BÀI 1LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI HÓA VÀ CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA

BÀI 1 LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI HÓA VÀ CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA Mục tiêu: • Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng: • Tính toán nguyên vật liệu, hóa chất dùng để làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa • Biết được cách làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa • Tính toán nguyên vật liệu, hóa chất dùng để cô đặc nước mía • Biết được phương pháp cô đặc nước mía 1.1. Giới thiệu 1.1.1. Giới thiệu về nước mía, tác dụng làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa  Nước mía Là hệ keo phức tạp có độ tinh khiết 82 – 85% (trong chất khô chứa 82 – 85% đường saccharose và 15 – 18% chất không đường). Ngoài đường saccharose, trong nước mía còn có những chất không đường với tính chất hóa lý khác nhau. Trong chất không đường, chất keo chiếm tỷ lệ 0,03 – 0,5%. Đồng thời trong quá trình thao tác nếu nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan và như vậy tăng chất keo trong dung dịch. Hơn thế nữa, hoạt động của vi sinh vật trong nước mía cũng tạo nên các chất keo khác nhau, đặc biệt là levan và dextran. Chất keo ảnh hưởng không tốt đối với các quá trình sản xuất: lọc nước mía, phân mật và kết tinh đường khó khăn hơn, nước mía sẽ có nhiều bọt, giảm hiệu quả tẩy màu, tinh chế đường thô khó khăn hơn,… Bảng 1.1.1.1. Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía Thành phần % Đường Saccharose Glucose Fructose 12 0,9 0,9 Xơ Cellulose Pentosan (xylan) Araban Linhin 5,5 2 0,5 2 Hợp chất chứa nitơ Protein Amide Acid amine Acid citric Amoniac Xantin 0,12 0,07 0,21 0,01 Vết Vết Chất béo sáp Pectin Acid tự do (sucinic, malic) Acid kết hợp (sucinic, malic) 2 0,08 0,12 Hợp chất vô cơ: SiO2, K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, P2O5, SO3 0,25; 0,12; 0,01; 0,02; 0,01; Vết; 0,07; 0,02 Nước 74,5  Phân loại chất keo trong dịch nước mía • Theo tính ngưng tụ thuận nghịch Chất keo trong nước mía chia thành 2 loại: keo thuận nghịch và keo không thuận nghịch. Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (nhiệt độ) nếu thay đổi điều kiện môi trường thì không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu. Keo thuận nghịch là keo sau khi ngưng tụ, nếu thay đổi điều kiện môi trường thì sẽ có khả năng trở lại trạng thái ban đầu. • Theo tính ưa nước Nước mía hỗn hợp gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước. Keo ưa nước nhiều như protein, pentosan, pectin. Keo ít ưa nước như: sắc tố, chất béo, sáp mía. Các chất không đường có mặt trong nước mía sẽ làm cho: Quá trình bốc hơi trực tiếp và kết tinh đường rất khó khăn và không tinh tế Tăng độ hòa tan của đường saccharose, tăng mật giai đoạn cuối, tăng tổn thất đường Vụn mía khi đun nóng sẽ kết tụ lại Nước mía có tính acid gây nên sự chuyển hóa đường saccharose do đó cần trung hòa nước mía Do đó trong quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào lý thuyết của hóa học, chất keo và liên quan đến các vấn đề sau: pH, nhiệt độ, chất điện ly, chất trao đổi ion.  Mục đích của việc làm sạch nước mía Nước mía hỗn hợp có thành phần phức tạp: • Chất huyền phù, chất keo làm nước mía đục, nhiều bọt • Acid hữu cơ: chuyển hóa đường saccharose • Chất màu: tinh thể saccharose có màu • Chất phi đường làm tăng tổn thất đường trong mật cuối (nên tăng lượng mật cuối), tăng độ nhớt của dung dịch khi kết tinh, tăng độ hòa tan của đường Các tạp chất trong dung dịch nước mía ảnh hưởng xấu đến chất lượng thành phẩm và giảm tổn thu hồi. Nói khác đi việc làm sạch nước mía quyết định phần lớn đến 2 yếu tố này. Nhiệm vụ cụ thể của việc làm sạch là: • Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp bao gồm chất ở dạng rắn lơ lững, chất keo và tạp chất ở dạng ion • Trung hòa acid hữu cơ, giảm chuyển hóa đường • Loại trừ chất màu  Sơ lược sơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch nước mía Do chất không đường rất khác nhau nên có nhiều cách loại trừ khác nhau nhưng hiện nay trên thế giới sử dụng 3 phương pháp chủ yếu: phương pháp vôi hóa, sulfit hóa và carbonat hóa có sử dụng thêm một số hóa chất khác phối hợp để nâng cao hiệu quả làm sạch. Lợi dụng tác dụng của pH • Ngưng kết keo Theo Noel Dear, trong dung dịch nước mía đa số là keo âm và là keo ưa nước, tồn tại cả 2 trạng thái thuận nghịch và không thuận nghịch. Trong thực tế sản xuất người ta thường thay đổi pH của dung dịch nước mía đến giá trị pH đẳng điện bằng cách cho chất điện ly vào dung dịch nước mía thì sẽ có hiện tượng keo tụ. • Tác dụng hóa học Tạo điều kiện thuận lợi để kết tủa tạp chất (tách loại chất không đường):  pH = 7 – 10 loại 95% các ion vô cơ (trừ Mg2+, Fe2+)  pH = 7 loại 50% chất keo Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường ta sẽ không chọn điểm pH riêng nào cho một loại chất không đường mà chọn pH chung cho các chất không đường (pH đại diện) Lợi dụng tác dụng của nhiệt độ  Thúc đẩy phản ứng hóa học xảy ra nhanh, đặc biệt là phản ứng tạo kết tủa  Loại không khí trong nước mía để tránh sự tạo bọt(ở đầu vào lắng và ở thiết bị gia nhiệt)  Làm mất nước của chất keo ưa nước (phá lớp vỏ solvat – hydrat) tạo điều kiện keo tụ  Giảm độ nhớt, tăng nhanh tốc độ lắng  Diệt trừ vi sinh vật Dựa vào tính chất của từng loại chất điện ly sử dụng • Vôi Vôi là nguyên liệu phổ biến nhất và rẻ tiền. Phương pháp hóa học nào cũng dùng vôi. Độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tăng và thay đổi theo thành phần tạp chất trong dung dịch. Độ hòa tan của vôi tăng khi nồng độ đường tăng. Điều đó được giải thích do sự tạo thành saccarat. Nhưng nếu nồng độ đường cao thì độ hòa tan của vôi giảm nhanh do sự phân hủy saccarat. • SO2 Được sử dụng phổ biến trong sản xuất đường. Có thể sử dụng trực tiếp SO2 ở dạng khí hoặc dạng muối của nó (NaHSO3, Na2S2O4,…). Khi trung hòa lượng vôi dư trong nước mía, CaSO3 có khả năng hấp phụ chất không đường. Tuy nhiên, vẫn có một lượng nhỏ Ca(HSO3)2 hòa tan. Khi dùng quá lượng sẽ tạo muối calci hòa tan làm giảm độ nhớt, tẩy màu dung dịch đường và ngăn ngừa sự tạo màu. • CO2 Với vôi, giống như Ca3(PO4)2 và CaSO3, CaCO3 có khả năng hấp phụ chất keo và chất màu. Phản ứng phân giải muối saccarat calci tạo nên CaCO3 làm tăng lượng saccharose (AP tăng). • P2O5 Trong mía có một lượng nhỏ P2O5. Hàm lượng này phụ thuộc điều kiện đất đai và phân bón, có tác dụng tốt đối với quá trình làm sạch. Vì vậy người ta cho một lượng P2O5 vào nước mía dưới dạng muối Ca(H2PO4)2. Khi cho P2O5 (ở dạng muối acid hoặc acid) kết hợp sữa vôi sẽ tạo ra phosphate calci kết tủa. Nó có khả năng hấp phụ lớn: hấp phụ các chất màu (keo của acid silic, Al2O3, Fe2O3)  Phương pháp vôi hóa làm sạch nước mía Là phương pháp có từ lâu đời thường dùng để sản xuất đường thô, đường cát vàng, đường thủ công,… Dưới tác dụng của pH (7,2 – 7,5) và nhiệt độ trong quá trình trung hòa bằng sữa vôi, các tạp chất không đường bị kết tủa, đông tụ và được phân riêng khỏi nước mía bằng các quá trình lắng lọc. Ngoài ra, sữa vôi còn có tác dụng sát khuẩn nước mía. Phương pháp vôi có thể chia ra: Phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh (phương pháp vôi – nhiệt) Nước mía hỗn hợp sau khi qua lưới lọc tách cám mía, cặn, rồi bơm đến thùng trung hòa cho vôi đến pH = 7,5. Mỗi tấn nước mía cho vào khoảng 0,5 – 0,9 kg vôi. Sau khi khuấy đều nước mía được bơm đi gia nhiệt ở 105oC rồi vào thùng lắng để loại trừ bọt và kết tủa. Phương pháp gia vôi vào nước mía nóng (phương pháp nhiệt vôi) Các bước thực hiện cũng tương tự như phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh nhưng chỉ khác ở chỗ là nước mía hỗn hợp sau khi qua lưới lọc tách cám mía, cặn sẽ được gia nhiệt đến 105oC trước, sau đó mới bơm đến thùng trung hòa cho vôi đến pH = 7,5. Phương pháp gia vôi nhiều lần và gia nhiệt nhiều lần (phương pháp gia vôi phân đoạn) Cho vôi vào nước mía hỗn hợp đến pH = 6,4. Đun sôi nước mía, sau đó cho vôi đến pH = 7,6 rồi tiến hành đun sôi và lắng. Các phương thức cho vôi:  Các dạng vôi cho vào nước mía Vôi được cho vào nước mía ở dạng sữa vôi, vôi bột và calci saccarat. • Vôi bột Phản ứng chậm, khi phản ứng tỏa nhiệt làm xấu màu sắc nước mía Khó khống chế chính xác • Sữa vôi Dễ khống chế, hỗn hợp giữa sữa vôi và nước mía được đồng đều Dễ kết hợp với CO2 để tạo thành CaCO3 Tuy nhiên dùng sữa vôi làm tăng lượng nước bốc hơi dẫn đến tổn thất nhiệt.  Lượng vôi dùng: 0,5 – 0,8 kgtấn nước mía Tùy thuộc thành phần của mía mà lượng vôi dùng khác nhau: • Mía non (xấu) làm pH thấp: lượng vôi sử dụng nhiều • Mía chín (tốt) thì pH tương đối cao: lượng vôi sử dụng ít

BÁO CÁO THỰC HÀNH

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG, BÁNH, KẸO

Giảng viên hướng dẫn: ĐẶNG THỊ YẾN Thực hiện: Nhóm 1

Lớp: Sáng thứ 7, Tiết 1 - 5

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- -Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014

BÀI 1

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI

HÓA VÀ CÔ ĐẶC NƯỚC MÍAMục tiêu:

 Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng:

 Tính toán nguyên vật liệu, hóa chất dùng để làm sạch nước mía bằng phương phápvôi hóa

 Biết được cách làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa

 Tính toán nguyên vật liệu, hóa chất dùng để cô đặc nước mía

 Biết được phương pháp cô đặc nước mía

có những chất không đường với tính chất hóa lý khác nhau

Trong chất không đường, chất keo chiếm tỷ lệ 0,03 – 0,5% Đồng thời trong quátrình thao tác nếu nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan và như vậy tăng chất keotrong dung dịch Hơn thế nữa, hoạt động của vi sinh vật trong nước mía cũng tạo nên cácchất keo khác nhau, đặc biệt là levan và dextran Chất keo ảnh hưởng không tốt đối với cácquá trình sản xuất: lọc nước mía, phân mật và kết tinh đường khó khăn hơn, nước mía sẽ cónhiều bọt, giảm hiệu quả tẩy màu, tinh chế đường thô khó khăn hơn,…

Bảng 1.1.1.1 Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía

- Pectin

- Acid tự do (sucinic, malic)

- Acid kết hợp (sucinic, malic)

20,080,12Hợp chất vô cơ: SiO2, K2O, Na2O, CaO, MgO,

Fe2O3, P2O5, SO3

0,25; 0,12; 0,01; 0,02; 0,01; Vết;0,07; 0,02

 Phân loại chất keo trong dịch nước mía

 Theo tính ngưng tụ thuận nghịch

Chất keo trong nước mía chia thành 2 loại: keo thuận nghịch và keo không thuậnnghịch Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (nhiệt độ) nếu thay đổi điều kiệnmôi trường thì không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu Keo thuận nghịch là keosau khi ngưng tụ, nếu thay đổi điều kiện môi trường thì sẽ có khả năng trở lại trạng thái banđầu.

 Theo tính ưa nước

Nước mía hỗn hợp gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước Keo ưa nướcnhiều như protein, pentosan, pectin Keo ít ưa nước như: sắc tố, chất béo, sáp mía

Các chất không đường có mặt trong nước mía sẽ làm cho:

- Quá trình bốc hơi trực tiếp và kết tinh đường rất khó khăn và không tinh tế

- Tăng độ hòa tan của đường saccharose, tăng mật giai đoạn cuối, tăng tổn thất đường

- Vụn mía khi đun nóng sẽ kết tụ lại

- Nước mía có tính acid gây nên sự chuyển hóa đường saccharose do đó cần trung hòanước mía

Do đó trong quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào lý thuyết của hóa học, chất keo vàliên quan đến các vấn đề sau: pH, nhiệt độ, chất điện ly, chất trao đổi ion

 Mục đích của việc làm sạch nước mía

Nước mía hỗn hợp có thành phần phức tạp:

 Chất huyền phù, chất keo làm nước mía đục, nhiều bọt

 Acid hữu cơ: chuyển hóa đường saccharose

 Chất màu: tinh thể saccharose có màu

 Chất phi đường làm tăng tổn thất đường trong mật cuối (nên tăng lượng mật cuối),tăng độ nhớt của dung dịch khi kết tinh, tăng độ hòa tan của đường

Các tạp chất trong dung dịch nước mía ảnh hưởng xấu đến chất lượng thành phẩm

và giảm tổn thu hồi Nói khác đi việc làm sạch nước mía quyết định phần lớn đến 2 yếu tốnày

Nhiệm vụ cụ thể của việc làm sạch là:

 Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp bao gồm chất ở dạng rắn lơlững, chất keo và tạp chất ở dạng ion

 Trung hòa acid hữu cơ, giảm chuyển hóa đường

 Loại trừ chất màu

 Sơ lược sơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch nước mía

Do chất không đường rất khác nhau nên có nhiều cách loại trừ khác nhau nhưnghiện nay trên thế giới sử dụng 3 phương pháp chủ yếu: phương pháp vôi hóa, sulfit hóa vàcarbonat hóa có sử dụng thêm một số hóa chất khác phối hợp để nâng cao hiệu quả làmsạch

 Tác dụng hóa học

Tạo điều kiện thuận lợi để kết tủa tạp chất (tách loại chất không đường):

 pH = 7 – 10 loại 95% các ion vô cơ (trừ Mg2+, Fe2+)

Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường ta sẽ không chọn điểm pH riêngnào cho một loại chất không đường mà chọn pH chung cho các chất không đường (pH đạidiện)

Lợi dụng tác dụng của nhiệt độ

 Thúc đẩy phản ứng hóa học xảy ra nhanh, đặc biệt là phản ứng tạo kết tủa

 Loại không khí trong nước mía để tránh sự tạo bọt(ở đầu vào lắng và ở thiết bị gianhiệt)

Vôi là nguyên liệu phổ biến nhất và rẻ tiền Phương pháp hóa học nào cũng dùngvôi.

Độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tăng và thay đổi theo thành phần tạp chất trongdung dịch Độ hòa tan của vôi tăng khi nồng độ đường tăng Điều đó được giải thích do sựtạo thành saccarat Nhưng nếu nồng độ đường cao thì độ hòa tan của vôi giảm nhanh do sựphân hủy saccarat

 SO 2

Được sử dụng phổ biến trong sản xuất đường Có thể sử dụng trực tiếp SO2 ở dạngkhí hoặc dạng muối của nó (NaHSO3, Na2S2O4,…)

không đường Tuy nhiên, vẫn có một lượng nhỏ Ca(HSO3)2 hòa tan Khi dùng quá lượng sẽtạo muối calci hòa tan làm giảm độ nhớt, tẩy màu dung dịch đường và ngăn ngừa sự tạomàu

vào nước mía dưới dạng muối Ca(H2PO4)2

Khi cho P2O5 (ở dạng muối acid hoặc acid) kết hợp sữa vôi sẽ tạo ra phosphate calcikết tủa Nó có khả năng hấp phụ lớn: hấp phụ các chất màu (keo của acid silic, Al2O3,

Fe2O3)

 Phương pháp vôi hóa làm sạch nước mía

Là phương pháp có từ lâu đời thường dùng để sản xuất đường thô, đường cát vàng,đường thủ công,…

Dưới tác dụng của pH (7,2 – 7,5) và nhiệt độ trong quá trình trung hòa bằng sữa vôi,các tạp chất không đường bị kết tủa, đông tụ và được phân riêng khỏi nước mía bằng cácquá trình lắng lọc Ngoài ra, sữa vôi còn có tác dụng sát khuẩn nước mía

Phương pháp vôi có thể chia ra:

Phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh (phương pháp vôi – nhiệt)

Nước mía hỗn hợp sau khi qua lưới lọc tách cám mía, cặn, rồi bơm đến thùng trunghòa cho vôi đến pH = 7,5 Mỗi tấn nước mía cho vào khoảng 0,5 – 0,9 kg vôi Sau khikhuấy đều nước mía được bơm đi gia nhiệt ở 105oC rồi vào thùng lắng để loại trừ bọt vàkết tủa

Phương pháp gia vôi vào nước mía nóng (phương pháp nhiệt vôi)

Các bước thực hiện cũng tương tự như phương pháp gia vôi vào nước mía lạnhnhưng chỉ khác ở chỗ là nước mía hỗn hợp sau khi qua lưới lọc tách cám mía, cặn sẽ đượcgia nhiệt đến 105oC trước, sau đó mới bơm đến thùng trung hòa cho vôi đến pH = 7,5

Phương pháp gia vôi nhiều lần và gia nhiệt nhiều lần (phương pháp gia vôi phân đoạn)

Cho vôi vào nước mía hỗn hợp đến pH = 6,4 Đun sôi nước mía, sau đó cho vôi đến

pH = 7,6 rồi tiến hành đun sôi và lắng

Các phương thức cho vôi:

 Các dạng vôi cho vào nước mía

Vôi được cho vào nước mía ở dạng sữa vôi, vôi bột và calci saccarat

 Vôi bột

 Sữa vôi

- Dễ kết hợp với CO2 để tạo thành CaCO3

Tuy nhiên dùng sữa vôi làm tăng lượng nước bốc hơi dẫn đến tổn thất nhiệt

 Lượng vôi dùng: 0,5 – 0,8 kg/tấn nước mía

Tùy thuộc thành phần của mía mà lượng vôi dùng khác nhau:

 Mía non (xấu) làm pH thấp: lượng vôi sử dụng nhiều

 Mía chín (tốt) thì pH tương đối cao: lượng vôi sử dụng ít

1.1.2 Giới thiệu về cô đặc nước mía

 Mục đích

Cô đặc nước mía là tiến hành gia nhiệt làm bốc hơi nước ra khỏi chè trong có nồng

độ chất khô ban đầu (khoảng 13 – 15oBx) đến nồng độ mật chè/siro (khoảng 60 – 65oBx)

Tuy nhiên nếu cô đặc nước mía tới nồng độ quá cao (> 70oBx0 sẽ xuất hiện các tinhthể đọng lại (trong đường ống và bơm), tăng độ nhớt gây khó khan cho quá trình lọc,…

 Phương pháp bốc hơi hệ cô đặc

Phân loại phương pháp bốc hơi

 Phương pháp bốc hơi chân không: hệ cô đặc làm việc trong điều kiện chân không

 Ưu điểm: nhiệt độ sôi của dung dịch đường thấp nên tránh được hiện tượng phân

hủy và chuyển hóa đường, chất lượng mật chè tốt, thao tác dễ dàng

 Khuyết điểm: Nhiệt độ hơi thứ thấp, không thỏa mãn yêu cầu công nghệ, giảm khả

năng sử dụng hơi thứ, tăng tổn thất hơi Bố trí thiết bị phức tạp, cần có thiết bịngưng tụ để thực hiện điều kiện chân không

 Phương pháp bốc hơi áp lực: các hiệu cô đặc làm việc trong điều kiện áp lực

 Ưu điểm: Việc dử dụng hơi triệt để hơn, nhiệt độ hơi thứ ở các hiệu cô đặc cao nên

có thể giảm diện tích truyền nhiệt của thiết bị

 Khuyết điểm: Màu sắc dịch nước mía sậm, pH hạ thấp, đường khử bị phân hủy, tạo

caramel,…

 Phương pháp bốc hơi áp lực chân không: Đối với phương pháp này là ta kết hợp

cả bốc hơi chân không và bốc hơi áp lực xen kẽ giữa các hiệu, nhiệt độ sôi của dungdịch đường hiệu cuối tương đối cao, có thể dùng hơi thứ hiệu cuối để đun nóng nướcmía

Ưu khuyết điểm của phương pháp bốc hơi áp lực chân không là tổng hợp của 2phương pháp trên

Các phương pháp bốc hơi chủ yếu

 Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu

Thích hợp cho các nhà máy vừa và nhỏ, việc sử dụng phương pháp bốc hơi chânkhông 4 hiệu sẽ tận dụng tốt lượng hơi thừa.

Đây là phương pháp điển hình cho hệ thống bốc hơi chân không, sử dụng hơi thừa

từ nồi hơi nước có bổ sung hơi giảm áp để gia nhiệt cho hiệu 1 Do áp suất hơi ở hiệu 1thấp, độ chân không cao nên dịch đường bốc hơi ở nhiệt độ thấp vì thế lượng đườngchuyển hóa thấp, đường hoàn nguyên ít bị phân hủy…

 Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu có hiệu “0”

Tương tự như phương án bốc hơi chân không 4 hiệu, nhưng người ta có lắp thêmhiệu bốc hơi “0” trước hiệu 1

Hiệu “0” có tác dụng làm bốc hơi dịch đường vừa làm nồi phát sinh hơi nước áp suấtthấp Tuy nhiên do nồi “0” làm việc ở nhiệt độ cao nên dễ xảy ra hiện tượng phân hủyđường và caramel hóa, do đó cần rút ngắn thời gian dừng của nước mía trong thiết bị vàcần phải thiết kế bộ phận thu hồi đường

Nguyên tắc chọn phương án bốc hơi

 Thỏa mãn yêu cầu công nghệ sản xuất đường: nồng độ mật chè đạt yêu cầu; khônglàm phân giải RS và tạo caramel

 Sử dụng hợp lý lượng hơi, giảm lượng hơi tiêu hao

 Vốn đầu tư thiết bị: số hiệu bốc hơi, hệ thống tạo chân không, diện tích truyềnnhiệt và hệ thống thoát nước ngưng tụ

Kích thước buồng nhiệt phụ thuộc vào sự phân bố áp suất trong các hiệu bốc hơi hay

sự phân bố hiệu số nhiệt độ có ích trong các hiệu

 Điều kiện thao tác phải ổn định

Để đảm bảo thao tác vận hành hệ thống được dễ dàng thì việc sử dụng hơi chiếcphải ổn định Chân không hệ thống có ổn định thì nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệubốc hơi mới không thay đổi và sự chảy của dung dịch từ trước ra sau mới được dễ dàng

Theo kinh nghiệm, lượng hơi thứ cấp cho nấu đường chỉ nên từ 60 – 70% tổnglượng hơi cấp cho nấu đường (30 - 40% còn lại sử dụng hơi thải)

1.2 Nguyên vật liệu, dụng cụ, hóa chất, thiết bị

1.2.1 Nguyên liệu

 Nguyên liệu cho bài làm sạch nước mía

- Mía nguyên liệu 3kg

B DỤNG CỤ STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

C THIẾT BỊ STT Tên thiết bị Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

2 Máy đo pH cái 1

Bảng 1.2.2.2 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị sử dụng cho cô đặc nước mía

A HÓA CHẤT STT Tên hóa chất Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

B DỤNG CỤ STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

Trước tiên, cho nước mía sau khi ép vào nồi inox, khuấy đều, lấy mẫu đánh giá cảm quan, đo Brix, đo pH, nhiệt độ nước mía và tính hiệu suất tương đối của công đoạn

ép - % nước mía thu được (kiểm tra chất lượng nước mía sau khi ép).

 Đánh giá cảm quan

Nước mía sau khi ép ở trạng thái lỏng, có màu nâu sậm đục(do dùng loại mía có vỏmàu nâu sậm và khi ép thì ép luôn vỏ), có bọt, có mùi thơm đặc trưng của mía, có vị ngọtthanh, dịu, không quá gắt

 Độ Brix của nước mía sau khi ép: Bx = 15

Hình 1.3.1.1 Độ Brix của nước mía sau khi ép

 pH và nhiệt độ của nước mía sau khi ép: pH = 5,63; to = 31,6oC

Hình 1.3.1.2 pH và nhiệt độ của nước mía sau khi ép

 Hiệu suất tương đối của công đoạn ép - % nước mía thu được

 Bước 2: Trung hòa nước mía

Nước mía sau khi pha loãng:

- Kiểm tra pH, bổ sung sữa vôi từ từ để nâng pH lên 6,4 – 6,6 và gia nhiệt hỗn hợp lênnhiệt độ 85 - 90oC

Chú ý: Nhiệt độ được kiểm soát thường xuyên bằng nhiệt kế, trong quá trình gia nhiệt phải thường xuyên đánh đảo hỗn hợp.

- Khi đạt nhiệt độ từ 85 – 90oC, ta sẽ bổ sung từ từ acid H3PO4 cho đến khi pH đạtkhoảng 5 – 5,5

- Tắt bếp (to = 80oC)

- Bổ sung sữa vôi để nâng lên pH trung tính 7 – 7,5

Chú ý: Vừa cho sữa vôi vừa khuấy đều

- Giữ ở nhiệt độ 80oC trong 10 phút, sẽ xuất hiện kết tủa lơ lửng trong hỗn hợp

- Sau khi thu được dịch lọc của 2 dịch chè trong, ta tiến hành gộp chung dịch chè

trong 1 và dịch chè trong 2 lại với nhau => Thu được nước chè trong

 Bước 4: Kiểm tra chè trong

- Cân ghi nhận khối lượng nước chè trong thu được

- Đo giá trị Bx và pH của chè trong:

- Tiến hành đánh giá cảm quan nước chè trong thu được

 Sơ đồ hình ảnh

Mía nguyên liệu Chặt mía Cân khối lượng mía nguyên liệu

Ép mía

Pha nước mía với nước theo tỷ lệ 2:1

Đo Bx trước khi

cho vôi vào

Đo pH trước khi

cho vôi vào

6,6

Gia nhiệt hỗn hợp lên 85

Để lắng hỗn hợp

trong 10 – 15

phút

Hình 1.3.1.3 Sơ đồ hình ảnh quy trình làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa

Kiểm tra sau khi làmsạch pH = 7

Kiểm tra sau khi làmsạch Bx = 11

Cân khối lượng nước chètrong sau khi làm sạch

1.3.2 Cô đặc nước mía

 Các bước tiến hành

 Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu

- Cho nước mía đã loại tạp chất (chè trong) vào nồi inox, đo lại Bx và pH của dungdịch chè trong

 Bước 2: Cô đặc

- Gia nhiệt nước mía trên bếp điện, khuấy nhẹ, giữ nhiệt độ của dung dịch ở nhiệt độ

75 – 80oC trong thời gian 90 phút Sau đó tiến hành làm nguội siro đến nhiệt độphòng

1.4.1 Kết quả, nhận xét, đánh giá quá trình làm sạch nước mía

 Kết quả

 Đo giá trị Bx và pH của chè trong

Hình 1.4.1.1 Độ Brix và pH của nước chè trong

 Hiệu suất thu hồi chè trong

- Khối lượng nước chè trong thu được: m nước chè trong = 2,4 kg

- Khối lượng mía nguyên liệu: m mía nguyên liệu = 3 kg

Hiệu suất thu hồi chè trong:

 Nhận xét, đánh giá cảm quan (hình thức) chè trong

Nước chè trong thu được ở trạng thái lỏng, trong, không có cặn, tạp chất, chất keo,không có bọt, có màu nâu sẫm giống nước chè, có mùi thơm, có vị ngọt đặc trưng của mía

1.4.2 Kết quả, nhận xét, đánh giá quá trình cô đặc nước mía

 Kết quả

 Bx siro thu được: Bx = 24,5

 pH siro thu được: pH = 5,62

 Nhiệt độ siro thu được: to = 31,1oC

 Nhận xét, đánh giá

 Nước chè trong sau khi làm sạch bằng phương pháp vôi hóa có Bx = 11, pH = 7

 Siro sau khi cô đặc 45 phút có Bx = 24,5; pH = 5,62Quá trình cô đặc nước mía cho thấy nồng độ dịch đường tăng dần (từ Bx = 11 tănglên Bx = 24,5) và pH của dịch đường giảm dần (từ pH = 11 giảm xuống còn pH = 5,62)

ra các acid hữu cơ và sự tạo thành caramel của đường saccharose (rất ít)

thời gian dài (75 - 80oC/ 45 phút) và ở pH cao, đường saccharose bị chuyển hóa, làmgiảm lượng đường saccharose và làm tăng lượng đường hoàn nguyên

1.5 Trả lời câu hỏi

1.5.1 Trả lời câu hỏi phần làm sạch nước mía

Câu 1: Trình bày tác dụng của vôi đối với quá trình làm sạch nước mía

Hình 1.4.1.2 Độ Brix của nước mía sau khi cô đặc

Hình 1.4.1.3 pH và nhiệt độ của nước mía sau khi cô đặc

Tác dụng của vôi đối với quá trình làm sạch nước mía:

Thường dùng ở dạng sữa vôi [Ca(OH)2] Khi cho sữa vôi vào dung dịch nước mía có

cả 2 tác dụng của ion Ca2+ và ion [OH]-

 Làm trơ phản ứng của nước mía, ngăn ngừa sự chuyển hóa saccharose

 Đông tụ và kết tủa chất không đường

 Hình thành kết tủa có khả năng hấp phụ chất không đường

 Sát trùng nước mía Thông thường dung dịch có độ kiềm 0,3% CaO thì phần lớn vi sinh vật không phát triển được

Nếu [OH]- tăng (pH cao): phân hủy đường, RS đầu tiên tạo fucfurol làm tăng hàm lượng acid hữu cơ, chất màu Ngoài ra, tạo muối calci hòa tan, tăng lượng đóng cặn và ảnh hưởng tốc độ kết tinh đường sau này

Câu 2: Nêu các mặt hạn chế của phương pháp vôi hóa

Các mặt hạn chế của phương pháp vôi hóa bao gồm:

 Lượng vôi dùng nhiều do độ hòa tan trong nước mía lạnh tăng, nếu nồng độ sữa vôi quá cao khi đun nóng sẽ đóng cặn ở thiết bị

 Phản ứng kêt tủa xảy ra chậm, không hoàn toàn hiệu quả làm sạch kém

1.5.2 Trả lời câu hỏi phần cô đặc nước mía

Câu 1: Hãy trình bày mục đích của quá trình cô đặc nước mía

Quá trình cô đặc nước mía nhằm mục đích:

 Tăng hàm lượng chất khô, giảm thể tích nước mía, tiết kiệm năng lượng

 Nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt khi cô đặc chè ở nồng độ thấp

 Đảm bảo cung cấp nguyên liệu cần thiết cho nấu đường (đảm bảo Bx nguyên liệu cho nấu đường)

 Đảm bảo cân bằng dây chuyền sản xuất, tiết kiệm số thùng chứa

65oBx) Nếu nồng độ quá cao xuất hiện tinh thể đọng lại trong đường ống và bơm, trở ngạicho sản xuất

Câu 2: Các biến đổi lý hóa của nước chè trong quá trình cô đặc

 Sự thay đổi pH và chuyển hóa đường Saccharose