37
3.2.1.1. Ngưng kết chất keo:
Chất keo trong nước mía chia làm 2 loại : keo thuận nghịch và keo không thuận nghịch
.Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (ví dụ, dưới tác dụng của nhiệt), nếu
thay đổi điều kiện của môi trường không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu. Keo
thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ nhưng nếu thay đổi điều kiện môi trường, có khả
năng trở lại trạng thái ban đầu.
Trong NMHH tồn tại 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước. Đa số keo trong
nước mía đều có tính ưa nước, mức độ ưa nước của chúng cũng khác nhau. Dưới tác dụng
của vi sinh vật, trong nước mía sản sinh các loại keo có tính nhớt và ưa nước như glucozan
và levulozan.
Keo tồn tại trong nước mía và ở trang thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc có lớp
nước bao bọc bên ngoài. Nếu vì 1 nguyên nhân nào đó, keo mất các tính chất trên và sẽ bị
ngưng kết.
Để ngưng kết keo, thường cho vào nước mía những chất điện li để thay đổi pH của môi
trường. Dưới điều kiện pH nhất định, keo hấp phụ chất điện ly và dẫn đến trạng thái trung
hoà điện. Lúc đó, keo mất trạng thái ổn định va ngưng kết. Ở trị số pH làm chất keo ngưng
kết gọi là pH đẳng điện. Điểm đẳng điện của các chất keo khác nhau thì khác nhau.
(pH
anbumin
= 4,6  4,9 ; pH
asparagin
= 3 )
Ở pH đẳng điện, đối với keo ưa nướcvà không ưa nước, sản sinh tác dụng trung hoà
điện theo sơ đồ sau:

Hình 3.1: Sơ đồ tác dụng trung hoà điện của chất keo

Ở nước mía có 2 điểm pH làm ngưng tụ chất keo: pH trên dưới 7 và pH trên dưới 11.
Điểm pH trước là điểm pH đẳng điện. Điểm pH sau là điểm ngưng kết của protein trong
môi trường kiềm mạnh. Điểm này không gọi là điểm đẳng điện vì lúc đó trong nước mía có
đường sa ca roza và lượng vôi nhiều sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ protein tạo thành
kết tủa.
Sản xuất đường theo phương pháp cacbonat hoá có thể lợi dụng 2 điểm ngưng tụ keo.
Đối với phương pháp sunfit hoá chỉ lợi dụng được một điểm ngưng tụ.
Keo ưa nước
Keo ngưng tụ
Kết tủa
Keo không
ưa nước
Mất nước Mất nước
Trung hòa điện
38
3.2.1.2 . Làm chuyển hoá đường sacaroza:
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:

[H
+
]
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6

sacaroza glucoza fructoza
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. Mặt khác, các axit khác nhau sẽ

làm chuyển hoá sac a roza với tốc độ khác nhau. VD: Nếu lấy tốc độ chuyển hoá sacaroza
của HCl là 100 thì tốc độ chuyển hoá của các axit khác như ở bảng 3.1
Bảng 3.1. Tốc độ chuyển hoá sacaroza của các axit khác nhau

Tên axit Tốc độ chuyển hoá Tên axit Tốc độ chuyển hoá
HCl
H
2
SO
3
( COOH )
2

H
3
PO
4
Axit tactric
A xit nitric
100,0
30,4
18,60
6,20
3,08
1,72
Axit focmic.
Axit malic.
Axit lactic.
Axit suxinic.
Axit axetic.


1,53
1.27
1,07
0,55
0,40

Tốc độ chuyển hoá sacaroza còn phụ thuộc vào nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian.
Khi nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian tăng thì tốc độ chuyển hoá tăng (hình 3.2).










Hình 3.2: Sự phụ thuộc chuyển hoá sacaroza vào nhiệt độ và pH
Đường bị chuyển hoá không chỉ gây tổn thất đường mà còn giảm độ tinh khiết của mật
chè và ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường.Sự tồn tại của glucoza và fructoza trong mật
cuối là hậu quả của sự chuyển hoá sacaroza.
3.2.1.3. Làm phân huỷ sacaroza:
Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân huỷ. Khi pH
càng cao, ượng chất phân huỷ càng lớn. Sản phẩm phân huỷ của sacaroza rất phức tạp:
fufurol, 5-hidroximetyl -fucfurol, metylglioxan, glixeandehyt, dioxiaxeton, axit lactic, axit
trioxiglutaric, axit trioxibuteric, axit axetic, axit focmic v v Những sản phẩm đó có thể
tiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của oxi không khí.
3.2.1.4. Làm phân huỷ đường khử:

Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3  2,4% đường khử. Khi nước mía ở môi trường
axit, sự tồn tại của đường khử tương đối ổn định. Ở pH = 3 đường khử ổn định nhất. Nếu
39
pH của nước mía hay dung dịch đường vượt quá 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân huỷ
đường khử, sự phân huỷ này dựa vào pH hay nhiệt độ. Tốc độ phân huỷ của đường khử
trong nước mía tương đối chậm. Hình 3.3cho thấy sự phân huỷ đường khử phụ thuộc vào
pH khác nhau, khi trị số pH càng cao, tốc đô phân huỷ càng lớn.












Hình 3.3. Anh hưởng của pH đến sự phân huỷ đường khử
( nhiệt độ : 100
0
C, thời gian: 1h)
Sản phẩm phân huỷ của đường khử tương tự sản phẩm phân huỷ của sacaroza.
3.2.1.5. Tách loại các chất không đường:
Đối với pH khác nhau, có thể tách loại được các chất không đường khác nhau.
Hình 3.4 cho thấy quan hệ giữa hiệu suất tách loại chất không đường ở các pH khác
nhau:
Khi pH = 7 -10, các muối vô cơ của Al
2

O
3
, P
2
O
5
, SiO
2
, Fe
2
O
3
, MgO dễ bị tách loại
trong đó Al
2
O
3
, P
2
O
5
, SiO
2
có thể bị loại hơn 95%, còn Fe
2
O
3
, MgO có thể bị loại đến 60%.
Khi pH khoảng 7,0, tách loại được 50% chất keo (pentozan).
Khi pH khoảng 5,6 trên 98% protein có thể bị tách loại, nếu vượt quá trị số pH đó,

hiệu quả tách loại rất thấp.

















40









Hình 3.4: Quan hệ giữa pH và hiệu quả tách loại chất không đường.
Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường, không nên tách loại đơn độc từng

chất mà phải xét 1 cách toàn diện để tách loại nhiều chất không đường.
Hiệu quả tách loại chất không đường còn phụ thuộc vào giống mía và hiệu quả làm
sạch có thể biểu thị bằng hiệu quả loại chất không đường.
3.2.2 . Tác dụng của nhiệt độ:
Phương pháp dùng nhiệt để làm sạch nước mía là một trong những phương pháp quan
trọng. Để đảm bão chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất thu hồi đường cần khống chế
điều kiện nhiệt độ.
Khống chế nhiệt độ tốt sẽ thu được những tác dụng chính sau:
a. Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt. Tăng nhanh các quá trình phản ứng
hoá học.
Ví dụ: Tạo thành CaSO
3
và CaCO
3
kết tủa, trong các phương pháp làm sạch.
b. Có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật vào
nước mía.
c. Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, tăng
nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa.
Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thường gặp các trường hợp không tốt sau:
+ Nước mía ở pH = 5  5,5 có tính axit, dưới tác dụng nhiệt, đường sacaroza bị chuyển
hoá tăng tổn thất đường.
+ Nếu thời gian tác dụng nhiệt kéo dài, và ở nhiệt độ cao thường sinh ra hiện tượng
caramen hoá ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía, làm nước mía có màu sẫm.
+ Trong NMHH có chứa hàm lượng đường khử nhất định, dưới tác dụng của nhiệt độ,
đặc biệt ở nhiệt độ cao, đường khử bị phân huỷ tạo các chất màu và các axit hữu cơ.
+ Đun nóng nước mía có tác dụng thuỷ phân vụn mía, sản sinh chất keo.
3.2.3. Tác dụng của các chất điện ly
3.2.3.1. Vôi :
Vôi là hóa chất quan trọng được dùng nhiều trong sản xuất đường. Các phương pháp

sản xuất đường hiện nay đều dùng vôi.
Vôi là chất vô định hình có độ phân tán cao. Khi hòa tan trong nước có tính chất keo.
Độ hòa tan của vôi trong nước còn giảm khi nhiệt độ tăng. Herzfelt tìm được công thức độ
hòa tan của vôi phụ thuộc vào nhiệt độ:
Z = 0,1394 - 0,000649t - 0,00000157t
2

Trong đó: Z : độ hòa tan của vôi
t : nhiệt độ, OC.
41
Ngoài ra độ hòa tan của vôi còn phụ thuộc vào hàm lượng chất khô của dung dịch, nồng
độ đường sacaroza và chất không đường.
Độ hòa tan của vôi tăng khi nhiệt độ giảm và nồng độ của đường và chất không đường
tăng.
Tác dụng của vôi
- Trung hòa các axit hữu cơ và vô cơ.
- Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo.
- Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hóa đường
sacaroza.
- Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường, đặc biệt protein, pectin, chất màu và
những axit tạo muối không tan.
- Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hóa, amit. Do đó để hạn
chế sự phân hủy đường cần có những phương án cho vôi thích hợp: cho vôi vào nước mía
lạnh, cho vôi vào nước mía nóng, cho vôi phân đoạn
- 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 nưóc mía: Với độ kiềm khi có 0,35% CaO, phần lớn vi sinh vật không sing
trưởng. Tuy nhiên có trường hợp phải dùng đến lượng 0,8% CaO.
* Tác dụng của ion Ca
2+


- Những phản ứng do tác động của ion Ca
2+
thuộc loại phản ứng kết tủa và đông tụ.
Ion Ca
2+
có thể phản ứng với những anion để tạo ra muối canxi là những chất không tan:
Ca
2+
+ 2A
-
= CaA
2

Trong đó A: anion.
Tùy theo độ hòa tan của muối canxi trong nưóc mía, có thể chia làm 3 nhóm như sau:
Muối canxi không tan: muối cacbonat, oxalat, sunfat hoặc photphat canxi.
Muối canxi khó tan: muối của axit glicolic, glioxilic, malonic, adipic, sucxinic,
tricacboxilic và hidroxixitronic.
Muối ccanxi dễ tan như muối Canxi của các axit focnic, propionic, lactic, butiric,
glutaric, sacarinic, asfactic và glutamic.
Tác dụng của ion OH


Ion OH
-
từ nước vôi cho vào nước mía có tác dụng trung hòa axit tự do. Ion OH
-
tác
dụng với ion kim loại tạo thành muối.

2Al
3+
+ 3[Ca
2+
+ 2(OH)
-
= 2Al(OH)
3
+ 3Ca
2+

Mg
2+
+ Ca
2+
+ 2(OH)
-
= 2Mg(OH)
2
+ Ca
2+

Những ion trên tồn tại trong dung dịch ở dạng hidroxit
Nếu trong dung dịch thừa vôi sẽ tạo những phản ứng kiềm và sẽ dẫn đến hàng loạt
phản ứng phân hủy.
3.2.3.2. Lưu huỳnh đioxit SO
2

SO
2

dùng trong sản xuất đường có thể ở dạng khí, lỏng hoặc muối (NaHSO
3
, Na
2
SO
3
,
Na
2
S
2
O
4
), và hiện nay thường dùng nhất là dạng khí.
SO
2
có khả năng giảm pH (mà ở trị số pH thấp hiệu quả tẩy màu tốt hơn) nên khí SO
2
tác dụng mạnh hơn NaHSO
3
và Na
2
SO
3
.
Tác dụng của SO
2
:
- Tạo kết tủa CaSO
3

có tính hấp phụ :
Khi cho SO
2
vào nước mía có vôi dư, phản ứng xảy ra như sau:
42
Ca(OH)
2
+ H
2
SO
3
= CaSO
3
+ 2H
2
O .
CaSO
3
là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường, chất màu và chất
keo có trong dung dịch.
- Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch:
Nước mía sau khi trung hòa, một phần chất keo bị loại nên làm giảm độ nhớt mật chè.
Hơn nữa trong nước mía có hàm lượng kali, canxi nhất định. Sau khi thông khí SO
2
tạo thành
canxi sunfit và kali sunfit:
K
2
CO
3

+ H
2
SO
3
= K
2
SO
3
+ CO
2
+ H
2
O
CaCO
3
+ H
2
SO
3
= CaSO
3
+ CO
2
+ H
2
O
Sự thay đổi từ muối K
2
CO
3

, CaSO
3
thành K
2
SO
3
, CaSO
3
có ý nghĩa quan trọng. Muối
cacbonat có khả năng tạo mật lớn và có ảnh hưởng đến màu sắc của dung dịch đường. Muối
sunfit khả năng tạo mật kém và lại có khả năng làm giảm độ kiềm và độ nhớt của mât chè, có
lợi cho thao tác nấu đường và kết tinh, đồng thời hạn chế sự phát triển của sinh vật.
- Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu:
Tẩy màu : SO
2
là chất khử có khả năng biến chất màu của nước mía hoặc mật chè thành chất
không màu sắc hoặc màu nhạt hơn. Có thể biểu diển sự khử theo sơ đồ sau:
SO
2
+ H
2
O = H
+
+ HSO
3
-

HSO
3
-

+H
2
O = HSO
4
-
+ H
2





Chất màu Chất không màu
Nhưng những chất màu bị khử, dưới tác dụng của oxi không khí lại trở thành chất màu.
Điều đó giúp ta giải thích được hiện tượng sinh màu trong thời gian bão quản đường thành
phẩm sản xuất theo phương pháp SO
2
. Đối với mật chè và đường non hiện tượng trở lại màu
trên không nhiều.
H
2
SO
3
và muối của nó khử màu kém hơn Na
2
S
2
O
4
vì từ hidrosunfit sản sinh đến 6

nguyên tử hidro :
Na
2
S
2
O
4
= 2Na
+
+ S
2
O
4
2-

S
2
O
4
2-
+ 4H
2
O = 2HSO
4
-
+3H
2

Ngăn ngừa sự tạo màu:
SO

2
không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự sinh màu, tác dụng này còn quan
trọng hơn cả sự khử màu. Cơ chế ngăn ngừa tạo màu là bao vây nhóm cacbonyl theo sơ đồ
sau:


Nhờ vậy ngăn ngừa được khả năng tạo màu Melanoidin.
SO
2
còn là chât xúc tác chống oxi hóa, nó ngăn chặn ảnh hưởng không tốt của oxi không khí
(O
2
không khí chỉ phát huy tác dụng khi có chất xúc tác như khi có mặt Fe
2+
, Fe
3+
, Cu
2+
). SO
2
khử
Fe
3+
thành Fe
2+
. Khi thông SO
2
có tác dụng khử ion sắt .
- Làm cho CaSO
3

kết tủa tạo thành chất tan.
Tính chất của CaSO
3
không tan trong nước nhưng tan trong H
2
SO
3
. Do đó nếu cho SO
2
quá
lượng có thể làm CaSO
3
kết tủa thành hòa tan.
CaSO
3
+ SO
2
+ H
2
O = Ca(HSO
3
)
2

Tương tự: K
2
SO
3



+ SO
2
+ H
2
O = 2KHSO
3


C = C + H
2
= H -C - C -H


C = O + H
2
O + SO
2
= C

HSO
3
OH
43
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, Ca(HSO
3
)
2
có thể phân giải thành CaSO
3
kết tủa tạo thành

chất đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt và bốc hơi
Ca(HSO
3
)
2
= CaSO
3
+ SO
2
+ H
2
O
3.2.3.3. CO
2
(cacbonđioxit):
Khí CO
2
được sản xuất từ lò vôi của nhà máy đường. Trước khi phản ứng CO
2
cần được hòa
tan trong nước. Do đó về mặt kỹ thuật sự hấp thụ CO
2
trong dung dịch kiềm có ý nghĩa quan trọng.
Tác dụng của CO
2
đối với qúa trình làm sạch nước mía.
- Tạo kết tủa với vôi: Trước hết, CO
2
hòa tan trong nước và thủy phân thành axit cacbonic đồng thời
CO

2
tác dụng với OH
-
tạo thành HCO
3
-
:
H
2
CO
3
= H
+
+ HCO
3
-

HCO
3
-
= H
+
+ CO
3
-2

Ion CO
3
-2
phản ứng với vôi theo phương trình

Ca
2+
+ CO
3
-2
= CaCO
3

Như vậy khi thông CO
2
vào

nước mía, CO
2
tác dụng với vôi dư tạo chất kết tủa:
CO
2
+ H
2
O = H
2
CO
3

CaO + H
2
O = Ca(OH)
2

Ca(OH)

2
+ H
2
CO
3
= CaCO
3
+ 2 H
2
O
CaCO
3
là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường cùng kết tủa.
- Phân ly muối sacarat canxi: Khi cho CO
2
vào nước mía, CO
2
phân giải muối sacarat thành sacaroza
và CaCO
3
kết tủa, lúc nhiệt độ tăng đến 70-80
0
C tác dụng phân hủy tương đối hoàn toàn.
C
12
H
22
O
11 .
CaO + CO

2
= C
12
H
22
O
11
+ CaCO
3

C
12
H
22
O
11
.2CaO + 2CO
2
= C
12
H
22
O
11
+ 2CaCO
3

C
12
H

22
O
11
.3CaO + 3CO
2
= C
12
H
22
O
11
+ 3CaCO
3

* Nếu thông CO
2
vào

nước mía quá lượng sẽ làm CaCO
3
kết tủa thành hòa tan.
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O = Ca(HCO
3
)

2

Muối Ca(HCO
3
)
2
dưới tác dụng nhiệt sẽ tạo thành CaCO
3
đóng cặn trong các thiết bị truyền
nhiệt và bốc hơi
Ca(HCO
3
)
2
= CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O
3.2.3.4. P
2
O
5
: (Photphat pentaoxit)
Hàm lượng photphat trong mía là yếu tố rất quan trọng. Bản thân cây mía chứa một hàm
lượng P
2
O

5
nhất định. Lượng P
2
O
5
trong mía phụ thuộc vào điều kiện canh tác, phân bón
Qua thí nghiệm và thực tế sản xuất, lượng P
2
O
5
có ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả làm sạch
nhất là đối với sản xuất đường thủ công.
Để có hiệu quả làm sạch tốt lượng P
2
O
5
trong nước mía cần 0,3 - 0,5 g/l, nhưng thường trong
nước mía ít khi đạt hàm lượng trên nên phải cho thêm vào, thường ở dạng muối super photphat
Ca(H
2
PO
4
)
2
. Trong sản xuất đường tinh luyện cho ở dạng axit photphoric.
Tác dụng chủ yếu của P
2
O
5
như sau :

P
2
O
5
dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành muối photphat canxi kết tủa
Ca(H
2
PO
4
)
2
+ Ca(OH)
2
= Ca
3
(PO
4
)
2
+ H
3
PO
4
+ H
2
O
Kết tủa Ca
3
(PO
4

)
2
có tỷ trọng lớn có khả năng hấp phụ chất keo và chất màu cùng kết tủa.
Chất keo trong nước mía chủ yếu là keo của axit silic, của sắt, nhôm. Khi vôi làm sạch nước mía có
đủ lượng P
2
O
5
nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng lên rõ rệt.
Trong sản xuất đường thủ công, tác dụng hấp phụ của Ca
3
(PO
4
)
2
là yếu tố chủ yếu để làm
sạch nước mía. Đối với việc tinh luyện đường vàng (đường thô), dùng axit photphoric để tách chất
màu của hợp chất phenol và sắt. Trong những thùng lắng đặc biệt có thể tách 20 -40 % chất màu.
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA:
3. 3.1. Phương pháp vôi:
Phương pháp vôi có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất làm sạch nước mía chỉ dưới
tác dụng của nhiệt và vôi và thu sản phẩm đường thô.
44
Phương pháp vôi có thê chia làm mấy loại sau đây:
- Cho vôi vào nước mía lạnh
- Cho vôi vào nước mía nóng
- Cho vôi nhiều lần đun nóng nhiều lần
3.3.1.1. Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh:



















Ưu điểm:
- Quản lý thao tác giản đơn
- Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính, tránh được chuyển hóa đường
sacaroza. Nếu cho vôi đều đặn có thể tránh được sự phân giải đường khử
Khuyết điểm:
- Lượng vôi dùng nhiều
- Độ hòa tan của vôi ở nước mía lạnh tăng. Nếu vôi quá thừa sau khi đun nóng vôi sẽ đóng cặn ở thiết
bị.
- Hiệu suất làm sạch thấp
3.3.1.2. Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng
Trước hết đun nước mía hỗn hợp đến nhiệt độ 105
0
C. Một số keo (anbumin, silic hidoroxit) bị
ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt và pH của nước mía hỗn hợp. Cho vôi vào thùng trung hòa, khuấy

trộn đều để kết tủa được hoàn toàn, sau đó loại chất kết tủa ở thiết bị lắng.
Ưu điểm: - Loại protein tương đối nhiều. Do nhiệt độ cao sự tạo kết tủa Ca
3
(PO
4
)
2
tương đối
hoàn toàn.
- Hiệu quả làm sạch tốt. Sự chênh lệch độ tinh khiết của nước mía cao.
- Tốc độ lắng lớn, dung tích nước bùn nhỏ
- Tiết kiệm được lượng vôi khoảng 15 - 20% so với phương pháp lạnh
Nhược điểm: - Sự chuyển hóa đường sacaroza tương đối lớn
- Khó khống chế màu sắc nước mía đậm
3.3.1.3. Phương pháp cho vôi phân đoạn
Đây là phương pháp ưu việt, được dùng từ năm 1936
Lưu trình công nghệ :



Nước mía hỗn hợp

Thùng trung hòa ( pH= 7,2-7,5)
Đun nóng ( 102- 105
0
C)
Thùng lắng
Nước lọc trong

Nước lắng trong

Nước bùn

Bùn
ÉP lọc

Cô đặc
Sữa vôi
Nước mía hỗn hợp

Cho vôi sơ bộ (pH =6 - 6,4)

Đun nóng lần 1 (t
0

= 90 - 105
0
C)

Cho vôi (pH = 7,6
-

8,2)

45
















Cho vôi lần 1 gọi là cho vôi sơ bộ, pH thường không quá 6,6. Lượng vôi cho vào khoảng 1/3
tổng lượng vôi còn lại cho vào lần 2. Khi đun nóng lần 1 nếu nhiệt độ < 90
0
hiệu quả làm sạch không
tốt. Cho vôi lần 2 pH = 7,8 là tương đối thích hợp, nếu cao quá dung dịch kiềm tính mạnh tăng phân
giải đường.
Ưu điểm : - Hiệu suất làm sạch tốt, loại chất không đường nhiều: Qua 2 lần gia vôi có thể lợi
dụng được 2 điểm ngưng tụ khác nhau để loại chất không đường nên nước mía
trong, bùn lọc dễ, chất keo chứa nitơ loại 80%, sáp mía loại 90%
- Tiết kiệm khoảng 35% so với phương pháp lạnh.
Khuyết điểm : - Sơ đồ công nghệ phức tạp
- Sự chuyển hóa và phân giải sacaroza tương đối lớn
3.3.1.4. Các điều kiện công nghệ của phương pháp vôi
Chất lượng vôi
Chất lượng của vôi có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch. Để có hiệu quả làm sạch tốt, vôi
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 vôi quy định như sau:
CaO > 85 % Fe
2
O
3

, Al
2
O
3
< 1 %
MgO < 2 % CaCO
3
< 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 hòa tan của vôi
- Thời gian lắng kéo dài
- Tác dụng với đường khử tăng màu sắc của nước mía.
- MgO có độ hòa 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
2
O
3
, Fe
2
O
3
, SO
2
làm tăng chất keo, tăng màu sắc của nước mía
và đóng cặn trong thiết bị.
Độ hòa tan của vôi:
- Độ hòa tan của vôi trong dung dịch đường lớn hơn độ hòa tan của vôi trong nước và giảm
theo nhiệt độ tăng.

- Độ hòa tan của nước vôi mới, cũ và sống cũng khác nhau
46
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 vôi vào nước mía, khuấy có tác dụng phân bố vôi đều trong nước mía, phản ứng
vôi được hoàn toàn. Trường hợp nồng độ sữa vôi 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 vôi sẽ
có tác dụng làm sạch, có thể tăng độ tinh khiết của nước mía, dung tích nước bùn giảm
Các dạng cho vôi vào nước mía hỗn hợp:
Có 3 dạng: Sữa vôi Ca(OH)
2
, vôi bột CaO, sacarat canxi. Sữa vôi có tác dụng hóa học đều,
khống chế dễ dàng. Nhưng bản thân sữa vôi 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 phu thuộc vào thành phần nước mía. Đối với phương pháp vôi, mỗi tấn mía
dùng khoảng 0,5 - 0,9 Kg vôi.
Trong thực tế sản xuất thường dùng pH để biểu thị lượng vôi cho vào nước mía. Mặt khác khi
đun nước mía đã cho vôi, trị số pH thay đổi (thường giảm từ 0,2 - 0,5 ) nên khi xác định pH cần chú
ý đến các yếu tố lầm giảm độ trị số pH.
Trong trường hợp cho vôi vào nước mía lạnh, tác dụng giữa vôi và nước mía không hoàn toàn
khi đun nóng sẽ hoàn toàn hơn, do đó giảm pH.
Lúc nước mía sôi, một phần Ca
3
(PO
4

)
2
có thể phân ly thành Ca(OH)
2
.n Ca
3
(PO
4
)
2
không tan
và một muối axit hòa tan, loại sau phân ly làm giảm pH.
Khi đun nóng Ca
2
HPO
4
sẽ kết hợp với vôi tạo thành Canxi photphat kết tủa và H
3
PO
4

Ca
2
HPO
4
+ Ca(OH)
2
= Ca
3
(PO

4
)
2
+ H
3
PO
4

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. Thông thường khống chế pH nước mía khoảng trên dưới 7,0
Hàm lượng P
2
O
5
trong nước mía
Trong phương pháp vôi hiệu quả làm sạch chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa giữa vôi và
P
2
O
5
. Ca
3
(PO
4
)
2
trong nưóc 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
(PO
4
)
2
nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ ion Ca
2+
và PO
4
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
Ca
3
(PO
4
)
2
, nhưng thường hàm lượng P
2
O
5
trong nước mía rất thấp. Theo nghiên cứu người ta thấy
hàm lượng P
2
O
5
cần thiết vào khoảng 300 mg P

2
O
5
/l nước mía. Nếu hàm lượng P
2
O
5
quá ít, có thể
cho vào nước mía H
3
PO
4
hoặc muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu quả làm sạch.
Nhiệt độ cho vôi
Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 105
0
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 hòa tan lại). Vì vậy cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sôi hoặc cao hơn
một chút là thích hợp
3.3.2. 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 khí SO
2
để làm sạch nước mía.
Phương pháp SO
2
có thể chia làm 3 loại:

- Phương pháp sunfit hóa

axit
47
- Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh
- Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ
* Đặc điểm của phương pháp SO
2
axit là thông SO
2
vào nước mía đến pH axit và 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
giai đoạn tiến hành ở pH cao. Hiệu quả làm sạch tương đối tốt, đặc biệt đối với loại mía xấu và bị sâu
bệnh. Nhưng do sự phân hủy đường tương đối lớn, màu sắc nước mía đậm, tổn thất đường nhiều nên
hiện nay không sử dụng.
Phương pháp SO
2
kiềm nhẹ (pH = 8 - 9) có đặc điểm là chỉ tiến hành thông SO
2
vào nước
mía không thông SO
2
vào mật chè và sản phẩm đường thô.
3.3.2.1 . Sơ đô công nghệ của phương pháp sunfit hóa axit































3.3.2.2 . Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh
Đặc điểm của phương pháp này là dùng 2 điểm pH, pH trung tính (7,0) và ph kiềm mạnh
(10,5 - 11,0) nên có thể loại được P
2

O
5
, SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, MgO nhưng điều kiện công nghệ của
phương pháp này chưa ổn định nên không giới thiệu.
3.2.3. Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ
Đây là phương pháp sản xuất đường thô, so với phương pháp vôi thì hiệu quả loại chất không
đường tốt hơn, nhưng thiết bị và thao tác phức tạp hơn, hóa chất tiêu hao nhiều nên hiện nay ít dùng.
Nước mía hỗn hợp

Ca(OH)
2
Thùng cho vôi(pH=8 -9)





Nư
ớc mía hỗn hợp


P
2
O
5

Lọc chân không
Nước lọc trong
Gia vôi sơ bộ (pH = 6,2 - 6,6)
Đun nóng lần 1 (55 - 60
0
C)
Thông SO
2
lần 1 (pH = 3,4 - 3,8)
Trung hòa (pH = 6,8 - 7,2)
Thiết bị lắng
Nước mía trong


Nước bùn
Đun nóng lần 3 (110 - 115
0
C)



Lọc kiểm tra




Mật chè trong



Cô đặc



Thông SO
2
lần 2 (pH = 6,2 - 6,6)

Đun nóng lần 2 (102 - 105
0
C)
10560
0
C)

SO
2


SO
2


Ca(OH)
2



Ca(OH)
2


48


















Trên cơ sở của phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ, trong sơ đồ công nghệ của nhà máy đường
Quáng Ngãi và Bình Dương khi mới thiết kế có giai đoạn thông SO
2
lần hai
Sơ đồ công nghệ của nhà máy đường Quảng Ngãi theo thiết kế ban đầu (trang56)
Hiện nay, nhà máy đường Quảng Ngãi trong quá trình mở rộng năng suất từ 1500 tấn

mía/ngày lên 2500 tấn mía/ ngày cũng đã cải tiến qui trình công nghệ theo phương pháp sunfit hóa
axit trong đó giai đoạn thông SO
2
lần 1 và trung hòa được tiến hành trong cùng một thiết bị.

























Nước mía hỗn hợp


Đun nóng lần 1 (70 - 75
0
C)

Trung hòa (pH = 9 -9,5)

Thông SO
2
lần 1 (pH =7 - 7,2)

Đun nóng lần 2 (100 - 102
0
C)

Tản hơi Vụn bã mía

Lắng Nước bùn trộn bã

Lọc chân không
Nước lắng trong
Nước lọc trong

Lưới gạt bọt