LÀM-SẠCH-NƯỚC-MÍA-BẰNG-PHƯƠNG-PHÁP-SUNFIT-HÓA

Không tăng nhiệt độ lên quá cao tránh sự phân hủy đường trong môi trường axit... Tuy nhiên cũng có nhược điểm là nước mía có tính acid mạnh do đó một phần saccharose

Trang 1

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFIT HÓA

Danh sách nhóm:

Trang 2

M c l c ục lục ục lục

I Tổng quan về công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa: 4

1 Mục đích chính của quá trình làm sạch nước mía: 4

2 Các phương pháp làm sạch nước mía hỗn hợp: 4

3 Tác dụng của SO2 đối với nước mía: 4

II Công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa: 6

A Sơ đồ quy trình công nghệ: 6

B Thuyết minh quy trình: 7

1 Nước mía hỗn hợp: 7

2. Lọc sàng: 7

3 Gia nhiệt lần 1: 8

4 Thông SO 2 lần 1: 8

5 Trung hòa: 9

6 Gia nhiệt lần 2: 10

7 Lắng: 11

8 Lọc nước bùn: 12

9 Đun nóng lần 3: 12

10 Cô đặc: 13

11 Thông SO 2 lần 2: 15

12 Lọc kiểm tra: 16

III Ưu, nhược điểm của phương pháp sunfit hóa axit: 16

1 Ưu điểm: 16

2 Khuyết điểm: 17

IV Kết luận: 17

Trang 3

I Tổng quan về công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa:

1 Mục đích chính của quá trình làm sạch nước mía:

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

- Trung hòa nước mía hỗn hợp

- Loại tất cả những chất rắn dạng lơ lửng trong nước mía

2 Các phương pháp làm sạch nước mía hỗn hợp:

- Vì nước mía hỗn hợp có chứa nhiều chất không đường khác nhau, do đó các phương pháp tách chất không đường ra khỏi nước mía cũng có nhiều Hiện nay có 3 phương pháp chính: pp vôi, pp sunfit hóa, pp cacbonat

- Phương pháp sunfit hóa còn gọi là phương pháp SO2 vì phương pháp này dùng lưu huỳnh dưới dạng SO2 để làm sạch nước mía

- Phương pháp sunfit hóa có thể chia ra làm 3 loại:

3 Tác dụng của SO2 đối với nước mía:

a, Trung hòa lượng vôi dư trong nước mía:

Khi cho SO2 vào nước mía, xảy ra phản ứng sau:

SO2 + H2O ↔H2SO3

H2SO3↔ H+ + HSO3

-HSO3-↔ H+ +SO3

2-pp sunfit hóa

pp sunfit hóa axit:

thông SO2 đến pH

axit và thu sản phẩm

đường trắng, có

nhiều ưu điểm nên

sử dụng rộng rãi

trong sản xuất

đường

pp sunfit hóa kiềm mạnh: sử dụng pH cao, hiệu quả làm sạch tương đối tốt, nhưng do sự phân hủy đường tương đối lớn, màu nước mía đậm, tổn thất nhiều đường nên hiện nay không sử

dụng

pp sunfit hóa kiềm nhẹ (pH = 8-9): chỉ

tiến hành thông SO2 vào nước mía, không thông SO2 vào mật chè và sản phẩm đường thô

Trang 4

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

Ca(OH)2 + H2SO3→ CaSO3

 CaSO3 là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường, chất màu, chất keo có trong dung dịch

 Làm giảm pH, hạn chế sự phân hủy đường khử trong môi trường kiềm khi gia nhiệt

 Ngưng kết một số chất keo

b, Hòa tan muối canxi sunfit kết tủa:

SO2 dư sẽ làm cho canxi sunfit kết tủa biến thành canxi bisunfit hòa tan:

CaSO3 + SO2 + H2O → Ca(HSO3)2

Tương tự, Kali sunfit biến thành kali bisunfit:

K2SO3 + SO2 + H2O → 2KHSO3

 Giảm hiệu quả làm sạch do muối CaSO3 kết tủa bị giảm

 Trong quá trình cô đặc, canxi bisunfit sẽ kết tủa gây đóng cặn trên thành thiết bị cô đặc

 Làm giảm hiệu quả truyền nhiệt trong quá trình cô đặc, thời gian cô đặc kéo dài

 Tổn thất năng lượng

 Thời gian kéo dài làm xảy ra quá trình chuyển hóa đường saccharose và phân hủy đường khử làm giảm chất lượng đường, cũng như xảy ra các phản ứng Caramen hóa, Melanoidin làm giảm chất lượng cảm quan của đường

c, Giảm độ nhớt của mật chè:

Nước mía sau khi trung hòa, một phần chất keo bị loại, làm giảm độ nhớt của mật chè, có lợi cho thao tác nấu đường và kết 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 K, Ca nhất định Khi thông SO2, thì tạo thành CaSO3, K2SO3

Tác dụng: muối sunfit có khả năng tạo mật kém hơn muối cacbonat nhưng lại có khả năng làm giảm độ nhớt của mật

e, Tẩy màu dung dịch đường:

SO2 có khả năng tẩy màu của nước mía hoặc mật chè thành chất không màu sắc hoặc nhạt hơn Hơn nữa còn ngăn ngừa sự sinh chất màu, ngăn ngừa ảnh hưởng

Trang 5

không tốt của oxi không khí, ngăn ngừa được sản phẩm có màu của sự phân hủy đường và kìm hãm khả năng oxihóa và tác dụng xúc tác của ion kim loại

II Công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa:

Nước mía hỗn hợp

↓ Lọc

↓ Gia nhiệt lần I (55-60C)

↓ Thông SO2 lần I (pH = 3.4 - 3.8)

↓ Ca(OH)2 → Trung hòa (pH= 6.8 - 7.2)

↓ Đun nóng lần II (102-105 C)

↓ Lắng → Nước bùn

↓ ↓ Lọc → Bùn

↓ Nước lắng trong → -← Nước lọc trong

↓ Đun nóng lần III (110-115C)

↓

Cô đặc

↓ Thông SO2 lần II (pH = 6.2 – 6.6)

↓ Lọc kiểm tra

↓ Mật chè trong

Trang 6

1 Nước mía hỗn hợp:

Thành phần của nước mía hỗn hợp:

Ngoài đường saccharose, nước mía hỗn hợp còn có nhiều thành phần khác với các tính chất lý hóa khác nhau, làm tăng độ hòa tan của đường saccharose, tăng mật cuối, tăng tổn thất đường trong mật cuối Trong nước mía còn có vụn mía, khi đun nóng chúng kết tụ lại Tất cả những chất không đường đó cần loại ra khỏi nước mía Nước mía hỗn hợp có pH từ 5 - 5.5 nên cần được xử lí ngay sau khi ép để tránh sự chuyển hóa đường saccharose làm tổn thất đường, làm giảm độ tinh khiết và ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường

lớp lọc

- Cách tiến hành: dùng lớp lọc có nhiều lỗ để dung dịch có thể chui qua lỗ nhỏ, bã được giữ lại trên lớp lọc, dung dịch chui qua lớp lọc dưới áp suất dư so với áp suất bên dưới vật ngăn

- Mục đích chính: để loại bỏ vụn mía có trong dung dịch Khi bã mía bị thủy phân sẽ tạo thành chất keo, làm

tăng hàm lượng các chất phi đường trong nước mía,

cản trở quá trình kết tinh, làm giảm hiệu suất thu hồi

đường trong quá trình cô đặc Vì vậy giai đoạn lọc rất

cần thiết

- Thiết bị:

+ Máy lọc ống: dùng lọc kiểm tra nước mía sau lọc ép hoặc lọc mật chè sau bốc hơi

Máy lọc ống chia làm hai loại: mấy lọc stellar

và máy lọc ống sứ Máy lọc ống Stellar có thân

hình trụ, đáy hình nón, nắp hình cung Bên trong thân máy có lắp nhiều ống thẳng đứng gọi là ống lọc, ngoài ống có lớp phủ kizongua hoặc than tính

Trang 7

Nước mía vào máy lọc nhờ áp lực bơm, đi qua lớp ống lọc (từ ngoài vào trong), nước mía trong chảy ra ở phần trên của máy Áp lực lọc phụ thuộc vào chiều dày lớp bùn, có thể tăng 4-5atm Khi các máy lọc được bố trí song song và làm việc ở cùng một áp lực nhất định, tốc độ lọc dần dần giảm xuống thì cần làm sạch máy lọc, rửa, xả cặn và chất trợ lọc Tốc độ lọc của nước mía vào khoảng 100l/m2 .ph của mật chè 10l/m2 .ph

- Tiến hành: gia nhiệt cho hỗn hợp nước mía lên tới nhiệt độ 55°C – 60°C Không tăng nhiệt độ lên quá cao tránh sự phân hủy đường trong môi trường axit

- Mục đích chính: thúc đẩy phản ứng tạo kết tủa, giúp tạo thành nhanh chóng và hoàn toàn các kết tủa CaSO3 và Ca3(PO4)2

Ngoài ra còn có các tác dụng khác như:

+ Làm tăng khả năng hấp thụ SO2 của nước mía

+ Làm giảm độ nhớt cho hỗn hợp nước mía, tăng hiệu quả lắng lọc

+ Làm mất nước của keo ưa nước, tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo

+ Đuổi khí có trong nước mía, giảm sự tạo bọt trong quá trình cô đặc

+ Tiêu diệt vi sinh vật có trong nước mía

- Thiết bị: sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng bản mỏng

- Mục đích chính: đưa pH của dung dịch về 3.4 – 3.8, là môi trường axit nhằm tạo điều kiện để ngưng kết các chất keo, loại bỏ chất không đường protein, phục vụ cho quá trình tạo kết tủa và làm sạch mía về sau

- Tiến hành:

+ Không đưa pH xuống thấp hơn: sẽ làm tăng mạnh mẽ sự chuyển hóa đường dẫn đến tổn thất đường Đồng thời làm tăng lượng vôi trung hòa về sau gây tăng lượng tạp chất đưa vào và không kinh tế

+ Không đưa pH lên cao hơn: sẽ làm đường khử bị phân hủy, khi lượng

vô trung hòa cho vào không đủ tạo ít kết tủa CaSO3 dẫn đến hiệu quả làm sạch không cao

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thông SO2 lần 1:

+ Nhiệt độ gia nhiệt: Độ hòa tan khí SO2 chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ nước mía, nhiệt độ dung dịch càng cao thì độ hòa tan càng thấp Khi dùng nhiệt độ quá cao thì sự hấp thụ SO2 khó khăn và sự chuyển hóa đường diễn ra mạnh mẽ Do đó, nhiệt độ gia nhiệt chỉ trong phạm vi từ 55°C - 60°C là tối ưu

Trang 8

+ Cường độ lưu huỳnh:

Trong phương pháp sunfit hóa, sự hấp phụ chủ yếu là do CaSO3 Đối với một loại nước mía nhất định thì hàm lượng P2O5 không thay đổi Như vậy chỉ có nồng độ SO2 có ảnh hưởng đến tính chất của kết tủa Nếu nồng độ SO2 càng cao, sự kết tủa càng hoàn toàn, lượng kết tủa CaSO3 càng nhiều thì quá trình lọc kết tủa càng dễ dàng

Nếu nồng độ SO2 trong nước mía quá cao sẽ làm cho:

CaSO3 tạo thành Ca(HSO3)2 hòa tan Khi gặp nhiệt độ cao, Ca(HSO3)2 sẽ phân ly tạo kết tủa đóng cặn trên thành thiết bị truyền nhiệt và cô đặc, làm kéo dài thời gian cô đặc, tốn năng lượng cho thiết bị cô đặc

Trị số pH quá thấp, nước mía có tính axit mạnh, đường sẽ bị chuyển hoá

Tăng cường lưu huỳnh sẽ không có lợi về mặt kinh tế

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

- Thiết bị:

+ Thiết bị thông S02 liên tục loại tháp:

Thiết bị thân trụ, bên trong có tấm ngăn Nước mía đi vào thông qua ống trên đỉnh thân trụ thiết bị, vào hoa sen và các tấm ngắn có đục lỗ nên nước mía phân bố đều theo thiết bị Khí SO2 được thông từ bên dưới thân biết bị lên, đảm bảo khả năng thông

SO2 của nước mía được hiệu xuất cao.Nước mía sau khi đã thông SO2 tháo ra ống ở đáy thiết bị, ống hình chữ U.Trên đỉnh tháp có gắn thiết bị giảm áp để thực hiện chân không và làm SO2 hút vào thiết bị, tránh hiện tượng rò khí trong quá trình hoạt động thiết bị.Trong quá trình hoạt động giữ nước mía trong tháp thấp tránh hiện tượng tràn bọt

+ Thiết bị thông SO2 liên tục có bơm tuần hoàn:

Thiết bị tự động cho vôi vào trong thiết bị cho vôi Từ thiết bị cho vôi, nước mía được bơm tuần hoàn bơm thông vào SO2 liên tục Nước mía đưa từ trên thân thiết bị xối cùng SO2 chuyển động ngược chiều từ đáy thùng

- Mục đích chính: tạo kết tủa CaSO3 và Ca3(PO4)2 theo các phản ứng dưới đây:

Axit sunfurơ phân ly: H2SO3↔H+ + HSO3

HSO3-↔H+ + SO3

Trang 9

2-Ion SO32- phản ứng với ion Ca2+ trong dung dịch:

Ca2+ + SO32-→ CaSO3

Ca2+ + (PO4)3-→ Ca3(PO4)2

Cả hai kết tủa CaSO3 và Ca3(PO4)2 đều là động lực của quá trình làm sạch Chúng có tính hấp phụ, có thể hấp phụ các chất không đường: chất màu, kết tủa Tuy nhiên lượng CaSO3 nhiều hơn nên là động lực chính, hiệu quả làm sạch cao hơn

Ngoài ra việc trung hòa còn có các tác dụng khác như:

+ Đưa pH về môi trường trung tính 6.8 - 7.2, hạn chế sự chuyển hóa đường khử và phân hủy đường

+ Làm các chất keo bị ngưng kết tại pH đẳng điện

+ Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do ion Ca2+ tác động lên nguyên sinh chất của tế bào vi sinh vật

- Các yếu tố ảnh hưởng:

+ Lượng vôi cho vào quyết định bởi tính axit của nước mía và nồng độ SO2

trong nước mía (Lượng vôi dùng khoảng 0.2 – 0.3% so với lượng mía ép)

+ Khi cho vôi vào cần đảm bảo chất lượng của vôi, giảm phần tạp chất trong vôi, vôi hòa tan đều trong nước

+ Thứ tự cho vôi vào nước mía đóng vai trò quan trọng Thông SO2 trước cho vôi sau có ưu điểm:

Trong môi trường acid sự tao kết tủa CaSO3 rắn chắc, lắng tốt, lọc dễ dàng

Nếu cho ở nhiệt độ cao hiện tượng Phân hủy đường khử không nhiều màu sắc của nước mía tương đối tốt

Chỉ số pH của nước mía tương đối thấp có thể loại phần lớn các chất không đường hưu cơ sau đó cho vôi vào đến pH gần trung tính thì một phần chất keo mới có thể bị ngưng tụ hoặc là có thể ngung tụ được một phần chất keo

Tuy nhiên cũng có nhược điểm là nước mía có tính acid mạnh do đó một phần saccharose chuyển hóa thành glucose và fructose

- Thiết bị: sử dụng thiết bị cho vôi sơ bộ và cho vôi trung hòa

- Mục đích chính: gia nhiệt cho nước mía đạt nhiệt độ 102°C – 105°C, giảm độ nhớt, tăng nhanh tốc độ lắng, tiết kiệm thời gian, tăng hiệu quả lắng

Ngoài ra còn có các tác dụng khác:

+ Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt

Trang 10

+ Tăng nhanh các quá trình phản ứng hóa học, giúp tạo thành nhanh chóng các kết tủa

+ Tiệt trùng, đề phòng hiện tượng lên men và sự xâm nhập của vi sinh vật vào nước mía

- Thiết bị: Sử dụng thiết bị truyền nhiệt:

Nước mía đi vào và ra ở đỉnh thiết bị Ở nắp trên và nắp dưới có lắp đặt tấm ngăn, phân chia ống truyền nhiệt thành 12, 14 hoặc 16 lần lên xuống có tác dụng tăng tốc độ chảy của nước mía trong ống Ở nắp trên có lỗ thoát khí, đáy thiết bị có lắp ống thoát nước ngưng tụ

Nắp trên và nắp dưới nối liền với cần thăng bằng có tác dụng cân bằng trọng lực Hơi đi ra ngoài ống, nước mía đi trong ống Hơi sau khi cấp nhiệt cho nước mía, ngưng tụ thành nước và thoát ra ở đáy thiết bị

- Mục đích chính:

+ Tăng năng suất của thiết bị lọc, giảm diện tích lọc

+Tăng lượng thành phẩm cuối quy trình

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:

+ Độ lớn của các hạt kết tủa: độ lớn của các hạt kết tủa không đều nhau, hạt lớn thì lắng nhanh, xuống trước; hạt nhỏ li ti tạo thành dung dịch đục, lắng rất chậm + Nồng độ nước mía: Nồng độ càng cao, độ nhớt càng lớn thì tốc độ lắng càng giảm

+ Nhiệt độ: Độ nhớt của nước mía được giảm đi nhờ quá trình đun nóng lần 2 (102°C – 105°C), tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng

Khi nhiệt độ không ổn định, đột nhiên tăng cao hoặc khi có chấn động hay bị va chạm thì những bọt khí trên về mặt 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 có tiếp tục lắng đi nữa thì tốc độ lắng cũng rất chậm

Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến sự chuyển động của chất lỏng trong thùng lắng, nếu nhiệt độ không đều, chỗ nóng chỗ lạnh thì có hiện tượng đối lưu, làm cho kết tủa không lắng theo chiều thẳng đứng mà theo chiều hỗn loạn, điều này làm cho tốc độ lắng bị chậm lại

- Cách tiến hành và thiết bị:

Sau khi được gia nhiệt lần hai thì nước mía được đưa vào thiết bị lắng chuẩn bị cho quá trình lọc tiếp theo

Tiêu đề	Làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa
Tác giả	Đặng Thị Thuýết, Lê Huỳnh Minh Thư, Phạm Thị Huyền Vy, Nguyễn Thuỳ Trang, Trịnh Xuân Định, Nguyễn Thị Ngọc Thúy, Nguyễn Công Tú, Lương Thị Thắm, Nguyễn Thanh Hà, Huỳnh Thị Minh Thơ, Lê Thị Hồng Đóa

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	607,29 KB