LÀM SẠCH nước mía BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA vôi

LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VƠI

I.

GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP GIA VƠI LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

Phương pháp gia vơi là phương pháp dùng vơi để làm sạch nước mía có từ lâu đời, từ hơn
300 năm nay và là phương pháp đơn giản nhất.
Phương pháp làm sạch nước mía chỉ dưới tác dụng của vôi và nhiệt, thu được sản phẩm
đư
Sự tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2 là động lực của phương pháp vôi.
1. Phương pháp cho vôi vào nước lạnh
Nước mía hỗn hợp từ cơng đoạn ép chứa nhiều vụn bã mía, đất cát, chất huyền phù cần
được lọc bằng lưới lọc để loại cám mía. Cân và bơm trực tiếp đến thùng trung hồ, rồi
cho vơi vào (khoảng 0.5- 0.9 kg vơi/tấn mía). Khống chế pH nước mía gia vôi trong
khoảng 7.2-7.5 (thông thường khoảng 7.5). Khuấy đều nước mía, sau đó bơm đến thiết
bị gia nhiệt, đun nóng đến nhiệt độ sơi (105°C). Hơi và khí khơng ngưng thốt đi, sau đó
đi vào thùng lắng và chất kết tủa từ từ lắng xuống phân thành nước mía trong và nước
bùn. Đem lọc nước bùn thu được nước mía lọc trong, hỗn hợp với nước mía trong và
nước lọc trong đem đi cơ đặc.
Quy trình cơng nghệ


Thuyết minh quy trình
(1) Nước mía hỗn hợp ban đầu có pH=5.0-5.5, là nước mía tổng hợp rút ra bằng
phương pháp ép hoặc phương pháp khuếch tán.


(2) Cho hỗn hợp nước mía qua lưới lọc nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất (cám mía
và bã mía) cịn sót lại trong dịch ép hay các chất rắn lạ. Loại bỏ bã để tránh ở nhiệt độ cao
bã, vụn mía thủy phân gây khó khăn cho cơng đoạn sau.

(3) Cho sữa vơi vào trung hịa pH= 7.2-7.5
Mục đích của giai đoạn nay là đưa pH lên mức đủ để ngăn phát sinh ra các phản ứng
thủy phân đường khử. Ban đầu ta đưa pH lên cao hơn 7.0 một ít vì khi đó phản ứng chưa
an tồn, sau khi khuấy thì pH giảm về cịn 7.0 như mong muốn.
Phản ứng tạo kết tủa với P2O5_là chất phi đường tốt có trong nước mía
P2O5 + H2O  2H3PO4
2H3PO4 + 3Ca(OH)2  6H2O + Ca3(PO4)2
+ Làm kết tủa đông tụ các chất không đường do ion Ca2+ phản ứng với các anion tạo
thành muối canxi không tan.
+ Làm cho những chất kết tủa được tạo thành có tác dụng kéo theo những chất rắn lơ
lửng và những chất không đường khác để kết tủa được hoàn toàn.
(4) Gia nhiệt (102-105°C)
+ Thúc đẩy phản ứng tạo kết tủa
+ Nhiệt độ tăng cao làm tỷ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ,
giảm độ nhớt  tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa
+ Tăng hiệu quả lắng lọc
+ Loại khơng khí trong nước, giảm bớt sự tạo bọt
+ Tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men acid và sự xâm nhập của vi sinh vật vào
nước mía.
Sau khi gia nhiệt nước mía được đem đi lắng (5) để loại bỏ kết tủa. Khi lắng thì ta thu
được 2 thành phần: Nước lắng trong (6) và nước bùn (7). Nước bùn sẽ được đem đi lọc
lấy nước lọc trong (10) và loại bỏ bùn.
(8) Lọc nước bùn:
+ Nước bùn chủ yếu: Nước đường, bùn cát, vụn bã mía, chất lơ lửng, chất kết tủa.
Nước bùn cịn khoảng >90% nước mía do đó cần phân ly và thu hồi.
Mục đích: Loại bỏ hồn tồn tạp chất khơng tan, chất kết tủa và loại bỏ cám mía.
2. Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng:
Quy trình cơng nghệ:

b. Thuyết minh quy trình:
(1) Nước mía hỗn hợp ban đầu có pH=5.0-5.5, là nước mía tổng hợp rút ra bằng
phương pháp ép hoặc phương pháp khuếch tán
(2) Lọc: Cho nước mía đi qua lưới lọc để loại các tạp chất (cám mía, bã mía) tránh ở
nhiệt độ cao bã, vụn mía bị thủy phân gây khó khăn cho sản xuất.


(3) Gia nhiệt (102-105°C):
Gia nhiệt trước khi gia vôi. Làm giảm khả năng hịa tan vơi, tăng sự chuyển hóa
đường saccaroza (pH=5-5,5)
- Tác dụng:
+ Giúp loại khơng khí ra khỏi nước mía, giảm sự tạo bọt.
+ Ngưng tụ các chất keo (anbumin, silic hydroxit) có trong nươc mía hỗn hợp giảm
độ nhớt của nước mía hỗn hợp tạo thuận lợi cho các q trình sau.
+ Có tác dụng diệt cơn trùng, đề phòng hiện tượng lên men acid, chống sự xâm nhập
của vi sinh vật vào nước mía.
(4) Gia vơi:
Cho vơi vào thùng trung hịa, khấy trộn đều
Mục đích của cho vơi vào là:
+Trung hịa nước mía hỗn hợp ngăn ngừa phản ứng acid của dung dịch nước mía hỗn
hợp và hạn chế sự chuyển hóa đường saccaroza.
+ Tạo kết tủa:
P2O5 + H2O  2H3PO4
2H3PO4 + 3Ca(OH)2  6H2O + Ca3(PO4)2
(5) Lắng:
Sau khi gia vơi vào nước mía được đem đi lắng ở thiết bị lắng để loại bỏ kết tủa. Khi
lắng thì ta thu được 2 thành phần: Nước lắng trong và nước bùn. Nước bùn sẽ được đem
đi lọc lấy nước trong và loại bỏ bùn.
(8) Lọc nước bùn:
+ Nước bùn chủ yếu: Nước đường, bùn cát, vụn bã mía, chất lơ lửng, chất kết tủa.

Nước bùn cịn khoảng >90% nước mía do đó cần phân ly và thu hồi.
+ Mục đích: Loại bỏ hồn tồn tạp chất khơng tan, chất kết tủa và loại bỏ cám mía.
(11)Nước mía trong:


Trộn nước lọc trong và nước lắng trong ta sẽ thu được nước mía trong
3. Phương pháp cho vơi phân đoạn
Quy trình cơng nghệ:

(3) Cơng đoạn cho vơi sơ bộ nâng pH nước mía lên 6.4 nhằm giảm sự chuyển hóa
đường do pH thấp, hạn chế sậm màu đường.
(4) Gia nhiệt nâng nhiệt độ dung dịch lên 102-1050C để:
+ Thúc đẩy phản ứng tạo kết tủa:
P2O5 + H2O  2H3PO4
2H3PO4 + 3Ca(OH)2  6H2O + Ca3(PO4)2
+ Giảm độ nhớt
+ Tăng hiệu quả lắng, lọc


+ Loại khí, giảm sự tạo bọt
+ Tiệt trùng, đề phòng sự xâm nhập của vi sinh vật
(5) Ngay sau đó, gia vơi lần 2 nâng pH dung dịch lên 7.6 ở pH này xảy ra hàng loạt
phản ứng keo tụ kết tủa và keo tụ.
II.
CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG PHÁP VƠI
Chất lượng vơi:
Chất lượng của vơi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch. Để có hiệu quả làm sạch
tốt, vơi cần có tiêu chuẩn nhất định. Nếu vôi quá nhiều tạp chất, khi cho vôi vào nước
mía sẽ làm tăng tạp chất, lắng lọc và kết tinh khó khăn. Do đó tiêu chuẩn của vơi quy
định như sau: CaO > 85%, Fe2O3, Al2O3 < 1%, MgO < 2%, CaCO3 < 1%.

Trong thành phần vôi chủ yếu là CaO. Ngoài ra cần chú ý đến hàm lượng MgO. Nếu
MgO > 2 % sẽ gây những tác hại sau:
- Giảm thấp độ hịa tan của vơi.
- Thời gian lắng kéo dài.
- Tác dụng với đường khử tăng màu sắc của nước mía.
- MgO có độ hịa tan lớn là thành phần chủ yếu gây đóng cặn ở thiết bị bốc hơi.
- Làm cho đường có vị đắng. Các thành phần khác như: Al 2O3, Fe2O3 , SO2 làm tăng
chất keo, tăng màu sắc của nước mía và đóng cặn trong thiết bị.
Độ hịa tan của vơi:
Độ hịa tan của vôi trong dung dịch đường lớn hơn độ hịa tan của vơi trong nước và
giảm theo nhiệt độ tăng.
Độ hịa tan của nước vơi mới, cũ và sống cũng khác nhau.
Nồng độ sữa vôi:
Nồng độ sữa vôi thường trong khoảng 10-18 Be. Nồng độ sữa vôi tương đối cao tác
dụng tạo kết tủa nhanh, giảm lượng nhiệt bốc hơi. Nhưng nồng độ sữa vôi quá đặc sẽ làm
tắc đường ống dẫn, khó tác dụng đều với nước mía, có thể gây hiện tượng kiềm cục bộ
làm đường khử phân giải.
Tác dụng của khuấy sau khi cho vôi:


Sau khi cho vơi vào nước mía, khuấy có tác dụng phân bố vơi đều trong nước mía,
phản ứng vơi được hồn tồn. Trường hợp nồng độ sữa vơi cao, khuấy rất cần thiết, tránh
được hiện tượng kiềm cục bộ. Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng, nếu kéo dài thờì gian
khuấy nước mía sau khi cho vơi sẽ có tác dụng làm sạch, có thể tăng độ tinh khiết của
nước mía, dung tích nước bùn giảm.
Các dạng cho vơi vào nước mía hỗn hợp:
Có 3 dạng: Sữa vơi Ca(OH)2, vơi bột CaO, saccarat canxi. Sữa vơi có tác dụng hóa
học đều, khống chế dễ dàng. Nhưng bản thân sữa vơi có chứa một lượng nước nhất định,
làm tăng lượng nhiệt bốc hơi. Hiện nay dạng sữa vôi được dùng rộng rãi trong các nhà
máy đường.

Lượng vôi dùng:
Lượng vôi dùng phụ thuộc vào thành phần nước mía. Đối với phương pháp vơi, mỗi tấn
mía dùng khoảng 0,5-0,9 kg vơi.
Cơng nghệ sản xuất đường 50 Trong thực tế sản xuất thường dùng pH để biểu thị lượng
vơi cho vào nước mía. Mặt khác khi đun nước mía đã cho vơi, trị số pH thay đổi (thường
giảm từ 0,2-0,5) nên khi xác định pH cần chú ý đến các yếu tố làm giảm trị số pH.
Trong trường hợp cho vôi vào nước mía lạnh, tác dụng giữa vơi và nước mía khơng hồn
tồn khi đun nóng sẽ hồn tồn hơn, do đó giảm pH.
Lúc nước mía sơi, một phần Ca 3(PO4)2 có thể phân ly thành Ca(OH) 2.nCa3(PO4)2 không
tan và một muối axit hịa tan, vì vậy sau phân ly làm giảm pH.
Khi đun nóng Ca2 HPO4 sẽ kết hợp với vơi tạo thành canxi photphat kết tủa và H3PO4:
Ca2 HPO4 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + H3PO4
Khi nhiệt độ cao và môi trường kiềm, đường khử bị phân hủy tạo thành chất màu và axit.
Do có sự giảm pH khi đun nóng nên trị số pH trong sơ đồ công nghệ là trị số pH sau khi
đun nóng. Thơng thường khống chế pH nước mía khoảng trên dưới 7,0.
Hàm lượng P2O5 trong nước mía:
Trong phương pháp vơi hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa vôi
và P2O5.Ca3(PO4)2. Trong nước mía thường tồn tại hai dạng: dạng keo và dạng tinh thể.
Dạng tinh thể làm sạch nước mía, ngược lại dạng keo gây trở ngại cho lắng, lọc và kết
tinh đường.


Sự hình thành kết tủa Ca 3(PO4)2 nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ ion Ca 2+ và PO4
3. Trong phương pháp vôi, khi cho vôi đến pH = 7,0, nồng độ ion Ca 2+ có thể đủ để phản
ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2, nhưng thường hàm lượng P2O5 trong nước mía rất thấp. Theo
nghiên cứu người ta thấy hàm lượng P 2O5 cần thiết vào khoảng 300 mg P2O5/l nước mía.
Nếu hàm lượng P2O5 q ít, có thể cho vào nước mía H3PO4 hoặc muối photphat hịa tan
để nâng cao hiệu quả làm sạch.
Nhiệt độ cho vôi:
Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 105°C. Nhiệt độ cao có tác dụng tăng kết tủa làm

giảm dung tích nước bùn, nhưng có thể làm tăng màu sắc nước mía (do phân hủy đường
khử và có thê làm cho một phần keo kết tủa hịa tan lại). Vì vậy cần khống chế nhiệt độ
nước mía đến sơi hoặc cao hơn một chút là thích hợp.
III.

SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA VƠI
LÀM SẠCH NƯỚC MÍA
1) Phương pháp gia vơi vào nước mía nóng
- Ưu điểm
Lưu trình cơng nghệ đơn giản, tổn thất đường do chuyển hóa tương đối ít, chất kết tủa
tương đối rắn chắc, quản lí thao tác thuận lợi.
- Nhược điểm
Hiệu suất làm sạch thấp. Độ hòa tan của vôi ở môi trường lạnh tăng, khi gia nhiệt
độ hịa tan của vơi giảm dần đến đóng cặn trong thiết bị gia nhiệt và bốc hơi.
Gia vôi lạnh các loại vi khuẩn dễ sinh trưởng và phát triển, nó kết hượng với đường
tạo thành loại keo đường quay phải ngồi làm tổn thất đường nó cịn làm tắt đường ống
thiết bị.
2) Phương pháp gia vơi vào nước mía lạnh
- Ưu điểm
Loại được nhiều chất keo, hiệu suất làm sạch tốt hơn gia vôi lạnh, tốc độ tăng tương
đối nhanh, lượng vôi giảm 15% so với phương pháp gia vơi lạnh, hiện tượng đóng cặn
giảm.
- Nhược điểm
Chất kết tủa khơng được rắn chắt, thể tích nước bùn so với gia vơi lạnh lớn hơn, thậm
chí có lúc nước mía trong chảy khó hơncó thể cho chất trợ lắng để giảm thời gian lắng
và nước bùn.
3) Phương pháp gia vôi phân đoạn
- Ưu điểm

Qua 2 lần gia vơi có thể lợi dụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để loại nhiều chất
không đường nên nước mía trong, nước bùn dễ lọc, loại được chất keo nito>80%, loại
phần lớn sáp mía đến 90%.
- Nhược điểm
Lưu trình cơng nghệ phức tạp nên chỉ dung phương pháp này để xử lí nước mía khó
làm sạch.
(1)

(2)

(3)

Số lần gia vôi

1

1

2

Số lần gia nhiệt

0

Số điểm ngưng tụ

1

Lần 1: 60°C
Lần 2: 102-104°C

1

Lần 1: 90°C
Lần 2: 102-104°C
2

Độ rắn chắc của chất Tốt
kết tủa
Thể tích nước bùn
Thấp

Kém

Tốt

Cao >(1)

Thấp nhất

Lưu trình cơng nghệ

Đơn giản

Đơn giản

Phức tạp

Hiệu quả làm sạch

Thấp nhất

Trung bình

Cao nhất

IV.

ST
T
1

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

Phương pháp
Phương pháp vơi

Ưu điểm
- Vốn đầu tư ít
- Thiết bị, quy trình
cơng nghệ, quản lý
điều hành đơn giản

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


2

Phương
sunfit hóa

pháp

3

Phương
pháp
cacbonat hóa

- Sản xuất ra sản
phầm đường kính
trắng
- Vốn đầu tư ít
- Thiết bị, quy trình
cơng nghệ, quản lý
điều hành dễ dàng
- Sản xuất đường
kính trắng có chất
lượng cao
- Hiệu suất thu hồi
cao

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

- Thiết bị quy trình
cơng nghệ phức tạp,
u cầu kỹ thuật cao
- Điều hành quản lý
khó khăn