Làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi

Công nghệ sản xuất đường mía CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA LỚP 53CNTP2; NHÓM 4 Chủ đề: LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI Tên thành viên MSSV Đinh Thị Thuận (nhóm trưởng) 53131712 Nguyễn Thị Nga (nhóm phó) 53131040 Mai Thanh Hùng 53130492 Nguyễn Thị Thương 53131503 Nguyễn Thị Thể 53131661 Nguyễn Thị Ngọc Chương 53131503 Phạm Thanh Tú 53131754 Trương Quốc Oai 53131188 Nguyễn Văn Trường 53131860 Trần Đinh Phương Kim 53130731 Võ Đỗ Chí Thiện 53131637 Trần Quốc Thông 53131481 Nguyễn Ngọc Minh 53130497 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 , Thiện Phương pháp cho vôi phân đoạn Hùng So sánh các phương pháp vôi Thông Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng Trường, Minh Tìm hình về làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi 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. GVHD: Thái Văn Đức Page 1 Công nghệ sản xuất đường mía 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 GVHD: Thái Văn Đức Page 2 Công nghệ sản xuất đường mía 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 0 C rồi 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 . GVHD: Thái Văn Đức Page 3 Công nghệ sản xuất đường mía 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… GVHD: Thái Văn Đức Page 4 Nước mía hỗn hợp Sữa vôi Thùng trung hòa (pH= 7,2 - 7,5) Đun nóng (102 – 105 ͦC) Thùng lắng Nước lắng trong Nước bùn Ép lọc Nước lọc trong Cô đặc Bùn Công nghệ sản xuất đường mía Quy trình công nghệ : Ưu điểm: - 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 Ca 3 (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 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 GVHD: Thái Văn Đức Page 5 Nước mía hỗn hợp Lọc vụn bã mía Cân Gia nhiệt(60 ͦC) Ca(OH) 2 Gia vôi (pH= 7,8 – 8,3) Gia nhiệt (102-104 ͦC) Tản hơi Lắng Nước mía trong Nước mía trong hỗn hợp Nước bùn Lọc Nước lọc trong Bùn lọc Công nghệ sản xuất đường mía 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: GVHD: Thái Văn Đức Page 6 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 bùn Lọc Nước mía trong Bùn lọc Gia vôi (PH= 6,5) Công nghệ sản xuất đường mía 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: CaO >85% MgO < 2% SiO 2 <0.6% Fe 2 O 3 ; Al 2 O 3 <1% ; CaCO 3 <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 : Al 2 O 3 ; Fe 2 O 3 ; SiO 2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc của nước mía và đóng cặn trong thiết bị. GVHD: Thái Văn Đức Page 7 Công nghệ sản xuất đường mía 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 , O C Độ hòa tan của vôi CaOg/l Vôi sống Vôi mới Vôi cũ 100 0.249 0.230 0.201 90 0.302 0.254 0.210 80 0.366 0.305 0.278 70 0.573 0.405 0.333 50 1.380 0.829 0.132 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. GVHD: Thái Văn Đức Page 8 Công nghệ sản xuất đường mía 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 Ca 3 (PO 4 ) 2 có thể phân ly thành Ca(OH) 2 .n Ca 3 (PO 4 ) 2 không tan và một muối axit hòa tan, sau phân ly làm giảm trị số pH - Khi đun nóng, Ca 2 HPO 4 sẽ kết hợp với vôi, tạo thành canxi photphat kết tủa và H 3 PO 4 Ca 2 HPO 4 + Ca(OH) 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 3 PO 4 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 pH sau khi đun nóng. Thông thường khống chế pH nước mía khoảng trên dưới 7,0. G) Hàm lượng P 2 O 5 trong nước mía. GVHD: Thái Văn Đức Page 9 Công nghệ sản xuất đường mía Trong phương pháp vôi, hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa vôi và P 2 O 5. Ca 3 (PO 4 ) 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 Ca 3 (PO 4 ) 2 nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ Ca + và PO 4 3- 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 Ca 3 (PO 4 ) 2 nhưng thường hàm lượng P 2 O 5 trong mía rất thấp. Theo kết quả nghiên cứu từ năm 1920 đến năm 1940 người ta thấy hàm lượng P 2 O 5 cần thiết vào khoảng 300mg P 2 O 5 /lít nước mía. Nếu hàm lượng P 2 O 5 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 105 0 C. 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. • Khuấy đều nước mía, đun nóng đến nhiệt độ 105 0 c rồi cho vào thùng • Trước hết đun nóng nước mía hỗn hợp đến 105 0 c • Một số keo(anbumin, silie hidroxit) bị ngưng tụ • Cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy trộn đều để kết tủa được hoàn toàn sau đó loại chất kết tủa ở • 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 102-105 0 c. • Gia vôi lần 2 ở thiết bị trung hòa lên pH=7,2- GVHD: Thái Văn Đức Page 10 [...]... nước đường sacaroza phức tạp mía lạnh cao Nếu vôi Sự chuyển hóa và phân tương đối lớn quá thừa sau khi đun Khó khống chế đc giải đường sacaroza màu sắc nước mía nóng sẽ bị đóng cặn ở tương đối lớn đậm thiết bị Hiệu suất làm sạch thấp GVHD: Thái Văn Đức Page 11 Công nghệ sản xuất đường mía 6 Ưu và nhược điểm các phương pháp làm sạch nước mía Phương pháp sunfit hoá Phương pháp cacbonat hoá - Vốn đầu tư... không đường nên nước mía trong, dễ lọc bùn, tránh được sự phân giải tinh khiết cao • Tốc độ lắng lớn, chất keo chứa nito loại đường khử dung tích nước bùn 80%, sáp mía loại 90% nhỏ • Tiết kiệm khoảng 35% so • Tiết kiệm lượng vôi vs pp cho vôi nước mía khoảng 15-20% so lạnh với phương pháp cho vôi nước mía lạnh Nhược Lượng vôi dùng nhiều Sự chuyển hóa Sơ đồ công nghệ khá điểm Độ hòa tan trong nước đường...Công nghệ sản xuất đường mía Quy trình để loại bọt và chất kết thiết bị lắng tủa,thu được lắng • Nước mía trong • trong Lọc nước bùn ở được đem đi cô đặc thiết bị lắng, được nước lọc trong Hỗn hợp nước lắng trong và nước lọc trong được đem đi cô đặc 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... trong nước mía Ưu điểm• Quản lý thao tác đơn • Loại protein tương • Hiệu suất làm sạch tốt giản đối nhiều khi nhiệt loại được nhiều chất • Trước khi đun nóng, độ cao tạo sự kết tủa không đường Qua 2 lần cho vôi vào nước mía Ca3(PO4 )2 tương đối cho vôi có thế lợi dụng đén trung tính tránh hoàn toàn được 2 điểm ngưng tụ được chuyển hóa • Hiệu quả làm sạch khác nhau để làm chất dường sacaroza Nếu cho vôi. .. quản, dễ hút ẩm và biến màu - Quy trình công nghệ phức tạp - Điều hành, quản lí khó Phương pháp vôi Ưu điểm Nhược điểm 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... 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 GVHD: Thái Văn Đức Page 12 . hợp Nước bùn Lọc Nước lọc trong Bùn lọc Công nghệ sản xuất đường mía 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. đường mía 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. Hùng So sánh các phương pháp vôi Thông Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng Trường, Minh Tìm hình về làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi LỜI MỞ ĐẦU Sản xuất đường mía là một trong những ngành