Làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa

Giảm độ nhớt của mật chè: + Khi xông SO2 vào nước mía hoặc mật chè, tạo thành một sốmuối kết tủa có tác dụng hấp phụ các chất màu, chất keo  độnhớt giảm..  Độ lớn của hạt kết tủa: Độ

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Môn học: Công nghệ sản xuất Đường mía

GVHD: Thầy Thái Văn Đức Nhóm thực hiện: N5-53TP1

BÀI BÁO CÁO

Chủ đề: Làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa

• Điều kiện canh tác

- Trong công nghệ sản xuất đường mía, làm sạch nước mía là khâu quan trọng nhất Vì:

• Làm sạch giúp làm tăng chất lượng của đường tinh luyện

• Làm tăng hiệu suất sản xuất đường

 Giảm giá thành sản phẩm

Làm sạch nước mía là khâu quan trọng nhất trong CNSX

đường mía

2.Các phương pháp làm sạch nước mía

Phương pháp này (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 Hiệu quả hơn pp vôi nhưng thiết

bị và thao tác phức tạp hơn, hóa chất tiêu hao nhiểu ít dùng

Trong quá trình làm sạch có giai đoạn tiến hành ở pH cao, hiệu quả làm sạch tương đối tốt đặc biệt với loại mía xấu, sâu bệnh Nhưng do sự phân hủy đường tương đối lớn, màu nước mía đậm, tổn thất đường nhiều  không sử dụng

Phương pháp sunfit hóa

Phương

pháp vôi

Phương pháp làm sạch nước mía

II.CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG

PHÁP SUNFIT HÓA

Nước mía hỗn hợp chứa một lượng các chất không đường không

có lợi cho quá trình chế biến đường Nên mục đích chính của quá trình làm sạch đường là:

- Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía, đặc biệt là các chất có hoạt tính bề mặt và chất keo

- Trung hòa nước mía hỗn hợp

- Loại bỏ tất cả tạp chất trong nước mía hỗn hợp

A.Khí SO2 trong CNSX đường mía

2 Tác dụng của SO2 với nước mía

Tác dụng của SO2 với nước mía và mật chè tùy thuộc vào tính chấttrung tính hoặc kiềm của chúng Tác dụng của SO2 như sau:

a.Trung hòa lượng vôi dư trong nước mía

Khi cho SO2 vào nước mía có vôi dư phản ứng xảy ra như sau:

- Ngưng kết được một số chất keo

b Hòa tan muối Canxi sunfit kết tủa:

Khi thông SO2 quá lượng có thể làm cho canxi sunfit kết tủa biếnthành canxi bisunfit hòa tan

CaSO3 + SO2 + H2O  Ca(HSO3)2

• Ảnh hưởng:

Giảm hiệu quả làm sạch do muối canxi sunfit kết tủa bị giảm Khiqia nhiệt thì muối bisunfit canxi bị phân giải tạo thành muối sunfitcanxi kết tủa đóng cặn trên bề mặt ống truyền nhiệt

Ca(HSO3)2  CaSO3 + SO2 + H2O

c Giảm độ nhớt của mật chè:

+ Khi xông SO2 vào nước mía hoặc mật chè, tạo thành một sốmuối kết tủa có tác dụng hấp phụ các chất màu, chất keo  độnhớt giảm

+ Khi cho SO2 vào làm thay đổi pH nên ngưng kết được sốkeo, giảm độ nhớt

+ Tạo môi trường axit nên độ nhớt thấp

 Làm giảm độ nhớt mật chè, có lọi cho thao tác nấu đường vàkết tinh, đồng thời hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

d Biến muối cacbonat thành muối sunfit:

- Trong nước mía có hàm lượng muối cacbônat của kali, canxi nhấtđịnh khi thông SO2 tạo thành canxi sunphit và kali sunphit

+ Muối sunphit làm giảm độ kiềm, độ nhớt của mật chè có lợi choviệc nấu đường, kết tinh, phân mật

Nước lắng trong

Nước lọc trong Đun nóng lần III

Cô đặc

Thông SO2 lần II

Lọc kiểm tra

C Thuyết minh quy trình

1 Nước mía hỗn hợp

a Thành phần của nước mía hỗn hợp

trăm Đường

SaccarozaGlucozaFructoza

120,90,5

Xơ

XenlulozaPentosanArabanLinhin

5,520,52

Chất chứa Nito

ProteinAmitAcid aminAcid nitoric

NH3

Xantin

0,120,070,210,01VếtVết

Chất béo và sáp

PectinAcid tự do (Suxinic malic)Acid kết hợp (Suxinic, malic)

0,20,080,12

Chất vô cơ

SiO2

K2O

Na2OCaOMgO

Fe2O3

0,250,120,010,020,01Vết

- Nước mía hỗn hợp có chứa một lượng lớn các chất phi đường Đặc

biệt là các đường khử có khả năng làm xấu màu cho sản phẩmđường sau cùng và làm ảnh hưởng đến hiệu suất kết tinh đường

Saccaroza t0

→ Glucoza + fructoza t0

→ Chất màu + acid hữa cơ

3 Thông SO2 lần 1

- Mục đích:

 Thông SO2 để đưa dịch đường về pH thấp từ 3,4 đến 3,8 là môitrường axit nhằm tạo điều kiện để keo ngưng kết phục vụ choquá trình tạo kết tủa và làm sạch mía về sau

- Điều kiện công nghệ: Giá trị pH= 3,4-3,8.

 Nếu pH thấp hơn: sẽ làm tăng mạnh mẽ sự chuyển hóa sacarozatạo đường khử dẫn đến tăng tổn thất đường Đồng thời làm tănglượng vôi trung hòa về sau gây tăng lượng tạp chất đưa vào vàkhông kinh tế

 Nếu pH cao hơn: làm đường khử bị phân hủy, khi lượng vôitrung hòa cho vào không đủ tạo ít kết tủa CaSO3 dẫn dến hiêuquả là sạch không cao

- Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thông SO 2 lần 1.

Độ hòa tan của khí SO2 có liên quan đến nhiệt độ nước mía, nhiệt

độ dung dịch càng cao, độ hòa tan của SO2 càng thấp Khi dùngnhiệt độ quá cao, thì sự hấp phụ của SO2 khó khăn và tăng nhanh

sự chuyển hóa đường Do đó, nhiệt độ gia nhiệt 1 chỉ trong phạm

vi 55-60o C

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, sự kết tủacàng hoàn toàn, lượng kết tủa CaSO3 càng nhiều lọc kết tủa càng

dễ dàng

Nếu nồng độ SO2 trong nước mía quá cao sẽ tạo thành Ca(HSO3 )2

hòa tan Do đó cần nâng cao cường độ lưu huỳnh thích hợp để cóthể đạt hiệu suất làm sạch tốt và nâng cao hiệu suất thu hồi đường

- Phản ứng hóa học xảy ra:

 Giảm độ nhớt, thuận lợi cho quá trình lắng

 Thúc đẩy các phản ứng hóa học, nhất là các phản ứng tạo tủa:CaCO3, Ca3(PO4)2

 Phá vỡ lớp vỏ hydrat của của một số hệ keo, làm keo tu

 Làm kết tủa hoàn toàn các muối như CaCO3, Ca3(PO4)2

- Yêu cầu: Nhiệt độ giữ ở mức từ 102⁰C đến 105⁰C

 Nhiệt độ thấp quá sẽ không đạt được những mục đích trên

 Nhiệt độ cao quá sẽ gây ra những biến đổi xấu trong chuyển hóađường

6 Lắng.

- Mục đích:

 Phân biệt nước mía trong và kết tủa (tạo ra khi cho các chấtđiện li vào nước mía trong quá trình làm sạch)

 Nâng cao chất lượng sản phẩm (do tách các chất có ảnhhưởng xấu đến sản phẩm)

 Nước mía sau khi đi qua thiết bị lắng trong thùng lắng sẽ thuđược nước bùn, nước bùn này sẽ được lọc ép Kết quả lọc ép

sẽ cho 2 sản phẩm là nước lọc trong nổi lên trên và bùn ởdưới ngăn bùn sẽ được đưa ra ngoài

- Nguyên lí quá trình lắng trong nước mía

 Nước mía ở trạng thái tĩnh, khi cho chất điện li vào tạo kếttủa cặn thì chúng sẽ chịu tác dụng của 2 lực là trọng lực: kéokết tủa đi xuống và lực đẩy acsimet: đẩy kết tủa đi lên

 Khi trọng lực lớn hơn lực acsimet thì kết tủa sẽ lắng xuống,tốc độ lắng phụ thuộc vào sự chênh lệch độ lớn của 2 lực, haynói cách khác tốc độ lắng phụ thuộc vào chênh lệch về trọnglượng giữa chất rắn (cặn) và trọng lượng chất lỏng (nướcmía)

- Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng

 Độ lớn của hạt kết tủa: Độ lớn của hạt kết tủa không đềunhau, hạt lớn thì lắng nhanh, lắng xuống trước; hạt nhỏ li titạo với nước mía thành dung dịch đục, lắng rất chậm.

 Nồng độ nước mía: Nồng độ càng cao, độ nhớt càng lớn thìtốc độ lắng sẽ giảm Độ nhớt của nước mía được giảm đi nhờ

quá trình đun nóng lần 2 (102-105 0 C), tạo điều kiện thuận lợi

cho quá trình lắng

 Nhiệt độ: Khi nhiệt độ không ổn định, đột nhiên tăng caohoặc khi có chấn động hay bị va chạm thì những bọt trên bềmặt nước mía 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 cótiếp tục để lắng nữa thì tốc độ lắng cũng rất chậm

Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến sự chuyển động của chất lỏngtrong thùng lắng, nếu nhiệt độ không đều chỗ nóng, chỗ lạnhthì có hiện tượng đối lưu, làm cho kết tủa không lắng theochiều thẳng đứng mà theo những hướng hỗn loạn, điều nàylàm cho tốc độ lắng bị chậm lại Cần bảo ôn thùng lắng đểgiữ nhiệt đều

Sau quá trình lắng, ta thu được nước lắng trong và nướcbùn

7 Lọc

Nước bùn thu được sau khi lắng nước mía hỗn hợp.

- Mục đích của quá trình lọc nước bùn là để tận thu nước

mía, tăng lượng nước mía trong, giúp làm tăng hiệu suất thuhồi đường

- Nguyên lý lọc

 Dùng lưới lọc có nhiều lỗ nhỏ

 Bã được giữ lại trên lớp lọc

 Dung dịch đi qua các lỗ nhỏ của lớp lọc nhờ áp suất dư sovới áp suất bên dưới lớp lọc

Kết thúc quá trình lọc, bùn được loại bỏ hoặc được sử dụngvới mục đích khác Nước lọc trong được pha chung với nướclắng trong rồi thực hiện công đoạn tiếp theo.

- Mục đích:

- Làm cho nước mía sôi mạnh trước khi vào nồi bốc hơi Khiđưa vào nồi bốc thì nước chè đã sôi và bắt đầu bay hơi giúpgiảm được thời gian bốc hơi của qía trinh cô đặc sau đó

- T= 110-115oC đạt nhiệt độ sôi của nước mía

- Nước mía được đun nóng qua 3 giai đoạn với nhiệt độ nângcao từ từ để tránh những chuyển hóa mạnh (thời gian đunnóng càng dài, ở nhiệt độ cao đường dễ bị biến màu) và kíchthích phát huy tác dụng tốt tác dụng làm sạch ở nhiệt độ thấp

9 Cô đặc

- Mục đích:

 Nước mía được cô đặc để làm bay hơi nước mía, tăng nồng

độ chất tan, tạo thành mật chè để chuẩn bị cho công đoạn nấuđường

- Những biến đổi xảy ra trong quá trình cô đặc:

 Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccarose bị caramenhóa làm tăng màu sắc của dịch nước mía:

+ Ở 95oC, đường khử có thể bị caramel hóa

+ Ở 160 C, quá trình caramel hóa xảy ra mạnh Saccharoseloại 1 phân tử nước tạo ra glucosan và fructosan

+ Ở 185 – 190oC, glucosan kết hợp với fructosan tạo thànhisosaccharosan

+Tiếp tục, 2 phân tử isosaccharosan kết với nhau, loại 2 phân

tử nước tạo thành caramelan

+ Caramelan lại kết hợp với isosaccharosan, loại 3 phân tửnước tạo thành caramelen

+ Khi nhiệt độ tăng cao trên 200oC tạo thành caramelin (mấttính hòa tan)

Sơ đồ chuỗi phản ứng Caramen đường

 Ngoài ra, đường khử cũng bị phân hủy hay kết hợp với các hợp chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc:

 Nhiệt độ sôi

Khi tiến hanh quá trình cô đặc người ta đun nóng nước mía tớinhiệt độ sôi Nước trong sản phẩm bốc hơi cho đến khi nồng độchất khô đã đến nồng độ yêu cầu thì ngừng quá trình cô đặc và chosản phẩm ra khỏi thiết bị

Khi áp suất hơi trên bề mặt của sản phẩm càng thấp thì nhiệt độ sôicủa sản phẩm càng thấp Vì vậy việc tạo độ chân không trong thiết

bị cô đặc sẽ giảm được nhiệt độ sôi của sản phẩm Hay nói cáchkhác là điều chỉnh nhiệt độ sôi bằng cách thay đổi độ chân không

Khi nồng độ chất khô trong sản phẩm càng lớn thì nhiệt độ sôicàng cao Trong quá trình cô đặc, nồng độ chất khô tăng dần nênnhiệt độ sôi của sản phẩm cũng tăng dần

Nhiệt độ sôi thấp thì tính chất của thực phẩm ít bị biến đổi nhưsinh tố ít bị tổn thất, màu sắc ít bị biến đổi, mùi thơm cũng ít bị bay

hơi Nhiệt độ sôi thấp còn làm giảm tốc độ ăn mòn và kéo dài thờigian bền của vật liệu làm thiết bị cô đặc.

 Thời gian cô đặc

 Là thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị cô đặc cho sựbốc hơi nước ra khỏi nguyên liệu để đạt đến độ khô yêu cầu

 Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việc củathiết bị và cường độ bốc hơi của sản phẩm Các thiết bị chonguyên liệu vào, sản phẩm ra liên tục và sản phẩm có cường

độ bốc hơi lớn thì thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết

bị càng ngắn

 Cường độ bốc hơi

 Cường độ bốc hơi của sản phẩm phụ thuộc cường độ traođổi nhiệt giữa hơi nóng và sản phẩm bốc hơi Cường độtrao đổi nhiệt được đặc trưng bằng hệ số truyền nhiệt củaquá trình cô đặc Hệ số truyền nhiệt càng lớn, cường độ bốchơi càng cao

10 Thông SO2 lần 2

- Thông SO 2 lần 2 vào mật chè sau khi bốc hơi có tác dụng như sau:

 Bao vây nhóm màu Cacbonyl7

Phản ứng khử màu của SO 2

SO2 + H2O  H2SO3

H2SO3 + M (Chất có màu)  H2SO3.M (Chất không màu)

 Tạo kết tủa:

Nếu trong nước mía còn lượng vôi dư thì khi cho SO2 vào sẽ cócác phản ứng xảy ra là:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (phản ứng thuận nghịch)

H 2 SO 3 + Ca(OH) 2 = CaSO 3 (kết tủa) + H 2

chuyển hóa đường.

11 Lọc kiểm tra.

Trong quá trình lắng còn một số chất lơ lửng hoặc một số kết tủatạo ra khi sunfit hóa lần 2 cho nên cần phải lọc để loại bỏ các thànhphần này

III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA

PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA

1.Ưu điểm

- Tiêu hao hóa chất (vôi, lưu huỳnh) tương đối ít

- Sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối đơn giản, vốn đầu tư ít

là sau khi làm sạch chất không đường tăng lên)

- Hàm lượng canxi trong nước mía tương đối nhiều, ảnh hưởngnghiêm trọng đến sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi, ảnh hưởngđến hiệu xuất thu hồi đường

- Khi gặp loại mía xấu, sâu bệnh khó làm sạch thì không thể chohiệu quả ổn định Do hiệu quả là sạch không tốt nên phẩm chấtđường thành phẩm của phương pháp SO2 không bằng phương pháp

CO2 Trong quá trình bảo quản, đường dễ biến màu do oxi củakhông khí

- Trong quá trình thao tác đường sacaroza chuyển hóa tương đối lớn,đường khử bị phân hủy, tổn thất đường trong bùn lọc cao

- Hóa chất sử dụng nhiều

III KẾT LUẬN

Hiện nay, việc sản xuất đường chưa đáp ứng được cho nhu cầu xã hộimột cách tốt nhất, chất lượng đường đôi khi chưa được đảm bảo Vì vậy,việc tăng năng lực sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm là việc cầnthiết Để nâng cao chất lượng đường thì việc làm sạch nước mía để loại

bỏ những thành phần gây cản trở đến quá trình kết tinh và chất lượngđường là một công đoạn không thể thiếu trong công nghệ sản xuất

đường Phương pháp sufit hóa aciad là phương pháp truyền thống tạo

ra sản phẩm đường có chất lượng cao, được sử dụng rộng rãi và có vaitrò rất quan trọng công nghệ làm sạch đường mía nói riêng và côngnghệ sản xuất đường ở việt Nam nói chung

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía, Th.s Thái Văn Đức

2 Giáo trình Công nghệ sản xuất đường mía, Trần Mạnh Hùng và những người khác

3 Công nghệ đường mía, Nguyễn Ngộ

4 Hóa sinh công nghiệp, Lê Ngọc Tú chủ biên

5 Tài liệu – Ebook

lam-sach-nha-may-duong-nang-suat-3000-tan-ngay-53119/

http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-phan-xuong-boc-hoi-va-6 Doko

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

-MỤC LỤC

I MỞ ĐẦU 3

1 Tổng quan 3

2 Các phương pháp làm sạch nước mía 4

II.CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA 5

A Khí SO 2 trong CNSX đường mía 5

1. Đặc điểm chung 5

2. Tác dụng của SO 2 với nước mía 5

B Sơ đồ công nghệ 8

C Thuyết minh quy trình 9

1. Nước mía hỗn hợp 9

2. Gia nhiệt lần 1 10

3. Thông SO 2 lần 1 11

4. Trung hòa 12

5. Đun nóng lần 2 13

6. Lắng 14

7. Lọc 16

8. Đun nóng lần 3 17

9. Cô đặc 18

10. Thông SO 2 lần 2 21

11. Lọc kiểm tra 23

III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA 24

III KẾT LUẬN 26

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

BẢNG ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN 28