BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG, BÁNH, KẸO

Sự có mặt của những chất không đường trong nước mía dẫn đến sự cô đặc, kết tinh đường khó khăn và không kinh tế.. 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC MÍA Dùng phản ứng hóa họ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ

MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG,

BÁNH, KẸO

GVHD: NGUYỄN THỊ CÚC

SVTH: Nhóm 3

NGUYỄN PHAN THẢO NGUYÊN 2005181187 09DHTP6

TRẦN THỊ HUYỀN TRÂM 2005181306 09DHTP9 NGUYỄN ĐẶNG BẢO HÂN 2005181054 09DHTP6

Tp.HCM, tháng 11 năm 2020

BÀI 1:LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI

HÓA 1.1 GIỚI THIỆU:

Đường saccharose là nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm (bánh, kẹo, nước giải khát, sữa, ) Nguyên liệu chính để sản xuất đường saccharose là cây mía Cây mái khi đạt độ chín phù hợp sẽ được thu hoạch, xử lý, đưa vào trích ly Sản phẩm thu được sau khi trích ly là nước mía (đường saccharose ở dạng hòa tan trong nước, ngoài ra còn có những chất không đường có tính chất lý hóa khác nhau, trong những chất không đường thì chất keo chiếm một tỉ lệ đáng kể (0,03-0,5) Dưới tác động của một số điều kiện xử lý, ví dụ, ở nhiệt độ cao, một số thành phần không tan có thể chuyển háo thành chất tan, như vậy làm tăng hàm lượng chất keo trong dung dịch Hoạt động của vi sinh vật trong nước mía cũng tạo nên các chất keo khác nhau, đặc biệt levan và dextran Chất keo gây nhiều ảnh hưởng không tốt với sản phẩm đường như

cản trở quá trình lọc nước mía, kết tinh đường và phân mật, làm nước mái có nhiều bọt, giảm hiệu suất tẩy màu

Sự có mặt của những chất không đường trong nước mía dẫn đến sự cô đặc, kết tinh đường khó khăn và không kinh tế Chất không đường làm tăng độ hòa tan của đường saccharose, tăng mật cuối và tăng tổn thất đường trong mật cuối Trong nước mía còn có vụn mía, khi gia nhiệt vụn mía sẽ bị kết tụ Vì vậy, tất cả những chất không đường cần được loại ra khỏi nước mía Ngoài ra, nước mía còn chứa một lượng axit, axit sẽ xúc tác phản ứng chuyển hóa đường saccharose Do đó, nước mía cần được trung hòa Làm sạch nước mía là quá trình xử lý nhằm loại

bỏ các tạp chất không đường và trung hòa nước mía Đây là quá trình quan trọng trong dây chuyền sản xuất, có ý nghĩa quyết định chủng loại đường thành phẩm

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

Dùng phản ứng hóa học để kết tủa các tạp chất hoặc lợi dụng tác dụng hấp phụ, kéo theo các tạp chất khác của chất kết tủa hay có thể làm ngưng kết các thể keo trong nước mía

để các chất đó nằm ở trạng thái rắn hay có tỉ trọng khác với nước mía sau đó loại bỏ chúng bằng cách lắng, lọc,

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

1.2.1 Tác dụng của pH trong quá trình làm sạch

1.2.2 Ngưng kết chất keo

Chất keo trong nước mía chia làm hai loại: keo thuận nghịch và keo không thuận nghịch Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ ( ví dụ , dưới tác dụng của nhiệt), nếu thay đổi điều kiện của môi trường không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu Keo thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ nhưng nếu thay đổi điều kiện môi trường, có khả năng trở lại trạng thái ban đầu Cũng có thể phân loại keo trong nước mía theo khả năng liên kết với nước: keo ưa nước và keo không

ưa nước Đa số keo trong nước mía đều có tính ưa nước, mức độ

ra nước của chúng cũng khác nhau Dưới tác dụng của vi sinh vật, trong nước mía sản sinh các loại keo có tính nhớt và ưa nước như glucosen và levulozan

Keo tồn tại trong nước mía và ở trạng thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc có lớp nước bao bọc bên ngoài Nếu vì một nguyên nhân nào đó, keo mất các tính chất trên thì sẽ ngưng kết

Để ngưng kết keo, thường cho vào nước mía những chất điện ly để thay đổi pH của môi trường Dưới điều kiện pH nhất định, keo hấp phụ chất điện ly và dẫn đến trạng thái trung hoà điện Lúc đó, keo mất trạng thái ổn định và ngưng kết Trị số pH làm chất keo ngưng kết gọi là pH đẳng điện Điểm đẳng điện của các chất keo khác nhau thì khác nhau (ví dụ pHalbumum = 4,6-4,9 ; pHpaparagin = 3 )

Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ chất keo: pH trên dưới 7 và pH trên dưới 11 Điểm pH trước là điểm pH đẳng điện Điểm pH sau là điểm ngưng kết của protein trong môi

trường kiểm mạnh Điểm này không gọi là điểm đăng điện vì lúc đó trong nước mía có đường saccharose và lượng vôi nhiều

sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ protein tạo thành kết tủa

1.2.2.1 Chuyển hoá đường saccharose

Khi nước mía ở môi trường axit ( pH < 7) đường saccharose sẽ bị chuyển hóa tạo thành hỗn hợp đường glucose

và fructose, phản ứng này gọi là phản ứng nghịch đảo đường Tốc độ chuyển hoá tăng theo sự tăng nồng độ ion H+ trong nước mía Mặt khác, các axit khác nhau sẽ làm chuyển hoá saccharose với tốc độ khác nhau

Saccharose 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 đườn

1.2.2.2 Phân hủy saccharose

Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, đường saccharose bị phân hủy Khi pH càng cao, lượng chất phân hủy càng lớn Sản phẩm phân hủy của saccharose rất phức tạp: furfurol, S - hidroximetyl - furfurol, metylglioxan, glixeandehyt, dioxiaxeton, axit lactic, axit trioxiglutaric, axit trioxibuteric, axit axetic, axit formic

Những sản phẩm đó có thể tiếp tục bị oxy hoá dưới tác dụng của thi không khí

1.2.2.3 Phân hủy đường khi

Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3-2,4% đường khử Khi nước là ở môi trường axit, sự tồn tại của đường khử tương đối ổn định Ở pH=3 đường khử ổn định nhất Nếu pH của nước mía hay dung dịch đường vượt qua 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân hủy đường khử, sự phân hủy này dựa vào pH và nhiệt độ

Sự phân giải của đường khử trong quá trình sản xuất làm giảm

độ tỉnh khiết của mật chè, tăng độ màu, giảm tốc độ kết tình đường

1.2.2.4 Tách loại các chất không đường

Đối với pH khác nhau, có thể tách loại được các chất không đường khác nhau

Khi pH = 7-10, các muối vô cơ của Al2O3 , P503 , SiO2 ,

Fe2O3, MgO dễ bị tích loại trong đó Al2O3, P2O5, SiO2 có thể bị loại hơn 95% còn Fe2O3, Mg0 có thể bị loại đến 60% Khi pH khoảng 7,0 tách loại được 50% chất keo (pentoza) Khi pH khoảng 5-6 trên 98 % protein có thể bị tách loại, nếu vượt quá trị sổ Ph đó, hiệu quả tách loại rất thấp

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

để tách loại nhiều chất không đường

Hiệu quả tách loại chất không đường còn phụ thuộc vào giống mía và hiệu quả làm sạch có thể biểu thị bằng hiệu quả loại chất không đường

1.2.3 Làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

Phương pháp vôi hóa có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất để làm sạch nước mía, phương pháp này dựa vào tác dụng của nhiệt và vôi nhằm thu nhận sản phẩm đường thô

Phương pháp vôi hóa có thể chia thành ba loại: Cho vôi vào nước mía lạnh, cho vội vào nước mía nóng và cho vôi phân đoạn

1.2.3.1 Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh có ưu điểm là quản lý thao tác đơn giản Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính, tránh được chuyển hóa đường saccharose Nếu cho vôi đều đặn có thể tránh được sự phân giải đường khử Phương pháp này có khuyết điểm là lượng vôi dùng nhiều và nếu vội quá thừa sau khi đun nóng sẽ gây hiện tượng đóng cặn ở thiết bị Phương pháp này có hiệu suất làm sạch thấp

1.2.3.2 Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

Trước hết, gia nhiệt nước mía đến nhiệt độ 105oC Một số chất keo(albumin, silic hydoroxyt) bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt và pH của nước mía Cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy trộn đều để kết tủa hoàn toàn, sau đó loại chất kết tủa ở thiết

bị lắng Phương pháp này có ưu điểm là loại bỏ được nhiều protein Do nhiệt độ cao nên sự tạo kết tủa Ca3( PO4)2 tương đối hoàn toàn Hiệu quả làm sạch tốt Sự chênh lệch độ tinh khiết của nước mía trước và sau khi làm sạch cao Tốc độ lắng lớn, dung tích nước bùn nhỏ Tiết kiệm được lượng với khoảng 15-20% so với phương pháp lạnh Tuy nhiên, phương pháp này có

nhược điểm là sự chuyển hóa đường saccharose tương đối lớn

và khó khống chế màu sắc nước mía

1.2.3.3 Phương pháp cho vôi phân đoạn

Phương pháp này gia với thành hai lần, gia nhiệt hai lần Cho vôi lần 1 (gọi là cho vôi sơ bộ) đến khi pH nước mía đạt xấp xỉ 6,6 Lượng vôi cho vào khoảng 1/3 tổng lượng vôi cần sử dụng (lượng vôi còn lại sẽ cho vào lần 2 ) Gia nhiệt lần 1 nếu nhiệt

độ < 90 ° C hiệu quả làm sạch sẽ không tố Cho vôi lần 2 pH = 7,8 là tương đối thích hợp, nếu cao quá dung dịch kiềm tính mạnh dẫn đến tăng phân giải đường Phương pháp này có ưu điểm là hiệu suất làm sạch tốt, loại chất không đường nhiều Qua 2 lần gia vôi có thể lợi dụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để loại chất không đường nên nước mía trong, bùn lọc dễ, loại 80 % chất keo chứa nitơ, loại 90 % sáp mía Tiết kiệm khoảng 35 % vôi so với phương pháp lạnh Tuy nhiên phương pháp này có khuyết điểm là phức tạp, sự chuyển hóa và phân giải saccharose tương đối lớn

1.3 Thực hành

1.3.1 Quy trình công nghệ

Nước mía

Kiểm tra

Gia vôi sơ bộ

Gia nhiệt lần 1

Bổ sung axit

Lọc Lắng Gia nhiệt lần 2 Gia nhiệt trung hòa

Sản phẩm

Bã

Sữa vôi

Sữa vôi

Axit photphoric

Hình 1 Sơ đồ quy trình công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

Cân khối lượng chè trong :660g

Khối lượng chè đục: 400g

Đo Bx:16,8 pH=6.9

 Cân :m nước mía =1.553g

 Đo bx=15%

 pH=6

1.4 Thông số và kết quả của nhóm

 Chuẩn bị nguyên liệu:

Nước mía nguyên: 1,5kg

 Đo Bx=17,9Bx

 pH=6

Khối lượng chất khô nước mía ban đầu:

Khối lượng chất khô nước mía 13Bx:

mCKHH=(0,2685.100)/13=2,0654kg

Khối lượng nước thêm vào để có nước mía:

Bổ sung 500g nước mía:

 Đo Bx=19,3Bx

 pH=6

Khối lượng chất khô nước mía hỗn hợp sau thêm 500g nước mía 19,3Bx:

Tổng khối lượng nước pha vào nước mía

Nước mía sau pha 0,5654kg nước lần đầu

 Đo Bx=13,1Bx

 pH=6

Nước mía hỗn hợp sau pha thêm 500g nước mía và 0,24kg nước

 Đo Bx=13,2Bx

 pH=6

 Gia vôi sơ bộ

 Gia nhiệt lần 1

 Bổ sung H3PO4

 Gia vôi trung hòa

 Gia nhiệt lần 2

 Lắng

 Lọc

 Chè trong sau lọc

 Khối lượng: 1,3kg

 Đo Bx: 16,2Bx

 Đo pH:6

Đánh giá cảm quan: Màu nước vàng nâu, trong

Câu hỏi , bài tập:

BÀI 2 CÔ ĐẶC VÀ KẾT TINH TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG 2.1 Giới thiệu

2.1.1 Quá trình cô đặc

Cô đặc trong sản xuất đường là quá trình sử dụng nhiệt làm bay hơi nước ra khỏi chè trong nhằm đưa hàm lượng chất khô hòa tan của chè trong lên khoảng 60-65% Nếu nồng độ sau cô đặc quá thấp sẽ tốn hơi và tăng thời gian nấu đường, nếu quá cao sẽ khó điều khiển thao tác kết tinh, xông lưu huỳnh (để tẩy màu) khó và tăng đóng cặn trong thiết bị, ngoài

ra còn có nguy cơ kết tinh trong các thùng chứa và đường ống Sản phẩm thu được sau quá trình cô đặc là mật chè (sirô)

2.1.2 Quá trình kết tinh

Quá trình kết tinh trong sản xuất đường là quá trình chuyển đường saccharose từ trạng thải hòa tan sang dạng kết tinh

2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình cô đặc và kết tinh

2.2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cô đặc

Cô đặc trong sản xuất đường là quá trình sử dụng nhiệt để làm bay hơi nước ra khỏi chè trong , quá trình này gây ra một

số biến đổi của chè trong như sau :

2.2.1.1 Sự chuyển hóa saccharose

Nếu dung dịch đường có tính axit hoặc một số chất không đường trong quá trình cô đặc bị phân hủy tạo thành axit thì dưới tác dụng của nhiệt sẽ dẫn đến sự chuyển hóa saccharose

2.2.1.2 Sự phân hủy saccharose và tăng màu sắc

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, đường saccharose bị caramel hóa Lượng caramel tạo thành phụ thuộc thời gian truyền nhiệt, nhiệt độ và pH Chỉ cần một lượng caramel rất nhỏ cũng làm cho chè trong sậm màu

Ngoài ra, đường khử bị phân hủy hoặc kết tủa với những chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc của chè trong Sự tăng màu sắc của chè trong trong quá trình cô đặc phụ thuộc vào hiệu quả làm sạch nước mía, thời gian và nhiệt

độ cô đặc

2.2.1.3 Độ tinh khiết tăng cao

Độ tinh khiết tăng trong quá trình cô đặc phụ thuộc phương pháp làm sạch Đối với phương pháp với độ tinh khiết tăng 0,7-1,0; phương pháp sunfit hóa tăng 0,8-1,0 và phương pháp carbonate tăng 0,2-0,5 Sự tăng độ tinh khiết có thể do chất không đường bị phân hủy, do sự tạo cận trong thiết bị cô đặc , do sự thay đổi góc quay riêng của chất không đường đặc biệt là đường khử

2.2.1.4 Sự thay đổi độ kiềm

Sự thay đổi độ kiềm có thể là tăng hoặc giảm, tuy nhiên, hiện tượng tăng độ kiềm trong quá trình cô đặc vật lý rất ít thấy, thường là độ kiềm giảm Sự giảm độ kiềm tỏ thể là do sự phân hủy axit , ví dụ asparagin , sự phân hủy đường khử tạo axit hữu cơ, sự tạo caramel của đường saccharose tuy tác dụng rất nhỏ nhưng cũng có ảnh hưởng đến sự giảm độ kiềm

2.2.1.4 Sự tạo cặn

Trong quá trình cô đặc, có sự tạo thành cặn trong thiết bị

cô đặc, làm tổn thất nhiệt Trong dung dịch quá bão hóa, hiện tượng tạo cặn sẽ phát sinh trước hết ở những chỗ dung dịch tiếp xúc trực tiếp với diện tích đốt, tức là cặn thường xuất hiện nhiều ở phần dưới của ống truyền nhiệt Thành phần của cặn trong các thiết bị cô đặc sản xuất bằng các phương pháp khác nhau thì khác nhau Sự hình thành cặn trong thiết bị dẫn đến giảm hệ số truyền nhiệt và do đó sẽ làm giảm năng suất cô đặc

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình kết tinh

Quá trình kết tinh trong sản xuất đường bao gồm hai giai đoạn : nấu đường và bồi tinh

2.2.2.1 Các giai đoạn của quá trình nấu đường

Cố đặc đầu

Cô dung dịch đến nồng độ cần thiết để chuẩn bị cho sự tạo thành tinh thể Tùy theo phương pháp gây mầm mà khống chế

nồng độ khác nhau

Tạo mầm tinh thể

Là thời điểm quan trọng của quá trình nấu đường Dùng phương pháp thủ công hoặc dụng cụ kiểm tra để tìm thời điểm tạo mầm Có thể quan sát sự thay đổi như sau: Đầu tiên các dòng chất lỏng trên kính quan sát rơi nhanh xuống Khi độ đặc đến nồng độ cần thiết để tạo mầm thì có giọt mật chảy chậm

và trên kính có nhiều vết Khi dung dịch đã đạt yêu cầu, dùng một trong những phương pháp tạo mầm tinh thể để gây mầm Các phương pháp tạo mầm tinh thể:

 Phương pháp tự nhiên: Nấu dung dịch đường đến hệ số quá bão hoà cao để các tinh thể đường tự xuất hiện Phương pháp này hiện nay ít dùng vì saccharose rất khó tự kết tinh, nấu để nồng độ cao chất lượng đường không bảo đảm, thời gian nấu kéo dài, khó khống chế lượng mầm

 Phương pháp kích thích: Nấu mật đến độ quá bão hoà trung bình (nồng độ chất khi hòa tan khoảng 82-83 % đối với đường thành phẩm), thay đổi độ chân không đột ngột hoặc cho một lượng mầm rất ít vào kích thích sự xuất hiện tinh thể mới Phương pháp bỏ bột đường như vậy có ưu điểm là it tổn đường để tạo mầm nhưng có nhược điểm là khó khống chế lượng mầm

 Phương pháp tinh chủng : Thêm lượng bột đường ở vị trí quá bão hoà thấp Lượng bột đường cho vào chính là lượng nhân tinh thể và khống chế không để xuất hiện tinh thể mới Bột đường nghiền nhỏ có thể cho vào dạng khô, nhưng như vậy khó trộn đều.Tốt nhất là bột đường sau khi nghìên cho vào trong ancol với tỉ lệ 1 : 0,8 Dựa vào tính chất dễ bay hơn và nhiệt độ sôi thấp của ancol làm cho các mầm tinh thể được