3.2.1. Công đoạn thu mua nguyên liệu
- Yêu cầu đối với nguyên liệu:
+ Phải thu hoạch đúng thời điểm, mía tƣơi, sạch.
+ Mía đƣợc mua từ các địa phƣơng trong tỉnh nhƣ: Hậu Giang, Kiên Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh,…
+ Mía chín là hàm lƣợng đƣờng saccharose trong mía đạt cao nhất. + Mía sạch: là mía có phần tạp chất gần bằng 0.
+ Mía không vụn nát, không bị ƣớt do bị tƣới nƣớc.
+ Mía không có mầm vì sẽ làm giảm lƣợng đƣờng, ảnh hƣởng đến chất lƣợng. - Theo thực nghiệm thì mía sau thu hoạch 48 giờ lƣợng đƣờng saccharose bị chuyển hoá từ 10 ÷ 15%, mía sau một tuần lƣợng đƣờng saccharose bị chuyển hoá nhiều hơn 20%.
- Tùy theo giống mía mà thời gian thu hoạch sẽ khác nhau. Thông thƣờng thời gian mía chín từ tháng 10 đến tháng 12, chất lƣợng mía ổn định từ tháng 12 đến tháng 2. Do đó, phải thu hoạch mía đúng độ tuổi để đảm bảo lƣợng đƣờng trong mía.
+ Chữ đƣờng: 8,6.
+ Thành phần đƣờng trong mía: 10%.
3.2.2. Công đoạn tiếp nhận nguyên liệu
Mía sau khi đƣợc thu mua về sẽ đƣợc hai cẩu đƣa mía từ ghe đến cân tự động để sản xuất và chất sân dự trữ. Thời gian dự trữ không quá 48 giờ.
3.2.3. Công đoạn xử lý
- Mía sau khi cân sẽ đƣợc đƣa tới bàn lùa có trục khỏa bằng để đều chỉnh lƣợng mía đi vào hệ thống dao chặt.
+ Dao chặt sơ bộ: có 60 lƣỡi (gồm 12 hàng dao, mỗi hàng 5 lƣỡi) đƣợc nối với động cơ có công suất 400 kW với vận tốc là khoảng 730 vòng/phút có tác dụng cắt mía thành từng đoạn để thuận lợi cho việc xé tơi ở dao chặt 1 và 2.
+ Dao chặt 1: có 180 lƣỡi (gồm 12 hàng dao, mỗi hàng 15 lƣỡi) đƣợc nối với hai động cơ có công suất 220 kW và 250 kW. Dao chặt ngƣợc chiều với băng tải đƣa mía vào, với tốc độ khoảng 730 vòng/phút có nhiệm vụ xé tơi mía thành từng sợi nhỏ làm thể tích mía cây giảm đi. Mía sau khi qua dao chặt 1 có độ xé tơi khoảng 70%.
Ngành Công nghệ thực phẩm 28 + Dao chặt 2: có 204 lƣỡi (gồm 12 hàng dao, mỗi hàng có 17 lƣỡi) đƣợc nối với hai động cơ có công suất 220 kW, tốc độ quay 730 vòng/phút có nhiệm vụ xé tơi hoàn toàn, thuận lợi cho việc ép.
- Mục đích của công đoạn xử lý:
+ Nâng cao năng suất ép mía do mía đƣợc sang bằng thành từng lớp đồng đều, ổn định trên băng tải và dễ đƣa vào máy ép, không bị trƣợt và nghẹn.
+ Nâng cao hiệu suất ép do lớp vỏ cứng bị phá vỡ, lớp mía đồng đều vì vậy lực ép phân phối đều, làm cho nƣớc mía dễ dàng đƣợc lấy ra.
3.2.4. Công đoạn ép mía
Hình 3.2: Sơ đồ quy trình công đoạn ép mía
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014) 3.2.4.1. Mục đích
Lấy hết phần đƣờng còn trong mía hay nói cách khác là trích ly hết lƣợng đƣờng còn trong mía.
Nƣớc mía hỗn hợp đƣợc đƣa xuống thùng chứa rồi đƣợc bơm qua khu hóa chế để đem đi chế luyện.
Mía (Sau khi xử lý) Máy ép I Máy ép II Máy ép III Máy ép IV Máy ép V Bã mía Nƣớc mía hỗn hợp Lƣợc sàng cong Chế luyện Nƣớc nóng thẩm thấu
Ngành Công nghệ thực phẩm 29
3.2.4.2. Quá trình thực hiện
Mía sau khi xử lý sơ bộ đƣợc đƣa qua băng chuyền đi vào hệ thống máy ép gồm 5 bộ trục ép để lấy nƣớc mía, áp lực trục đỉnh và bộ trục trƣớc nhỏ hơn áp lực trục đỉnh của các bộ trục sau và tốc độ quay của bộ trục trƣớc cũng tƣơng đối nhanh hơn nhằm đảm bảo đủ lƣợng bã cho các bộ trục sau làm việc ổn định.
Trong quá trình ép, ở máy ép 1 và máy ép 3 đƣợc cho vào một lƣợng chất diệt khuẩn nhằm để tiêu diệt vi sinh vật gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng của nƣớc mía. Ngoài ra, mía còn đƣợc cung cấp một lƣợng nƣớc để thẩm thấu, tác dụng chủ yếu là hòa tan một phần đƣờng còn lại trong tổ chức tế bào, để khi bã mía qua máy ép tiếp theo có thể ép đƣợc phần đƣờng còn bám lại trong bã mía.
3.2.4.3. Phương pháp thẩm thấu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để đạt đƣợc hiệu quả thu hồi đƣờng cao xí nghiệp đã sử dụng phƣơng pháp ép ƣớt (ép kết hợp với phun nƣớc nóng thẩm thấu). Phƣơng thức thẩm thấu đƣợc thực hiện nhƣ sau:
- Dùng nƣớc mía của máy ép 5 để phun vào bã mía của máy ép 4, dùng nƣớc của máy ép 4 để phun vào bã mía của máy ép 3, dùng nƣớc mía của máy ép 3 để phun vào bã mía của máy ép 2 và dùng nƣớc mía của máy ép 2 để phun vào bã mía của máy ép 1. Lƣợng nƣớc nóng thẩm thấu chỉ đƣợc phun vào bã mía của máy ép 4. Mục đích của quá trình thẩm thấu là tăng hiệu suất thu hồi của công đoạn ép. Bã mía của máy ép sau cùng sẽ đƣợc băng tải chuyển sang kho chứa bã dùng để đốt lò hơi hoặc có thể làm nguyên liệu để sản xuất ra các loại sản phẩm phụ khác.
- Nƣớc mía ép ở máy ép 1 và máy ép 2 đƣợc lọc sơ bộ qua bộ lọc sàng rồi đƣa đi làm sạch, còn bã mía thu đƣợc ở sàng lọc cho quay về máy ép 2 để ép lại.
- Một phần nƣớc mía của máy ép 1 đƣợc trích ra để tiến hành lấy mẫu xác định chữ đƣờng của từng lô mía để xí nghiệp thanh toán tiền cho ngƣời bán mía.
3.2.4.4. Yêu cầu đối với nước dùng để thẩm thấu
- Lƣợng nƣớc thẩm thấu khoảng 20 ÷ 25% so với trọng lƣợng mía ép. - Áp suất phun nƣớc khoảng 3 kg/cm3.
- Nhiệt độ của nƣớc thẩm thấu là 50 ÷ 55 0C.
Nếu nhiệt độ nƣớc thẩm thấu cao sẽ làm cho độ hòa tan tăng, tốc độ khuếch tán cao, nhƣng sẽ làm bã bị trƣơng gây khó khăn cho công đoạn ép, đồng thời một số chất keo trong bã bị hòa tan vào nƣớc mía hỗn hợp gây khó khăn cho công đoạn làm sạch. Nƣớc mía sau khi ra khỏi các máy ép, phần dung dịch đƣợc chứa trong các bồn chứa, phần bã đƣợc băng tải đƣa đến kho bã mía dùng để đốt lò hơi hoặc có thể làm nguyên liệu để sản xuất ra các loại sản phẩm phụ khác.
Ngành Công nghệ thực phẩm 30
3.2.5. Công đoạn hóa chế
Hình 3.3: Sơ đồ quy trình công đoạn hóa chế nƣớc mía
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014)
Nƣớc mía hỗn hợp Gia vôi sơ bộ
Cân Gia nhiệt 1 Xông SO2 lần 1 Trung hòa Gia nhiệt 2 Lắng chìm Nƣớc bùn Lọc chân không Nƣớc lọc không trong Bã bùn Nƣớc lọc trong Lọc sàng cong Nƣớc chè trong Gia nhiệt 3 Bốc hơi Sirô nguyên Lắng nổi Sirô sạch Xông SO2 lần 2 Sirô tinh Nấu đƣờng Bọt Ca(OH)2 Bổ sung H3PO4, Ca(OH)2 SO2 Ca(OH)2 (pH = 6,5 ÷ 7,0) (60 ÷ 75 0C) (pH = 7,0 ÷ 7,4) (100 ÷ 104 0C)
Ngành Công nghệ thực phẩm 31 Trong nƣớc mía có nhiều thành phần phức tạp nhƣ:
- Chất không đƣờng làm tăng lƣợng mật cuối.
- Chất màu làm tinh thể đƣờng có màu, làm giảm chất lƣợng sản phẩm. - Acid hữu cơ làm cho đƣờng bị chuyển hoá.
- Các chất rắn lơ lửng làm cho nƣớc mía bị đục, lọc và kết tinh đƣờng khó khăn. Vì vậy, mục đích của công đoạn hoá chế là tách các huyền phù, trung hòa các acid hữu cơ, loại trừ chất màu và chất không đƣờng để tăng chất lƣợng sản phẩm và giảm tổn thất đƣờng.
3.2.5.1. Gia vôi sơ bộ
- Mục đích là trung hoà lƣợng acid trong nƣớc mía nhằm hạn chế sự chuyển hoá đƣờng saccharose thành đƣờng khử (glucose và fructose) và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời tạo kết tủa CaCO3 giúp cho quá trình lắng, lọc dễ dàng, nâng cao hiệu quả làm sạch.
- Quá trình thực hiện: nƣớc mía hỗn hợp đƣợc bơm đến thùng gia vôi sơ bộ để nâng pH đến giá trị khoảng 7,0 ÷ 7,4 vì nƣớc mía vừa ép xong pH chỉ đạt khoảng 5,5. Trong quá trình gia vôi sơ bộ, H3PO4 và sữa vôi đƣợc bổ sung vào nƣớc mía hỗn hợp.
+ Acid photphoric (H3PO4): phản ứng với sữa vôi tạo thành photphatcanxi kết tủa, chất này có đặc tính hấp phụ tốt các loại tạp chất tăng hiệu quả làm sạch.
2Ca(OH)2 + H3PO4 2Ca(H3PO4)2 + 4H2O Ca(H3PO4)2 + 2Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 4H2O + Sữa vôi đƣợc bổ sung vào nhằm:
Nâng pH nƣớc mía hỗn hợp về gần điểm đẳng điện (pH = 7,0 ÷ 7,4) để giảm quá trình chuyển hóa đƣờng tránh gây tổn thất đƣờng.
Xảy ra phản ứng tạo thành các muối canxi kết tủa. Ion Ca2+
tác dụng với nguyên sinh chất của tế bào vi sinh vật ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
Trung hòa các acid hữu cơ có trong nƣớc mía hỗn hợp, tạo kết tủa hấp thụ các chất màu, chất keo.
- Yêu cầu chất lƣợng của vôi và H3PO4 sử dụng trong quá trình gia vôi sơ bộ: + Vôi:
Phần trăm CaO hữu hiệu: ≥ 80%. Sữa vôi: 5 ÷ 8 0Bé.
Ngành Công nghệ thực phẩm 32 + Acid photphoric (H3PO4): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần trăm H3PO4: ≥ 85% P2O5 tổng số.
Lƣợng H3PO4 bổ sung: 250 ÷ 450 ppm.
Mục đích của việc thêm acid H3PO4 là để tăng hiệu quả làm sạch cho nƣớc mía. Thƣờng trong nƣớc mía hỗn hợp hàm lƣợng P2O5 thấp, do đó ta cần bổ sung acid H3PO4 vào để tạo nhiều kết tủa Ca3(PO4)2, kết tủa này có kích thƣớc phân tử lớn có khả năng hấp thụ lớn các chất keo, các chất màu và các chất lơ lửng trong nƣớc mía hỗn hợp cùng kết tủa, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng, lọc.
3.2.5.2. Gia nhiệt 1
Nƣớc mía hỗn hợp sau khi gia vôi sơ bộ đƣợc chuyển đến thiết bị gia nhiệt lần 1 để nâng nhiệt độ nƣớc mía lên 65 ÷ 75 0C.
- Mục đích:
+ Làm tăng tốc độ phản ứng hóa học có lợi, loại bỏ bọt khí, giảm độ nhớt. + Làm mất nƣớc của chất keo ƣa nƣớc, tăng nhanh quá trình ngƣng tụ chất keo. + Tiêu diệt và kìm hãm sự phát triển của một số vi sinh vật.
3.2.5.3. Xông SO2 lần 1
- Mục đích:
+ Trung hòa lƣợng vôi dƣ trong nƣớc mía:
Ca(OH)2 + H2SO3 CaSO3 + 2H2O
+ Tẩy màu dung dịch đƣờng, tạo thành những chất không màu hoặc màu nhạt hơn. + Ngăn ngừa sự sinh màu, bao vây các nhóm carbonyl là tác nhân gây phản ứng ngƣng tụ tạo chất màu.
+ Kìm hãm quá trình tạo màu dƣới tác dụng xúc tác của kim loại: ở ngọn và mầm mía có chứa các phenol đa nguyên, chất này tác dụng với oxy không khí, dƣới tác dụng của chất xúc tác kim loại là ion Fe2+, Fe3+ tạo hợp chất có màu sẫm. Ở đây, SO2 khử ion kim loại thành kim loại để sắt không còn hoạt tính xúc tác, ngăn phản ứng tạo màu.
- Sau gia nhiệt lần 1 nƣớc mía hỗn hợp đƣợc đƣa sang thiết bị xông SO2 loại phun để xông SO2 lần 1 đến pH = 3,4 ÷ 3,8; cƣờng độ xông SO2 là 10 ÷ 12 mg/lít.
3.2.5.4. Trung hòa
Trong quá trình trung hoà, có thể bổ sung vôi vào nƣớc mía, khống chế pH khoảng 7,0 ÷ 7,4 nhằm tránh sự chuyển hoá đƣờng.
Ngành Công nghệ thực phẩm 33 - Mục đích:
+ Tránh sự chuyển hoá đƣờng saccharose thành đƣờng khử hoặc bị phân huỷ làm tổn thất đƣờng.
+ Tăng màu sắc của đƣờng thành phẩm, trung hoà lƣợng SO2 còn dƣ, tạo kết tủa CaSO3 hoàn toàn để nâng cao hiệu suất làm sạch.
CaSO3 + H2O + SO2 Ca(HSO3)2 + Ngƣng tụ một số chất keo còn tồn tại.
3.2.5.5. Gia nhiệt lần 2
Nƣớc mía sau khi trung hòa đƣợc đƣa đi gia nhiệt lần 2 để nâng nhiệt độ nƣớc mía lên khoảng 100 ÷ 104 0C.
- Mục đích:
+ Làm giảm độ nhớt của dung dịch, giảm bớt sự tạo bọt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng.
+ Tiêu diệt vi sinh vật.
+ Muối canxi saccharate bị nhiệt phân giải phóng saccharose tăng hiệu suất thu hồi đƣờng.
3.2.5.6. Lắng chìm
Nƣớc mía sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt 2 đƣợc cho qua bình lắng sơ bộ nhằm làm giảm lƣợng hơi trong dung dịch, ổn định dòng chảy, tránh áp lực khi bơm vào bồn lắng. Sau đó, nƣớc mía đƣợc cho qua thiết bị lắng chìm. Từ ngăn phân phối, nƣớc mía vào ống trung tâm, hơi đƣợc tản lên phía trên của ống trung tâm làm nhiệt độ nƣớc mía trong bồn lắng khoảng 98 0
C vì nhiệt độ này thích hợp với quá trình lắng, để quá trình lắng đƣợc xảy ra hoàn toàn ngƣời ta bổ sung chất trợ lắng Talosep A6 XL (hoặc magnafloc) vào với lƣu lƣợng 6 lít/phút, thời gian lắng là 2 giờ. Sau đó nƣớc mía đƣợc bơm vào thiết bị lắng liên tục, những chất có tỉ trọng lớn nhƣ CaSO3, Ca3(PO4)2 sẽ đƣợc lắng xuống đáy dƣới tác dụng của trọng lực.
- Mục đích: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tách riêng các chất kết tủa.
+ Các hợp chất lơ lửng trong nƣớc mía để thu đƣợc nƣớc lọc có pH từ 6,8 ÷ 7,2. Quá trình lắng đƣợc tiến hành không quá 2 giờ. Sau khi lắng, ta thu đƣợc nƣớc lắng trong (chè trong) và bùn.
Ngành Công nghệ thực phẩm 34 Loại thiết bị lắng chìm này làm việc liên tục, nƣớc lắng trong đƣợc lấy ra chiếm khoảng 80% còn lại 20% là dung dịch bùn, có nồng độ bùn khoảng 40 ÷ 50%. Dung dịch bùn đƣợc đƣa qua thiết bị lọc để loại bỏ bùn thu hồi dung dịch đƣờng trong.
3.2.5.7. Lọc chân không
Nƣớc bùn sau khi lắng đƣợc đƣa đi lọc chân không.
-Mục đích: thu hồi lƣợng dịch đƣờng có trong dung dịch bùn.
Trƣờng hợp nƣớc lọc không trong, đƣợc bơm trở lại thùng trung hòa hoặc thùng chứa nƣớc mía hỗn hợp trƣớc lúc gia vôi sơ bộ để xử lý lại. Còn lƣợng bùn tách ra trong quá trình lọc đƣợc đƣa vào làm phân bón hữu cơ.
3.2.5.8. Gia nhiệt lần 3
Nƣớc chè trong thu đƣợc sau khi lắng đƣợc tiến hành gia nhiệt 3 ở 110 ÷ 115 0 C, nhằm nâng nhiệt độ của nƣớc mía lên gần đến điểm sôi trong vùng bốc hơi, để quá trình bốc hơi diễn ra nhanh chóng và dễ dàng, đồng thời tiết kiệm lƣợng hơi đốt.
3.2.5.9. Bốc hơi
Nƣớc mía trong sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt 3 đƣợc đƣa vào hệ thống bốc hơi 5 hiệu liên tục. Ở đây sử dụng phƣơng án bốc hơi áp lực – chân không. Hai hiệu đầu bốc hơi ở chế độ áp lực, hiệu 3 bốc hơi ở áp suất khí quyển, hiệu thứ 4, 5 bốc hơi ở chế độ chân không cao. Áp lực hơi vào hiệu 1 là 0,5 ÷1,8 kg/cm2, chân không ở hiệu 5 khoảng -0,066 ÷ -0,085 MPa.
- Mục đích: nâng nồng độ nƣớc mía trong từ 13 ÷ 140Bx đến 45 ÷ 600Bx nhằm tạo thuận lợi cho quá trình nấu đƣờng.
Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống bốc hơi áp lực chân không
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014))
Tháp chân không Sirô ra Dung dịch vào Hơi đốt Nấu đƣờng Gia nhiệt 2
Gia nhiệt 3 Gia nhiệt 1
Bơm nƣớc ngƣng tụ sang lò hơi
Bơm nƣớc ngƣng tụ công nghệ
Ngành Công nghệ thực phẩm 35
3.2.5.10. Lắng nổi
Sirô nguyên sau khi ra khỏi bốc hơi hiệu cuối đƣợc đƣa vào hệ thống lắng nổi. Trƣớc khi vào thùng lắng nổi, sirô đƣợc bơm vào thùng gia nhiệt trực tiếp để tránh sự đóng cặn ở đáy thùng, nhiệt độ khoảng 80 ÷ 85 0C.
- Mục đích: + Loại tạp chất.
+ Giảm độ màu và độ nhớt của sirô nguyên.
3.2.5.11. Xông SO2 lần 2
Sirô thô sau khi qua giai đoạn lắng nổi đƣợc bơm vào thiết bị xông SO2 kiểu phun. Quá trình xông SO2 đƣợc thực hiện đến khi pH của sirô đạt giá trị từ 5,0 ÷ 6,0 khi đó lƣợng sirô này sẽ theo ống phản ứng chảy xuống thùng chứa chuẩn bị bơm đi nấu đƣờng.
Mục đích:
- Tẩy màu dịch chè.
- Giảm độ nhớt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu đƣờng.
3.2.6. Công đoạn nấu đƣờng, ly tâm và thành phẩm
Tóm tắt quy trình nấu đƣờng, ly tâm và thành phẩm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xí nghiệp sử dụng nấu đƣờng 3 hệ: A, B, C. Sirô tinh từ khâu hoá chế đƣa sang có Bx = 45 ÷ 60 % đƣợc cho vào thiết bị nấu đƣờng. Khi nồng độ đƣờng đạt 91 ÷ 95%