So sánh các biện pháp làm sạch nước mía

CHỦ ĐỀ : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC
MÍA

GVHD : THÁI VĂN ĐỨC
LỚP : 53CNTP-1
NHÓM : 7


I.Tổng quan về các phương pháp làm sạch nước mía

 Đường là một thức ăn quan trọng cho sự sống của con người, đường là sản phẩm dinh dưỡng chủ yếu
cần thiết cho cơ thể con người.

Để có lượng đường cho chúng ta sử dụng hằng ngày, thì phải trải qua một quá trình hết sức phức tạp, từ
việc trồng mía, thu hoạch mía, xử lý mía,..., đến việc nấu đường, phân loại và đóng bao.Trong đó, việc làm
sạch nước mía sau khi ép là công đoạn không thể thiếu trong việc sản xuất đường, giúp cho đường được
sạch hơn và đạt chất lượng tốt hơn.


I.1.Giới thiệu về 3 phương pháp làm sạch.
Hiện nay, sản xuất đường thông thường có 3 phương pháp làm sạch nước mía : Phương pháp vôi hoá,
phương pháp sunfit hoá, phương pháp cacbonat hoá.

Trong các phương pháp làm sạch đều bao gồm các công đoạn chung

như gia nhiệt, trung hoà, lắng,

lọc…để loại chất không đường và giảm màu sắc của nước mía hỗn hợp.

Mỗi phương pháp làm sạch có yêu cầu kỹ thuật, thiết bị khác nhau nhưng đều hướng tới giảm đường
sacaroza bị chuyển hóa vì nó làm giảm sản lượng đường, giảm hiệu suất thu hồi đường. Đó là một sự tổn

thất rất nghiêm trọng trong sản xuất đường.


I.1.Giới thiệu về 3 phương pháp làm sạch.

Phương pháp vôi hoá
Dùng vôi và nhiệt để làm sạch nước mía.
 Đây là phương pháp đơn giản nhất và được con người áp dụng từ rất lâu.Ở nước ta, phương pháp
vôi được dùng để sản xuất đường thô.

Phương pháp cacbonat hoá
Dùng vôi và CO2 để làm sạch nước mía.
Phương pháp này sản xuất ra đường kính trắng, cho hiệu suất thu hồi đường cao nhưng vốn đầu tư
cao.


I.1.Giới thiệu về 3 phương pháp làm sạch.

Phương pháp sunfit hoá
Dùng vôi và khí SO2 để làm sạch nước mía.
 Phương pháp sunfit hóa trực tiếp sản xuất ra đường trắng, được dùng phổ biến ở nước ta.
Tuy nhiên :

• Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh khó khống chế trị số pH trung hòa, dễ sinh hiện tượng quá kiềm
hoặc quá axit. Do đó, phương pháp này không được dùng ở nước ta.

•Phương pháp sunfit kiềm nhẹ ít được dùng do dưới tác dụng của kiềm, đường khử dễ dàng bị phân
hủy, tăng màu sắc và hàm lượng muối canxi của nước mía.

I.2.Nguyên lý làm sạch nước mía
Phương pháp

Phương pháp

gia vôi

sunfit hóa

-Trong nước mía có sẵn PO43- 

Phương pháp cacbonat hóa

- Khi cho SO2 và vôi vào trong

CO2 tác dụng với vôi dư tạo kết

nước mía hoăăc mâăt chè sẽ xảy

tủa CaCO3 có khả năng hấp thụ

keo,chất màu, axit tạo muối không

ra các phản ứng mà mục tiêu

các chất không đường khác trong

tan… trong nước mía.

cuối cùng là tạo ra CaSO3.

dung dịch

- Hạn chế phản ứng do môi trường

CaSO3 là chất kết tủa có khả

 làm sạch nước mía

axit của nước mía

năng hấp thụ các chất không

 hạn chế sự phân huỷ đường

đường, chất màu, chất keo…

sacaroza.

trong nước mía.

bổ sung Ca

2+

 hấp thụ chất


II.So sánh các phương pháp làm sạch nước mía
II.1.Lượng vôi

 Các quá trình lý hóa của giai đoạn làm sạch nước mía phụ thuộc vào độ hòa tan của vôi.

Độ hòa tan của các loại vôi khác nhau
0
Nhiệt độ 0 C

Độ hòa tan của vôi, CaO g/l
Vôi sống

Vôi mới

Vôi cũ

100

0.249

0.230

0.201

90

0.302

0.245

0.210

80

0.366

0.305

0.278

50

1.380

0.829

0.132


II.1.Lượng vôi

Lượng vôi cho vào nước mía cần lớn hơn nhiều lần so với lượng vôi có thể hòa tan.
 Lượng vôi được sử dụng ở mỗi phương pháp làm sạch là khác nhau và cho hiệu quả khác
nhau. Nếu trong dung dịch nước mía thừa vôi sẽ tạo phản ứng kiềm và sẽ dẫn đến hàng loạt các
phản ứng phân hủy.


Bảng. Thông số cho vôi vào trong 3 phương pháp làm sạch
Phương pháp vôi

Phương pháp sunfit hóa

Phương pháp

Phương pháp

Phương pháp cho vôi phân

cho vôi vào

cho vôi vào

đoạn

Phương pháp cacbonat hóa

nước mía lạnh nước mía nóng

Công đoạn cho
vôi vào

Dạng vôi sử dụng

Trung hòa

Gia vôi sơ bộ (pH = 6 –

Gia vôi sơ bộ

Gia vôi sơ bộ (pH = 6,2 –

(pH = 7,2 – 7,5).

6,4)

(pH = 6,4 – 6,6)

6,6).

Cho vôi

Trung hòa

(pH = 7,6 – 8,2)

(pH = 6,8 – 7,2)

Sữa vôi

Sữa vôi

Sữa vôi


Tác dụng

Trung hòa nước mía.

Tạo kết tủa Ca3(PO4)2
hấp thụ các chất keo và các

Trung hòa nước mía và ngưng tụ keo trước khi đun nóng.

Trung hòa nước mía.

Trao đổi tạo kết tủa

Làm đông tụ và kết tụ

2K3PO4 + 3Ca(OH)2

Ca3(PO4)2
+ 6KOH

Lọc ép lần 1 dễ dàng

CaSO4

Giảm màu sắc của nước

chất không đường.
K2SO4 + Ca(OH)2

+ 2KOH
MgCl2 + Ca(OH)2

axit hữu cơ và keo

mía.

CaCl2
+ Mg(OH)2

Lượng vôi sử dụng
( tấn/ 1000 tấn mía)

0,79

1,15

17,3

Lượng vôi trong nước

449

540

892

mía trong
( mg CaO/ l)


II.1.Lượng vôi

Nhận xét:


•
•


•

Lượng vôi dùng trong phương pháp cacbonat hóa nhiều :
Gấp 21 lần so với phương pháp vôi.
Gấp 15 lần so với phương pháp sunfit hóa.
Vôi cho vào nước mía trong cả 3 phương pháp đều ở dưới dạng sữa vôi:
Tạo điều kiện cho sữa vôi hòa tan đồng đều trong nước mía, từ đó, nâng cao hiệu quả làm
sạch.

•

Việc khống chế lượng vôi vào dễ dàng.


II.2.Chất không đường

Phương pháp vôi hóa

Hiệu quả xử lý thấp vì quá trình làm sạch chủ yếu dựa vào việc tạo thành Ca 3(PO4)3 kết tủa. Khi kết
tủa này có tỷ trọng lớn thì có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa.Hàm lượng P 2O5 thấp
thì kết tủa Ca3(PO4)3 thấp, nếu bổ sung với tỷ lệ > 0.4% thì có thể làm tăng lượng bùn, tốn nhiều vôi,
giá thành cao hơn.


II.2.Chất không đường

Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng
- Loại được nhiều chất keo, hiệu quả làm sạch tốt hơn cho vôi vào nước mía lạnh, lượng
vôi giảm 15%.
- Tốc độ lắng nhanh, dung tích nước bùn nhỏ.

Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh
- Hiệu quả làm sạch thấp do độ hòa tan của vôi ở môi trường lạnh tăng nhưng khi gia nhiệt
thì độ hòa tan của vôi giảm dần đến đóng cặn. Dẫn đến, sự tương tác giữa vôi và nước mía
không hoàn toàn nên kết tủa tạo ít. Nên hấp thụ các chất không đường, chất keo ít.


II.2.Chất không đường

Phương pháp cho vôi phân đoạn
Loại nhiều chất không đường, loại chất keo chứa nitơ > 80%, loại phần sáp mía đến
90%. Dẫn đến, nước mía trong, nước bùn dễ lọc.

 Phương pháp sunfit hóa
Hiệu quả xử lý cao hơn phương pháp vôi vì quá trình làm ngoài bổ sung vôi còn bổ sung
thêm SO2, lượng kết tủa tạo ra nhiều hơn ( CaSO3 , Ca3(PO4)2) nên loại được nhiều chất
không đường, chất keo,…Nhưng thấp hơn phương pháp cacbonat vì chỉ lợi dụng được một
điểm ngưng tụ.


II.2.Chất không đường

Phương pháp sunfit acid
- Hiệu quả làm sạch tốt hơn do có sự tham gia của H 3PO4 nên làm tăng lượng kết tủa
Ca3(PO4)2 để hấp thụ chất keo, chất không đường trong nước mía và tạo điều kiện cho
CaSO3 kết tủa hoàn toàn.
- Tuy nhiên, nếu cho hàm lượng H3PO4 quá nhiều thì chất kết tủa ở dạng tương đối xốp,
thể tích tăng lên.

Phương pháp cacbonat hóa

- Hiệu quả làm sạch tốt nhất. Loại được nhiều chất

keo, chất màu và chất vô cơ (Al 2O3,

Fe2O3, MgO, SiO, P2O5 ) vì phương pháp này có thể lợi dụng được hai điểm ngưng tụ keo.
- Hàm lượng muối canxi trong nước mía trong ít.


Bảng so sánh hiệu quả làm sạch của các phương pháp
( Theo giáo trình Công nghệ đường mía của PGS Nguyễn Ngộ )

Phương

Phương

Phương

pháp vôi

pháp sunfit

pháp

hóa

cacbonat hóa

Lượng vôi dùng (tấn/1000 tấn mía)

0.79

1.15

17.1

Lượng vôi trong nước mía trong (mg CaO/l)

449

540

222

90.5

92.4

31.8

14.5

29.6

16.3

9.3

21.0

nước mía hỗn hợp

68.1

62.8

70.2

chất vô cơ SO3

nước mía trong

60.1

64.2

39.9

(kg/10000

nước mía hỗn hợp

12.0

24.3

24.0

5.0

2.1

1.6

_

14.4

4.3

40.9

36.4

18.6

Hiệu quả làm sạch
Chất không đường trong nước mía trong .100
chất không đường trong nước mía hỗn hợp
nước mía hỗn hợp
SiO2

Kg, mía)

P2O5

nước mía trong

nước mía trong
nước mía hỗn hợp

CaO

nước mía trong


II.2.Chất không đường

Nhận xét:
Qua bảng so sánh hiệu quả làm sạch của 3 phương pháp, ta thấy:

 Hiệu quả làm sạch của phương pháp cacbonat là tốt nhất. Sau khi làm sạch hàm lượng
chất không đường, chất vô cơ trong nước mía trong là thấp nhất.

 Hiệu quả làm sạch của phương pháp vôi là thấp nhất.
 Tuy nhiên, phương pháp sunfit hóa được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất
đường nhất.


II.3. Tổn thất đường trong quá trình làm sạch

 pH ảnh hưởng đến lượng đường thu hồi.
Khi nước mía ở môi trường axit (pH< 7) sẽ làm chuyển hoá đường sacaroza và tạo thành
hỗn hợp đường glucoza và fructoza gọi là phản ứng nghịch đảo:
C12H22O11 + H2O

C6H12O6 + C6H12O6

 Tốc độ chuyển hoá tăng theo sự tăng nồng độ [H+] trong nước mía, nếu nồng độ H+
trong nước mía càng lớn thì tốc độ chuyển hoá càng nhanh dẫn đến tổn thất đường lớn.

 Mặt khác, các axit khác nhau cũng làm chuyển hoá sacaroza với tốc độ khác nhau.
Tên axit

Tốc độ chuyển hoá

Tên axit

Tốc độ chuyển hoá

HCl

100,0

Axit focmic

1,53

H2SO3

30,4

Axit malic

1.27

H3PO4

6,20

Axit lactic

1,07

Axit tactric

3,08

Axit axetic

0,40


II.3. Tổn thất đường trong quá trình làm sạch

 Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc không cần nhiệt độ cao,
saccaroza cũng bị phân huỷ thành aldehyt, axeton, axit hữu cơ và các tạp chất có màu vàng
nâu.
Môi trường có pH càng lớn thì saccaroza bị phân huỷ càng nhiều.
Ví dụ: Khi đun sôi trong 1 giờ ,nếu dung dịch đường saccaroza có:
pH = 8 - 9 thì saccaroza bị phân huỷ 0,05%
pH = 12

thì saccaroza bị phân huỷ 0,5%


Dưới tác dụng của các kim loại kiềm thổ, dung dịch đường biến thành sacarat (muối của nó)
Vídụ: Đường saccaroza tác dụng với hydroxytcanxi sẽ tạo ra các muối saccarat canxi theo phản ứng:
C12H22O11 + Ca(OH)2 f

C12H22O11.CaO + H2O(mônôsacarat canxi)

C12H22O11 + 2Ca(OH)2 f

C12H22O11.2CaO + 2H2O ( disacarat canxi)

C12H22O11 + 3Ca(OH)2

f C12H22O11.3CaO + 3H2O (trisacarat canxi)

phản ứng phân huỷ và tạo sacarat gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất do làm tăng tổn thất đường và độ nhớt của dung dịch.


Bảng số đo pH của nước mía ở một số công đoạn
trong các phương pháp làm sạch
(Theo giáo trình công nghệ đường mía của PGS Nguyễn Ngộ)
Phương

Gia vôi

Sunfit hoá

Cacbonat hoá

pháp
Công
đoạn

Trung hoà

Thông CO2, SO2

Nước mía

Nước mía

Phân

nóng

lạnh

đoạn

pH=

pH=

7.2-7.5

7.2-7.5

pH= 7.6

Axit

Một lần

pH= 6.8-7.2

pH1=3.4-3.8
pH2=6.2-6.6

Chè trung gian

Thông thường

pH=7.2-7.9

pH=7

pH1=10.5-11

pH1=10.5-11.3

pH2=7.8-8.5

pH2 =7.8-8.2

pH3=6-6.6

pH3 =6.8-7.2
pH4= 6.2-6.6


II.3. Tổn thất đường trong quá trình làm sạch

Nhiệt độ
Khi nước mía có tính acid (pH =5-5,5) dưới tác dụng của nhiệt, đường saccaroza bị
chuyển hoá tăng tổn thất đường.

 Vôi
Làm trơ phản ứng acid của nước mía và ngăn ngừa sự chuyển hoá đường saccaroza. Tuy
nhiên nếu cho quá lượng thì sẽ tác dụng với một phần đường saccaroza làm tăng tổn thất
đường, tăng độ nhớt do muối canxisacarat tạo nên.


II.3. Tổn thất đường trong quá trình làm sạch

Nhận xét:
Từ các yếu tố trên, có thể nói lượng đường tổn thất nhiều ở phương pháp:

Cho vôi vào nước mía nóng, cho vôi phân đoạn (môi trường nước mía duy trì ở pH < 7 ở nhiệt
độ cao)

 Phương pháp sunfit hóa (do nâng nhiệt rồi mới trung hòa, ngoài ra thông SO2 cũng không ảnh
hưởng đến sự phân hủy saccaroza)


II.4. Quy mô, thiết bị, chi phí.
Phương pháp vôi

Ưu
điểm

Phương pháp sunfit hóa

Phương pháp cacbonat hóa

-Vốn đầu tư ít

- Thiết bị, quy trình công nghệ,

-Vốn đầu tư ít
- Thiết bị, quy trình công nghệ,

-Hiệu suất thu hồi cao
-Đóng cặn ở thiết bị ít nên giảm

quản lí điều hành đơn giản.

quản lí điều hành đơn giản.

lượng tiêu hao hoá chất rửa thiết
bị.

-Sản xuất đường thô

- Sản xuất ra sản phẩm đường kính - Sản xuất ra đường kính trắng
trắng

Nhược điểm

-Hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp
- Sản xuất ra sản phẩm đường
vàng

- Sản phẩm đường khó bảo quản,
dễ hút ẩm và biến màu

chất lượng cao

-Quy trình công nghệ phức tạp
- Điều hành, quản lí khó.