Làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍALỚP 53CNTP2; NHÓM 4 Đinh Thị Thuận nhóm trưởng 53131712 Tên thành viên Nhiệm vụ Thuận Tổng hợp và mở đầu, kết bài, những vấn đề khác Nga, Thể Phương pháp c

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA

LỚP 53CNTP2; NHÓM 4

Đinh Thị Thuận (nhóm trưởng) 53131712

Tên thành

viên

Nhiệm vụ

Thuận Tổng hợp và mở đầu, kết bài, những vấn đề khác

Nga, Thể Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

Chương, Oai Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi

Tú, Kim Ưu,nhược phương pháp vôi với pp sunfit hóa và pp cacbonat hóa Thương ,

Thông Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

LỜI MỞ ĐẦU

Sản xuất đường mía là một trong những ngành công nghiệp quan trọng của nước ta Hiện nay, các nhà máy sản xuất đường mía được đặt ở rất nhiều tỉnh trên nước ta

Thông thường nước mía lấy ra là một hỗn hợp lấy nước mía bằng nhiều phương pháp chứa 13% - 15% chất tan Ngoài đường sacaroza, trong nước mía còn nhiều chất không đường có các tính chất hóa lí khác nhau

Đường tinh khiết của nước mía hỗn hợp thường nằm trong phạm vi 80% -85% tức là chất khô chứa 82% - 85% đường sacaroza và 15 – 18% chất không chứa đường

Sự có mặt của các chất không đường trong nước mía dẫn đến sự bốc hơi trực tiếp, kết tinh đường rất khó khăn và không tinh tế Nước mía chứa một lượng lớn chất không đường làm tăng độ hòa tan của đường sacaroza, tăng mật cuối, tăng tỉ lệ đường trong mật cuối Trong nước mía có nhiều vụn mía, khi đun nóng, chúng kết tụ lại Vì vậy các chất không đường cần phải loại bỏ ra khỏi nước mía

Làm sạch nước mía là khâu rất quan trọng trong kĩ thuật sản xuất đường Vì vậy việc làm sạch nước mía đã được chú ý thích đáng ngay từ khi bắt đầu phát sinh nghành công nghiệp đường mía Năm 1937 theo thống kê của Lippmann có trên 700 chất dùng làm sạch, nhưng những chất có hiệu quả làm sạch cao, có tính chất kinh tế, quy trình làm sạch không nhiều

Hiện nay, các nhà máy đường thường áp dụng các phương pháp làm sạch nước mía khác nhau như: phương pháp vôi, phương pháp sufit hóa, phương pháp cacbonat hóa… Phương pháp vôi là phương pháp có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất Làm sạch mía chỉ dưới tác dụng của nhiệt, và vôi và thu sản phẩm đường thô Phương pháp vôi

có 3 loại: cho vôi vào nước mía lạnh, cho vôi vào nước mía nóng và cho vôi nhiều lần đun nóng nhiều lần Sau đây nhóm chúng tôi xin giới thiệu cụ thể về làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

1 Phương pháp cho vôi vào nước lạnh:

Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh :trước hết cho nước mía hỗn hợp lọc bằng lưới lọc để loại cám mía Cân và bơm đến thùng trung hòa và cho vôi đến pH 7,5 Mỗi tấn mía cho khoảng 0,5-0,9 kg vôi Khuấy đều nước mía , đun nóng đến nhiệt độ 105 C rồi0

cho vào thùng lắng để loại bọt và chất kết tủa , sẽ thu được nước lắng trong Đem lọc nước bùn từ thiết bị lắng , được nước lọc trong Hỗn hợp nước lắng trong và nước lọc trong được đem đi cô đặc

Giải thích quy trình

- Cho hỗn hợp nước mía qua lưới lọc : nhằm mục đích loại bỏ các bã mía còn sót lại trong dịch ép hay các chất rắn lạ

- Cho sữa vôi vào trung hòa pH về pH=7,2-7,5 : mục đích của giai đoạn này là đưa pH lên mức đủ để phát sinh ra các phản ứng phân hủy đường khử

- Gia nhiệt : vì đây là giai đoạn quan trọng khi làm sạch nước mía nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất thu hồi đường :

+ loại không khí trong nước , giảm bớt sự tạo bọt , tăng nhanh các quá trình phản ứng hóa học

+ tác dụng diệt trùng , đề phòng sự lên men acid và sự xâm nhập của vi sinh vật vào nước mía

+ 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

Quy trình công nghệ :

Ưu điểm :

- Quản lý thao tác đơn giản

- Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính tránh được chuyển hóa đường sacaroza Nếu cho vôi đều có thể tránh được sự phân gia cua đường

Nhược điểm:

- Lượng vôi dùng nhiều

- Độ hòa tan trong nước mía lạnh cao Nếu vôi quá thừa sau khi đun nóng sẽ bị đóng cặn ở thiết bị

- Hiệu suất làm sạch thấp

2 Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

Tương tự như phương pháp gia vôi nước mía lạnh, nhưng công đoạn gia nhiệt được thực hiện trước khi cho vôi vào Trước khi trung hoà, một số chất keo như (anbumin, silic hidroxit…) bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt độ và pH Nhờ vậy, tốc độ lắng nhanh, lượng vôi trung hoà giảm (khoảng 15-20%), hiện tượng đóng cặn giảm…

Nước mía hỗn hợp

Đun nóng (102 – 105 ͦC)

Thùng lắng

Nước lắng trong

Nước bùn

Ép lọc

Bùn

Quy trình công nghệ :

- Tốc độ lắng nhanh, loại được nhiều chất keo, hiệu quả làm sạch tốt hơn gia vôi lạnh

- Lượng vôi giảm khoảng 15% - 20% so với phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

- Hiện tượng đóng cặn giảm

- Loại protein tương đối nhiều Do nhiệt độ cao sự tạo kết tủa Ca3(PO4)2 tương đối hoàn toàn

Nhược điểm:

- Chất kết tủa không được rắn chắc, thể tích nước bùn so với gia vôi lạnh lớn hơn, đôi khi nước mía trong chảy khó khăn Để khắc phục, có thể cho chất trợ lắng ( 1-2 ppm) để rút ngắn thời gian lắng và thể tích nước bùn

- Nếu khống chế nhiệt độ và pH không tốt đường khử sẽ bị phân hủy, nếu pH thấp, saccaroza bị chuyển hóa làm hạn chế quá trình kết tinh Để tránh hiện tượng chuyển hóa

Nước mía hỗn hợp Lọc vụn bã mía Cân Gia nhiệt(60 ͦC)

Gia nhiệt (102-104 ͦC) Tản hơi

Lắng Nước mía trong

Nước mía trong hỗn hợp

Nước lọc trong

Bùn lọc

và phân hủy đường và để có thể ngưng tụ keo dưới tác dụng của nhiệt độ và pH của nước mía, có thể dùng phương pháp cho vôi phân đoạn

3 Phương pháp cho vôi phân đoạn

Đây là phương pháp tối ưu nhất của việc làm sạch nước mía bằng vôi Trước tiên, hỗn hợp nước mía sau khi lọc được gia vôi đến pH=6.4-6.6 (thường pH = 6.4), lượng vôi dùng bằng 1/3 tổng lượng vôi Gia nhiệt lần thứ nhất (90 ℃) có thể gia nhiệt đến nước mía sôi Sau đó, gia vôi đến pH=7.6-8.2 (thường pH=7.8, nếu pH>8.4 nước mía trong sẽ là kiềm tính, pH=7.2-7.4 không tốt), lượng vôi dùng bằng 2/3 tổng lượng vôi Tiếp tục gia nhiệt nước mía đến sôi hoặc cao hơn một ít giúp việc kết tủa được hoàn toàn Các giai đoạn tiếp theo giống phương pháp trên

Quy trình công nghệ:

Nước mía hỗn hợp Lọc vụn bã mía

Cân

Gia nhiệt(90 ͦC) Gia vôi (pH= 7,6 – 8,2) Gia nhiệt (100-104 ͦC) Tản hơi

Lắng Nước mía trong

Nước mía trong hỗn hợp

Nước mía trong

Bùn lọc Gia vôi (PH= 6,5)

Ưu Điểm:

- Hiệu suất làm sạch tốt loại được nhiều chất không đường Qua 2 lần cho vôi có thế lợi

dụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để làm chất không đường nên nước mía trong, dễ

lọc bùn, chất keo chứa nito loại 80%, sáp mía loại 90%

- Tiết kiệm khoảng 35% so vs phương pháp cho vôi nước mía lạnh

Nhược Điểm:

- Sơ đồ công nghệ khá phức tạp

- Sự chuyển hóa và phân giải đường sacaroza tương đối lớn

4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi

A) Chất lượng vôi

Chất lượng vôi có ảnh hưởng 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 Do đó, tiêu

chuẩn của vôi quy định như sau:

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 hòa tan của vôi;

- thời gian lắng kéo dài;

- tác dụng với đường khử, tăng màu sắc của nước mía;

- làm cho đường có vị đắng

Các thành phần như : Al2O3 ; Fe2O3 ; SiO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc của nước

mía và đóng cặn trong thiết bị

B) Độ hòa tan của vôi

Độ hòa tan của vôi trong dung dịch đương lớn hơn độ hòa tan của vôi trong nước nguyên chất Độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tăng Độ hòa tan của vôi cũ, vôi mới

và vôi sống cũng khác nhau

Độ hòa tan của các loại vôi khác nhau

Nhiệt đô ,OC

Độ hòa tan của vôi CaOg/l

C) Nồng độ của vôi

Nồng độ của vôi sữa thường dùng trong khoảng 10-18 Be Nồng độ sữa vôi quá đặc sẽ làm tắc đường ống dẫn, khi tác dụng với nước mía, có thể gây hiện tượng kiềm cục bộ, làm đường khử phân hủy Nhưng khi nồng độ sữa vôi tương đối cao, tác dụng tạo kết tủa nhanh giảm lượng nhiệt bốc hơi

D) Tác dụng của khuấy sau khi cho vôi

Khuấy có tác dụng phân bố vôi đều trong nước mía và phản ứng được hoàn toàn Trường hợp nồng độ sữa vôi cao, rất cần khuấy , tránh hiện tượng kiềm cục bộ

Qua kết quả thí nghiệm người ta cho thấy nếu kéo dài thời 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 bùn giảm

E) Các dạng vôi cho vào nước mía.

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

Vôi ở dạng sữa vôi có tác dụng làm hỗn 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

Canxi sacarat phản ứng với nước mía tương đối hoàn toàn nhưng cần pha chế trước, không thuận tiện như sữa vôi Có thể dùng canxi sacarat cho vào mía nóng để đề phòng vôi làm đường khử phân hủy

F) Lượng vôi

Lượng vôi dùng phụ thuộc vào thành phần nước mía, nhưng thành phần nước mía thay đổi theo giống mía nên lượng vôi cho vào cũng không thể cố định Đối với phương pháp vôi, mỗi tấn mía dùng khoảng 0,5-0.9kg vôi

Trong thực tế sản xuất, thường dùng pH để biểu thị lượng vôi cho vào nước mía Mặt khác, khi đun nóng nước mía đã cho vôi, trị số pH thay đổi ( thường giảm từ 0,2 đến 0,5) nên khi xác định pH cần chú ý đến các yếu tố làm giảm 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, sau phân ly làm giảm trị số 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 đô cao và môi trường kiềm, đường khử bị phân hủy tạo thành chất màu và các axit

Do có sự giảm pH sau khi đun nóng, nên trị số pH trong sơ đồ công nghệ là trị số

G) Hàm lượng P 2 O 5 trong nước mía.

Trong phương pháp vôi, hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa vôi

và P2O5.Ca3(PO4)2 trong nước 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 co lắng, lọc và kết tinh đường

Sự hình thành kết tủa Ca3(PO4)2 nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ Ca+ và PO43- trong nước mía Trong phương pháp vôi, khi cho vôi đến pH = 7,0 nồng độ ion Ca+ có thể đủ

để phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2 nhưng thường hàm lượng P2O5 trong mía rất thấp Theo kết quả nghiên cứu từ năm 1920 đến năm 1940 người ta thấy hàm lượng P2O5 cần thiết vào khoảng 300mg P2O5/lít nước mía Nếu hàm lượng P2O5 quá ít, có thể cho vào nước mía axit photphoic hoặc muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu quả làm sạch

H) Nhiệt độ vôi

Dựa vào tình hình thực tế để chọn nhiệt độ cho vôi phù hợp Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 1050C Nhiệt độ cao có tác dụng tăng tốc độ kết tủa làm giảm dung tích nước đường, nhưng có thể làm tăng màu sắc nước mía( do sự phân hủy đường khử) và có thể làm cho một phần keo đã kết tủa hòa tan lại Vì vậy cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sôi hoặc cao hơn một chút là thích hợn

5 So sánh các phương pháp cho vôi để làm sạch nước mía

A Giống nhau

 Là phương pháp đơn giản, được sử dụng từ lâu

 Làm sạch nước mía dưới tác dụng của nhiệt và vôi

 Sản phẩm cuối cùng thu được trong các phương pháp là đường thô

B Khác nhau

Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

Phương pháp cho vôi phân đoạn Trước hết, nước mía

hỗn hợp được lọc bằng lưới lọc để loại bỏ cám mía, cân và bơm đến thùng trung hòa và cho vôi đến pH=7,5

Mỗi tấn mía cho khoảng 0,5-0,9kg vôi

Trước hết đun nóng nước mía hỗn hợp đến 1050 c

Một số keo(anbumin, silie hidroxit) bị ngưng tụ

Cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy

Nước mía hỗn hợp được lọc bằng lưới lọc để loại

bỏ cám và tạp chất

Cho một lượng vôi sữa

để nâng pH của nước mía lên pH=6,4

Nước mía qua thiết bị đun nóng, nâng nhiệt lên

Quy trình

Khuấy đều nước mía, đun nóng đến nhiệt độ

1050c rồi cho vào thùng

để loại bọt và chất kết tủa,thu được lắng trong Lọc nước bùn ở thiết bị lắng, được nước lọc trong Hỗn hợp nước lắng trong và nước lọc trong được đem đi cô đặc

trộn đều để kết tủa được hoàn toàn sau

đó loại chất kết tủa ở thiết bị lắng

Nước mía trong được đem đi cô đặc

102-1050 c

Gia vôi lần 2 ở thiết bị trung hòa lên pH=7,2-7,5

Nước mía sau khi trung hòa qua thiết bị đun nóng

và vào thiết bị lắng nước mía sau khi lắng thu được nước mía trong và nước bùn Nước bùn sẽ được lọc qua thiết bị lọc

để thu hồi đường còn trong nước mía

Ưu điểm Quản lý thao tác đơn

giản Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đén trung tính tránh được chuyển hóa dường sacaroza Nếu cho vôi đều đặn có thể tránh được sự phân giải đường khử

Loại protein tương đối nhiều khi nhiệt

độ cao tạo sự kết tủa

Ca3(PO4 )2 tương đối hoàn toàn

Hiệu quả làm sạch tốt sự chênh lệch độ tinh khiết cao

Tốc độ lắng lớn, dung tích nước bùn nhỏ

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

Hiệu suất làm sạch tốt loại được nhiều chất không đường Qua 2 lần cho vôi có thế lợi dụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để làm chất không đường nên nước mía trong, dễ lọc bùn, chất keo chứa nito loại 80%, sáp mía loại 90% Tiết kiệm khoảng 35% so

vs pp cho vôi nước mía lạnh

Nhược

điểm Lượng vôi dùng nhiềuĐộ hòa tan trong nước

mía lạnh cao Nếu vôi quá thừa sau khi đun nóng sẽ bị đóng cặn ở thiết bị

Hiệu suất làm sạch thấp

Sự chuyển hóa đường sacaroza tương đối lớn

Khó khống chế đc màu sắc nước mía đậm

Sơ đồ công nghệ khá phức tạp

Sự chuyển hóa và phân giải đường sacaroza tương đối lớn

6 Ưu và nhược điểm các phương pháp làm sạch nước mía

Phương pháp vôi Phương pháp sunfit hoá Phương phápcacbonat hoá

Ưu

điểm

- Vốn đầu tư ít

- Thiết bị, quy trình công nghệ, quản lí điều hành đơn giản

- Vốn đầu tư ít

- Thiết bị, quy trình công nghệ, quản lí điều hành đơn giản

- Sản xuất ra sản phẩm đường kính trắng

- Hiệu suất thu hồi cao

- Sản xuất ra đường kính trắng chất lượng cao

Nhược

điểm

- Hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp

- Sản xuất ra sản phẩm đường vàng

- Sản phẩm đường khó bảo quản, dễ hút ẩm và biến màu

- Quy trình công nghệ phức tạp

- Điều hành, quản

lí khó

Kết luận

Tuy có những ưu điểm thì việc áp dụng phương pháp vôi phải lưu ý rất nhiều đến nhiệt độ, đặc biệt là độ kiềm cao của vôi quá lớn sẽ làm cho khả năng phân giải đường diễn ra nhanh và nhiều, làm thất thoát lượng đường Cụ thể: pH = 8-9 thì saccarose bị phân hủy là 0,05%, còn pH =12 thì saccarose bị phân hủy là 0,5% Vì thế việc kiểm soát nhiệt độ và pH thích hợp sẽ góp phần lớn đến hiệu suất của phương pháp vôi

Tài liệu tham khảo.

CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA PGS NGUYỄN NGỘ

BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA / THÁI VĂN ĐỨC

GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA/ TRẦN MẠNH HÙNG VÀ NHỮNG NGƯỜI KHÁC.

http://www.doko.vn/tai-lieu/lam-sach-nuoc-mia-212637