- Tăng độ nhớt của dung dịch để làm chậm quá trình kết tinh của đường saccharose
BÀI 6 CÔ ĐẶC VÀ KẾT TINH TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG 1 Tổng quan về sản phẩm và nguyên liệu
1. Tổng quan về sản phẩm và nguyên liệu
1.1. Tổng quan về sản phẩm
Saccharose là loại đường được tạo thành từ một glucose và fructose liên kết với nhau bằng liên kết 1,2 glucoside. Saccharose là loại đường được lấy từ củ cải đường hoặc mía đường. Trái cây và rau quả cũng chứa sucrose tự nhiên. Nó được biết đến nhiều vì vai trò của nó trong khẩu phần dinh dưỡng của con người.
Saccharose còn có tên gọi khác là Sucroza hay saccarôzơ, đường kính, đường ăn, đường cát, đường phèn, đường mía, đường thốt nốt, Sucrose pure, …
Một số loại đường saccharose trên thị trường
Các chỉ tiêu cảm quan của đường trắng: (Dựa theo TCVN 6959:2001)
Bảng 1- Các chỉ tiêu cảm quan
Chỉ tiêu Yêu cầu
Hạng A Hạng B
Ngoại
hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi, khô, khôngvón cục Mùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có
mùi vị lạ.
Màu sắc Tinh thể màu trắng. Khi pha vào
nước cất cho dung dịch trong. Tinh thể màu trắng ngà đếntrắng. Khi pha vào nước cất cho dung dịch tương đối trong
Các chỉ tiêu lý – hóa của đường trắng: (Dựa theo TCVN 6959:2001)
Bảng 2 - Các chỉ tiêu lý – hóa
Tên chỉ tiêu Mức
Hạng A Hạng B
1. Độ Pol, (oZ), không nhỏ hơn 99,7 99,5
2. Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn
0,1 0,15
3. Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,07 0,1 4. Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3 h, %
khối lượng (m/m), không lớn hơn
5. Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 160 200
1.2. Tổng quan về nguyên liệu1.2.1. Chè trong 1.2.1. Chè trong
Nước chè trong của bài 1
Yêu cầu:
- Độ màu trong.
- Loại bỏ nhiều tạp chất. - Không còn cặn.
1.2.2. Đường xay
Có tác dụng chính là tạo mầm tinh thể trong kết tinh đường. (Dựa theo TCVN 6959:2001) tương tự phần sản phẩm phía trên
1.3. Giới thiệu
1.3.1. Quá trình cô đặc
Cô đặc trong sản xuất đường là quá trình sử dụng nhiệt làm bay hơi nước ra khỏi chè trong nhằm đưa hàm lượng chất khô hoà tan của chè trong lên khoảng 60-65%. Nếu nồng độ sau cô đặc quá thấp sẽ tốn hơi và tăng thời gian nấu đường, nếu quá cao sẽ khó điều khiển thao tác kết tinh, xông lưu huỳnh (để tẩy màu) khó và tăng đóng cặn trong thiết bị, ngoài ra còn có nguy cơ kết tinh trong các thùng chứa và đường ống. Sản phẩm thu được sau quá trình cô đặc là mật chè (sirô).
1.3.2. Quá trình kết tinh
Quá trình kết tinh trong sản xuất đường là quá trình chuyển đường saccharose từ trạng thái hoà tan sang dạng kết tinh.
1.4. Cơ sở lý thuyết của quá trình cô đặc và kết tinh
a) Cơ sở lý thuyết của quá trình cô đặc
Cô đặc trong sản xuất đường là quá trình sử dụng nhiệt để làm bay hơi nước ra khỏi chè trong, quá trình này gây ra một số biến đổi của chè trong như sau:
• Sự chuyển hoá saccharose
Nếu dung dịch đường có tính axit hoặc một số chất không đường trong quá trình cô đặc bị phân huỷ tạo thành axit thì dưới tác dụng của nhiệt sẽ dẫn đến sự chuyển hoá saccharose.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, đường saccharose bị caramel hoá. Lượng caramel tạo thành phụ thuộc thời gian truyền nhiệt, nhiệt độ và pH. Chỉ cần một lượng caramel rất nhỏ cũng làm cho chè trong sậm màu.
Ngoài ra, đường khử bị phân huỷ hoặc kết tủa với những chất chưa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc của chè trong. Sự tăng màu sắc của chè trong trong quá trình cô đặc phụ thuộc vào hiệu quả làm sạch nước mía, thời gian và nhiệt độ cô đặc.
• Độ tinh khiết tăng cao
Độ tinh khiết tăng trong quá trình cô đặc phụ thuộc phương pháp làm sạch. Đối với phương pháp vôi độ tinh khiết tăng 0,7 – 1,0. Sự tăng độ tinh khiết có thể do chất không đường bị phân huỷ, do sự tạo cặn trong thiết bị cô đặc, do sự thay đổi góc quay riêng của chất không đường đặc biệt là đường khử.
• Sự thay đổi độ kiềm
Sự thay đổi độ kiềm có thể tăng hoặc giảm, tuy nhiên, hiện tượng tăng độ kiềm trong quá trình cô đặc vật lý rất ít thấy, thường là độ kiềm giảm. Sự giảm độ kiềm có thể là do sự phân huỷ axit, ví dụ asparagin, sự phân huỷ đường khử tạo axit hữu cơ, sự tạo caramel của đường saccharose tuy tác dụng rất nhỏ nhưng cũng có ảnh hưởng đến sự giảm độ kiềm.
• Sự tạo cặn
Trong qua trình cô đặc, có sự tạo thành cặn trong thiết bị cô đặc, làm tổn thất nhiệt. Trong dung dịch quá bão hoà, hiện tượng tạo cặn sẽ phát sinh trước hết ở những chỗ dung dịch tiếp xúc trực tiếp với diện tích đốt, tức là cặn thường xuất hiện nhiều ở phần dưới của ống truyền nhiệt. Thành phần của cặn trong các thiết bị cô đặc sản xuất bằng các phương pháp khác nhau thì khác nhau. Sự hình thành cặn trong thiết bị dẫn đến giảm hệ số truyền nhiệt và do đó sẽ làm giảm năng suất cô đặc.
b) Cơ sở lý thuyết của quá trình kết tinh
Quá trình kết tinh trong sản xuất đường bao gồm hai giai đoạn: nấu đường và bồi tinh.
• Các giai đoạn của quá trình nấu đường
- Cô đặc đầu:
Cô dung dịch đến nồng độ cần thiết để chuẩn bị cho sự tạo thành tinh thể. Tuỳ theo phương pháp gây mầm mà khống chế nồng độ khác nhau.
- Tạo mầm tinh thể:
Là thời điểm quan trọng của quá trình nấu đường. Dùng phương pháp thủ công hoặc dụng cụ kiểm tra thời điểm tạo mầm. Có thể quan sát sự thay đổi như sau: Đầu tiên các
dòng chất lỏng trên kính quan sát rơi nhanh xuống. Khi độ đặc đến nồng độ cần thiết để tạo mầm thì có giọt mật chảy chậm và trên kính có nhiều vết.
Khi dung dịch đã đạt yêu cầu, dùng một trong những phương pháp tạo mầm tinh thể để gây mầm
- Phương pháp tạo mầm tinh thể:
Phương pháp kích thích: Nấu mật độ đến độ quá bão hoà trung bình ( nồng độ chất khô hoà tan khoảng 82 – 83% đối với đường thành phẩm), thay đổi độ chân không đột ngột, hoặc cho một lượng mầm rất ít vào để kích thích sự xuất hiện của tinh thể mới. Phương pháp bỏ bột đường như vậy có ưu điểm là ít tốn đường để tạo mầm nhưng có nhược điểm là khó khống chế lượng mầm.
- Cô đặc cuối:
Khi tinh thể đạt kích thước nhất định, ngừng cho nguyên liệu và cô đến nồng độ ra đường. Tuỳ theo từng loại đường, cô đặc đến nồng độ khác nhau. Tránh cô đặc nhanh vì có thể tạo thành các tinh thể dại.
• Quá trình bồi tinh
Ở giai đoạn cuối của quá trình nấu một nồi đường, tinh thể tuy đã lớn lên nhất định và thành phần đường trong mẫu dịch còn nhiều, nhưng do điều kiện độ chân không, thiết bị và độ nhớt đường non lớn, nếu vẫn tiếp tục trong nồi nấu thì tốc độ kết tinh sẽ rất chậm, thời gian kéo dài, ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm. Vì vậy khi nấu đến nồng độ chất khô nhất định đối với mỗi nồi cần cho đường non vào thiết bị làm lạnh để kết tinh thêm, đồng thời cho đường non thích ứng với diều kiện ly tâm.
Bồi tinh là tiếp tục làm cho đường non từ nồi nấu đạt quá bão hoà và kết tinh bằng phương pháp giảm nhiệt độ, tức là làm lạnh đường non.
Do nhiệt độ giảm, độ hoà tan của đường giảm, đường non đạt trạng thái quá bão hoà, tinh thể có thể hấp thụ phần đường non trong mẫu dịch, tăng hiệu suất thu hồi, giảm tổn thất trong mật cuối.
• Hóa học quá trình kết tinh trong sản xuất đường:
- Chuyển hóa đường saccharose
Sự chuyển hóa saccharose phụ thuộc vào pH và nhiệt độ. pH đường nôn phụ thuộc vào phương pháp làm sạch và pH mật chè sau làm sạch, đồng thời Ph các loại đường non cũng khác nhau.
- Phân hủy đường khử
Trong quá trình nấu đường xảy ra sự phân hủy đường khử, phản ứng tạo chất màu giữa đường khử với acid amin.
- Phản ứng của các chất không đường hữu cơ
Trong quá trình kết tinh, một số acid hữu cơ bị kết tủa ở dạng muối canxi và muối magiê như canxi aconitat, magiê aconitat, canxi oxalat,…
2. Nguyên liệu
Đường: 0,5kg/lớp
Chè trong (sản phẩm của bài làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi hóa)