LÀM SẠCH nước mía BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA vôi

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VƠI I GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP GIA VƠI LÀM SẠCH NƯỚC MÍA Phương pháp gia vôi phương pháp dùng vôi để làm nước mía có từ lâu đời, từ 300 năm phương pháp đơn giản Phương pháp làm nước mía tác dụng vôi nhiệt, thu sản phẩm đư Sự tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2 động lực phương pháp vôi Phương pháp cho vôi vào nước lạnh Nước mía hỗn hợp từ cơng đoạn ép chứa nhiều vụn bã mía, đất cát, chất huyền phù cần lọc lưới lọc để loại cám mía Cân bơm trực tiếp đến thùng trung hồ, cho vơi vào (khoảng 0.5- 0.9 kg vơi/tấn mía) Khống chế pH nước mía gia vơi khoảng 7.2-7.5 (thơng thường khoảng 7.5) Khuấy nước mía, sau bơm đến thiết bị gia nhiệt, đun nóng đến nhiệt độ sơi (105°C) Hơi khí khơng ngưng đi, sau vào thùng lắng chất kết tủa từ từ lắng xuống phân thành nước mía nước bùn Đem lọc nước bùn thu nước mía lọc trong, hỗn hợp với nước mía nước lọc đem đặc Quy trình cơng nghệ Thuyết minh quy trình (1) Nước mía hỗn hợp ban đầu có pH=5.0-5.5, nước mía tổng hợp rút phương pháp ép phương pháp khuếch tán (2) Cho hỗn hợp nước mía qua lưới lọc nhằm mục đích loại bỏ tạp chất (cám mía bã mía) cịn sót lại dịch ép hay chất rắn lạ Loại bỏ bã để tránh nhiệt độ cao bã, vụn mía thủy phân gây khó khăn cho cơng đoạn sau (3) Cho sữa vơi vào trung hịa pH= 7.2-7.5 Mục đích giai đoạn đưa pH lên mức đủ để ngăn phát sinh phản ứng thủy phân đường khử Ban đầu ta đưa pH lên cao 7.0 phản ứng chưa an tồn, sau khuấy pH giảm cịn 7.0 mong muốn Phản ứng tạo kết tủa với P2O5_là chất phi đường tốt có nước mía P2O5 + H2O  2H3PO4 2H3PO4 + 3Ca(OH)2  6H2O + Ca3(PO4)2 + Làm kết tủa đông tụ chất không đường ion Ca2+ phản ứng với anion tạo thành muối canxi không tan + Làm cho chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo chất rắn lơ lửng chất không đường khác để kết tủa hoàn toàn (4) Gia nhiệt (102-105°C) + Thúc đẩy phản ứng tạo kết tủa + Nhiệt độ tăng cao làm tỷ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, giảm độ nhớt  tăng nhanh tốc độ lắng chất kết tủa + Tăng hiệu lắng lọc + Loại khơng khí nước, giảm bớt tạo bọt + Tác dụng diệt trùng, đề phòng lên men acid xâm nhập vi sinh vật vào nước mía Sau gia nhiệt nước mía đem lắng (5) để loại bỏ kết tủa Khi lắng ta thu thành phần: Nước lắng (6) nước bùn (7) Nước bùn đem lọc lấy nước lọc (10) loại bỏ bùn (8) Lọc nước bùn: + Nước bùn chủ yếu: Nước đường, bùn cát, vụn bã mía, chất lơ lửng, chất kết tủa Nước bùn cịn khoảng >90% nước mía cần phân ly thu hồi Mục đích: Loại bỏ hồn tồn tạp chất khơng tan, chất kết tủa loại bỏ cám mía Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng: Quy trình cơng nghệ: b Thuyết minh quy trình: (1) Nước mía hỗn hợp ban đầu có pH=5.0-5.5, nước mía tổng hợp rút phương pháp ép phương pháp khuếch tán (2) Lọc: Cho nước mía qua lưới lọc để loại tạp chất (cám mía, bã mía) tránh nhiệt độ cao bã, vụn mía bị thủy phân gây khó khăn cho sản xuất (3) Gia nhiệt (102-105°C): Gia nhiệt trước gia vơi Làm giảm khả hịa tan vơi, tăng chuyển hóa đường saccaroza (pH=5-5,5) - Tác dụng: + Giúp loại khơng khí khỏi nước mía, giảm tạo bọt + Ngưng tụ chất keo (anbumin, silic hydroxit) có nươc mía hỗn hợp giảm độ nhớt nước mía hỗn hợp tạo thuận lợi cho trình sau + Có tác dụng diệt trùng, đề phòng tượng lên men acid, chống xâm nhập vi sinh vật vào nước mía (4) Gia vơi: Cho vơi vào thùng trung hịa, khấy trộn Mục đích cho vơi vào là: +Trung hịa nước mía hỗn hợp ngăn ngừa phản ứng acid dung dịch nước mía hỗn hợp hạn chế chuyển hóa đường saccaroza + Tạo kết tủa: P2O5 + H2O  2H3PO4 2H3PO4 + 3Ca(OH)2  6H2O + Ca3(PO4)2 (5) Lắng: Sau gia vơi vào nước mía đem lắng thiết bị lắng để loại bỏ kết tủa Khi lắng ta thu thành phần: Nước lắng nước bùn Nước bùn đem lọc lấy nước loại bỏ bùn (8) Lọc nước bùn: + Nước bùn chủ yếu: Nước đường, bùn cát, vụn bã mía, chất lơ lửng, chất kết tủa Nước bùn cịn khoảng >90% nước mía cần phân ly thu hồi + Mục đích: Loại bỏ hồn tồn tạp chất khơng tan, chất kết tủa loại bỏ cám mía (11)Nước mía trong: Trộn nước lọc nước lắng ta thu nước mía Phương pháp cho vơi phân đoạn Quy trình cơng nghệ: (3) Cơng đoạn cho vơi sơ nâng pH nước mía lên 6.4 nhằm giảm chuyển hóa đường pH thấp, hạn chế sậm màu đường (4) Gia nhiệt nâng nhiệt độ dung dịch lên 102-1050C để: + Thúc đẩy phản ứng tạo kết tủa: P2O5 + H2O  2H3PO4 2H3PO4 + 3Ca(OH)2  6H2O + Ca3(PO4)2 + Giảm độ nhớt + Tăng hiệu lắng, lọc + Loại khí, giảm tạo bọt + Tiệt trùng, đề phòng xâm nhập vi sinh vật (5) Ngay sau đó, gia vơi lần nâng pH dung dịch lên 7.6 pH xảy hàng loạt phản ứng keo tụ kết tủa keo tụ II CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG PHÁP VƠI Chất lượng vơi: Chất lượng vơi có ảnh hưởng lớn đến hiệu làm Để có hiệu làm tốt, vơi cần có tiêu chuẩn định Nếu vôi nhiều tạp chất, cho vôi vào nước mía làm tăng tạp chất, lắng lọc kết tinh khó khăn Do tiêu chuẩn vôi quy định sau: CaO > 85%, Fe2O3, Al2O3 < 1%, MgO < 2%, CaCO3 < 1% Trong thành phần vơi chủ yếu CaO Ngồi cần ý đến hàm lượng MgO Nếu MgO > % gây tác hại sau: - Giảm thấp độ hịa tan vơi - Thời gian lắng kéo dài - Tác dụng với đường khử tăng màu sắc nước mía - MgO có độ hịa tan lớn thành phần chủ yếu gây đóng cặn thiết bị bốc - Làm cho đường có vị đắng Các thành phần khác như: Al 2O3, Fe2O3 , SO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc nước mía đóng cặn thiết bị Độ hịa tan vơi: Độ hịa tan vơi dung dịch đường lớn độ hịa tan vơi nước giảm theo nhiệt độ tăng Độ hịa tan nước vơi mới, cũ sống khác Nồng độ sữa vôi: Nồng độ sữa vôi thường khoảng 10-18 Be Nồng độ sữa vôi tương đối cao tác dụng tạo kết tủa nhanh, giảm lượng nhiệt bốc Nhưng nồng độ sữa vôi đặc làm tắc đường ống dẫn, khó tác dụng với nước mía, gây tượng kiềm cục làm đường khử phân giải Tác dụng khuấy sau cho vôi: Sau cho vơi vào nước mía, khuấy có tác dụng phân bố vơi nước mía, phản ứng vơi hồn tồn Trường hợp nồng độ sữa vơi cao, khuấy cần thiết, tránh tượng kiềm cục Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng, kéo dài thờì gian khuấy nước mía sau cho vơi có tác dụng làm sạch, tăng độ tinh khiết nước mía, dung tích nước bùn giảm Các dạng cho vơi vào nước mía hỗn hợp: Có dạng: Sữa vôi Ca(OH)2, vôi bột CaO, saccarat canxi Sữa vơi có tác dụng hóa học đều, khống chế dễ dàng Nhưng thân sữa vơi có chứa lượng nước định, làm tăng lượng nhiệt bốc Hiện dạng sữa vôi dùng rộng rãi nhà máy đường Lượng vôi dùng: Lượng vôi dùng phụ thuộc vào thành phần nước mía Đối với phương pháp vơi, mía dùng khoảng 0,5-0,9 kg vơi Công nghệ sản xuất đường 50 Trong thực tế sản xuất thường dùng pH để biểu thị lượng vôi cho vào nước mía Mặt khác đun nước mía cho vôi, trị số pH thay đổi (thường giảm từ 0,2-0,5) nên xác định pH cần ý đến yếu tố làm giảm trị số pH Trong trường hợp cho vơi vào nước mía lạnh, tác dụng vơi nước mía khơng hồn tồn đun nóng hồn tồn hơn, giảm pH Lúc nước mía sơi, phần Ca 3(PO4)2 phân ly thành Ca(OH) 2.nCa3(PO4)2 khơng tan muối axit hịa tan, sau phân ly làm giảm pH Khi đun nóng Ca2 HPO4 kết hợp với vơi tạo thành canxi photphat kết tủa H3PO4: Ca2 HPO4 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + H3PO4 Khi nhiệt độ cao môi trường kiềm, đường khử bị phân hủy tạo thành chất màu axit Do có giảm pH đun nóng nên trị số pH sơ đồ cơng nghệ trị số pH sau đun nóng Thơng thường khống chế pH nước mía khoảng 7,0 Hàm lượng P2O5 nước mía: Trong phương pháp vơi hiệu làm chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa vơi P2O5.Ca3(PO4)2 Trong nước mía thường tồn hai dạng: dạng keo dạng tinh thể Dạng tinh thể làm nước mía, ngược lại dạng keo gây trở ngại cho lắng, lọc kết tinh đường Sự hình thành kết tủa Ca 3(PO4)2 nhiều hay phụ thuộc vào nồng độ ion Ca 2+ PO4 Trong phương pháp vôi, cho vôi đến pH = 7,0, nồng độ ion Ca 2+ đủ để phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2, thường hàm lượng P2O5 nước mía thấp Theo nghiên cứu người ta thấy hàm lượng P 2O5 cần thiết vào khoảng 300 mg P2O5/l nước mía Nếu hàm lượng P2O5 q ít, cho vào nước mía H3PO4 muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu làm Nhiệt độ cho vôi: Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 105°C Nhiệt độ cao có tác dụng tăng kết tủa làm giảm dung tích nước bùn, làm tăng màu sắc nước mía (do phân hủy đường khử có thê làm cho phần keo kết tủa hịa tan lại) Vì cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sơi cao chút thích hợp III SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA VƠI LÀM SẠCH NƯỚC MÍA 1) Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng - Ưu điểm Lưu trình cơng nghệ đơn giản, tổn thất đường chuyển hóa tương đối ít, chất kết tủa tương đối rắn chắc, quản lí thao tác thuận lợi - Nhược điểm Hiệu suất làm thấp Độ hòa tan vôi môi trường lạnh tăng, gia nhiệt độ hịa tan vơi giảm dần đến đóng cặn thiết bị gia nhiệt bốc Gia vôi lạnh loại vi khuẩn dễ sinh trưởng phát triển, kết hượng với đường tạo thành loại keo đường quay phải ngồi làm tổn thất đường làm tắt đường ống thiết bị 2) Phương pháp gia vơi vào nước mía lạnh - Ưu điểm Loại nhiều chất keo, hiệu suất làm tốt gia vôi lạnh, tốc độ tăng tương đối nhanh, lượng vôi giảm 15% so với phương pháp gia vôi lạnh, tượng đóng cặn giảm - Nhược điểm Chất kết tủa khơng rắn chắt, thể tích nước bùn so với gia vơi lạnh lớn hơn, chí có lúc nước mía chảy khó hơncó thể cho chất trợ lắng để giảm thời gian lắng nước bùn 3) Phương pháp gia vôi phân đoạn - Ưu điểm Qua lần gia vơi lợi dụng điểm ngưng tụ khác để loại nhiều chất không đường nên nước mía trong, nước bùn dễ lọc, loại chất keo nito>80%, loại phần lớn sáp mía đến 90% - Nhược điểm Lưu trình cơng nghệ phức tạp nên dung phương pháp để xử lí nước mía khó làm (1) (2) (3) Số lần gia vôi 1 Số lần gia nhiệt Số điểm ngưng tụ Lần 1: 60°C Lần 2: 102-104°C Lần 1: 90°C Lần 2: 102-104°C Độ rắn chất Tốt kết tủa Thể tích nước bùn Thấp Kém Tốt Cao >(1) Thấp Lưu trình cơng nghệ Đơn giản Đơn giản Phức tạp Hiệu làm Thấp Trung bình Cao IV ST T SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA Phương pháp Phương pháp vôi Ưu điểm - Vốn đầu tư - Thiết bị, quy trình cơng nghệ, quản lý điều hành đơn giản Nhược điểm - Hiệu suất thu hồi sản phầm thấp - Sản xuất sản phẩm đường vàng Phương sunfit hóa pháp Phương pháp cacbonat hóa - Sản xuất sản phầm đường kính trắng - Vốn đầu tư - Thiết bị, quy trình cơng nghệ, quản lý điều hành dễ dàng - Sản xuất đường kính trắng có chất lượng cao - Hiệu suất thu hồi cao - Sản phẩm đường khó bảo quản - Dễ hút ẩm, biến màu - Thiết bị quy trình cơng nghệ phức tạp, u cầu kỹ thuật cao - Điều hành quản lý khó khăn ... Vì cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sơi cao chút thích hợp III SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA VÔI LÀM SẠCH NƯỚC MÍA 1) Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng - Ưu điểm Lưu trình... bỏ cám mía Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng: Quy trình cơng nghệ: b Thuyết minh quy trình: (1) Nước mía hỗn hợp ban đầu có pH=5.0-5.5, nước mía tổng hợp rút phương pháp ép phương pháp khuếch... (1) Nước mía hỗn hợp ban đầu có pH=5.0-5.5, nước mía tổng hợp rút phương pháp ép phương pháp khuếch tán (2) Cho hỗn hợp nước mía qua lưới lọc nhằm mục đích loại bỏ tạp chất (cám mía bã mía)