Tóm tắt quy trình nấu đƣờng, ly tâm và thành phẩm
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% thì cho xuống bồn trợ tinh để tiếp tục nuôi tinh thể lớn lên. Sau đó cho qua ly tâm ta thu đƣợc: đƣờng A, mật A nguyên, mật A rửa. Mật A rửa do quá trình ly tâm có sử dụng nƣớc để rửa đƣờng gọi là mật A rửa.
Đƣờng A là đƣờng thành phẩm, đƣờng thành phẩm đem sàng, sấy, phân loại cho ra đƣờng thành phẩm và đóng gói. Đƣờng sau khi sàng không đạt yêu cầu sẽ đem về hồi dung lại.
Mật A nguyên có nồng độ lớn hơn mật A rửa, nhƣng tinh độ thì thấp hơn A rửa, do đó, mật A rửa đƣợc đem trộn với sirô tinh để nấu đƣờng non B, còn mật A nguyên do có tinh độ thấp nên đƣợc dùng để nấu đƣờng cấp thấp (đƣờng non C).
Đƣờng non B sau khi nấu đến nồng độ đạt 93 ÷ 96% thì xả xuống thùng trợ tinh, sao đó cho qua ly tâm ta thu đƣợc đƣờng B và mật B. Đƣờng B đƣợc pha với nƣớc nóng tạo hồ B, nhƣng không cho hoà tan hoàn toàn để trộn với sirô tinh làm giống A. Còn mật B đƣợc sử dụng để nấu non C
Ngành Công nghệ thực phẩm 36 Đƣờng non C sau khi nấu đến nồng độ ≥ 98% thì đƣa qua trợ tinh, sau đó xuống ly tâm. Sau khi ly tâm ta đƣợc đƣờng C và mật rỉ. Đƣờng C đƣợc hoà tan hoàn toàn tạo hồi dung C, đƣa hồi dung này qua xông SO2 để tạo sirô tinh nấu lại.
Sơ đồ quy trình công nghệ nấu đƣờng, ly tâm và thành phẩm
Hình 3.5: Sơ đồ quy trình công nghệ công đoạn nấu đƣờng, ly tâm và thành phẩm.
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014) 3.2.6.1. Nấu đường
Mục đích
Tách nƣớc từ mật chè tạo điều kiện thuận lợi cho các phân tử saccharose trong nguyên liệu sirô kết tinh lại dƣới dạng tinh thể. Đây là quá trình đƣa dung dịch đến trạng thái quá bão hòa để thực hiện quá trình kết tinh đƣờng. Sản phẩm thu đƣợc sau khi nấu gọi là đƣờng non (tinh thể đƣờng và mật cái). Đây là công đoạn quan trọng có tính quyết định đối với chất lƣợng sản phẩm.
Mật chè Nấu đƣờng A Trợ tinh A Ly tâm A Đƣờng A Mật A2 Mật A1 Sấy Nấu đƣờng B Trợ tinh B Ly tâm B Đƣờng B Hồ B Nấu đƣờng C Trợ tinh C Ly tâm C Nấu giống B,C Đƣờng C Mật C Mật B Hồi dung C
Ngành Công nghệ thực phẩm 37 Quá trình thực hiện: gồm 4 giai đoạn
- Cô đặc đầu:
Là giai đoạn cô đặc dung dịch đến nồng độ cần thiết để chuẩn bị cho quá trình tạo tinh thể, tùy theo từng loại đƣờng non mà cô đặc dung dịch đƣờng đạt đến độ bão hòa thích hợp. Thiết bị làm việc ở điều kiện chân không từ 600 ÷ 680 mmHg và nhiệt độ sôi 60 ÷ 65 0C tránh sự phân hủy đƣờng. Trong suốt thời gian nấu đƣờng phải bảo đảm lƣợng nguyên liệu cho vào phủ kín bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu để tránh hiện tƣợng cháy đƣờng.
- Tạo mầm tinh thể:
Đây là thời điểm quan trọng của quá trình nấu đƣờng, sau khi xác định đƣợc thời điểm tạo mầm, ta sẽ tạo mầm cho chúng.
Đối với đƣờng non A do nấu theo phƣơng pháp đƣờng hồ nên không có giai đoạn tạo mầm tinh thể, còn đƣờng non B và đƣờng non C nấu theo phƣơng pháp nấu giống nên giai đoạn này rất quan trọng. Bởi vì việc tạo mầm có thể theo phƣơng pháp tạo mầm tự nhiên, kích thích hay tinh chủng (dùng bột đƣờng) mà có thể đƣa độ quá bão hòa đến giá trị tƣơng ứng thích hợp.
Chỉnh độ tinh thể: chân không trong nồi đạt 600 ÷ 680 mmHg, mở van hơi vào buồng áp lực 0,1 ÷ 0,8 kg/cm2. Dùng nƣớc nóng hoặc sirô chỉnh lý tinh thể và cố định số lƣợng tinh thể.
- Nuôi tinh thể:
Sau khi nƣớc đƣờng đã hình thành số lƣợng đầy đủ các tinh thể, phải giảm độ quá bão hòa xuống còn α = 1,05 ÷ 1,1 để tinh thể không bị hòa tan và cũng không hình thành tinh thể mới, đây là giai đoạn cố định tinh thể.
+ Ở giai đoạn này chủ yếu là cho nƣớc nóng để pha loãng, chú ý đến nồng độ dung dịch, vừa pha loãng; vừa cô đặc sao cho độ quá bão hòa của dung dịch vẫn nằm trong phạm vi để tinh thể hấp thụ đƣờng tốt hơn.
+ Khi tinh thể đạt trạng thái cứng và hơi khô thì kết thúc giai đoạn cố định tinh thể. + Giai đoạn tiếp theo là nuôi tinh thể nhanh chóng lớn lên, đều và cứng.
+ Các nguyên liệu đƣợc phối liệu trên nguyên tắc là nguyên liệu có độ tinh khiết cao cho vào trƣớc và nguyên liệu có độ kết tinh thấp cho vào sau.
- Cô đặc cuối: khi kiểm tra thấy kích thƣớc tinh thể đã đạt đƣợc yêu cầu thì ta ngừng cung cấp nguyên liệu và tiếp tục cô đặc đến nồng độ ra đƣờng. Tùy theo từng loại đƣờng mà nồng độ cô đặc cuối khác nhau.
Ngành Công nghệ thực phẩm 38
Bảng 3.1: Chỉ tiêu kỹ thuật tại công đoạn nấu đƣờng
Tên sản phẩm Chỉ tiêu kỹ thuật
Nấu đƣờng non A Áp lực hơi: ≤ 0,8 kg/cm2
Độ chân không: 600 ÷ 680 mmHg Nhiệt độ đƣờng non: t0 = 60 ÷ 65 0C Thời gian nấu: 2 ÷ 3 giờ
Nấu đƣờng non B Áp lực hơi: ≤ 1,0 kg/cm2
Độ chân không: 600 ÷ 680 mmHg Nhiệt độ đƣờng non: t0 = 60 ÷ 65 0C Thời gian nấu: 3 ÷ 5 giờ
Nấu đƣờng non C Áp lực hơi: ≤ 1,2 kg/cm2
Độ chân không: 600 ÷ 680 mmHg Nhiệt độ đƣờng non: t0 = 60 ÷ 67 0C Thời gian nấu: 5 ÷ 8 giờ
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014) 3.2.6.2. Công đoạn trợ tinh
- Mục đích: ở giai đoạn cuối của quá trình nấu đƣờng thu đƣợc một hỗn hợp gọi là đƣờng non gồm tinh thể đƣờng và mật. Lúc này tinh thể đã lớn ở một kích thƣớc nhất định nhƣng thành phần saccharose trong mật còn nhiều. Nếu muốn tận thu lƣợng đƣờng còn lại trong mật thì cần thời gian dài để nấu, nhƣng nhƣ vậy sẽ ảnh hƣởng đến màu sắc tinh thể. Vì vậy, sau khi nấu đến nồng độ chất khô đạt 97 ÷ 99% cho đƣờng non vào thiết bị trợ tinh. Tại đây, tinh thể tiếp tục hấp thu thêm lƣợng đƣờng còn lại và lớn lên.
- Nguyên lý: hạ nhiệt độ đƣờng non trong thiết bị trợ tinh xuống. Do nhiệt độ giảm, độ hòa tan của đƣờng saccharose trong đƣờng non giảm, làm cho đƣờng non ở trạng thái quá bão hòa. Khi đó tinh thể đƣờng có khả năng hấp thụ phần đƣờng còn lại trong đƣờng non, nâng cao hiệu suất kết tinh, hạ thấp tinh độ cuối đối với đƣờng non. Có hai loại thiết bị trợ tinh:
+ Trợ tinh ngang: hình chữ U, làm việc gián đoạn từng nồi. Công dụng: trợ tinh đƣờng non A, B.
Ngành Công nghệ thực phẩm 39 Cánh khuấy:
Giúp cho mẫu dịch trong đƣờng non đƣợc liền nhau. Tránh tạo ngụy tinh.
Giúp tinh thể đƣờng hấp thụ đƣờng trong mẫu dịch một cách đều đặn. Tốc độ cánh khuấy: 0,5 vòng /phút.
Thời gian trợ tinh: Non A: ≥ 1 giờ. Non B: ≥ 4 giờ
Nhiệt độ sau khi làm nguội: 36 ÷ 45 0C.
+ Trợ tinh đứng: hình trụ, bên trong có 2 ống xoắn dẫn nƣớc lạnh và nƣớc nóng. Công dụng: trợ tinh đƣờng non C
Nhiệt độ nƣớc lạnh: 40 0
C.
Nhiệt độ nƣớc nóng: 70 ÷ 80 0
C.
3.2.6.3. Công đoạn ly tâm
Mục đích: tách mật ra khỏi tinh thể đƣờng.
Quá trình thực hiện: đƣờng non sau khi trợ tinh đủ thời gian sẽ đƣợc xả xuống máng phân phối.
- Đƣờng non C đƣợc gia nhiệt trở lại để giảm độ nhớt trƣớc khi vào máy ly tâm để dễ phân mật vì đƣờng non C có độ nhớt cao. Đƣờng non C tách mật bằng máy ly tâm liên tục. Sau khi ly tâm đƣợc đƣờng C và mật rỉ. Mật rỉ (AP ≤ 32%) đƣợc bơm vào bồn chứa. Đƣờng C là đƣờng cấp thấp, tinh độ nhỏ, có nhiều chất màu nên đƣợc hồi dung, sau đó xông SO2 để làm nguyên liệu nấu A.
- Đƣờng non A tách mật bằng máy ly tâm gián đoạn, làm việc từng mẻ. Sau ly tâm thu đƣợc đƣờng A, đƣờng thành phẩm và mật A:
+ Mật A nguyên (Mật A1): có tinh độ thấp đem nấu đƣờng non C. + Mật A rửa (Mật A2): có tinh độ cao nên nấu đƣờng non B.
- Đƣờng non B tách mật bằng máy ly tâm liên tục. Mật B dùng làm nguyên liệu nấu non C. Đƣờng B pha với nƣớc nóng (80 ÷ 90 0C) tạo thành hồ B. Hồ B đƣợc dùng để nấu giống A.
- Đƣờng A là đƣờng thành phẩm sau khi ly tâm xong đƣợc cho xuống sàng rung để sấy, phân loại và đóng gói. Đƣờng sau khi sấy có độ ẩm ≤ 0,06%, độ Pol ≥ 99,7%.
Ngành Công nghệ thực phẩm 40
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu đối với các sản phẩm đƣờng non và mật
Tên sản phẩm Chỉ tiêu kỹ thuật AP (%) Bx (%) Sirô Đƣờng non A Đƣờng non B Đƣờng non C Mật A nguyên Mật A rửa Mật B hồ Mật B hồi dung Mật rỉ ≥ 80 77 ÷ 89 70 ÷ 81 48 ÷ 58 50 ÷ 73 65 ÷ 84 45 ÷ 64 37 ÷ 53 31 ÷ 32 45 ÷ 60 91 ÷ 95 93 ÷ 96 ≥ 98 75 ÷ 85 73 ÷ 83 75 ÷ 85 85 ÷ 92 85 ÷ 90
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014)
3.2.6.4. Công đoạn sấy, phân loại, đóng bao, thành phẩm
- Đƣờng sau khi ly tâm A đƣợc cho xuống sàng vận chuyển, sau đó qua hệ thống đập đƣờng để tạo sự tơi xốp cho tinh thể đƣờng.
- Đƣờng tiếp tục qua sàng sấy, bên dƣới sàng sấy có hệ thống quạt sấy giúp làm nguội đƣờng. Khi sấy thì bụi đƣờng bay lên sẽ đƣợc thu hồi bằng thiết bị cyelon và sẽ đƣợc đƣa về thùng chứa A rửa.
- Sau khi qua sàng sấy, đƣờng đi qua lớp lƣới. Phần đƣờng nằm trên lớp lƣới là đƣờng cội sẽ đƣợc thu hồi, còn đƣờng nằm dƣới lớp lƣới sẽ đƣợc đƣa lên băng tải cao su. Trên băng tải cao su có các thiết bị dàng mỏng đƣờng, quạt gió làm khô đƣờng, có nam châm hút kim loại.
- Sau đó, đƣờng đƣợc đi qua sàng phân loại gồm 4 lớp lƣới: + Lớp lƣới trên có lỗ to nhất để giữ đƣờng cội.
+ Lớp lƣới 2 và 3 có kích thƣớc trung bình và nhỏ để giữ đƣờng thành phẩm. + Cuối cùng là lớp thép không có lỗ để giữ đƣờng mịn.
- Đƣờng cội và đƣờng mịn sẽ đƣợc đem đi hồi dung nấu lại hoặc bán cho các công ty sản xuất, chế biến bánh kẹo...
- Đƣờng thành phẩm khi rơi xuống bể chứa thì đƣờng bụi sẽ bay lên đƣợc cyclon thu hồi và đƣa về để hồi dung.
Ngành Công nghệ thực phẩm 41 - Ƣu điểm:
+ Đơn giản, dễ chế tạo.
+ Ngoài nhiệm vụ sấy còn làm nhiệm vụ vận chuyển đƣờng thay cho băng chuyền + Đƣờng ít bị mài mòn làm sức mẻ góc cạnh tinh thể so với sấy thùng quay. - Nhƣợc điểm:
+ Chiều dài sàng chiếm diện tích lớn.
+ Bụi đƣờng bay ra nhiều, gây mất mát đƣờng và làm ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh.
3.3. Các thiết bị chính trong quy trình sản xuất đƣờng 3.3.1. Máy ép 3.3.1. Máy ép
3.3.1.1. Cấu tạo
Hệ thống máy ép gồm 5 máy, mỗi máy ép có 5 trục bằng thép: trong đó có 3 trục chính là trục đỉnh, trục trƣớc, trục sau có tác dụng để nghiền mía và 2 trục phụ là trục nạp liệu, trục cƣỡng bức có tác dụng hƣớng liệu vào máy ép không cho nguyên liệu văng ra ngoài. Trên trục đỉnh, trục trƣớc, trục sau có xẻ rãnh hình chữ V để tăng độ ma sát và tăng năng suất ép.
Hình 3.6: Máy ép mía
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014)
Chú thích: 1. Trục cƣỡng bức 5. Hộp cao vị 2. Trục trƣớc 6. Lƣợc chải bã
3. Trục chính 7. Bộ phận điều chỉnh lƣợc chải 4. Trục sau
Ngành Công nghệ thực phẩm 42 Máy ép 1, 2, 3 có bƣớc răng là 40 mm đƣợc gọi là máy ép dập để ép sơ bộ mía. Hệ thống ép mía dập có tác dụng lấy nƣớc mía từ cây mía, làm cho mía vụn góp phần tăng năng suất ép, hiệu quả ép và làm giảm công suất tiêu hao.
Máy ép 4, 5 có bƣớc răng là 30 mm đƣợc gọi là máy ép kiệt có nhiệm vụ lấy tối đa phần đƣờng còn lại trong mía.
3.3.1.2. Nguyên lý hoạt động
- Quá trình ép mía xảy ra trên 3 khe hở:
+ Khe hở miệng trƣớc: là khe hở giữa trục đỉnh và trục trƣớc. + Khe hở miệng sau: là khe hở giữa trục đỉnh và trục sau. + Khe hở thứ 3: là khe hở giữa trục đỉnh và lƣợc đáy.
- Mía đƣợc chuyển xuống máy ép từ băng tải qua trung gian là hộp cao vị có tác dụng ổn định lƣợng mía tránh rơi rớt ra ngoài. Trục cƣỡng bức có tác dụng đẩy mía và tăng cƣờng sức ép cho trục trƣớc. Mía đƣợc các bƣớc răng có hình chữ V của trục trƣớc cuốn lấy đƣa vào khe hở miệng trƣớc, sau đó mía đƣợc các bƣớc răng của trục đỉnh ép vào và đi qua khe hở giữa trục đỉnh và lƣợc đáy, rồi qua khe hở miệng sau, bã đƣợc đẩy ra băng tải trung gian đƣa đến máy ép kế tiếp. Nƣớc mía rớt xuống thùng chứa dạng phễu bên dƣới chảy ra băng tải ép lại.
- Khi bã mía chịu một áp lực nén cao và nhiều lần, nó cũng không hoàn toàn ra hết nƣớc mía mà nó chứa đựng. Ẩm độ trong bã sau khi ép tối thiểu phải là 45 ÷ 48%. Để lấy thêm phần đƣờng còn lại, phƣơng pháp tƣới nƣớc vào bã đƣợc thực hiện. Lƣợng nƣớc này sẽ ngấm vào bã và hòa với nƣớc mía còn sót lại trong bã.
3.3.1.3. Các thông số kỹ thuật
- Máy ép mía
Bảng 3.3: Các thông số cơ bản của hệ thống máy ép
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014)
Số thứ tự Thông số Đơn vị tính Máy ép 1,2 và 3 Máy ép 4 và 5 Trục đỉnh Trục trƣớc Trục sau Trục đỉnh Trục trƣớc Trục sau 1 L Mm 1400 1400 1400 1400 1400 1400 2 D Mm 765 765 765 765 765 765 3 Độ 480 480 480 480 480 480
Ngành Công nghệ thực phẩm 43 Áp lực trục đỉnh hệ máy ép áp lực từ 180 ÷ 220 kg/cm2.
Độ sâu rãnh thoát nƣớc trên các trục của máy ép 1, 2, 3 là 25 mm. Độ sâu rãnh thoát nƣớc trên các trục của máy ép 4, 5 là 17 mm. Công suất động cơ: 400 kW.
- Răng trục:
+ Thƣớc răng trục trong một máy ép đều giống nhau.
+ Răng trục trong máy ép 1 là lớn nhất và nhỏ dần trong các máy ép sau để tăng khả năng ép.
+ Góc giá máy: = 700, n = ± 100. - Thông số lắp đặt miệng ép:
Bảng 3.4: Các thông số lắp đặt miệng ép
Máy Miệng vào (mm) Miệng ra (mm) Mũi lƣợc (mm) Giữa lƣợc (mm) Đuôi lƣợc (mm) Khe hở lƣợc (mm) I 41,2 13,3 64,3 76,4 84,0 28 II 35,0 11,9 54,7 65,2 71,7 28 III 27,5 9,7 43,3 51,6 65,9 28 IV 25,2 9,5 39,6 47,3 52,1 23,5 V 20,5 8,1 32,5 38,9 43,0 23,5
(Nguồn: Xí nghiệp đường Vị Thanh, 2014)
3.3.2. Thiết bị gia nhiệt
3.3.2.1. Cấu tạo
Đây là thiết bị gia nhiệt loại ống chùm có dạng hình trụ, bên trong có lắp các ống truyền nhiệt. Phía trên và phía dƣới thiết bị có lắp 2 mặt sàn song song nhau, trên mặt sàn có các lỗ để gắn các ống truyền nhiệt.
Để thiết bị làm việc vững vàng ngƣời ta bố trí tai treo ở trên thân thiết bị. Nƣớc mía đi vào và ra ở phần trên của thân thiết bị theo van 2 chiều. Trên van có nắp đậy để đóng, mở đƣờng đi của dung dịch, khi muốn cô lập nồi không làm việc thì ta điều