CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG
1.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG
1.2.1 Đặc điểm ngành công nghiệp mía đường:
Phát triển ngành công nghiệp mía đường là một định hướng đúng đắn và quan trọng. Tuy nhiên, công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm khá lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bị rò rỉ hay gặp sự cố kỹ thuật, trong số các chất ô nhiễm có khói bụi từ lò hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát ra từ các tháp phản ứng cacbonat hóa. Riêng bã mía được dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn mật rỉ được lên men để chế biến cồn.
Đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nước thải và tái sử dụng các chất thải của sản xuất đường. Song việc ứng dụng và triển khai rộng rãi một cách có hiệu quả còn nhiều hạn chế. Trong tình hình đó, việc đầu tư, nghiên cứu để kế thừa và lựa chọn các quy trình công nghệ xử lý khả thi là rất cần thiết.
1.2.2 Quy trình công nghệ ngành công nghiệp mía đường:
Nguyên liệu để sản xuất là mía.
Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việc chế biến đường phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu hoạch để tránh thất thoát sản lượng và chất lượng đường. Công nghiệp chế biến đường hoạt động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu hoạch. Quy trình công nghệ sản xuất đường gồm hai giai đoạn: sản xuất đường thô và sản xuất đương tinh luyện.
a) Thành phần của mía và nước mía [21]
Thành phần của mía thay đổi theo vùng, nhưng dao động trong khoảng sau:
Nước : 69-75%
Sucrose : 8-16%
Đường khử : 0,5-2,0%
Chất hữu cơ (ngoại trừ đường) : 0,5-1,0%
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
SVTH: Trần Thanh Vạn 9 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
Tro (phần lớn là K) : 0,3-0,8%
Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục (do sự hiện diện của các chất keo như sáp protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh đục. Thành phần của mía như sau:
Nước : 75-88%
Sucrose : 10-21%
Đường khử : 0,3-3,0%
Chất hữu cơ (ngoại trừ đường) : 0,5-1,0%
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Nước mía có màu do các nguyên nhân sau:
Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tannin gây ra.
- Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục.
Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dạng bị loại bỏ bằng phương pháp lọc.
- Anthocyanin chỉ có trong loại mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong nước. Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm. Màu này khó bị loại bỏ bằng cách kết tủa với vôi (vì lượng vôi dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn) hay với H2SO4.
- Saccharetin thường có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly. Tuy nhiên loại màu này không gây độc, ở môi trường pH <7,0 màu biến mất.
- Tannin hòa tan trong nước mía, có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tannin bị phân hủy thành catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic. Khi đun trong môi trường axit phân hủy thành các hợp chất giống saccharetin.
Do các phản ứng phân hủy hóa học: khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ, nước mía bị đổi màu.
Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác.
Ở nhiệt độ cao hơn 200oC, đường sucrose và hai loại đường khử (glucose và fructose) bị caramen hóa và tạo màu đen. Ở nhiệt độ cao hơn 55oC, đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.
Để loại bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện pháp sau:
SVTH: Trần Thanh Vạn 10 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
- Độ đục: được loại bằng phương pháp nhiệt và lọc.
- Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được loại bỏ bằng phương pháp xử lí với vôi.
b) Công nghệ sản xuất đường thô:[23]
Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ mía được trình bày trên hình 1. Đầu tiên người ta ép mía cây dưới các trục ép áp lực. Để tận dụng hết đường có trong cây mía, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả mía để mía nhả đường. Bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưa lấy hết, xơ gỗ và khoảng 40-50%
nước.
Hình 1.5 Quy trình sản xuất đường thô
Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-15% chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa). Nước mía được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, CO2, SO2, PO43- rồi được đun nóng để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng các chất bẩn. Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã lọc được loại bỏ, đem thải hoặc làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn chứa khoảng 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không. Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra
SVTH: Trần Thanh Vạn 11 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
khỏi mật rỉ. Rỉ đường là dung dịch có độ nhớt cao, chứa khoảng 1/3 đường khử. Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đường gồm có:
- Bột giấy, tấm xơ ép từ bã mía.
- Nhựa, bê tông từ bã mía.
- Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton,… từ mật mía.
c) Công nghệ sản xuất đường tinh luyện: [23]
Gồm 3 giai đoạn chính:
- Rửa và hòa tan - Làm sạch
- Kết tinh và hoàn tất.
Hình 1.6 Quy trình sản xuất đường tinh luyện
Rửa và hòa tan.
- Rửa: làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng cao độ tinh của đường.
- Hòa tan: đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành dung dịch nước đường nguyên chất để đến khâu pha chế.
Làm trong và làm sạch:
SVTH: Trần Thanh Vạn 12 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
- Làm trong: nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, H3PO4 để làm trong. Quá trình này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và làm lắng các chất bẩn.
- Làm sạch: nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than hoạt tính và bột trợ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong. Nước đường sau khi lọc gọi là siro tinh lọc.
Kết tinh và hoàn tất:
- Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ siro tinh lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non gồm tinh thể đường và mật cái
- Quá trình kết tinh đường gồm có:
+ Cô đặc siro.
+ Tạo mầm tinh thể.
+ Nuôi tinh thể.
+ Cô đặc cuối cùng.