BÀI 1LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI HÓA VÀ CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA

BÀI 1 LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔI HÓA VÀ CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA Mục tiêu: • Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng: • Tính toán nguyên vật liệu, hóa chất dùng để làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa • Biết được cách làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa • Tính toán nguyên vật liệu, hóa chất dùng để cô đặc nước mía • Biết được phương pháp cô đặc nước mía 1.1. Giới thiệu 1.1.1. Giới thiệu về nước mía, tác dụng làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa  Nước mía Là hệ keo phức tạp có độ tinh khiết 82 – 85% (trong chất khô chứa 82 – 85% đường saccharose và 15 – 18% chất không đường). Ngoài đường saccharose, trong nước mía còn có những chất không đường với tính chất hóa lý khác nhau. Trong chất không đường, chất keo chiếm tỷ lệ 0,03 – 0,5%. Đồng thời trong quá trình thao tác nếu nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan và như vậy tăng chất keo trong dung dịch. Hơn thế nữa, hoạt động của vi sinh vật trong nước mía cũng tạo nên các chất keo khác nhau, đặc biệt là levan và dextran. Chất keo ảnh hưởng không tốt đối với các quá trình sản xuất: lọc nước mía, phân mật và kết tinh đường khó khăn hơn, nước mía sẽ có nhiều bọt, giảm hiệu quả tẩy màu, tinh chế đường thô khó khăn hơn,… Bảng 1.1.1.1. Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía Thành phần % Đường Saccharose Glucose Fructose 12 0,9 0,9 Xơ Cellulose Pentosan (xylan) Araban Linhin 5,5 2 0,5 2 Hợp chất chứa nitơ Protein Amide Acid amine Acid citric Amoniac Xantin 0,12 0,07 0,21 0,01 Vết Vết Chất béo sáp Pectin Acid tự do (sucinic, malic) Acid kết hợp (sucinic, malic) 2 0,08 0,12 Hợp chất vô cơ: SiO2, K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, P2O5, SO3 0,25; 0,12; 0,01; 0,02; 0,01; Vết; 0,07; 0,02 Nước 74,5  Phân loại chất keo trong dịch nước mía • Theo tính ngưng tụ thuận nghịch Chất keo trong nước mía chia thành 2 loại: keo thuận nghịch và keo không thuận nghịch. Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (nhiệt độ) nếu thay đổi điều kiện môi trường thì không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu. Keo thuận nghịch là keo sau khi ngưng tụ, nếu thay đổi điều kiện môi trường thì sẽ có khả năng trở lại trạng thái ban đầu. • Theo tính ưa nước Nước mía hỗn hợp gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước. Keo ưa nước nhiều như protein, pentosan, pectin. Keo ít ưa nước như: sắc tố, chất béo, sáp mía. Các chất không đường có mặt trong nước mía sẽ làm cho: Quá trình bốc hơi trực tiếp và kết tinh đường rất khó khăn và không tinh tế Tăng độ hòa tan của đường saccharose, tăng mật giai đoạn cuối, tăng tổn thất đường Vụn mía khi đun nóng sẽ kết tụ lại Nước mía có tính acid gây nên sự chuyển hóa đường saccharose do đó cần trung hòa nước mía Do đó trong quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào lý thuyết của hóa học, chất keo và liên quan đến các vấn đề sau: pH, nhiệt độ, chất điện ly, chất trao đổi ion.  Mục đích của việc làm sạch nước mía Nước mía hỗn hợp có thành phần phức tạp: • Chất huyền phù, chất keo làm nước mía đục, nhiều bọt • Acid hữu cơ: chuyển hóa đường saccharose • Chất màu: tinh thể saccharose có màu • Chất phi đường làm tăng tổn thất đường trong mật cuối (nên tăng lượng mật cuối), tăng độ nhớt của dung dịch khi kết tinh, tăng độ hòa tan của đường Các tạp chất trong dung dịch nước mía ảnh hưởng xấu đến chất lượng thành phẩm và giảm tổn thu hồi. Nói khác đi việc làm sạch nước mía quyết định phần lớn đến 2 yếu tố này. Nhiệm vụ cụ thể của việc làm sạch là: • Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp bao gồm chất ở dạng rắn lơ lững, chất keo và tạp chất ở dạng ion • Trung hòa acid hữu cơ, giảm chuyển hóa đường • Loại trừ chất màu  Sơ lược sơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch nước mía Do chất không đường rất khác nhau nên có nhiều cách loại trừ khác nhau nhưng hiện nay trên thế giới sử dụng 3 phương pháp chủ yếu: phương pháp vôi hóa, sulfit hóa và carbonat hóa có sử dụng thêm một số hóa chất khác phối hợp để nâng cao hiệu quả làm sạch. Lợi dụng tác dụng của pH • Ngưng kết keo Theo Noel Dear, trong dung dịch nước mía đa số là keo âm và là keo ưa nước, tồn tại cả 2 trạng thái thuận nghịch và không thuận nghịch. Trong thực tế sản xuất người ta thường thay đổi pH của dung dịch nước mía đến giá trị pH đẳng điện bằng cách cho chất điện ly vào dung dịch nước mía thì sẽ có hiện tượng keo tụ. • Tác dụng hóa học Tạo điều kiện thuận lợi để kết tủa tạp chất (tách loại chất không đường):  pH = 7 – 10 loại 95% các ion vô cơ (trừ Mg2+, Fe2+)  pH = 7 loại 50% chất keo Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường ta sẽ không chọn điểm pH riêng nào cho một loại chất không đường mà chọn pH chung cho các chất không đường (pH đại diện) Lợi dụng tác dụng của nhiệt độ  Thúc đẩy phản ứng hóa học xảy ra nhanh, đặc biệt là phản ứng tạo kết tủa  Loại không khí trong nước mía để tránh sự tạo bọt(ở đầu vào lắng và ở thiết bị gia nhiệt)  Làm mất nước của chất keo ưa nước (phá lớp vỏ solvat – hydrat) tạo điều kiện keo tụ  Giảm độ nhớt, tăng nhanh tốc độ lắng  Diệt trừ vi sinh vật Dựa vào tính chất của từng loại chất điện ly sử dụng • Vôi Vôi là nguyên liệu phổ biến nhất và rẻ tiền. Phương pháp hóa học nào cũng dùng vôi. Độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tăng và thay đổi theo thành phần tạp chất trong dung dịch. Độ hòa tan của vôi tăng khi nồng độ đường tăng. Điều đó được giải thích do sự tạo thành saccarat. Nhưng nếu nồng độ đường cao thì độ hòa tan của vôi giảm nhanh do sự phân hủy saccarat. • SO2 Được sử dụng phổ biến trong sản xuất đường. Có thể sử dụng trực tiếp SO2 ở dạng khí hoặc dạng muối của nó (NaHSO3, Na2S2O4,…). Khi trung hòa lượng vôi dư trong nước mía, CaSO3 có khả năng hấp phụ chất không đường. Tuy nhiên, vẫn có một lượng nhỏ Ca(HSO3)2 hòa tan. Khi dùng quá lượng sẽ tạo muối calci hòa tan làm giảm độ nhớt, tẩy màu dung dịch đường và ngăn ngừa sự tạo màu. • CO2 Với vôi, giống như Ca3(PO4)2 và CaSO3, CaCO3 có khả năng hấp phụ chất keo và chất màu. Phản ứng phân giải muối saccarat calci tạo nên CaCO3 làm tăng lượng saccharose (AP tăng). • P2O5 Trong mía có một lượng nhỏ P2O5. Hàm lượng này phụ thuộc điều kiện đất đai và phân bón, có tác dụng tốt đối với quá trình làm sạch. Vì vậy người ta cho một lượng P2O5 vào nước mía dưới dạng muối Ca(H2PO4)2. Khi cho P2O5 (ở dạng muối acid hoặc acid) kết hợp sữa vôi sẽ tạo ra phosphate calci kết tủa. Nó có khả năng hấp phụ lớn: hấp phụ các chất màu (keo của acid silic, Al2O3, Fe2O3)  Phương pháp vôi hóa làm sạch nước mía Là phương pháp có từ lâu đời thường dùng để sản xuất đường thô, đường cát vàng, đường thủ công,… Dưới tác dụng của pH (7,2 – 7,5) và nhiệt độ trong quá trình trung hòa bằng sữa vôi, các tạp chất không đường bị kết tủa, đông tụ và được phân riêng khỏi nước mía bằng các quá trình lắng lọc. Ngoài ra, sữa vôi còn có tác dụng sát khuẩn nước mía. Phương pháp vôi có thể chia ra: Phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh (phương pháp vôi – nhiệt) Nước mía hỗn hợp sau khi qua lưới lọc tách cám mía, cặn, rồi bơm đến thùng trung hòa cho vôi đến pH = 7,5. Mỗi tấn nước mía cho vào khoảng 0,5 – 0,9 kg vôi. Sau khi khuấy đều nước mía được bơm đi gia nhiệt ở 105oC rồi vào thùng lắng để loại trừ bọt và kết tủa. Phương pháp gia vôi vào nước mía nóng (phương pháp nhiệt vôi) Các bước thực hiện cũng tương tự như phương pháp gia vôi vào nước mía lạnh nhưng chỉ khác ở chỗ là nước mía hỗn hợp sau khi qua lưới lọc tách cám mía, cặn sẽ được gia nhiệt đến 105oC trước, sau đó mới bơm đến thùng trung hòa cho vôi đến pH = 7,5. Phương pháp gia vôi nhiều lần và gia nhiệt nhiều lần (phương pháp gia vôi phân đoạn) Cho vôi vào nước mía hỗn hợp đến pH = 6,4. Đun sôi nước mía, sau đó cho vôi đến pH = 7,6 rồi tiến hành đun sôi và lắng. Các phương thức cho vôi:  Các dạng vôi cho vào nước mía Vôi được cho vào nước mía ở dạng sữa vôi, vôi bột và calci saccarat. • Vôi bột Phản ứng chậm, khi phản ứng tỏa nhiệt làm xấu màu sắc nước mía Khó khống chế chính xác • Sữa vôi Dễ khống chế, hỗn hợp giữa sữa vôi và nước mía được đồng đều Dễ kết hợp với CO2 để tạo thành CaCO3 Tuy nhiên dùng sữa vôi làm tăng lượng nước bốc hơi dẫn đến tổn thất nhiệt.  Lượng vôi dùng: 0,5 – 0,8 kgtấn nước mía Tùy thuộc thành phần của mía mà lượng vôi dùng khác nhau: • Mía non (xấu) làm pH thấp: lượng vôi sử dụng nhiều • Mía chín (tốt) thì pH tương đối cao: lượng vôi sử dụng ít

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM - - BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG, BÁNH, KẸO Giảng viên hướng dẫn: ĐẶNG THỊ YẾN Thực hiện: Nhóm Lớp: Sáng thứ 7, Tiết - Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 BÀI LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VƠI HĨA VÀ CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA Mục tiêu:  Sau học xong này, sinh viên có khả năng:  Tính tốn ngun vật liệu, hóa chất dùng để làm nước mía phương pháp    1.1 1.1.1 vơi hóa Biết cách làm nước mía phương pháp vơi hóa Tính tốn ngun vật liệu, hóa chất dùng để đặc nước mía Biết phương pháp đặc nước mía Giới thiệu Giới thiệu nước mía, tác dụng làm nước mía phương pháp vơi hóa  Nước mía Là hệ keo phức tạp có độ tinh khiết 82 – 85% (trong chất khô chứa 82 – 85% đường saccharose 15 – 18% chất khơng đường) Ngồi đường saccharose, nước mía cịn có chất khơng đường với tính chất hóa lý khác Trong chất khơng đường, chất keo chiếm tỷ lệ 0,03 – 0,5% Đồng thời trình thao tác nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan tăng chất keo dung dịch Hơn nữa, hoạt động vi sinh vật nước mía tạo nên chất keo khác nhau, đặc biệt levan dextran Chất keo ảnh hưởng không tốt q trình sản xuất: lọc nước mía, phân mật kết tinh đường khó khăn hơn, nước mía có nhiều bọt, giảm hiệu tẩy màu, tinh chế đường thơ khó khăn hơn,… Bảng 1.1.1.1 Thành phần hóa học nước mía mía Thành phần % Đường - Saccharose Glucose Fructose 12 0,9 0,9 Xơ - Cellulose Pentosan (xylan) Araban Linhin 5,5 0,5 Hợp chất chứa nitơ - Protein Amide Acid amine Acid citric Amoniac Xantin 0,12 0,07 0,21 0,01 Vết Vết Chất béo & sáp - Pectin Acid tự (sucinic, malic) Acid kết hợp (sucinic, malic) 0,08 0,12 Hợp chất vô cơ: SiO2, K2O, Na2O, CaO, MgO, 0,25; 0,12; 0,01; 0,02; 0,01; Vết; Fe2O3, P2O5, SO3 0,07; 0,02 Nước  Phân loại chất keo dịch nước mía  Theo tính ngưng tụ thuận nghịch 74,5 Chất keo nước mía chia thành loại: keo thuận nghịch keo không thuận nghịch Keo không thuận nghịch keo bị ngưng tụ (nhiệt độ) thay đổi điều kiện mơi trường khơng có khả trở lại trạng thái keo ban đầu Keo thuận nghịch keo sau ngưng tụ, thay đổi điều kiện môi trường có khả trở lại trạng thái ban đầu  Theo tính ưa nước Nước mía hỗn hợp gồm loại keo: keo ưa nước keo không ưa nước Keo ưa nước nhiều protein, pentosan, pectin Keo ưa nước như: sắc tố, chất béo, sáp mía Các chất khơng đường có mặt nước mía làm cho: - Quá trình bốc trực tiếp kết tinh đường khó khăn khơng tinh tế Tăng độ hòa tan đường saccharose, tăng mật giai đoạn cuối, tăng tổn thất đường Vụn mía đun nóng kết tụ lại Nước mía có tính acid gây nên chuyển hóa đường saccharose cần trung hịa nước mía Do q trình làm chủ yếu dựa vào lý thuyết hóa học, chất keo liên quan đến vấn đề sau: pH, nhiệt độ, chất điện ly, chất trao đổi ion  Mục đích việc làm nước mía Nước mía hỗn hợp có thành phần phức tạp:     Chất huyền phù, chất keo làm nước mía đục, nhiều bọt Acid hữu cơ: chuyển hóa đường saccharose Chất màu: tinh thể saccharose có màu Chất phi đường làm tăng tổn thất đường mật cuối (nên tăng lượng mật cuối), tăng độ nhớt dung dịch kết tinh, tăng độ hòa tan đường Các tạp chất dung dịch nước mía ảnh hưởng xấu đến chất lượng thành phẩm giảm tổn thu hồi Nói khác việc làm nước mía định phần lớn đến yếu tố Nhiệm vụ cụ thể việc làm là:  Loại tối đa chất khơng đường khỏi nước mía hỗn hợp bao gồm chất dạng rắn lơ lững, chất keo tạp chất dạng ion  Trung hòa acid hữu cơ, giảm chuyển hóa đường  Loại trừ chất màu  Sơ lược sơ sở lý thuyết trình làm nước mía Do chất khơng đường khác nên có nhiều cách loại trừ khác giới sử dụng phương pháp chủ yếu: phương pháp vơi hóa, sulfit hóa carbonat hóa có sử dụng thêm số hóa chất khác phối hợp để nâng cao hiệu làm Lợi dụng tác dụng pH  Ngưng kết keo Theo Noel Dear, dung dịch nước mía đa số keo âm keo ưa nước, tồn trạng thái thuận nghịch không thuận nghịch Trong thực tế sản xuất người ta thường thay đổi pH dung dịch nước mía đến giá trị pH đẳng điện cách cho chất điện ly vào dung dịch nước mía có tượng keo tụ  Tác dụng hóa học Tạo điều kiện thuận lợi để kết tủa tạp chất (tách loại chất không đường):  pH = – 10 loại 95% ion vô (trừ Mg2+, Fe2+)  pH = loại 50% chất keo Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường ta không chọn điểm pH riêng cho loại chất không đường mà chọn pH chung cho chất không đường (pH đại diện) Lợi dụng tác dụng nhiệt độ  Thúc đẩy phản ứng hóa học xảy nhanh, đặc biệt phản ứng tạo kết tủa  Loại khơng khí nước mía để tránh tạo bọt(ở đầu vào lắng thiết bị gia nhiệt)  Làm nước chất keo ưa nước (phá lớp vỏ solvat – hydrat) tạo điều kiện keo tụ  Giảm độ nhớt, tăng nhanh tốc độ lắng  Diệt trừ vi sinh vật Dựa vào tính chất loại chất điện ly sử dụng  Vôi Vôi nguyên liệu phổ biến rẻ tiền Phương pháp hóa học dùng vơi Độ hịa tan vơi giảm nhiệt độ tăng thay đổi theo thành phần tạp chất dung dịch Độ hịa tan vơi tăng nồng độ đường tăng Điều giải thích tạo thành saccarat Nhưng nồng độ đường cao độ hịa tan vơi giảm nhanh phân hủy saccarat  SO2 Được sử dụng phổ biến sản xuất đường Có thể sử dụng trực tiếp SO dạng khí dạng muối (NaHSO3, Na2S2O4,…) Khi trung hịa lượng vơi dư nước mía, CaSO có khả hấp phụ chất khơng đường Tuy nhiên, có lượng nhỏ Ca(HSO3)2 hịa tan Khi dùng lượng tạo muối calci hòa tan làm giảm độ nhớt, tẩy màu dung dịch đường ngăn ngừa tạo màu  CO2 Với vôi, giống Ca3(PO4)2 CaSO3, CaCO3 có khả hấp phụ chất keo chất màu Phản ứng phân giải muối saccarat calci tạo nên CaCO làm tăng lượng saccharose (AP tăng)  P2O5 Trong mía có lượng nhỏ P2O5 Hàm lượng phụ thuộc điều kiện đất đai phân bón, có tác dụng tốt trình làm Vì người ta cho lượng P 2O5 vào nước mía dạng muối Ca(H2PO4)2 Khi cho P2O5 (ở dạng muối acid acid) kết hợp sữa vơi tạo phosphate calci kết tủa Nó có khả hấp phụ lớn: hấp phụ chất màu (keo acid silic, Al 2O3, Fe2O3)  Phương pháp vơi hóa làm nước mía Là phương pháp có từ lâu đời thường dùng để sản xuất đường thô, đường cát vàng, đường thủ công,… Dưới tác dụng pH (7,2 – 7,5) nhiệt độ trình trung hịa sữa vơi, tạp chất khơng đường bị kết tủa, đông tụ phân riêng khỏi nước mía q trình lắng lọc Ngồi ra, sữa vơi cịn có tác dụng sát khuẩn nước mía Phương pháp vơi chia ra: Phương pháp gia vơi vào nước mía lạnh (phương pháp vơi – nhiệt) Nước mía hỗn hợp sau qua lưới lọc tách cám mía, cặn, bơm đến thùng trung hịa cho vơi đến pH = 7,5 Mỗi nước mía cho vào khoảng 0,5 – 0,9 kg vôi Sau khuấy nước mía bơm gia nhiệt 105oC vào thùng lắng để loại trừ bọt kết tủa Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng (phương pháp nhiệt vôi) Các bước thực tương tự phương pháp gia vơi vào nước mía lạnh khác chỗ nước mía hỗn hợp sau qua lưới lọc tách cám mía, cặn gia nhiệt đến 105oC trước, sau bơm đến thùng trung hịa cho vơi đến pH = 7,5 Phương pháp gia vôi nhiều lần gia nhiệt nhiều lần (phương pháp gia vôi phân đoạn) Cho vôi vào nước mía hỗn hợp đến pH = 6,4 Đun sơi nước mía, sau cho vơi đến pH = 7,6 tiến hành đun sôi lắng Các phương thức cho vơi:  Các dạng vơi cho vào nước mía Vơi cho vào nước mía dạng sữa vơi, vôi bột calci saccarat  Vôi bột Phản ứng chậm, phản ứng tỏa nhiệt làm xấu màu sắc nước mía Khó khống chế xác  Sữa vơi Dễ khống chế, hỗn hợp sữa vôi nước mía đồng Dễ kết hợp với CO2 để tạo thành CaCO3 Tuy nhiên dùng sữa vôi làm tăng lượng nước bốc dẫn đến tổn thất nhiệt  Lượng vơi dùng: 0,5 – 0,8 kg/tấn nước mía Tùy thuộc thành phần mía mà lượng vơi dùng khác nhau:   1.1.2  Mía non (xấu) làm pH thấp: lượng vơi sử dụng nhiều Mía chín (tốt) pH tương đối cao: lượng vơi sử dụng Giới thiệu đặc nước mía Mục đích Cơ đặc nước mía tiến hành gia nhiệt làm bốc nước khỏi chè có nồng độ chất khơ ban đầu (khoảng 13 – 15oBx) đến nồng độ mật chè/siro (khoảng 60 – 65oBx) Tuy nhiên cô đặc nước mía tới nồng độ cao (> 70 oBx0 xuất tinh thể đọng lại (trong đường ống bơm), tăng độ nhớt gây khó khan cho q trình lọc,…  Phương pháp bốc hệ đặc Phân loại phương pháp bốc  Phương pháp bốc chân không: hệ cô đặc làm việc điều kiện chân không  Ưu điểm: nhiệt độ sôi dung dịch đường thấp nên tránh tượng phân hủy chuyển hóa đường, chất lượng mật chè tốt, thao tác dễ dàng  Khuyết điểm: Nhiệt độ thứ thấp, không thỏa mãn yêu cầu công nghệ, giảm khả sử dụng thứ, tăng tổn thất Bố trí thiết bị phức tạp, cần có thiết bị ngưng tụ để thực điều kiện chân không  Phương pháp bốc áp lực: hiệu cô đặc làm việc điều kiện áp lực  Ưu điểm: Việc dử dụng triệt để hơn, nhiệt độ thứ hiệu đặc cao nên giảm diện tích truyền nhiệt thiết bị  Khuyết điểm: Màu sắc dịch nước mía sậm, pH hạ thấp, đường khử bị phân hủy, tạo caramel,…  Phương pháp bốc áp lực chân không: Đối với phương pháp ta kết hợp bốc chân không bốc áp lực xen kẽ hiệu, nhiệt độ sôi dung dịch đường hiệu cuối tương đối cao, dùng thứ hiệu cuối để đun nóng nước mía Ưu khuyết điểm phương pháp bốc áp lực chân không tổng hợp phương pháp Các phương pháp bốc chủ yếu  Phương án bốc chân không hiệu Thích hợp cho nhà máy vừa nhỏ, việc sử dụng phương pháp bốc chân không hiệu tận dụng tốt lượng thừa Đây phương pháp điển hình cho hệ thống bốc chân khơng, sử dụng thừa từ nồi nước có bổ sung giảm áp để gia nhiệt cho hiệu Do áp suất hiệu thấp, độ chân không cao nên dịch đường bốc nhiệt độ thấp lượng đường chuyển hóa thấp, đường hồn ngun bị phân hủy…  Phương án bốc chân khơng hiệu có hiệu “0” Tương tự phương án bốc chân không hiệu, người ta có lắp thêm hiệu bốc “0” trước hiệu Hiệu “0” có tác dụng làm bốc dịch đường vừa làm nồi phát sinh nước áp suất thấp Tuy nhiên nồi “0” làm việc nhiệt độ cao nên dễ xảy tượng phân hủy đường caramel hóa, cần rút ngắn thời gian dừng nước mía thiết bị cần phải thiết kế phận thu hồi đường Nguyên tắc chọn phương án bốc  Thỏa mãn yêu cầu công nghệ sản xuất đường: nồng độ mật chè đạt yêu cầu; không làm phân giải RS tạo caramel  Sử dụng hợp lý lượng hơi, giảm lượng tiêu hao  Vốn đầu tư thiết bị: số hiệu bốc hơi, hệ thống tạo chân khơng, diện tích truyền nhiệt hệ thống nước ngưng tụ Kích thước buồng nhiệt phụ thuộc vào phân bố áp suất hiệu bốc hay phân bố hiệu số nhiệt độ có ích hiệu  Điều kiện thao tác phải ổn định Để đảm bảo thao tác vận hành hệ thống dễ dàng việc sử dụng phải ổn định Chân không hệ thống có ổn định nhiệt độ sơi dung dịch hiệu bốc không thay đổi chảy dung dịch từ trước sau dễ dàng Theo kinh nghiệm, lượng thứ cấp cho nấu đường nên từ 60 – 70% tổng lượng cấp cho nấu đường (30 - 40% lại sử dụng thải) 1.2 Nguyên vật liệu, dụng cụ, hóa chất, thiết bị 1.2.1 Nguyên liệu   1.2.2 Nguyên liệu cho làm nước mía Mía nguyên liệu 3kg Nước: 1,05kg Nguyên liệu cho đặc nước mía Nước chè trong: 2,4 kg Dụng cụ, hóa chất, thiết bị Bảng 1.2.2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị sử dụng cho làm nước mía A HĨA CHẤT STT Tên hóa chất Quy cách Đơn vị tính Số lượng H3PO4 ml 30 CaO g 100 Ghi B DỤNG CỤ STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Nồi inox nhỏ 1,5 lít Cốc nhựa 500 ml Ống đong nhựa 100 ml Rây inox Nhiệt kế Đũa thủy tinh Vá inox Cân đồng hồ Bếp gas mini 10 Thau nhựa 11 Vải lọc -100oC kg 30 x 40 cm Ghi C THIẾT BỊ STT Tên thiết bị Cân điện tử số lẻ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi Máy đo pH Bếp điện Brix kế cầm tay Tủ lạnh – 32 Bảng 1.2.2.2 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị sử dụng cho cô đặc nước mía A HĨA CHẤT STT Tên hóa chất Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi Ghi B DỤNG CỤ STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Nồi inox 1,5 lít Cốc nhựa 500 ml Thau nhựa Rây inox Ống đong nhựa 250 ml Nhiệt kế 100oC Đũa thủy tinh Vá inox Cân đồng hồ 10 Bếp điện kg cái C THIẾT BỊ STT Tên thiết bị Đơn vị tính Số lượng pH để bàn Tủ lạnh Brix kế cầm tay 1.3 1.3.1   Quy cách – 90 Thực hành Làm nước mía phương pháp vơi hóa Các bước tiến hành Bước 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu Ghi Trước tiên, cho nước mía sau ép vào nồi inox, khuấy đều, lấy mẫu đánh giá cảm quan, đo Brix, đo pH, nhiệt độ nước mía tính hiệu suất tương đối cơng đoạn ép - % nước mía thu (kiểm tra chất lượng nước mía sau ép)  Đánh giá cảm quan Nước mía sau ép trạng thái lỏng, có màu nâu sậm đục(do dùng loại mía có vỏ màu nâu sậm ép ép ln vỏ), có bọt, có mùi thơm đặc trưng mía, có vị thanh, dịu, khơng q gắt  Độ Brix nước mía sau ép: Bx = 15 Hình 1.3.1.1 Độ Brix nước mía sau ép  pH nhiệt độ nước mía sau ép: pH = 5,63; to = 31,6oC Hình 1.3.1.2 pH nhiệt độ nước mía sau ép  Hiệu suất tương đối công đoạn ép - % nước mía thu  Khối lượng mía nguyên liệu (mía cây) = kg  Khối lượng nước mía = 2,1 kg H= - = = 0,7 Sau đó, pha nước mía với nước cất theo tỷ lệ 2:1 khuấy (nếu khơng cho nước thu mật chè) - 20g vôi pha 180 ml nước tạo thành dung dịch sệt (sữa vôi) - H3PO4 sử dụng dạng tinh khiết  Bước 2: Trung hịa nước mía Nước mía sau pha lỗng: - Kiểm tra pH, bổ sung sữa vôi từ từ để nâng pH lên 6,4 – 6,6 gia nhiệt hỗn hợp lên nhiệt độ 85 - 90oC Chú ý: Nhiệt độ kiểm soát thường xuyên nhiệt kế, trình gia nhiệt phải thường xuyên đánh đảo hỗn hợp - Khi đạt nhiệt độ từ 85 – 90 oC, ta bổ sung từ từ acid H 3PO4 pH đạt - khoảng – 5,5 Tắt bếp (to = 80oC) Bổ sung sữa vôi để nâng lên pH trung tính – 7,5 Chú ý: Vừa cho sữa vôi vừa khuấy - Giữ nhiệt độ 80oC 10 phút, xuất kết tủa lơ lửng hỗn hợp  Bước 3: Gạn, lọc, tách cặn - Để lắng hỗn hợp vòng 10 – 15 phút, thu lớp dịch trong, lớp dịch - đục, sau gạn lớp dịch thu nước chè Sử dụng giấy lọc, vải lọc, bơng gịn để lọc lớp dịch thu nước chè Chú ý: Lọc riêng dịch chè dịch chè để trình gạn , lọc tách cặn hiệu hơn, thu dịch có độ cao - Sau thu dịch lọc dịch chè trong, ta tiến hành gộp chung dịch chè dịch chè lại với => Thu nước chè  Bước 4: Kiểm tra chè - Cân ghi nhận khối lượng nước chè thu - Đo giá trị Bx pH chè trong: - Tiến hành đánh giá cảm quan nước chè thu  Sơ đồ hình ảnh Mía ngun liệu Chặt mía Đo Bx trước cho vơi vào Pha nước mía với nước theo tỷ lệ 2:1 Đo pH trước cho vôi vào Cho sữa vơi vào Cân khối lượng mía ngun liệu Ép mía pH tăng lên 6,4 – 6,6 pH hạ xuống - 5,5 Tắt bếp 80oC Để lắng hỗn hợp 10 – 15 phút Bổ sung acid H3PO4 Bổ sung thêm sữa vôi Gia nhiệt hỗn hợp lên 85 – 90oC Nâng pH lên trung tính – 7,5 Giữ 80oC 10 phút Gạn lớp nước chè Lọc qua vải lọc lớp dịch đục Nước chè Gộp dịch nồi lại nước chè Kiểm tra sau làm Bx = 11 Kiểm tra sau làm pH = Cân khối lượng nước chè sau làm Hình 1.3.1.3 Sơ đồ hình ảnh quy trình làm nước mía phương pháp vơi hóa 1.3.2 Cơ đặc nước mía  Các bước tiến hành  Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu - Cho nước mía loại tạp chất (chè trong) vào nồi inox, đo lại Bx pH dung Nước chè trongdịch chè trongĐo lại Bx (Bx = 11) Đo lại pH (pH = 6,8)  Bước 2: Cô đặc - Gia nhiệt nước mía bếp điện, khuấy nhẹ, giữ nhiệt độ dung dịch nhiệt độ 75 – 80oC thời gian 90 phút Sau tiến hành làm nguội siro đến nhiệt độ phòng  Bước 3: Kết quả - Đo Bx, đo pH nhiệt độ siro thu  Sơ đồ hình ảnh Làm nguội nhiệt độ phòng 1.4 Gia nhiệt 75 – 80oC/45 phút Hình 1.3.1.4 Kết quả, nhận xét, đánh Sơ giáđồ hình ảnh quy trình đặc nước mía 1.4.1     Kết quả, nhận xét, đánh giá q trình làm nước mía Kết Đo giá trị Bx pH chè Bx = 11 pH = Hình 1.4.1.1 Độ Brix pH nước chè  Hiệu suất thu hồi chè - Khối lượng nước chè thu được: m nước chè = 2,4 kg - Khối lượng mía nguyên liệu: m mía nguyên liệu = kg Hiệu suất thu hồi chè trong: H (%) = = = 80%  Nhận xét, đánh giá cảm quan (hình thức) chè Nước chè thu trạng thái lỏng, trong, khơng có cặn, tạp chất, chất keo, khơng có bọt, có màu nâu sẫm giống nước chè, có mùi thơm, có vị đặc trưng mía 1.4.2     Kết quả, nhận xét, đánh giá q trình đặc nước mía Kết Bx siro thu được: Bx = 24,5 pH siro thu được: pH = 5,62 Nhiệt độ siro thu được: to = 31,1oC Hình 1.4.1.2 Độ Brix nước mía sau đặc Hình 1.4.1.3 pH nhiệt độ nước mía sau cô đặc  Nhận xét, đánh giá  Nước chè sau làm phương pháp vơi hóa có Bx = 11, pH =  Siro sau đặc 45 phút có Bx = 24,5; pH = 5,62 Q trình đặc nước mía cho thấy nồng độ dịch đường tăng dần (từ Bx = 11 tăng lên Bx = 24,5) pH dịch đường giảm dần (từ pH = 11 giảm xuống pH = 5,62)  pH dịch đường giảm dần phân hủy amit, phân hủy đường khử tạo acid hữu tạo thành caramel đường saccharose (rất ít)  Nồng độ dịch đường tăng dần trình cô đặc diễn nhiệt độ cao, thời gian dài (75 - 80oC/ 45 phút) pH cao, đường saccharose bị chuyển hóa, làm giảm lượng đường saccharose làm tăng lượng đường hoàn nguyên 1.5 Trả lời câu hỏi 1.5.1 Trả lời câu hỏi phần làm nước mía Câu 1: Trình bày tác dụng vơi q trình làm nước mía Tác dụng vơi q trình làm nước mía: Thường dùng dạng sữa vơi [Ca(OH)2] Khi cho sữa vơi vào dung dịch nước mía có tác dụng ion Ca2+ ion [OH]-     Làm trơ phản ứng nước mía, ngăn ngừa chuyển hóa saccharose Đơng tụ kết tủa chất khơng đường Hình thành kết tủa có khả hấp phụ chất khơng đường Sát trùng nước mía Thơng thường dung dịch có độ kiềm 0,3% CaO phần lớn vi sinh vật không phát triển Nếu [OH]- tăng (pH cao): phân hủy đường, RS tạo fucfurol làm tăng hàm lượng acid hữu cơ, chất màu Ngồi ra, tạo muối calci hịa tan, tăng lượng đóng cặn ảnh hưởng tốc độ kết tinh đường sau Câu 2: Nêu mặt hạn chế phương pháp vơi hóa Các mặt hạn chế phương pháp vơi hóa bao gồm:  Lượng vơi dùng nhiều độ hịa tan nước mía lạnh tăng, nồng độ sữa vơi q cao đun nóng đóng cặn thiết bị  Phản ứng kêt tủa xảy chậm, khơng hồn tồn hiệu làm 1.5.2 Trả lời câu hỏi phần đặc nước mía Câu 1: Hãy trình bày mục đích q trình đặc nước mía Q trình đặc nước mía nhằm mục đích:  Tăng hàm lượng chất khơ, giảm thể tích nước mía, tiết kiệm lượng  Nâng cao hiệu sử dụng nhiệt cô đặc chè nồng độ thấp  Đảm bảo cung cấp nguyên liệu cần thiết cho nấu đường (đảm bảo Bx nguyên liệu cho nấu đường)  Đảm bảo cân dây chuyền sản xuất, tiết kiệm số thùng chứa Cần đưa nồng độ nước chè từ 13 – 15 oBx đến nồng độ mật chè/siro (khoảng 60 – 65oBx) Nếu nồng độ cao xuất tinh thể đọng lại đường ống bơm, trở ngại cho sản xuất Câu 2: Các biến đổi lý hóa nước chè q trình đặc  Sự thay đổi pH chuyển hóa đường Saccharose  Sự thay đổi pH Nguyên nhân giảm độ kiềm do: - Sự phân hủy amit - Phân hủy đường khử tạo acid hữu Sự tạo caramel đường saccharose (tác dụng nhỏ) Hiện tượng tăng pH thấy q trình đặc Tuy nhiên, thao tác xông SO2 thông CO2 không hợp lý, độ kiềm dung dịch tăng lên: 2KHCO3 = 2KCO3 + CO2 + H2O 2KHSO3 = K2SO3 + SO2 + H2O  Chuyển hóa đường saccharose Dưới tác dụng nhiệt độ, môi trường pH tăng cao giảm thấp đường saccharose bị chuyển hóa, làm giảm lượng đường saccharose làm tăng lượng đường hoàn nguyên  Sự gia tăng màu sắc Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccharose bị caramel hóa làm tăng màu sắc dịch nước mía Lượng caramel phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian truyền nhiệt pH Ngoài ra, đường khử bị phân hủy hay kết hợp với hợp chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía  Độ tinh khiết tăng Độ tinh khiết tăng q trình đặc phụ thuộc vào phương pháp làm Đối với phương pháp vôi độ tinh khiết tăng từ 0,7 – 1,0; phương pháp sunfit hóa độ tinh khiết tăng từ 0,8 – 1,0; phương pháp carbonat hóa độ tinh khiết tăng 0,2 – 0,5 Độ tinh khiết tăng nguyên nhân: - Chất không đường bị phân hủy - Sự tạo cặn thiết bị cô đặc - Sự thay đổi góc quay riêng chất khơng đường đặc biệt đường khử  Sự tạo cặn Sự tạo cặn xuất phát từ nguyên nhân: - Cùng với việc nồng độ đường tăng cao, nồng độ tạp chất khơng ngừng tăng lên q trình đặc Khi nồng độ tạp chất vượt độ bão hòa chúng lắng - thành cặn Các oxit kim loại dạng keo (oxit silic, oxit nhôm, oxit sắt) trình gia - nhiệt tách dần khỏi dung dịch tạo thành cặn Muối calci hòa tan kết hợp với muối hòa tan kali natri tạo thành muối - carbonat kết tủa Các muối sunfit có độ hịa tan thấp, tác dụng nhiệt độ tạo thành muối kết tủa Qua kết nghiên cứu thành phần cặn, rút số quy luật chung sau: - Thành phần cặn nồi cô đặc yếu chất không đường vô hữu - tồn dạng hợp chất Thành phần vô chiếm chủ yếu > 50% (so với chất khô) Cặn hiệu khác thành phần hàm lượng: hiệu chủ yếu muối phosphat, hiệu cuối chủ yếu muối sunfat,… ... vơi hóa Biết cách làm nước mía phương pháp vơi hóa Tính tốn ngun vật liệu, hóa chất dùng để đặc nước mía Biết phương pháp đặc nước mía Giới thiệu Giới thiệu nước mía, tác dụng làm nước mía phương. ..BÀI LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VƠI HĨA VÀ CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA Mục tiêu:  Sau học xong này, sinh viên có khả năng:  Tính tốn ngun vật liệu, hóa chất dùng để làm nước mía phương pháp. .. riêng khỏi nước mía q trình lắng lọc Ngồi ra, sữa vơi cịn có tác dụng sát khuẩn nước mía Phương pháp vơi chia ra: Phương pháp gia vơi vào nước mía lạnh (phương pháp vơi – nhiệt) Nước mía hỗn hợp