công nghệ kết tinh đường từ mía

Nhiệt độ hơi thứ thấp, không thỏa mãn yêu cầu công nghệ, giảm có thể giảm diện tích truyền nhiệt của thiết bị Màu sắc dịch nước mía sậm, pH hạ thấp, đường khử bị phân hủy, tạo caramen...

Công Nghệ Sản Xuất Đường Từ Mía

Bằng Phương Pháp Kết Tinh

NHóm GVHD: PGS.TS TRƯƠNG VĨNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

BM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Đường là gì?

đường (sucrose) là một carbohydrate xảy ra tự nhiên trong tất cả các trái cây và rau Đây là sản phẩm chính của

quang hợp, quá trình mà các nhà máy chuyển đổi năng lượng mặt trời vào thức ăn Đường xảy ra ở

số lượng mía và

sugarbeets mà từ đó nó được tách ra để sử dụng

thương mại lớn nhất.

GiỚI THIỆU SẢN PHẨM ĐƯỜNG

Tính chất lý học và hóa lý

• Thành phần chủ yếu là saccharose, là

disaccharide cấu tạo từ 2 đường đơn là

α-d-glucose và β-d-fructose, liên kết với nhau bởi liên kết 1-4-glucozit, công thức cấu tạo C12H22O11

GiỚI THIỆU SẢN PHẨM ĐƯỜNG

GiỚI THIỆU SẢN PHẨM ĐƯỜNG

Tính chất hóa học

• Tác dụng của acide: bị thủy phân tạo thành hỗn hợp đường khử gồm glucose và fructose

Saccharose H+ Glucose + Fructose

• Tác dụng của kiềm: bị phân hủy

Saccharose Glucose, Fructose, Maltose

SP trung gian chứa nhóm andol

(SP ngưng tụ) Chất màu và các acide hữu cơ

GiỚI THIỆU SẢN PHẨM ĐƯỜNG

NaBr.H2O làm tăng khả năng tạo mật

Giới thiệu chung về đường mía

Lịch sử phát triển

• Ấn độ là nước đầu tiên trên

thế giới biết sản xuất

đường từ mía khoảng năm

398

• Công nghiệp đường tuy có

từ lâu đời, nhưng 200 năm

gần đây mới được cơ khí

hóa

• Trong những năm gần đây

ngành đường đã phát triển

một cách nhanh chóng

Giới thiệu chung về đường mía

dân và góp phần xây dựng cho sự phát

triển kinh tế nước ta

Giới thiệu chung về đường mía

Vai trò của đường mía trong đời sống

• Là nguyên liệu cho các ngành chế biến

thực phẩm và các ngành khác

• Là chất điều vị cho bữa ăn hằng ngày

• Là chất cung cấp năng lượng cho cơ

thể

Giá trị kinh tế của cây mía

SƠ ĐỒ GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA CÂY MÍA

Sản phẩm chế biến công nghiệp

Sản phẩm vi sinh CÂY MÍA

Phân bón

Giá trị kinh tế của cây mía

Nguyên liệu sản xuất đường

1 Giới thiệu sơ lược, phân lọai

2 Hình thái cây mía, điều kiện trồng

3 Thu họach và bảo quản mía

4 Thành phần hóa học của mía

1 Giới thiệu sơ lược, phân loại

Giống mía:

- Năng suất cao

- Sinh trưởng nhanh

- Hàm lượng đường cao

- Khả năng tái sinh mạnh

- Kháng sâu bệnh

- Thích hợp điều kiện sinh thái ở vùng trồng

- Thích hợp điều kiện chế biến công nghiệp

- Không hoặc ít ra hoa

- Nhóm Sacarum violaceum: Lá màu tím, cây

ngắn cứng và không trổ cờ

- Nhóm Sacarum simense: Cây nhỏ cứng, thân

màu vàng nâu nhạt, trồng từ lâu ở Trung Quốc

HÌNH THÁI CÂY MÍA

Hình thái, điều kiện trồng

Điều kiện trồng

Điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu:

- Là cây nhiệt đới và á nhiệt đới, nhiệt độ

chua phèn hay đất cao đồi gò, thích

hợp: đất xốp, giữ ẩm và thoát nước tốt.

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÍA

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÍA

0.25 0.12 0.01 0.02 0.01 vết 0.07 0.02 vết 74.5

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÍA

MÍANƯỚC XƠ CHẤT KHÔNG ĐƯỜNG ĐƯỜNG SACC

CKĐ HỮU CƠ CKĐ VÔ CƠ

SiO 2, K 2 O, Na 2 O, CaO, MgO

ĐƯỜNG KHỬ

CKĐ CHỨA N

ACIDE HỮU CƠ

CHẤT BÉO (SÁP) CHẤT MÀU

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT

MÍA

XỬ LÝ SƠ BỘ LẤY NƯỚC MÍA BÃ

LÀM SẠCH BÙN LỌC

CÔ ĐẶC KẾT TINH ĐƯỜNG

LY TÂM MẬT RỈ

SẤY LÀM NGUỘI, ĐÓNG BAO

ĐƯỜNG THÀNH PHẨM

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CÔNG ĐỌAN XỬ LÝ SƠ BỘ

MÍA CẨU CÂN SAN BẰNG BĂM CHẶT ĐÁNH TƠI LẤY NƯỚC MÍA

XỬ LÝ SƠ BỘ

LẤY NƯỚC MÍA

Mục đích

• Mục đích: trích kiệt lượng nước mía

có trong cây mía

• Các phương pháp lấy nước mía

- Phương pháp ép

- Phương pháp ép kết hợp khuếch tán

- Phương pháp khuếch tán

LẤY NƯỚC MÍA

Lấy nước mía bằng phương pháp ép

• Nguyên lý:

Sử dụng hệ thống ép gồm nhiều máy ép đặt nối tiếp nhau nhằm lấy hết đường trong cây mía

Để tăng tác dụng lấy đường trong mía, trong quá trình

ép còn sử dụng nước nóng hay nước mía lõang phun vào bã Đây chính là sự thẩm thấu

Sơ đồ công nghệ hệ thống ép:

Nước thẩm thấu

NMHH Mía Xử lý sơ bộ Hệ thống ép

Bã

CÁC THÔNG SỐ CẦN QUAN TÂM

B=KL mía ép*Pol mía

100

B A HSE =

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và

• Chiều dài, đường kính răng trục

• Vị trí lược đáy, rãnh thoát nước mía

LẤY NƯỚC MÍA

LẤY NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP KẾT HỢP KHUẾCH TÁN

KHUYẾCH TÁN MÍA

MÍA

XỬ LÝ(băm chặt, đánh tơi) NƯỚC KHUYẾCH TÁN NMHH

LẮNG LỌC

QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH

NƯỚC MÍA

5.7 Phương pháp vôi

5.8 Phương pháp sulfitte hóa

5.9 Phương pháp carbonade hóa

PHƯƠNG PHÁP VÔI

• Đặc điểm

• Ưu nhược điểm của phương pháp

• Các phương pháp vôi:

- Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

- Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

- Phương pháp cho vôi phân đọan

PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA LẠNH

PHƯƠNG PHÁP CHO VÔI VÀO NƯỚC MÍA NÓNG

PHƯƠNG PHÁP SULFITTE HÓA

• Đặc điểm

• Ưu nhược điểm của phương pháp

• Các phương pháp sulfitte hóa:

- Phương pháp sulfitte hóa acide tính

- Phương pháp sulfitte hóa kiềm tính

- Phương pháp sulfitte hóa trung tính

Phương pháp sulfitte hóa acide

Phương pháp sulfitte hóa kiềm nhẹ

Phương pháp sulfitte hóa trung nặng

Phương pháp carbonade hóa

Phương pháp xông CO2 một lần

Phương pháp xông CO2 thông thường Phương pháp xông CO2 chè trung gian

Phương pháp xông CO2 một lần

Phương pháp xông CO2 thông thường

Phương pháp xông CO2 chè trung gian

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

Khuyết

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

CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA

MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

Làm bốc hơi nước tăng nồng độ chè

trong ( mía có nồng độ ban đầu (khoảng 13 – 15oBx) đến nồng độ mật chè (khoảng 60 – 65oBx))

- Giảm tải cho công đọan nấu đường

- Điều hòa sản xuất

- Tiết kiệm năng lượng do sử dụng hơi thứ

CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA

CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC

Phương pháp bốc

hơi chân không Phương pháp bốc hơi áp lực Phương pháp bốc

hơi áp lực chân không

tượng phân hủy và

chuyển hóa đường,

chất lượng mật chè

tốt, thao tác dễ dàng

Nhiệt độ hơi thứ thấp,

không thỏa mãn yêu

cầu công nghệ, giảm

có thể giảm diện tích truyền nhiệt của thiết bị

Màu sắc dịch nước mía sậm, pH hạ thấp, đường khử bị phân hủy, tạo

caramen

Ưu khuyết điểm của phương pháp bốc hơi áp lực chân

không là tổng hợp của 2

phương pháp trên

BỐC HƠI NƯỚC MÍA

Các biến đổi vật lí và hóa học của dung dịch đường trong quá trình

2 Sự gia tăng màu sắc

3 Độ tinh khiết tăng

4 Sự tạo cặn

BỐC HƠI NƯỚC MÍA Thiết bị bốc hơi

Yêu cầu thiết bị

- Khoảng không gian nước mía cần nhỏ

nhất, và không có khoảng không “chết”

- Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian

BỐC HƠI NƯỚC MÍA Thiết bị bốc hơi

BỐC HƠI NƯỚC MÍA

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bốc hơi

- Độ chân không và áp suất hơi

- Thoát khí không ngưng

- Thoát nước ngưng

- Chiều cao mực dung dịch trong

nồi

- Hút hơi thứ

KẾT TINH ĐƯỜNG

MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH KẾT TINH

• Mục đích: chuyển đường sacc từ

trạng thái lỏng sang rắn trạng thái rắn (kết tinh dạng tinh thể)

• Sản phẩm cuối: đường non

KẾT TINH ĐƯỜNG

LÝ THUYẾT KẾT TINH ĐƯỜNG

MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA

1 DUNG DỊCH BÃO HÒA:

2 DUNG DỊCH QUÁ BÃO HÒA:

3 ĐỘ HÒA TAN CỦA DUNG DỊCH ĐƯỜNG: là

số phần chất tan hòa tan trong 1 phần dung môi.

Đặc trưng bởi hệ số hòa tan: là số gam

đường tan trong 100gam nước

Độ hòa tan của đường sacc phụ thuộc

nhiệt độ và chất không đường

LÝ THUYẾT KẾT TINH ĐƯỜNG

MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA

4 HỆ SỐ QUÁ BÃO HÒA α: đặc trưng cho mức độ

quá bão hòa của dung dịch, là tỉ số giữa lượng

đường hòa tan trong 1 đơn vị dung dịch

nghiên cứu H so với lượng đường hòa tan

trong 1 phần nước của dung dịch bão hòa H1

ở cùng nhiệt độ

5 MẦM TINH THỂ ĐƯỜNG

KẾT TINH ĐƯỜNG

lý thuyết kết tinh đường

Tính chất đường(saccarose)

1 Hình dạng tinh thể

Tinh thể đường saccarose kết tinh từ dung

dịch thuộc hệ đơn tà có 3 trục (hai trục thẳng và một trục nằm nghiêng).

Tuy nhiên hình dạng tinh

thể đường có thể thay đổi

tuỳ theo chất không

đường có trong dung dịch,

nhiệt độ thực hiện quá

trình kết tinh, hệ số bão

hoà

2 Độ hoà tan của đường (saccarose)

trong nước, và trong dung dịch

không tinh khiết

Độ hoà tan của đường( saccarose) trong nước được biểu diễn bằng số gam đường trong 1 gam nước.

3 Động học của quá trình kết tinh đường

• Saccarose là chất rất khó xuất hiện nhân tinh thể trong dung dịch quá bão hoà của nó Theo thực nghiệm, tinh thể chỉ xuất hiện khia > 1,3 -1,4 Để

tăng tốc độ xuất hiện tinh thể, người ta áp dụng các biện pháp kích thích tạo mầm hay phương pháp tinh chủng, lúc đó tinh thể sẽ xuất hiện ở giá trị a = 1,2 – 1,25

• Theo quan điểm động học, quá trình xuất hiện nhân tinh thể trong môi

trường lỏng là hiện tượng liên hợp của các phân tử chất hoà tan di động Điều kiện cần thiết để tạo nhân tinh thể là có sự tập tụ cục bộ của các phân

tử chất hoà tan và phân bố các phân tử này vào vị trí của chúng trong lưới tinh thể Vậy, các tinh thể nằm trên ranh giới của 2 quá trình kết tinh và hoà tan

• Theo Silin: Trên bề mặt tinh thể và dung dịch luôn xảy ra hai quá trình:

- Lắng chất hoà tan trên bề mặt tinh thể vào dung dịch, khi đó các phân tử hay các nhóm phân tử tách ra khỏi bề mặt tinh thể, nếu điều kiện quá bão hoà đủ lớn những nhóm phân tử này sẽ là những nhân tinh thể mới

- Nếu điều kiện quá bão hoà chưa đủ lớn thì những mầm sẽ hoà tan vào dung dịch (do độ hoà tan của nó lớn hơn đường bình thường rất nhiều)

Lúc này chỉ những tinh thể sẵn có lớn lên mà thôi, không xuất hiện mầm

tinh thể mới

Tinh thể đường được bao quanh một lớp dung dịch không chuyển động với chiều dày d

Ngay sát bề mặt của tinh thể, dung dịch chứa quá bão hòa vì ở đây tồn tại mọi điều kiện để lượng đường dư từ dung dịch quá bão hòa kết tinh Như vậy ở bề mặt tinh thể có nồng độ c' ứng với dung dịch bão hòa Cách bề mặt tinh thể khoảng d, dung dịch quá bão hòa với nồng

độ C Do sự chênh lệch nồng độ (C - c') đường sẽ khuếch tán qua lớp dung dịch không chuyển động d Khi các phân tử đường khuếch tán đến bề mặt tinh thể thì lập tức kết tinh Ở bề mặt tinh thể mới lại có nồng độ c' như cũ, do đó quá trình kết tinh lại tiếp tục Như vậy bên cạnh quá trình khuếch tán các phân tử lên bề mặt tinh thể, còn có quá trình liên kết các phân tử sacaroza trong lưới tinh thể Nhưng Xilin cho rằng quá trình kết tinh chủ yếu là quá trình khuếch tán Do đó, tốc độ

kết tinh là tốc độ khuếch tán

đến trạng thái quá bão hòa

• Hạ nhiệt (làm lạnh) dung dịch đường

để giảm độ hòa tan của sacc trong dung dịch

KẾT TINH ĐƯỜNG

LÝ THUYẾT KẾT TINH ĐƯỜNG

NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH KẾT TINH

Sự kết tinh đường trong quá trình

nấu gồm 2 giai đọan:

• Giai đọan 1: Sự xuất hiện mầm tinh thể

• Giai đọan 2: Sự lớn lên của mầm tinh thể với một tốc độ nhất định thành

tinh thể

KẾT TINH ĐƯỜNG

CÁC GIAI ĐỌAN CỦA QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG

1 Cô đặc đầu 55-650Bx 78-860Bx, α 1.1-1.15

2 Tạo mầm tinh thể

Sử dụng một trong các phương pháp để tạo

mầm tinh thể đường với số lượng thích hợp

3 Nuôi tinh thể : khống chế α =1.05-1.1

4 Cô đặc cuối : A: 92-930Bx

Đường A Mật trắng Mật nâu Đường C Mật cuối

Mật chè

Đường hồ

Nấu hai hệ A - C

CHẾ ĐỘ NẤU ĐƯỜNG 3 HỆ (từ mía)

KẾT TINH ĐƯỜNG

Quá trình bồi tinh

• Mục đích của quá trình bồi tinh: tiếp tục kết

tinh đường

• Nguyên lý: hạ nhiệt độ của đường non

giảm độ hòa tan của sacc xuất hiện trạng thái quá bão hòa đường kết tinh

Kết tinh làm lạnh đường non cuối

Trong chế độ nấu đường nhiều hệ (ba

hệ A, B, C), đối với đường non A, B do mật A, B còn dùng phối liệu nấu lại nên việc kết tinh làm lạnh không cần phải nghiêm ngặt lắm Thiết bị KTLL có tác dụng như một thùng chứa trước khi li

tâm.

Còn đối với đường C cần phải qua KTLL vì mật C là mật cuối, nhiều tạp chất,

độ nhớt lớn, không dùng nấu lại được, cần làm tinh thể đường hấp thụ phần đường trong mẫu dịch ở mức độ cao nhất để giảm tổn thất đường trong mật

Do đó KTLL đường non C được xem là một trong những khâu quan trọng

nhất để tăng hiệu suất thu hồi, giảm tổn thất cho nhà máy

Quá trình kết tinh làm lạnh đường non cuối có những khó khăn sau đây :

• Quá trình kết tinh chậm do độ nhớt cao không tương ứng với sự giảm hệ

số quá bão hòa Có khi độ quá bão hòa tăng lên sinh ra các tinh thể “dại”

• Độ nhớt mật quá cao, li tâm khó.

• Độ nhớt đường non cao dẫn đến ngừng trệ quá trình kết tinh, gẫy trục

khuấy.

• Vì vậy cần phải khống chế tốt quá trình kết tinh như sau

• Hệ số quá bão hòa ∝ = 1,1 để tránh tạo kết tinh dại

• Giảm nhiệt độ theo một chế độ thích hợp

• Tốc độ giảm nhiệt độ khoảng 1- 1,50C, nhiệt độ máy ly tâm là 45 - 550C.

• Khống chế tốc độ khuấy trộn, đảm bão đường non không bị lắng xuống đáy thiết bị, tinh thể phân bố đều, bão đảm quá trình truyền nhiệt nhanh Không nên khuấy nhanh dễ gẫy trục và tinh thể bị hòa tan Thường khuấy với v= 0,36 - 10v/ph

• Tính toán tốt thành phẩm đường non và thành phần mật cái để giảm độ nhớt.

• Hàm lượng tinh thể, kích thước tinh thể phải đảm bão tính đồng đều và tốc

Cấu tạo thiết bị kết tinh làm lạnh:

Thiết bị kết tinh ống ruột gà.

1 - Thân thiết bị 2 - Cánh khuấy 3 - Trục.

Thiết bị kết tinh loại đĩa khuyết quay.

Trong thiết bị đĩa khuyết quay, đường non và nước làm lạnh đi ngược chiều Nước làm lạnh đi trong đĩa theo đường ziczac nhờ bên trong đĩa có các tấm ngăn, rồi chuyển dần từ chỗ này sang chỗ khác, qua các đoạn trục nối 2 đĩa và ra ngoài theo đoạn trục rỗng cuối cùng Các đĩa khuyết được lắp đối diện nhau, để đường non chuyển động từ đầu đến cuối thiết bị Ưu điểm của thiết bị là diện

tích làm lạnh lớn, hệ số truyền nhiêt cao.

Hiện nay, đối với trợ tinh đường non cuối, còn sử dụng thiết bị trợ tinh kiểu đứng, rất có hiệu quả trong việc nâng

cao hiệu suất thu hồi đường, giảm tổn thất.

LI TÂM - SẤY - ĐÓNG BAO VÀ

BẢO QUẢN ĐƯỜNG

• Là giai đoạn tách tinh thể ra khỏi mật bằng lực li tâm trong các thùng quay với tốc độ cao Sau khi li tâm thu được đường mật

nâu và mật trắng

SẤY Mục đích và đặc điểm của quá trình sấy đường

• Sấy đường nhằm mục đích làm cho màu sắc thành

phẩm được bóng sáng và đường khô và không bị biến

chất khibảo quản.

• Quá trình sấy đường tương đối dễ vì tinh thể

sacaroza không ngậm nước, chủ yếu là tách ẩm trên bề mặt tinh thể Vì vậy thiết bị sấy không phức tạp nhưng

sấy xong, bắt buộc phải làm nguội đến nhiệt độ trong

phòng để tạo điều kiện tốt cho việc bão quản sau này.

• Thiết bị sấy đường có loại máy sấy thùng quay nằm ngang và loại máy sấy đứng.

BẢO QUẢN ĐƯỜNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình công nghệ chế biến đường

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/luyen-duong-non-va-tro-ti nh.1242188.html

Các đồ án cô đặc đường mía

tách mật, làm khô, đóng gói và vận chuyển đường – bùi

lê thiện, nguyễn mộng hùng, phạm lương tuệ, … - nxb

nông nghiệp HN – 1996

Cám Ơn Sự Chú Ý Lắng Nghe

Của Thầy Và Các Bạn!!!

The end.