GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG - BÁNH - KẸO part 4

Chia sẻ: Afsjkja Sahfhgk | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

279
lượt xem 109
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

3.2.1.1. Ngưng kết chất keo: Chất keo trong nước mía chia làm 2 loại : keo thuận nghịch và keo không thuận nghịch .Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (ví dụ, dưới tác dụng của nhiệt), nếu thay đổi điều kiện của môi trường không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu. Keo thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ nhưng nếu thay đổi điều kiện môi trường, có khả năng trở lại trạng thái ban đầu....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG - BÁNH - KẸO part 4

3.2.1.1. Ngưng kết chất keo: Chất keo trong nước mía chia làm 2 loại : keo thuận nghịch và keo không thuận nghịch .Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (ví dụ, dưới tác dụng của nhiệt), nếu thay đổi điều kiện của môi tr ường không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu. Keo thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ nhưng nếu thay đổi điều kiện môi trường, có khả năng trở lại trạng thái ban đầu. Trong NMHH tồn tại 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước. Đa số keo trong nước mía đều có tính ưa nước, mức độ ưa nước của chúng cũng khác nhau. Dưới tác dụng của vi sinh vật, trong nước mía sản sinh các loại keo có tính nhớt và ưa nước như glucozan và levulozan. Keo tồn tại trong nước mía và ở trang thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc có lớp nước bao bọc bên ngoài. Nếu vì 1 nguyên nhân nào đó, keo mất các tính chất trên và sẽ bị ngưng kết. Để ngưng kết keo, thường cho vào nước mía những chất điện li để thay đổi pH của môi trường. Dưới điều kiện pH nhất định, keo hấp phụ chất điện ly và dẫn đến trạng thái trung hoà điện. Lúc đó, keo mất trạng thái ổn định va ngưng kết. Ở trị số pH làm chất keo ngưng kết gọi là pH đẳng điện. Điểm đẳng điện của các chất keo khác nhau thì khác nhau. (pHanbumin = 4,6  4,9 ; pHasparagin = 3...) Ở pH đẳng điện, đối với keo ưa nướcvà không ưa nước, sản sinh tác dụng trung hoà điện theo sơ đồ sau: Keo ngưng tụ Keo ưa nước Trung hòa điện Mất nước Mất nước Kết tủa Keo ình 3.1: Sơ đồ tác dụng trung hoà điện của chất keo H không ưa nước Ở nước mía có 2 điểm pH làm ngưng tụ chất keo: pH trên dưới 7 và pH trên dưới 11. Điểm pH trước là điểm pH đẳng điện. Điểm pH sau là điểm ngưng kết của protein trong môi trường kiềm mạnh. Điểm này không gọi là điểm đẳng điện vì lúc đó trong nước mía có đường sa ca roza và lượng vôi nhiều sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ protein tạo thành kết tủa. Sản xuất đường theo phương pháp cacbonat hoá có thể lợi dụng 2 điểm ngưng tụ keo. Đối với phương pháp sunfit hoá chỉ lợi dụng được một điểm ngưng tụ. 37
3.2.1.2 . Làm chuyển hoá đường sacaroza: Khi nước mía ở môi trường axit (pH< 7) sẽ làm chuyển hoá đường sacaroza và tạo thành hỗn hợp đường glucoza và fructoza gọi là phản ứng nghịch đảo: [H+ ] C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 sacaroza glucoza fructoza Tốc độ chuyển hoá tăng theo sự tăng nồng độ [_H + ] trong nước mía, nếu nồng độ H+ trong nước mía càng lớn thì tốc độ chuyển hoá càng nhanh. Mặt khác, các axit khác nhau sẽ làm chuyển hoá sac a roza với tốc độ khác nhau. VD: Nếu lấy tốc độ chuyển hoá sacaroza của HCl là 100 thì tốc độ chuyển hoá của các axit khác như ở bảng 3.1 Bảng 3.1. Tốc độ chuyển hoá sacaroza của các axit khác nhau Tên axit Tốc độ chuyển hoá Tên axit Tốc độ chuyển hoá HCl 100,0 Axit focmic. 1,53 H2SO3 30,4 Axit malic. 1.27 ( COOH )2 18,60 Axit lactic. 1,07 H3PO4 6,20 Axit suxinic. 0,55 Axit tactric 3,08 Axit axetic. 0,40 A xit nitric 1,72 Tốc độ chuyển hoá sacaroza c òn phụ thuộc vào nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian. Khi nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian tăng thì tốc độ chuyển hoá tăng (hình 3.2). Hình 3.2: Sự phụ thuộc chuyển hoá sacaroza vào nhiệt độ và pH Đường bị chuyển hoá không chỉ gây tổn thất đường mà còn giảm độ tinh khiết của mật chè và ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đ ường.Sự tồn tại của glucoza và fructoza trong mật cuối là hậu quả của sự chuyển hoá sacaroza. 3.2.1.3. Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân huỷ. Khi pH càng cao, ượng chất phân huỷ càng lớn. Sản phẩm phân huỷ của sacaroza rất phức tạp: fufurol, 5-hidroximetyl -fucfurol, metylglioxan, glixeandehyt, dioxiaxeton, axit lactic, axit trioxiglutaric, axit trioxibuteric, axit axetic, axit focmic..v..v.. Nh ững sản phẩm đó có thể tiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của oxi không khí. 3.2.1.4. Làm phân huỷ đường khử: Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3  2,4% đường khử. Khi nước mía ở môi trường axit, sự tồn tại của đường khử tương đối ổn định. Ở pH = 3 đường khử ổn định nhất. Nếu 38
pH của nước mía hay dung dịch đường vượt quá 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân huỷ đường khử, sự phân huỷ này dựa vào pH hay nhiệt độ. Tốc độ phân huỷ của đường khử trong nước mía tương đối chậm. Hình 3.3cho thấy sự phân huỷ đường khử phụ thuộc vào pH khác nhau, khi trị số pH càng cao, tốc đô phân huỷ càng lớn. Hình 3.3. Anh hưởng của pH đến sự phân huỷ đường khử ( nhiệt độ : 1000C, thời gian: 1h) Sản phẩm phân huỷ của đường khử tương tự sản phẩm phân huỷ của sacaroza. 3.2.1.5. Tách loại các chất không đường: Đối với pH khác nhau, có thể tách loại được các chất không đường khác nhau. Hình 3.4 cho thấy quan hệ giữa hiệu suất tách loại chất không đ ường ở các pH khác nhau: Khi pH = 7 -10, các muối vô cơ của Al2O3 , P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO dễ bị tách loại trong đó Al2O3, P2O5, SiO2 có thể bị loại hơn 95%, còn Fe2O3, MgO có thể bị loại đến 60%. Khi pH khoảng 7,0, tách loại được 50% chất keo (pentozan). Khi pH khoảng 5,6 trên 98% protein có thể bị tách loại, nếu vượt quá trị số pH đó, hiệu quả tách loại rất thấp. 39
Hình 3.4: Quan hệ giữa pH và hiệu quả tách loại chất không đường. Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường, không nên tách loại đơn độc từng chất mà phải xét 1 cách toàn diện để tách loại nhiều chất không đường. Hiệu quả tách loại chất không đường còn phụ thuộc vào giống mía và hiệu quả làm sạch có thể biểu thị bằng hiệu quả loại chất không đường. 3.2.2 . Tác dụng của nhiệt độ: Phương pháp dùng nhiệt để làm sạch nước mía là một trong những phương pháp quan trọng. Để đảm bão chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất thu hồi đ ường cần khống chế điều kiện nhiệt độ. Khống chế nhiệt độ tốt sẽ thu được những tác dụng chính sau: a. Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt. Tăng nhanh các quá trình phản ứng hoá học. Ví dụ: Tạo thành CaSO3 và CaCO3 kết tủa, trong các phương pháp làm sạch. b. Có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật vào nước mía. c. Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa. Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thường gặp các trường hợp không tốt sau: + Nước mía ở pH = 5  5,5 có tính axit, dưới tác dụng nhiệt, đường sacaroza bị chuyển hoá tăng tổn thất đường. + Nếu thời gian tác dụng nhiệt kéo dài, và ở nhiệt độ cao thường sinh ra hiện tượng caramen hoá ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía, làm nước mía có màu sẫm. + Trong NMHH có chứa hàm lượng đường khử nhất định, dưới tác dụng của nhiệt độ, đặc biệt ở nhiệt độ cao, đường khử bị phân huỷ tạo các chất màu và các axit hữu cơ. + Đun nóng nước mía có tác dụng thuỷ phân vụn mía, sản sinh chất keo. 3.2.3. Tác dụng của các chất điện ly 3.2.3.1. Vôi : Vôi là hóa chất quan trọng được dùng nhiều trong sản xuất đường. Các phương pháp sản xuất đường hiện nay đều dùng vôi. Vôi là chất vô định hình có độ phân tán cao. Khi hòa tan trong nước có tính chất keo. Độ hòa tan của vôi trong nước còn giảm khi nhiệt độ tăng. Herzfelt tìm được công thức độ hòa tan của vôi phụ thuộc vào nhiệt độ: Z = 0,1394 - 0,000649t - 0,00000157t2 Trong đó: Z : độ hòa tan của vôi t : nhiệt độ, OC. 40
Ngoài ra độ hòa tan của vôi còn phụ thuộc vào hàm lượng chất khô của dung dịch, nồng độ đường sacaroza và chất không đường. Độ hòa tan của vôi tăng khi nhiệt độ giảm và nồng độ của đường và chất không đường tăng. Tác dụng của vôi - Trung hòa các axit hữu cơ và vô cơ. - Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo. - Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hóa đường sacaroza. - Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường, đặc biệt protein, pectin, chất màu và những axit tạo muối không tan. - Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hóa, amit. Do đó để hạn chế sự phân hủy đường cần có những ph ương án cho vôi thích hợp: cho vôi vào nước mía lạnh, cho vôi vào nước mía nóng, cho vôi phân đoạn ... - Tác dụng cơ học: Những chất kết tủa được tạo thành có tác dụng kéo theo những chất lơ lửng và những chất không đường khác. - Sát trùng nưóc mía: Với độ kiềm khi có 0,35% CaO, phần lớn vi sinh vật không sing trưởng. Tuy nhiên có trường hợp phải dùng đến lượng 0,8% CaO. * Tác dụng của ion Ca2+ - Những phản ứng do tác động của ion Ca2+ thuộc loại phản ứng kết tủa và đông tụ. Ion Ca2+ có thể phản ứng với những anion để tạo ra muối canxi là những chất không tan: Ca2+ + 2A- = CaA2 Trong đó A: anion. Tùy theo độ hòa tan của muối canxi trong nưóc mía, có thể chia làm 3 nhóm như sau: Muối canxi không tan: muối cacbonat, oxalat, sunfat hoặc photphat canxi. Muối canxi khó tan: muối của axit glicolic, glioxilic, malonic, adipic, su cxinic, tricacboxilic và hidroxixitronic. Muối ccanxi dễ tan nh ư muối Canxi của các axit focnic, propionic, lactic, butiric, glutaric, sacarinic, asfactic và glutamic. Tác dụng của ion OH-- Ion OH- từ nước vôi cho vào nước mía có tác dụng trung hòa axit tự do. Ion OH- tác dụng với ion kim loại tạo thành muối. 2Al3+ + 3[Ca2+ + 2(OH)- = 2Al(OH)3 + 3Ca2+ Mg2+ + Ca2+ + 2(OH)- = 2Mg(OH)2 + Ca2+ Những ion trên tồn tại trong dung dịch ở dạng hidroxit Nếu trong dung dịch thừa vôi sẽ tạo những phản ứng kiềm và sẽ dẫn đến hàng loạt phản ứng phân hủy. 3.2.3.2. Lưu huỳnh đioxit SO2 SO2 dùng trong sản xuất đường có thể ở dạng khí, lỏng hoặc muối (NaHSO3, Na2SO3, Na2S2O4), và hiện nay thường dùng nhất là dạng khí. SO2 có khả năng giảm pH (mà ở trị số pH thấp hiệu quả tẩy màu tốt hơn) nên khí SO2 tác dụng mạnh hơn NaHSO3 và Na2SO3 . Tác dụng của SO2 : - Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ : Khi cho SO2 vào nước mía có vôi dư, phản ứng xảy ra như sau: 41
Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + 2H2O . CaSO3 là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường, chất màu và chất keo có trong dung dịch. - Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch: Nước mía sau khi trung hòa, một phần chất keo bị loại nên làm giảm độ nhớt mật chè. Hơn nữa trong nước mía có hàm lượng kali, canxi nhất định. Sau khi thông khí SO2 tạo thành canxi sunfit và kali sunfit: K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + CO2 + H2O CaCO3 + H2SO3 = CaSO3 + CO2 + H2O Sự thay đổi từ muối K2CO3, CaSO3 thành K2SO3, CaSO3 có ý nghĩa quan trọng. Muối cacbonat có khả năng tạo mật lớn và có ảnh hưởng đến màu sắc của dung dịch đường. Muối sunfit khả năng tạo mật kém và lại có khả năng làm giảm độ kiềm và độ nhớt của mât chè, có lợi cho thao tác nấu đường và kết tinh, đồng thời hạn chế sự phát triển của sinh vật. - Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu: Tẩy màu : SO2 là chất khử có khả năng biến chất màu của nước mía hoặc mật chè thành chất không màu sắc hoặc màu nhạt hơn. Có thể biểu diển sự khử theo sơ đồ sau: SO2 + H2O = H+ + HSO3- HSO3- +H2O = HSO4- + H2 C = C + H2 = H -C - C -H Chất màu Chất không màu Nhưng những chất màu bị khử, dưới tác dụng của oxi không khí lại trở thành chất màu. Điều đó giúp ta giải thích được hiện tượng sinh màu trong thời gian bão quản đường thành phẩm sản xuất theo phương pháp SO2. Đối với mật chè và đường non hiện tượng trở lại màu trên không nhiều. H2SO3 và muối của nó khử màu kém hơn Na2S2O4 vì từ hidrosunfit sản sinh đến 6 nguyên tử hidro : Na2S2O4 = 2Na+ + S2O42- S2O4 + 4H2O = 2HSO4- +3H2 2- Ngăn ngừa sự tạo màu: SO2 không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự sinh màu, tác dụng này còn quan trọng hơn cả sự khử màu. Cơ chế ngăn ngừa tạo màu là bao vây nhóm cacbonyl theo sơ đồ sau: HSO3 C = O + H2O + SO2 = C Nhờ vậy ngăn ngừa được khả năng tạo màu Melanoidin. OH SO2 còn là chât xúc tác chống oxi hóa, nó ngăn chặn ảnh hưởng không tốt của oxi không khí (O2 không khí chỉ phát huy tác dụng khi có chất xúc tác như khi có mặt Fe2+, Fe3+, Cu2+). SO2 khử Fe3+ thành Fe2+. Khi thông SO2 có tác dụng khử ion sắt . - Làm cho CaSO3 kết tủa tạo thành chất tan. Tính chất của CaSO3 không tan trong nước nhưng tan trong H2SO3. Do đó nếu cho SO2 quá lượng có thể làm CaSO3 kết tủa thành hòa tan. CaSO3 + SO2 + H2O = Ca(HSO3)2 Tương tự: K2SO3 + SO2 + H2O = 2KHSO3 42
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, Ca(HSO3)2 có thể phân giải thành CaSO3 kết tủa tạo thành chất đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt và bốc hơi Ca(HSO3)2 = CaSO3 + SO2 + H2O 3.2.3.3. CO2 (cacbonđioxit): Khí CO2 được sản xuất từ lò vôi của nhà máy đường. Trước khi phản ứng CO2 cần được hòa tan trong nước. Do đó về mặt kỹ thuật sự hấp thụ CO2 trong dung dịch kiềm có ý nghĩa quan trọng. Tác dụng của CO2 đối với qúa trình làm sạch nước mía. - Tạo kết tủa với vôi: Trước hết, CO2 hòa tan trong nước và thủy phân thành axit cacbonic đồng thời CO2 tác dụng với OH- tạo thành HCO3 - : H2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO3-2 Ion CO3-2 phản ứng với vôi theo phương trình Ca2+ + CO3-2 = CaCO3 Như vậy khi thông CO2 vào nước mía, CO2 tác dụng với vôi dư tạo chất kết tủa: CO2 + H2O = H2CO3 CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2 H2O CaCO3 là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường cùng kết tủa. - Phân ly muối sacarat canxi: Khi cho CO2 vào nước mía, CO2 phân giải muố i sacarat thành sacaroza và CaCO3 kết tủa, lúc nhiệt độ tăng đến 70-800 C tác dụng phân hủy tương đối hoàn toàn. C12H22O11 .CaO + CO2 = C12H22O11 + CaCO3 C12H22O11.2CaO + 2CO2 = C12H22O11 + 2CaCO3 C12H22O11 .3CaO + 3CO2 = C12H22O11 + 3CaCO3 * Nếu thông CO2 vào nước mía quá lượng sẽ làm CaCO3 kết tủa thành hòa tan. CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Muối Ca(HCO3)2 dưới tác dụng nhiệt sẽ tạo thành CaCO3 đóng cặn trong các thiết bị truyền nhiệt và bốc hơi Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O 3.2.3.4. P2O5: (Photphat pentaoxit) Hàm lượng photphat trong mía là yếu tố rất quan trọng. Bản thân cây mía chứa một hàm lượng P2O5 nhất định. Lượng P2O5 trong mía phụ thuộc vào điều kiện canh tác, phân bón ... Qua thí nghiệm và thực tế sản xuất, lượng P2O5 có ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả làm sạch nhất là đối với sản xuất đường thủ công. Để có hiệu quả làm sạch tốt lượng P2O5 trong nước mía cần 0,3 - 0,5 g/l, nhưng thường trong nước mía ít khi đạt hàm lượng trên nên phải cho thêm vào, thường ở dạng muối super phot phat Ca(H2PO4)2. Trong sản xuất đường tinh luyện cho ở dạng axit photphoric. Tác dụng chủ yếu của P2O5 như sau : P2O5 dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành muối photphat canxi kết tủa Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + H3PO4 + H2O Kết tủa Ca3(PO4)2 có tỷ trọng lớn có khả năng hấp phụ chất keo và chất màu cùng kết tủa. Chất keo trong nước mía chủ yếu là keo của axit silic, của sắt, nhôm. Khi vôi làm sạch nước mía có đủ lượng P2O5 nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng lên rõ rệt. Trong sản xuất đường thủ công, tác dụng hấp phụ của Ca3(PO4)2 là yếu tố chủ yếu để làm sạch nước mía. Đối với việc tinh luyện đường vàng (đường thô), dùng axit photphoric để tách chất màu của hợp chất phenol và sắt. Trong những thùng lắng đặc biệt có thể tách 20 -40 % chất màu. 3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA: 3. 3.1. Phương pháp vôi: Phương pháp vôi có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất làm sạch nước mía chỉ dưới tác dụng của nhiệt và vôi và thu sản phẩm đường thô. 43
Phương pháp vôi có thê chia làm mấy loại sau đây: - Cho vôi vào nước mía lạnh - Cho vôi vào nước mía nóng - Cho vôi nhiều lần đun nóng nhiều lần 3.3.1.1. Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh: Nước mía hỗn hợp Sữa vôi Thùng trung hòa ( pH= 7,2-7,5) Đun nóng ( 102- 1050C) Nước bùn Thùng lắng Ưu điểm: ÉP lọc Nước lắng trong Bùn - Quản lý thao tác giản đơn - Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính, tránh được chuyển hóa đường sacaroza. Nếu cho vôi đều đặn có thể tránh được sự phân giải đường khử Khuyết điểm: Nước lọc trong Cô đặc - Lượng vôi dùng nhiều - Độ hòa tan của vôi ở nước mía lạnh tăng. Nếu vôi quá thừa sau khi đun nóng vôi sẽ đóng cặn ở thiết bị. - Hiệu suất làm sạch thấp 3.3.1.2. Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng Trước hết đun nước mía hỗn hợp đến nhiệt độ 1050C. Một số keo (anbumin, silic hidoroxit) bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt và pH của nước mía hỗn hợp. Cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy trộn đều để kết tủa được hoàn toàn, sau đó loại chất kết tủa ở thiết bị lắng. Ưu điểm: - Loại protein tương đối nhiều. Do nhiệt độ cao sự tạo kết tủa Ca3(PO4)2 tương đối hoàn toàn. - Hiệu quả làm sạch tốt. Sự chênh lệch độ tinh khiết của nước mía cao. - Tốc độ lắng lớn, dung tích nước bùn nhỏ - Tiết kiệm được lượng vôi khoảng 15 - 20% so với phương pháp lạnh Nhược điểm: - Sự chuyển hóa đường sacaroza tương đối lớn - Khó khống chế màu sắc nước mía đậm 3.3.1.3. Phương pháp cho vôi phân đoạn Đây là phương pháp ưu việt, được dùng từ năm 1936 Lưu trình công nghệ : Nước mía hỗn hợp Cho vôi sơ bộ (pH =6 - 6,4) 44 Đun nóng lần 1 (t0 = 90 - 1050C)
Cho vôi lần 1 gọi là cho vôi sơ bộ, pH thường không quá 6,6. Lượng vôi cho vào khoảng 1/3 tổng lượng vôi còn lại cho vào lần 2. Khi đun nóng lần 1 nếu nhiệt độ < 900 hiệu quả làm sạch không tốt. Cho vôi lần 2 pH = 7,8 là tương đối thích hợp, nếu cao quá dung dịch kiềm tính mạnh tăng phân giải đường. Ưu điểm : - Hiệu suất làm sạch tốt, loại chất không đường nhiều: Qua 2 lần gia vôi có thể lợi dụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để loại chất không đường nên nước mía trong, bùn lọc dễ, chất keo chứa nitơ loại 80%, sáp mía loại 90% - Tiết kiệm khoảng 35% so với phương pháp lạnh. Khuyết điểm : - Sơ đồ công nghệ phức tạp - Sự chuyển hóa và phân giải sacaroza tương đối lớn 3.3.1.4. Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi Chất lượng vôi Chất lượng của vôi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch. Để có hiệu quả làm sạch tốt, vôi cần có tiêu chuẩn nhất định. Nếu vôi quá nhiều tạp chất, khi cho vôi vào nước mía sẽ làm tăng tạp chất, lắng lọc và kết tinh khó khăn. Do đó tiêu chuẩn của vôi quy định như sau: CaO > 85 % Fe2O3, Al2O3 < 1 % MgO < 2 % 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: - Giảm thấp độ hòa tan của vôi - Thời gian lắng kéo dài - Tác dụng với đường khử tăng màu sắc của nước mía. - MgO có độ hòa tan lớn là thành phần chủ yếu gây đóng cặn ở thiết bị bốc hơi - Làm cho đường có vị đắng. Các thành phần khác như: Al2O3, Fe2O3, SO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc của nước mía và đóng cặn trong thiết bị. Độ hòa tan của vôi: - Độ hòa tan của vôi trong dung dịch đường lớn hơn độ hòa tan của vôi trong nước và giảm theo nhiệt độ tăng. - Độ hòa tan của nước vôi mới, cũ và sống cũng khác nhau 45
Nồng độ sữa vôi Nồng độ sữa vôi thường trong khoảng 10 - 18 Be. Nồng độ sữa vôi tương đối cao tác dụng tạo kết tủa nhanh, giảm lượng nhiệt bốc hơi. Nhưng nồng độ sữa vôi quá đặc sẽ làm tắc đường ống dẫn, khó tác dụng đều với nước mía, có thể gây hiện tượng kiềm cục bộ làm đường khử phân giải. Tác dụng của khuấy sau khi cho vôi Sau khi cho vôi vào nước mía, khuấy có tác dụng phân bố vôi đều trong nước mía, phản ứng vôi được hoàn toàn. Trường hợp nồng độ sữa vôi cao, khuấy rất cần thiết, tránh được hiện tượng kiềm cục bộ. Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng, nếu kéo dài thờì gian khuấy nước mía sau khi cho vôi sẽ có tác dụng làm sạch, có thể tăng độ tinh khiết của nước mía, dung tích nước bùn giảm Các dạng cho vôi vào nước mía hỗn hợp: Có 3 dạng: Sữa vôi Ca(OH)2 , vôi bột CaO, sacarat canxi. Sữa vôi có tác dụng hóa học đều, khống chế dễ dàng. Nhưng bản thân sữa vôi có chứa một lượng nước nhất định, làm tăng lượng nhiệt bốc hơi. Hiện nay dạng sữa vôi được dùng rộng rãi trong các nhà máy đường. Lượng vôi dùng Lượng vôi dùng phu thuộc vào thành phần nước mía. Đối với phương pháp vôi, mỗi tấn mía dùng khoảng 0,5 - 0,9 Kg vôi. Trong thực tế sản xuất thường dùng pH để biểu thị lượng vôi cho vào nước mía. Mặt khác khi đun nước mía đã cho vôi, trị số pH thay đổi (thường giảm từ 0,2 - 0,5 ) nên khi xác định pH cần chú ý đến các yếu tố lầm giảm độ trị số pH. Trong trường hợp cho vôi vào nước mía lạnh, tác dụng giữa vôi và nước mía không hoàn toàn khi đun nóng sẽ hoàn toàn hơn, do đó giảm pH. Lúc nước mía sôi, một phần Ca3(PO4)2 có thể phân ly thành Ca(OH)2.n Ca3(PO4)2 không tan và một muối axit hòa tan, loại sau phân ly làm giảm pH. Khi đun nóng Ca2HPO4 sẽ kết hợp với vôi tạo thành Canxi photphat kết tủa và H3PO4 Ca2HPO4 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + H3PO4 Khi nhiệt độ cao và môi trường kiềm, đường khử bị phân hủy tạo thành chất màu và axit. Do có sự giảm pH khi đun nóng nên tr ị số pH trong sơ đồ công nghệ là trị số pH sau khi đun nóng. Thông thường khống chế pH nước mía khoảng trên dưới 7,0 Hàm lượng P2O5 trong nước mía Trong phương pháp vôi hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa vôi và P2O5. Ca3(PO4)2 trong nưóc mía thường tồn tại hai dạng: dạng keo và dạng tinh thể. Dạng tinh thể làm sạch nước mía, ngược lại dạng keo gây trở ngại cho lắng, lọc và kết tinh đường. Sự hình thành kết tủa Ca3(PO4)2 nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ ion Ca2+ và PO43 - Trong phương pháp vôi, khi cho vôi đến pH= 7,0, nồng độ ion Ca2+ có thể đủ để phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2, nhưng thường hàm lượng P2O5 trong nước mía rất thấp. Theo nghiên cứu người ta thấy hàm lượng P2O5 cần thiết vào khoảng 300 mg P2O5/l nước mía. Nếu hàm lượng P2O5 quá ít, có thể cho vào nước mía H3PO4 hoặc muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu quả làm sạch. Nhiệt độ cho vôi Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 1050C. Nhiệt độ cao có tác dụng tăng kết tủa làm giảm dung tích nước bùn, nhưng có thể làm tăng màu sắc nước mía (do phân hủy đường khử và có thê làm cho một phần keo kết tủa hòa tan lại). Vì vậy cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sôi hoặc cao hơn một chút là thích hợp 3.3.2. Phương pháp sunfit hóa Phương pháp sunfit 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 mía. Phương pháp SO2 có thể chia làm 3 loại: - Phương pháp sunfit hóa axit 46
- Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh - Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ * Đặc điểm của phương pháp SO2 axit là thông SO2 vào nước mía đến pH axit 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 sunfit hóa kiềm mạnh là trong quá trình làm sạch nước mía có 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 SO2 kiềm nhẹ (pH = 8 - 9) có đặc điểm là chỉ tiến hành thông SO2 vào nước mía không thông SO2 vào mật chè và sản phẩm đường thô. 3.3.2.1 . Sơ đô công nghệ của phương pháp sunfit hóa axit Nước mía hỗn hợp P2O5 Gia vôi sơ bộ (pH = 6,2 - 6,6) Ca(OH)2 Đun nóng lần 1 (55 - 600C) Thông SO2 lần 1 (pH = 3,4 - 3,8) SO2 Trung hòa (pH = 6,8 - 7,2) Ca(OH)2 Đun nóng lần 2 (102 - 1050C) 105600C) Thiết bị lắng Nước bùn Lọc chân không Nước mía trong Đun nóng lần 3 (110 - 1150C) Nước lọc trong Cô đặc Thông SO2 lần 2 (pH = 6,2 - 6,6) SO2 3.3.2.2 . Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh Đặc điểm của phương pháp này là dùng 2 điểm pH, pH trung tính (7,0) và ph kiềm mạnh (10,5 - 11,0) nên có thể loại đượcọc2kiểm tra2, Al2 O3, Fe2O3, MgO ... nhưng điều kiện công nghệ của L P O5, SiO phương pháp này chưa ổn định nên không giới thiệu. 3.2.3. Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ Đây 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 Mật chè trong tạp hơn, hóa chất tiêu hao nhiều nên hiện nay ít dùng. thao tác phức Nước mía hỗn hợp 47 Ca(OH)2 Thùng cho vôi(pH=8 -9)
Trên cơ sở của phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ, trong sơ đồ công nghệ của nhà máy đường Quáng Ngãi và Bình Dương khi mới thiết kế có giai đoạn thông SO2 lần hai Sơ đồ công nghệ của nhà máy đường Quảng Ngãi theo thiết kế ban đầu (trang56) Hiện nay, nhà máy đường Quảng Ngãi trong quá trình mở rộng năng suất từ 1500 tấn mía/ngày lên 2500 t ấn mía/ ngày cũng đã cải tiến qui trình công nghệ theo phương pháp sunfit hóa axit trong đó giai đoạn thông SO2 lần 1 và trung hòa được tiến hành trong cùng một thiết bị. Nước mía hỗn hợp Đun nóng lần 1 (70 - 750C) Trung hòa (pH = 9 -9,5) Thông SO2 lần 1 (pH =7 - 7,2) Đun nóng lần 2 (100 - 1020C) Tản hơi Vụn bã mía Lắng Nước bùn trộn bã Lọc chân không Nước lắng trong Nước lọc trong 48 Lưới gạt bọt