tụ

6 Gia nhiệt II: t= 102-105℃

Làm tăng nhanh các quá trình phản ứng tạo kết tủa và ngưng kết chất keo

Do nhiệt độ tăng làm giảm tỉ trọng của nước mía, tăng nhanh tốc độ lắng của chất kết tủa

- Các công đoạn còn lại giống các phương pháp ở trên

3 PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI PHÂN ĐOẠN

 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP:

Ưu điểm:

- Hiệu suất làm sạch tốt, độ tinh khiết mía tăng cao, giảm lượng bùn

- Loại chất không đường nhiều: Qua 2 lần gia vôi có thể lợidụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để loại chất không đường nên nước mía trong, bùn lọc dễ, chất keo chứa nitơ loại 80%, sáp mía loại 90%

- Kết tủa lớn, lắng nhanh, tiết kiệm khoảng 35% so với phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh

Nhược điểm:

- Sơ đồ công nghệ phức tạp

- Sự chuyển hóa và phân giải sacaroza tương đối lớn

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

- Khi MgO > 2%:

+ Giảm thấp độ hòa tan của vôi.

+ Thời gian lắng kéo dài.

+ Tác dụng vói đường khử, làm tăng màu sắc của nước mía.

+ MgO có độ hòa tan lớn là thành phần đóng chủ yếu ở thiết bị bốc hơi.

b Độ hòa tan của vôi:

 Độ hòa tan của vôi trong dung dịch đường lớn hơn trong

nước nguyên chất

 Độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tang

 Độ hòa tan của vôi cũ, vôi mới, vôi sống cũng khác nhau

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

Độ hòa tan của các loại vôi khác nhau:

Nhiệt độ, ◦C

Độ hòa tan của vôi, g CaO/l Vôi sống Vôi mới Vôi cũ 100

0,230 0,254 0,305 0,405 0,829

0,201 0,210 0,278 0.233 0,132

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

c Nồng độ sữa vôi:

 Nồng độ sữa vôi thường dung trong khoảng 10-18 Be

 Nếu nồng độ sữa vôi quá đặc gây tắc đường ống dẫn, khi tác dụng với nước mía gây hiện tượng kiềm cục bộ, làm đường khử phân hủy Nhưng khi nồng độ cao sẽ giúp tạo kết tủa nhanh, giảm được lượng nhiệt bốc hơi

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

d Tác dụng của khuấy sau khi cho vôi:

 Khuấy giúp vôi phân bố đều và phản ứng hoàn toàn trong nước mía Trường hợp vôi cao, khuấy để tránh

hiện tượng kiềm cục bộ

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

 Qua kết quả thí nghiệm cho thấy, quá trình khuấy khi cho vôi vào nước mía kéo dài sẽ làm sạch, có thể tăng độ kết tinh và dung tích

bùn giảm trong nước mía (hình d.1).

Hình d.1: Quan hệ giữa thời gian khuấy và dung tích nước bùn.

Qua hình d.1 cho thấy, thời gian khuấy càng dài thì dung tích bùn giảm rõ rệt.

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

e Các dạng vôi cho vào nước mía:

- Vôi cho vào nước mía dạng: vôi sữa, vôi bột và vôi sacarat

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

‒ Canxi sacarat phản ứng với nước mía tương đối hoàn toàn nhưng cần pha chế trước, không thuận

tiện như sữa vôi Có thể cho canxi sacarat cho vào nước mía nóng để đề phòng vôi làm đường khử bị

phân hủy.

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

‒ Trước đây, dạng vôi bột thường được sử dụng trong nhà máy đường thủ công Vôi bột phản ứng chậm, khó

khống chế lượng chính xác, khi phản ứng tỏa nhiệt dễ làm nước mía quá nhiệt gây tác dụng phân hủy đường khử, màu sắc nước mía đậm Hiện nay không còn sử dụng vôi bột trong quá trình làm sạch

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

- Khi đun nóng, Ca HPO kết hợp với vôi tạp thành canxi photphat kết tủa và H PO₂ ₄ ₃ ₄

- Khi nhiệt độ cao và môi trường kiềm, đường khử phân hủy tạo thành chất màu và các axit

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

 Do có sự giảm pH sau khi đun nóng nên trị số trong sơ đồ công nghệ là trị số pH sau khi đun nóng.

 Thông thường, khống chế pH nước mía khoảng trên dước 7,0

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

h Hàm lượng P O trong nước mía ₂ ₅

- Hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa

vôi và P O Ca (PO ) trong nước mìa thường tồn tại hai ₂ ₅ ₃ ₄ ₂

dạng:

+ Dạng keo : trở ngại cho lắng, lọc, kết tinh đường

+ Dạng tinh thể : làm sạch nước mía

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

‒ Dạng vôi sữa giúp cho hỗn hợp đồng đều, khống chế dễ

dàng Nhưng bản thân vôi sữa có chứa một lượng nước

nhất định, tăng lượng nhiệt bốc hơi Hiện nay, dạng vôi

này được sử dụng rộng rãi trong nhà máy đường

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

- Sự hình thành kết tủa Ca (PO ) nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ Ca² và PO ³ trong nước mía.₃ ₄ ₂ ⁺ ₄ ⁻

- Khi cho vôi đến pH=7,0 nồng độ ion Ca thế đủ để ohản ứng tạo kết tủa Ca (PO ) , nhưng thường lượng P O trong nước ₃ ₄ ₂ ₂ ₅mía rất thấp

- Hàm lượng P O cần thiết vào khoảng 300mg/lít nước mía.₂ ₅

- Hàm lượng P O quá ít có thế chỏ vào nước mía axit photphotic hoặc muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu quả làm ₂ ₅sạch

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

i Nhiệt độ cho vôi

- Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 105oC

- Nhiệt độ cao có tác dụng tăng tốc độ kết tủa làm giảm dung tích nước bùn, nhưng làm tăng màu sắc nước mía (do sự phân hủy đường khử) và có thể làm một phần keo đã kết tủa hòa tan lại

- Vì vậy cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sôi hoặc cao hơn một chút là thích hợp

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

C TỔNG KẾT:

C TỔNG KẾT:

Làm sạch nước mía bằng phương pháp gia vôi là phương pháp có từ lâu đời, là phương pháp đơn giản nhất nên được sự dụng rộng rãi từ xưa nay Tuy nhiên, phương pháp này cho chất lượng đường kém (màu vàng), nên làm giảm giá thành của đường Do đó để thúc đẩy nền công nghiệp đường mía của Việt Nam thì các doanh nghiệp cần thay đổ máy móc thiết

bị, cũng như phương pháp phù hợp để nâng cao chất lượng đường, nâng cao giá trị cho sản phẩm, và đồng thời đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng

C TỔNG KẾT: