So sánh các biện pháp làm sạch nước mía

CHỦ ĐỀ : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA GVHD : THÁI VĂN ĐỨC LỚP : 53CNTP-1 NHÓM : I.Tổng quan phương pháp làm nước mía  Đường thức ăn quan trọng cho sống người, đường sản phẩm dinh dưỡng chủ yếu cần thiết cho thể người Để có lượng đường cho sử dụng ngày, phải trải qua trình phức tạp, từ việc trồng mía, thu hoạch mía, xử lý mía, , đến việc nấu đường, phân loại đóng bao.Trong đó, việc làm nước mía sau ép công đoạn thiếu việc sản xuất đường, giúp cho đường đạt chất lượng tốt I.1.Giới thiệu phương pháp làm Hiện nay, sản xuất đường thông thường có phương pháp làm nước mía : Phương pháp vôi hoá, phương pháp sunfit hoá, phương pháp cacbonat hoá Trong phương pháp làm bao gồm công đoạn chung gia nhiệt, trung hoà, lắng, lọc…để loại chất không đường giảm màu sắc nước mía hỗn hợp Mỗi phương pháp làm có yêu cầu kỹ thuật, thiết bị khác hướng tới giảm đường sacaroza bị chuyển hóa làm giảm sản lượng đường, giảm hiệu suất thu hồi đường Đó tổn thất nghiêm trọng sản xuất đường I.1.Giới thiệu phương pháp làm Phương pháp vôi hoá Dùng vôi nhiệt để làm nước mía  Đây phương pháp đơn giản người áp dụng từ lâu.Ở nước ta, phương pháp vôi dùng để sản xuất đường thô Phương pháp cacbonat hoá Dùng vôi CO2 để làm nước mía Phương pháp sản xuất đường kính trắng, cho hiệu suất thu hồi đường cao vốn đầu tư cao I.1.Giới thiệu phương pháp làm Phương pháp sunfit hoá Dùng vôi khí SO2 để làm nước mía  Phương pháp sunfit hóa trực tiếp sản xuất đường trắng, dùng phổ biến nước ta Tuy nhiên : • Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh khó khống chế trị số pH trung hòa, dễ sinh tượng kiềm axit Do đó, phương pháp không dùng nước ta •Phương pháp sunfit kiềm nhẹ dùng tác dụng kiềm, đường khử dễ dàng bị phân hủy, tăng màu sắc hàm lượng muối canxi nước mía I.2.Nguyên lý làm sạch nước mía Phương pháp Phương pháp gia vôi sunfit hóa -Trong nước mía có sẵn PO43-  Phương pháp cacbonat hóa - Khi cho SO2 vôi vào CO2 tác dụng với vôi dư tạo kết nước mía hoăăc mâăt chè sẽ xảy tủa CaCO3 có khả hấp thụ keo,chất màu, axit tạo muối không phản ứng mà mục tiêu chất không đường khác tan… nước mía cuối tạo CaSO3 dung dịch - Hạn chế phản ứng môi trường CaSO3 chất kết tủa có khả  làm nước mía axit nước mía hấp thụ chất không  hạn chế phân huỷ đường đường, chất màu, chất keo… sacaroza nước mía bổ sung Ca 2+  hấp thụ chất II.So sánh phương pháp làm sạch nước mía II.1.Lượng vôi  Các trình lý hóa giai đoạn làm nước mía phụ thuộc vào độ hòa tan vôi Độ hòa tan loại vôi khác Nhiệt độ C Độ hòa tan vôi, CaO g/l Vôi sống Vôi Vôi cũ 100 0.249 0.230 0.201 90 0.302 0.245 0.210 80 0.366 0.305 0.278 50 1.380 0.829 0.132 II.1.Lượng vôi Lượng vôi cho vào nước mía cần lớn nhiều lần so với lượng vôi hòa tan  Lượng vôi sử dụng phương pháp làm khác cho hiệu khác Nếu dung dịch nước mía thừa vôi tạo phản ứng kiềm dẫn đến hàng loạt phản ứng phân hủy Bảng Thông số cho vôi vào phương pháp làm Phương pháp vôi Phương pháp sunfit hóa Phương pháp Phương pháp Phương pháp cho vôi phân cho vôi vào cho vôi vào đoạn Phương pháp cacbonat hóa nước mía lạnh nước mía nóng Công đoạn cho vôi vào Dạng vôi sử dụng Trung hòa Gia vôi sơ (pH = – Gia vôi sơ Gia vôi sơ (pH = 6,2 – (pH = 7,2 – 7,5) 6,4) (pH = 6,4 – 6,6) 6,6) Cho vôi Trung hòa (pH = 7,6 – 8,2) (pH = 6,8 – 7,2) Sữa vôi Sữa vôi Sữa vôi Tác dụng Trung hòa nước mía Tạo kết tủa Ca3(PO4)2 hấp thụ chất keo Trung hòa nước mía ngưng tụ keo trước đun nóng Trung hòa nước mía Trao đổi tạo kết tủa Làm đông tụ kết tụ 2K3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6KOH Lọc ép lần dễ dàng CaSO4 Giảm màu sắc nước chất không đường K2SO4 + Ca(OH)2 + 2KOH MgCl2 + Ca(OH)2 axit hữu keo mía CaCl2 + Mg(OH)2 Lượng vôi sử dụng ( tấn/ 1000 mía) 0,79 1,15 17,3 Lượng vôi nước 449 540 892 mía ( mg CaO/ l) II.1.Lượng vôi Nhận xét:  • •  • Lượng vôi dùng phương pháp cacbonat hóa nhiều : Gấp 21 lần so với phương pháp vôi Gấp 15 lần so với phương pháp sunfit hóa Vôi cho vào nước mía phương pháp dạng sữa vôi: Tạo điều kiện cho sữa vôi hòa tan đồng nước mía, từ đó, nâng cao hiệu làm • Việc khống chế lượng vôi vào dễ dàng II.2.Chất không đường Phương pháp vôi hóa Hiệu xử lý thấp trình làm chủ yếu dựa vào việc tạo thành Ca 3(PO4)3 kết tủa Khi kết tủa có tỷ trọng lớn có khả hấp thụ chất keo chất màu kết tủa.Hàm lượng P 2O5 thấp kết tủa Ca3(PO4)3 thấp, bổ sung với tỷ lệ > 0.4% làm tăng lượng bùn, tốn nhiều vôi, giá thành cao II.2.Chất không đường Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng - Loại nhiều chất keo, hiệu làm tốt cho vôi vào nước mía lạnh, lượng vôi giảm 15% - Tốc độ lắng nhanh, dung tích nước bùn nhỏ Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh - Hiệu làm thấp độ hòa tan vôi môi trường lạnh tăng gia nhiệt độ hòa tan vôi giảm dần đến đóng cặn Dẫn đến, tương tác vôi nước mía không hoàn toàn nên kết tủa tạo Nên hấp thụ chất không đường, chất keo II.2.Chất không đường Phương pháp cho vôi phân đoạn Loại nhiều chất không đường, loại chất keo chứa nitơ > 80%, loại phần sáp mía đến 90% Dẫn đến, nước mía trong, nước bùn dễ lọc  Phương pháp sunfit hóa Hiệu xử lý cao phương pháp vôi trình làm bổ sung vôi bổ sung thêm SO2, lượng kết tủa tạo nhiều ( CaSO3 , Ca3(PO4)2) nên loại nhiều chất không đường, chất keo,…Nhưng thấp phương pháp cacbonat lợi dụng điểm ngưng tụ II.2.Chất không đường Phương pháp sunfit acid - Hiệu làm tốt có tham gia H 3PO4 nên làm tăng lượng kết tủa Ca3(PO4)2 để hấp thụ chất keo, chất không đường nước mía tạo điều kiện cho CaSO3 kết tủa hoàn toàn - Tuy nhiên, cho hàm lượng H3PO4 nhiều chất kết tủa dạng tương đối xốp, thể tích tăng lên Phương pháp cacbonat hóa - Hiệu làm tốt Loại nhiều chất keo, chất màu chất vô (Al 2O3, Fe2O3, MgO, SiO, P2O5 ) phương pháp lợi dụng hai điểm ngưng tụ keo - Hàm lượng muối canxi nước mía Bảng so sánh hiệu làm phương pháp ( Theo giáo trình Công nghệ đường mía PGS Nguyễn Ngộ ) Phương Phương Phương pháp vôi pháp sunfit pháp hóa cacbonat hóa Lượng vôi dùng (tấn/1000 mía) 0.79 1.15 17.1 Lượng vôi nước mía (mg CaO/l) 449 540 222 90.5 92.4 31.8 14.5 29.6 16.3 9.3 21.0 nước mía hỗn hợp 68.1 62.8 70.2 chất vô SO3 nước mía 60.1 64.2 39.9 (kg/10000 nước mía hỗn hợp 12.0 24.3 24.0 5.0 2.1 1.6 _ 14.4 4.3 40.9 36.4 18.6 Hiệu làm Chất không đường nước mía 100 chất không đường nước mía hỗn hợp nước mía hỗn hợp SiO2 Kg, mía) P2O5 nước mía nước mía nước mía hỗn hợp CaO nước mía II.2.Chất không đường Nhận xét: Qua bảng so sánh hiệu làm phương pháp, ta thấy:  Hiệu làm phương pháp cacbonat tốt Sau làm hàm lượng chất không đường, chất vô nước mía thấp  Hiệu làm phương pháp vôi thấp  Tuy nhiên, phương pháp sunfit hóa sử dụng rộng rãi nhà máy sản xuất đường II.3 Tổn thất đường trình làm  pH ảnh hưởng đến lượng đường thu hồi Khi nước mía môi trường axit (pH< 7) làm chuyển hoá đường sacaroza tạo thành hỗn hợp đường glucoza fructoza gọi phản ứng nghịch đảo: C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6  Tốc độ chuyển hoá tăng theo tăng nồng độ [H+] nước mía, nồng độ H+ nước mía lớn tốc độ chuyển hoá nhanh dẫn đến tổn thất đường lớn  Mặt khác, axit khác làm chuyển hoá sacaroza với tốc độ khác Tên axit Tốc độ chuyển hoá Tên axit Tốc độ chuyển hoá HCl 100,0 Axit focmic 1,53 H2SO3 30,4 Axit malic 1.27 H3PO4 6,20 Axit lactic 1,07 Axit tactric 3,08 Axit axetic 0,40 II.3 Tổn thất đường trình làm  Trong môi trường kiềm nhiệt độ cao kiềm đậm đặc không cần nhiệt độ cao, saccaroza bị phân huỷ thành aldehyt, axeton, axit hữu tạp chất có màu vàng nâu Môi trường có pH lớn saccaroza bị phân huỷ nhiều Ví dụ: Khi đun sôi ,nếu dung dịch đường saccaroza có: pH = - saccaroza bị phân huỷ 0,05% pH = 12 saccaroza bị phân huỷ 0,5% Dưới tác dụng kim loại kiềm thổ, dung dịch đường biến thành sacarat (muối nó) Vídụ: Đường saccaroza tác dụng với hydroxytcanxi tạo muối saccarat canxi theo phản ứng: C12H22O11 + Ca(OH)2 f C12H22O11.CaO + H2O(mônôsacarat canxi) C12H22O11 + 2Ca(OH)2 f C12H22O11.2CaO + 2H2O ( disacarat canxi) C12H22O11 + 3Ca(OH)2 f C12H22O11.3CaO + 3H2O (trisacarat canxi) phản ứng phân huỷ tạo sacarat gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất làm tăng tổn thất đường độ nhớt dung dịch Bảng số đo pH nước mía số công đoạn phương pháp làm sạch (Theo giáo trình công nghệ đường mía PGS Nguyễn Ngộ) Phương Gia vôi Sunfit hoá Cacbonat hoá pháp Công đoạn Trung hoà Thông CO2, SO2 Nước mía Nước mía Phân nóng lạnh đoạn pH= pH= 7.2-7.5 7.2-7.5 pH= 7.6 Axit Một lần pH= 6.8-7.2 pH1=3.4-3.8 pH2=6.2-6.6 Chè trung gian Thông thường pH=7.2-7.9 pH=7 pH1=10.5-11 pH1=10.5-11.3 pH2=7.8-8.5 pH2 =7.8-8.2 pH3=6-6.6 pH3 =6.8-7.2 pH4= 6.2-6.6 II.3 Tổn thất đường trình làm Nhiệt độ Khi nước mía có tính acid (pH =5-5,5) tác dụng nhiệt, đường saccaroza bị chuyển hoá tăng tổn thất đường  Vôi Làm trơ phản ứng acid nước mía ngăn ngừa chuyển hoá đường saccaroza Tuy nhiên cho lượng tác dụng với phần đường saccaroza làm tăng tổn thất đường, tăng độ nhớt muối canxisacarat tạo nên II.3 Tổn thất đường trình làm Nhận xét: Từ yếu tố trên, nói lượng đường tổn thất nhiều phương pháp: Cho vôi vào nước mía nóng, cho vôi phân đoạn (môi trường nước mía trì pH < nhiệt độ cao)  Phương pháp sunfit hóa (do nâng nhiệt trung hòa, thông SO2 không ảnh hưởng đến phân hủy saccaroza) II.4 Quy mô, thiết bị, chi phí Phương pháp vôi Ưu điểm Phương pháp sunfit hóa Phương pháp cacbonat hóa -Vốn đầu tư - Thiết bị, quy trình công nghệ, -Vốn đầu tư - Thiết bị, quy trình công nghệ, -Hiệu suất thu hồi cao -Đóng cặn thiết bị nên giảm quản lí điều hành đơn giản quản lí điều hành đơn giản lượng tiêu hao hoá chất rửa thiết bị -Sản xuất đường thô - Sản xuất sản phẩm đường kính - Sản xuất đường kính trắng trắng Nhược điểm -Hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp - Sản xuất sản phẩm đường vàng - Sản phẩm đường khó bảo quản, dễ hút ẩm biến màu chất lượng cao -Quy trình công nghệ phức tạp - Điều hành, quản lí khó