Làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

- Nước mía hỗn hợp có một lượng lớn chất không đường, đa số những chất này gây ảnh hưởng không tốt cho quá trình sản xuất.Vì vậy mục đích chủ yếu của việc làm sạch nước mía là: • Loại t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO Môn: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA, BÁNH KẸO

GVHD : T.s Thái Văn Đức

CHỦ ĐỀ 4:

Làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

Danh sách nhóm 4:

MỤC LỤC:

III Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng.

NỘI DUNG:

Ngành mía đường trên thế giới phát triển khá lâu đời, vào khoảng thế kỷ thứ 16, khi sự khai thác đầu tiên được hình thành ở Puerto Rico, rồi đến Cuba, Hiện nay, trên thế giới, sản xuất đường đạt khoảng 160 triệu tấn/năm Các nước sản xuất đường lớn trên thế giới là Brazil, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc chiếm 50% sản lượng và 56% xuất khẩu của thế giới

 Hỗn hợp nước mía sau khi ép cóthành phầntương đối phức tạp,thành phần hoá học này thay đổi tuỳ theo giống mía, điều kiện canh tác, đất đai,điều kiện khí hậu,phươ

ng pháp và điều kiện lấy nước mía của nhà máy

- Thông thường nước mía lấy ra từ cây mía chứa từ 13-15% chất tan, ngoài

đường saccharose nước mía còn chứa nhiều chất phi đường khác mà nhà sản xuất mong muốn loại bỏ chúng ra

- Nước mía hỗn hợp có một lượng lớn chất không đường, đa

số những chất này gây ảnh hưởng không tốt cho quá trình

sản xuất.Vì vậy mục đích chủ yếu của việc làm sạch nước mía là:

• Loại tối đa chất không đường ra khỏi hỗn hợp, đặc biệt là các chất

có hoạt tính bề mặt và các chất keo

• Trung hoà nước mía hỗn hợp

• Loại những chất rắn lơ lửng trong nước mía

 Một trong những phương pháp làm sạch nước mía là phương pháp gia vôi.Gia vôi là một phương pháp có từ lâu đời và đơn giản nhất.Làm sạch nước mía dưới tác dụng của vôi và nhiệt thu được đường thô Có ba phương pháp gia vôi:

• Cho vôi vào nước mía lạnh

• Cho vôi vào nước mía nóng

• Cho vôi phân đoạn

Các phương pháp gia vôi:

II Cho vôi vào nước mía lạnh:

• Nước mía hỗn hợp: Có pH= 5 ÷ 5.5 là môi trường acid Nếu duy trì lâu ở

pH này đường sẽ bị chuyển hóa, do đó nước mía hỗn hợp được nhanh chóng đem đi lọc

• Lọc : Nước mía hỗn hợp được lọc bằng lưới lọc để loại cám mía, vụn mía,

bã nhuyễn Các cặn mía, vụn mía này qua các công đoạn sau khi nước mía được gia nhiệt thì chúng sẽ biến thành các chất keo nên làm cho độ nhớt của dung dịch tăng lên, làm quá trình kết tinh sẽ xảy ra khó khăn hơn.Vì vậy, nước mía hỗn hợp cần phải được lọc trước khi đem gia vôi

• Gia vôi: Mỗi tấn mía sẽ được trung hòa với khoảng 0.5 đến 0.9 kg vôi và khuấy đều Gia vôi có tác dụng:

- Trung hòa nước mía hỗn hợp,

- Ngăn ngừa phản ứng acid của nước mía hỗn hợp, hạn chế đường saccarose

chuyển hóa

- Tạo kết tủa Ca3(PO4)2, đây là động lực của quá trình làm sạch

- Đông tụ các chất không đường, đặc biệt là protein, pectin, chất màu

- pH ở giai đoạn này khoảng 7,2-7,5.

- Ngoài ra, việc gia vôi còn có tác dụng cơ học: những chất kết tủa tạo thành

có tác dụng kéo theo những chất lơ lửng, những chất không đường

• Gia nhiệt: Đun nóng hỗn hợp trên đến nhiệt độ 102-105oC Việc gia nhiệt có tác dụng :

- Tăng nhanh các phản ứng hóa học, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình

lắng

- Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng của nước mía giảm dần các chất keo ngưng tụ

tăng nhanh, tăng tốc độ lắng của các chất kết tủa

- Giảm độ nhớt, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau.

- Gia nhiệt còn có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự xâm nhập của vi sinh vật.

• Lắng: loại bỏ kết tủa Sau khi lắng thu được 2 phần là nước lắng trong và nước bùn Nước bunflaij tiếp tục được đem đi lọc để thu lấy nước lọc trong

và loại bỏ bùn

• Lọc nước bùn: nước bùn chứa: nước đường, bùn cát, vụn bã mía, chất lơ lửng, chất thu kết tủa Nước bùn còn khoảng >90% nước mía do đó càn phải được phân ly và thu hồi

• Sau khi thu được nước lọc trong, tiến hành trộn nước lọc trong và nước lắng trong ta thu được nước mía trong

 Ưu điểm:

-Thao tác đơn giản

-Trước khi đun nóng cho vôi vào nước mía trong đến khi trung tínhàtránh được sự chuyểnhóa đường saccarose

- Nếu cho vôi đều đặn có thể tránh được sự phân hủy của đường khử

 Nhược điểm:

- Lượng vôi dùng nhiều nên tốn kém, độ hòa tan của vôi trong nước mía lạnh tăng

do đó nếu vôi quá thừa thì sau khi đun nóng, vôi sẽ đóng cặn ở thiết bị

- Hiệu suất làm sạch thấp

III Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng :

• Phương pháp này tương tự như phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh chỉ khác là tiến hành gia nhiệt trước rồi mới gia vôi làm cho độ hòa tan của vôi

ở nước mía lạnh tăng, do đó nếu vôi quá thừa thì sau khi đun nóng vôi sẽ đóng cặn ở thiết bị Vì vậy đun nóng trước thì sẽ giảm được lượng vôi cho vào, tránh được hiện tượng thừa vôi gây đóng cặn ở thiết bị

• Ở nhiệt độ cao thì phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2 xảy ra nhanh và tương đối hoàn toàn Loại được protein do nhiệt độ cao làm biến tính đông tụ protein

• Gia nhiệt: Đun nóng hỗn hợp trên đến nhiệt độ 102-105oC Việc gia nhiệt có tác dụng :

- Tăng nhanh các phản ứng hóa học, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình

lắng

- Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng của nước mía giảm dần các chất keo ngưng tụ

tăng nhanh, tăng tốc độ lắng của các chất kết tủa

- Giảm độ nhớt, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau.

- Gia nhiệt còn có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự xâm nhập của vi sinh vật.

• Các công đoạn sau tương tự như phương pháp trên.

 Ưu điểm:

- Loại được protein tương đối nhiều Do đó nhiệt độ cao, sự kết tủa Ca(PO4)2

tương đối hoàn toàn

- Hiêụ suất làm sạch tốt

- Tốc độ lắng lớn, dung tích nước bùn nhỏ

- Tiết kiệm lượng vôi khoảng 15-20% so với phương pháp lạnh

 Nhược điểm:

- Sự chuyển hóa đường saccaroza tương đối lớn

- Khó khống chê, màu sắc nước mía đậm

IV Phương pháp gia vôi phân đoạn:

• Gia vôi sơ bộ: Cho vào nước mía một lượng vôi dưới dạng sữa vôi để nâng

pH nước mía lên pH= 6.4

Mục đích:

- Giảm sự chuyển hóa đường do pH thấp trước đó

• Trung hòa nước mía hỗn hơp, ngăn ngừa phản ứng acid của nước mía hỗn hợp

Gia vôi: Gia vôi lần 2 ở thiết bị trung hòa nâng pH dung dịch lên 7.2÷ 7.5 Mục đích: Ở pH này xảy ra hàng loạt phản ứng kết tủa và keo tụ

Ca2+ + PO43-= Ca3(PO4)2

 Ưu điểm:

- Hiệu quả làm sạch tốt, loại được nhiều chất phi đường

- Tốc độ lắng tăng, dung tích bùn giảm.

 Nhược điểm:

- Lưu trình phức tạp

- Thời gian dài hơn 2 phương pháp còn lại

V Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi:

1 Chất lượng vôi:

- Chất lượng vôi ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch nước mía Nếu vôi có nhiều tạp chất, khi cho vôi vào nước mía sẽ làm tăng tạp chất  lắng, lọc, kết tinh khó khăn Do đó, tiêu chuẩn của vôi quy định: CaO>85%, MgO<2%, SiO2<0,6%, Fe2O3, Al2O3<1%, CaCO3<1% Ngoài ra, cần chú ý đến hàm lượng MgO Nếu MgO>2% sẽ gây những tác hại sau:

 Giảm thấp độ hòa tan của vôi, thời gian lắng kéo dài

 Tác dụng với đường khử, tăng màu sắc của nước mía

 MgO có độ hòa tan lớn là thành phần đóng chủ yếu của thành thiết bị bố chơi

 Các thành phần khác như: Al2O3, Fe2O3, SiO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc của nước mía và đóng cặn trong thiết bị

2 Độ hòa tan của vôi.

- Độ hòa tan của vôi trong nước mía cao hơn trong nước nguyên chất,

độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tăng Độ hòa tan của vôi cũ, vôi mới và vôi sống cũng khác nhau

Nhiệt độ (0C) Độ hòa tan của vôi (g) CaO/(g) H2O

- Nồng độ sữa vôi thường dùng trong khoảng 10-18 Be Nồng độ sữa vôi quá đặc sẽ làm tắc đường ống dẫn, tác dụng với nước mía có thể gây ra hiện tượng kiềm cục bộ, làm đường khử phân hủy

4 Tác dụng của sấy sau khi gia vôi.

- Khuấy có tác dụng phân bố vôi đều trong nước mía và phản ứng được xảy ra hoàn toàn tránh hiện tượng kiềm cục bộ

- Qua một số thí nghiệm cho thấy nếu kéo dài thời gian khuấy nước mía sau khi gia vôi sẽ có tác dụng làm sạch, tăng độ tinh khiết của nước mía

5 Các dạng vôi cho vào nước mía.

- Vôi được cho vào nước mía theo: dạ ng sữa vôi, vôi bột, canxisaccarat Trước đây dạng vôi bột thường dùng ở các nhà máy đường thủ công Vôi bột phản ứng chậm,khó khống chế lượng chính xác, khi phản ứng tăng nhiệt dễ làm nước mía quá nhiệt gây tác dụng phân hủy đường khử, màu nước mía đậm Hiện nay không sử dụng vôi bột

- Canxisaccarat phản ứng với nước mía tương đối hoàn toàn nhưng cần pha chế trước không thuận tiện như vôi sữa

- Vôi ở dạng sữa có tác dụng làm hỗn hợp đồng đều, khống chế dể dàng Nhưng bản thân sữa vôi có chứa một lượng nước nhất định do đó tăng lượng nhiệt bố chơi, tăng lượng nhiệt cung cấp Hiện nay dù có những khuyết điểm trên nhưng vôi sữa được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy đường

6 Hàm lượng P 2 O 5 trong nước mía.

- Trong phương pháp vôi hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa P2O5 và vôi Ca3(PO4)2 trong nước mía thường tồn tại hai dạng: dạng keo và dạng tinh thể Dạng tinh thể làm sạch nước mía, dạng keo cản trở quá trình kết tinh, lắng, lọc

- Sự hình thành kết tủa Ca3(PO4)2 nhiều hay ít phụ thuộc vào ion Ca2+, PO4

3-trong nước mía Khi cho vôi đến pH= 7,0 nồng độ ion Ca2+ có thể đủ để phản ứng  tạo kết tủa Ca3(PO4)2, nhưng thường hàm lượng P2O5 trong nước mía rất thấp Theo kết quả nghiên cứu cho thấy lượng P2O5 cần thiết vào khoảng 300mg/l nước mía Nếu hàm lượng P2O5 ít quá có thể cho vào acid phot-phoric hoặc muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu quả làm sạch

7 Nhiệt độ gia vôi:

- Dựa vào tình hình thực tế để chọn nhiệt độ gia vôi khoảng 1050C

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

- Vì vậy cần khống chế nhiệt độ nước mía ở mức thích hơp