Bài Giảng Công nghệ Sản Xuất Đường Mía - Lê Thị Thảo Tiên

http://www.ebook.edu.vnGV Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa

Trang 1

PHẦN 1- NGUYÊN LIỆU MÍA VÀ CÁC BIẾN ĐỔI HÓA SINH HỌC TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG

I.ĐẶC TÍNH MỘT SỐ GIỐNG MÍA ĐƯỢC TRỒNG Ở NƯỚC TA.

Mía là nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp sản xuất đường trên thế giới và là nguồn nguyên liệu duy nhấtđể sản xuất đường saccaroza ở nước ta. Mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, từ một loài cây hoang dại nay đã trở thành một loại cây quan trọng của ngành công nghiệp đường.

Cây mía thuộc họ hoà thảo- Graminae, giống Saccharum. Tên gọi của giống mía lai tạothường lấy tên của người nghiên cứu hay tên của địa phương thí nghiệm.Mía được trồng ở nhiều nước trên giới, phân bố ở phạm vi từ 35 độ vĩ nam đến 35 độ vĩ bắc. Các nước trồng nhiều mía như:Ấn Độ , Cuba, Brazin, Mehicô , Trung Quốc... Ở nước ta hiện nay có 3 vùng mía lớn là : miền Bắc và khu bốn cũ; duyên hải Miền Trung và Tây nguyên; Đông Nam bộ và đồng bằng Sông Cửu long

1. Thế nào là một giống mía tốt?Giống mía tốt chỉ là một khái niệm tương đối. Một giống mía có thể được xem là tốt ở nơi

này nhưng lại không thích hợp ở nơi khác và ngược lại. Giống mía chịu hạn tốt chưa hẳn đã chịu được ngập úng, chua phèn; lại có giống chín sớm,giống chín muộn; giống có tỉ lệ đường cao nhưng năng suất nông nhiệp lại thấp và ngược lại. Hoặc là có giống thích hợp với chế biên cơ giới nhưng lại không thích hợp với điều kiện chế biến thủ công v.v.. Chính vì vậy người ta đã đi đến định nghĩa:

Trong từng trường hợp cụ thể của một vùng sinh thái, ở một trình độ sản xuất và chế biến nhất định, một giống mía nào đó cho năng suất cao, phẩm chất tốt (nhiều đường) và thích hợp với những điều kiện sản xuất và chế biến thì đó là giống mía tốt và ngược lại.2. Ý nghĩa kinh tế của cơ cấu giống mía sản xuất:

Trong thực tế của đời sống, rất khó có thể chọn được giống mía gọi là lý tưởng, thoả mãn tất cả những yêu cầu của con người. Thông thường một giống mía có được ưu điểm này thì lại mắc nhược điểm khác. Cây mía là nguyên liệu chế biến đường, hiệu quả kinh tế của mỗi xí nghiệp công nghiệp được tính bằng hiệu suất tổng thu hồi và thời gian mùa chế biến (dài hay ngắn). Chính vì vậy:

Trong sản xuất, các giống mía bao giờ cũng được bố trí thành một cơ cấu để bổ sung cho nhau những ưu điểm và hạn chế những nhược điểm, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho sản xuất và chế biến.

Một cơ cấu giống sản xuất hợp lý ở một vùng sinh thái cụ thể tối thiểu cũng phải có từ 3 đến 5 giống mía, bao gồm: giống chín sớm, giống chín muộn, giống giàu đường, giống có năng suất nông nghiệp cao ...và thích hợp các điều kiện mùa vụ sản xuất, chế biến của vùng sao cho đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu chất lượng và rải vụ chế biến.3. Tiêu chuẩn chung cho một giống mía sản xuất:

Năng suất nông nghiệp cao (chú ý giống mía có tốc độ sinh trưởng nhanh) Tỷ lệ đường trên mía cao (chú ý giống mía chín sớm hoặc giống có tỉ lệ đường cao ở đầu vụ

chế biến) Khả năng để gốc tốt (tái sinh mạnh) Kháng sâu bệnh (các loại sâu bệnh hại quan trọng) Thích hợp với điều kiện chế biến công nghiệp (cơ giới, bán cơ giới hoặc thủ công .) Không hoặc ít ra hoa Và một số yêu cầu khác tuỳ từng vùng sinh thái.


Trang 2

4. Một số giống mía được trồng ở nước ta:a. Giống chín sớm:

* Giống Comus (Aramboo x Q813)Nguồn gốc Úc, nhập vào Việt Nam từ năm 1960. Hiện nay vẫn là giống mía trồng chủ yếu ở vùng mía Tây nam bộ. Ưu điểm là thích hợp với những vùng đất phèn, thấp. Nhược điểm: chịu hạn kém, dễ bị sâu đục thân tấn côngĐặc điểm hình thái

- Cây thân to, mọc thẳng, dóng hình trống nối nhau hình zig-zag. Vỏ màu xanh, ẩn tím, khi rọi nắng có màu tím, sáp phủ dày. Mắt mầm hình ngũ giác, cánh mầm hẹp, rãnh mầm ngắn

- Lá phiến rộng, màu xanh thẩm, bẹ lá có ít lông- Ra hoa muộn, tỉ lệ hoa thấp

Đặc điểm nông nghiệp- Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm, tỉ lệ mọc mầm khá, sức đẻ nhánh trung bình.- Năng suất có thể đạt từ 80 đến trên 100 tấn mía cây/ha

Đặc điểm công nghiệp- Mía chín sớm (10-11 tháng tuổi); tỉ lệ đường trên mía khá.

* Giống VN84-4137 (Ja60-5 x lai hổn hợp)Là giống mía Việt Nam do Viện nghiên cứu mía đường Bến cát lai tạo năm 1984. Năm 1991 được hội đồng khoa học và công nghệ Bộ NN&PTNT cho phép khu vực hoá ở vùng mía các tỉnh phía nam và năm 1998 được công nhận là giống mía quốc gia. Ưu điểm là chín sớm, tỉ lệ đường trên mía cao (giàu đường); mía mọc khoẻ, nhiều cây, kháng sâu bệnh. Nhược điểm: thân cây có độ lớn trung bình.Đặc điểm hình thái

- cây mọc thẳng, độ lớn trung bình, dóng hình chuỳ ngược. Vỏ màu xanh vàng ẩn tím, mắt mầm hình tròn không có rãnh mầm .

- lá phiến rộng trung bình, bẹ lá có nhiều lông- ra hoa ít hoặc không ra hoa

Đặc điểm nông nghiệp- mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm,tập trung ; tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá; tốc độ làm

nhánh vương cao nhanh, khả năng để gốc tốt.- Trong điều kiện thâm canh trên vùng đất cao năng suất có thể đạt từ 70,80 đến trên 100 tấn

mía cây/haĐặc điểm công nghiệp

- mía chín sớm tỉ lệ đường trên mía rất cao (hơn các giống mía khác 1,2%) ngay ở đầu vụ chế biến chữ đường đã đạt trên 10.

b. Giống chín trung bình* Giống ROC10 (ROC5 x F152)

Nguồn gốc Đài loan, hiện đang trồng ở miền Bắc và một số nơi khác. Ưu điểm : trong điều kiện thâm canh năng suất nông nghiệp đạt rất cao, tỉ lệ đường trên mía khá. Nhược điểm: dễ bị sâu đục thân tấn côngĐặc điểm hình thái

- Cây thân to, mọc thẳng, dóng hình ống chỉ. Vỏ màu xanh, nhạt sáp phủ dày, khi rọi nắng sáp chảy tạo thành màu tro loang lổ. Mắt mầm hình ngũ giác, không có, rãnh mầm

- Lá phiến trung bình màu xanh thẩm sắp theo chiều xiên, bẹ lá màu xang ôm chặt thân, không có lông và khó tự bong, không có tai lá

- mía ra hoaĐặc điểm nông nghiệp


Trang 3

- Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm tập trung, tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá- Giống mía này đòi hỏi những loại đất tốt, độ phì nhiêu cao. Trong diều kiên thâm canh và có

tưới, Roc 10 cho năng suất mía cây caoĐặc điểm công nghiệp

- Mía chín trung bình(11-12 tháng tuổi); tỉ lệ đường trên mía khá. Giống mía này có thể bố trí vào cơ cấu giống thu hoạch vào giữ và cuối vụ chế biến* Giống VN84-196 (VN6628 x lai hổn hợp)

Là giống mía Việt Nam do viện nghiên cứu mía đường Bến cát lai tạo năm 1984. Năm 1995 được hội đồng khoa học và công nghệ Bộ NN&PTNT công nhận là giống mía mới, cho phép khu vực hoá ở vùng mía các tỉnh phía nam. Ưu điểm là tốc độ sinh trưởng nhanh, tỉ lệ đường trên mía. Nhược điểm: chịu hạn kém.Đặc điểm hình thái

- Cây thân to mọc thẳng, dóng hình trụ nối nhau kiểu zig-zag. Vỏ màu xanh, mắt mầm hình tròn không có rãnh mầm .

- Lá phiến rộng , bẹ lá màu xanh nhạt không có lông và dễ bong- Mía không hoặc ít ra hoa

Đặc điểm nông nghiệp- Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm, tập trung ; tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá; tốc độ sinh

trưởng nhanh, để gốc tốt.- Trong điều kiện thâm canh trên vùng đất cao năng suất có thể đạt từ 70,80 đến trên 100 tấn

mía cây/ha.Đặc điểm công nghiệp

- Mía chín trung bình sớm tỉ lệ đường trên mía rất cao . Có thể bố trí giống này vào cơ cấu các giống thu hoạch đầu và giữa vụ chế biến.

c. Giống chín muộn:* Giống My 55-14 (CP34-79 x B45-181)

Nguồn gốc Cu ba, nhập vào Việt Nam 1974. Hiện nay trồng ở Đông nam bộ (Tây ninh, Đồng nai) và miền Bắc. Ưu điểm là mọc khoẻ, tốc độ sinh truởng nhanh nên có thể cho năng suất nông nghiệp rất cao. Nhược điểm: ra hoa mạnh ở Nam bộ.Đặc điểm hình thái

- Cây thân to, mọc thẳng, dóng hình chuỳ ngược. Vỏ màu tím, mắt mầm hình tròn, đỉnh mầm có một chùm lông nhỏ

- Lá phiến trung bình, màu xanh thẩm, bẹ lá màu xanh nhạt, có lông và khi già bẹ lá tự bong.- Ở Nam bộ ra hoa mạnh, ở miền Bắc ra hoa ít hoặc không ra hoa.

Đặc điểm nông nghiệp- Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm tập trung, tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá.- Trong điều kiện thâm canh ở vùng đất cao năng suất mía cây có thể đạt từ 80 đến trên 100

tấn /haĐặc điểm công nghiệp

- Mía chín trung bình muộn (12-14 tháng tuổi); tỉ lệ đường trên mía trung bình khá.* Giống F157 (F146 x PT51-1)

Nguồn gốc Đài loan nhập vào miền Nam năm 1970 do phòng Nông vụ Nhà máy Đường Quảng Ngãi tuyển chọn, giống này được trồng phổ biến ở Quảng Ngãi. Đặc điểm hình thái

- Thân to trung bình, gốc hơi nhỏ, lóng hình chóp cụt, vot màu xanh sáng, hơi tím .- Phiến lá to trung bình, bẹ không có lông- ra hoa ít


Trang 4

Đặc điểm nông nghiệp- nẩy mầm đẻ nhánh sớm, vươn cao nhanh, để gốc tốt- năng suất trung bình

Đặc điểm công nghiệp- chín trung bình muộn, tỉ lệ đường khá

Cùng với những giống mía giới thiệu ở trên trong sản xuất mía của ta hiện nay ở một số nơi còn trồng những giống mía khác như: VĐ79-177, R570, ROC9, ROC17, Quế đường, Quế dẫn tuyển...II. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MÍA:

1. Bảng thành phần hoá học của mía: Mía

Phần rắn Phần lỏngXơ mía Nước mía

cenlulosa, pentosan, areban, linhin Chất khô NướcChất không

đường (CKĐ)

Đường saccaroza

CKĐ Không chứa nitơ:Glucoza , fructoza

CKĐ Chứa nitơ:

Prôtêin, amit, a.amin, NH3 ...

Chất màu:Xantophin,

caroten, antoxian

Chất vô cơ:SiO2, K2O, Na2O, CaO, P2O5, Cl...

Thành phần hoá học trung bình khi mía chín dao động trong khoảng sau đây:Nước : 70-75%Xơ : 9 -14%Saccaroza : 10 -16%Glucoza và Fructoza : 0,3 2%Các chất phi đường khác : 1 - 3%

Trong đó đường saccaroza là thành phần quan trọng nhấtcủa cây mía và là sản phẩm của quá trình sản xuất đường.2. Tính chất lý hoá của một số thành phần quan trọng:

2.1. Đường saccaroza :Công thức phân tử C12H22O11 , cấu tạo từ hai loại đường đơn là glucoza và fructoza. Trọng lượng phân tử 342,3 đvC. - Tính chất lý học:

+ Tồn tại ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu. +Tỷ trọng 1,5879g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186-188oC+ Độ hoà tan:

* Tan tốt trong nước, độ hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng.Ví dụ:

Nhiệt độ(0C) Độ hoà tan (g/100g)0 179,250 260,1100 487,2

Trong dung dịch đường không tinh khiết độ hoà tan còn phụ thuộc vào những chất không đường. Nếu dung dịch có KCl, NaCl,... thì độ hoà tan của đường tăng lên. Vì vậy đường không bao giờ kết tinh hoàn toàn và đó là nguyên nhân tạo thành mật rỉ. Ngược lại nếu có đường glucoza, fructoza, MgCl2, CaCl2 làm giảm độ hoà tan của đường.


Trang 5

Không hoà tan trong dầu hoả, cloroform, CCl4, CS2, benzen, tecpen, ancol và glixerin khan. Trong dung dịch ancol có nước, đường saccaroza hoà tan một ít. Đường saccaroza còn hoà tan giới hạn trong anilin, piridn, etyl axetat, amyl axetat, phenol và NH3.Vì vậy độ hoà tan của đường không tinh khiết được xác định không những chỉ có nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào các tạp chất có trong dung dịch.+ Độ ngọt: độ ngọt của đường do gốc OH tạo nên. Nếu lấy độ ngọt của saccaroza là 100 để so sánh thì : lactose (16) < maltose(32) <

glucoza(74) < saccaroza < fructoza (173)Như ở trên ta thấy nếu dung dịch đường chứa nhiều đường khử (glucoza fructoza ) thì ngọt

hơn dung dịch đường saccaroza tinh khiết. Vì glucoza + fructoza có độ ngọt bằng (74+173)/2 > 100 (độ ngọt của saccaroza).

+ Độ nhớt: Tỷ lệ thuận với nồng độ; nghĩa là khi nồng độ tăng thì độ nhớt tăng ( đầu tiên tăng chậm sau

tăng lên rất nhanh); Tỷ lệ nghịch với nhiệt độ; nghĩa là khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt giảm. Độ nhớt của dung dịch đường ảnh hưởng lớn đến các quá trình lắng, lọc,kết tinh. Độ nhớt

tăng thì tốc độ của các quá trình đó đều giảm.+ Tính chất khúc xạ của dung dịch đường: Nồng độ dung dịch đường càng lớn thì chiết

xuất càng lớn. Lợi dụng tính chất này người ta chế tạo ra dụng cụ để đo nồng độ chất khô trong dung dịch đường có tên là chiết quang kế.

+ Tính chất quay cực của đường saccaroza : Đường saccaroza làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng sang phải Độ quay cực riêng của saccaroza rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Do đó rất thuận

tiện cho việc xác định đường bằng phương pháp phân cực. Lợi dụng tính chất này chế tạo ra một loại máy đo là kính chuyển quang có thể đo được tỷ lệ phần trăm hàm lượng saccaroza trong dung dịch. Còn gọi là dụng cụ phân cực kế hay còn gọi là đường kế.

Trị số độ quay cực trung bình của saccaroza là +66,50

Dung dich có tính kiềm sẽ làm giảm khả năng quay cực của đường saccaroza.- Tính chất hoá học:+ Tác dụng của axit:

Dưới tác dụng xúc tác của axit, đường saccaroza bị thuỷ phân thành glucoza và fructoza theo phản ứng:

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Saccaroza glucoza fructoza +66,50 +52,80 -92,80

-200

Hỗn hợp glucoza và fructoza tạo thành có góc quay trái nguợc với góc quay phải của saccaroza do đó hổn hợp đường đó được gọi là đường nghịch đảo hay đường chuyển hoá. Phản ứng trên gọi là phản ứng nghịch đảo đường hoặc phản ứng chuyển hoá đường

Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào :- pH và nhiệt độ của dung dịch: pH càng thấp, nhiệt độ càng cao thì tốc độ chuyển hoá

đường càng nhanh chóng.- Thời gian tác dụng: thời gian phản ứng càng lâu thì tạo thành đường chuyển hoá càng

nhiều. Quá trình chuyển hoá ảnh hưởng không tốt đến sản xuất đường vì nó làm tổn thất đường

saccaroza và gây khó khăn cho quá trình kết tinh đường.+ Tác dụng của kiềm:

H+


Trang 6

Saccaroza có tính chất như một axit yếu Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc không cần nhiệt độ cao,

saccaroza bị phân huỷ thành aldehyt, axeton, axit hữu cơ và các tạp chất có màu vàng nâu. Môi trường có pH càng lớn thì saccaroza bị phân huỷ càng nhiều.Ví dụ: Khi đun sôi trong 1 giờ ,nếu dung dịch đường saccaroza có:

pH = 8 - 9 thì saccaroza bị phân huỷ 0,05%pH = 12 thì saccaroza bị phân huỷ 0,5%

Dưới tác dụng của các kim loại kiềm thổ, dung dịch đường biến thành sacarat (muối của nó) Vídụ: Đường saccaroza tác dụng với hydroxytcanxi sẽ tạo ra các muối saccarat canxi theo

phản ứng:C12H22O11 + Ca(OH)2 C12H22O11.CaO + H2O

(mônôsacarat canxi)C12H22O11 + 2Ca(OH)2 C12H22O11.2CaO + 2H2O

( disacarat canxi)C12H22O11 + 3Ca(OH)2 C12H22O11.3CaO + 3H2O

(trisacarat canxi)Trong đó monosaccat và disaccarat hoà tan còn trisacarat canxi thì không tan.

Các phản ứng phân huỷ và tạo sacarat gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất do làm tăng tổn thất đường và độ nhớt của dung dịch.

+ Tác dụng của nhiệt độ: Dưới tác dụng của nhiệt độ >200oC saccaroza mất nước tạo thành các chất caramen có màu

từ vàng đến nâu đen. Tuỳ theo nhiệt độ khác nhau cho các loại caramen khác nhau; khi đường bị mất 10% nước gọi là caramenlan; mất 15% nước gọi là caramenlen; 25% lượng nước gọi là caramenlin. Ở nhiệt độ cao hơn nữa saccaroza bị phân huỷ thành axeton và cuối cùng là C.

Phản ứng tạo caramen làm tăng độ màu của dung dịch đường non, đường thành phẩm và màu này khó loại.

+ Tác dụng của emzim: Dưới tác dụng của enzim invertaza, saccaroza sẽ chuyển thành glucoza và fructoza Dưới tác dụng một phức hệ enzim khác, glucoza và fructoza sẽ chuyển hành alcol và CO2:

C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2

Hoặc chuyển hoá thành axít và CO2 như: C6H12O6 CH3CHOH COOH + CO2

2.2. Glucoza và fructoza:- Tính chất lý học:+ Độ hoà tan: Độ hoà tan của glucoza và fructoza tỷ lệ thuận theo nhiệt độ. Độ hoà tan của

fructoza lớn hơn saccaroza và độ hoà tan của glucoza kém hơn saccaroza+ Độ ngọt: fructoza > saccaroza > glucoza + Độ quay cực: glucoza có góc quay phải, góc quay cực của glucoza là +52,80; fructoza có góc

quay trái, góc quay cực của fructoza là -92,80.- Tính chất hoá học:+ Tác dụng của kiềm:

Ở nhiệt độ thấp (60oC) trong môi trường kiềm loãng xãy ra sự đồng phân hoá Glucoza maltoza

Fructoza


Trang 7

Ở nhiệt độ cao, trong môi truờng kiềm glucoza và fructoza có thể bị phân huỷ tạo thành một số sản phẩm như : axít lactic, axít glucosacaric, axít formic, lacton. Những axit này lại kết hợp với vôi tạo thanh muối hoà tan. Vì vậy khi dùng mía xấu thì hàm lưọng muối canxi trong nước mía tăng. Trong môi trường kiềm, fructoza bị phân huỷ nhiều hơn glucoza. Vì vậy trong sản phẩm đường lượng glucoza thường nhiều hơn fructoza.

+ Tác dụng của axit: Trong môi trường axit, đường khử ổn định, nhất là ở pH =3 chứ không phải pH=7. Nhưng

trong môi trường axit và đun nóng, đường khử cũng bị phân huỷ sẽ tạo thành oximetylfufurol và sau đó tạo thành axit levulic và axit focmic.

+ Tác dụng của nhiệt độ: Khi đun nóng ở nhiệt độ 160-170oC, glucoza và fructoza bị mất một phần nước và tạo thành

glucozan và fructozan. Nếu tiếp tục đun ở nhiệt độ cao thì sẽ tạo ra hợp chất có màu đen. Đối với fructoza ở nhiệt độ 100oC đã bị phân huỷ nên nhiệt độ mất nước của fructoza thấp hơn glucoza

+ Ảnh hưởng của đường khử trong sản xuất đường: Nói chung hổn hợp đuờng khử có tác dụng có hại trong sản xuất đường saccaroza vì nó làm

tăng tổn thất đường làm trở ngại cho sự kết tinh, có thể bị phân huỷ sinh màu làm giảm chất lượng thành phẩm, gây khó khăn cho quá trình làm sạch.

Tuy vậy cũng phụ thuộc vào các điều kiện sản xuất mà ảnh hưởng của chúng khác nhau. Vì dụ ở nhiệt độ < 55oC trong môi trường kiềm không có ảnh hưởng gì vì phản ứng phân huỷ glucoza và fructoza không tạo thành chất màu. Nhưng ở nhiệt độ >55oC trong môi trường kiềm phản ứng sẽ sinh thành chất có màu đen, gây tác dụng có hại.

2.3. Axit hữu cơ:- Trong nước mía, các axit hữu cơ có thể ở dạng tự do, muối hoà tan hoặc không tan, trong đó

axit tự do chiếm 1/3 lượng axit chung. Gồm các axit sau: axit aconitic, axít citric, axít oxalic, axít glicolic, axít suxinic, axít fumaric ...

- Trong sản xuất đường, axit có tác dụng chuyển hoá saccaroza

2.4. Chất béo:- Chất béo trong cây mía chủ yếu là sáp. Trong sản xuất đường mía gần 60-80% sáp theo bã

mía, phần còn lại tồn tại trong bùn lọc nên chất béo được loại hoàn toàn.

2.5. Chất không đường chứa nitơ:- Thành phần thay đổi tuỳ theo giống mía, đất đai bao gồm: anbumin và các chất tương tự,

amit, NH3 ,nitrat...- Trong sản xuất đường: các chất này ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm và giảm hiệu

suất thu hồi do tăng hàm lượng chất keo và tham gia phản ứng tạo màu melanoidin giữa axit amin và đường khử.

2.6. Chất màu:- Trong cây mía cũng chứa các chất màu như trong tất cả các loại cây khác. Khi ép, chất màu

đi vào nước mía gây khó khăn cho sản xuất đường.- Gồm 2 loại: Chất màu có trong bản thân cây mía: như diệp lục tố a,b. Diệp lục tố không tan trong nước

và trong dung dịch đường nhưng tan trong alcol và kiềm do đó dễ loại ra khi làm sạch nước mía. Còn các chất khác : xantophin, caroten, antoxian cũng dễ loại trong quá trình sản xuất đường.


Trang 8

Chất màu sinh ra trong quá trình sản xuất: gồm chất màu caramen, chất màu melanoidin, phức chất giữa polyphênol và ion sắt ... , những chất màu này khó loại

2.7. Chất không đường vô cơ:- Các chất vô cơ chủ yếu là K2O, SiO2, Na2O, CaO, P2O5, MgO...Hàm lượng của nó tuỳ thuộc

và giống mía, điều kiện canh tác, khí hậu. ..- Ảnh hưởng đến sản xuất:

+ K2O và Na2O là nguyên nhân tạo mật cuối.+ Ca+, Mg+, SiO2 tạo cặn trong các thiết bị truyền nhiệt+ P2O5 có tác dụng tốt đối với quá trình lắng, lọc ...

III. THU HOẠCH MÍA:1. Sự chín của mía: mía chín và mía chưa chín có thành phần hoá học khác nhau nhiều .Khi

mía chưa chín,mức độ tích luỹ đường saccaroza trong thân cây mía không nhiều. Quá trình quang hợp của cây mía lúc chưa chín chủ yếu tạo ra các chất dùng cho hô hấp và phát triển thân cây mía. Lúc đó, hàm lượng đường saccaroza và tỷ lệ xơ thấp, hàm lượng đường khử và tỷ lệ nước cao. Mía chưa chín, nước chiếm trên 80%. Khi mía dần dần chín, sự phát triển của thân cây giảm và đến ngừng tăng trưởng. Khi mía chín, hàm lượng đường saccaroza trong thân cây mía đạt tối đa, hàm lượng đường khử giảm xuống còn dưới 1% có khi chỉ còn 0,3%; hàm lượng nước dưới 75%.

Phân biệt độ chín của mía:Độ chín của cây mía có hai khái niệm: chín sinh lý và chín nguyên liệu.

- Chín sinh lý là cây mía đã già, hàm lượng đường trên mía đạt mức tối đa như bản chất của giống.

- Chín nguyên liệu là ở một thời điểm nào đó hàm lượng đường trên mía đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu có thể thu hoạch để chế biến, mặc dù cây mía vẫn chưa đạt độ chín cao nhất (chín sinh lý) như bản chất của giống.

2. Những căn cứ để nhận biết ruộng mía đã chín hay chưa:Đánh giá độ chín của ruộng mía người ta thường dựa vào những căn cứ sau:

- Dựa vào ngoại quan của cây mía:+ Độ lớn của cây mía chậm dần, các lóng mía phía trên nhặt lại.+Lá mía khô vàng , lá xanh còn lại khoảng 6-7 lá ( bình thường có 8 - 10 lá) , độ dài của lá

mía giảm, lá tương đối thẳng và cứng.+Bề mặt lóng mía nhẵn, ít bột phấn và bột phấn dễ rơi.+ Mặt cắt lóng mỉatong ,sángcòn khi mía chưa chín thì mặt cắt có màu đục.

- Phương pháp xác định hàm lượng chất khô của mía tại ruộng: Đo độ Bx trực tiếp: sử dụng máy khúc xạ kế cầm tay (Refractomet), một dụng cụ đo đơn

gián, đo độ Bx mía ngay tại ruộng. Nếu số đọc độ Bx giữa gốc và ngọn (phần làm nguyên liệu) chênh lệch khoảng 1 độ (Bx gốc - Bx ngọn = 1 độ) là mía đã đạt độ chín.

Ngọn được tính từ lá khô trên cùng trở lên.Gốc được tíng là lóng mía thứ nhất trên mặt đất.

- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: mỗi ruộng mía lấy một số cây mẫu ở các điểm khác nhau, phân tích xác định các chỉ số công nghiệp như độ Bx, độ pol, độ tinh khiết, RS, tỉ lệ xơ và CCS... trước khi cho thu hoạch.Nếu thực hiện được như vậy chất lượng nguyên liệu sẽ được đảm bảo và hiệu quả chế biến

sẽ cao hơn rất nhiều.Đây là phương pháp chuẩn xácúac định độ chín của cây mía.3. Một số điểm cần chú ý trong khâu thu hoạch:


Trang 9

Ở nước ta cho đến nay công việc thu hoạch mía vẫn là lao động thủ công với các công cụ thô sơ như con dao và chiếc búa.Trong khâu thu hoạch cần chú ý một số điểm:

- Dụng cụ thu hoạch phải sắc bén; khi chặt phải chặt sát mặt đất, tránh làm dập gốc, chặt một lượt tất cả các cây kể cả nhưng cây chết và cây mầm để ruộng mía sạch, tái sinh đồng đều (nếu để lưu gốc).

- Không thu hoạch các ruộng mía sẽ để gốc vào những thời điểm không thuận lợi cho mầm gốc tái sinh như giá rét (miền Bắc), khô hạn (đồng bằng Nam bộ), úng ngập (Tây nam bộ) ...

- Mía thu hoạch tới đâu vận chuyển chế biến ngay tới đó. Không để mía đã thu hoạch quá lâu trên đồng ruộng, sân bãi, vừa làm giảm năng suất mía, vừa làm giảm đường trên mía.

- Ruộng mía thu hoạch vào ngày mưa không để xe máy chạy qua làm hư gốc và nén đất gây trở ngại cho công việc xử lý và chăm sóc mía gốc về sau.

4.Sự biến đổi thành phần hoá học của mía sau khi chín:Khi mía chín, hàm lượng đường trong thân cây mía đạt tối đa và giữ ở mức độ cao này trong

thời gian khoảng 1 - 2 tháng tuỳ theo giống mía và thời tiết sau đó giảm đần. Nếu không thu hoạch kịp thời, đường saccaroza sẽ chuyển hoá thành đường khử.. Đó là hiện tượng quá chín. Thời tiết càng nắng nóng, đường bị chuyển hoá càng tăng lên.

Có giống mía khi quá chín mà không thu hoạch thì sẽ bị trổ bông (trổ cờ). Trổ bông là hiện tượng sinh lý bình thường của cây mía. Khi mía trổ bông thì hàm lượng đường saaccaroza trong mía giảm xuống, năng suất mía cây cũng bị giảm làm cho đường bị tổn thất nhiều.

Mía sau khi thu hoạch thì hàm lượng đường trong cây mía giảm, hàm lượng đường khử tăng lên. Hiện tượng hao hụt đường này là do quá trình hô hấp và do tác dụng của vi sinh vật gây ra. ( Khi mía chưa thu hoạch cũng có một lượng đường hao hụt do hô hấp nhưng lúc đó do còn bộ rễ hút chất dinh dưỡng và nhờ quá trình tổng hợp nên bù đắp được lượng đường hao hụt). Mía càng để lâu sau khi thu hoạch thì lượng đường bị mất càng nhiều.Sự tổn thất càng tăng nhanh khi nhiệt độ cao và để mía ngoài nắng gió. Do đó mía sau khi đốn xong thì đưa vào chế biến càng nhanh càng tốt.

IV.QUảN LÝ Kỹ THUậT ĐốI VớI NGUYÊN LIệU MÍAThực hiện các biện pháp quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía nhằmđể tận thu đường và

giảm giá thành.Các biện pháp quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía gồm:

1. Bố trí thời gian ép mía hợp lý: Tuỳ theo giống mía, thời kỳ chín, tổng sản lượng mía, năng suất thiết bị mà chọn thời gian ép sao cho đúng thời kỳ mía có trữ lượng đường cao nhất để thu hồi lượng đườnglớn nhất.

2. Mía chín trước đốn trước, đốn xong vận chuyển ngay đưa vào ép ngay.3. Mía đưa vào ép phải bảo đảm tỷ lệ tạp chất không vượt quá mức cho phép. Tạp chất

trong nguyên liệu mía có ảnh hưởng không tốt tới quá trình sản xuất đường, bởi vì:- Tạp chất không có đường nhưng khi ép lại đi vào máy ép cùng với mía làm tăng trọng

tải máy ép và lại hút đi một lượng nước mía nên làm giảm hiêụ suất thu hồi đường.- Trong tạp chất có nhiều vi sinh vật và nhiều chất phi đường nên làm giảm độ tinh khiết của

nước mía. Theo kinh nghiệm , người ta thấy rằng khi tạp chất tăng lên 1% thì độ tinh khiết nước mía giảm 0,32% ; hiệu suất thu hồi giảm 0,2%

- Tăng chi phí vận tải.

CÂU HỎI ÔN TẬP


Trang 10

1. Thế nào là một giống mía tốt? Tiêu chuẩn chung cho một giống mía sản xuất?2. Tính chất lý hoá của một số thành phần hoá học của mía và ảnh hưởng của chúng đến sản

xuất đường?3. Thế nào là sự chín của mía? Căn cứ vào những đặc điểm nào để nhận biết ruộng mía đã chín

hay chưa?4. Khi thu hoạch mía cần chú ý những điểm gì?5. Quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía gồm những biện pháp gì và giải thích tại sao phải

thực hiện những biện pháp đó ?

PHẦN 2- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG

BÀI MỞ ĐẦU

I. Ý NGHĨA CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN ĐƯỜNG:- Đường là một thức ăn rất quan trọng cho sự sống của con người: Cũng như tinh bột, prôtit,

chất béo, muối vô cơ, đường là sản phẩm dinh dưỡng chủ yếu cần thiết cho cơ thể con người.


Trang 11

Chúng ta đều biết năng lượng chủ yếu cần cho cơ thể con người do gluxit cung cấp Đường là một loại gluxi.t. Đường có khả năng biến thành năng lượng dễ và nhanh chóng ,là tính ưu việt của đường so với các thực phẩm khác. Ngoài ra đường còn có vị ngọt và ngon.

- Đóng góp lớn đối với ngành kinh tế quốc dân: Ngoài việc dùng làm thức ăn trực tiếp đường là một loại thực phẩm có nhiều công dụng như làm bánh kẹo các loại, làm nước giải khát, uống chè, cà phê hoặc làm tăng hương vị của các loại thực phẩm khác như trong kỹ nghệ sản xuất đồ hộp hoặc dùng trong y học để chữa bệnh.

- Ngoài đường là sản phẩm chính của công nghiệp đường ra còn có những phụ phẩm quan trọng phục vụ cho nông nghiệp và các ngành công nghiệp nhẹ khác.Bã mía để đốt lò thay dầu, cứ 3 tấn bã khô cung cấp nhiệt lượng tương đương một tấn dầu; dùng làm ván ép, làm bột giấy, than hoạt tính hoặc là nguyên liệu của công nghiệp chất dẻo, sợi tổng hợp. Mật rỉ là nguyên liệu sản xuất cồn rượu hoặc sử dụng làm môi trường sản xuất men bánh mỳ và các loại men thực phẩm, là nguyên liệu sản xuất axit axetit, axit citric ... làm môi trường lên men để sản xuất bột ngọt .. Còn bã bùn dùng sản xuất phân bón cho mía, cà phê, cao su đạt hiệu quả cao.

Vì vậy sản xuất đường là một ngành công nghiệp thực phẩm rất được coi trọng và phát triển.II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐƯỜNG:1. Thế giới:

Việc chế biến đường trên thế giới đã có từ rất lâu đời. Người ta cho rằng kỹ thuật cổ truyền chế biến cây mía thành vài loại chất ngọt được bắt nguồn ở Ấn độ, kỹ thuật cổ truyền chế biến đường được phổ biến tới các khu vực ở châu Á, châu Âu, Bắc phi; trong khi đó kỹ thuật chế biến hiện đại được đưa từ châu Âu vào châu Á.

Công nghiệp đường tuy có rất lâu đời nhưng hơn 100 năm gần đây mới được cơ khí hoá. Nhiều thiết bị quan trọng được phát minh vào thế kỹ 19.2. Trong nước:

Ở nước ta nghề trồng mía đã có từ lâu đời. Cùng với nghề trồng mía từ xưa ông cha ta đã biết làm ra những loại đường truyền thống như đường miếng, đường thẻ, đường phèn, đường phổi ... Tuy nhiên ngành chế biến đường mía ở nước ta chưa phát triển kịp với sự phát triển của ngành đường thế giới.

Từ năm 1975 -1995 nước ta có thêm nhiều NMĐ mới như La Ngà (Đông nai) 2000 TMN ; NMĐ Lam Sơn (Thanh hoá ) 1500 TMN, Tây ninh 500 TMN; đồng thời các nhà máy Đường Bình dương, Quảng Ngãi đã nâng công suất lên 2000 TMN.

Năm 1995 Chính phủ đã đưa ra đề án phát triển mía đường Việt Nam và từ đó đến nay hàng loạt các nhà máy Đường lớn nhỏ khác nhau lần lượt ra đời.Đến nay nước ta có khoảng 44 nhà máy đường đưa tổng năng suất ép lên 50000-60000 tấn mía/ngày với sản lượng đường hơn 1 triệu tấn/năm và mức tiêu thụ bình quân 13-15 kg/người/năm.

III. SƠ LƯỢC VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG:Mía Xử lý mía Lấy nước mía Làm sạch nước mía Cô đặc nước mía Làm sạch mật chè Nấu đường, trợ tinh Ly tâm tách mật Làm khô Phân loại Đóng baoIV. MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG:1. Mía:Nguyên liệu dùng để sản xuất đường, mía đưa vào để trích, ép gồm có mía thuần và các tạp chất theo mía. 2. Tạp chất của mía:


Trang 12

Gồm lá, ngọn mía non, rễ, dất, cát...3. Bã mía:Là phần chất khô không tan trong nước sau khi trích ép lấy nước mía trong cây mía4. Bã nhuyễn:Là những hạt rất nhỏ gồm những sơi celluloze rất ngắn sinh ra trong quá trình chặt, đánh tơi và cán ép nước mía trong cây mía.5. Nước mía nguyên:Là nước mía được ép ra từ cây mía chưa pha trộn nước vào, như nước mía ép ra của máy ép đầu tiên.6. Nước mía hổn hợp:Nước mía tổng hợp rút ra từ dàn ép, bao gồm nước mía ép ra ở máy đầu tiên và các máy ép sau đã được pha loãng để bơm vào khâu sau xử lý chế luyện. 7. Nước chè trong:Là nước mía đã được xử lý nhiệt và hoá chất qua thiết bị lắng, lọc, gạn lượt được nước mía trong suốt.8. Chất khô:Chất rắn hoà tan không bay hơi (như đường) được xác định bằng Bx kế hoặc chiết quang kế.9. Độ Bx:Bx viết tắt của chữ Brix.Độ Bx biểu thị phần khối lượng của chất rắn hoà tan trong 100 phần khối lượng dung dịch thường được đo bằng phù kế (Bx kế) hay tỉ trọng kế.Ví dụ : Nước mía 12oBx nghĩa là có 12 phần chất khô trong 100 phần nước mía.* Độ Bx đo ở nhiệt độ bất kỳ gọi là Bx quan sát.* Độ Bx đo ở nhiệt độ tiêu chuẩn (20oC) hoặc Bx đã được hiệu chỉnh về nhiệt độ tiêu chuẩn gọi là Bx cải chính10. Độ đường theo Pol :Pol viết tắt của chữ Polarimet, là thành phần đường saccaroza có trong dung dịch tính theo phần trăm khối lượng dung dịch do kết quả đo được bằng máy Polarimet 1 lần theo phương pháp tiêu chuẩn quốc tế.11. Độ đường theo Sacc:Là thành phần đường saccaroza có trong dung dịch tính theo phần trăm khối lượng dung dịch căn cứ vào kết quả của phương pháp đo và phân tích chính xác của phòng thí nghiệm còn gọi là phương pháp chuyển hoá vì nó loại trừ ảnh hưởng của những chất không đường gây nên trong quá trình xác định thành phần đường saccaroza. 12. Độ tinh khiết:

Chỉ mức độ trong sạch của dung dịch đường; được biểu thị bằng phần trăm khối lượng đường saccaroza nguyên chất so với khối lượng chất rắn hoà tan có trong dung dịch.

AP ( viết tắt của chữ Apparent Purity): biểu thị độ tinh khiết đơn giản của dung dịch đường là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccaroza (tính theo pol) trên toàn phần khối lượng chất khô trong dung dịch đường.

Pol: được xác định trực tiếp 1 lần trên máy phân cực Polarimet.Bx: được xác định bằng Bx kế hay Baume kế (1 Be=1,84 Bx)

,%100Bx

PolAP


Trang 13

GP (viết tắt của chữ Gravity Purity) biểu thị độ tinh khiết trọng lực của dung dịch đường, là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccaroza tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng chất khô trong

dung dịch đường Sacc: được xác định bằng phương pháp phân cực 2 lần trên máy phân cực Polarimet.

Bx: được xác định bằng chiết quang kế. TP (viết tắt của chữ True Purity) biểu thị độ tinh khiết thực của dung dich đường, là tỷ lệ

phần trăm của khối lượng saccaroza tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng chất khô xác định bằng cách sấy khô trong dung dich đường

,%100)(saykhoBx

SaccTP

Trong thực tế ,người ta thường dùng độ tinh khiết đơn giản ( AP ), tuy độ chính xác chưa cao nhưng xác định nhanh và vẫn đáp ứng yêu cầu sản xuất.13. Đường khử còn viết ký hiệu là RS:

Viết tắt của chữ Reducing Sugar, chỉ những loại đường trong công thức phân tử có chứa nhóm chức CHO (andehyt) hoặc CO (axeton) ,chẳng hạn như glucoza và fructoza.14. Đường nguyên liệu:

Tất cả các loại đường đưa vào sản xuất để gia công, tinh chế lại có phẩm cấp cao hơn.15. Đường thô:

Có tên gọi tiếng Anh là raw sugar, là loại đường nguyên liệu đối với nhà máy Đường tinh luyện là đường có tinh thể màu vàng, chưa qua sấy khô, thường có pol =96-98%.16. Đường tinh luyện:

Thường gọi là RE - viết tắt của chữ Refined Extra Quality, là đường đuợc sản xuất từ đường nguyên liệu, đường thô ... với phẩm cấp cao Pol 99,8% , độ ẩm 0,04%17. Đường kính trắng (đường trắng đồn điền):

Thường được gọi là RS viết tắt của chữ Refined Standard Quality, là đường được sản xuất trực tiếp từ nguyên liệu mía cây, thường có phẩm cấp thấp hơn RE , Pol 99,5% ,độ ẩm 0,05%, còn gọi là đường cát trắng.18. Mật chè:

Còn gọi là chè đặc hay sirô, là nước chè trong sau khi qua hệ thống bốc hơi (cô đặc) làm nồng độ chè trong được nâng lên (thường có nồng độ từ 55- 700Bx ) 19. Đường non:

Là hỗn hợp gồm có tinh thể đường và mật cái sau khi nấu đến cở hạt tinh thể và nồng độ nào đó rồi nhả xuống trợ tinh. Tuỳ theo chế độ nấu mà phân cấp các loại đường non A,B,C ...20. Mật:

Là chất lỏng được tách ra từ đường non bằng máy li tâm và có tên tương ứng với tên đường non như mật A,B,C...21. Đường giống:

Là hổn hợp đường bụi hoặc đường tinh thể được nghiền nhỏ trộn với cồn đưa vào nồi nấu làm nhân (mầm) tinh thể hoặc đường non nấu chưa đến kích thước yêu cầu, tách ra một phần đưa vào nồi nấu khác để phát triển tinh thể và thể tích theo yêu cầu của từng loại sản phẩm.22. Đường hồ:

,%100Bx

SaccGP


Trang 14

Còn gọi là magma là hỗn hợp đường, mật hoặc nước trộn đều để cung cấp làm chân (giống) cho các nồi nấu đường.23. Chữ đường:

Là khái niệm về năng suất công nghiệp, chỉ lượng đường thương phẩm có thể lấy ra từ cây mía ở các xí nghiệp chế biến đường mía và dựa vào cơ sở giá trị chữ đường xác định được, xí nghiệp thanh toán trả tiền mua nguyên liệu mía cho người trồng mía. Khái niệm này do các xí nghiệp chế biến đường mía ở Uc xây dựng và áp dụng thường ký hiệu là CCS ( viết tắt từ các chữ Commercial Cane Sugar) từ năm 1899 tại phòng thí nghiện Queens Land

Thông thường với một giống mía sản xuất, năng suất công nghiệp đạt từ 9-13%Công thức tính chữ đường CCS:

Trong đó:Pol1: pol nước mía ép đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tíchBx1: Bx nước mía ép đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tíchF: % xơ trong mía của mẫu phân tích.

PHẦN A: LẤY NƯỚC MÍACHƯƠNG 1 : LẤY NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP.

)()(100

31

2

1

100

51

2

311

FBx

FPolCCS


Trang 15

Nguyên lý chung của phương pháp ép là xé và ép dập thân cây mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy nước mía.I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA CÔNG ĐOẠN ÉP MÍA:Ép mía là công đoạn đầu tiên của cả quá trình sản xuất đường được chia thành các giai đoạn nhỏ như sau:Mía Tiếp nhận và xuống mía Cấp mía vào máy ép Xử lý mía trước khi ép Ép dập Ép kiệt.

1. Tiếp nhận và xuống mía:- Việc tiếp nhận mía được thực hiện tại bàn cân của nhà máy. Tại đây mía được xác định trọng

lượng và đánh giá chất lượng thông qua việc rút mẫu đại diện hoặc khoan lấy mẫu xác định chữ đường.

- Dụng cụ bốc dỡ mía ở các nhà máy đường thường dùng là cần cẩu mía hoặc cầu cẩu mía. - Để không gây trở ngại cho việc tiếp tế mía cho các băng tải chính chuyển mía vào máy ép

cần có các băng tải phụ. Băng tải phụ có hai dạng: Bàn lùa ngang: đây là băng tải rất rộng và rất ngắn, hình chữ nhật hay gần hình vuông, hoạt động

nhờ một mô tơ độc lập. Mặt phẳng trên của nó nằm cao hơn 2 mét và vuông góc so với băng tải chính. Mía được cẩu bỏ xuống bàn lùa và chuyển xuống băng tải chính dần dần. Bàn lùa ngang sẽ thêm thuận lợi khi có đặt thêm trục điều chỉnh mía, trục này giúp mía xuống băng tải đều đặn tránh không cho các bó mía lớn rơi xuống làm nghẽn dao chặt.

Băng tải phụ: Đây là băng tải có chiều ngang bằng băng tải chính, nhưng tâm của nó nằm vuông góc và trên băng chính. Nó có nhiệm vụ tiếp tế mía giống như một nhánh sông điều hoà vừa tiếp tế vừa điều chỉnh lưu lượng.

2. Cấp mía vào máy ép:- Việc vận chuyển mía từ bãi mía đến các che ép dập được băng tải mía chính đảm nhận. Vì

yêu cầu việc tiếp tế mía cho che ép dập đuợc tốt băng tải cần có phểu đổ cao và phải vượt qua mặt bằng của bãi mía nên băng tải thường đặt dưới hố nên thường có 3 phần: Phần nằm ngang, phần nghiêng dốc lên và đầu đổ mía phía trên che ép dập hoặc che ép.

- Việc điều khiển băng tải mía thường là loại độc lập và tiến hành bằng mô tơ điện.3. Xử lý mía trước khi ép:

- Việc xử lý mía được thực hiện nhờ các dao băm (chặt)- Nhiệm vụ của dao băm hay mục đích của việc xử lý mia:

làm tăng năng lực che ép bằng cách biến mía thành một khối chặt chẽ và đồng đều giúp cho che ép dập dễ tiếp nạp.

SÅ Â Ä Ö CÄ N G Â OA ÛN EÏP M ÊA

N æåïc mêa häøn håüp

1- Bàng chuyãön; 2- M aïy san bàòng; 3- M aïy bàm; 4 - M aïy eïp dáûp; 5- M aïy eïp k iãût


Trang 16

làm tăng hiệu suất của che ép vì đã phá vỡ lớp vỏ mía và giúp việc ép và trích lấy nước mía được dễ dàng.- Phương cách lắp đặt các dao băm: thông thường chia ra hai loại:

+ loại dao băm san bằng san bằng lớp mía là chính. + loại dao băm phá vỡ: băm nát mía. + đôi khi các nhà máy còn sử dụng thêm dao băm thứ 3 hoặc búa đập nhằm cho phép đạt đến chỉ số xử lý mía tốt nhất. Tuy nhiên búa đập có lợi thế nhiều hơn dao băm.4. Ép dậpChe ép dập thường có hai hay ba lô ( trục ép)

Mục đích: bảo đảm việc cung cấp mía cho cả dàn ép, làm tăng năng suất ép, tăng hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao.

Nhiệm vụ chính là:Làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp mía và giúp che ép trích lấy nước mía

Đặc tính của che ép dập: Bề mặt lô ép này phải được cấu tạo đặc biệt để cùng một lúc nghiền và băm nát cây mía, để giúp

cho các che ép làm việc hiệu quả với mía đã được nghiền nhỏ và sẽ trở thành bã mía. Che ép dập phải có tốc độ vòng cao hơn các che ép kiệt vì nó có nhiệm vụ đưa vào che ép mía

chưa phải ở dạng bã mía nên che ép khó tiếp thu. Nếu có cùng tốc độ với che ép thì sẽ không cung cấp đủ lượng nguyên liệu mà che ép kiệt yêu cầu.

Thông thường các che ép dập có kích thước lớn hơn che ép kiệt.5. Ép kiệt:Mục đích: lấy kiệt nước mía có trong mía tới mức tối đa cho phépThông thường trong dàn ép hiện nay ngoài che ép dập, bố trí liên tiếp từ 2-5 bộ ép 3 trục .II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ÉP MÍA:Có 2 phương pháp ép là ép ướt (ép có tưới nước thẩm thấu) và ép khô.1. Phương pháp ép ướt:a/ Mục đích của việc tưới nước thẩm thấu: Khi bã mía bị nén ngay cả với các lực nén rất lớn và lặp đi lặp lại nhiều lần, cũng không bao giờ trích hết lượng nước mía mà nó có. Bã mía này chỉ hướng đến một giới hạn độ ẩm tối thiểu, thông thường từ 45-48% và đến 40% ở các trường hợp có nhiều thuận lợi, có nghĩa là nó vẫn giữ một phần lớn lượng nước mía của nó. Nếu lúc này ta dùng nước tưới lên bã, lượng nước này sẽ phân tán đều ra lớp bã và làm loãng nước mía chứa trong bã. Che ép tiếp theo sẽ đem lượng bã trở lại giới hạn độ ẩm ban đầu. Nhưng độ ẩm này được cấu thành không phải bằng lượng nước mía tuyệt đối mà bằng lượng nước mía đã được pha loãng như vậy ta đã trích lấy được đường và độ ẩm bã vẫn ở 45-48%. Như vậy việc tưới nước thẩm thấu nhằm tăng hiệu suất lấy đường sacc từ cây mía, nhờ khả năng hút nước mạnh của lớp bã ra khỏi máy ép nên khi phun nước thẩm thấu vào, nước này sẽ ngấm nhanh vào bã và hoà tan phần đường còn sót lại, sau đó qua các máy ép kế tiếp nước đường loảng được lấy ra và cứ như thế tới khi đường được lấy ra ở mức cao nhất.b/ Các phương pháp thẩm thấu:* Phương pháp thẩm thấu đơn:Phương pháp này đơn giản, bã được tưới nước sau mỗi che ép. Nếu chỉ tưới nước vào một điểm nằm trước che ép cuối thì gọi là thẩm thấu đơn một lần. Nếu tưới thêm nước vào trước che ép áp cuối thì gọi là thẩm thấu đơn 2 lần và tương tự có thẩm thấu đơn 3 lần, 4 lần.- Sơ đồ phương pháp thẩm thấu đơn 3 lần:* Phương pháp thẩm thấu kép (phức) Xuất phát từ sự thẩm thấu đơn người ta chú ý thấy rằng nước mía pha loãng ở che ép cuối chỉ toàn là nuớc và người ta đã dùng nó để hồi lưu vào trước che ép áp cuối. Điều này được gọi là thẩm thấu


Trang 17

kép. Nghĩa là vừa phun nước lã vừa sử dụng lại các loại nước mía loãng để làm nước phun vào bã của các máy ép trước dựa theo nguyên tắc nước nhiều đường phun vào bã chứa nhiều đường, nước ít đường phun vào bã còn chứa ít đường- Sơ đồ phương pháp thẩm thấu phứcc/ Những điều kiện kỹ thuật của thẩm thấu:* Vị trí tưới nước:Tưới vào bã sau khi vừa ra khỏi máy ép vì lúc đó bã nở ra làm cho nước dễ thấm vào bã nhất. Nếu để lâu không khí chui vào và sẽ gây khó khăn cho thẩm thấu.* Lượng nước tưới:Dùng nhiều hay ít phụ thuộc vào phương pháp thẩm thấu, thành phần xơ và hàm lượng đường. Nếu nhiều quá hiệu suất ép có tăng ít nhiều (lượng đường lấy ra được thêm một ít) nhưng lượng nước nhiều quá ảnh hưởng đến quá trình ép vì gây ma sát trượt, đồng thời nước nhiều sẽ tăng nhiệt lượng trong công đoạn cô đặc nước mía, ít quá thì đường lấy ra chưa hết. Để tính toán lượng nước thẩm thấu người ta có thể dứa vào hệ số tưới

=01; hiệu suất ép tăng nhanh =12: hiệu suất ép tăng chậm hơn =2: hiệu suất ép tăng rất chậm >3 hiệu suất ép hầu như không tăngThông thường khi nhà máy mới hoạt động hoặc thiết bị mới tu bổ thì ta dùng =3 sau đó sẽ giảm dần đến khi =1,5 thì ngừng để làm vệ sinh hệ thống bốc hơi. Lượng nước tưới cần dùng ứng với =2 là tốt khoảng 25-30% khối lượng mía ép.* Nhiệt độ nước tưới:+ nhiệt độ nước tưới thường 55-65oC+ nguồn nước tưới thường lấy nước ngưng tụ ở các nồi bốc hơi cuối+ nhiệt độ nước tưới thấp <50oC

hiệu suất ép giảm do tác dụng thẩm thấu ít vi sinh vật phát triển mạnh ở 40-50oC.

+ nhiệt độ nước tưới cao: hiệu suất ép tăng do tác dụng thẩm thấu tốt năng suất ép giảm do bã bị trương nở quá lớn đi vào trục ép khó khăn nếu nhiệt độ cao quá: vì nước mía ép thường ở trong môi trường axit do đó nhiệt độ cao

sẽ làm đường chuyển hoá đồng thời thành phần phi đường trong bã dễ bị theo nước ép hoà vào nước mía do đó làm giảm độ thuần khiết của nước mía.

* Áp suất nước thẩm thấu:Áp suất càng cao càng tốt, nước thẩm thấu sẽ ngấm xuống đến lớp bã dưới cùng. Nhưng cũng tuỳ theo độ dày mỏng của lớp mía, nếu lớp mía dày dùng áp suất cao, lớp mía mỏng dùng áp suất thấp; thương áp suất thẩm thấu 2-3kg/cm2* Thời gian thẩm thấu:Thời gian thẩm thấu càng dài thì tác dụng thẩm thấu càng tốt (tuỳ thuộc vào chiều dài của băng chuyền trung gian)2. Phương pháp ép khô:

gxåKhäúilæåün

ignæåïctæåïKhäúilæåün


Trang 18

Ep khô là ép không có nước thẩm thấu, bao gồm tất cả các lần ép liên tiếp lên trên lớp bã ở trong dàn ép mà không bổ sung thêm vào dung dịch lỏng nào. Do không có tưới nước nên hiệu suất ép thấp. Chỉ ép khô trong các trường hợp sau đây: - Ep thủ công: không có bốc hơi chân không do đó tiêu hao chất đốt nhiều vì vậy không thể tưới thấm thêm nước.- Để kiểm tra việc tính toán các thông số và lắp đặt máy của dàn ép có hoàn hảo không.III. VI SINH VẬT TRONG CÔNG ĐOẠN ÉP MÍA:1. Tác động phá hoại của VSV:

Nước mía - có độ đường khoảng 10-14%, pH=5-5.5 khi mía xấu, sâu bệnh, gặp bão lụt pH này có thể giảm xuống ở mức 4-5, nhiệt độ khoảng 25oC - là môi trường thích hợp cho sự sinh trưởng của VS V.a. Chuyển hoá và làm mất đường trong nước mía:

Kết quả của quá trình chuyển hoá đó làm cho hàm lượng đường sacaroza bị giảm và độ tinh khiết của nước mía cũng giảm . b. Sự hình thành các chất keo:

Các VSV tạo ra các khối nhầy, dẽo bám trên thành ống, cánh bơm, van có thể làm cho đường ống bị nghẹt, tắt van, bơm ảnh hưởng không tốt tới qúa trình sản xuất; hoặc làm sai kết quả phân tích đường khi dùng máy phân cực.2. Vệ sinh khu ép:Khi vệ sinh những che ép không đầy đủ, tổng những tổn thất saccaroza có thể lên tới 2,5kg/tấn mía. Trong một nhà máy sạch sẽ và khử trùng tốt có thể giảm đi đáng kể những tổn thất do vi khuẩn gây nên.

Mục đích việc vệ sinh khu ép để hạn chế những tác hại của VSV có thể gây ra. Trong phạm vi khu ép phải cố gắng bảo đảm vệ sinh thật tốt để không nơi nào có mùi hôi chua hoặc thấy nấm mốc phát triển, hoặc có sự hiện diện của bùn hoặc kiểm tra thấy sụt thuần độ bất thường giữa nước mía đầu và nước mía hổn hợp. Do đó trong qúa trình ép phải chú ý đến vấn đề vệ sinh sát trùng.

Phương pháp vệ sinh: Để thực hiện vệ sinh tốt cần phải kết hợp giữa lau chùi về vật lý có hiệu quả với dùng nước nóng hoặc sử dụng một chất sát trùng thích hợp: dùng vôi; dùng hoá chất formol, hypochlorit, busan 881, 885... Dưới tác dụng của kiềm mạnh và nhiệt độ cao sự hoạt động của VSV bị ngừng trệ. Trong qúa trình sản xuất phải định kỳ sát trùng ở các bộ phận như băng chuyền trung gian, băng chuyền mía ép lại, máy ép, thùng chứa nước mía hổn hợp ... Khi ngừng hoạt động phải vệ sinh sạch sẽ rồi dùng sữa vôi phun vào các thiết bị nói trên để đề phòng sự phát triển của VSV, khi cho máy chạy lại cần phải rửa sạch nước vôi.

IV. VẬN TỐC ÉP:1. Định nghiã:a. Vận tốc ép của một máy ép: là tốc độ của bã mía khi đi qua máy ép míab. Vận tốc ép của một dàn ép: là vận tốc trung bình của các máy ép trong dàn ép.Vận tốc ép có ký hiệu là v thường có đơn vị là m/phút.

v1, v2 ...vN: vận tốc ép của máy ép 1,2...NN: số máy ép trong dànVận tốc ép nói chung chỉ tốc độ di chuyển của mía trên băng chuyền mía và của bã mía trên các băng chuyền trung gian và ở ngay trên các máy ép.2. Công thức tính vận tốc của máy ép

N

vNvvdaìneïpv

...)(

21


Trang 19

v=.D.nv: vận tốc ép (mét/phút)D: đường kính trung bình của máy ép (mét)

D1, D2, D3: đường kính trung bình của trục đỉnh, trục trước, trục sau (mét)n: tốc độ quay của trục ép, là số lượng vòng mà trục ép quay trong một đơn vị thời gian (vòng/phút).3. Vận tốc ép tối đa:

- Nếu xét về phương diện năng suất ép: khi tăng vận tốc máy ép thì năng suất ép tăng, tuy nhiên khi vận tốc ép vượt quá một trị số giới hạn nào đó thì năng suất ép lại giảm xuống. Hiện tượng này được giải thích là do hệ số ma sát giữa bã và bề mặt kim loại làm trục ép giảm nhanh chóng khi vận tốc tương đối giữa bã và bề mặt kim loại tăng lên. Theo ông Hugot, đối với các dàn ép thông thường, vận tốc ép giới hạn là 26,18 m/phút. Vượt quá giới hạn này năng suất ép sẽ giảm xuống.

- Các nhà chế tạo không thống nhất nhau về vận tốc ép tối đa mà dàn ép nên có để có hiệu quả kinh tế nhất. Tuy nhiên tất cả đều thống nhất vận tốc ép kinh tế tỉ lệ với đường kính trục ép.

V. NĂNG SUẤT ÉP1. Định nghĩa: Năng suất ép của một dàn ép là lượng mía mà nó có khả năng ép được trong một đơn vị thời gian. Năng suất ép ký hiệu là A, đơn vị tính là lượng tấn mía /giờ hoặc lượng tấn mía/ ngày.Người ta thường ký hiệu:TMG -tấn mía/giờ ; TMN- tấn mía/ngày.Nếu tính trên trị số trung bình người ta có thể chuyển TMG sang TMN bằng cách nhân với 23,75. A= xTMN= x.23,75TMG2. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất ép:Có nhiều yếu tố mà các yếu tố chính là như sau:- Lượng xơ trong mía:+ Mía có hàm lượng xơ cao sẽ làm giảm năng suất ép+ Xơ không cứng, không dòn dễ vào máy ép, năng suất ép tăng lên.- Kích thước và tốc độ của các trục ép:+ Trục ép có kích thước lớn thì năng suất ép sẽ lớn.+ Tốc độ quay của trục ép tăng, năng suất ép tăng. Khi các yếu tố khác không thay đổi (áp lực nén trục đỉnh, kích thước trục ép, chất lượng và số lượng xơ ...) tốc độ quay của trục ép tăng tức là vận tốc ép tăng, lượng mía đi qua máy ép nhanh nên tăng năng suất ép)- Số lượng của trục ép:+ Trong trường hợp hiệu suất ép không thay đổi, mục đích tăng số trục ép chỉ để tăng lượng ép thì

năng suất tỉ lệ thuận với số trục ép hay số lần ép.+ Trong trường hợp không xét đến yếu tố lượng ép, tăng số trục ép cốt để tăng hiệu suất ép thì

ngược lại năng suất tăng rất ít.- Xử lý mía trước khi ép: Mía được xử lý tốt năng suất ép sẽ tăng Mía sau khi qua xử lý, mật độ mía tăng lên, mía vào trục ép dễ dàng, tuy cùng một độ dày miệng ép như nhau có thể có nhiều mía đi qua, do đó năng suất ép tăng.- Vấn đề sự thẩm thấu: Lượng nước thẩm thấu tăng, nhiệt độ nước thẩm thấu cao, năng suất ép giảm. Thẩm thấu có tác dụng lớn đến năng suất ép. Nếu lượng nước thẩm thấu quá nhiều thì hiệu suất ép tăng lên không nhiều nhưng mía vào máy ép khó khăn vì gây ra ma sát trượt. Nhiệt độ thẩm thấu cao bã mía trương

3

321 DDDD


Trang 20

lên nên dễ xãy ra hiện tượng nghẹn bã; Từ ngữ nghẹn được mô tả trong điều kiện khi máy ép không ngoạm hết mía được đưa tới và vì thế dồn đống ở máy ép trước.- Rãnh (răng) của trục ép: Răng trục ép làm tăng diện tích ép của trục. Hình dạng và độ sâu của răng có tác dụng kéo mía vào máy ép. Rãnh thoát nước có tác dụng thoát nước nhanh, nhất là đối với trục trước có lợi cho việc kéo mía vào trục do làm giảm sự trượt của mía hay bã ở trục ép và cải thiện khá rõ năng lực của dàn ép.- Lực nén thuỷ lực:Áp lực ở trục đỉnh đối với năng suất không có ảnh hưởng rõ rệt. Chủ yếu tác dụng đến hiệu suất ép. Nhưng khi trục đỉnh chịu áp lực tương đối nhỏ, mía vào máy ép dễ dàng.- Việc sử dụng các thiết bị tiếp nạp cưỡng chế:Các trục ép tiếp nạp cưỡng chế phía trên và nhất là ở phía dưới là các cần đẩy và cần tiếp nạp với áp suất liên tục có thể làm tăng lượng mía ép với tỉ lệ nhiều khi rất rõ. Dàn ép có hệ thống cung cấp và kiểm soát mía tự động sẽ làm tăng năng suất ép- Việc quan niệm về tình trạng thiết bị:Các máy ép hiện đại gồm các cải tiến có thể làm tăng năng suất ép. Mặt khác sự mòn của rãnh răng, hao mòn trục ép, các bề mặt ma sát, đặc biệt ở bộ phận áp lực nén trục đỉnh có thể gây trở ngại cho máy ép làm việc tốt. Máy ép hay hư hỏng lặt vặt làm giảm năng suất ép.- Nhân lực:Giá trị của nhân sự bảo đảm việc điều chỉnh và bão dưỡng che ép là một yếu tố khó lường được nhưng hậu quả của nó có thể rất lớn. Công nhân có kinh nghiệm vận hành và sữa chữa sẽ giúp năng suất ép gia tăng.3. Hệ số sử dụng- Bao giờ cũng lắp đặt dàn ép có năng suất lắp đặt (theo tính toán) cao hơn năng suất thiết kế

(năng suất hoạt động), cho nên mỗi dàn ép đều có hệ số sử dụng

- Hệ số sử dụng phản ảnh mức độ an toàn về mặt năng suất ép của dàn ép được lắp đặt. Hệ số sử dụng càng nhỏ càng an toàn nhưng chi phí lắp đặt cao. Thường = 0,6

VI. HIỆU SUẤT ÉP1. Định nghĩa:Hiệu suất ép là tỉ lệ phần trăm lượng đường sacaroza lấy ra được khỏi cây mía so với lượng đường sacarôza có trong cây mía.Ký hiệu E; Đơn vị tính %

2. Công thức tính hiệu suất ép:

Trong đó: E: hiệu suất ép, %Q: khối lượng nước mía hổn hợp, tấnM: khối lượng mía ép, tấn

,%100mia

nmhh

PolM

PolQE

tênhtoaïn

æíduûngthiãútkãús

A

A


Trang 21

Tuy nhiên không thể căn cứ đơn thuần trên hiệu suất ép tính theo công thức nói trên để đánh giá hiệu quả làm việc của một dàn máy ép, bởi vì thực tế cho thấy hiệu quả làm việc của một dàn ép mía còn bị ảnh hưởng bởi thông số xơ mía, trong khi đó trong công thức tính hiệu suất ép không có xơ mía. Vì vậy ông Noel Deerr đã êr nghị một thông số khác để phản ảnh hiệu quả làm việc cỏa dàn ép một cách trung thực và công bằng hơn, đó là hiệu suất ép hiệu chỉnh.

3. Hiệu suất ép hiệu chỉnh:a. Khái niệm:Một dàn máy ép bất kỳ:- Khi ép mía có %xơ là f thì đạt được hiệu suất ép là E.- Nay giả sử chuyển sang ép mía tiêu chuẩn có % xơ là 12,5 mà tỷ lệ nước mía tuyệt đối mất trong

xơ như cũ thì hiệu suất ép lúc này được gọi là hiệu suất ép hiệu chỉnh.Ký hiệu E12,5; Đơn vị tính %Hiệu suất ép hiệu chỉnh là hiệu suất ép mới của một dàn máy ép, mà trước đây khi ép mía có hàm lượng % xơ là f thì đạt được hiệu suất ép là E, nay giả sử chuyển sang ép mía tiêu chuẩn với hàm lượng % xơ là 12,5 mà không điều chỉnh gì khác để vẫn đạt tỷ lệ nước mía tuyệt đối mất trong xơ như cũ.b. Công thức tính hiệu suất ép hiệu chỉnh:

c. Ý nghĩa:Ví dụ 1 Hiệu suất ép của dàn ép A là 94% khi ép mía có hàm lượng xơ là 11,%5. Xác định hiệu suất ép hiệu chỉnh:Ví dụ 2: Hiệu suất ép của dàn ép B là 92% khi ép mía có hàm lượng xơ 16%. Xác định hiệu suất ép hiệu chỉnh:So sánh hiệu quả làm việc của 2 dàn ép trên?Hiệu suất ép hiệu chỉnh được sử dụng để so sánh và đánh giá hiệu quả làm việc của các dàn máy ép khác nhau hoặc của cùng một dàn ép với các loại mía khác nhau.

4. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất ép:- Xử lý mía trước khi ép:

+ Mía xé nhỏ, độ xé tơi cao, hiệu suất ép tăng hay nói cách khác hệ số xử lý mía cao, hiệu suất ép tăng.Tuy nhiên hình dạng mảnh vụn mía sau khi xé cũng ảnh hưởng lớn tới hiệu suất ép. Nếu ở dạng bột thì khi ép độ thoát nước mía kém, nước mía khó thoát ra khỏi lớp mía, nên làm giảm khả năng lấy hết đường ra khỏi mía. Tốt nhất là xé mía thành dạng sợi, ở dạng này độ thông thoáng cao, nước mía thoát ra dễ dàng, cũng có lợi cho việc phát huy hiệu quả thẩm thấu.

+ Mảnh vụn mía ở dạng sợi nâng cao hiệu suất ép hơn ở dạng bột.- Ap lực nén trục đỉnh:

+ Ap lực nén trục đỉnh tăng, hiệu suất ép tăng+ Ap lực nén trục đỉnh tăng từ 0 148.105 N/m2, hiệu suất ép tăng nhanh. Ap lực nén trục

đỉnh > 148.105 N/m2, hiệu suất ép tăng chậm. Ap lực nén trong khoảng từ 196.105 245.105

có lợi về knh tế, an toàn trong sản xuất.o Khi hàm lượng xơ trong mía cao, có thể tăng áp lực nén để đạt hiệu suất ép cao.

- Thẩm thấu:

f

fEE

7

100100100512

)()(,


Trang 22

+ Ep có sử dụng nước thẩm thấu thì hiệu suất ép tăng lên rất nhiều so với ép khô+ lượng nước thẩm thấu nhiều, hiệu suất ép tăng.+ Nhiệt độ nước thẩm thấu cao, hiệu suất ép tăng.. Thực nghiệm đã cho thấy: lượng nước gấp đôi khối lượng xơ là hiệu quả, nhiệt độ tối ưu 55-65oC- Số lượng trục ép:Số lượng trục ép tăng thì số máy ép sẽ nhiều nghĩa là mía sẽ được ép nhiều lần, mức trích nước mía càng triệt để hiệu suất ép tăng. Tuy nhiên nếu số lượng trục ép nhiều quá thì sẽ không hiệu quả. Số lượng trục ép tăng, hiệu suất ép tăng. Số lượng trục ép/dàn ép thông thường là 12-15 trục (4-5 máy ép) hiệu quả nhất.- Tốc độ ép:+ Khi tăng tốc độ ép, năng suất ép không đổi thì hiệu suất ép sẽ tăng+ Khi tăng tốc độ ép, năng suất ép tăng thì hiệu suất ép giảm+ Mức độ tác động đến hiệu suất ép rất nhỏ khi tốc độ ép < 5 vòng/phút- Độ tải xơ:Sức tải xơ là trọng lượng xơ trên một đơn vị diện tích vẽ bởi một trong các lô ép khi quay. Sức tải xơ tỉ lệ thuận với chiều dày của lớp bã, từ đó để so sánh năng lực làm việc của hai máy ép có đuờng kính khác nhau ta phải qui ra sức tải xơ so với đường kính. Từ đó sinh ra khái niệm độ tải xơ.Độ tải xơ = q/D kg/m2/m kg/m3

+ Khi độ tải xơ tăng sẽ làm cho hiệu suất ép giảm+ Nếu độ tải xơ tăng lên 10% thì hiệu suất ép giảm 0,17%- Tình trạng máy ép:+ Máy ép hay hư hỏng, hiệu suất ép giảm+ Vỏ trục ép bị mòn, hiệu suất ép giảm- Công nhân vận hành: Công nhân có trình độ kỹ thuật và kinh nghiệm sẽ góp phần nâng cao hiệu suất ép.

CHƯƠNG 2LẤY NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUẾCH TÁN


Trang 23

Phương pháp khuếch tán đã được sử dụng trong tất cả các nhà máy đường củ cải để trích ly đường từ lát củ cải. Nhiều nhà máy đường mía của nhiều nước trên thế giới đã dùng phương pháp kh/tán với các thiết bị kh/tán khác nhau. Ở nước ta phương pháp kh/tán được dùng đầu tiên ở nhà máy đường La ngà với thiết bị khtán DdS của Đan mạch.Sự khuếch tán:Khuếch tán là một hiện tượng trong dó hai dung dịch có nồng độ khác nhau tập trung lại sát bên nhau, hoặc chẳng hạn chỉ cách nhau bởi một màng mỏng, tự trao đổi với nhau bằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng ấy. Nếu cả hai dung dịch cùng một chất thì sự trao đổi sẽ kéo dài cho đến khi cả hai bên màng mỏng nồng độ bằng nhau. Điều này phải giả định rằng màng mỏng phải thẩm thấu đối với chất hoà tan. Nếu có hai hoặc nhiều chất hoà tan, màmg mỏng có thể thấm đối với dung môi hoặc với một số chất nhất định và không thấm đối với các chất khác. Người ta nói đó là bán thấm. I. Đặc điểm của phương pháp khuếch tán đối với mía:Qua nhiều thí nghiệm người ta thấy rằng khi cắt mía và củ cải thành từng lát có kích thước tương tự và ngâm trong nước nóng 75oC thì thời gian khuếch tán ở lát mía dài gấp ba lần so với ở lát củ cải. Ở lát củ cải nồng độ đường giảm rất nhanh và sau một thời gian nhất định toàn bộ đường đã trích ly. Đối với mía ở nhiệt độ của nước là 75oC, nồng độ đường trong lát mía giảm rất chậm và sau một thời gian khá dài, một ít đường vẫn còn trong lát mía. Muốn lấy được đường ra khỏi lát mía triệt để hơn cần phải tiến hành ngâm trong nước nóng 100oC nhưng như thế này lại bất lợi bởi vì ngâm ở nhiệt độ cao đường sacarôza bị chuyển hóa, chất không đường hòa tan vào nước sẽ nhiều lên. Như vậy đối với mía muốn khuếch tán ở 75oC thì đòi hỏi thiết bị khuếch tán phải lớn, thời gian khuếch tán dài. Muốn lấy đường hết ra khỏi lát mía trong thời gian ngắn hơn thì cần phải phá vỡ tổ chức tế bào mía. Vì vậy phải có dao băm mía, máy đánh tơi, máy ép dập, máy ép .. để phá vỡ tế bào mía và lấy ra một phần nước mía, sau đó dùng thiết bị khuếch tán để lấy một phần nước mía còn lại.Đối với mía do tính chất của mía không thể dựa vào phương pháp khuếch tán đơn thuần để lấy đường ra khỏi mía như đối với củ cải mà phải dùng một số thiết bị trước và sau khuếch tán nên có thể nói phương pháp khuếch tán mía là phương pháp kết hợp giữa khuếch tán và ép. Thiết bị khuếch tán thay thế vào bộ trục ép ở giữa dàn ép. Mặt khác trong khi ở củ cải sự khuếch tán cho phép nâng cao hơn thuần độ nhờ tính thẩm thấu cao của saccaroza so với những tạp chất, còn ở mía thì lợi về thuần độ rất kém, sự ngâm chiết mang theo không phân biệt saccaroza và tạp chất vào trong nước mía thu được.II. Lưu trình công nghệ của phương pháp khuếch tán:Hệ khuếch tán mía bao gồm việc xử lý mía, khuếch tán nước, ép nước khỏi bã mía và xử lý nước ép.1. Xử lý mía :Để xử lý mía có thể dùng máy ép dập, máy đánh tơi hoặc cả hai. Ở mía bị đánh tơi có nhiều tế bào bị phá vỡ hơn so với ở mía bị ép dập, lượng đường trích ly được ở mía đánh tơi nhiều hơn. So sánh hiệu quả trích ly đường và độ tinh khiết ở mía đánh tơi và mía cắt lát thì cũng thấy ở mía đánh tơi cho kết quả tốt hơn.2. Khuếch tán: có hai hệ khuếch tán, chủ yếu là khuếch tán mía và khuếch tán bã. Khuếch tán mía: phương pháp này giống như phương pháp đối với củ cải: xử lý mía, có dao chặt

ra từng đốt, qua búa đập hoặc đánh tơi rồi đưa vào thiết bị khuếch tán. Như vậy mía còn nguyên trọng lượng và còn giữ nguyên phần đuờng.

Khuếch tán sau che ép hay là khuếch tán bã mía: Mía được xử lý như phương pháp ép , đi qua một máy ép, đặc biệt qua hai máy để lấy ra nhiều nước càng tốt, khoảng 65-70% đường, còn bã thì cung cấp cho khuếch tán

3. Ép nước từ bã ướt: Trong cả ha trường hợp khuếch tán mía hay khuếch tán bã, ta không thể để bã khuếch tán ở trạng thái chứa 88-90% nước như thế được: nhà máy đường mía cần nhiên liệu nhưng bã mía khuếch tán


Trang 24

không dùng được vì độ ẩm quá cao. Bằng mọi cách ta phải ép nó lấy bớt lượng nước thừa, đơn giản nhất là cho bã ướt đi qua mộ hay hai máy ép để đưa ẩm bã xuống < 50% 4. Xử lý nước ép:Nước ép thu được ở phương pháp khuếch tán khá nhiều nhưng lại có nhiệt độ cao, hàm lượng đuờng thấp. Thông thường nước mía ép lại được sàng và gia nhiệt đến 103oC, sau đó gia vôi đến pH 7,5-8,2 lắng cặn và làm nguội đến 75oC để đi vào khuếch tán.Hoặc nước ép có thể xử lý dùng làm môi trường nuôi cấy để sản xuất chế phẩm enzime.* Các thiết bị dùng trong phương pháp khuếch tán:Để khuếch tán mía người ta thường cần dùng:2 dao chặt + 1 búa đập + thiết bị khuếch tán dài + 2 bộ máy épCòn khuếch tán bã thì cần:2 dao chặt mía + 1 búa đập + 1 bộ máy ép + 1 thiết bị khtán ngắn + 2 bộ máy épIII. SO SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP LẤY NƯỚC MÍA: ÉP VÀ KHUẾCH TÁN- Hiệu suất lấy nước mía:

+ Ép : (hệ thống phức tạp) Hiêụ Suất cao nhất = 97%+ Khuếch tán: Hiệu suất 98-99%

- Tổng thu hồi:+ Tổng hiệu suất thu hồi đường của phương pháp khuếch tán(82%) lớn hơn phương pháp ép (80%)

- Tiêu hao năng lượng: của hệ khuếch tán ít hơn hệ ép.- Vốn đầu tư của nhà máy đường bằng phương pháp khuếch tán ít hơn nhà máy đường bằng

phương pháp ép.- Tồn tại của hai phương pháp:* Khuếch tán:

+ Tăng nhiên liệu dùng trong bốc hơi.+ Tăng chất không đường trong nước mía hổn hợp do đó tăng tổn thất đường trong mật cuối.

* Ép:+ Trục ép là thiết bị thô kệch nặng nề, lõi trục ép làm bằng thép hợp kim đắt tiền, giá tiền chế

tạo, sữa chữa bảo dưỡng cao.+ tiêu hao năng lượng nhiều+ tổng hiệu suất thu hồi ít

phương pháp khuếch tán có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp ép

PHẦN B : LÀM TRONG, LÀM SẠCH NƯỚC MÍACHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

I. KHÁI QUÁT CHUNG:


Trang 25

1. Nước mía:Nước mía thu được từ khâu ép gọi là nước mía hổn hợp. Thông thường nước mía hổn hợp chứa từ 13% đến 15% chất tan. Ngoài đường sacarôza, trong nước mía còn những chất không đường có tính chất hóa lý khác nhau. Xét về thành phần hóa học:Nước mía gồm : Nước

Chất khô - đường- chất không đường

Thành phần hóa học:+ Nước 77-88%+ Chất khô: - Đường sacarôza: 8-21% - Đường khử : 0,3-3%

- Tạp chất hữu cơ: 0,5-1%- Tạp chất vô cơ: 0,2-0,8%

Ngoài ra còn đất, cát, VSV...Thành phần tạp chất có trong nước mía hổn hợp được phân loại như sau:

Axít hữu cơ 13% Carbonhydrate 10% Hợp chất vô cơ có ni tơ 34% Các chất màu sắc tố 17% Sáp mía 17% Muối vô cơ 7% Silic 2%

Tổng cộng 100%2. Anh hưởng của các tạp chất (chất dơ)- Các acid hữu cơ làm cho đường sacarôza chuyển hóa- Các huyền phù lơ lửng làm nước mía đục, khó lọc khó kết tinh.- Các sắc tố (chất màu) làm giảm phẩm chất đường.- Các chất dơ khác nhất là muối vô cơ gây trở ngại cho quá trình kết tinh, tạo ra nhiều mật cặn và

thu hồi thấp.Các tạp chất nói trên tuy số lượng không nhiều lắm nhưng có ảnh hưởng xấu đến mọi giai

đoạn chế biến: lọc, phân mật, và kết tinh đường khó khăn, làm nước mía có nhiều bọt, giảm hiệu quả tẩy màu và góp phần làm tăng tổn thất đường trong mật cuối. Ngoài ra còn có bã nhuyễn khi đun nóng chúng kết tụ lại . Do đó cần phải loại tất cả các chất không đường ra khỏi nước mía càng nhiều càng tốt.3. Mục đích của việc làm trong, làm sạch nước mía:- Trung hòa acid trong nước mía hổn hợp để hạn chế đường sacarôza chuyển hóa .- Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hổn hợp đặc biệt các chất có hoạt tính bề mặt

và chất keo để nâng cao hiệu suất thu hồi đường.- Loại bỏ những chất rắn dạng lơ lửng các chất màu để nâng cao phẩm chất đường thành phẩm.II. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA VIỆC LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

Nguyên lý cơ bản của làm sạch nước mía dựa trên các cơ sở sau:- Dùng phản ứng hóa học để kết tủa các tạp chất hoặc lợi dụng tác dụng hấp phụ, kéo theo các

chất bẩn khác của các 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 miá rồi sau này loại đi bằng cách lắng, lọc ...


Trang 26

- 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, sunphít hoá,(carbonat hoá, phosphat hoá), gia nhiệt ...

III. TÁC DỤNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN QUÁ TRÌNH LÀM TRONG SẠCH NƯỚC MÍA

1. Tác dụng của pH :a. Ngưng kết chất keo:

Trong nước mía có nhiều tạp chất tồn tại dưới dạng keo, phần lớn là keo thuận nghịch, một phần keo không thuận nghịch, keo ưa nước và keo không ưa nước và hầu hết các keo đó mang điện âm (-). Các chất màu cũng tồn tại dưới dạng keo, do đó loại trừ được keo thì loại trừ được các sắc tố. Để keo tụ các chất keo, trong sản xuất đường thường lợi dụng tác dụng của điểm đẳng điện, có thể giải thích sơ qua tác dụng keo tụ của keo bằng tác dụng đẳng điện như sau:- Trong dung dịch keo có khả năng hấp phụ các ion lưỡng cực của nước tạo thành vỏ hydrat

bền vững và nó tồn tại trong dung dịch. Ở dạng này keo không hút nhau và không kết tủa. Nhưng nếu cho vào dung dịch một chất điện ly, nó phân ly thành ion kết hợp với ion keo đưa keo đến trạng thái trung hoà điện chúng hút nhau và cùng kết tủa xuống. Như vậy cho chất điện ly vào tức là thay đổi pH của dung dịch, giá trị pH mà tại đó hệ keo ngưng kết gọi là pH đẳng điện

- Đối với mỗi loại keo thì trị số của điểm đẳng điện khác nhau, song cũng tuỳ từng loại mía, khí hậu và cách canh tác mà chúng khác nhau. Trong kỹ nghệ sản xuất đường lợi dụng các điểm đẳng điện đó bằng cách khống chế các điều kiện kỹ thuật để có pH thích hợp. Căn cứ vào kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thì trong nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ chất keo:

+ pH trên dưới 7 là điểm đẳng điện của nhiều loại keo trong nước mía.+ pH =11 là điểm ngưng kết của prôtêin trong môi trường kiềm mạnh. Điểm này không gọi là điểm đẳng điện, vì lúc đó trong nước mía có đường saccaroza và hàm lượng vôi nhiều sẽ hạo thành hợp chất có tính hấp phụ prôtêin tạo thành chất kết tủa.- Những yếu tố ảnh hưởng đến điểm đẳng điện:

+ Thời gian: rất quan trọng; thời gian ngừng lại của điểm đẳng điện càng dài thì tác dụng keo tụ của keo càng hoàn toàn.

+ Nhiệt độ: tăng nhiệt độ thích đáng có thể xúc tiến quá trình keo tụ của chất dơ, vì nhiệt độ cao sự va chạm phân tử lớn nên keo tụ tốt. Mặt khác nhiệt độ tăng màng hydrat hoá bị phá vỡ keo dễ kết tủa.

b. Làm chuyển hoá đường saccaroza :- Trong môi trường acid đường saccaroza bị chuyển hoá tạo thành glucoza và fructoza

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

+66,5o + 52,8o - 92,8o

.- Tốc độ chuyển hoá của phản ứng trên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ và thời

gian:- Trong sản xuất việc chuyển hoá đường saccaroza là một điều bất lợi bởi vì không những gây

tổn thất đường mà còn làm giảm độ tinh khiết của mật chè, tăng dộ nhớt, gây khó khăn cho việc kết tinh đường.

c. Làm phân giải đường saccaroza:- Trong môi trường kiềm , dưới tác dụng của nhiệt saccaroza bị phân huỷ. Sản phẩm phân huỷ

của saccaroza rất phức tạp: fucfurol, 5- hydrômêtyl fucfurol, mêtylglioxan, glixeandehit, dioxiaxeton, acid lactic, acid trioxiglutaric, acid trioxibuteric, acid axetic, acid focmic... và những sản phẩm đó có thể tiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của oxi không khí.


Trang 27

- Phản ứng phân giải xãy ra càng mạnh ở pH càng cao và nhiệt độ càng cao. - Sự phân giải đường saccaroza trong quá trình sản xuất làm tăng tổn thất đường, tăng độ nhớt,

độ màu giảm hiệu suất thu hồi đường.d. Làm phân giải đường khử- Trong nước mía hổn hợp có chừng 0,3-2,4% đường khử. Khi nước mía ở môi trường acid 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 quá 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân huỷ đường khử. Sản phẩm phân huỷ của đường khử tương tự sản phẩm phân huỷ của saccaroza.

- Nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng tăng; số lượng sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào thời gian tiến hành phản ứng. (to< 55oC sản phẩm phân huỷ không màu, to> 55oC sản phẩm phân huỷ có nhiều acid hữu cơ và chất màu).

- Sự phân giải của đường khử trong quá trình sản xuất làm giảm độ tinh khiết của mật chè, tăng độ màu, giảm tốc độ kết tinh đường.

e. Tách loại chất không đường Ở các pH khác nhau có thể loại đuợc các chất không đường khác nhau.- pH =7-10 các muối vô cơ Al2O3, P2O5, Fe2O3, SiO2, MgO dễ bị loại; trong số đó Al2O3,

P2O5, SiO2 bị loại 95% còn MgO và Fe2O3 chỉ bị loại đến 60%.- Ở pH = 7 tách loại được khoảng 50-60% chất keo (pentosan.)- Khi pH khoảng 5-6, trên 98% prôtêin có thể bị tách loại, nếu vượt quá trị số 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.

2. Tác dụng của nhiệt độ: Nếu khống chế nhiệt tốt sẽ thu được những tác dụng chính sau:

- Có thể loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt.- Tăng nhanh các quá trình phản ứng hoá học, ví dụ sự tạo thành nhanh chóng và hoàn toàn

kết tủa CaSO3 trong phương pháp sunphít hoá và CaCO3 trong phương pháp cabônat hoá.- Có tác dụng diệt trùng, đề phòng hiện tượng lên men acid và sự xâm nhập của VSV vào

nước mía.- Do nhiệt dộ tăng cao làm cho tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, tăng

nhanh tốc độ lắng của những chất kết tủa. Ví dụ ở 82oC anbumin bị ngưng tụ, ở 102-104oC pentosan bị ngưng tụ ...

Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thường gặp các trường hợp không tốt dưới đây:- khi nước mía có tính acid (pH =5-5,5) dưới tác dụng của nhiệt, đường saccaroza bị chuyển

hoá tăng tổn thất đường.- Nếu thời gian tác dụng của nhiệt kéo dài và ở nhiệt độ cao thường sinh hiện tượng caramen

hoá ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía, làm nước mía có màu sẫm.- Trong nước mía hỗn hợp có chứa hàm lượng đường khử nhất định, dưới tác dụng của nhiệt,

đặc biệt ỏ nhiệt độ cao, đường khử bị phân huỷ tạo ra các chất màu và các acid hữu cơ;- Đun nóng nước mía có khả năng thúc đẩy sự thuỷ phân vụn mía, sản sinh chất keo.

Một số mốc nhiệt độ đánh dấu các công đoạn chuyển hóa của tạp chất:- > 38oC, ở pH kiềm: đường khử bắt đầu phân hủy.- > 41oC giảm dần hoạt động của vi khuẩn- > 55oC: thúc đẩy phân hủy đường khử sinh chất keo, chất màu và tạo ra axít hữu cơ.- > 61oC: hoạt động của một số men và vi khuẩn bị đình chỉ- >74oC: ngưng hoạt động của một số vi khuẩn thông thường


Trang 28

- >81oC: nhiệt độ cao nhất có thể chịu đựng của vi khuẩn có vỏ bọc, toàn bộ vi khuẩn ngừng hoạt động.

- 82oC là nhiệt độ cần thiết của qúa trình lắng trong, albumin bắt đầu ngưng kết và thể keo mất tính chất hoãn xung do đó mà pH cũng có thể giảm

- 95oC những kết tủa thì rắn chắc lại do sự thoát nước, độ nhớt của nước mía giảm xuống rõ rệt và tốc độ kết tủa càng nhanh.

- 100oC một phần Ca3PO4 trở thành muối phôt phat kiềm không tan [Ca(OH)2. Ca3(PO4)2] và muối phôt phát acid calôit Ca(H2PO4)2 và acid phôtphoric điện ly (H3PO4 ) và kết quả là pH giảm xuống.

- >100oC nước mía bắt đầu sôi, tác dụng thoát nước nhanh có thể tạo thành một bộ phận thể keo thuận nghịch do đó ảnh hưởng đến tinh độ của nước chè trong.

3. Tác dụng của vôi:a. Vôi:

- Vôi là hoá chất quan trọng được dùng phổ biến từ những ngày khởi đầu sản xuất đường. - Vôi là một chất vô định hình, có độ phân tán cao, khi hoà tan trong nước có tính keo.- Độ hoà tan của vôi phụ thuộc vào hàm lượng chất khô trong dung dịch: nồng độ đường

saccaroza và chất không đường. Độ hòa tan của vôi tăng khi nhiệt độ giảm và nồng độ của đường và chất không đường tăng

b. Yêu cầu chất lượng của vôi:- Chất lượng vôi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch. Nếu vôi có nhiều tạp chất, khi cho

vôi vào nước mía sẽ làm tăng tạp chất, lắng, lọc và kết tinh khó khăn.- Vôi cần đạt các tiêu chuẩn sau: CaO > 85%; MgO < 2%; SiO2 < 0,6%; Fe2O3, Al2O3 <1%;

CaCO3<1%.- Trong thành phần vôi chủ yếu là CaO; ngoài ra cần chú ý đến hàm lượng MgO, nếu

MgO>2% sẽ gây những tác hại sau đây: + Giảm thấp độ hoà tan của vôi;+ Thời gian lắng kéo dài;+ Tác dụng với đường khử làm tăng màu sắc nước mía+ MgO có độ hoà tan lớn là thành phần đóng cặn ở các thiết bị truyên nhiệt.+ Làm cho đường có vị đắng- Các thành phần khác như Al2O3, Fe2O3, SiO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc nước mía và

đóng cặn trong thiết bị.c. Các dạng vôi cho vào nước mía:

Vôi được cho vào nước mía theo các dạng sữa vôi, vôi bột, canxisacarat.- Trước đây dạng vôi bột thường dùng ở các nhà máy đương thủ công; vôi bôt phản ứng chậm,

khó khống chế lượng chính xác, khi phản ứng toả nhiệt nên dễ làm nước mía quá nhiệt, gây tác dụng phân huỷ đường khử, màu sắc nước mía đậm, hiện nay không sử dụng vôi bột.

- Vôi ở dạng sữa vôi có tác dụng làm hổn hợp đồng đều, khống chế dễ dàng. Nhưng bản thân sữa vôi có chứa một lượng nước nhất định, tăng lượng nhiệt bốc hơi. Hiện nay dạng sữa vôi được dùng rộng rãi trong các nhà máy đường.Nồng độ sữa vôi thường là 8-10oBe.

- Canxisacarat: trộn sữa vôi với chè trong hoặc sirô, giữ tiếp xúc tối thiểu trong 5 phút để có thời gian tạo thành sacarat và thực hiện gia vôi cho nước mía với hổn hợp này.Điều chế phức tạp, ít phổ biến.

d. Tác dụng của vôi: Tác dụng chính

+ Làm trơ phản ứng acid của nước mía và ngăn ngừa sự chuyển hoá đường saccaroza.


Trang 29

+ Các muối canxi tạo thành ở dạng kết tủa có tác dụng kéo theo những chất lơ lửng và những chất không đường khác + Kết tủa, đông tụ các chất không đường.

-Tác dụng kết tủa chất hữu cơ:Các chất không đường hữu cơ: prôtêin, pectin, sáp và các chất hữu cơ khác khi tác dụng với

vôi tạo thành các muối canxi mà phần lớn bị kết tủa hoặc nổi bọt dễ loại được. Một phần vẫn tồn tại trong nước mía, qua quá trình kết tinh phân mật, vẫn nằm lại trong mật rỉ. Ngoài ra còn các chất khác, nếu là môi trường kiềm yếu thì vôi không kết tủa nó được, mà có thể bị các chất kết tủa khác hấp phụ kéo đi, có thể lắng xuống hoặc nổi lên.

-Tác dụng kết tủa chất vô cơ: Vôi có thể tác dụng với các loại muối vô cơ lẫn trong nước mía tạo kết tủa. Tất cả những

muối canxi này khi kết tủa có tác dụng hấp phụ những chất thể keo albumin và sắc tố.3Ca(OH)2 + 2K3PO4 Ca3(PO4)2 + 6KOHCa(OH)2 + K2SO4 CaSO4 + 2KOH+Làm phân giải chất không đường

Đặc biệt là đường khử và các chất không đường chứa nhóm amin (-NH2)- Phân huỷ đường khử: khi cho vôi vào thì pH nước mía tăng, trong môi trường kiềm đường

khử bị phân huỷ, tạo các chất màu, các acid hữu cơ...các acid này lại tác dụng với Ca tạo ra muối hoà tan hoặc không tan.

- Các chất không đường chứa nhóm amin như albumin, acid amin, amít... khi tác dụng với vôi có thể sinh ra các muối canxi hoà tan và thoát ra khí NH3.

- Ảnh hưởng: + Muối canxi hoà tan làm tăng lượng ion Ca2+ trong nước mía , khó loại trừ. + NH3 tạo thành thoát đi loại được một phần chất không đường

Ví dụ:CH2-CONH2 CH2-COO CH2 + Ca(OH)2 CH2 Ca + H2O + NH3

CH - COOH CH - COO NH2 NH2

Glutamin glutamatcanxi+Tác dụng với đường saccaroza - Nếu cho vôi vào nước mía quá lượng thì ngoài các acid bị trung hoà còn một phần đường

saccaroza tác dụng với lượng vôi dư tạo thành các muối sacarat canxi - ảnh hưởng : làm tăng tổn thất đường, tăng độ nhớt do muối canxisacarat tạo nên.

Tác dung cơ học:- Những chất kết tủa từ vôi sẽ kéo theo những chất không đường khác cũng kết tủa ví dụ như

các kết tủa CaCO3, CaSO4, Ca3PO4

Tác dụng sát trùng:- Vôi có tác dụng tiêu diệt VSV làm cho nước mía được tiệt trùng.Với độ kiềm khi có 0,3%

CaO phần lớn VSV không sinh trưởng, tuy nhiên có trường hợp phải dùng đến 0,8% CaO.4. Tác dụng của SO2:SO2 được dụng phổ biến trong sản xuất đường. SO2 có thể cho vào dung dịch đường ở dạng khí, lỏng hoặc muối. Trong sản xuất đường hiện nay thường ùng SO2 ở dạng khí.Ở trị số pH thấp hiệu


Trang 30

quả tẩy màu tốt hơn. Vì có khả năng giảm pH nên khí SO2 tác dụng mạnh hơn NaHSO3 và Na2SO3. Thương cho Na2S2O4 vào đường non. a. Khí SO2:

- Sự tạo thành SO2 : SO2 được tạo thành khi đốt cháy lưu huỳnh trong không khíS + 02 SO2

32 32 64

Theo phản ưng 1 kg S khi cháy cần có 1 kg oxy, phản ứng cháy toả nhiệt 2217 kcal/kg lưu huỳnh. Nhiệt độ cháy của lưu huỳnh là 363oCThể tích tối đa của SO2 trong khí cháy là 21% Tuy nhiên không thể đạt đuợc sự đốt cháy 100% lượng ôxy trong không khí và cần phải cho phép có một lượng không khí dư cao hơn lý thuyết gấp 8 hoặc 9 lần trọng lượng lưu huỳnh cho nên chỉ có khoảng 10% SO2 trong khí đốt lưu huỳnh (có thể đạt được từ 12% đến 16% trung bình là 14%).- Những điểm cần chú ý khi đốt S:+ Bảo đảm độ ẩm lưu huỳnh ở mức tối thiểu theo qui định và tuyệt đối tránh ẩm, sắtNếu trong lưu huỳnh có lượng ẩm cao hoặc với sự hiện diện của nước, sắt lưu huỳnh khi cháy cho anhydric sulphuric SO3 thay vì anhydric sulphurơ. Khi phản ứng với nước, SO3 ngay lập tức thành acid sunphuaric. Do vậy bằng mọi cách phải tránh đưa nước vào lò đốt lưu huỳnh. Phải luôn luôn làm khô không khí đốt lưu huỳnh bằng cách cho đi qua vôi cục sống có đặc tính rất háo nước và sẽ hút ẩm trong không khí. + Nhiệt độ đốt lưu huỳnh không được quá cao. Thông thường nhiệt độ trong lò ở khoảng 320-350oC và khi ra khỏi lò là khoảng 250-300oC.@ Nếu nhiệt độ thấp thì S cháy không hoàn toàn .@ Nếu nhiệt độ cao quá gây ra nhiều ảnh hưởng xấu:# tránh đưa nhiệt độ khí lên quá 300oC vì ở điểm này sẽ xảy ra sự thăng hoa làm cho hiệu suất tạo thành SO2 giảm và khí S sẽ bay ra ngoài theo đường ống dẫn, gặp lạnh biến thành S tinh thể đọng lại trong các đường ống làm tắt ống.# nhiệt độ cháy cao, ôxi nhiều, tạo thành SO3 làm giảm hiệu suất tạo SO2 và nếu có nước hoặc sắt thì tạo thành H2SO4

# Phân ly SO2 : ở 1200oC, SO2 S + O2 và ôxi mới sinh ra tác dụng ngay lập tức với SO2 bao quanh tạo thành SO3. Phản ứng này được nhận thấy bắt đầu từ nhiệt độ khoảng 900oC

b. Yêu cầu của lưu huỳnh:Để đảm bảo phảm chất SO2 tiêu chuẩn thì lưu huỳnh đốt cần có các thành phần như sau: S %98 , Nước<1%; Tro<0,1%; Hắc ín<0,1%; As< 0,05%; chất không cháy <1%.Lưu ý:

- hàm lượng As nếu nhiều quá sẽ gây tác dụng xấu bởi vì khi đốt S, As cháy tạo thành As2O3

là một chất độc, trong quá trình sản xuất, cuối cùng nó sẽ tồn tại trong đường thành phẩm và mật cuối

- Hắc ín và chất lỏng không cháy sẽ gây trở ngại cho việc đốt S do nằm trên bề mặt nên dễ làm tắt lửa.

c. Tác dụng của SO2

Tác dụng của SO2 đối với nước mía và mật chè tuỳ thuộc vào tính chất trung tính hoặc kiềm của chúng bao gồm các tác dụng sau:

- Trung hoà lượng vôi dư trong nước mía:Khi cho SO2 vào nước mía có vôi dư phản ứng xãy ra như sau:SO2 + H2O H2SO3

Ca(OH)2 + H2SO3 CaSO3 + H2O


Trang 31

+ kết tủa CaSO3 có đặc tính là khi nhiệt độ cao độ hòa tan giảm, còn ở nhiệt độ thấp lượng đó nhiều nên để tạo thành kết tủa này hoàn toàn thì nhiệt độ phải >=75oC+ Tác dụng:

làm giảm pH, hạn chế sự phân hủy đường sac và đường khử trong môi trường kiềm khi gia nhiệt.

CaSO3 là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường, chất màu và chất keo có trong dung dịch.

Ngưng kết được một số chất keo.- Hòa tan muối canxi sunphit kết tủa:

Canxi sunphít không tan trong nước nhưng tan trong acid sunphurơ, do đó khi thông SO2 quá lượng có thể làm cho canxi sunphit kết tủa biến thành bisunphit hòa tan CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HSO3)2 ; tương tự như vậy kalisunphit biến thành kali bisunphitAnh hưởng: Giảm hiệu quả làm sạch do muối canxi sunphit kết tủa bị giảm. Khi gia nhiệt thì muối bisunphit canxi bị phân giải tạo thành muối sunphit canxi kết tủa đóng cặn trên bề mặt ống truyền nhiệt : Ca(HSO3)2 CaSO3 + SO2 + H2O

- Giảm độ nhớt:+ 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.Ảnh hưởng:

Làm giảm độ nhớt mật chè, có lợi cho thao tác nấu đường và kết tinh, đồng thời hạn chế sự phát triển của VSV.

- Biến muối cacbônat thành muối sunphit: Trong nước mía có hàm lượng muối cacbônat của kali, canxi nhất định khi thông SO2 tạo thành canxi sunphit và kali sunphit.K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + H2O + CO2

CaCO3 + H2SO3 = CaSO3 + H2O + CO2

Tác dụng:+ Muối cacbônat có khả năng tạo mật lớn hơn muối sunphit nên sự thay đổi từ muối cacbônat thành muối sunphit sẽ làm giảm khả năng tạo mật.+ Muối sunphit làm giảm độ kiềm, độ nhớt của mật chè có lợi cho việc nấu đường, kết tinh, phân mật.

- Tẩy màu dung dịch đường:+ Phần lớn những chất màu là những hợp chất hữu cơ cao phân tử và trong phân tử có nối đôi, có tính oxi hóa. Khi cho SO2 vào sẽ tác dụng với chúng để tạo thành chất không màu hay có màu nhạt hơn. Tác dụng tẩy màu xảy ra trong môi trường axítSO2 + H2O H+ + HSO3

-

HSO3- + H2O HSO4

- + 2 [H] hydrô nguyên sinh

C=C + 2H CH-CH

+ Tác dụng tẩy màu không bền bởi vì chất không màu này sẽ bị oxi hóa dưới tác dụng của oxi không khí lại trở thành chất màu như cũ. Điều nầy giải thích tại sao khi đường sản xuất bằng phương pháp SO2 trong thời gian bảo quản nó bị chuyển màu trở lại. Đối với mật chè và đường non, hiện tượng trở lại màu như trên không nhiều.


Trang 32

+ SO2 làm giảm nhiều độ pH của dung dịch tiếp theo là NaHSO3 còn Na2SO3 không có tác dụng thay đổi pH của dung dịch hoặc làm tăng pH của dung dịch rất ít. + Tác dụng tẩy màu của H2SO3 và muối của nó (NaHSO3, Na2SO3) kém hơn so với hydrosunphit vì H2SO3 khi tác dụng với nước chỉ sản sinh ra hai nguyên tử hydrô trong lúc đó từ hydrô sunphit sinh ra 6 nguyên tử hydrô. S2O4

2- + 4H2O 2HSO4- +3H2

* Chú ý:+ Thường dùng SO2 xông trực tiếp vào nước mía và mật chè. Na2S2O4 cho trực tiếp vào đường non với lượng dùng không nhiều. Cứ 10 tấn đường non chỉ dùng 100-200 gam Na2S2O4 . Tăng thêm lượng Na2S2O4 hiệu quả tẩy màu không tăng thêm nhưng tăng chi phí sản xuất do giá thành Na2S2O4 đắt, đồng thời không thể loại tạp chất của Na2S2O4 ra khỏi đường non tuy lượng đó không nhiều.

- Ngăn ngừa sự tạo màu.SO2 không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự sinh chất màu, tác dụng còn quan trọng hơn cả sự khử màu+ SO2 ngăn ngừa ảnh hưởng không tốt của oxi không khí. Oxi không khí chỉ phát huy tác dụng khi có chất xúc tác, trước hết khi có mặt các ion Fe2+, Fe3+, Cu2+ nó giúp oxi không khí oxi hóa các chất không màu thành chất màu.+ SO2 có tác dụng khử các ion sắt gây màu đậm hơn so với kim loại sắt+ SO2 có tác dụng bao vây nhóm cacbônyl có khả năng tạo chất màu, ngăn ngừa sự tạo thành phức chất sắt và phản ứng ngưng tụ với những chất không đường hữu cơ khác

Chú ý: SO2 không thể ngăn ngừa sự tạo thành chất màu một cách hoàn toàn, khoảng một phần chất màu do sự phân hủy của đường khử trong môi trường kiềm không bị mất màu bởi tác dụng của SO2. Thông SO2 không ngăn ngừa được sự phân hủy sacarôza và đường khử, tuy nhiên ngăn ngừa được sản phẩm có màu của sự phân hủy và kiềm hảm khả năng oxi hóa và tác dụng xúc tác của ion kim loại.

+ SO2 phá hủy được các chất muối của polyphênol biến màu đen thành không màu và không kết tinh theo đường như muối tanin sắt.

- Tác dụng sát trùng:SO2 có tính khử mạnh, khống chế được VSV bảo vệ nước mía khỏi bị hư hỏng.

5. Tác dụng của P2O5

Bản thân cây mía và nước mía hỗn hợp cũng đã có sẳn một lượng nhất định P2O5. Lượng này tồn tại trong mía dưới hai dạng chính: Dạng phốt phát hòa tan của nước mía và dạng kết hợp trong prôtein các tế bào mía. Các dạng kết hợp không hòa tan nên chỉ riêng các phốt phát hòa tan có vai trò trong vôi hóa. Các phốt phát hòa tan này phản ứng với vôi tạo ra kết tủa, hợp thành một phần quan trọng của các sản phẩm kết tủa trong nước mía bởi vôi. Thực nghiệm đã cho thấy rằng nước mía càng nhiều phốt phát hòa tan thì việc làm sạch càng dễ dàng. Theo kết quả thực nghiệm nếu lượng P2O5 thấp hơn 350ppm thì kết quả lắng trong không đạt kết quả tốt được. Để nâng cao hàm lượng P2O5 ta có thể cho thêm vào nước mía một lượng phốtphátacid canxi ( Ca(H2PO4)2 ) hoặc acid phốt pho ric hoặc supephotphat, đicanxi photphat, đi và monoamoniphotphat thông thường cho vào nước mía dưới dạng Ca(H2PO4)2 và H3PO4

Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 Ca3 (PO4)2 + H3PO4 + H2O 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O

Một số tác dụng:- Các chất này kết hợp với vôi tạo thành tricanxiphốt phát kết tủa - Ca3(PO4)2.Kết tủa này có tỷ trọng lớn, có khả năng hấp phụ rất mạnh do đó hấp phụ chất keo. Như vây sẽ giúp cho việc loại trừ chất keo được dễ dàng, lắng lọc nhanh hơn, nước chè trong có phẩm chất cao ,


Trang 33

lượng muối canxi trong nước chè ít, giảm được đóng cặn ở nồi bốc hơi. Tuy nhiên nếu khống chế không tốt tạo kết tủa ở dạng keo thì gây khó khăn cho quá trình lọc, tăng thể tích bùn- Có thể hấp phụ chất màu của hợp chất phênol và sắt và làm kết tủa một phần keo colloides nên làm cho màu sắc đường thành phẩm tốt. Các ưu điểm:Dùng phốt phát acid canxi hoặc acid phốt phoric cải thiện được quá trình làm sạch các loại mía khó xử lý.

6. Các hóa chất được dùng khác:Ngoài vôi, SO2, CO2, P2O5 người ta còn dùng các hóa chất khác khá quan trọng để đảm bảo cho việc làm trong sạch nước mía

Sodium cacbonat : Có thể có lợi nếu thay thế một phần vôi bằng sodium cacbonat khi cần xử lý mía bị sương giá hay để lâu ngày trên đồng ruộng sau khi đốn chặt, hoặc mía thu hoạch bằng cách đốt hoặc chậm vận chuyển về nhà máy hoặc nói chung nước mía không bình thường. Tuy nhiên cần tránh dùng thường xuyên vì tốn kém, gây thêm màu sắc chè và đường thành phẩm, có chiều hướng gây khó lọc và ảnh hưởng đến chất lượng đường tinh luyện

Bentonite: Là một silicat nhôm-magiê được cho thêm vào khâu lắng và được nhiều nhà máy đường cho biết là hoàn toàn thỏa đáng trong làm sạch nước mía.

Separan AP 30 - là chất bông tụ được cho vào nước mía trước khi lắng hoặc cho vào nước bùn trước khi lọc. AP30 đắt tiền nhưng cải thiện được độ trong và độ lắng của nước mía, là một phần không thể thiếu của quá trình lọc nhanh bằng máy lọc Rapifloc. Trong thực tế vận hành hiện nay, tỉ lệ dùng từ 1-3ppm theo các liều lượng sau đây:- Nước mía bình thường 0,1-0,2 ppm (để cải thiện năng suất)- Nước mía xấu khó xử lý 1-1,5 ppm- Liều lượng tối đa 3ppmNhiều hóa chất bông tụ khác cũng đạt kết quả như vậy như polyacrylamid,floculant...


Trang 34

CHƯƠNG 4:CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM TRONG LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

Hiện nay có các phương pháp thường dùng là: phương pháp vôi, pp sunphít hóa, pp cacbônát hóa, pp phôtphat hóa.Trong tài liệu này chỉ trình bày phương pháp sunphít hoá.

-I. PHƯƠNG PHÁP SUNPHÍT HÓA:Phương pháp sunphít hóa còn gọi là phương pháp SO2 vì trong phương pháp này người ta dùng lưu huỳnh dưới dạng khí SO2 để làm sạch nước míaTùy theo mốc pH cần khống chế mà ta có thể chai phương pháp sunphít hóa ra làm 3 loại:

- Phương pháp sunphít hóa acid- Phương pháp sunphít hóa kiềm mạnh- Phương pháp sunphít hóa kiềm nhẹ.

Đặc điểm của phương pháp sunphit hóa acid là thông SO2 vào nước mía đến pH acid và thu được sản phẩm đường trắng. Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm nên được dùng rộng rãi trong sản xuất đường.Đặc điểm của phương pháp sunphit hóa kiềm mạnh là trong quá trình làm sạch nước mía có một giai đoạn tiến hành ở pH cao. Hiệu quả làm sạch tương đối tốt, đặc biệt đối với loại mía xấu và bị sâu bệnh. Nhưng do sự phân hủy đường tương đối lớn, màu sắc nước mía đậm, tổn thất đường nhiều nên hiện nay không sử dụng.Phương pháp sunphít hóa kiềm nhẹ pH 8-9có đặc điểm là chỉ tiến hành thông SO2 vào nước mía, không thông SO2 vào mật chè và sản phẩm đường thô.1. Sơ đồ công nghệ:a. phương pháp sunphít hóa acid:

Nước mía hh pH= 5-5.5

Ca(OH)2 Gia vôi sơ bộ pH= 6.2-6.4

Gia nhiệt 1 to= 60-70oC

SO2 Sunphít lần 1 pH= 3.4-.38

Ca(OH)2 Trung hòa pH= 7-7.2


Lắng Nước bùn Lọc Bã

Nước lắng trong Nước lọc trg


Cô đặc


Trang 35

SO2 Sunphít lần 2 pH= 5.8-6.2

Lọc kiểm tra

Mật chè tinh

b. phương pháp sunphít hóa kiềm mạnhNước mía hh pH= 5-5.5


SO2, Ca(OH)2 Trung hòa

Ca(OH)2 Gia vôi pH= 10.5-11

Máy lọc ép Nước bùn Nước mía hổn

hợp

Nước mía có tính kiềm

Ca(H2 PO4)2, SO2

Trung hòa pH= 7.4-7.6


Lắng Nước bùn Nước mía hh

Nước lắng trong

Cô đặc

SO2 Sunphít lần 2 pH= 5.8-6.2

Mật chè tinhĐặc điểm của phương pháp này là dùng hai điểm pH , pH trung tính 7 và pH kiềm mạnh 10.5-11 Do dùng pH kiềm mạnh nên có thể loại được P2O5, SiO2, Al2O3, Fe2O3 , MgO .. nhưng điều kiện công nghệ của phương pháp này còn chưa ổn định.c. phương pháp sunphít hóa kiềm nhẹ

Nước mía hh pH= 5-5.5

Ca(OH)2 Gia vôi pH= 8-9



Trang 36

SO2 Trung hòa pH= 7-7.2


Lắng Nước bùn Lọc Bã

Nước lắng trong Nước lọc trg

Cô đặcĐây là phương pháp sản xuất đường thô, so với phương pháp vôi thì hiệu quả loại chất không đường tốt hơn nhưng thiết bị và thao tác phức tạp hơn, hóa chất tiêu hao nhiều nên hiện nay ít dùng.2. Các điều kiện công nghệ của phương pháp sunphít hóa acid tính:a. Gia vôi sơ bộ:Tác dụng:

- trung hòa được một phần acid điện ly có trong nước mía nên hạn chế được sự chuyển hóa đường.

- Tạo điểm đẳng điện để ngưng kết được một số thể keo trước khi đun nóng. Các điểm ngưng kết của các loại keo khác nhau trong nước mía không giống nhau, mỗi thể keo có pH ngưng kết riêng, cho nên cần khống chế nhiều điểm pH để tạo ra nhiều điểm đẳng điện để loại được nhiều chất keo.

- Ức chế sự phát triển của VSV do tác dụng của ion Ca2+ đối với nguyên sinh chất của tế bào VSV.

Điều kiện kỹ thuật: - thường khóng chế ở pH từ 6.2 đến 6.6, cụ thể trị số pH chính xác là bao nhiêu tùy thuộc vào

việc nghiên cứu thực nghiệm của từng giống mía tại từng vùng canh tác khác nhau mà điều chỉnh sao cho ở trị số pH đó loại được nhiều chất phi đường nhất.

b. Gia nhiệt 1:Tác dụng:

- làm mất nước của thể keo ưa nước và tăng nhanh quá trình ngưng kết của keo.- Tăng tốc độ và hoàn thiện phản ứng hóa học đặc biệt là phản ứng tạo kết tủa CaSO3

- Ở nhiệt độ cao sự hòa tan của CaSO3 giảm do đó sự kết tủa được dễ dàng.Điều kiện kỹ thuật:

- nhiêt độ 60-70oCc. Sunphít hóa lần 1:Tác dụng:

- ngưng kết được một số chất keo- tác dụng với vôi dư tạo kết tủa CaSO3. Lượng kết tủa CaSO3 tạo thành trong giai đoạn này

không nhiều nhưng cũng hấp phụ được một số chất màu, chất keo.- Để khi trung hòa tạo đủ lượng kết tủa CaSO3 có tác dụng làm sạch.

Điều kiện công nghệ:- pH = 3.4-3.8- nếu pH thấp hơn: tăng lượng vôi dùng để trung hòa do đó tăng lượng tạp chất do vôi đưa

vào.Đồng thời sự chuyển hóa đường sacc tăng mạnh- nếu pH cao hơn: khi trung hòa không tạo đủ lượng CaSO3 để làm sạch.

d. Trung hòa:Tác dụng:


Trang 37

- Nhằm tạo kết tủa CaSO3

- Ngưng kết được một số chất keoĐiều kiện công nghệ :

- pH 7-7.2- nếu pH cao sẽ làm tăng sự phân hủy đường khử, đường sacc trong môi trường kiềm- nếu pH thấp thì tăng sự chuyển hóa đường sacc.Giảm lượng kết tủa CaSO3 . Do thiếu vôi

nên CaSO3 tạo thành không đủ, do SO2 dư nên sẽ hòa tan một phần CaSO3 thành Ca(HSO3)2

khi gia nhiệt sẽ phân hủy trở lại gây đóng cặn trong thiết bị.e. Gia nhiệt lần 2Tác dụng:

- giảm độ nhớt thuận lợi cho quá trình lắng trong- tiếp tục hoàn thiện các pư hóa học đặc biệt là các phản ứng tạo kết tủa CaSO3, Ca3(PO4)2.- Làm cho một số keo bị mất nước ngưng kết- Làm kết tủa rắn chắc đặc biệt là CaSO3

Điều kiện công nghệ:- to 100-105oC- nếu nhiệt độ thấp quá sẽ không đạt được những tác dụng trên- nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm cho nước mía sôi mạnh khó lắng.

f. Lắng trongNhằm loại các kết tủa ra khỏi nước mía để thu được nước chè trongg. Gia nhiệt 3

- Làm cho nước mía sôi mạnh trước khi vào nồi bốc hơi. Khi đưa vào nồi bốc thì nước chè đã sôi và bắt đầu bay hơi giảm được thời gian bốc hơi.

- T= 110-115oC đạt nhiệt độ sôi của nước mía.h. Cô đặc:Nhằm nâng cao nồng độ nước chè từ 13-15Bx đến 55-60Bx để chuẩn bị cho công đoạn nấu đường.i. Sunphít hóa lần 2:Tác dụng:

- biến chất có màu thành chất không màu hoặc có màu nhạt hơn- nếu trong nước mía còn những ion Ca nào thì tiếp tục tạo kết tủa- giảm độ nhớt mật chè thuận lợi cho quá trình kết tinh.Điều kiện công nghệ:- pH 5.8-6.2 nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt độ mật chè sa khi ra khỏi nồi bốc hơi thông thường

60oC- thời gian xông SO2 càng nhanh càng tốt để hạn chế sự chuyển hóa đường.

j. Lọc kiểm traTrong quá trình lắng còn một số chất lơ lửng hoặc một số kết tủa tạo ra khi sunphít lần 2 cho nên cần phải lọc để loại bỏ các thành phần nàyThiết bị lọc thường ở dạng túi, ống ..3. Ưu nhược điểm của phương pháp sunphít hóa acid tính:a. Ưu điểm:

- lượng vôi và lưu huỳnh tiêu hao tương đối ít và sản xuất ra được đường trắng.- Lưu trình công nghệ tương đối đơn giản.

b. Nhược điểm:- chưa loại được nhiều chất không đường vô cơ vì phương pháp này được tiến hành trong môi

trường trung tính và acid mà chất phi đường vô cơ loại ra trong môi trường kiềm


Trang 38

- nếu khống chế không tốt thì chênh lệch độ tinh khiết của nước mía trước và sau khi làm sạch ít.

- Đường sản xuất bằng phương pháp sunphít hóa bảo quản trong thời gian dài sẽ có màu trở lại.

- Hàm lượng can xi còn lại trong nước mía tương đối nhiều làm ảnh hưởng đến việc đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt

4. Một số điểm cần chú ý trong phương pháp sunphít hóa:a. Chất lượng lưu huỳnhb. Nhiệt độ lò đốtc. Cường độ xông lưu huỳnh:

Cường độ xông lưu huỳnh dùng để biểu thị mức độ thông SO2 vào nước mía, có thể dùng trị số pH để biểu thị.

- Cường độ lưu huỳnh là số mililít NaOH có nồng độ N/28 hoặc số ml I2 có nồng độ N/32 để chuẩn độ 10ml dung dich nước mía đã thông SO2 .

- Cường độ lưu huỳnh có tác dụng quan trọng đối với việc làm sạch nước mía:+ 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 thì sự kết tủa càng hoàn toàn, nhưng nếu cao quá sẽ tạo thành Ca(HSO3)2 hòa tan.+ tính chất của chất kết tủa tạo thành từ Ca2+ và SO3

2- , PO43- có liên quan với nồng độ của SO2

và P2O5. Đối với một loại nước mía nhất định, hàm lượng P2O5 không thay đổi như vậy chỉ có nồng độ SO2 có ảnh hưởng đến tính chất của kết tủa mà thôi. Dựa vào kết quả nghiên cứu của Maillar, nếu hàm lượng P2O5 là 100-400mg/lít nước mía:@ khi lượng SO2 trong nước mía nhỏ hơn 1gam/lít, kết tủa tạo thành hầu như hoàn toàn là Ca3(PO4)2

@ khi lượng SO2 là 1,5 g/l lượng kết tủa tăng và bao gồm 2 loại CaSO3 và Ca3(PO4)2 nhưng tác dụng hấp phụ chủ yếu vẫn là Ca3(PO4)2.@ khi SO2 là 2 g/lít thì tác dụng hấp phụ chủ yếu là CaSO3

- nâng cao cường độ lưu huỳnh thích hợp có thể đạt hiệu quả làm sạch tốt và nâng cao hiệu suất thu hồi đường nhưng nảy sinh các vấn đề sau:

+ tăng lượng lưu huỳnh dùng sẽ không có lợi về mặt kinh tế.+ trị số pH quá thấp, nước mía có tính acid mạnh, đường sacarôza bị chuyển hóa+ phải tăng thêm lượng vôi dùng tức là tăng tạp chất vào nước mía, làm giảm hiệu quả làm sạch. Nếu cho vôi không đủ thì sẽ tạo thành Ca(HSO3)2. Đối với mỗi loại mía khác nhau, yêu cầu cường độ lưu huỳnh không giống nhau. Ơ các nhà máy đường làm sạch theo phương pháp sunphít hóa acid tính cường độ lưu huỳnh của nước mía trung hòa là 8-12ml, còn tỉ lệ lưu huỳnh đối với mía vào khoảng 0.05-0.08% so với khối lượng mía épd. Thứ tự cho vôi và SO2 :- Có thể đạt kết quả sunphít hóa tương đương với cách xông SO2 trước khi gia vôi, hoặc gia

vôi trước khi xông SO2 , điều quan trọng là phải đạt được pH kết thúc như nhau.- Tuy nhiên không phải là hoàn toàn không có gì khác nhau giữa cách này và cách kia. Tốc độ

lắng nhanh và khối lượng bùn lọc tùy thuộc và phản ứng của môi trường trong đó sự kết tủađược hình thành:

+ nếu hình thành trong môi trường kiềm, kết tủa sẽ ngậm nước, khối lượng bùn lọc sẽ tăng.+ nếu hình thành trong môi trường acid, tốc độ lắng sẽ cao hơn và bùn lọc sẽ được gom gọn hơn.- gia vôi trước khi xông SO2: lắng chậm hơn, khối lượng bùn lớn hơn nên đòi hỏi công suất

lọc cao hơn. Thực hiện gia vôi sơ bộ nóng sẽ giảm bớt được các trở ngại này.


Trang 39

- Xông SO2 trước khi gia vôi: nói chung tốt hơn đặc biệt thấy rõ khi xử lý mía non. Và sự bông tụ tốt đòi hỏi trước khi gia vôi phải thực hiện xông SO2 như sau:

+ hoặc dưới dạng có tính acid mạnh 3.4-3.8 nhiệt độ thấp 30-40oC+ hoặc dưới dạng có tính acid yếu 5.1-5.3 nhiệt độ cao 70-75oC - về mặt loại trừ tạp chất biểu hiện bởi sự tăng độ tinh khiết giữa nước mía thô và chè trong thì

phụ thuộc vào từng hoàn cảnh mà việc gia vôi trước hay xông SO2 trước sẽ loại trừ được tạp chất nhiều hơn.

- Các nhà công nghệ đường cho rằng hai thao tác gia vôi và xông lưu huỳnh phải được thực hiện càng đồng thời càng tốt. Các thao tác đó được thực hiện trong cùng một thiết bị và bảo đảm là kết quả xông SO2 trước đạt hiệu quả cao hơn so với gia vôi trước.

- Điều quan trọng là không được duy trì nước mía ở trạng thái kiềm mạnh đồng thời với nhiệt độ cao vì đường khử sẽ bị phân hủy làm tăng màu sắc nước mía.

e. Thuận lợi và không thuận lợi của phương pháp sunphít hóa :So sánh kết quả thực hành của sunphít hóa với phương pháp vôi thông thường, các thuận lợi và không thuận lợi được ghi nhận như sau: Thuận lợi:

- nước mía lắng nhanh hơn (có lợi về công suất của thùng lắng)- các loại đường non ít nhớt hơn và nấu nhanh hơn- do đó kết tinh đường tốt hơn- cải thiện rõ màu sắc đường- có lợi một phần về công suất của máy li tâm đường.- Loại trừ tốt các muối phốt phát và sáp mía dẫn tới lọc tốt hơn và chất lượng đường thành

phẩm tốt hơn cho tinh luyện lại. Bất lợi:

- cặn đóng bám lớn hơn rất nhiều trong các gia nhiệt, tuy có thể tránh được bằng cách sunphít hóa nóng như lại phải tăng diện tích gia nhiệt

- hàm lượng tro trong đường thành phẩm cao hơn- chi phí tốn kém hơn nhiều (lò đốt, tháp xông, bơm, vôi, lưu huỳnh, sự ăn mòn thiết bị, đường

ống ...)


Trang 40

CHƯƠNG 5MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CƠ BẢN

TRONG CÔNG ĐOẠN LÀM SẠCH NƯỚC MÍA.

I. LẮNG:1. Mục đích và nguyên lý lắng:

Mục đích:Nước mía hổn hợp sau khi qua các giai đoạn gia công như gia vôi, gia nhiệt, xông SO2, trung hòa sẽ sản sinh ra rất nhiều chất kết tủa. Đồng thời một số chất keo bị phá hủy tạo thành rất nhiều đám ngưng tụ. Những hạt kết tủa này cùng với các hạt rời to nhỏ khác phân tán lơ lửng trong nước mía vì thế cần phải tiến hành xử lý phân ly chất rắn khỏi chất lỏng mới có thể thu được nước mía trong sạch. Và các nhà máy đường thường nhờ các thiết bị lắng để thực hiện việc này. Đó chính là mục đích của lắng trong.Quá trình lắng đó được thực hiện trong các thùng lắng liên tục.Nguyên lý lắng:- Nguyên lý chính của lắng là sự chênh lệch tỷ trọng giữa vật liệu phải được lắng xuống (các

kết tủa) và dung dịch chứa vật liệu phải lắng đó (khối nước mía sau khi hóa chế). Các kết tủa dưới tác dụng của trọng lực có thể lắng xuống dưới.

- Diện tích, hình thể của các phần tử lắng cũng như độ nhớt của dung dịch đóng vai trò quan trọng trong quá trình lắng. Kết quả là thời gian cần thiết để lắng phụ thuộc chính vào sự chênh lệch giữa tỷ trọng nước mía và các phần tử của kết tủa chứa trong nước mía.

- Tỷ trọng hạt kết tủa > tỷ trọng nước mía: kết tủa lắng xuống- Tỷ trọng hạt kết tủa < tỷ trọng nước mía: kết tủa nổi- Tỷ trọng hạt kết tủa = tỷ trọng nước mía: kết tủa lơ lửng.

2. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ lắng:Tốc độ lắng tỉ lệ thuận với kích thước hạt kết tủa, độ chênh lệch về tỷ trọng giữa hạt kết tủa và chất lỏng, tỉ lệ nghịch với độ nhớt của nước mía.a. 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.

- Nếu trong nước mía có nhiều hạt nổi nhỏ, thường xảy ra hiện tượng hấp phụ bề mặt giữa các hạt đó với nhau thành hạt lớn hoặc thành những hạt to kéo theo những hạt nhỏ rồi lắng xuống.

b. Nồng độ nước mía:Nồng độ càng cao , độ nhớt càng lớn thì tốc độ lắng sẽ giảm.

c. Nhiệt độ:Khi lắng một bộ phận tạp chất nổi lên trên bề mặt gọi là bọt, trong đó có nhiều cám mía nhỏ

li ti tỷ trọng thấp và một số tạp chất khác có tỷ trọng lớn hơn nhưng vì rất nhỏ nên bị bọt khí hút lại rồi mang theo lên mặt nước.


Trang 41

Khi nhiệt độ không ổn định, đột nhiên tăng cao hoặc khi có chấn động hay bị va chạm thì những bọt nói trên bị vỡ ra, những hạt kết tủa không được hút lại mà bắt đầu chìm xuống, do đó nước mía bị đục trở lại, dù có tiếp tục để lắng nữa thì tốc độ lắng cũng rất chậm.

Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng đến sự chuyển động của chất lỏng trong thùng lắng, nếu nhiệt độ không đều chổ nóng, chổ lạnh thì có hiện tượng đối lưu, làm cho kết tủa không lắng theo chiều thẳng đứng mà theo những hướng hổn loạn; điều này làm cho tốc độ lắng bị chậm lại... cần bảo ôn thùng lắng để giữ nhiệt đềud. Sự thay đổi pH:

- Khi trung hòa, xử lý không tốt làm trị số pH nước mía chảy vào thiết bị lắng không đồng đều và ổn định, tạo ra hiện tượng chuyển hóa hoặc phân hủy đường sẽ làm tăng độ nhớt nước mía và làm giảm tốc độ lắng. Nếu quá trình lắng diễn ra tốt thì kết tủa lắng xuống tạo thành lớp bùn chắc, nước mía trong ở trên, giữa chúng có một mặt ngăn cách rõ rệt, ngược lại thì lớp bùn sẽ loãng.

3. Ảnh hưởng của tốc độ lắng chậm đối với sản xuất:- Gây ra hiện tượng ối đọng nước chè trong bồn lắng: Nếu bồn lắng hoạt động không liên tục,

chè trong không được lấy ra liên tục và nhanh chóng tương ứng với lượng mía ép thì sẽ gây ứ đọng nước míá ở công đoạn hóa chế do vậy phải hạ công suất ép hoặc ngừng ép để giải quyết chè.

- Gây ra hiện tượng chuyển hóa đường sacaroza và phân giải đường khử. Trong quá trình lắng bình thường, pH nước mía hạ xuống khoảng từ 0,8-1 điểm và rõ nhất ở ngăn cuối thùng lắng. Mặc dù đã có phòng ngừa, trong thùng lắng vẫn có những tổn thất đường sacaroza do chuyển hóa, ước tính khoảng 0,2-0,3% đường sacaroza. Nếu lắng chậm, nước mía lưu lại trong bồn lắng lâu, pH nước mía hạ xuống nhiều mức độ tổn thất do chuyển hóa đường sacarôza càng cao, đôi khi lên đến 1-3%. Nước bùn lắng bị phân giải nhanh hơn nước mía trong nhiều. Nước mía lưu lại thùng lắng ở nhiệt độ cao luôn xãy ra sự phân giải nào đó của đường khử ước tính là khoảng 1% đường khử mỗi giờ ở 100oC khi pH gần 7 nhưng sự phân giải đó có thể vượt quá 3%/giờ nếu pH tăng lên khoảng 8.

- Tốc độ lắng chậm mà cũng phải ép mía thì nước chè ra khỏi bồn lắng sẽ không đạt yêu cầu: nước mía đục, các tạp chất lơ lững, các thể keo vẫn tồn tại gây khó khăn cho quá trình bốc hơi, nấu, phân mật và ảnh hưởng không tốt đến chất lượng đường thành phẩm.

4. Một số điểm cần chú ý khi sử dụng thiết bị lắng:- Khi nhà máy hoạt động, thùng lắng được nạp đầy nước mía đã xử lý tới mức chảy tràn của

các ống dẫn chè trong ra ngoài.- Đối với thùng lắng chỉ có một ngăn bùn ở dưới cùng thì bơm bùn được điều chỉnh theo cách

liên tục rút ra một lượng nước bùn đều đặn. Cần tránh bơm hết bùn một lúc rồi ngừng chờ lâu lâu mới lại bơm tiếp vì như thế sẽ tạo ra một loạt khua động trong nước mía trong. Hiện tượng này sẽ tác hại đến sự lắng và cần phải tránh.

- Khi ngừng ép khoảng 1 ngày nếu không thanh toán hết nước mía chứa trong thùng lắng sẽ gây tổn thất sacarôza do: chuyển hóa (rõ rệt nhất ở nhiệt độ trên 80oC) và do hoạt động của VSV (rõ rệt nhất ở nhiệt độ dưới 70oC). Các tổn thất này được tính toán theo mức sụt giảm độ tinh khiết mà thấp nhất là giữa 70 và 80oC; tổn thất tăng khi pH nước mía hạ xuống dưới 7.

- Để giảm thiểu các tổn thất đó có thể cho thêm vào nước mía trước khi ngừng 150 gam vôi/1 tấn nước mía. Liều lượng này đưa pH tương ứng ban đầu lên 8,7. Hoặc là hạ nhiệt độ nước mía xuống 800C và đồng thời cho thêm chất trợ lắng tốt hơn so với việc nâng pH.


Trang 42

- Một khi nhiệt độ nước mía được điều chỉnh xuống bằng hoặc dưới 80o C có thể cho thêm formalin với liều lượng 0,5-0,6 ppm so với nước mía. Tuy nhiên tốt hơn là nên thanh toán hết nước mía khi ngừng maý vì có lợi trong việc làm vệ sinh kỹ thiết bị.

- Tốc độ nước mía: Tại điểm chảy vào thùng lắng nước mía chỉ cần có tốc độ tối đa 15m/giờ, nếu không sẽ tạo ra các dòng chảy rối có hại cho quá trình lắng.Trong ngăn lắng, cácđiềukiện lắng phụ thuộc vào tốc độ của nước míaV=3-6m/giờ: sự chảy tầng hoàn hảo.V=6-12m/giờ: sự chay cân đối: qt lắng rất tốt.V=12-15m/giờ: phát sinh những điều bất thường nhưng vẫn có thể lắng.V=15 m/giờ và cao hơn: sự chảy trở thành xoáy rối, quá trình lắng không còn thực hiện được nữa.

- Bảo dưỡng thùng lắng: Kết thúc vụ ép vệ sinh cạo rỉ và quét mỡ chống rỉ bên trong thùng lắng. Điều này rất có ích cho việc bảo dưỡng thùng lắng trong thời gian ngừng ép, và cho dù sử dụng hóa chất nào quét đi nửa, lớp quét này sẽ biến mất sau vài tuần khi ép trở lại.

II. LỌC:1. Mục đích và nguyên lý lọc:

Mục đích: Quá trình lắng phân chia nước mía được xử lý thành 2 phần: nước mía trong nổi lên trên và nước bùn lắng tập trung ở phía đáy.Nước bùn chứa khoảng 95% nước đường. Lọc nhằm tách các kết tủa chứa trong đó gồm các muối không hòa tan và cám mía bị kéo theo và thu hồi lượng nước đường.Nguyên lý lọc:Nguyên lý lọc tuân theo nguyên lý lọc cơ bản là dùng một vật thể có rất nhiều lổ nhỏ để làm vải lọc, làm cho dung dịch có thể chui qua từ các lổ nhỏ của vải lọc, còn các chất huyền phù thì giữ lại trên vải. Đối với việc lọc nước bùn, để thực hiện được hoàn hảo, cần phải tạo ra một áp lực đủ lớn ở một phía của môi chất này, hoặc tạo nên độ chân không nhất định, làm cho giữa hai phía của môi chất lọc sinh ra độ chênh lệch áp lực nhất định. Chỉ khi độ chênh lệch áp lực lớn hơn tổng lực cản của môi chất thì dung dịch lọc mới chảy về phía áp lực thấp hơn một cách thuận lợi.2 Các điều kiện của một quá trình lọc tốt:

Nhiệt độ: Độ nhớt của nước mía và nhất là các chất keo nhớt và sáp mía thường cản trở diện tích lọc. Độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng, tốt nhất là nên lọc ở nhiệt độ cao, thường là trên 80oC.3. Máy lọc thùng quay chân không liên tục:Trong các nhà máy đường dùng phương pháp vôi hóa và sunphít hóa, máy lọc máy lọc thùng quay chân không liên tục được dùng phổ biếna. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:học ở môn thiết bị.b. Các điểm cần chú ý:

- Chất khô trong bùn lọc không nên dưới 4,5%, tỷ lệ tốt nhất là 5,5-6%. - Để tránh bùn lắng đọng ở bể chứa cần cho máy khuấy được duy trì hoạt đồng liên tục; đồng

thời để tránh phá vỡ các phần tử bùn nhỏ đã kết tủa, cho thêm vụ bã mía vào bùn loảng khoảng 0,5-0,8% so với khối lượng mía.

- Nhiệt độ: Nước bùn đi lọc phải có nhiệt độ ít nhất là 85oC sau khi đã cho thêm bã vụn mía. Nếu nhiệt độ thấp hơn sẽ gây rủi ro cho vải lọc vì bị bít lỗ bởi sáp mía. Vì thế không nên để nước bùn đi lọc tràn thành bể chứa vì khi cho quay lại sẽ làm nguội toàn khối nước bùn.

- Tốc độ lọc: Có thể tính tốc độ lọc khoảng 250 đến 400 lít nước bùn/ m2 diện tích lọc/giờ.- pH: nên cho sữa vôi hoặc sacarat vào nước bùn đi lọc nhằm đạt pH khoảng 7,5-8- Nước rửa: lượng nước dùng rửa bùn đi theo chè lọc trong chỉ là một phần nhỏ khoảng 20-

25% so với lượng nước rửa đi vào máy lọc, thường dùng khoảng 1,5-2% so với trọng lượng


Trang 43

mía hoặc 100-150% trọng lượng bùn lọc. Nhiệt độ nước rửa tốt nhất từ 75-90oC và phun dưới áp lực 3-4 kg/cm2

- Lọc tốt thì tổn thất đường theo bùn 1-1,5%.

III. LẮNG NỔI:1. Nguyên lý lắng nổi: Nguyên lý chung:Về mặt cơ bản là cho thêm các tác nhân hóa lý như phôtphat natri, chất tạo bọt, axit photphoric và một chất trợ lắng anion. Chức năng tác dụng chung bao gồm làm nổi các tạp chất hiện có mặt trong si rô, kết hợp thêm việc sục khí và gia nhiệt cho phép tách bằng lắng nổi các tạp chất đó do sự khác biệt về tỷ trọng giữa chúng và sirô. Chức năng của quá trình photphat hóa:

- Cho thêm axit photphoric và photphat natri có tác dụng kết hợp với các ion Ca2+ còn tồn tại trong siro để tạo thành kết tủa photphat canxi. Động học của quá trình kết tủa photphat canxi xãy ra hơi chậm, sau 45 phút phối liệu vẫn còn tồn tại phản ứng kết tủa và phần lớn tạo thành trong 12-15 phút đầu. Nhiệt độ yêu cầu tối thểi 72oC để có được một kết cấu tinh thể theo yêu cầu và để hổ trợ quá trình động học của phản ứng. Quá trình này sẽ được gia tăng ở pH thấp vì độ nhớt giảm tạo thuận lợi cho quá trình hấp thụ tạp chất và giảm độ màu nhưng lại gây mất mát do chuyển hóa đường sacarôza.

- Tất cả các tạp chất của sirô đều có bản chất huyền phù và phần lớn có điện tích âm, vì vậy các phân tử đó bản thân nó đẩy nhau tránh việc cùng nối với nhau tạo nhủ. Ngoài ra các nhủ tương đó khá bền vững vì có tính chất háo nước. Vì vậy để có thể kết tủa cần thiết phải trung tính hóa các điện tích và tách nước của quá trình hòa tan. Việc này được thực hiện bằng cách cho thêm các hóa chất kể trên vào:

Kết tủa photphat canxi với các huyền phù hấp phụ được ổn định hình thể dựa vào sự có mặt của loại chất keo tụ anion đa điện cực như acriesmit, separant AP30 hoặc LT27, tạo thành các mối liên kết của các điện tích âm của nó với các điện tích dương của canxi tạo các cầu nối để hình thành lớp nhủ bền vững.

Khi mà các nhủ tương đã được hình thành bền vững thì lập tức được tách khỏi dung dịch bằng cách nổi lên và để quá trình này được thuận lợi, dung dịch sirô cần được sục khí và gia nhiệt.

Các phân tử rắn cần loại ra khỏi dung dịch bằng phương pháp lắng nổi cần mang tính kỵ nước, có nghĩa là đẩy nước, vì khi mang tính chất ngược lại sẽ ngậm nước và không nổi được. Vì vậy để đáp ứng nhiệm vụ này cần cho các chất "gộp" sao cho hình thành một lớp tách nước xung quanh bề mặt phân tử kết tủa cho phép gắn với các bọt khí, hổ trợ quá trình lắng nổi hợp lý. Một chất được sử dụng điển hình là detergent, nó còn có chức năng của chất tạo bọt. Đây là chất có sức căng bề mặt lớn. Chức năng của nó là tăng sức bền cơ học của các bọt khí, tạo điều kiện bảo tồn ở trạng thái phân tán cũng như vậy sẽ tăng bề mặt tiếp xúc các chất rắn và tăng độ bền của các bọt khí khi nổi sao cho các bọt khí đó không bị phá vỡ khi phân tử kết tủa tiếp xúc với ranh giới pha rắn-khí trên bề mặt thiết bị lắng nổi.

Tóm lại: sự phối hợp giữa các thiết bị sục khi với các tác nhân tăng sức căng bề mặt như chất tạo bọt quyết định cơ sở làm việc của quá trình lắng nổi.2. Sơ đồ nguyên lý lắng nổi:


Trang 44

- Cho dung dịch photphat natri, axit photphoric và detergent (FDA) vào nồi bốc hơi cuối cùng phía trên mặt sàng nồi bốc khoảng 0,3 m để trộn với sirô trong nồi bốc.

- Từ nồi bốc cuối cùng sirô được đưa vào thùng chứa sirô nguyên, chức năng của công đoạn này là duy trì thời gian tiếp xúc cho phép một cung cấp đều đặn vào thiết bị lắng si rô và cả thời gian phản ứng của các tác nhân hoá đưa vào. Nếu si rô đi sunphít lần 2 thì từ nồi bốc hơi được bơm sang thiết bị sunphit hoá trước khi vào thùng chứa.

- Si rô đã xử lý hoá chất sơ bộ được bơm tới thiết bị gia nhiệt với các bước đi thay đổi, trước đó đã đi qua bộ sục khí.

- Nhiệt độ phải đạt được của si rô sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt phụ thuộc vào Bx:Bx<60 t0 =80oCBx=60-65 t0 =85oCBx>65 t0 =90oC

- Sau đó si rô được đưa qua thiết bị sục khí thứ hai để điều chỉnh lại mức độ sục khí cần thiết. Nếu trường hợp si rô đã đủ nhiệt độ cần thiết thì không cần qua gia nhiệt bổ sung bằng cách xông hơi trực tiếp.

Ở bước xử lý đầu tiên yêu cầu nhiệt độ không dưới 75oC để đảm bảo cho kết tủa photphat canxi có kết cấu tinh thể phù hợp và hấp thụ các tạp chất để tách khỏi dung dịch. Ngoài ra sự gia tăng nhiệt độ sẽ giảm độ nhớt của sirô tạo điều kiện cho quá trình lắng nổi của các nhủ hình thành vì đã hấp thụ các bọt khí. Với việc sục khí thích hợp và nhiệt độ thích hợp đó là các cơ sở cơ bản cho quá trình nổi tốt.

Ở thùng cấp liệu si rô được xử lý hóa chất lần 2, cho thêm vào dung dịch chất trợ lắng keo thụ anionich. Thiết bị này được thiết kế sao cho sự hổn hợp dung dịch đạt tới độ đồng đều tối đa giữa chất keo tụ và sirô. Mạng lưới huyền phù của polime liên kết với các phân tử không có sức bền cơ học và mọi chuyển động mạnh nào cũng có khả năng phá vỡ kết cấu poli me của các nhủ. Như vậy sau khi đã cho chất trợ lắng vào dung dịch sỉô không được phép đi qua bất cứ công đoạn bơm nào. Vì vậy để cấp liệu vào thiết bị lắng nổi phải cấp theo chênh lệch độ cao. Lớp nhủ này có tác

1

SUÛC KHÊ

SUÛC KHÊ

CHÁÚT TRÅÜ LÀÕNG

DU

NG

DËC

H F

DA

3

4

5

6

7

2

2

SÅ ÂÄÖ HÃÛ THÄÚNG LÀÕNG NÄØI

1. Näöi bäúc håi cuäúi2. Båm sirä3. Thuìng chæïa sirä4. Thiãút bë gia nhiãût5. Bäü pháûn gia nhiãût bäø sung6. Thuìng cao vë7. Thiãút bë làõng näøi


Trang 45

dụng mạnh ở 80-85oC và yêu cầu việc định lượng phải chính xác, vì một lượng dư của chất trợ lắng cũng dẫn đến độ lớn của hạt nhủ tăng, hoặc việc tạo thành các hạt nhủ nhỏ ở sirô đã lắng xong.

Định lượng các hóa chất:Liều lượng tính theo tổng hàm lượng chất khô: ppmNa3PO4 100ppm (tối thiểu)Detergent 10-12ppmH3PO4 100 ppmLT27 10ppm

3. Hiệu quả của lắng nổi:- chất lượng đường thu được tốt hơn do loại được tạp chất và chất màu- tăng khả năng làm việc của nồi nấu và li tâm do độ nhớt giảm.- giảm tinh độ của mật- tăng tổng thu hồi do tăng độ tinh khiết của sirô và nấu kiệt mật hơn- công nghệ này cho phép duy trì chất lượng của đường trong trường hợp xấu nhất là bị xáo

trộn từng phần của bồn lắng nước mía hoặc một lượng dư bã nhuyễn ở chè trong. CÂU HỎI ÔN TẬP PHẦN 31. Tác dụng của pH, nhiệt độ, vôi, SO2, P2O5 trong việc làm sạch nước mía2. Điều kiện kỹ thuật của vôi3. Điều kiện công nghệ của phương pháp sunphít hóa acid tính4. Một số điểm cần chú ý trong phương pháp sunphít hóa


Trang 46

PHẦN C: BỐC HƠI NƯỚC MÍACHƯƠNG 6: LÝ THUYẾT VỀ BỐC HƠI NƯỚC MÍA

I. NHIỆM VỤ CỦA CÔNG ĐOẠN BỐC HƠI:1. Cô đặc dung dịch nước chè trong:- Cô đặc nước chè từ 13-15oBx lên 55-65oBx và phải đảm bảo nồng độ ổn định để đáp ứng yêu

cầu nấu đường.+ nếu nồng độ loảng quá sẽ tốn hơi và tăng thời gian nấu + nếu đặc quá sẽ khó điều khiển thao tác kết tinh, xông lưu huỳnh khó và tăng đóng cặn, ngoài ra có nguy cơ kết tinh trong các thùng chứa và đường ống.2. Sử dụng hơi thứ:Nhiệm vụ của công đoạn bốc hơi không chỉ là cô đặc nước đường mà còn tận dụng hơi bay ra trong lúc bốc hơi để cấp nhiệt cho gia nhiệt, bốc hơi và nấu đường, nhằm giảm chi phí lượng hơi sử dụng.- Hệ thống bốc hơi được xem là một nơi cung cấp hơi áp suất thấp cho nhà máy (hơi thứ) nhằm

giảm chi phí lượng hơi sử dụng do tận dụng hơi bốc lên để gia nhiệt và nấu đường. - Đồng thời đây cũng là nơi tiêu thụ hơi áp suất thấp: dùng hơi thải turbin để bốc hơi nước mía,

hơi thứ của hiệu trước làm hơi đốt cho hiệu sau.- Tuy nhiên việc sử dụng hơi thứ cho nấu đường và gia nhiệt phải được tính toán sao cho cân bằng

hơi trong nhà máy được đảm bảo.3. Sử dụng nước ngưng tụ:- nước ngưng tụ từ các hiệu bốc bao gồm nước ngưng tụ của hơi thải turbin hoặc hơi từ lò đốt đã

giảm áp và do bốc hơi từ nước mía không phải là nước cất nguyên chất, do đó tùy theo nguồn hơi cấp mà tách lấy các loại nước ngưng tụ vaò các thùng khác nhau, thông thường có 2 loại: nước ngưng tụ từ hơi sống và hơi thứ.

- Việc sử dụng các loại nước ngưng tụ như sau:+ nước ngưng tụ của hiệu 1: cấp cho lò hơi+ nước ngưng tụ của hiệu 2: cấp bổ sung cho lò hơi nếu như không bị nhiễm đưòng quá mức cho phép+ nước ngưng tu của các hiệu cuối: thẩm thấu mía, hòa loảng mật, dùng nấu đường, li tâm, lọc bùn ...4. Giảm tổn thất hàm lượng đường sacc và đảm bảo chất lượng mật chè:Khi cô đặc phải đảm bảo chất lượng mật chè, bằng các biện pháp thao tác hợp lý và sử dụng công nghệ bốc hơi thích hợp, giảm thời gian lưu của mật chè trong thiết bị bốc hơi, giảm thấp nhiệt độ bốc hơi nhằm giảm sự phân hủy đường khử và sự biến đổi của đường sacc cũng như sự mất đường theo hơi thứ. đảm bảo cung cấp mật chè có chất lượng cao và tổn thất đường sacc trong bốc hơi là thấp nhất.II. NGUYÊN LÝ BỐC HƠI NHIỀU NỒI:

Ông Rillieux người Mỹ gốc Pháp là người phát minh ra bốc hơi đa hiệu (nhiều nồi) vào năm 1830

a. Sơ đồ nguyên lý bốc hơi nhiều nồi:Nguyên lý bốc hơi nhiều nồi dựa trên nguyên lý dùng chân không hạ nhiệt độ bốc hơi và sử dụng hơi thứ của nồi trước gia nhiệt cho nồi sau:

- Sơ đồ bốc hơi đơn giản không chiết hơi


Trang 47

- Sơ đồ bốc hơi có chiết hơi ở các bình.

Trên nguyên lý bốc hơi nhiều nồi thì tiết kiệm được hơi sử dụng, ngoài ra nước mía sôi dưới áp lực chân không, có ưu điểm lớn:- làm tăng khoảng cách nhiệt độ giữa hơi nước hiệu 1 và hơi bốc hiệu cuối do đó cho phép tiếp tục

bốc hơi ở những nhiệt độ ít nguy hiểm hơn theo quan điểm chuyển hóa và màu sắc của nước mía khi nước mía trở nên đậm đặc hơn và có độ nhớt cao hơn.

b. Nguyên tắc hoạt động:- sự bốc hơi bằng hơi nước trong một nồi duy nhất gọi là bốc hơi đơn hiệu.- Nếu lấy hơi bốc từ nước mía của hiệu đó để đun một nồi thứ hai ta có bốc hơi hai hiệu. Như vậy

với 3 nồi là bốc hơi ba hiệu, và cứ như thế ta có bốc hơi 4 hiệu, 5 hiệu, 6 hiệu

N æåïc cheì trong vaìo12 B x

N æåïc cheì 18 B x




T H A ÏP N G ÆN G T U Û

N æåïc ngæng tuû

H åi næåïcbaîo hoìa

SÅ Â Ä Ö B Ä ÚC H Å I K H Ä N G CH I ÃÚT H Å I T H ÆÏ

Â i gia nhiãût næåïc m êa

SÅ ÂÄÖ BÄÚC HÅI COÏ CHIÃÚT HÅI THÆÏ HIÃÛU I

Næåïc cheì 24.7 Bx

Næåïc cheì trong vaìo12 Bx

Næåïc cheì 16.5 Bx

Håi næåïcbaîo hoìa

Næåïc cheì 60 Bx

Næåïc cheì 38 Bx

Næåïc ngæng tuû

THAÏP NGÆNG TUÛ

Âi gia nhiãût næåïc mêa


Trang 48

- Có bao nhiêu nồi là có bấy nhiêu hiệu; các loại bốc hơi thường gặp nhất là 3,4,5 hiệu làm việc trong điều kiện áp suất chân không.

- Chỉ cần cung cấp hơi đốt cho hiệu 1, hơi thứ hiệu 1 làm hơi đốt cho hiệu 2, hơi thứ hiệu 2 làm hơi đốt cho hiệu 3 và cứ như thế hơi thứ hiệu cuối có thể dùng đun nóng nước mía hoặc trực tiếp đi vào thiết bị ngưng tụ.

- Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt ở các hiệu là phải có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch đường tức là sự chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các hiệu. Ap suất trong các hiệu giảm dần từ hiệu đầu đến hiệu cuối.

- Nước chè được bơm vào hiệu 1 sau đó tự chảy sang các hiệu sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi.

- Nước ngưng tụ được lấy ra liên tục từ buồng đốt của các nồi. - Khí không ngưng cũng được lấy ra gần như liên tục nhất là các nồi dùng hơi thứ của hiệu trước.- Trong quá trình bốc hơi thường chiết một phần hơi thứ ở các nồi đầu sử dung cho gia nhiệt và

nấu đường.

III. TRUYỀN NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH BỐC HƠI:1. Cơ chế truyền nhiệt trong nồi bốc hơi:Trong quá trình bốc hơi, hơi nước toả nhiệt và ngưng tụ ở phía ngoài bề mặt trao đổi nhiệt tạo nên một lớp màng nước ngưng; vì vậy đầu tiên nhiệt lượng của hơi nước phải thông qua màng nước ngưng đó mới truyền cho bề mặt ngoài của ống. Cũng tương tự như vậy, dung dịch đường cũng có một màng dung dịch, nhiệt lượng phải qua nó mới truyền tới dung dịch đường. Vì vậy quá trình truyền nhiệt đó gồm các giai đoạn sau: Hơi nước truyền nhiệt cho mặt ngoài của ống trao đổi nhiệt qua tầng màng nuớc ngưng và tầng

cáu cặn với phương thức dẫn nhiệt và đối lưu. Nhiệt lượng truyền từ mặt ngoài ống vào mặt trong ống theo phương thức dẫn nhiệt. Từ mặt trong ống truyền cho lớp cáu cặn theo phương thức dẫn nhiệt. Cuối cùng truyền qua lớp cáu cặn và lớp màng dung dịch cho dung dịch đường đường sôi bằng

phương thức dẫn nhiệt và đối lưu.Vì có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi nước và dung dịch đường nên trong quá trình truyền nhiệt

hơi nước luôn cung cấp nhiệt cho dung dịch đường và bản thân bị ngưng tụ do đó đảm bảo cho dung dịch đường bay hơi ở trạng thái sôi.

2. Hệ số truyền nhiệt của nồi bốc hơi.

Maìng håi næåïc ngæng Maìng dung dëch âæåìng

Thaình äúng Caïu càûn

QUAÏ TRÇNH TRUYÃÖN NHIÃÛT TRONG NÄÖI BÄÚC HÅI


Trang 49

- Ở thiết bị bốc hơi nhiều hiệu, các nồi của mỗi hiệu có hệ số truyền nhiệt khác nhau, đại thể là giảm dần theo sắp sếp thứ tự của các hiệu, vì rằng nhiệt độ sôi của dung dịch đường càng thấp, nồng độ càng cao thì hệ số cấp nhiệt càng nhỏ.

- Vì hệ số truyền nhiệt của nồi bốc hơi chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố đặc biệt là tình trạng cáu cặn nên hệ số truyền nhiệt không cố định mà luôn biến đổi. Cho đến nay chưa có một công thức nào có thể dùng để tính toán chính xác hệ số truyền nhiệt mà chỉ có thể tìn ra bằng thực nghiệm

- Ông Hugo nghười Pháp căn cứ vào tình hình của nhà máy đường Guard lập nên một bảng số liệu thực nghiệm cho hệ số truyền nhiệt của nồi bay hơi đa hiệu kCal/m2.giờ.oC

Thứ tự các nồi bốc hơiHệ thống bốc hơi I II III IV V

Ba hiệu 2000-2250 1500 615-700 - -Bốn hiệu 2000 1500 1000 400-500 -Năm hiệu 2000 1500 1000 750 400-450- Vì hệ số truyền nhiệt phụ thuộc rất nhiều yếu tố, việc xác định hệ số truyền nhiệt rất phức tạp,

trong thiết kế nhà máy đường thường dùng công thức teo thực nghiệm. Công thức thực nghiệm tính K của Thụy Điển:

Nhận xét chung:+ vì nhiệt độ sôi giảm dần, nồng độ tăng dần, cáu cặn nhiều lên theo thứ tự tăng lên của các hiệu nên hệ số truyền nhiệt giảm dần.+ các nồi bốc hơi khác nhau có cấu tạo và kết cấu khác nhau thì tốc độ chảy của dung dịch đường và phương thức tuần hoàn khác nhau nên hệ số truyền nhiệt khác nhau.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số truyền nhiệt:Theo công thức tính hệ số truyền nhiệt thì hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào các hệ số cấp nhiệt, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống và bề dày của lớp cáu cặn cho nên các yếu tố ảnh hưởng đến nhân tố này cũng là các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt bao gồm các yếu tố sau:a. Nước ngưng và khí không ngưng:- . Trong quá trình tryền nhiệt các khí khí không ngưng lại trong chùm ống và làm ảnh hưởng tới

truyền nhiệt. Một số thực nghiệm cho biết, khi hàm lượng của khí không ngưng là 0,1% thì hệ số cấp nhiệt 1 từ hơi đốt đến thành ống trao đổi nhiệt sẽ giảm 22%, nếu là 0.2% sẽ giảm 32%, nếu là 0.3% giảm 50% vì thế phải triệt để loại khí không ngưng trong buồng hơi mới đảm bảo có hệ số truyền nhiệt cao.

- Hệ số cấp nhiệt của nước ngưng tương đối thấp, duy trì việc thải nước ngưng bình thường mới không làm giảm hệ số cấp nhiệt của hơi nước đối với thành ống. Ngoài ra lượng nước ngưng tụ tồn đọng trong buồng đốt sẽ ngăn cản không cho hơi đốt đi vào thực hiện quá trình truyền nhiệt nên đường đi của hơi nước bị cản trở làm giảm tốc độ đi qua của hơi nước do đó hệ số truyền nhiệt giảm, cần phải tháo nước ngưng đều đặn.

b. Vật liệu làm ống trao đổi nhiệt:- Hệ số dẫn nhiệt của thành ống có quan hệ với vật liệu và độ dày khác nhau của ống. Tuy nhiên

mức ảnh hưởng của hệ số dẫn nhiệt của thành ống đến hệ số truyền nhiệt của bốc hơi không phải đóng vai trò chủ yếu, nó chỉ chiếm một phần nhỏ trong trở nhiệt chung.

- Dùng ống đồng so với ống thép hệ số truyền nhiệt tăng lên 10% và còn bền hơn nhưng giá đắt hơn rất nhiều.

c. Cáu cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt:

W/m2.âäü,c

432.tK


Trang 50

- Lý thuyết truyền nhiệt và thực tiễn chứng minh trong điều kiện thiết bị nhất định, cáu cặn là một nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đối với hệ số truyền nhiệt, vì hệ số dẫn nhiệt của cáu cặn rất nhỏ (0,15-1kcal/m2.giờ.oC so với thép là 39).

- Cần giảm bớt tạo ra cáu cặn, thông rửa định kỳ nồi bốc hơi, đảm bảo bề mặt trao đổi nhiệt sạch là có thể giữ được hệ số truyền nhiệt cao

d. Sự đối lưu của dung dịch đường:- Sự đối lưu của dung dịch đường tốt sẽ làm cho màng nước đường mỏng đi, làm cho hệ số cấp

nhiệt của thành ống đối với màng nước đường tăng lên tương ứng, hệ số truyền nhiệt cũng tăng lên. Sự đối lưu tốt của dung dịch đường chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:

+ Hiệu số nhiệt độ có ích: trong phạm vi nhiệt độ nhất định, hiệu số nhiệt độ có ích cao thì cường độ truyền nhiệt càng lớn, sinh ra nhiều bọt khí làm tăng sự chênh lệch tỷ trọng dung dịch đưòng trong nồi bốc hơi vì vậy làm tăng tốc độ đối lưu của dung dịch đường, tăng hệ số truyền nhiệt.+ Nồng độ dung dịch đường: càng cao, độ nhớt càng lớn tỷ trọng tăng và tỷ nhiệt giảm do đó làm giảm tốc độ tuần hoàn do đó làm giảm hệ số truyền nhiệt (Tỷ nhiệt là nhiệt lượng cần có để nâng nhiệt độ lên 1oC của một đơn vị trọng lượng vật chất nào đó kcal/kg.oC). Vì khi độ nhớt giảm thấp độ dày của màng nước đường mỏng khiến cho hệ số cấp nhiệt của thành ống đối với nước đường tăng làm cho hệ số truyền nhiệt cũng tăng lên tương ứng.+ Chiều cao dung dịch: Trong quá trình bốc hơi, mức dung dịch trong nồi dâng lên không những làm chậm tốc độ tuần hoàn lại còn làm tăng sự tổn thất áp suất tĩnh khiến cho chênh lệch nhiệt độ giảm thấp , đối lưu giảm thấp.+ Ngoài ra hình thức kết cấu của nồi bay hơi, đường kính, chiều dài và cách bố trí ống trao đổi nhiệt đều ảnh hưởng đến tốc độ tuần hoàn của dung dịch đường.

IV. NHỮNG BIẾN ĐỔI LÝ HÓA CỦA NƯỚC CHÈ TRONG QUÁ TRÌNH BỐC HƠI:1. Sự chuyển hóa đường sacarôza:Trong quá trình bốc hơi có xãy ra sự chuyển hóa đường sacarôza tạo đường khử- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ chuyển hóa:+ Anh hưởng của độ acid:

Trong điều kiện nhiệt độ nhất định, độ acid càng thấp, chuyển hóa đường sacarôza càng nhiều.+ Anh hưởng của nhiệt độ:

Ở độ acid nhất định, nhiệt độ càng cao, đường sacarôza chuyển hóa càng nhiều. Từ trên 100oC sự chuyển hóa trở nên trầm trọng, do đó giới hạn là khoảng 125-130oC. + Anh hưởng của thời gian lưu:

Trong điều kiện dung dịch đường bốc hơi ở nhiệt độ và pH nhất định, thời gian lưu càng dài thì chuyển hóa đường sacc càng nhiều.- Anh hưởng: sự chuyển hóa làm tăng tổn thất đường, giảm thấp hiệu quả thu hồi và làm đậm

màu sirô.- Cách hạn chế sự chuyển hóa:+ tăng cường thao tác và quản lý, ổn định các tham số công nghệ của các loại vật liệuPhải đảm bảo ổn định dung dịch đường vào nồi bốc hơi trong phạm vi trung tính để tránh sacarô bị chuyển hóa khi có tính acid và đường hoàn nguyên phân hủy khi có tính kiềm, gây ra tổn thất một phần đường hoặc giảm thấp chất lượng sản phẩm. Để giảm bớt màu sắc sirô tăng lên thì cần ổn định mức dung dịch trong nồi của các hiệu và nồng độ sirô là rất cần thiết.+ Nâng cao hiệu suất bốc hơi, rút ngắn thời gian lưu của chè trong nồi bốc hơi.Thực tiễn sản xuất chứng minh, chỉ có bảo đảm bề mặt gia nhiệt sạch sẽ mới nâng cao hiệu suất bốc hơi, từ đó mới có điều kiện rút ngắn thời gian lưu và giảm thấp nhiệt độ bốc hơi.


Trang 51

+ dùng hơi nước bảo hòa làm nguồn nhiệt cho nồi bốc hơi thay cho hơi nước quá nhiệt. - Kiểm soát các tổn thất do chuyển hóaPhương pháp chung được dùng trong các nhà máy đường để phát hiện các tổn thất do chuyển hóa trong quá trình bốc hơi là dựa theo tỷ số glucôza của nước chè nghĩa là tỷ số giữa đường chuyển hóa và đường sacarôza (hoặc pol) trong nuớc chè.2. Sự thay đổi độ pH:Tuy chè trong vào nồi bốc hơi là trung tính nhưng trong quá trình bốc hơi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao và thời gian lưu sẽ tiếp tuc xãy ra các phản ứng hóa học làm thay đổi độ pH ban đầu Nguyên nhân làm giảm độ pH:Độ giảm pH có liên quan đến phương pháp lắng trong và thành phần của chè trong.- do sự thủy phân chất không đường chứa nhóm amin tạo các axítCH2 - CONH2 CH2COOH + HOH + NH3

CHNH2-COOH CHNH2-COOHAcid asparagic

Các acid tạo thành sẽ trung hòa độ kiềm tự nhiên trong nước chè (K2CO3, Na2CO3) làm trị số pH của nước chè giảm xuống.CH2 - COOH CH2COOK + K2CO3 + H2O + CO2

CHNH2-COOH CHNH2-COOKAsparatate kali

- Đường khử phân hủy tạo ra các acid hữu cơ như a, lactic, a. glucônic, a. focmic, a. acêtic và a. humic .. làm cho trị số pH của dịch đường giảm thấp.

Nguyên nhân làm cho pH tăngHiện tượng tăng pH trong quá trình bốc hơi rất ít thấy. Nếu thao tác bình thường khi thông SO2 thì không xãy ra hiện tượng tăng độ pH. Còn thi thông SO2 quá lượng thì làm cho muối sunphít biến thành bi sunphít và khi bốc hơi muối này bị phân giải:Ca(HSO3)2 CaSO3 + H2O + SO2

KHSO3 K2SO3 + H2O + SO2

Sự xuất hiện K2SO3 và SO2 làm giảm tính acid của chè và tăng độ pH. trong quá trình bốc hơi có những nguyên nhân làm giảm độ pH và cũng có những nguyên nhân

làm tăng độ pH nhưng cuối cùng pH của mật chè thấp hơn pH của chè trong là do độ giảm pH là chính. Độ tinh khiết của của chè trong thấp thì độ pH giảm xuống càng nhiều, độ tinh khiết cao thì độ pH giảm xuống càng ít. Độ sụt pH bình thường giữa chè trong và sirô theo Honic là 0.3 điểm không nên vượt quá 0.5. Ví dụ ta có pH 6.9 ở chè trong và 6.5 ở sirô. Nếu nhiều quá thì làm tăng tổn thất đường sacarôza do chuyển hóa, đồng thời gây trở ngại tới công đoạn thông SO2

cho mật chè, ảnh hưởng nhất định tới thu hồi và chất lượng sản phẩm.3. Sự gia tăng màu sắc: Khi bốc hơi màu sắc của mật chè tăng do:- dưới tác dụng của nhiệt độ cao đường sacarôza bị caramen hóa. Lượng caramen tạo thành phụ

thuộc vào thời gian truyền nhiệt, nhiệt độ và pH, chỉ cần một lượng caramen nhỏ cũng làm cho nước mía có màu đậm.

- Đường khử bị phân hủy tạo ra các chất có màu- Phản ứng kết hợp giữa đường khử và acid amin tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước

chè. trong hệ thống bốc hơi nhiều nồi thì ở nồi đầu tiên có độ màu tăng cao nhất (vì nhiệt độ là cao

nhất) và qui luật tăng độ màu giảm từ nồi trước sang nồi sau.


Trang 52

4. Sự thay đổi độ tinh khiết: Chè trong sau khi bốc hơi thu được mật chè có độ tinh khiết cao hơn, đây là hiện tượng bình

thường do các nguyên nhân sau đây:- Chất không đường bị phân hủy ví dụ như sự phân hủy acid amin và muối cacbônat sinh ra CO2

và NH3 bay đi mất do đó giảm một phần chất không đường, tương ứng làm cho độ tinh khiết của mật chè tăng 0.1.

- Một phần chất không đường kết tủa sinh ra cáu cặn làm cho độ tinh khiết mật chè tăng lên. Cứ 2000 tấn mía tạo thành chừng 1 tấn cặn.

Có một số nhà máy đường sau khi bốc hơi thành mật chè độ tinh khiết không tăng lên mà lại thấp đi. Nguyên nhân là do trong khi bốc hơi một lượng lớn sacarôza bị chuyển hóa, làm tổn thất sacarôza dẫn tới độ tinh khiết bị giảm thấp mà không bù lại được bởi phần chất không đường bị phân hủy và kết tủa. Trong trường hợp này cần phải tìm nguyên nhân trên sản xuất thực tại, đặt ra biện pháp để giải quyết.

5. Sự mất đường theo hơi thứ:- Hiện tượng này gọi là mất đường theo hơi thư :.Trong khi bốc hơi, nước chè sôi bắn lên

buồng bốc tạo ra nhiều giọt nhỏ liti mà một trong số đó là các bóng hơi nước nhỏ được bao quanh bởi một màng mỏng nước mía kiểu như bong bóng xà phòng. Các bóng nhỏ đó rất nhẹ nên dòng hơi bốc kéo chúng theo một cách dễ dàng sang buồng đốt của nồi bốc kế tiếp hoặc bị hút theo chân không.

- Qui luật mất đường theo hơi thứ Trong nồi bốc hơi nhiều hiệu, ở hiệu sau mất đường nhiều hơn hiệu trước, tức là mất đường tăng dần theo số hiệu về cuối.

+ Ở các nồi cuối, chân không càng cao nên sự kéo theo hơi bốc nhiều hơn.+ Ở các hiệu sau độ tinh khiết dung dịch tăng lên, độ nhớt tăng tương ứng thì các bọt khí vỡ chậm hơn. -Nguyên nhân và những nhân tố ảnh hưởng đến sự mất đường theo hơi thứ đại để bao gồm:+ Tốc độ bốc hơi quá nhanh+ Mức dung dịch trong nồi không ổn định+ Tác dụng tự bốc hơi quá mạnh+ độ chân không mất ổn định+ Tuần hoàn dung dịch đường không bình thường+Độ nhớt mật chè lớn, bọt nhiều.- Anh hưởng của sự mất đường đến sản xuất.+ Các tổn thất do nước mía, mật chè bị kéo theo hơi bốc có thể lên tới 3% lượng nước mía trong một dàn bốc hơi đa hiệu không có “thiết bị thu hồi”, tổn thất đó có thể giảm xuống dưới 0.1% nếu các thiết bị thu hồi được lắp đặt đúng cách.+ Tăng tổn thất không xác định giảm thu hồi đường.- Các biện pháp chống sự mất đường theo hơi thứ.+ Tránh nâng cao độ chân không tới mức không cần thiết, đôi khi theo các quan điểm khác nâng cao độ chân không có nhiều lợi thế, tuy nhiên nên giữ 62-65 cmHg là tốt nhất.+ đưa nước mía vaò đáy nồi bốc hơi chứ không phải cho vào mặt sàng trên vì ở đó có thể gây ra sự bắn tóe nước mía lên, và có thể bị phun thành dạng sương mù.+ trách thúc đẩy dàn bốc hơi đa hiệu làm việc vượt quá năng suất bình thường.+ tránh để mực nước mía lên cao quá mức tối ưu.+ trang bị các bộ thu hồi cho các nồi bốc hơi và các thiết bị thu hồi có hiệu quả cho đường ống chân không. + buồng bốc trên chùm ống phải cao hơn chiều cao chùm ống ít nhất 2 lần tốt hơn là 2.5 lần bởi vì khi các giọt văng lên tương đối lớn chỉ cần tăng thêm chiều cao buồng bốc là đủ ngăn chúng lại.6. Sự tạo cặn:


Trang 53

Trong quá trình làm việc các ống của bốc hơi đa hiệu thường bị đóng bẩn theo hai cách:- ở ngoài ống tạo thành một lớp gỉ dầu do hơi nước mang tới.- Ơ trong ống tạo thành một lớp cặn do từ nước mía. lớp dầu bám ngoài ống do hơi đem đến dĩ nhiên chỉ có ở nồi 1. Lớp dầu bẩn đóng bám đó có

màu đen hoặc nâu xỉn , lớp này gây hại cho sự truyền nhiệt trong nồi, có thể loại bỏ trong thời gian ngừng sản xuất bằng cách đưa vào chùm ống đó một dung dịch acid rất loảng ví dụ HCl 0.5% hoặc dùng xút ăn da.

Lớp cặn đóng bám bên trong ống gây nhiều trở ngại nhất, ta chỉ xét loại cáu cặn này.a. Nguồn gốc tạo cặn (nguyên nhân tạo cặn): các chất lơ lửng trong nước chè chưa được tách bỏ hết do xử lý và lắng lọc kém, chủ yếu đóng

bám trong nồi 1 các chất không đường trở nên không hòa tan khi nước mía được cô đặc dần, chủ yếu đóng bám ở

các nồi cuối bao gồm:- Các muối vôi: phốt phát, sunphat, oxalat, cacbônat canxi cùng với sự tăng lên của dung dịch

đường, nồng độ các muối đó tăng, một số đạt tới trạng thái quá bảo hòa của chúng thì sẽ lắng thành cáu cặn. Các muối canxi của acid hữu cơ và acid phốt pho ric có độ hòa tan nhỏ nhất thì tách thành cáu cặn đầu tiên. Các muối canxi sunphít và canxi sunphát và một bộ phận muối canxi của acid hữu có độ hòa tan lớn thì phần nhiều tạo thành cáu cặn ở hiệu sau. Do đó từ nồi 1 đến nồi cuối các cặn phốt phát giảm trong khi đó cáu cặn sunphát tăng.

- Các oxit kim loại như oxit manhê, nhôm, sắt trong dung dịch đường cùng với nồng độ tăng dần của dung dịch đường, không ngừng tách ra thành cặn trong các hiệu. Đặc biệt là silic, loại cặn này tăng theo vị trí nồi trong dãy bốc hơi và đóng bám lại phần lớn ở nồi cuối.

Do vậy cặn ở bình đầu ít, mềm, xốp dễ loại trừ, cặn ở những bình cuối nhiều cứng khó loại trừ- Các muối canxi hòa tan sau khi phản ứng thay thế với các muối cacbônat can xi hòa tan tạo

thành cacbônat canxi cáu cặn.CaA2 + K2CO3 CaCO3 + 2KACaA2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaA

- Các muối bi cacbônat và bisunphít canxi hòa tan khi nóng bị phân hủy thành muối can xi có độ hòa tan thấp và kết tủa

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Ca(HSO3)2 CaSO3 + H2O + SO2

Sự phân bố cặn và chiều hướng đóng cặn:Sự phân bố cặn ở các ống của nồi bốc hơi tùy thuộc chủ yếu vào tốc độ tuần hoàn hoặc trạng thái chuyển động của dung dịch: các cặn đóng ở chỗ mà khối dung dịch ít chuyển động và tốc độ tuần hoàn yếu. Chiều hướng đóng cặn: ở phần dưới các ống trao đổi nhiệt, nơi mà khối nước chè chuyển động tương đối kém, cặn đóng dày hơn nhiều so với phần trên đỉnh các ống nơi mà nước mía luôn phun phọt. Khi kiểm tra mức thông rửa một nồi bốc hơi không nên hài lòng với cách nhìn phía trên các ống: qua ống trung tâm nên thả một bóng đèn chiếu sáng xuống đáy và nhìn từ trên cao sẽ nhận rõ được tình trạng phía dưới ống.

b. Anh hưởng của cặn tới bốc hơi:- cáu cặn là một chất truyền nhiệt rất thấp, hệ số dẫn nhiệt trung bình của cặn trong các nồi bốc

hơi là 0.45 kcal/m2.oC.h.m nếu so sánh với thép là 39 thì cách nhau rất xa, cho nên cặn bám trên bề mặt ống truyền nhiệt sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt ở bình bốc hơi, giảm cường độ bốc hơi ở các bình, mức độ giảm nhiều hay ít phụ thuộc vào chiều dày lớp cặn. Cặn đóng càng nhanh càng nhiều thì tốc độ bốc hơi càng chậm.


Trang 54

- Trong hệ bốc hơi nhiều bình bình cuối có chiều dày lớp cặn lớn nhất nên hệ số truyền nhiệt thấp, cường độ bốc hơi rất thấp vì vậy công tác tẩy cặn phải được tiến hành thường xuyên và nên giữ khối lượng nước mía tối thiểu khi cho đi qua các nồi bốc hơi.

c. Biện pháp loại trừ cáu cặn:Cặn đóng bám rất nhanh do đó phải ngừng định kỳ hàng tuần dài hoặc ngắn ngày để thông rửa, việc thông rửa được thực hiện bằng 2 cach: thông cơ học bằng máy thông ống; nấu tẩy hóa học với xút hoặc/và acid. Thông cơ học:- được thực hiện bằng máy thông ống chạy điện.- nhược điểm việc thông cơ học khá khó chịu và tốn kém về nhân công, có thể cào xước các vảy

nhỏ kim loại. Đồng thời thiết bị thông cặn khi đưa vào nồi bốc kín phải cần bộ đổi điện nhỏ để hoạt động ở điện áp thấp (24v) để không gây nguy hiểm cho người hoặc phải dùng máy thông ống chạy bằng khí nén thì đòi hỏi máy nén khí tương đối mạnh.

Nấu tẩy hóa học:- quá trình này bao gồm việc nấu sôi dung dịch xút NaOH hoặc acid HCl trong nồi bốc hơi. Các

phương pháp sử dụng thay đổi nhiều hầu như luôn luôn dùng xút, đôi khi dùng lần lượt xút và acid hoặc dùng kết hợp với NaCl hoặc Na2CO3

- Loại hóa chất sử dụng tùy theo từng vùng, từng nhà máy mà lượng hóa chất sử dụng ở các nồng độ khác nhau và cách nấu cũng khác nhau: thông thường nồng độ xút dùng từ 5-32oBe, đôi khi dùng đến 40o Be. Với acid không bao giờ vượt quá 3% thường dùng với dung dịch 1% hoặc 0.5% hoặc 0.25%

nấu xút ở nồng độ 30-32oBe trong 3 giờ sau đó với HCl trong 1 giờ. nấu acid HCl 1%; rửa nước; nấu dung dịch xút NaOH 8%. đôi khi sử dụng thêm một số hóa chất khác: có nơi cho thêm vào dung dịch xút 27 Be (50Bx)

NaCl theo tỷ lệ 1 kg NaCl cho 100 lít. Hoặc có nơi cho là nấu tẩy tốt nhất với hổn hợp 60-75% NaOH và 40-25% Na2CO3. Tính trên 1 tấn mía 55-100gam hổn hợp này và 100-150gam HCl.

Ở một số nơi cho rằng chỉ nấu tẩy với xút tốt hơn rất nhiều so với cách nấu acid và tiếp đó nấu xút.

- Sau khi nấu hoá chất thì rửa nước, luôn luôn mở hơi vào chùm ống : cặn đã yếu và mềm hơn sẽ khô lại, nứt vỡ răng rắc và rơi xuống đáy nồi. Và cặn được lấy ra dễ dàng bằng cách thông chổi.

- Công việc nấu tẩy được kết thúc bằng việc làm sạch đáy nồi với cách mở cửa xả đáy.- Tái sinh lại dung dịch xút bằng cách cho thêm hóa chất đến nồng độ yêu cầu và có thể dùng như

vậy đến cả chục lần. Dung dịch HCl do nhanh chóng bị mất hoạt lực nên thường dùng chỉ một lần. Phải kiểm tra pH trước khi nấu thông thường phải <3 trước khi nấu acid và không nên để lên 5.5 trong quá trình nấu.

d. Biện pháp ngăn ngừa sự đóng cặn:Ngoài biện pháp cải tiến thao tác, tăng cường quản lý nhằm giảm bớt cáu cặn sinh ra còn có biện pháp phòng ngừa sự đóng cặn đó là:- sử dụng các thiết bị ion hóa- gia thêm các hóa chất: dùng Busperse 2139, tỷ lệ dùng từ 10 -30 ppm tuỳ theo cặn nhiều hay ít,

cho vào nước mía trước khi vào nồi bốc hơi. Tuy nhiên bằng hóa chất nào cũng không cho phép bỏ qua sự nấu tẩy bằng hóa chất cũng như

thông bằng cơ học, chỉ có thể kéo dài thời gian sử dụng hơn thôi.


Trang 55

PHẦN D : NẤU ĐƯỜNG - TRỢ TINHCHƯƠNG 7: NẤU ĐƯỜNG

I. MỤC ĐÍCH NẤU ĐƯỜNG: Mục đích của nấu đường là tách nước từ mật chè đưa dung dịch đến trạng thái quá bảo hòa từ đó làm xuất hiện những tinh thể đường . Sản phẩm của quá trình nấu đường gọi là đường non gồm có tinh thể đường và mật cái. II. MỘT SỐ KHÁI NIỆM:1. Độ hòa tan của saccaroza:- Độ hòa tan của saccaroza trong dung dịch không tinh khiết:

Trong dung dịch không tinh khiết độ hòa tan của saccaroza phụ thuộc vào các chất không đường. Chúng có ảnh hưởng khác nhau đến độ hòa tan của saccaroza. Một số làm tăng độ hòa tan của saccaroza như KCL, NaCl .. Một số khác làm giảm như K2SO4. Nói chung các chất tro làm tăng độ hòa tan saccaroza, ngược lại đường khử và một số muối hữu cơ làm giảm độ hòa tan. Ảnh hưởng đến độ hòa tan của đường không chỉ số lượng chất không đường và nhiệt độ mà còn là thành phần và chất lượng của chúng. Đó là tác nhân rất quan trọng không thể quên được vì ảnh hưởng lớn đến độ tinh khiết và sự tạo mật cuối.- Độ hòa tan của đường sacarôza ở một nhiệt độ nhất định là lượng đường hòa tan được trong một

đơn vị nước ở nhiệt độ đó. Độ hòa tan thường được biểu diễn bằng số kg đường hòa tan trong 1 kg nước ở cùng nhiệt độ, gọi hệ số hòa tan.

2. Hệ số bão hòa: - Dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ nhất định là dung dịch có nồng độ cao nhất ở nhiệt độ đó hoặc

dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ nhất định là dung dịch có nồng độ bằng độ hòa tan ở nhiệt độ đó.

- Hệ số bão hòa (')+ Định nghĩa: Tỷ số giữa hệ số hòa tan saccaroza trong dung dịch đường không tinh khiết (H1) và hệ số hòa tan trong dung dịch tinh khiết (Ho) ở cùng một nhiệt độ gọi là hệ số bảo hòa (').

' = H1/Ho

+ Ý nghĩa của hệ số bão hòa:* Khi '>1 độ hòa tan của saccaroza trong dung dịch không tinh khiết lớn hơn trong dung dịch tinh khiết chất không đường làm tăng độ hòa tan* Khi '=1 các chất không đường không ảnh hưởng đến độ hòa tan saccaroza.* Khi '<1 các chất không đường làm giảm độ hòa tan của saccaroza.

Do đó, hệ số bảo hòa phụ thuộc vào độ tinh khiết dung dịch và chất lượng của các chất không đường có trong dung dịch.

Đối với sx đường mía '<1 , sản xuất đường từ củ cải '>1 nó thể hiện ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu đối với quá trình sản xuất.3. Hệ số quá bảo hòa: - Dung dịch chứa nhiều đường hơn dung dịch bão hòa gọi là dung dịch quá bão hòa. Nghĩa là

lượng đường hòa tan trong mỗi phần nước vượt quá lượng đường hòa tan trong mỗi phần nước của dung dịch bảo hòa ở cùng nhiệt độ gọi là dung dịch quá bão hòa.

- Đường chỉ kết tinh từ dung dịch quá bảo hòa bằng cách làm bay hơi nước hoặc làm lạnh để giảm độ hòa tan của đường ở nhiệt độ thấp.

- Hệ số quá bảo hòa :


Trang 56

+ ĐN: Hệ số quá bão hòa đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước của dung dịch nghiên cứu (H) với lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước của dung dịch bảo hòa ( H1) ở cùng nhiệt độ.

H: lượng đường trong một đơn vị nước của dung dịch nghiên cứuH1: lượng đường trong một đơn vị nước của dung dịch bão hòa.

= H/H1

+ Ý nghĩa:Nếu >1 H> H1 : dung dịch quá bão hòa

=1 H=H1 : dung dịch bão hòa <1 H<H1 : dung dịch chưa bão hòa.

+ Đối với dung dịch đường sacarôza tinh khiết thì H1=Ho . Đối với dung dịch đường không tinhkhiết việc xác định lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước của dung dịch bảo hòa H1 khá phức tạp vì thế nên người ta coi như H1 Ho và hệ số quá bảo hòa lúc này được gọi là hệ số quá bão hòa biểu kiến ký hiệu 1.

1=H/H0

+ Mối liên hệ giữa hệ số quá bão hoà thực , hệ số quá bão hoà biểu kiến 1 và hệ số bão hoà ’ như sau: ’ = H1/H0; 1=H/H0 mà =H/H1= 1.Ho/’. Ho => =1/’ khi dung dịch đường có độ tinh khiết cao H1 Ho nên 1 độ tinh khiết dung dịch không cao thì hai hệ số đó khác nhau nhiều.III. QUÁ TRÌNH KẾT TINH ĐƯỜNG Quá trình kết tinh đường chia làm 2 giai đoạn:- sự tạo mầm tinh thể- sự lớn lên của tinh thể1. Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm:- khi đường hòa tan trong nước tạo thành dung dịch đường thì các phân tử đường phân bố đều

trong không gian của phân tử nước và luôn luôn chuyển động không ngừng tạo thành một dung dịch đồng nhất.

- Ơ một điều kiện nào đó khi dung dịch đường trở thành bão hòa thì các phân tử đường sẽ điền đầy ổn định vào khắp không gian của phân tử nước tạo thành trạng thái cân bằng ổn định.

- Khi số phân tử đường tăng lên sẽ tạo thành trạng thái quá bão hòa nên sự cân bằng bị phá vỡ. Khi số phân tử đường nhiều đến một số lượng nhất định thì khoảng cách giữa chúng ngắn lại, cơ hội va chạm tăng lên , vận tốc giảm đi tương ứng và đạt tới mức lực hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đường kết hợp với nhau hình thành thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường ở trạng thái hòa tan thành đường ở thể rắn. Đó là các nhân tinh thể. Nếu tiếp tục duy trì mức quá bão hòa để tinh thể tiếp tục tách ra thì nhân tinh thể tiếp tục xuất hiện.

2. Sự lớn lên của tinh thể: - Khi nhân tinh thể xuất hiện thì những phân tử đường ở gần mầm tinh thể không ngừng bị mặt

ngoài của nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh thể , đồng thời xếp từng lớp từng lớp ngay ngắn theo hình dạng tinh thể làm cho tinh thể lớn lên dần.

- Khi đó số lượng phân tử đường dư gần bề mặt tinh thể đường giảm xuống và số lượng phân tử đường ở xa tinh thể đường tăng lên tương đối làm xuất hiện hai khu vực nồng độ:

+ lớp dung dịch không chuyển động xung quanh bề mặt tinh thể có bề dày là d có nồng độ là c’: đó là lớp dung dịch bão hòa hoặc chưa quá bão hòa + cách bề mặt tinh thể đường một khoảng cách d là lớp dung dịch có nồng độ cao C: đó là lớp dung dịch quá bão hòa cao.

c’ d


Trang 57

C

- Do chênh lệch nồng độ C> c’ nên các phân tử đường sẽ không ngừng khuyếch tán từ lớp dung dịch C qua khoảng cách d và lắng đọng lên bề mặt tinh thể đã có và làm cho tinh thể lớn lên. Khi đó lớp dung dịch sát bề mặt tinh thể lại có nồng độ c’ như cũ và quá trình cứ tiếp diễn như vậy làm cho tinh thể không ngừng lớn lên.

IV . TỐC ĐỘ KẾT TINH:1. Định nghĩa:

Tốc độ kết tinh là lượng đường kết tinh trong 1 phút trên 1 m2 bề mặt tinh thể Công thức định nghĩa:

K= S/F.K: tốc độ kết tinh : mg/m2.phútS: lượng đường kết tinh, mgF: diện tích bề mặt tinh thể m2

: thời gian kết tinh, phút

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tinh đường:a. Anh hưởng của mức độ quá bão hòa:

Tốc độ kết tinh tỷ lệ thuận với nồng độ dư so với dung dịch bảo hoà , hay tỉ lệ với hệ số bão hòa dư (-1). Ví dụ dung dịch có nồng độ quá bão hòa =1,1 thì độ quá bão hòa dư (-1)=1,1-1=0,1. Một dung dịch khác có độ quá bão hòa =1,05, thì độ quá bão hòa dư (-1)=0,05. Dung dịch trước sẽ kết tinh nhanh hơn hai lần so với dung dịch sau (0,1/0,05=2). Như vậy khi độ quá bão hòa dư (-1) tăng, tốc độ kết tinh tăng, nhưng nếu độ quá bão hòa dư tăng lên quá thì độ nhớt dung dịch sẽ tăng lên, do đó tốc độ kết tinh sẽ giảm đi. Do vậy trong quá trình sản xuất thường khống chế độ quá bão hòa ở mức độ thích hợp.b. Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ kết tinh tăng. Mặt khác khi nhiệt độ tăng độ nhớt dung dịch giảm do đó tốc độ kết tinh tăng. Thực nghiệm chứng minh rằng khi nhiệt độ tăng lên 10oC, tốc độ kết tinh tăng lên hai lần. Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm chất lượng của đường, vì vậy không nên nấu đường ở nhiệt độ quá cao.c. Độ tinh khiết của dung dịch:- Đây là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh. Độ tinh khiết giảm tốc độ kết tinh

giảm rất nhiều, dung dịch có độ tinh khiết 100% có tốc độ kết tinh K lớn gấp 2 lần tốc độ kết tinh của dung dịch có độ tinh khiết 92%.

- Kinh nghiệm cho thấy , nâng cao độ sạch của nước mía, loại bỏ tối đa những tạp chất dạng keo có độ nhớt cao thì có tác dụng rất tốt đến quá trìh nấu đường.

- Đây là nguyên nhân vì sao nấu đường cấp thấp tốn nhiều thời gian hơn.d. Độ nhớt: Độ nhớt tăng tốc độ kết tinh giảm. Nhưng độ nhớt không phải là một yếu tố độc lập, để giảm nó cần quan tâm đến các yếu tố khác như nhiệt độ và độ tinh khiết. Loại chất không đường: các chất keo làm cho độ nhớt tăng lên.e. Sự khuấy trộn:

Sự khuấy trộn có ảnh hưởng tốt đối với quá trình kết tinh vì nó giúp quá trình khuếch tán đường trong mật đến bề mặt tinh thể nhanh hơn, tạo thuận lợi cho giai đoạn lớn lên của tinh thể. Đối với đường non có độ tinh khiết thấp, độ nhớt lớn nên sự chuyển động của những tinh thể đường trong đường non khó khăn. Vì vậy sự khuấy trộn có ý nghĩa lớn.


Trang 58

Nếu không khuấy trộn các tinh thể sẽ lắng xuống đáy thiết bị, nhưng khuấy nhanh chẵng những không tăng tốc độ kết tinh mà còn bào mòn tinh thể. Khuấy trộn không ảnh hưởng lớn đến tốc độ kết tinh.

Khi kết tinh đường trong nồi nấu thì sự khuấy trộn chính là sự đối lưu của đường non. f. Kích thước tinh thể:

Tinh thể lớn rơi trong đường non nhanh hơn các tinh thể bé do đó giảm chiều dày lớp mật giữa các tinh thể làm tăng tốc độ khuyếch tán của các phần tử đường lên bề mặt tinh thể do đó tốc độ kết tinh tăng.

Nếu tinh thể bé, tổng diện tích bề mặt lớn, lượng đường kết tinh trong một thời gian nhất định lớn hơn, kết tinh dễ hơn, ít tạo tinh thể dại. Như vậy tốc độ kết tinh của tinh thể lớn và tinh thể bé được coi là như nhau.g. Số lượng tinh thể trong đường non:

Số lượng tinh thể nhiều sẽ cản trở chuyển động của chúng trong khối đường non, làm giảm tốc độ kết tinh. Mặt khác, số lượng tinh thể lớn khoảng cách gần nhau hơn nên các phân tử đường trong mật dễ khuếch tán đến bề mặt tinh thể hơn và làm tăng tốc độ kết tinh. Hai ảnh hưởng này hầu như cân bằng nhau.

Mặc dù kích thước và số lượng tinh thể không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ kết tinh nhưng khi nấu đường cần phải có yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước và số lượng tinh thể của từng loại đường non. Cùng 1 khối lượng tinh thể nếu tinh thể có kích thước nhỏ thì số lượng sẽ nhiều tổng diện tích bề mặt kết tinh lớn , lượng đường thu được nhiều và quá trình kết tinh dễ. Khi kết tinh đường yêu cầu đủ diện tích bề mặt tinh thể và đảm bảo yêu cầu về kích cở hạt đường. V. ĐẶC TÍNH NƯỚC ĐƯỜNG Ở CÁC ĐỘ BÃO HÒA KHÁC NHAU:- Độ quá bão hòa <1: Nước đường chưa bão hòa tinh thể đường hòa tan trong dung dịch.- Độ quá bão hòa = 1: Nước đường vừa đủ bão hòa, không hòa tan các tinh thể đang tồn tại,

cũng không sinh ra các tinh thể mới.- Độ quá bão hòa > 1: nước đường quá bão hòa chia ra 3 vùng quá bão hòa như sau:+ Vùng ổn định: =1,05 đến 1,2: trong vùng này tuơng đối ổn định, nước đường chưa thể sinh ra nhân tinh, nếu đã có nhân thì tiếp tục lớn lên. Ứng dụng: Dùng kỹ thuật bỏ bột đường khởi tinh (bôt đường làm nhân kết tinh) thường được tiến hành ở giai đoạn này, vào lúc độ quá bão hòa bằng 1,1.+ Vùng trung gian: Độ quá bão hòa từ =1,2-1,3: trong dung dịch đường có đầy đủ nhân kết tinh, cần khống chế nuôi dưỡng cho tinh thể lớn lên sẽ có khả năng xuất hiện tinh thể mới. Trong phạm vi này vì nước đường không ổn định, nếu không có ảnh hưởng bởi điều kiện ngoại lai thì không dễ hình thành nhân kết tinh, nhưng nếu có kích thích như khuấy, hút không khí lạnh vào hoặc rắc đường hạt vào hoặc dao động sóng âm đều có khả năng xuất hiện nhân kết tinh. Ứng dụng: Phương pháp kích thích khởi tinh được khống chế trong khu vực này.+ Vùng biến động: Độ quá bão hòa từ = 1,3-1,4: Hình thành nhiều tinh thể. Nếu khống chế thao tác nấu đường trong phạm vi này sẽ sinh ra rất nhiều tinh thể. Ứng dụng : Phương pháp khởi tinh tự nhiên khống chế trong phạm vi trên.

Các phân chia độ quá bão hòa trên chỉ để thuyết minh rõ các quy luật đặc trưng của độ bão hòa từ thấp đến cao của nước đường, nắm vững quy luật này để chủ động khống chế khi nấu đường. Trong dung dịch đường không tinh khiết, các số liệu ở các giai đoạn bão hòa trên có khác nhau đôi chút, thí dụ có loại nước đường độ tinh khiết thấp, độ quá bão hòa trong nồi đạt tới 1,6 mà vẫn chưa thấy xuất hiện tinh thể mới.VI. NẤU ĐƯỜNG CHÂN KHÔNG* Ưu điểm của nấu đường chân không:


Trang 59

Nấu đường dùng cách hạ thấp áp lực không gian bốc hơi, tức là nấu đường dùng chân không sẽ được nhiệt độ đường non tương đối thấp, điều này có nhiều ưu điểm:- Nếu nhiệt độ hơi nước dùng để nấu đường không đổi, nếu nhiệt độ đường non thấp thì chênh

lệch nhiệt độ giữa hơi nước và đường non càng cao, hiệu suất truyền nhiệt càng cao, nước bốc hơi càng nhanh. Như vậy có thể rút ngắn thời gian nấu đường, có thể giảm tương đối diện tích truyền nhiệt nồi nấu đường, thiết bị có thể đơn giản hóa.

- Đồng thời do chênh lệch nhiệt độ giữa đường non và hơi nước lớn, đường non sôi mạnh, đối lưu sẽ tốt, có lợi cho tinh thể hấp thu đường. Ngược lại, nếu độ chênh lệch nhiệt độ giữa đường non và hơi nước không đổi, nhiệt độ đường non thấp thì nhiệt độ hơi nước không cần quá cao. Như vậy có thể dùng hơi nước áp lực thấp để nấu đường.

- Nhiệt độ sôi của đường non thấp, tổng nhiệt lượng trong hơi ít, có nghĩa là nhiệt lượng dùng để làm bốc hơi số hơi đó ít, tức là có thể tiết kiệm hơi nước nấu đường, cũng như vậy có thể giảm lượng nước làm lạnh cho tháp ngưng tụ.

- Nguyên liệu nấu đường mang tính axít, mà trong điều kiện có tính xít thì tốc độ chuyển hóa sẽ tăng lên khi nhiệt độ lên cao, do đó nhiệt độ nấu đường thấp có thể giảm được tổn thất chuyển hóa đường.

- Tránh một số tạp chất trong nước đường do phân giải ở nhiệt độ cao sinh ra axít hữu cơ và amoniac, làm màu sắc của đường tăng lên.

- Độ hòa tan của đường tăng khi nhiệt độ tăng, do đó nhiệt độ đường non thấp có thể thu được mật chứa đường ít, việc này trong hệ thống nấu đường nhiều giai đoạn sẽ có giá trị thực tế đối với việc giảm lượng mật phải nấu lại và giảm tổn thất đường trong mật phế phẩm.

VII. SỰ ĐỐI LƯU CỦA ĐƯỜNG NON TRONG NỒI NẤU1. Tác dụng của sự đối lưu của đường non:Nấu đường chủ yếu dựa vào nước không ngừng bốc hơi, duy trì đường non ở độ bão hòa cần thiết, tiến hành các thao tác để hoàn thành nhiệm vụ nấu đường. Đường non đối lưu tốt, tốc độ bốc hơi của nước nhanh, có thể rút ngắn thời gian nấu đường, như vậy có thể tăng số lượng sirô nấu đường, giảm tổn thất chuyển hóa đường và có tác dụng giảm sự gia tăng của sắc tố.- Nhờ có sự đối lưu của đường non, có sự khuấy trộn làm tinh thể di chuyển vị trí trong mật cái

làm tinh thể có cơ hội đi vào khu vực nồng độ cao có nhiều phân tử đường để tăng thêm sự chênh lệch về nồng độ của khu vực nồng độ cao và nồng độ thấp, có lợi cho đường khuyếch tán và trầm tích. Do đó đối lưu tốt của đường non làm cho tốc độ kết tinh nhanh hơn.

- Đối lưu tốt có thể giảm đi sự khác biệt về phân bố nhiệt độ, chống hòa tan tinh thể cục bộ, sinh ra tinh thể giả và sinh ra hiện tượng cốc hóa trên ống gia nhiệt.

- Đường non đối lưu không tốt thường sinh ra hiện tượng dính tinh thể, tụ tinh thể, một bộ phận đường non ở ống gia nhiệt có thể vì quá nhiệt mà sinh ra hòa tan tinh thể cục bộ, bị cháy ... như vậy đối lưu đường non ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả nấu đường.

- Đối lưu đường non mạnh quá dễ dẫn đến thoát đường, ngoài ra đối lưu có quan hệ đến tốc độ bốc hơi, đối lưu gấp quá làm cho bốc hơi nhanh quá làm cho sự bay hơi nước nhanh hơn sự kết tinh, làm sinh ra tinh thể giả. Do đó tốc độ đối lưu của đường non cần kết hợp với nhu cầu cụ thể khống chế thích đáng.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến đối lưu của đường non: - a. Hiệu suất truyền nhiệt: ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt có các yếu tố sau:

Độ chân không: độ chân không càng cao, điểm sôi của đường non càng thấp, sự chênh lệch nhiệt độ với hơi nước ở áp lực nhất định càng lớn, hiệu suất truyền nhiệt càng cao, đối lưu đường non càng nhanh.

- Lượng hơi vào không đủ, đường non thiếu nguồn nhiệt cần thiết để sôi và bốc hơi, thì đối lưu sẽ chậm, thậm chí ngừng hẳn.


Trang 60

- Thải khí không ngưng không triệt để, một mặt hạ thấp hiệu suất truyền nhiệt của hơi nước, mặt khác chiếm chỗ của hơi nước tức làm giảm nguồn nhiệt của đường non.

- Thải nước ngưng tụ không tốt thì nó sẽ chiếm một phần hoặc toàn bộ không gian của bình hơi, làm cho sự trao đổi nhiệt giữa hơi nước và đường non giảm đi một phần hoặc toàn bộ.

- Hình thức kết cấu của nồi kết tinh: hình thức cấu tạo, vật liệu ống truyền nhiệt .b. Tính lưu động của đường non: tính lưu động kém thì tốc độ đối lưu chậm. Tính lưu động phụ thuộc vào các yếu tố sau:- Độ tinh khiết của đường non- Nồng độ đường non- Tỷ lệ tinh thể và nước đường của đường non c. Mức đường non trong nồi: Mức cao, áp lực tĩnh lớn, lưu động của đường non lên phía trên gặp sức cản lớn nên đối lưu kém. Khi nấu đường non đến mức thể tích đã lớn phải nâng cao áp lực để tăng chênh lệch nhiệt độ, giúp đối lưu tốt.

VIII. CÁC QUÁ TRÌNH LÝ HÓA XÃY RA TRONG QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG:1. Chuyển hóa đường:

Đường non trong nồi sau khi hình thành tinh thể thì tính ổn định cao, thành phần hóa học và đặc tính tinh thể không có gì thay đổi lớn. - Sự chuyển hóa đường chủ yếu ở mật cái. - Các yếu tố làm cho mật cái chuyển hóa là nhiệt độ, pH và thời gian. Vì sử dụng công nghệ làm

sạch sunphít hóa nên pH mật chè 5-6; sau đó qua nhiều lần nấu, do các loại phản ứng hóa học, độ axít của nó giảm đi đôi chút. Nưóc đường có tính axít như vậy cộng với nhiệt độ trong khoảng 65 đến 75oC thì sự chuyển hóa đường là tất nhiên.

2. Phân hủy đường khử:Trong quá trình nấu đường xãy ra sự phân hủy đường khử do:- Phản ứng tạo chất màu giữa đường khử với acid amin. - Đường khử phân hủy tạo những hợp chất acid hữu cơ...- Lượng đường tổn thất do 2 phản ứng đó khoảng 1,1-1,5%, đường non có độ tinh khiết càng thấp,

sự phân hủy đường càng tăng... 3. Phản ứng của các chất không đường hữu cơ và vô cơ:- Trong quá trình nấu đường khi nồng độ dung dịch tăng lên, nồng độ các chất không đường tăng.

Một số đạt đến trạng thái quá bảo hòa và có khả năng kết tinh với đường hoặc kết tủa như muối canxi, manhê của một số acid hữu cơ như canxi aconitat, magiê aconitat và canxi oxalat và vô cơ canxi sunphít, canxi phôt phát

- Một số acid amin kết hợp với đường khử tạo thành hợp chất hữu cơ chứa ni tơ tan trong dung dịch, ngòai ra còn hàng loạt các phản ứng khác sinh màu do tác dụng của sắt.

- Tiếp nữa là sinh ra đường cháy do đối lưu không tốt, bị quá nhiệt cục bộ. Thực tế thì chỉ cần một ít đường cháy là đã đủ để tinh thể hút vào và bị nhuốm màu.

- Các chất khác như tinh bột, pectin có khả năng kết tinh cùng với sacarôza và liên kết bền trong tinh thể đường.

- Một số tạp chất như sắt, bari và một số phân tử của các chất lắng cặn có thể bị kết tinh đường hấp thu, phân bố đều trong tinh thể hình thành hiện tượng cộng tinh.

4. Hiện tượng khó nấu:Trong thực tế thường có những mẽ đường rất khó nấu, đường non đặc cứng lại trong nồi, bốc hơi chậm không kết tinh được. Nguyên nhân:- mật chè và các nguyên liệu nấu chứa lượng muối canxi cao- dung dịch nấu có độ kiềm cao , một phần đường ở dạng sacarat nên nồng độ và độ nhớt tăng.


Trang 61

- Mía non, keo nhiềuĐòi hỏi công nhân phải giải quyết linh hoạt, xử lý kịp thời.

IX. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG :Có thể chia quá trình nấu đường ra 5 giai đoạn: cô đặc đầu, tạo mầm tinh thể, cố định tinh

thể, nuôi tinh thể lớn lên và cô đặc cuối.1. Cô đặc đầu: Mục đích : Cô dung dịch đến nồng độ cần thiết để đưa dung dịch đến trạng thái quá bão hòa

chuẩn bị cho sự tạo mầm tinh thể. Tùy theo phương pháp gây mầm mà khống chế nồng độ khác nhau.

Điều kiện kỹ thuật: + Giai đoạn này cô ở độ chân không thấp nhất (600-620 mmHg) để giảm nhiệt độ sôi dung dịch (thường nhiệt độ là 60-65oC), giảm sự phân hủy đường. + Lượng nguyên liệu gốc (mật chè hoặc đường hồ) cần phải phủ kín bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu tránh hiện tượng cháy đường. + Tốc độ cho nguyên liệu vào nồi chậm, nếu cho nhanh quá dễ dẫn đến mất đường.+ Ap lực hơi cấp phải thích hợp, nếu cao quá sẽ làm tăng quá tình đối lưu (do nồng độ lúc đầu còn thấp) dễ xãy ra hiện tượng thoát đường.2. Tạo mầm tinh thể: Mục đích: Tạo đủ số lượng mầm tinh thể cần thiết để nấu đường. Điều kiện kỹ thuật:+ Đây là thời điểm quan trọng của quá trình nấu đường. Dùng kinh nghiệm hoặc các dụng cụ kiểm tra để tìm thời điểm tạo mầm tinh thể. + Có thể quan sát sự thay đổi của dung dịch đường trong nồi nấu như sau: đầu tiên dung dịch sôi mạnh, các bọt hơi chuyển động nhanh trên kính quan sát. Khi cô đặc độ nhớt dung dịch tăng lên, sự truyền nhiệt và sự sôi giảm, các bọt khí chuyển động rất chậm, đồng thời các giọt mật rơi chậm trên kính và để lại nhiều vết. Các phương pháp tạo mầm tinh thể:- Tạo mầm tự nhiên:

+ Cô dung dịch đường đến trạng thái quá bão hòa vùng biến động, hệ số quá bão hòa khoảng =1,4, các mầm tinh thể đường tự xuất hiện.

+ Phương pháp này có nhược điểm là kéo dài thời gian nấu đường, vì saccaroza rất khó tự kết tinh, nấu đến nồng độ cao chất lượng đường không đảm bảo, thời gian nấu kéo dài, khó khống chế lượng mầm, độ đồng đều của tinh thể thấp.

+ Phương pháp này hiện nay không được dùng trong các nhà máy đường.- Phương pháp kích thích:

+ Cô dung dịch đường đến trạng thái quá bão hòa thuộc vùng trung gian, hệ số quá bão hòa =1,2-1,3 (nồng độ khoảng 82-83o Bx đối với đường thành phẩm), thay đổi độ chân không đột ngột hoặc cho một lượng mầm rất ít để kích thích sự xuất hiện tinh thể mới.

+ So với phương pháp tạo mầm tự nhiên thì phương pháp này có ưu điểm hơn là rút ngắn thời gian nấu đường, nếu nồng độ lên mầm được khống chế chính xác, thì kích thích một lần là đủ sinh ra một số lượng nhất định các tinh thể với độ đồng đều cao, nhưng số lượng tinh thể khó đạt được chính xác do vậy vẫn khó khống chế lượng mầm tinh thể theo ý muốn. Ngoài ra trong điều kiện độ chân không thay đổi, độ tinh khiết của nguyên liệu thấp ...số lượng tinh thể hình thành do kích thích sẽ khác biệt rất xa.

+ Phương pháp này hiện nay ít dùng trong các nhà máy đường.- Phương pháp tinh chủng:


Trang 62

+ Cô dung dịch đường đến trạng thái bảo hòa thuộc vùng ổn định ở trị số quá bão hòa thấp =1,05-1,1, thêm lượng bột đường, lượng bột đường cho và chính là lượng nhân tinh thể và khống chế không để xuất hiện tinh thể mới.

+ Chuẩn bị bột đường : Bột đường nghiền nhỏ (20m-150m) có thể cho vào dạng khô sau khi nghiền nhưng như vậy khó trộn đều. Tốt nhất là bột đường sau khi nghiền cho vào ancol với tỉ lệ 1:0,8. Dựa vào tính chất dễ bay hơi và nhiệt độ sôi thấp của ancol làm cho các mầm tinh thể được trộn đều.

+ Một số chú ý: Thời gian cho bột đường vào không quá 30 giây. Khống chế độ bảo hòa ở vùng ổn định nếu không sẽ trở thành phương pháp kích thích.

+ Ưu điểm: phương pháp này rút ngắn được thời gian nấu đường đồng thời có thể khống chế được chất và lượng của bột đường, thu được tinh thể có màu sắc, hình dáng đẹp và đạt được số luợng mầm tinh thê cần thiết. Đây là phương pháp được dùng nhiều trong các nhà máy đường.

- Nấu giống (phương pháp phân cắt):+ Nấu một nồi đường non với tinh thể đường có kích thước nhất định, sau đó chia một phần làm

mầm tinh thê để nấu một nồi đường non khác. Phương pháp này đơn giản, dễ khống chế. Thường áp dụng cho đường non B,C.

+ Lượng giống nấu đường non B là 6-8%, C là 22-23 % so với khối lượng chất khô đường non hoặc lớn hơn.

+ Phương pháp này đòi hỏi thời gian lâu, do phải qua công đoạn nấu giống sau đó mới gieo được, nhưng qua công đoạn này thời gian nấu sẽ nhanh hơn. - Đường hồ:

+ Dùng đường cát lấy từ đường non sau khi tách mật , cho thêm mật đường vào để tạo thành đường loãng làm mầm đường để nấu.

+ Thường dùng để nấu đuờng non A; dùng đường B trộn với mật chè thành hổn hợp giống để nấu, thường làm nguyên liệu gốc để nấu đường thành phẩm.

+ Phương pháp này có thể rút ngắn thời gian nấu, do nấu đường mía ở thể rắn dễ nấu hơn so với từ mật đường ở trạng thái nóng chảy đem đi nấu lại.

+ Mật đường dùng để hòa tan có thể là dung dịch chưa bão hòa, cho nên khi hòa tan với đường cát nó sẽ hòa tan một phần đường cát, đồng thời lớp mật bám trên đường cát cũng bị rửa sạch, nồng độ mật đường dùng khoảng 55-65Bx, nhiệt độ 50-65oC. Để giảm màu sắc của mật đường, có thể sử dụng nước nóng thay cho mật đường, tuy đường cát có thể bị hòa tan nhiều hơn một ít nhưng chất lượng tốt hơn.

+ Phương pháp này gần như phương pháp nấu giống, thời gian nấu ngắn và dễ nấu nhưng giảm chất lượng đường do mầm tinh thể là tinh thể đường cấp thấp hơn tạo nên. 3. Chỉnh lý tinh thể (cố định tinh thể) - Mục đích: Sau khi các tinh thể đã tạo đủ, nhanh chóng dùng nguyên liệu hoặc nước nấu 2-3 lần

để giảm độ quá bão hòa xuống còn 1,05-1,1, không cho tinh thể mới xuất hiện. Giai đoạn này gọi là cố định tinh thể Ổn định số lượng tinh thể và làm cho tinh thể cứng và rắc chắc hơn.

- Yêu cầu: + làm cho các tinh thể đã có không bị hòa tan và tinh thể mới không xuất hiện+ khống chế độ quá bão hòa thuộc vùng ổn định bằng các nấu nước 2 - 3 lần.4. Nuôi tinh thể:- Mục đích : Nhiệm vụ của giai đoạn này là nuôi tinh thể lớn lên nhanh chóng và đều, cứng bảo

đảm chất lượng đường bằng cách nấu với các nguyên liệu đã được phối liệu. - Nguyên tắc nạp liệu chung là :


Trang 63

+ Nguyên liệu cho vào nấu phải có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-50C để giữ nhiệt độ sôi trong nồi, tăng khả năng truyền nhiệt và trộn đều với đường non trong nồi.

+ Nguyên liệu có độ tinh khiết cao cho vào trước, nguyên liệu có độ tinh khiết cho vào sau để không ảnh hưởng đến chất lượng đường thành phẩm.

+ Thực hiện nấu nước sau mỗi lần nạp liệu (thường dùng đối với các loại đường cấp thấp)- Một số điểm cần chú ý:

+ Trong giai đoạn nuôi tinh thể có 2 phương pháp nạp liệu: gián đoạn và liên tục. Cho nguyên liệu vào nuôi tinh thể gián đoạn với lượng nguyên liệu khác nhau khi người công nhân thấy cần thiết. Khi vừa cho nguyên liệu vào độ quá bão hòa của đường non giảm, một số tinh thể mới bị hòa tan, độ nhớt đường non giảm. Do thêm mật chè vào nên số tinh thể chuyển ra xa nhau, hệ số truyền nhiệt tăng lên, nước bay hơi nhanh, dung dịch quá bão hòa , đường bắt đầu kết tinh nhanh, lượng mật giảm, lượng đường trong mật tăng lên, độ nhớt tăng, giảm hệ số truyền nhiệt và sự bay hơi nước. Song sự bay hơi nước vượt xa sự kết tinh, do đó độ quá bão hòa tăng, nếu không cho mật hoặc nguyên liệu vào chỉnh lý ngay sẽ sinh ra tinh thể mới. Các tinh thể này sẽ hòa tan trong lần chỉnh lý sau.Nấu liên tục cho hiệu quả cao vì độ quá bão hòa luôn luôn được giữ cố định , sự truyền nhiệt, sự bay hơi và sự kết tinh không bị đứt đoạn, do đó tốc độ kết tinh tăng, giảm sự tạo thành các tinh thể dại. Khi nuôi tinh thể bằng phương pháp này phải đặc biệt chú ý giai đoạn đầu vì lúc này bề mặt các tinh thể còn bé, đường kết tinh chậm sự bay hơi nước lại nhanh, dễ tăng độ quá bão hòa đột ngộtNếu dùng phương pháp gián đoạn thì trong quá trình chỉnh lý cố gắng giữ hàm lượng tinh thể trong nồi nấu cố định, đòi hỏi công nhân có nhiều kinh nghiệm. Còn cho nguyên liệu vào liên tục yêu cầu thao tác phải nghiêm ngặt, chất lượng nguyên liệu, độ chân không, lượng hơi ổn định.

+ Khi nuôi tinh thể do nồng độ dung dịch đặc, nên độ nhớt tăng lên; để giảm độ nhớt trong giai đoạn này nên phân đoạn nấu nước, thường nấu 2-3 lần nước. Đối với nguyên liệu có độ tinhkhiết thấp nấu nước nhiều lần hơn, đặc biệt là dung dịch đường nhiều keo. Nhiệt độ nước cho vào lớn hơn nhiệt độ trong nồi là 10oC, nhưng không nên nấu nước nhiều lần và lượng nước quá nhiều vì như vậy thời gian nấu kéo dài, tốn nhiên liệu. Các loại đường thành phẩm không nên nấu nước.- Trong giai đoạn này khống chế ở độ quá bão hòa thấp 1,1-1,25. Cô đặc cuối:- Mục đích:

Khi nấu đường đến một mức độ nào đó tinh thể đạt kích thước nhất định thì ngừng cho nguyên liệu và tiếp tục cô đến nồng độ ra đường nhằm bốc hơi thêm một phần nước và để kết tinh thêm một phần đường còn lại trong mật.

- Yêu cầu:+ Khống chế tốc độ bốc hơi chậm tránh cô đặc nhanh vì có thể tạo thành tinh thể dại. + Cô đặc đến nồng độ yêu cầu của từng loại đường non. Ở nồng độ cao nhất mà vẫn đảm bảo đối

lưu tốt thì tổn thất đường trong mật sẽ ít nhất.+ Trước khi xả đường non thường cho nước nóng để giảm sự hình thành tinh thể dại do giảm

nhiệt độ đột ngột. Khi đường non đi từ nồi nấu ra ngoài, giảm độ nhớt mật tạo điều kiện ly tâm.

X. CHẾ ĐỘ NẤU ĐƯỜNG:1. Các chế độ nấu đườngChế độ nấu đường còn gọi là hệ thống nấu đường. Dựa vào tình hình nguyên liệu, lý luận nấu đường, thiết bị, trình độ kỹ thuật, loại sản phẩm mà định chế độ nấu đường.Chế độ nấu đường có thể phân làm 2 loại lớn: chế độ nấu trực tiếp và hổn hợp.


Trang 64

a. Chế độ nấu đường trực tiếp: Đây là chế độ nấu đường đơn giản nhất. Đem mật chè nấu thành đường non A, mật A nấu non B và mật B nấu non C. Chế độ nấu đường này không lấy qui cách sản phẩm quyết định phối liệu mà chủ yếu dùng mật chè lần lượt nấu theo độ thuần khiết giảm dần. Do độ thuần khiết giảm dần nên thời gian nấu dài, đường và C nấu được tinh thể nhỏ, không đều. Phương pháp nấu đường này không hợp nguyên tắc sản xuất đường thương phẩm và tính chất kinh tế thấp nên hiện nay không dùng.

b. Chế độ nấu đường hổn hợp: chế độ nấu đường này dựa vào yêu cầu qui cách sản phẩm quyết định lượng và loại nguyên liệu phối liệu đường non. Chế độ nấu đường có thể phân 2,3,4 cấp do đó đường non các cấp không phải là một loại. Ví dụ đường non A dùng nguyên liệu mật chè, mật loãng A và đường hồ, đường C để nấu thành. Nấu C có thể dùng mật nguyên A, mật B, mật chè .... Do đó phân cấp nấu đường là do độ thuần khiết của nguyên liệu quyết định chứ không phải tuần tự nấu. Ngoài chế độ nấu đường phân thành 2,3,4 cấp còn dùng chế độ 2 cấp rưỡi, 3 cấp rưỡi... để không ngừng nâng cao hiệu suất thu hồi đường, giảm tổn thất trong mật cuối..

2. Nấu luyện các loại đường non thông thường:Ngày nay các nhà máy đường ứng dụng phổ biến phương pháp nấu đường 3 giai đoạn, căn

bản đạt được các yêu cầu, sản xuất nhiều đường, sản xuất đường tốt; các loại đường non được phân thành ba loại có thuần độ cao, trung bình và thấp, tức là đường non A,B,C.a. Đường A:

Đường A là đường thành phẩm do đó phải đạt các yêu cầu: tinh thể phải sắc cạnh, trắng, sạch có màu sáng óng ánh, hiệu xuất kết tinh lớn. Có thể dùng tất cả các phương pháp khởi tinh để nấu dường A: phương pháp đường giống, đường hồ và cho bột... Cho đường giống thì có thể hút giống trước rồi tiếp tục nấu sau, cho đường hồ thì nấu mật chè đến độ quá bão hòa =1,05-1,1 rồi cho đường hồ vào. Phương pháp bỏ bột thì nấu đến độ quá bão hòa =1,1-1,15 cho bột đường vào và tiếp tục nấu. Nguyên liệu chính nấu non A là mật chè.

Đường non A nấu đến nồng độ 93-95oBx thì xả xuống. Thường nấu non A mất 2-3 giờ đồng hồ.b. Đường B:

Đặc điểm: tinh thể đều và nhỏ hơn đường A; đường B là sản phẩm trung gian của chế độ nấu đường 3 hệ.

Độ nguyên chất AP của đường non B thường 68-72%; mật nguyên B có độ tinh khiết Ap =45-50%. Nếu độ tinh khiết của mật nguyên B nhỏ hơn 45% thì khó khăn cho nấu C.

Phương pháp nấu giống như đường A. Nguyên liệu chính nấu non B là mật loãng và mật nguyên A.

Đường non B nấu đến nồng độ Bx=96-98 thì xả xuống; thời gian nấu non B khoảng từ 4-6 giờ đồng hồ.c. Đường C:

Đường C là đường cuối cùng của quá trình sản xuất đường vì vậy cần phải chú ý, nấu không tốt sẽ tăng thành phần đường trong mật rỉ.

Độ nguyên chất của đường non C thấp, độ nhớt cao nên kết tinh khó, thời gian nấu kéo dài. AP non C thường 52-58%. Thường nấu mật nguyên B bằng cách pha loãng từ Bx=80% xuống Bx=65-70%.

Bx đường non C sau khi nấu 99%. Thời gian nấu non C trong khoảng 8-10 giờ đồng hồ.


Trang 65

CHƯƠNG 8:TRỢ TINH

I. MỤC ĐÍCH CỦA TRỢ TINH:Tổn thất đường trong mật cuối chiếm khoảng 70% tổng tổn thất của toàn nhà máy. Vì vậy cần tìm mọi biện pháp giảm tổn thất đó nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi đường.Đối với đường non C không thể kết thúc quá trình kết tinh trong nồi nấu vì độ nhớt lớn. Muốn lấy được nhiều đường từ đường non cần thời gian dài và như vậy có thể xãy ra hiện tượng caramen hóa và hiệu quả kinh tế thấp. Vì vậy sau khi nấu đến nồng độ chất khô 98-99%, cần cho đường non và thiết bị trợ tinh để kết tinh thêm, đồng thời làm cho đường non thích ứng với điều kiện ly tâm. Đó chính là mục đích chung của trợ tinh.- Trong quá trình nấu đường giai đoạn cuối của một nồi đường tinh thể tuy đã lớn lên nhất định

nhưng đường trong mẫu dịch còn nhiều, do điều kiện độ chân không, thiết bị, độ thuần khiết của đường non thấp độ nhớt càng tăng nên nấu tiếp tục ở nồi nấu thì tốc độ kết tinh sẽ rất chậm, thời gian sẽ kéo dài, ảnh hưởng đến màu sắc thành phẩm. Để cho tinh thể đường được hoàn chỉnh hơn và để cho tinh thể có khả năng tiếp tục hấp thụ thành phần đường còn trong mẫu dịch, giảm tổn thất cần tiếp tục nấu đường ở một giai đoạn bộ phận khác là trợ tinh.

- Trợ tinh còn có tác dụng làm cho đường non thích hợp với quá trình phân mật (điều khiển độ nhớt và nhiệt độ của đường non).

- Trợ tinh có tác dụng như thùng trữ đường non trước khi phân ly (đối với đường non A, B tác dụng này là chủ yếu).

Đối với đường non A,B có độ tinh khiết tương đối cao nên độ nhớt thấp, vì vậy trong quá trình nấu đường đã kết tinh được một lượng đường lớn trong mật. Ngoài ra nếu mật của nó còn nhiều đường thì có thể nấu đường non B,C nên không nhất thiết phải kéo dài thời gian trợ tinh A, B.

Đối với đường non C là đường non cấp cuối, độ tinh khiết thấp, độ nhớt lớn, tốc độ kết tinh chậm. Khi nấu đường lượng đường kết tinh được không nhiều. Mật của đường non C là mật cuối nếu có độ tinh khiết cao sẽ làm tăng tổn thất đường do đó sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi. Cần chú trọng đến trợ tinh đường non C.

II. NGUYÊN LÝ CỦA TRỢ TINH:Trợ tinh tiếp tục làm cho tinh thể kết tinh nhưng khác nấu đường là không phải dùng phương

pháp đun nóng để bốc hơi phần nước trong đường non làm cho đường non đạt hệ số quá bão hòa và kết tinh mà dùng phương pháp giảm nhiệt độ bằng cách làm lạnh đường non, và do giảm nhiệt độ, độ hòa tan của đường non giảm, nồng độ của dung dịch tăng lên, đường non đạt trạng thái quá bão hòa, tinh thể có khả năng hấp thụ thành phần đường và lớn lên, giảm độ tinh khiết của mẫu dịch, tăng hiệu suất thu hồi, giảm tổn thất.

Ngoài ra do sự bay hơi của dung dịch cũng làm nồng độ dung dịch tăng lên, lợi dụng sự khuấy trộn làm cho nồng độ, nhiệt độ đồng đều trong toàn khối đường non giúp cho các hạt tinh thể lớn lên đồng đều.III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRỢ TINH:1. Thời gian trợ tinh:- Hiệu quả của quá trình trợ tinh được đánh giá bằng độ giảm độ tinh khiết của mật cái trước và

sau khi trợ tinh.- Về thời gian trợ tinh người ta thấy rằng: trong khoảng 10 giờ đầu, độ tinh khiết mật cái giảm

nhanh, sau đó độ tinh khiết mật cái giảm chậm. Vì lúc đầu độ tinh khiết mật cái cao, nhiệt độ cao, độ nhớt thấp nên tốc độ kết tinh nhanh kết tinh

được nhiều đường. về sau: độ tinh khiết mật cái giảm, nhiệt độ giảm, độ nhớt tăng, tốc độ kết tinh giảm tinh thể

lớn chậm.


Trang 66

- Thời gian trợ tinh còn phụ thuộc vào đường non và tốc độ giảm nhiệt độ: đường non có tạp chất ít, tốc độ giảm nhiệt độ nhanh thì thời gian trợ tinh ngắn.

Tốt nhất là không nên kéo dài thời gian trợ tinh, thời gian trợ tinh ngắn nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất thu hồi cao là tốt nhất.2. Sự khuấy trộn:Tác dụng của khuấy trộn:- làm giảm nhiệt độ tăng hệ số quá bão hoà.- làm cho đường non tiếp xúc đều với nước làm lạnh, nhiệt độ giảm đều trong toàn khối đường

non, tinh thể hấp thụ tốt thành phần đường trong mẫu dịch; - đề phòng tinh thể lắng xuống đáy ảnh hưởng đến sự lớn lên của tinh thể và gây trở ngại cho

khuấy.- Tuy nhiên: Tốc độ khuấy không quá nhanh, nhanh quá thì làm cho tinh thể bị mài mòn. làm cho nhiệt độ giảm nhanh tăng hệ số quá bão hoà nhanh dễ sinh ra nguỵ tinh. tiêu hao năng lượng nhiều và có thể sinh ra gãy trục, thường khống chế tốc độ khuấy 0,36-0.5

vòng/phút và phải đảm bảo khuấy liên tục.3. Tốc độ giảm nhiệt độ:- Cần chú ý khống chế tốc độ giảm nhiệt độ vì tốc độ giảm nhiệt liên quan mật thiết với tốc độ kết

tinh. Tốc độ giảm nhiệt độ phải đảm bảo theo một chế độ thích hợp để tốc độ kết tinh tốt. - Tốc độ giảm nhiệt độ nhanh thì có lợi nhưng nhanh quá sẽ sinh ra ngụy tinh và quá bão hòa đột

ngột. Tốc độ giảm nhiệt độ tốt nhất là trong 1 giờ giảm 1 độ có khi giảm từ 1 đến 1,5 độ để rút ngắn thời gian trợ tinh và giữ độ quá bão hoà ở mức thấp 1,1-1,2

- Tốc độ làm nguội phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí, nếu nhiệt độ cao thì tốc độ làm nguội chậm và cấu tạo của thiết bị trợ tinh, thiết bị trợ tinh có hệ thống nước làm mát thì tốc độ hạ nhiệt nhanh, việc bố trí thùng trợ tinh cũng có ảnh hưởng đến sự giảm nhiệt độ. Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm nguội và nhiệt độ của đường non.

4. Đặc tính của đường non: - Độ nhớt đường non ảnh hưởng lớn đến trợ tinh. Độ nhớt phụ thuộc vào hàm lượng tinh thể và độ

nhớt mật cái. Độ nhớt mật cái cao, hàm lượng tinh thể nhiều thì độ nhớt đường non càng lớn, tốc độ kết

tinh càng chậm, khuấy đường non khó khăn tốc dộ kết tinh giảm, giảm hiệu quả trợ tinh. Vì vậy cần khống chế nồng độ đường non thích hợp

Nếu tinh thể nhỏ và nhiều, diện tích hấp phụ đường lớn, trợ tinh dễ. Hàm lượng tinh thể, kích thước tinh thể phải bảo đảm tính đồng đều để tốc độ kết tinh nhanh.IV . CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH TRỢ TINH:Khống chế quá trình trợ tinh chủ yếu là duy trì hệ số quá bão hòa thích hợp, quá trình trợ tinh có thể chia làm 3 giai đoạn:1. Giai đoạn chuẩn bị :Cần chuẩn bị thùng trợ tinh trước khi cho đường non vào. Nhiệt độ của đường non lúc xã ở nồi nấu xuống khoảng 68-72oC, lúc xả đường xuống do giảm nhiệt độ đột ngột của đường non nên dễ sinh ra ngụy tinh. Do đó cần cho nước nóng vào thùng trợ tinh để nâng nhiệt độ lên gần nhiệt độ của đường non. Cũng có thể cho nước nóng vào đường non trong lúc xả đường non xuống. Mục đích của cho nước nóng vừa có tác dụng làm cho đường non loãng ra dễ xả đường xuống vừa có tác dụng duy trì hệ số quá bão hòa thích hợp tránh hiện tượng sinh ngụy tinh. Lúc bắt đầu trợ tinh, nhiệt độ đường non tương đối cao chênh lệch nhiệt độ với không khí lớn, cho nên nhiệt độ giảm xuống tương đối nhanh ( trong 3 giờ đầu nhiệt độ giảm xuống 6oC lúc này dễ sinh


Trang 67

ra các tinh thể giả nhất) nên cần khống chế tốc độ giảm nhiệt độ thích hợp theo thời gian trên cơ sở dựa vào tình trạng thực tế của nhà máy. (khi tháo đường non nồng độ quá cao dễ sinh ra các tinh thể giả, quá thấp làm cho tốc độ trợ tinh chậm lại)2. Giai đoạn trung gian:Đây là thời kỳ trợ tinh chủ yếu. Cần khống chế tốt hệ số quá bão hòa của mật cái ở mức an toàn. Do vậy luôn luôn theo dõi kiểm tra nồng độ và nhiệt độ của đường non. Nếu như độ quá bão hòa không phù hợp với yêu cầu, dùng phương pháp cho thêm nước hoặc mật đường để điều chỉnh nồng độ của mật cái đến mức qui định. Do đó cần phải tính toán trước lượng mật hoặc lượng nước phải cho thêm. Dựa vào việc xác định và tính toán nhiệt độ để tính toán lượng nước cho vào. Tốc độ giảm nhiệt độ nên thích ứng với tốc độ kết tinh. Lúc đường non giảm nhiệt độ quá nhanh có thể cho nước hoặc mật đường hoặc tạm ngừng khuấy để khống chế nhưng không ngừng khuấy quá lâu để tránh đường non bị lắng xuống đáy.Có thể cho nước hoặc mật đường vào liên tục hoặc gián đoạn.3. Giai đoạn cuối:Giai đoạn này nhằm xử lý đường non trước khi tách mật. Đường non sau khi trợ tinh, nhiệt độ của nó và nồng độ của mật cái nhất thiết phải phù hợp với yêu cầu của tách mật. Mà đường non trong quá trình trợ tinh nhiệt độ giảm xuống, độ tinh khiết mật cái giảm, độ nhớt tăng cao. Để thích hợp cho điều kiện phân mật, cần tăng nhiệt độ lên 52-55oC để giảm độ nhớt và đảm bảo nồng độ tiêu chuẩn tương ứng tạo điều kiện phân mật tốt.V. ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT CỦA TRỢ TINH1. Nhiệt độ làm nguội đường non:- Đường non ra khỏi nồi nấu có nhiệt độ khoảng 70-75oC. Ở trợ tinh đường non được làm nguội

đến nhiệt độ: Nhiệt độ thuận lợi nhất làm nguội đường non hạ phẩm là khoảng 41-43oC, và nếu xuống dưới

điểm đó thì mẫu dịch trở thành quá nhớt dính, các phần tử đường bám vào tinh thể sẽ bị nước rửa cần thiết ở phân mật rửa đi mất. Nếu đường non được hâm nóng trước khi phân mật thì có thể hạ xuống 360C.

Đối với đường non có thuần độ cao thì giới hạn hạ nhiệt độ sẽ thấp hơnvì độ keo dính của chúng ít hơn

2. Thời gian trợ tinh:- Theo các nhà nghiên cưú ngành đường, khi dự kiến dùng thùng trợ tinh bình thường để trợ tinh

thì thời gian trợ tinh: Đường non A 12 giờ Đường non B 24 giờ Đường non C 72 giờ- Tuy nhiên trong thực tế phần lớn các nhà máy đường đều rút ngắn thời gian trợ tinh đặc biệt đối

với đường non A, thời gian trợ tinh tối thiểu : Đường non A 2-4 giờ Đường non B 4-10 giờ Đường non C 16-24 giờ3. Tốc độ quay của cánh khuấy:- Tốc độ quay yêu cầu 0.5 đến 0.75 vòng/phút. Nhưng tốc độ đó không quan trọng lắm, người ta

thử hạ thấp hơn cũng không ảnh hưởng gì, những trị số thấp là tốt nhất và nên dùng ở 0.5 vòng/phút.

4. Dung tích thùng trợ tinh:


Trang 68

- Dung tích đơn vị của thùng trợ tinh được xác định tùy theo dung tích của nồi nấu. Không được trộn lẫn vào trong một trợ tinh những tinh thể của hai nồi nấu và cũng không được nhả đường non nóng vào trong trợ tinh còn một nửa đường non đã nguội.

- Dùng những thùng trợ tinh có dung tích đơn vị bằng dung tích nồi nấu cộng thêm 15 đến 20% hoặc có thể dùng 2 trợ tinh để chứa đường non của một nồi nấu ví dụ 2 thùng 30 m3 cho nồi nấu 50m3.

5. Pha loãng đường non:- Để sự lưu chuyểnvà sự kết tinh được dễ dàng, có thể pha loãng đường non trong thùng trợ tinh

nhằm: khống chế độ quá bão hòa ở mức thích hợp cho tinh thể đường hấp thu thành phần đường trong

mật cái và làm cho mật cái đường non đạt nồng độ tách mật thích ứng- Yêu cầu: thường dùng một loại mật gần giống với mẫu dịch của đường non để pha loãng. việc pha loãng nhất là pha bằng nước nóng làm chậm sự hấp thu đường trong mẫu dịch, nên

tránh. Trong trường hợp bắt buộc phải pha loãng để phân mật thì phải thực hiện đúng 2 hoặc 2 giờ trước khi phân mật.

thêm mật hay nước đều phải qua điều tra, tính toán mà định lượng cho thêm, chú ý đến nhiệt độ, phương phức cho thêm nên liên tục và nhiều lần.

Vị trí cho thêm là ở đáy và bề mặt đường non sao cho nó nhanh chóng thấm vào đường non là được.

6. Hâm nóng đường non: thường hâm nóng đường non trước khi phân mật nhằm làm cho độ nhớt đường non giảm, phù

hợp với khả năng cơ giới của máy tách mật.- Hâm nóng bằng cách cho nước nóng đi trong ống xoắn hoặc cho trực tiếp vào máng phân phối

đường non, nhiệt độ nước nóng cho vào không được quá cao tránh hòa tan đường- Thường hâm nóng đường non C đến 50-55oC


Trang 69

PHẦN E: LY TÂM - HOÀN TẤTCHƯƠNG 9 LY TÂM

I. MỤC ĐÍCH CỦA LY TÂM:- Mục đích chính của ly tâm là tách tinh thể đường ra khỏi mật cái bằng lực ly tâm trong các thùng

quay với tốc độ cao. Đối với đường non A sau khi ly tâm nhận được đường A, mật nâu (mật nguyên A) và mật trắng (mật loãng A).

- Ly tâm còn có nhiệm vụ phải đảm bảo chất lượng đường thành phẩm và độ tinh khiết của mật theo yêu cầu sản xuất

II. NGUYÊN LÝ LY TÂM:- Đường non là một hổn hợp huyền phù (gồm tinh thể đường và mật cái) . Về nguyên tắc để tách

pha rắn ra khỏi pha lỏng thì dùng các phương pháp lắng ly tâm, lắng trọng lực, lọc ly tâm. Tuy nhiên đường non có tỷ lệ pha rắn lớn, độ nhớt lớn nên để tách các tinh thể đường ra khỏi mật người ta dùng phương pháp lọc ly tâm và dựa trên nguyên lý lực ly tâm.Khi máy ly tâm quay làm cho đường cát (vật rắn) trong đường non tách rời khỏi mật cái (vật lỏng) là lợi dụng lực ly tâm. Mâm máy ly tâm quay sinh ra lực ly tâm làm cho mật văng ra qua lưới bên thành máy, còn đường cát hạt to không lọt qua lưới thì nằm lại

Để tăng lực ly tâm ta có thể tăng đường kính mâm quay hoặc số vòng quay. Tuy nhiên nếu tăng bán kính quay thì sẽ gây trở ngại cho thao tác, lắp đặt nên để tăng lực ly tâm có thể tăng số vòng quay, tuy nhiên không được quá tốc độ tối đa cho phép. IV. CHU KỲ LY TÂM TÁCH MẬT:1. Khởi động:

Đầu tiên kiểm tra mâm quay bằng cách dùng tay xoay mâm quay vài lần, nếu không có vấn đề gì thì hạ chụp xuống, mở nhánh mật nguyên, ấn nút điện cho máy ly tâm quay từ từ, khi tốc độ máy đạt 200-300 vòng/phút, thì tiến hành nạp liệu.2. Nạp liệu:- Nâng dần cửa xả đường non, cho đường non vào phân phối đều trong thùng. Thời gian nạp liệu

phụ thuộc vào nồng độ đường non. - Tốc độ máy khi nạp liệu:

+ Đối với đường non C: do nồng độ cao, độ nhớt lớn, nạp liệu khi tốc độ máy 150-200 vòng/phút. Nếu nạp ở tốc độ cao thì đường non khó ăn đều trên thành rổ.+ Đối với đường non A: độ nhớt thấp hơn nên thường nạp liệu ở tốc độ khoảng 250-300 vòng/phút

- Lượng nạp liệu: Thường cho đường non vào đầy thùng quay để nâng cao năng suất thiết bị nhưng không nên quá đầy, tránh hiện tượng đường non văng ra ngoài tăng tổn thất. Tuy nhiên lượng nạp liệu cũng phụ thuộc vào đặc tính của đường non:+ Đối với đường non có kích thước tinh thể lớn , đồng đều, độ nhớt thấp ta có thể tăng lượng nạp liệu. Đường non A có thể nạp đầy mâm quay+ Đối với đường non có kích thước nhỏ, không đồng đều, có ngụy tinh, độ nhớt lớn lượng nạp liệu giảm xuống. Đường non B,C thì khống chế lớp mật đường mỏng hơn đường non A để dễ tách mật đường.

- Sau khi nạp liệu xong thường cào hết đường non ở máng cửa xả vào mâm quay.3. Phân mật: - Sau khi nạp liệu xong, tăng dần tốc độ lên cực đại, dưới tác dụng của lực ly tâm phần lớn mật

trong đường non được tách ra ngoài đi vào nhánh mật nguyên mật này gọi là mật nâu hay mật nguyên.

- Thời gian tách mật phụ thuộc vào :


Trang 70

chiều dày lớp đường non : lớn thời gian tách mật kéo dài Độ nhớt mật lớn thời gian tách mật tăng. Cở hạt và chất lượng hạt: nếu hạt có kích thước lớn, đồng đều thì thời gian tách mật giảm kích thước thùng quay: lớn, diện tích lưới máy tăng thời gian tách mật giảm.4. Rửa đường:- Dưới tác dụng của lực ly tâm, mật đường ở giữa những hạt tinh thể tách ra, dung tích mật

đường giảm, hạt tinh thể chịu sức ép của lực ly tâm tăng dần theo hướng thành mâm, làm hạt tinh thể dày đặc theo hướng này. Khi mật đường bị tách ra càng nhiều thì hạt tinh thể càng dày đặc , khoảng trống giữa các hạt thu nhỏ dần, sức cản tách mật càng lớn. Mật đường dính ở bề mặt tinh thể đặc biệt là ở chổ tinh thể tiếp xúc trực tiếp với nhau, do màng có sức căng và dưới tác dụng của lực mao dẫn, lực ly tâm không thể tách triệt để lớp mật đường này. Để khử hết lớp mật đường dính ở bề mặt tinh thể, thường phải sử dụng nước tưới lên bề mặt để rửa đường. Sau khi phân mật vẫn còn một lớp màng mật mỏng bám trên bề mặt tinh thể. Vì vậy phải rửa đường để tách lớp mật nâu đó.

- Quá trình rửa đường , thực tế là sử dụng nước để lấy mật đi và đồng thời cũng là quá trình khuyếch tan đường. Đầu tiên, nước sẽ hòa tan một phần bên ngoài tinh thể tạo thành nước đường. Sau đó dưới tác dụng của lực ly tâm nước đường chui qua các lớp tinh thể, cùng lúc với quá trình đó thì sự khuyếch tán xãy ra, cuối cùng nước đường đó thoát ra ở lỗ sàng, tạo thành mật rửa. Ở những nơi các tinh thể tập trung cục bộ và rất dày đặc, lượng nước không thể hòa tan đủ, do đó phải rửa thêm bằng hơi nước.

- Việc rửa đường thường thực hiện đối với đường thành phẩm. Đối với đường cấp thấp đường B có thể chỉ rửa nước còn đường C thì có thể không cần rửa, vì chúng được xử lý lại trong quá trình sản xuất. Đường thành phẩm được rửa nước nóng và hơi.

- Mật thu được sau khi rửa đường gọi là mật trắng, mật rửa hay mật loãng.- Rửa nước:

+ Dùng nước nóng có nhiệt độ > 60oC hoặc nước nóng quá nhiệt >110oC + Lượng nước rửa dùng khoảng 2-3% so với khối lượng đường non. Lượng nước thay đổi tùy thuộc kích thước hạt tinh thể. Hạt lớn, đều sử dụng nước ít. Nếu sử dụng nước nhiều có thể làm góc cạnh tinh thể bị biến dạng, ảnh hưởng độ lấp lánh của đường và tăng lượng mật cần nấu lại.+ Chất lượng nước: không bị vẩn đục, không có tạp chất hoặc mùi, thường sử dụng nước ngưng tụ để rửa.

- Rửa hơi:+ Sau khi rửa nước dùng hơi bão hòa có áp suất 3-4 at để rửa. + Lượng hơi dùng khoảng 2-3% so với khối lượng đường non. + Mục đích của quá trình phun hơi nước: Hơi nước dễ dàng đi qua các khe hở nhỏ giữa các tinh thể, làm tăng nhiệt độ, giảm độ nhớt

giúp quá trình ly tâm xãy ra tốt hơn. Khi bị mất nhiệt sẽ ngưng tụ lại thành nước và có tác dụng rửa tinh thể đường thêm một lần

nữa. Nhiệt độ cao sẽ làm cho tinh thể khô hơn, có tác dụng sấy sơ bộ, làm hạt đường bóng sáng

hơn, giảm khả năng tạo cục đường.- Đối với đường non A để đảm bảo chất lượng đường thành phẩm bắt buộc phải rửa nước và

rửa hơi. Đối với đường non B,C khi cần thiết chỉ nên rửa hơi.- Phân riêng mật nguyên và mật loãng: Do việc rửa đường không chỉ rửa đi mật đường bám trên bề mặt tinh thể mà còn hòa tan một bộ

phận đường của tinh thể, làm độ tinh khiết của mật rửa tăng cao hơn độ tinh khiết của mật nguyên.


Trang 71

Do đó, việc tách riêng mật rất quan trọng, mở nhánh phân mật loãng kịp thời, đúng lúc, để mật nguyên và mật loãng không lẫn vào nhau, tránh làm biến động độ tinh khiết, không có lợi trong việc khống chế độ tinh khiết ở công đoạn nấu đường.

5. Ngừng máy và xả đường: - Sau khi rửa hơi xong đóng van hơi lại, hãm máy và xả đường.Toàn bộ thời gian hoàn thành quá trình ly tâm gọi là chu kỳ ly tâm V. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LY TÂM:

Trong quá trình ly tâm thiết bị ly tâm là yếu tố cơ bản quyết định hiệu quả tách mật, ngoài ra còn có một số yếu tố khác:1. Chất lượng đường non:

Chất lượng đường non là nhân tố quan trọng ảnh hưởng tốc độ tách mật. Tốc độ tách mật tỷ lệ thuận với cỡ hạt tinh thể và độ nhớt của đường non hoặc độ dính của mật đường. - Cở hạt và chất lượng hạt: Hạt tinh thể của đường non vừa phải và xếp đều đặn, khe hở giữa tinh thể lớn, tách mật dễ dàng. Nếu kích thước hạt không đồng đều, đặc biệt có nhiều ngụy tinh, khi phân mật dễ làm nghẹt lỗ

lưới. Nếu có hiện tượng dính chùm thì khó có thể tách được lớp mật giữa các tinh thể Đối với đường A: kích thước tinh thể 1 mm, đường C: 0.3-0.35 mm.- Độ nhớt của đường non: Thời gian tách mật tỷ lệ thuận với độ dính của mật đường.

Nếu đường non có độ nhớt quá lớn thì ly tâm rất khó. Do đó cần phải thực hiện tốt việc hâm nóng đường non đặc biệt đối với đường non C. Hâm nóng bằng cách cho nước nóng đi trong ống xoắn của các máng phân phối đường non trước khi ly tâm hoặc thực hiện việc gia nhiệt bổ sung đường non sau trợ tinh. Hoặc dùng lượng nước và lượng hơi nhiều, rửa lâu do đó độ tinh khiết mật ly tâm cao, tăng tổn thất đường. Trong trường hợp độ nhớt quá lớn, khó ly tâm có thể giảm giảm thời gian rửa hơi, tăng lượng nước, đồng thời cho hơi vào vỏ thùng quay để tăng tốc độ chảy của mật. Có trường hợp còn cho không khí nóng vào vỏ thùng đậy kín để tránh đường bị nguội và tăng tốc độ chảy của mật.

2. Kỹ thuật thao tác của công nhân:- Phải Nắm vững chất lượng đường non để dùng thao tác tách mật phù hợp để khống chế.- Phán đoán mức độ tách mật: Trong khi tách mật nhìn qua kính quan sát người thao tác có thể

phán đoán mức độ tách mật của đường. Tùy theo mức độ tách mật của từng loại đường non,bằng sự phán đoán của mình người thao tác kéo dài hay rút ngắn thời gian rửa nước hoặc hơi; hãm máy để tháo đường khi cần thiết (ví dụ như đường non B dùng để làm giống, không cần ly tâm thật khô để tránh khó dỡ đường). Đối với đường non C vì màu mật thường đậm và nồng độ lại cao, độ lưu động kém khó phán đoán qua kính quan sát, chủ yếu dựa vào sàng thử để phán đoán.

- Phán đoán độ ẩm của đường cát: đường non sau khi tách mật phải thành đường cát có hàm lượng nước nhất định, trước khi dỡ đường phải khống chế độ ẩm của đường cát. Độ ẩm của đường phụ thuộc vào cở hạt tinh thể của đường non.

- Biết Phát huy đầy đủ năng lực của máy ly tâm: Trong điều kiện chất lượng đường non bình thường, cần tính lượng đổ đầy đường non vào mỗi mâm trên nguyên tắc không trào ra ngoài mâm. Khi thao tác tách mật cần tranh thủ rút ngắn thời gian các thao tác phụ trợ.


Trang 72

CHƯƠNG 10SẤY KHÔ ĐƯỜNG - BẢO QUẢN ĐƯỜNG

I. MỤC ĐÍCH SẤY KHÔ ĐƯỜNG:- Đường cát sau khi li tâm nếu rửa nước có độ ẩm là 1.5-2%, nhiệt độ khoảng 60oC, trong trường

hợp rửa hơi độ ẩm là 0.5-0.75% và nhiệt độ khoảng chừng 800C. Với độ ẩm và nhiệt độ như vậy không thể đóng bao và bảo quản.

- Để tránh đường cát kết thành cục, biến chất, đồng thời để làm cho màu sắc đường thành phẩm được bóng sáng và đường khô cần thực hiện việc sấy đường để đưa nhiệtt độ xuống bằng nhiệt độ môi trường và độ ẩm chỉ còn 0.05% nhằm đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm và an toàn trong bảo quản.

- Ý nghĩa của việc làm khô đường cát:Nếu hàm lượng nước trong đường khoảng 1%, thì đường dễ bị biến chất, ảnh hưởng rất lớn đến việc bảo quản. Tính chất bảo quản của đường phụ thuộc nhiều vào quá trình làm khô, nghĩa là có liên quan đến hàm lượng nước, đồng thời độ đường (pol) cũng có liên quan đến bảo quản. Có thể dùng một hệ số để biểu thị giới hạn bảo quản của đường - hệ số an toàn f

Khi f>0.3333: đường cát đã bị biến chấtKhi 0.25<f<0.333: đường cát dễ bị biến chấtKhi f<0.25: bảo quản đường bình thường

II. NGUYÊN LÝ LÀM KHÔ ĐƯỜNG CÁT:- Quá trình sấy khô đường tương đối dễ vì tinh thể saccarô không ngậm nước, chủ yếu là tách ẩm

trên bề mặt tinh thể, hơn nửa độ ẩm ban đầu của đường nhỏ. Vì vậy thiết bị sấy đường không phức tạp, nhưng sấy xong bắt buộc phải làm nguội đến nhiệt độ phòng để tạo điều kiện tốt cho việc bảo quản sau này.

- Tác nhân làm khô đường cát là không khí được sấy nóng bằng hơi nước để khử lượng nước ít ỏi còn chứa trong đường cát.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM KHÔ:1. Làm khô tự nhiên:- Theo lý thuyết tính toán nhiệt độ đường cát trắng phân ly ra từ máy ly tâm đạt 800C trở lên,

thông qua băng tải đường sẽ tiếp xúc trực tiếp với không khí xung quanh. Do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và đường cát nóng, qúa trình làm nguội tự nhiên xãy ra, lượng nước từ đường cát bốc hơi được không khí hấp thu, đến khi nhiệt độ và hàm ẩm của đường cát và không khí gần như cân bằng nhau.

- Nhưng làm khô tự nhiên có nhược điểm là thời gian làm khô tương đối dài, hàm lượng nước của đường cát khó khống chế, cần phải cố gắng giảm thấp hàm lượng nước của đường cát từ máy li tâm, nâng cao thích đáng nhiệt độ của đường cát, nếu không thì vì khí hậu thay đổi hoặc khi tách mật, rửa hơi không ổn định và hạt tinh thể của đường cát không đều sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả làm khô.

2. Làm khô bằng không khí nóng:- Trong thiết bị làm khô không khí được sấy nóng để giảm hàm ẩm và tiếp xúc trực tiêp và hấp

thu lượng nước bốc hơi từ đường cát, để sản phẩm đạt được độ ẩm yêu cầu.

)uangâäüchiãútq(pol%100

næåïcHaìmlæåüng)f(aìnHãûsäúanto


Trang 73

- Phương pháp này, thời gian làm khô tương đối ngắn, có thể rút ngắn chiều dài của máy làm khô, hàm lượng nước của đường cát thành phẩm dễ khống chế.

3. Thiết bị làm khô:- Làm khô từ nhiên, dùng thiết bị làm khô kiểu băng.- Làm khô bằng không khí nóng : dùng thiết bị làm khô kiểu thùng quay, kiểu máng rung, kiểu

"sôi"- Các loại thiết bị chính: sấy thùng quay Sấy băng tải Sấy tháp- Thiết bị phụ trợ: thiết bị thu hồi đường bụi bộ phận đốt nóng không khíV. VẬN CHUYỂN VÀ BẢO QUẢN ĐƯỜNG

Sau khi sấy và làm nguội, đường được vận chuyển bằng hệ thống băng tải sang các sàng phân loại rồi đến các phểu chứa đường. Sau đó đóng bao 50 kg trên máy đóng bao. Dùng băng tải hoặc xe tay chở đường vào kho. Cũng như các loại thực phẩm bảo quản dạng bao bì, các bao đường được xếp thành từng dãy trong kho, có thể xếp cao 4-5mét. Kho khô ráo độ ẩm không khí 60% thì tốt. Tường và nền kho lót nguyên liệu cách ẩm, có kệ xếp bao đường.

Các hiện tượng có thể xãy ra khi bảo quản đường:1 . Đường bị ẩm:

Hiện tượng này thường xãy ra nhất và quan trọng nhất trong quá trình bảo quản. Không khí đi vào kho sẽ ngưng tụ lên bề mặt tinh thể đường làm cho đường bị ẩm.2. Đường đóng bánh:

Nguyên nhân chủ yếu là đường khi sấy chưa làm nguội đã đóng bao. Khi gặp nhiệt độ bên ngoài giảm đột ngột, lớp nước bão hòa quanh tinh thể đường có thể đạt đến quá bão hòa sinh ra các tinh thể mới, chúng liên kết với nhau dần dần tạo thành từng mảng đường. Cũng có thể do nhiều nguyên nhân khác nữa.3. Thành phần đường giảm:

Nguyên nhân cũng do sự ẩm đường gây ra. Vì khi bị ẩm đường dễ bị vi sinh vật xâm nhập và có thể gây nên hiện tượng chuyển hóa của đường.4. Đường biến chất:- Một số vi sinh vật và mốc làm biến chất đường thành axit butiric và axit lactic, xitric, axêtic...- Sau khi đường bị ẩm có nhiều nấm men làm đường chuyển hóa.

Các loại vi sinh vật này có sẵn trong mía, trong quá trình sản xuất có thể không bị tiêu diệt hoàn toàn, khi gặp nhiệt độ thấp và môi trường thích hợp chúng lại trở lại hoạt động, hoặc do sự xâm nhập của chúng từ môi trường bên ngoài.

Để ngăn chặn hiện tượng này, trong công nghệ chú ý làm sạch cám mía, không kéo dài thời gian làm sạch và sấy khô các tinh thể đường.

Documents

Bài Giảng Công nghệ Sản Xuất Đường Mía - Lê Thị Thảo Tiên