TIỂU LUẬN học PHẦN CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG mía, BÁNH kẹo đ ề tài nấu ĐƯỜNG và TRỢ TINH

KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ
----------

BÀI TIỂU LUẬN
HỌC PHẦN:
CƠNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA, BÁNH KẸO
Đề tài: NẤU ĐƯỜNG VÀ TRỢ TINH

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Văn Toản
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 05

 Huế, 11/2021


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG...........................................................1
1.1. Cơ sở lý thuyết của q trình nấu đường.........................................................1
1.1.1. Mục đích của nấu đường...............................................................................1
1.1.2. Một số khái nhiệm cơ bản.............................................................................1
1.1.3. Quá trình kết tinh đường...............................................................................3
1.1.4. Các vùng quá bão hòa của dung dịch đường sacaroza..................................4
1.1.5. Tốc độ kết tinh...............................................................................................5
1.1.6. Những biến đổi lý hóa xảy ra trong q trình kết tinh..................................7
1.2. Q trình nấu đường.........................................................................................7
1.2.1. Nấu đường ở điều kiện chân không...............................................................7
1.2.2. Đối lưu của đường non trong nồi nấu...........................................................8
1.2.3. Sự tạo mật cuối..............................................................................................9
1.3. Các giai đoạn của quá trình nấu đường gián đoạn.........................................10
1.3.1. Cô đặc đầu...................................................................................................10
1.3.2. Tạo mầm tinh thể.........................................................................................10
1.3.3. Nuôi tinh thể................................................................................................12

1.3.4. Cơ đặc cuối..................................................................................................12
1.5. Chế độ nấu đường..........................................................................................13
1.5.1. Mục đích đặt chế độ nấu đường..................................................................13
1.5.2. Cơ sở đặt chế độ nấu đường........................................................................13
1.5.3. Nguyên tắc đặt chế độ nấu đường...............................................................13
1.5.4. Các chế độ nấu đường thông dụng..............................................................13
1.5.4.1. Nấu hai hệ.................................................................................................13
1.6. Nấu luyện các loại đường non thông thường.................................................16


1.6.1. Nấu luyện đường non A..............................................................................16
1.6.2. Nấu luyện đường non B..............................................................................17
1.6.3. Nấu luyện đường non C..............................................................................18
1.7. Hiện tượng khơng bình thường trong cơng đoạn nấu đườngg.......................18
1.7.1. Ngụy tinh.....................................................................................................18
1.7.2. Dính tinh thể................................................................................................19
1.7.3. Chùm tinh....................................................................................................19
1.7.4. Tinh thể khơng hồn chỉnh thiếu góc cạnh..................................................19
1.7.5. Tuần hồn khơng tốt....................................................................................20
1.8. Cấu tạo của thiết bị nấu đường.......................................................................21
1.8.2. Nồi nấu đường có cánh khuấy.....................................................................24
1.8.3. Nồi nấu đường dạng ống xoắn ruột gà........................................................25
1.8.4. Nồi nấu đường liên tục................................................................................27
CHƯƠNG 2: Q TRÌNH TRỢ TINH...............................................................29
2.1. Mục đích của trợ tinh.....................................................................................29
2.2. Nguyên lý của trợ tinh....................................................................................29
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trợ tinh..................................................30
2.3.1. Thời gian trợ tinh.........................................................................................30
2.3.2. Sự khuấy trộn..............................................................................................30
2.3.3. Tốc độ giảm nhiệt độ...................................................................................31

2.3.4. Đặc tính của đường non..............................................................................31
2.4. Cấu tạo của thiết bị trợ tinh............................................................................31
2.4.1. u cầu cơng nghệ của thiết bị trợ tinh.......................................................31
2.4.2. Hình thức và cấu tạo của thùng trợ tinh......................................................32
2.4.2.1. Thùng trợ tinh làm lạnh bằng khơng khí..................................................32
2.5. Thao tác trợ tinh.............................................................................................41
2.5.1. Giai đoạn chuẩn bị.......................................................................................41
2.5.2. Quá trình trợ tinh.........................................................................................42


2.5.3. Xử lý đường non sau khi tách mật..............................................................42
2.5.4. Những thao tác cần chú ý trong quá trình trợ tinh......................................42
2.6. Kết tinh đường non cuối và sự tạo thành mật cuối.........................................43
2.6.1. Kết tinh đường non cuối..............................................................................43
2.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của mật cuối........................................43


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế khuếch tán...................................................................................4
Hình 1.2. Sự tạo mầm tinh thể...............................................................................10
Hình 1.3. Chế độ nấu 2 hệ (A – C)........................................................................14
Hình 1.4. Chế độ nấu 3 hệ (A – B – C).................................................................15
Hình 1.5. Chế độ nấu 4 hệ (A – B – C – D)..........................................................16
Hình 1.6. Nồi nấu đường chân khơng...................................................................21
Hình 1.7. Sơ đồ bố trí hệ thống các nồi nấu đường...............................................23
Hình 1.8. Hệ thống các nồi nấu đường trong thực tế............................................23
Hình 1.9. Nồi nấu đường có cánh khuấy...............................................................24
Hình 1.10. Nồi nấu đường dạng ống xoắn ruột gà................................................25
Hình 1.11. Nồi nấu đường liên tục........................................................................27
Hình 2.1. Thùng trợ tinh làm lạnh bằng khơng khí...............................................33

Hình 2.2. Thùng trợ tinh làm lạnh kiểu quay........................................................34
Hình 2.3. Thiết bị trợ tinh ống xoắn ruột gà..........................................................36
Hình 2.4. Thiết bị trợ tinh loại đĩa khuyết.............................................................37
Hình 2.5. Thiết bị trợ tinh kiểu blanchard.............................................................38
Hình 2.6. Thiết bị trợ tinh kiểu liên tục.................................................................40


CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH NẤU ĐƯỜNG
1.1. Cơ sở lý thuyết của q trình nấu đường
1.1.1. Mục đích của nấu đường
Mục đích của q trình nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch
đến trạng thái quá bão hòa, từ đó làm xuất hiện những tinh thể đường và ni cho
những tinh thể đường lớn lên đến kích thước theo yêu cầu. Sản phẩm của quá
trình nấu đường gọi là đường non, gồm tinh thể đường và mật cái.
1.1.2. Một số khái nhiệm cơ bản
1.1.2.1. Độ hòa tan của đường sacaroza
Độ hòa tan của đường saccharose ở một nhiệt độ nhất định là lượng đường
tối đa hoà tan được trong một đơn vị nước ở nhiệt độ đó. Sự hoà tan của đường
sacaroza trong nước thay đổi và tăng theo nhiệt độ.
- Độ hòa tan của đường sacaroza trong nước:
+ Một vật chất này hòa tan trong một vật chất khác, trong đó chất bị hịa tan
gọi là dung chất và dung dịch hòa tan vật chất gọi là dung mơi.
+ Khi hịa tan đường sacaroza ở một nhiệt độ nhất định, lượng đường trong
nước tăng đế một giới hạn nhất định, đến khi đường khơng hịa tan được nữa hoặc
không kết tinh lại, ta được dung dịch bão hịa đường. Có thể biểu thị nồng độ của
dung dịch bão hòa bằng những phương pháp khác nhau.
- Độ hòa tan của sacaroza trong dung dịch không tinh khiết: dung dịch
đường trong sản xuất chứa nhiều chất không đường, chất khơng đường đó phụ
thuộc rất nhiều yếu tố: giống mía, địa phương canh tác, phân bón, thu hoạch,
phương pháp làm sạch,... Vì vậy, khơng thể thiết lập một bảng độ hòa tan chung

của dung dịch đường nguyên chất. Người ta sử dụng nước và dung dịch đường
không nguyên chất tạo thành dung dịch bão hịa, sau đó xác định độ tinh khiết và
nồng độ, lúc đó độ hịa tan của dung dịch đường khơng ngun chất được tính
theo cơng thức sau:
Độ hòa tan của dung dịch =
6

Độ tinh khiết x nồng độ
100 - nồng độ


1.1.2.2. Dung dịch bão hòa, quá bão hòa
Dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ nhất định là dung dịch chứa lượng chất hồ tan
cao nhất ở nhiệt độ đó hoặc là dung dịch có nồng độ bằng độ hịa tan ở nhiệt độ đó.
Dung dịch q bão hịa là dung dịch chứa nhiều chất hòa tan hơn dung dịch
bão hòa ở cùng nhiệt độ: nghĩa là lượng đường sacaroza hòa tan trong mỗi phần
nước của dung dịch quá bão hòa vượt quá lượng đường hòa tan trong mỗi phần
nước của dung dịch bão hòa ở cùng nhiệt độ.
Đường sacaroza chỉ có thể kết tinh được từ dung dịch quá bão hoà. Để đưa
dung dịch đến trạng thái quá bão hoà, người ta dùng các phương pháp như: bốc
hơi nước hoặc hạ nhiệt độ dung dịch.
1.1.2.3. Hệ số bão hòa
Tỷ số giữa hệ số hòa tan saccharose trong dung dịch đường khơng tinh khiết
(H1) và hệ số hịa tan trong dung dịch tinh khiết ( H0) ở cùng một nhiệt độ gọi là hệ
số bão hòa.
H1
H0

'

α=

Khi ’ > 1: các chất khơng đường trong dung dịch làm tăng độ hịa tan của
đường sacaroza.
Khi ’ = 1: các chất không đường khơng ảnh hưởng đến độ hịa tan của
đường sacaroza.
Khi ’ < 1: các chất không đường đã làm giảm độ hòa tan của đường
sacaroza.
1.1.2.4. Hệ số quá bão hòa
Hệ số q bão hịa (α) đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị
nước của dung dịch nghiên cứu với lượng đường hòa tan trong một phần nước
của dung dịch bão hòa ở cùng nhiệt độ.
α=

7

H
H1


Trong đó:
H: lượng đường trong một phần nước của dung dịch nghiên cứu.
H 1: lượng đường trong một phần nước của dung dịch bão hòa.

Nếu α > 1: dung dịch quá bão hòa.
α = 1: dung dịch bão hòa.
α < 1: dung dịch chưa bão hòa.
Đối với dung dịch sacaroza tinh khiết thì H1=H 0. Đối với dung dịch đường
khơng tinh khiết việc xác định lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước của
dung dịch bảo hòa H1 khá phức tạp vì thế nên người ta coi như H1  H0 và hệ số

quá bão hòa lúc này được gọi là hệ số quá bão hòa biểu kiến ký hiệu 1.
α1 =

H
H0

1.1.3. Quá trình kết tinh đường
Quá trình kết tinh đường gồm 2 giai đoạn:
- Sự tạo mầm tinh thể.
- Sự lớn lên của tinh thể.
1.1.3.1. Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm
Khi số phân tử đường vượt quá số lượng phân tử lúc bão hòa sẽ tạo thành
trạng thái quá bão hòa nên sự cân bằng bị phá vỡ.
Khi số phân tử đường nhiều đến một số lượng nhất định thì khoảng cách
giữa chúng ngắn lại, cơ hội va chạm tăng lên, vận tốc giảm đi tương ứng và đạt
tới mức lực hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đường
kết hợp với nhau hình thành thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường
ở trạng thái hịa tan thành đường ở thể rắn. Đó là các nhân tinh thể.
Nếu tiếp tục duy trì mức quá bão hịa để tinh thể tiếp tục tách ra thì nhân tinh
thể tiếp tục xuất hiện.

8


1.1.3.2. Sự lớn lên của tinh thể
Khi nhân tinh thể xuất hiện thì những phân tử đường ở gần mầm tinh thể
khơng ngừng bị mặt ngồi của nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh
thể, đồng thời xếp từng lớp từng lớp ngay ngắn theo hình dạng tinh thể làm cho
tinh thể lớn lên dần.
Khi đó số lượng phân tử đường dư gần bề mặt tinh thể đường giảm xuống và

số lượng phân tử đường ở xa tinh thể đường tăng lên tương đối làm xuất hiện hai
khu vực nồng độ:

Hình 1.1. Cơ chế khuếch tán
+ lớp dung dịch không chuyển động xung quanh bề mặt tinh thể có bề dày
là d có nồng độ là c: đó là lớp dung dịch bão hịa hoặc chưa q bão hòa
+ cách bề mặt tinh thể đường một khoảng cách d là lớp dung dịch có nồng
độ cao C: đó là lớp dung dịch q bão hịa cao.
Do chênh lệch nồng độ C > c nên các phân tử đường sẽ không ngừng
khuyếch tán từ lớp dung dịch C qua khoảng cách d và lắng đọng lên bề mặt tinh
thể đã có và làm cho tinh thể lớn lên. Khi đó lớp dung dịch sát bề mặt tinh thể lại
có nồng độ c’ như cũ và q trình cứ tiếp diễn như vậy làm cho tinh thể không
ngừng lớn lên.
Quá trình lớn lên của tinh thể đường do 2 q trình: trầm tích và khuếch tán
bổ sung cho nhau.
1.1.4. Các vùng quá bão hòa của dung dịch đường sacaroza
Độ quá bão hòa của dung dịch đường ảnh hưởng lớn đến tốc độ kết tinh, đặc
tính của dung dịch đường sacaroza ở các vùng quá bão hoà:
- Vùng ổn định α = 1,05 - 1,20: trong vùng này dung dịch không sinh ra tinh
thể mới, nếu trong dung dịch đã có mầm tinh thể thì mầm tiếp tục lớn lên.
9


- Vùng trung gian α = 1,20 - 1,30: trong vùng này tinh thể khơng chỉ lớn lên
mà cịn xuất hiện một lượng tinh thể mới nếu có kích thích như khuấy trộn, cho ít
tinh thể vào,...
- Vùng biến động α = 1,30: trong vùng này tinh thể đường tự xuất hiện mà
khơng cần kích thích.
Thực tế trong q trình sản xuất, người ta cố gắng khống chế α < 1,3 để
tránh tạo thành các tinh thể dại.

1.1.5. Tốc độ kết tinh
Tốc độ kết tinh là lượng đường kết tinh trong một phút trên 1m2 bề mặt tinh
thể (mg/m2 .phút).
K=

S
(1)
F.τ

Trong đó:
K: tốc độ kết tinh, mg/m2 .phút.
S: lượng đường kết tinh, mg.
F: diện tích bề mặt tinh thể, m 2.
τ : thời gian kết tinh, phút.
1.1.5.1. Ảnh hưởng của mức độ quá bão hòa
Kết tinh là phản ứng tỏa nhiệt và nhiệt kết tinh bằng 2,5% ẩn nhiệt của nước
bốc hơi. Lúc tinh thể tạo thành thì cứ bốc hơi 1 kg nước phát ra một lượng nhiệt
kết tinh là 564 kcal. Lượng nhiệt đó làm giảm độ quá bão hịa của dung dịch
đường và nó hình thành trở lực đối với kết tinh.
Khắc phục nhiệt kết tinh: tăng đối lưu tuần hồn để giảm trở lực đó. Động
lực q trình kết tinh chính là hiệu số nồng độ (C - c). Khi hiệu số nồng độ tăng,
tốc độ kết tinh tăng.
1.1.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Khi nấu đường, nhiệt độ tăng độ nhớt dung dịch bão hịa do đó tốc độ kết
tinh tăng. Thực nghiệm chứng minh rằng khi nhiệt độ tăng lên 10℃, tốc độ kết
tinh tăng lên hai lần.
Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm chất lượng của đường, vì vậy khơng
nên nấu đường ở nhiệt độ quá cao, người ta thường nấu đường trong điều kiện áp
10

suất chân không. Khi nhiệt độ giảm, muốn giữ tốc độ kết tinh như cũ thì phải tăng
độ quá bão hoà.
1.1.5.3. Độ tinh khiết của dung dịch
Đây là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh. Độ tinh khiết giảm
tốc độ kết tinh giảm rất nhiều, dung dịch có độ tinh khiết 100% có tốc độ kết tinh
K lớn gấp 2 lần tốc độ kết tinh của dung dịch có độ tinh khiết 92%.
Kinh nghiệm cho thấy , nâng cao độ sạch của nước mía, loại bỏ tối đa những
tạp chất dạng keo có độ nhớt cao thì có tác dụng rất tốt đến q trình nấu đường.
Đây là nguyên nhân vì sao nấu đường cấp thấp tốn nhiều thời gian hơn.
1.1.5.4. Độ nhớt
Độ nhớt tăng tốc độ kết tinh giảm. Nhưng độ nhớt không phải là một yếu tố
độc lập, để giảm nó cần quan tâm đến các yếu tố khác như nhiệt độ và độ tinh
khiết, các loại chất không đường, các chất keo làm cho độ nhớt tăng lên.
1.1.5.5. Sự khuấy trộn
Sự khuấy trộn có ảnh hưởng tốt đối với q trình kết tinh vì nó giúp q
trình khuếch tán đường trong mật đến bề mặt tinh thể nhanh hơn, tạo thuận lợi
cho giai đoạn lớn lên của tinh thể. Đối với đường non có độ tinh khiết thấp, độ
nhớt lớn nên sự chuyển động của những tinh thể đường trong đường non khó
khăn. Vì vậy sự khuấy trộn có ý nghĩa lớn.
Nếu khơng khuấy trộn các tinh thể sẽ lắng xuống đáy thiết bị, nhưng khuấy
nhanh chẳng những không tăng tốc độ kết tinh mà cịn bào mịn tinh thể. Khuấy
trộn khơng ảnh hưởng lớn đến tốc độ kết tinh. Khi kết tinh đường trong nồi nấu
thì sự khuấy trộn chính là sự đối lưu của đường non.
1.1.5.6. Kích thước tinh thể
Tinh thể lớn rơi trong đường non nhanh hơn các tinh thể bé do đó giảm
chiều dày lớp mật giữa các tinh thể làm tăng tốc độ khuyếch tán của các phần tử
đường lên bề mặt tinh thể do đó tốc độ kết tinh tăng.
Nếu tinh thể bé, tổng diện tích bề mặt lớn, lượng đường kết tinh trong một
thời gian nhất định lớn hơn, kết tinh dễ hơn, ít tạo tinh thể dại. Như vậy tốc độ kết

tinh của tinh thể lớn và tinh thể bé được coi là như nhau.

11


1.1.6. Những biến đổi lý hóa xảy ra trong quá trình kết tinh
1.1.6.1. Chuyển hóa đường
Tốc độ chuyển hóa tỷ lệ thuận với thời gian, do đó cần phải cố gắng rút ngắn
thời gian kết tinh, tăng nhanh việc xử lý cân bằng các loại vật liệu để giảm các
tổn thất do chuyển hóa.
1.1.6.2. Phân hủy đường khử
Trong q trình nấu đường xảy ra sự phân hủy đường khử do:
- Phản ứng tạo chất màu giữa đường khử và acid amin. Phản ứng này xảy ra
nhiều khi nấu đường non cấp thấp vì nồng độ đường non cao, nhiệt độ một số
vùng trong thiết bị cao.
- Đường khử phân hủy tạo thành những hợp chất acid hữu cơ làm thay đổi
pH của mật cái.
1.1.6.3. Phản ứng của các chất không đường hữu cơ và vơ cơ
Trong q trình nấu đường khi nồng độ dung dịch tăng lên, nồng độ các chất
không đường tăng. Một số đạt đến trạng thái quá bão hịa và có khả năng kết tinh
với đường hoặc kết tủa như muối canxi, magie của một số acid hữu cơ như canxi
axalat, magie aconitat và vô cơ canxi sunfit, canxi photphat.
Các chất khác như tinh bột, pectin có khả năng kết tinh cùng với sacaroza và
liên kết bền trong tinh thể đường.
Một số tạp chất như sắt, bari và một số phân tử của các chất lắng cặn có thể
bị kết tinh đường hấp thu, phân bố đều trong tinh thể hình thành hiện tượng cộng
tinh.
1.2. Quá trình nấu đường
1.2.1. Nấu đường ở điều kiện chân không
Nấu đường ở điều kiện chân không cho phép hạ nhiệt độ sơi của dung dịch,

điều này có ý nghĩa lớn trong q trình nấu đường.
Độ chân khơng nấu đường thích hợp nhất la 630 – 680 mmHg. Độ chân
không không nên quá cao để tránh tổn thất đường. Mặt khác, pH nguyên liệu
khoảng 5,9 – 6,2, dưới điều kiện này khi nhiệt độ cao thi đường chuyển hóa tăng,
do vậy độ chân không cũng không được thấp.
12


Tại điều kiện chân không, nhiệt độ đường non thấp sẽ giảm lượng đường
hòa tan trở lại, giảm lượng đường nấu lại và giảm lượng đường tổn thất trong mật
cuối. Ngồi ra, độ chân khơng thấp sẽ giảm phản ứng caramen hóa và phân hủy
đường, đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Nấu đường ở điều kiện chân không lượng nhiệt hơi thứ phát sinh tương đối
nhỏ, lượng nhiệt nước ngưng nhỏ, do đó tiết kiệm năng lượng.
1.2.2. Đối lưu của đường non trong nồi nấu.
Đối lưu của đường non là sự chuyển động của đường non ở trong nồi theo quy
luật nhất định và có tác dụng bốc hơi nước và tinh thể hấp thu đường khi chuyển
động.
1.2.2.1. Tác đụng của sự đối lưu đường non.
Đường non đối lưu tốt, tốc độ bốc hơi nước nhanh, có thể rút ngắn thời gian
nấu, tăng lượng vật liệu và giảm tổn thất đường.
Nhờ sự đối lưu của đường non, nên dịch mật có thể di chuyển nhiều vị trí
khác nhau giúp q trình khuếch tán và trầm tích để tăng hiệu suất kết tinh
đường.
Đối lưu tốt có thể giảm đi sự khác biệt về phân bố nhiệt độ trong khối đường
non, chống hòa tan tinh thể cục bộ, sinh ra tinh thể dại, đóng cặn trên bề mặt ống
gia nhiệt.
Đường non đối lưu khơng tốt thường sinh ra hiện tượng dính tinh thể, tụ tinh
thể. Nếu quá trình sản xuất gặp lúc chân không hạ thấp, giảm hoặc ngừng đối lưu,
một bộ phận đường non ở ống gia nhiệt có thể vì quá nhiệt mà sinh ra cháy cục

bộ…Đối lưu đường non mạnh quá dễ dẫn đến mất đường. Ngoài ra làm cho nước
bốc hơi nhanh tăng độ bão hòa, nguyên nhân sinh ra tinh thể dại.
1.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới đối lưu của đường non
Hiệu suất truyền nhiệt: do gia nhiệt nên khi trao đổi nhiệt giữa hơi nước và
đường non thì hiệu suất truyền nhiệt có quan hệ rất lớn đến sự đối lưu của đường
non. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt:
- Độ chân không: độ chân không trong nồi nấu càng cao, điểm sôi của đường
non càng thấp, hiệu suất truyền nhiệt cao, đường non đối lưu càng nhanh. Độ
chân không quá cáo dễ gây mất đường theo hơi thứ.
13


- Lượng hơi đốt vào không đủ: đường non không nhận được lượng nhiệt cần
thiết nên quá trình đối lưu chậm, thậm chí ngừng hẳn.
- Thải nước ngưng khơng tốt: nước ngưng sẽ chiếm một phần hoặc tồn bộ
khơng gian của buồng đốt làm giảm sự trao đổi nhiệt giữ hơi nước và đường non
đi một phần hoặc toàn bộ.
- Thải khí khơng ngưng khơng triệt để: khí khơng ngưng truyền nhiệt kém
nên giảm hiệu suất truyền nhiệt của hơi nước, mặt khác khí khơng ngưng chiếm
chỗ của hơi nước nên làm giảm nguồn nhiệt của đường non.
- Kết cấu của nồi kết tinh: hình thức kết cấu, vật liệu thiết kế ống truyền
nhiệt và tình trạng bám cặn ảnh hưởng tới hiệu suất truyền nhiệt và đối lưu.
Tính lưu động của đường non: đường non lưu động kém thì đối lưu chậm.
- Độ tinh khiết của đường non: độ tinh khiết kém, tạp chất trong đường
nhiều, chất keo làm cho độ nhớ tăng làm giảm khả năng đối lưu.
- Nồng độ đường: nồng độ đường quá cao thi đối lưu không tốt.
- Tỷ lệ tinh thể và mật của đường non: hạt tinh thể nhiều thì lượng mật giảm
đi tương đối, đường non đối lưu kém.
Mức đường non trong nồi: mức dung dịch đường non quá cao, áp lực thủy
tĩnh lớn, hiệu suất giảm, đối lưu đường non kém.

Khi nấu đường cần chú ý đến giai đoạn cuối phai nâng nhiệt độ lên cao áp
lực tăng để tăng chênh lệch nhiệt độ, giúp đối lưu tốt.
1.2.3. Sự tạo mật cuối
Lượng đường tổn thất ở mật cuối quyết đinh bởi độ tinh khiết mật cuối và
lượng đường mật cuối. Độ tinh khiết mật cuối từ 28 – 35% và lượng mật cuối
chiếm 3 – 4%.
1.2.3.1. Nguyên nhân tạo thành mật cuối
- Lượng chất không đường trong nguyên liệu nấu đường đa số làm tăng độ
hịa tan của đường, do đó chất khơng đường nhiều thì lượng đường trong mật cuối
sẽ nhiều lên. Bất kỳ loại chất không đường nào cũng mang theo một lượng đường
nhất định, tính chất đó gọi là tính chất tạo mật cuối và thường dùng hệ số tạo mất
để biểu thị:

14


Trong đó:
m: hệ số tạo mật
p: độ tinh khiết
1.2.3.2. Biện pháp giảm tổn thất đường theo mật cuối.
- Quản lý tốt chất lượng nguyên liệu mía.
- Giảm tối đa các lượng chất không đường, đặc biệt là các chất keo khi làm sạch.
- Tính tốn phối liệu nấu đường phù hợp.
- Đảm bảo trợ tinh và ly tâm đường non, đặc biệt là đường non C đúng yêu
cầu kỹ thuật quy định.
1.3. Các giai đoạn của quá trình nấu đường gián đoạn
1.3.1. Cơ đặc đầu
Mục đích: cơ dung dịch đến nồng độ cần thiết để đưa dung dịch đến trạng
thái quá bão hòa chuẩn bị cho sự tạo mầm tinh thể.
Điều kiện kỹ thuật:

-

Tốc độ cho nguyên liệu vào nồi chậm, nhanh dẫn đến mất đường.
Áp lực hơi phải thích hợp.
Mật chè phải được phủ kín, tránh hiện tượng cháy đường.
Cô đặc ở độ chân không thấp 600-620 mmHg.

1.3.2. Tạo mầm tinh thể
Mục đích: tạo đủ số lượng mầm tinh thể cần thiết để nấu đường.

Hình 1.2. Sự tạo mầm tinh thể
15


Các phương pháp tạo mầm tinh thể:
- Tạo mầm tự nhiên
+ Cô đặc dung dịch đến trạng thái quá bão hòa vùng biến động, hệ số bão hòa
khoảng α =1,4.
+ Nhược điểm: kéo dài thài gian nấu đường, khó khống chế được lượng mầm,
độ đồng đều của tinh thể thấp.
- Phương pháp kích thích
+ Cơ đặc dung dịch đến trạng thái quá bão hòa vùng biến động, hệ số bão hịa
khoảng α=1 ,2 - 1,3, thay đổi độ chân khơng đột ngột hoặc cho một lượng mầm rất
ít để kích thích sự xuất hiện tinh thể mới.
+ Phương pháp này hiện nay ít sử dụng trong nhà máy đường.
- Phương pháp tinh chủng
+ Cô đặc dung dịch đến trạng thái quá bão hòa thuộc vùng ổn định ở trị số quá
bão hòa thấp α=1 ,05 - 1,1, thêm vào lượng bột đường (nhân tinh thể) và khống chế
để không xuất hiện tinh thể mới.
+ Ưu điểm: rút ngắn được thời gian nấu đường, khống chế được chất lượng

của bột đường, thu được tinh thể có màu sắc, hình dáng đẹp.
+ Đây là phương pháp được dùng nhiều nhất trong nhà máy.
- Phương pháp nấu giống
+ Nấu một nồi đường non với tinh thể đường có kích thước nhất định, sau đố
chia một phần làm mầm tinh thể để nấu một nồi đường non khác, thường áp dụng
cho đường non B, đường non C.
+ Lượng giống nấu đường non B là 6 - 8%, đường non C là 22 - 23% so với
khối lượng chất khô đường non hoặc lớn hơn.
+ Ưu điểm: đơn giản, dễ khống chế.
+ Nhược điểm: đòi hỏi thời gian lâu do phải qua công đoạn nấu giống, sau đó
mới gieo được, nhưng qua cơng đoạn này thời gian nấu sẽ nhanh hơn.
- Phương pháp đường hồ
+ Dùng đường cát lấy từ đường non sau khi tách mật, cho thêm mật đường
vào để tạo thành đường loãng làm mầm đường để nấu.
16


+ Thường dùng để nấu đường non A, dùng đường non B trộn với mật chè
thành hỗn hợp giống để nấu, thường làm nguyên liệu gốc để nấu đường thành
phẩm.
+ Ưu điểm: rút ngắn thời gian nấu, do nấu đường mía ở thể rắn dễ nấu hơn so
với từ mật đường trạng thái nóng chảy đem đi nấu lại.
1.3.3. Ni tinh thể
Mục đích: ni các tinh thể lớn lên nhanh chóng và đều, cứng, đảm báo chất
lượng của đường bằng cách nấu nguyên liệu đã được phối trộn.
Có 2 phương pháp nấu:
- Nấu gián đoạn: cho nguyên liệu vào nuôi tinh thể gián đoạn với lượng
nguyên liệu khác nhau, độ quá bão hòa của đường non giảm, một số tinh thể mới
tạo thành bị hòa tan, độ nhớt đường non giảm.
- Nấu liên tục: cho hiệu quả cao, vì độ q bão hịa ln ổn định, sự truyền

nhiệt, sự bay hơi và kết tinh khơng bị đứt đoạn, do đó tốc độ kết tinh tăng, giảm
sự tạo thành các tinh thể “dại”. Nấu đường liên tục có những ưu điểm sau:
+ Có thể sx đường thơ hoặc đường trắng.
+ Thời gian nấu nhanh, năng suất tăng 25%.
+ An toàn về hơi.
+ Tổn thất đường thấp.
+ Dễ tự động hóa, tiết kiệm nhân công.
+ Các chỉ tiêu kỹ thuật (p, t,…) được khống chế đều.
1.3.4. Cơ đặc cuối
Mục đích: nấu đường đến một mức độ nào đó tinh thể đạt kích thước nhất
định thì ngừng cho nguyên liệu và tiếp tục cô đến nồng độ ra đường nhằm bốc hơi
thêm một phần nước và để kết tinh thêm một phần đường còn lại trong mật.
Yêu cầu: khống chế tốc độ bốc hơi chậm tránh cơ đặc nhanh, vì có thể tạo
thành tinh thể dại. Trước khi xả đường non thường cho nước nóng để giảm sự
hình thành tinh thể dại.
1.5. Chế độ nấu đường
Chế độ nấu đường còn gọi là hệ thống nấu đường.
17


1.5.1. Mục đích đặt chế độ nấu đường
- Bảo đảm chất lượng đường thành phẩm.
- Tăng hiệu suất thu hồi đường, giảm tổn thất.
- Cân bằng nguyên liệu và bán thành phẩm.
1.5.2. Cơ sở đặt chế độ nấu đường
- Dựa vào độ tinh khiết mật chè sau khi làm sạch:
+ AP < 80% => nấu hai hệ.
+ AP > 80% => nấu ba hệ.
+ AP > 86% => nấu 4 hệ hoặc hơn 3 hệ.
- Dựa vào yêu cầu chất lượng sản phẩm. Nếu chất lượng sản phẩm cao, để

giảm độ tinh khiết mật cuối nên nấu nhiều hệ hơn.
- Dựa vào trình độ thao tác của cơng nhân và tình hình thiết bị của nhà máy.
Trình độ cơng nhân cao, thiết bị tốt có thể nấu nhiều hệ hơn.
1.5.3. Nguyên tắc đặt chế độ nấu đường
Nguyên tắc phải đảm bảo kinh tế nhất, lượng nấu lại ít nhất, chất lượng sản
phẩm đạt yêu cầu cao nhất, tổn thất đường trong mật cuối thấp nhất, nâng cao
hiệu suất sử dụng thiết bị.
1.5.4. Các chế độ nấu đường thông dụng
1.5.4.1. Nấu hai hệ
Nấu hai hệ nghĩa là nấu hai loại đường non, thường chỉ áp dụng khi mật chè
có độ tinh khiết thấp hơn 78%.
Đường non A được phối liệu gồm mật chè, giống gốc A, mật lỗng A và
cũng có thể phối liệu thêm từ đường hồ C.

18


Đường non C có độ tinh khiết trên dưới 60% với giống gốc được phối liệu từ
Mật chè
Giống A

Giống C

Đường non A

Đường non C

Đường cát A

Đường cát C

Mật nguyên A

Mật cuối

Mật lỗng A

Hồi dung

Sản xuất cồn

Hình 1.3. Chế độ nấu 2 hệ (A – C)
mật chè hay từ hỗn hợp mật chè và các loại mật, cho thêm mật nguyên.
- Ưu điểm:
+ Thể tích đường non nhỏ
+ Chất lượng đường thương phẩm đồng nhất
+ Ít tạo thành các chất khơng đường
+ Năng suất nấu tăng đáng kể
+ Năng suất ly tâm đường non tăng.
- Nhược điểm: thể tích đường non C tăn lên một ít vì độ tinh khiết cao.
1.5.4.2. Nấu ba hệ A – B – C
Đường non B có độ tinh khiết từ 68 – 72% đạt được phối liệu gồm: mật chè,
mật loãng A, loãng B và được ni bằng mật A.
Đường non C có độ tinh khiết 56 – 60% được phối liệu bằng hỗn hợp giữa
giống C, mật nguyên A và được nuôi chủ yếu bằng mật B,
19


Trong tách mật, tùy theo yêu cầu chất lượng đường và mục đích sử dụng có
thể thực hiện thao tác rửa đường và sàn lại đối với đường B và đường C.

Hình 1.4. Chế độ nấu 3 hệ (A – B – C)
1.5.4.3. Nấu bốn hệ A – B – C – D
Khi độ tinh chiết của mật chè lớn hơn 86%, tiến hành nấu bốn hệ để giảm
tổn thất đường trong mật cuối.
- Ưu điểm:
+ Sản xuất được đường trắng có độ tinh khiết cao.
+ Giảm tổn thất đường trong mật cuối.
- Nhược điểm:
+ Thiết bị phức tạp, khó khống chế các thơng số kỹ thuật.
+ Địi hỏi người tham gia sản xuất trình độ chun mơn cao

20


Mật chè
Đường non
A

Đường non
B

Đường non
C

Đường non
D

Mật nâu

Mật B

Mật C

Mật D

Mật trắng

Đường B

Đường C

Đường D

Đường cát
A
Hịa tan lại

Hình 1.5. Chế độ nấu 4 hệ (A – B – C – D)
1.5.4.4. Nấu đường nửa giai đoạn
Thông thường, nấu đường 2, 3 giai đoạn nhưng do xuất phát từ nhu cầu thực
tế nhằm khống chế độ tinh khiết của đường non cấp cuối hoặc nâng cao chất
lượng đường thành phẩm thì cần phải tăng lần nấu lên. Tuy nhiên, chưa cần nấu
thêm một giai đoạn nữa mà ta chỉ cần nấu nửa giai đoạn.
1.6. Nấu luyện các loại đường non thông thường
1.6.1. Nấu luyện đường non A
1.6.1.1. Đặc điểm và yêu cầu công nghệ của đường non A
Đường non A là loại đường non dùng để cung cấp đường thành phẩm. Yêu
cầu đường non nấu ra sau khi tách mật và sấy khơ có thể đạt được các hạt đồng
đều, lấp lánh trắng tinh phù hợp với tiêu chuẩn sản xuất đường cát trắng.

21


Đường non A là đường non giai đoạn thứ nhất, độ tinh khiết cao nhất, tốc độ
kết tinh đường nhanh nhất. Nếu giai đoạn này lấy ra nhiều thành phần đường,
giảm lượng nấu lại thì có ý nghĩa tích cực. Vì vậy, làm thế nào để nâng cao hiệu
xuất sản xuất đường non A là nhiệm vụ quan trọng của người nấu đường.
1.6.1.2. Những điểm quan trọng của phương pháp nấu luyện
Nguyên liệu dùng cho nấu non A có mấy loại sau:
- Giống: khởi giống trực tiếp hoặc dùng hồ B.
- Mật chè: là nguyên liệu chủ yếu nuôi tinh thể.
- Đường hồi dung: chủ yếu là đường C hoặc đơi khi đường B và đường cục,
đường bụi…
- Mật lỗng A: khi độ tinh khiết tương đối cao khơng thích hợp phối liệu cho
đường non B, đường non C.
Cần chú ý đến kích thước tinh thể: phải khống chế kích thước hạt đường cát
trắng phù hợp với điều kiện từng vùng, với nguyên liệu, thiết bị, trình độ thao tác…
1.6.2. Nấu luyện đường non B
1.6.2.1. Đặc điểm và yêu cầu công nghệ của đường non B
Trong hệ thống nấu đường:
- Đường non B làm tác dụng cầu nối giữa đường non A và đường non C.
Đường B thường được làm giống gốc nấu đường non A, chất lượng đường B trực
tiếp ảnh hưởng đến tốc độ nấu luyện đường non A, hiệu suất kết tinh và chất
lượng đường cát trắng. Vì vậy nấu tốt đường non B là cơ sở đảm bảo chất lượng
sản phẩm.
- Mật nguyên B là nguyên liệu chủ yếu của đường non C, độ tinh khiết mật
B thấp góp phần giảm thấp độ tinh khiết đường non C và có thể giảm nhỏ lượng
đường non C có lợi cho việc nâng cao mức thu hồi đường.
1.6.2.2. Những điểm quan trọng của phương pháp nấu luyện
Nguyên liệu:

- Mật nguyên A, mật loãng A là nguyên liệu chủ yếu của đường non B.
- Nếu độ tinh khiết mật chè cao (>84%), độ tinh khiết mật loãng A cao
(>76%) thì khi nấu non B khơng cho thêm hoặc cho rất ít mật lỗng A.
- Khi độ tinh khiết mật chè thấp (78-80%), để nâng cao chất lượng giống của
đường non A có thể dùng mật chè nấu giống B thậm chí nấu đường non B.
22


Kích thước tinh thể: kích thước tinh thể của đường ngun B ngồi việc đảm
bảo diện tích kết tinh hồn chỉnh ra, chủ yếu căn cứ vào số lượng tinh thể cần
thiết nấu đường non A mà đảm bảo nhu cầu của đường non A.
1.6.3. Nấu luyện đường non C
1.6.3.1. Đặc điểm và yêu cầu công nghệ của đường non C
Đường C là đường cuối cùng của quá trình sản xuất đường, vì vậy cần phải
nấu đảm bảo các yêu cầu chế độ nấu đã ban hành trong nhà máy, nếu không tốt sẽ
tăng thành phần đường trong mật cuối.
Độ nguyên chất của đường non C thấp, độ nhớt cao nên kết tinh khó, thời
gian nấu kéo dài. Trong thao tác phải nổ lực, căn cứ độ tinh khiết đường non quy
định, thực hiện phối liệu tốt, khống chế độ tinh khiết tốt nhằm giảm tổn thất
đường theo mật cuối.
1.6.3.2. Những điểm quan trọng của phương pháp nấu luyện
Nguyên liệu:
- Mật nguyên B là nguyên liệu chủ yếu nuôi tinh thể đường non C.
- Giống C thường được khởi mật nguyên A và mật loãng A là chủ yếu.
- Căn cứ độ tinh khiết ở các thời kỳ của mật nguyên A va yêu cầu đối với độ
tinh khiết đường non cuối cùng, trong giai đoạn nuôi tinh thể trước khi nạp mật
nguyên B cho thêm một ít mật nguyên A một cách thích đáng.
- Khi sàng lại đường non C, mât sàng lại cũng là nguyên liệu nấu non C.
Yêu cầu đồi với tinh thể:
- Các tinh thể phải đơng đều hồn chỉnh, số lượng tinh thể phải nhiều để tăng

diện tích kết tinh nhằm tăng hiệu quả hấp thụ đường trong điều kiện tốc độ kết
tinh chậm.
- Khống chế độ lớn hạt đường, tỷ lệ tinh thể và mật cái cũng cần dựa vào
năng lực của máy tách mực.
1.7. Hiện tượng khơng bình thường trong cơng đoạn nấu đườngg
1.7.1. Ngụy tinh
Những tinh thể đường mới sinh ra rất nhỏ, lúc lấy mẫu để quan sát và khi
gắp mẫu đường non để xem xét thì phát hiện ra điểm sáng li ti gọi là ngụy tinh.
23


Nguyên nhân: do độ quá bão hòa cao. Độ quá bão hịa mẫu dịch trong nồi
nấu ln ln thay đổi và tăng do phần nước bốc hơi nhanh hoặc cho nguyên liệu
vào chậm, nhưng đồng thời quá trình kết tinh đường lại làm cho độ quá bão hòa
mẫu dịch giảm xuống. Các khả năng xuất hiện ngụy tinh:
- Lượng tinh chủng quá ít mà hạt tinh thể quá lớn dẫn đến khoảng cách giữa
các tinh thể lớn, dễ dàng sinh ngụy tinh.
- Mẫu dịch quá nhiều.
- Độ chân không trong nồi nấu đột nhiên tăng cao.
- Tốc độ cho nguyên liệu vào quá chậm mà áp lực hơi lại cao.
- Tính nhớt của nguyên liệu cho vào nồi lớn, đối lưu tuần hồn khơng tốt, có
khả năng xuất hiện ngụy tinh.
- Nhiệt độ nguyên liệu cho vào nồi quá thấp hoặc trong nguyên liệu chứa
tương đối nhiều hạt huyền phù hoặc rị rỉ khơng khí với độ q bão hịa cao thì
xuất hiện ngụy tinh.
1.7.2. Dính tinh thể
Do hai tinh thể dính lại với nhau và có bề mặt chung. Nghiên cứu của
Vavrinecz và Thieme linh động của tinh thể lớn, sự dính tinh cũng có thể xuất
hiện. Trong thực tế sản xuất, khi người công nhân phát hiện hạt đường tương đối
mềm tức là lúc đó Ap mẫu dịch cao, độ q bão hịa cao cũng xuất hiện dính tinh.

1.7.3. Chùm tinh
Chùm tinh thường do nhiều hơn hai tinh thể liên kết với nhau không theo quy
luật nào mà thành. Ở đường non cấp thấp không xuất hiện chùm tinh nhưng ở
đường non A và đặc biệt ở đường luyện thường xuất hiện.
- Chùm tinh cịn có thể được tạo thành sau khi bỏ bột và lúc tinh thể lớn lên
với kích thước nhất định và tiếp xúc với nhau nhiều lần.
- Sản sinh dính tinh và chùm tinh sẽ làm giảm diện tích kết tinh, ảnh hưởng
đến tốc độ lớn lên của tinh thể đường. Đồng thời, ở chỗ dính tinh và chùm tinh
thường tồn tại lớp mật và tạp chất, lúc phân mật khó loại bỏ, ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm.
1.7.4. Tinh thể khơng hồn chỉnh thiếu góc cạnh
Loại tinh thể này được sản sinh ở vùng hòa tan tinh thể. Nếu trong thời gian
ngắn chỉ có một bộ phận tinh thể bị hịa tan và cũng ở vùng hịa tan tinh thể có
24


phần góc cạnh, tinh thể đường bị hịa tan tạo thành khuyết tật. Ngồi ra cịn do
ngun nhân cơ học, ví dụ; gàu múc, vít tải. Mặc khác, có thể do tĩnh áp làm cho
nhiệt độ sôi ở đáy nồi tăng cao, độ hòa tan tăng tạo vùng hòa tan tinh thể dẫn đến
tinh thể có góc cạnh khơng hồn chỉnh.
Loại tinh thể trên tồn tại không chỉ ảnh hưởng tới kết tinh đường mà còn làm
chậm tốc độ kết tinh, ảnh hưởng tới độ óng ánh của sản phẩm, do đó cần tăng
cường đối lưu tuần hồn, để đề phịng loại tinh thể trên sinh ra.
1.7.5. Tuần hồn khơng tốt
Tuần hồn rất quan trọng vì nó có các tác dụng sau:
-

Bào mòn chiều dày xung quanh tinh thể
Làm cho độ bão hòa đồng đều
Làm giảm độ dày lớp bám ống gia nhiệt

Giảm trở lực nhiệt tinh.

Đối lưu tuần hoàn giúp cho kết tinh nhanh, giảm thời gian nấu và đảm bảo
chất lượng sản phẩm. Do đó, cần tạo mọi điều kiện để đối lưu tuần hồn tốt, đó là
yếu tố rất quan trọng đối với hiệu quả nấu đường.
Nguyên nhân chủ yếu của đối lưu tuần hồn khơng tốt như sau:
- Nguồn hơi gia nhiệt không đủ.
- Hệ thống thoát nước ngưng tụ ở buồng đốt bị trở ngại.
- Khí khơng ngưng thốt khơng tốt chiếm một thể tích nhất định ở phòng đốt
làm giảm lượng hơi vào và do đó làm trở ngại q trình trao đổi nhiệt. Chân
không đột nhiên tăng cao hoặc biến động cũng ảnh hưởng đến truyền nhiệt hoặc
làm cho nhiệt độ trong nồi nấu không ổn định, ảnh hưởng tới đối lưu tuần hồn
đường non.
- Tính nhớt của ngun liệu cũng ảnh hưởng tới đối lưu.
- Đường non nấu quá đặc làm cho mật độ tinh thể quá lớn dẫn đến tính linh
động của đường non giảm nhiều do đó đối lưu khó khăn.
- Hiệu suất kết tinh đường non quá lớn ảnh hưởng đến đối lưu tuần hồn.
- Đặc tính kết cấu của nồi nấu cũng là nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng
đến đối lưu.

25