THIẾT kế PHÂN XƯỞNG bốc hơi và làm SẠCH NHÀ máy ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 3000 tấn NGÀY

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Trang 1


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

1.1.

NGUYÊN LIỆU

- Cây mía thuộc loại hòa thảo (Gramiée) giống Saccharum. Theo Denhin
giống Saccharum được chia làm 3 nhóm chính:
Nhóm Saccharum Officinarum: là giống thường gặp & bao gồm phần



lớn các chủng loại đang trồng phổ biến trên thế giới.
Nhóm Saccharum Simense: là giống mía thân cỏ, cứng, thân màu



vàng pha nâu nhạt được trồng từ lâu ở Trung Quốc.
Nhóm Saccharum Violaceum: là giống mía màu tím, cây ngắn cứng và


không trổ cờ.

- Một số giống mía trồng ở nước ta:


Giống Việt đường 54/143: hàm lượng đường cao 13-15%.



Giống POJ 3016: hàm lượng đường cao 12-17%.



Giống POJ 2878: hàm lượng đường không cao 6-14%.



Giống F134: là giống mía chín vừa, hàm lượng đường cao 9-16%. Sản

lượng cao, xơ giòn khó ép, năng suất ổn đònh, trồng phổ biến ở nước ta.
- Hàm lượng đường duy trì khoảng 15 ngày đến 2 tháng tùy điều kiện thời tiết
và giống mía.
- Thành phần hóa học của mía thay đổi theo giống mía, đất đai, khí hậu…


Đường saccharose: là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản

phẩm của công nghiệp sản xuất đường.


Các chất không đường: tất cả các chất không phải là saccharose có

trong nước mía gồm cả đường glucose, fructose và rafinose. Các chất không đường
có trong nước mía lại có thể chia như sau:
 Chất không đường không chứa nitơ: glucose và fructose, axit hữu cơ,

chất béo.
 Chất không đường chứa nitơ: albumin và các chất tương tự, axit amin,

amit, amoniac, muối nitrat.

Trang 2


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
 Chất màu: chất màu có trong bản thân cây mía và chất màu sinh ra

trong quá trình sản xuất đường.
 Chất không đường vô cơ: K2O, Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg trong đó K2O

chiếm lượng khá lớn.

1.2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÀM SẠCH ĐƯỜNG MÍA
Nước mía là hệ keo phức tạp :

Độ tinh khiết của nước mía: 82-85% (tức là trong chất khô chứa 82-85%
đường saccharose và 15-18% chất không đường).
+ Ngoài đường saccharose, trong nước mía còn có những chất không đường
với tính chất hóa lý khác nhau.
+ Trong chất không đường, chất keo chiếm tỷ lệ 0,03-0,5% (khá cao). Đồng
thời trong quá trình thao tác nếu nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan
và như vậy tăng chất keo trong dung dòch. Hơn thế nữa, hoạt động của vi sinh vật
trong nước mía cũng tạo nên các chất keo khác nhau, đặc biệt là Levan và Dextran.

Chất keo ảnh hưởng không tốt đối với các quá trình sản xuất: lọc nước mía, phân
mật và kết tinh đường khó khăn hơn, nước mía sẽ có nhiều bọt, giảm hiệu quả tẩy
màu, tinh chế đường thô khó khăn hơn…

Trang 3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía
Thành phần
Đường
+ Saccharose
+ Glucosese
+ Fructosese
Xơ
+ Cellulose
+ Pentosan (xylan)
+ Araban
+ Linhin
Hợp chất chứa Nitơ
+ Protein
+ Anide
+ Acid amine
+ Acid citric
+ Amoniac
+ Xantin
Chất béo & sáp
+ Pectin
+ Acid tự do (Sucinic, malic)
+ Acid kết hợp (Sucinic, malic)

Hợp chất vô cơ
+ SiO2
+ K2O
+ Na2O
+ CaO
+ MgO
+ Fe2O3
+ P2O5
+ SO3
Nước

%
12%
0,9%
0,9%
5,5%
2%
0,5%
2%
0,12%
0,07%
0,21%
0,01%
vết
vết
2%
0,08%
0,12%
0,25%
0,12%

0,01%
0,02%
0,01%
vết
0,07
0,02
74,5%

Phân loại chất keo trong dòch nước mía:
• Theo tính ngưng tụ thuận nghòch:
Chất keo trong nước mía chia thành 2 loại: keo thuận nghòch và keo không
thuận nghòch. Keo không thuận nghòch là keo khi đã bò ngưng tụ (nhiệt độ) nếu
thay đổi điều kiện môi trường thì không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu.

Trang 4


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Keo thuận nghòch là keo sau khi ngưng tụ, nếu thay đổi điều kiện môi trường sẽ có
khả năng trở lại trạng thái ban đầu.
• Theo tính ưa nước:
Nước mía hỗn hợp gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước. Keo
ưa nước nhiều như protein, pentosan, pectin. Keo ít ưa nước như: sắc tố, chất béo,
sáp mía.
+ Các chất không đường có mặt trong nước mía sẽ làm cho:
-

Quá trình bốc hơi nước trực tiếp và kết tinh đường rất khó khăn và
không tinh tế.

-

Tăng độ hòa tan của đường saccharose, tăng mật giai đoạn cuối, tăng
tổn thất đường trong mật cuối.

-

Vụn mía khi đun nóng sẽ kết tụ lại.

-

Nùc mía có tính acid gây nên sự chuyển hóa đường saccharose do đó
cần trung hòa nước mía.

Do đó trong quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào lý thuyết của hoá học và
chất keo, và liên quan đến các vấn đề sau: pH, nhiệt độ, chất điện li (vôi, SO 2,
CO2, P2O5,…), chất trao đổi ion.
Mục đích của việc làm sạch nước mía hỗn hợp :
- Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là chất có

hoạt tính bề mặt và những chất keo
- Trung hòa nước mía hỗn hợp.
- Loại tất cả những chất rắn lơ lửng trong nước.
- Nước mía hỗn hợp là một hệ keo phức tạp do đó quá trình làm sạch chủ yếu

dựa vào lý thuyết của hóa học các chất keo.
Nước mía có nhiều thành phần các chất không đường khác nhau nên cũng có
nhiều phương pháp làm sạch khác nhau. Hiện nay, các nhà máy đường thường sử
dụng các phương pháp làm sạch:
+ Phương pháp vôi hóa.

+ Phương pháp carbonate hóa.
Trang 5


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
+ Phương pháp phosphatse hóa.
+ Phương pháp sulphite hóa.
1.2.1. Tác dụng của pH
Thông thường nước mía hỗn hợp có pH = 5-5,5. Sự biến đổi của pH dẫn đến
các quá trình biến đổi hóa lý và hóa học các chất không đường có trong nước mía
và có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả làm sạch. Nếu khống chế pH tốt sẽ làm tăng
hiệu suất thu hồi đường và chất lượng đường thành phẩm, giảm tổn thất đường.
Ngược lại, nếu khống chế pH không tốt saccharose sẽ bò chuyển hoá thành đường
khử hoặc bò phân huỷ,… làm tổn thất đường và tăng màu sắc của sản phẩm.
a. Ngưng kết chất keo
- Chất keo trong nước mía chia làm hai loại: keo thuận nghòch và keo không
thuận nghòch. Keo không thận nghòch là keo khi đã bò ngưng tụ nếu thay đổi điều
kiện môi trường sẽ không trở lại trạng thái ban đầu. Keo thuận nghòch là keo sau
khi bò ngưng tụ nếu thay đổi điều kiện môi trường có khả năng trở lại trạng thái
ban đầu.
- Trong nước mía hỗn hợp tồn tại hai loại keo: keo ưa nước và keo không ưa
nước. Mức độ ưa nước cũng khác nhau: keo ưa nước nhiều như protein, pentosan,
pectin; keo ưa nước ít như sắc tố, chất béo, sáp mía.
Keo tồn tại trong nước mía và ở trạng thái ổn đònh khi keo mang điện tích
hoặc có lớp nước bao bọc bên ngoài, nếu mất các tính chất trên thì keo sẽ bò ngưng
tụ. Để ngưng tụ chất keo người ta thường cho vào nước mía những chất điện ly để
thay đổi pH của môi trường đến một điều kiện nhất đònh keo hấp phụ chất điện ly
và dẫn đến trạng thái trung hòa điện, mất trạng thái ổn đònh và ngưng tụ. Trò số pH
làm keo ngưng tụ gọi là pH đẳng điện, điểm đẳng điện của chất keo khác nhau thì
khác nhau : pHalbumin = 4,6 - 4,9; pHasparagin = 3…

Trang 6


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Bảng 1.2: Khả năng loại trừ chất keo theo pH
pH

Loại trừ chất

Hàm lượng CaO(g/100g

keo,%

chất khô)

7,18

18,3

0,29

7,71

22,3

0,316

8,05

25,3

0,357

Trong kỹ thuật sản xuất đường mía, có 2 điểm pH làm ngưng tụ chất keo; pH
trên dưới 7 (pH đẳng điện) và pH trên dưới 11 (pH ngưng kết của protein trong môi
trường kiềm mạnh, điểm này không gọi là điểm đẳng điện vì lúc đó trong nùc mía
có đường saccharose và lượng vôi nhiều sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ
protein tạo thành hợp chất có tính kết tủa). Sản xuất đường theo kỹ thuật carbonate
hoá có thể lợi dụng 2 điểm ngưng tụ keo. Đối với phương pháp sulphate hoá chỉ lợi
dụng được một điểm ngưng tụ.
Chất keo trong nước mía hỗn hợp dòch chuyển về cực dương -> chất keo
trong nước mía chủ yếu là chất keo mang điện tích âm.
b. Làm chuyển hóa đường saccharose
Ở môi trường pH < 7, saccharose chuyển hóa thành glucose và fructose. Đây
là phản ứng nghòch đảo đường.

Trang 7


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Khi mới tạo thành glucose và fructose có hàm lượng tương đương nhau,
nhưng trong mật cuối glucose lại cao hơn fructose, vì trong quá trình sản xuất
fructose bò phân huỷ nhiều hơn.

⇒ Hậu quả:
- Tổn thất đường.
Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào:
+ [H+]: càng lớn tốc độ chuyển hoá càng nhanh. Các acid khác nhau sẽ làm

cho tốc độ chuyển hoá khác nhau.
+ [Đường], nhiệt độ và thời gian: khi các yếu tố này tăng thì tốc độ chuyển
hoá cũng tăng.
- Giảm độ tinh khiết của mật chè ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh của đường.
c. Làm phân hủy saccharose
Trong môi trường kiềm và nhiệt độ cao, saccharose bò phân huỷ, pH càng
cao saccharose phân huỷ càng nhiều.
Sản phẩm: fucfurol, 5-hydroximetyl-fucfurol, metylglioxan, glixeendehit,
dioxiaceton, acid lactic, acid trioxiglutaric, acid trioxibuteric, acid acetic, acid
formic… Những sản phẩm đó có thể tiếp tục bò oxi hoá dưới tác dụng của không khí.
d. Sự phân hủy đường khử
- Trong nước mía có khoảng 0,3-2,4% đường khử, trong môi trường axit sự tồn
tại của đường khử tương đối ổn đònh. Nếu pH của nước mía hay dung dòch đường
vượt quá 7 sẽ phát sinh phản ứng phân hủy đường khử, sự phân hủy này phụ thuộc
nhiệt độ và tốc độ diễn ra cũng tương đối chậm. Sản phẩm của sự phân hủy cũng
như sản phẩm phân hủy saccharose.

Trang 8


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Bảng 1.3: Tác dụng của pH, nhiệt độ và thời gian đến sự phân hủy đường khử và
saccharose
pH
Nhiệt độ
Thời gian
<7
>7
Đường
Không bò • Phân hủy chậm khi

Nhiệt độ Số lượng sản
o
khử
phân hủy t< 55 C, sản phẩm
tăng thì phẩm tạo
phân hủy không màu
tốc độ
thành phụ
• Phân hủy nhiều khi t > phản ứng thuộc và thời
55oC, sản phẩm có
tăng
gian tiến
nhiều axit hữu cơ và
hành phản
Bò chuyển chất màu
ứng
Đường
hóa thành
saccharose
đường
nghòch
Không bò phân hủy
đảo
e. Tách loại chất không đường
- pH khác nhau có thể tách loại các chất không đường khác nhau.
- Khi pH = 7-10 các muối vô cơ của Al 2O3, P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO dễ bò tách
loại trong đó Al2O3, P2O5, SiO2 có thể bò loại hơn 95% còn Fe 2O3, MgO có thể bò
loại hơn 60%.
- Khi pH khoảng 7 có thể tách loại được 50% chất keo pentosan.
- Khi pH khoảng 5,6 trên 98% protein có thể bò tách loại, càng cách xa giá trò

đó thì hiệu quả tách loại thấp.
- Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường không nên chỉ tách riêng lẻ
từng chất mà phải xét một cách toàn diện để tách loại nhiều chất khác. Hiệu quả
tách còn phụ thuộc vào giống mía, điều kiện sinh trưởng, độ chín của mía.

Trang 9


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Hình 1.1: Quan hệ giữa pH và hiệu quả tách loại chất không đường.
1.2.2. Tác dụng của các chất điện ly
a. Vôi
- Là hóa chất quan trọng được dùng nhiều trong sản xuất đường, các phương
pháp làm sạch hiện nay đều sử dụng vôi.
Tác dụng của vôi:
Ca(OH)2 + 2C12H22O11 ↔ 2H2O + Ca(C12H21O11)2
Canxi saccharate

Trang 10


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Lượng vôi cho vào nước mía cần lớn hơn nhiều lần so với lượng vôi có thể
hòa tan.
- Khi cho vôi vào nước mía sẽ có những tác dụng sau:
 Làm trơ phản ứng acid của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự

chuyển hoá đường saccharose.
 Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường, đặc biệt là protein,

pectin, chất màu và những acid tạo muối không tan.
 Phân huỷ một số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hoá,

amit…
 Tác dụng cơ học: những chất kết tủa được tạo thành có tác dụng kéo

theo những chất lơ lửng, và những chất không đường khác.
 Sát trùng nước mía, với độ kiềm có 0,3% CaO, phần lớn vi sinh vật

không sinh trưởng, đôi khi phải dùng đến 0,8% CaO.
 Tác dụng của ion Ca2+:
- Loại phản ứng: kết tủa hoặc đông tụ, Ca2+ phản ứng với những anion để tạo
muối canxi là những chất không tan:
Ca2+ + 2A- = CaA2
Nếu trong dung dòch có acid tự do thì lượng muối canxi trong dung dòch tăng
Theo độ tan của muối canxi trong nước mía có thể chia thành 3 nhóm:
+ Muối canxi không tan: (độ hòa tan: 10-3g/100g nước): carbonate, oxalat,
sunfate hoặc photphat của canxi. Ngoài ra còn có muối có độ hòa tan 10 -3 – 10-4
g/100g nước: citrate, vinate canxi…
+ Muối canxi khó tan (độ hòa tan 10g/100g nước): muối của acid glicolic,
malonic, ipic, sucxinic, tricarboxilic, và hroxixitronic.
+ Muối canxi dễ tan: muối của các acid: focmic, propionic, lactic, butiric,
glutaric, saccharinic, aspastic, glutamic.
2CH3CHOHCOOH + Ca2+(OH)-2 = (CH3CHOHCOO)-2 Ca2+ + 2H2O
Canxi lactat

Trang 11

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Muối canxi của những acid không tan có tầm quan trọng trong quá trình làm
sạch
 Tác dụng của ion OH–:
- Trung hòa các acid tự do, ion OH- tác dụng với ion kim loại tạo thành muối:
H+ + OH- = H2O
2Al3+ + 3[Ca2+2(OH)-] = 2Al(OH)3 + 3Ca2+
Mg2+ + Ca2+2(OH)- = Mg(OH)2 + Ca2+
- Những ion trên tồn tại trong dung dòch ở dạng hydroxit.
- Nếu trong dung dòch thừa vôi, sẽ tạo phản ứng kiềm và sẽ dẫn đến hàng
loạt phản ứng phân huỷ.
- Trong quá trình cho vôi vào nước mía, nhiều axit được tạo thành trong đó
có khoảng 60% axit lactic. Đó là kết quả của sự phân huỷ saccharose trong môi
trường kiềm khi ở nhiệt độ cao. Trong quá trình phân huỷ, nồng độ đường khử tăng
và đạt đến một giá trò nhất đònh.
- Theo Nefa[1], từ glucoza có thể tạo thành 116 hợp chất, phần lớn các hợp
chất đó có trọng lượng phân tử nhỏ hơn trọng lượng của hexoza. Tiếp theo sự phân
huỷ đường là những phản ứng tổng hợp qua đó sẽ tạo thành những sản phẩm ngưng
tụ và các chất màu.
Quá trình tạo thành chất màu được tiến hành theo sơ đồ:
k1
k2
k3
Saccharose ----> đường khử ----> sản phẩm phân huỷ ----> chất màu,
Trong đó k1, k2, k3 ---- hằng số tốc độ của những phản ứng riêng biệt.

Trang 12


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

d - Fructose
d – Glucoza
Endiol

d – Manoza

Oxi hoá

Phân cắt

Chuyển vò
Axit lactic

Axit arabic + HCOOH
(C5H10O6)

Axit saccharinic

b. SO2
Lấy ra từ lò đốt lưu huỳnh, được sử dụng phổ biến trong sản xuất đường. SO 2
được cho vào dung dòch đường ở dạng khí, lỏng hoặc muối. Trong sản xuất thường
dùng ở dạng khí. Vì khả năng giảm pH nên SO 2 có tác dụng mạnh hơn NaHSO3 và
Na2SO3. Tác dụng của SO2 đối với nước mía và mật chè tùy thuộc vào tính chất
trung tính hoặc kiềm của chúng, tác dụng như sau
- Trung hòa lượng vôi dư trong nước mía: SO 2 (H2SO3) là một axit mạnh có thể
trung hòa kiềm dư của nước mía, phản ứng xảy ra như sau
SO2 + H2O = H2SO3
H2SO3 = H+ + HSO3HSO3- = H+ + SO32- Khi cho SO2 vào nước mía có vôi dư sẽ tạo ra CaSO 3 là chất kết tủa có khả
năng hấp thụ các chất không đường, chất màu, chất keo trong dung dòch đường:
Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + H2O

- Hòa tan muối canxi sunfit kết tủa.
Canxi sunfit không tan trong nước nhưng tan trong axit sunfurơ, do đó khi
thông SO2 quá lượng có thể làm cho canxi sunfit kết tủa biến thành canxi bisunfit
hòa tan:
CaSO3 +

SO2

+

H2O =

Trang 13

Ca(HSO3)2


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Tương tự kali sunfit biến thành kali bisunfit
K2SO3 +

SO2

+

H2O =

KHSO3

- Giảm độ nhớt của dung dòch mật chè: mật chè sau khi bốc hơi nồng độ cao,

độ nhớt cao, xông SO2 làm giảm độ màu, giảm độ nhớt (do đã loại ra các chất keo,
các chất màu nhờ sự kết tủa của muối CaSO 3) thuận lợi cho nấu đường đồng thời
hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
- Tẩy màu dung dòch đường
SO2 là chất khử có khả năng biến chất màu của nước mía hoặc mật chè thành
chất không màu hoặc màu nhạt hơn: các chất màu sinh ra trong quá trình phân hủy
saccharose, đường khử được tẩy bằng NaHSO3 ở pH = 5,5.
Thông SO2 không ngăn ngừa được sự phân huỷ sacaroza và đường khử, tuy
nhiên nó ngăn ngừa được sự tạo thành sản phẩm có màu và kìm hãm khả năng oxi
hoá và tác dụng xúc tác của ion kim loại. Oxi không khí chỉ phát huy tác dụng khi
có chất xúc tác, trước hết, khi có mặt các ion Fe 2+, Fe3+, Cu2+. Trên cơ bản kim loại
gây màu xám kém hơn các ion của nó. Khi thông SO 2 ngoài tác dụng khử ion sắt,
còn có tác dụng bao vây nhóm cacbonyl có khả năng tạo chất màu, ngăn ngừa sự
tạo thành phức chất sắt và phản ứng ngưng tụ với những chất không đường hưu cơ
khác.
Trong dung dòch đường, ion HSO3- thường kết hợp vào sản phẩm tạo thành
do sự phân huỷ ở môi trường kiềm chứ không kết hợp vào hexoza. Tuy nhiên,
không thể ngăn ngừa sự tạo thành chất màu một cách hoàn toàn, khoảng một phần
tư chất màu do sự phân huỷ kiềm của glucoza không bò mất màu bởi tác dụng SO 2.
c. Cacbon dioxit (CO2)
CO2 được sản xuất từ lò vôi của nhà máy đường, hàm lượng CO 2 chiếm
khoảng 32 -35% khí lò. Tác dụng của CO2 đối với quá trình làm sạch nước mía:
- Khi thông CO2 vào nước mía, CO2 tác dụng với vôi dư tạo thành chất kết tủa,
phản ứng xảy ra như sau
Trước tiên CO2 hòa tan vào nước tạo thành axit cacbonic và phân ly theo phản
ứng:
H2CO3

H+ +

HCO-3
Trang 14


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
HCO-3
Ca2+ +

H+ +

CO32-

CO32-

CaCO3

- Mặt khác CO2 có khả năng phân hủy muối canxi sacarit thành đường và
CaCO3 kết tủa, khi nhiệt độ đến 70-80oC phản ứng xảy ra hoàn toàn:
C12H22O11.CaO

+

CO2

=

C12H22O11

+

CaCO3

C12H22O11.2CaO

+

2CO2

=

C12H22O11

+

2CaCO3

C12H22O11.3CaO

+

3CO2

=

C12H22O11

+

3CaCO3

Kết tủa CaCO3 có khả năng hấp phụ các chất kết tủa không đường khác
trong dung dòch. Nếu thông CO2 quá lượng làm cho muối canxi kết tủa biến thành
muối tan nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ cao muối này dễ dàng chuyển thành
dạng kết tủa tạo cặn đóng trong thiết bò bốc hơi và đun nóng.
d. Photphat pentanoxit (P2O5)
- Hàm lượng P2O5 trong nước mía là yếu tố rất quan trọng đối với hiệu quả
làm sạch. Bản thân cây mía có một lượng P 2O5 nhất đònh, để nâng cao hiệu quả
làm sạch ngoài cho phân bón trong quá trình trồng trọt cần bổ sung trong nước mía.
Việc cho P2O5 vào nước mía đều dùng được cho tất cả các phương pháp cho vôi:
cho vôi lạnh, nóng, cho vôi phân đoạn, cho vôi và thông SO 2… P2O5 cho vào nước
mía dưới dạng supephotphat, dicanxi photphat, di và monoamoni photphat, axit
photphoric.
- Thông thường cho vào nước mía dưới dạng Ca(H 2PO4)2, chất này kết hợp với
vôi tạo thành canxi photphat kết tủa:
Ca(H2PO4)2 +

Ca(OH)2

Ca3(PO4)2

+

H3PO4 + H2O

- Kết tủa Ca3(PO4)2 có tỷ trọng lớn có khả năng lớn hấp phụ chất keo và chất
màu cùng kết tủa. Khi dùng vôi làm sạch có hàm lượng P 2O5 nhất đònh thì hiệu quả
làm sạch sẽ tăng lên rõ rệt, thuận tiện khi thao tác nguyên liệu có độ tinh sạch
thấp.
1.2.3. Tác dụng của nhiệt độ
- Có thể loại bớt không khí trong nước mía tránh tạo bọt.

- Diệt trùng, tránh sự xâm nhập của vi sinh vật vào nước mía, tránh hiện
tượng lên men acid.
Trang 15


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
- Giảm tỉ trọng nước mía, đồng thời làm cho chất keo tụ tăng nhanh tốc độ
lắng. VD: 82oC albumin bò ngưng tụ, ở 102 – 104oC pentosan bò ngưng tụ…
- Tăng nhanh tốc độ các phản ứng hoá học. Ví dụ: tạo thành nhanh chóng và
kết tủa hoàn toàn CaSO3 trong phương pháp sunfite hoá, và kết tủa CaCO3 trong
phương pháp carbonate hoá.
 Nếu không khống chế nhiệt độ tốt:
- Nhiệt độ cao thúc đẩy phản ứng sinh màu. Nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm sôi
nước đường gây khó khăn cho khâu lắng trong.
- pH acid và nhiệt độ làm cho đường saccharose bò phân huỷ làm tăng tổn
thất đường.
- Nhiệt độ cao và thời gian dài sinh hiện tượng caramen hoá ảnh hưởng đến
màu sắc của nước mía, làm cho nước mía có màu sẫm.
- Đường khử bò phân huỷ tạo thành các chất màu và các acid hữu cơ.
- Đun nóng nước mía có khả năng thúc đẩy sự thuỷ phân vụn mía, sản sinh
chất keo.
Một số điểm nhiệt độ đánh dấu các công đoạn chuyển hoá chất trong nước
mía:
38oC: pH > 7, đường khử bắt đầu phân huỷ.
41oC: hoạt động của vi sinh vật giảm dần.
55oC: thúc đẩy phân huỷ đường khử, tạo keo, chất màu và các acid hữu cơ.
61oC: hoạt động của một số men và vi sinh vật bò đình chỉ.
74oC: một số vi khuẩn thông thường ngừng hoạt động.
81oC: toàn bộ vi khuẩn bò tiêu diệt.
83oC: nhiệt độ cần thiết của quá trình lắng trong, albumin bắt đầu ngưng kết,

keo mất tính thuận nghòch và pH giảm.
95oC: kết tủa rắn chắc do thoát nước, tốc độ kết tủa tăng.
100oC: kết tủa Ca2(PO4)3 không thể tan trở lại.

Trang 16


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Bảng 1.4: Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và thời gian đến sự phân huỷ
đường khử và sacaroza
pH
Đường
khử

Đường
saccaroza

< 7.0
> 7.0
Không bò - Phân huỷ chậm, khi t0 <
phân huỷ. 550C, sản phẩm phân huỷ
không màu.
- Phân huỷ nhiều, khi t0 >
550C, sản phẩm phân huỷ
có nhiều axid hữu cơ và
Tạo đường chất màu.
chuyển
Không bò phân huỷ.
hoá

Trang 17

Nhiệt độ

Thời gian

Tốc độ
phản
ứng hoá
học tăng

Số lượng sản
phẩm tạo thành
phụ thuộc vào
thời gian tiến
hành phản ứng.


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Trang 18


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

2.1. PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH
2.1.1. Phương pháp vôi hóa

- Làm sạch nước mía dưới tác dụng của nhiệt vôi & thu được sản phẩm đường
thô. Phương pháp vôi có thể chia thành mấy loại sau

- Cho vôi vào nước mía lạnh
- Cho vôi vào nước mía nóng
- Cho vôi nhiều lần đun nóng nhiều lần
2.1.1.1

Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

Trước hết nước mía hỗn hợp được lọc bằng lưới lọc, để loại cám mía & bơm
tới thùng trung hòa và cho vôi đến pH = 7.5. Mỗi tấn mía cho khoảng 0.5 – 0.9 kg
vôi, khuấy đều nước mía, đun nóng đến nhiệt độ 105 0C rồi cho vào thùng lắng để
loại bọt & các chất kết tủa, sẽ thu được nước lắng trong. Đem lọc nước bùn từ thiết
bò lắng, được nước lọc trong. Hỗn hợp nước mía lắng trong & nước lọc trong được
đưa đi cô đặc.
2.1.1.2 Phương pháp cho vôi vào nước nóng

- Trước hết đun nóng nước mía hỗn hợp đến 105 0C. Một số keo (albumin, silic
hydroxyt) bò ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt & pH của nước mía hỗn hợp. Cho vôi
vào thùng trung hòa, khuấy trộn đều để kết tủa được hòan toàn, sau đó loại chất
kết tủa lắng ở thiiết bò lắng.
- Ưu điểm của phương pháp này là tốc độ lắng tương đối nhanh, lượng vôi
giảm từ 15-20% so với phương pháp trên, hiện tượng đóng cặn giảm. Nếu khống
chế nhiệt & pH không tốt thì đường khử bò phân hủy, thậm chí pH thấp thì
saccharose bò phân chuyển hóa. Để tránh hiện tượng chuyển hóa & phân hủy
đường & để có thể ngưng tụ keo dưới tác dụng của nhiệt độ & pH của nước mía có
thể dùng phương pháp cho vôi phân đoạn.
2.1.1.3 Phương pháp cho vôi phân đoạn
- Trước hết cho vôi vào nước mía hỗn hợp đến pH = 6.4, đun sôi nước mía lại

& cho vôi đến pH = 7.6 lại tiếp tục đun sôi & lắng.

Trang 19


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
- Ưu điểm của phương pháp này là hạt kết tủa lớn, lắng nhanh tiết kiệm được

35% lượng vôi so với phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh , loại được nhiều
chất không đường, giảm lượng bùn & hiệu suất làm sạch cao.
2.1.1.4 Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi

a. Chất lượng vôi
- Lượng vôi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch. Nếu vôi có nhiều tạp

chất, khi cho vôi vào nước mía sẽ làm tăng tạp chất, lắng, lọai và kết tinh khó
khăn. Do đó, tiêu chuẩn quy đònh như sau:
Bảng 2.1: Thành phần vôi cho vào làm sạch nước mía
Thành phần
CaO
SiO2
Fe2O3
MgO
Al2O3
CaCO3

%
> 85
< 0.6
>1
<2
>1

<1

- Trong thành phần vôi, chủ yếu là CaO. Ngoài ra còn chú ý đến hàm lượng
MgO. Nếu MgO > 0.2 % sẽ gây ra những tác hại sau này như : giảm thấp độ hòa
tan của vôi, thời gian kết lắng kéo dài, tác dụng với đường khử, tăng màu sắc của
nước mía, đóng cặn lên thiết bò bốc hơi
- Các thành phần khác như : Al2O3, Fe2O3, SiO2 làm tăng chất keo, tăng màu
sắc của chất béo & đóng cặn trong thiết bò.
b. Nồng độ sữa vôi
- Nồng độ sữa vôi thường dùng trong khoảng 10-18Be. Nồng độ sữa vôi quá
đặc sẽ làm tắc đường ống dẫn, khi tác dụng với nước mía, có thể gây hiện tượng
kiềm cục bộ, làm đường khử phân hủy. Nhưng khi nồng độ sữa vôi tương đối cao
có tác dụng tạo kết tủa nhanh, giảm lượng nhiệt bốc hơi.

Trang 20


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
c. Độ hòa tan của vôi
- Độ hòa tan của dung dòch lớn hơn độ hòa tan của vôi trong nước nguyên
chất. Độ hòa tan của vôi giảm khi nhiệt độ tăng. Độ hòa tan của vôi cũ, vôi mới &
vôi sống cũng khác nhau, theo bảng sau:
Bảng 2.2: Độ hòa tan của các loại vôi theo nhiệt độ.
Nhiệt độ,00C
100
90
80
70
50

Vôi sống
0.249
0.302
0.366
0.573
1.380

Độ hòa tan của vôi gCaO/l
Vôi mới
0.230
0.254
0.305
0.405
0.829

Vôi cũ
0.201
0.210
0.278
0.333
0.132

d. Tác dụng của khuấy sau khi cho vôi
- Khuấy có tác dụng phân bố vôi đều trong nước mía & các phản ứng xảy ra
hoàn toàn. Trường hợp nồng độ sữa vôi cao thì cần khuấy để tránh hiện tượng
kiềm cục bộ. Kéo dài thời gian khuấy nước mía sau khi cho vôi sẽ có tác dụng làm
sạch, tăng độ tinh khiết của nước mía, dung tích bùn giảm.

Dung tích
bùn,%

30
25
20
15
10
5
10

20

30

40

50

60 Thời gian, phút

Hình 2.2: Quan hệ giữa thời gian khuấy và dung tích bùn.
Vậy thời gian khuấy càng dài dung tích bùn giảm càng rõ rệt.
e. Các dạng vôi cho vào nước mía
-

Các dạng vôi cho vào nước mía: sữa vôi, boat & canxi sacarat

-

Trước đây dạng bột thường dùng ở các nhà máy đường thủ công. Vôi

boat phản ứng chậm, khó khống chế lượng chính xác, khi phản ứng tỏa nhiệt gây

Trang 21


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
phân hủy đường khử, làm cho màu sắc nước mía đậm. Hiện nay không sử dụng vôi
boat nữa.
-

Vôi dạng sữa vôi có tác dụng làm cho hỗn hợp đồng đều, khống chế được

dễ dàng. Nhưng bản thân sữa vôi có chứa một lượng nước nhất đònh làm tăng
lượng nhiệt bốc hơi. Hiện nay dạng sữa vôi được dùng rộng rãi trong các nhà máy
đường.
-

Canxi sacarat phản ứng với nước mía tương đối hoàn toàn nhưng cần pha

chế trước, không thuận tiện như sữa vôi. Có thể dùng caxi sacarat cho vào nước
mía nóng để đề phòng vôi làm đường khử phân hủy.
g. Lượng vôi
-

Lượng vôi dùng phụ thuộc vào thành phần nước mía, dao động trong

khoảng 0.5 – 0.9kg vôi trên 1 tấn nước mía. Trong thực tế sản xuất, thường dùng
pH để biểu thò lượng vôi cho vào nước mía. Mặt khác, khi đun nóng nước mía đã
cho vôi, trò số pH thường giảm từ 0.2 - 0.5 nên khi xác đònh pH cần căn cứ vào các
yếu tố làm giảm pH.

-

Trong trường hợp cho vôi vào nước mía lạnh, tác dụng giữa vôi & nước

mía không hoàn toàn. Khi đun nóng nước mía thì tác dụng này xảy ra hoàn toàn
hơn, vì vậy làm giảm pH.
2.1.2. Phương pháp sunfit hóa
- Phương pháp sunfit hóa còn gọi là phương pháp SO 2, vì trong phương pháp

này người ta dùng lưu huỳnh dưới dạng SO2 để làm sạch nước mía.
Phương pháp sunfit hóa có thể chia thành 3 loại:
 Phương pháp sunfit hóa acid
 Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh
 Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ
- Đặc điểm của phương pháp sunfit hóa acid là thông SO 2 vào nước mía đến

pH acid & thu được sản phẩm đường trắng. Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm
nên được dùng rộng rãi trong sản xuất đường.
- Đặc điểm của phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh là trong quá trình làm

sạch nước mía có 1 giai đoạn tiến hành ở pH cao. Hiệu quả làm sạch tương đối tốt,
Trang 22


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
đặc biệt đối với loại nước xấu & nhiều sâu bệnh. Nhưng do sự phân hủy đường
tương đối lớn, màu mía đậm, tổn thất đường nhiều nên hiện nay không sử dụng.
Phương pháp này là dùng 2 điểm pH =7 (trung tính) & pH = 10.5-11.5 (kiềm
mạnh). Do dùng pH kiềm mạnh nên có thể loại được P 2O5, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO
… nhưng điều kiện công nghệ của phương pháp này chưa ổn đònh.

-

Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ (pH = 8 -9) có đặc điểm là chỉ tiến hành

thông SO2 vào nước mía không thông SO2 vào mật chè & sản phẩm đường thô.

Trang 23


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Nước mía hỗn
hợp
Cho vôi

(pH = 8-9)

Đun nóng

(t = 50-600C)

Ca(OH)2

SO2

Trung hòa

(pH= 7-7.2)

Đun nóng

(t=100- 1050C)

Nước bùn

Lắng

Lọc ép
Bùn
Nước mía trong
Nước lọc trong
Cô đặc

Mật
chè

Hình 2.5: Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ
Trên cơ sở phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ, hiện nay trong công nghệ sản
xuất đường của nhà máy đường Quãng Ngãi & Bình Dương có giai đoạn thông SO 2
lần II như sau:

Trang 24


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Nước mía hỗn
hợp
Đun nóng lần I

(t=70-750C)
(pH = 9-9.5)

Trung hòa
SO2

Thông SO2 lần I

(pH= 7-7.2)

Đun nóng lần II

(t=100- 1020C)

Tản hơi, lắng

Nước bùn
Trộn bã

Nước lắng trong

Lọc chân không
Nước lọc trong

Vụn bã
mía
Bùn

Gạt bọt
Bốc hơi nhiều nồi
SO2

Thông SO2lần II

(pH=6.2-6.4)

Mật
chè

Hình 2.6: Công nghệ sản xuất đường của nhà máy đường Quãng Ngãi & Bình
Dương
2.1.3. Phương pháp cacbonat hóa

Phương pháp CO2 (còn gọi là phương pháp cacbonat hóa) là phương pháp có
nhiều ưu điểm. Phân loại phương pháp này như sau:
 Phương pháp thông CO2 một lần
 Phương pháp thông CO2 “chè trung gian”
Trang 25