3.2.1.1 Ngưng kết chất keo: Chất keo nước mía chia làm loại : keo thuận nghịch keo không thuận nghịch Keo không thuận nghịch keo bị ngưng tụ (ví dụ, tác dụng nhiệt), thay đổi điều kiện môi trường khả trở lại trạng thái keo ban đầu Keo thuận nghịch keo bị ngưng tụ thay đổi điều kiện mơi trường, có khả trở lại trạng thái ban đầu Trong NMHH tồn loại keo: keo ưa nước keo không ưa nước Đa số keo nước mía có tính ưa nước, mức độ ưa nước chúng khác Dưới tác dụng vi sinh vật, nước mía sản sinh loại keo có tính nhớt ưa nước glucozan levulozan Keo tồn nước mía trang thái ổn định keo mang điện tích có lớp nước bao bọc bên ngồi Nếu ngun nhân đó, keo tính chất bị ngưng kết Để ngưng kết keo, thường cho vào nước mía chất điện li để thay đổi pH môi trường Dưới điều kiện pH định, keo hấp phụ chất điện ly dẫn đến trạng thái trung hoà điện Lúc đó, keo trạng thái ổn định va ngưng kết Ở trị số pH làm chất keo ngưng kết gọi pH đẳng điện Điểm đẳng điện chất keo khác khác (pHanbumin = 4,6  4,9 ; pHasparagin = ) Ở pH đẳng điện, keo ưa nướcvà không ưa nước, sản sinh tác dụng trung hoà điện theo sơ đồ sau: Keo ngưng tụ Keo ưa nước Trung hòa điện Mất nước Mất nước Kết tủa Hình 3.1: Keo khơng Sơ đồ tác dụng trung hoà điện chất keo ưa nước Ở nước mía có điểm pH làm ngưng tụ chất keo: pH pH 11 Điểm pH trước điểm pH đẳng điện Điểm pH sau điểm ngưng kết protein môi trường kiềm mạnh Điểm không gọi điểm đẳng điện lúc nước mía có đường sa ca roza lượng vôi nhiều tạo thành hợp chất có tính hấp phụ protein tạo thành kết tủa Sản xuất đường theo phương pháp cacbonat hố lợi dụng điểm ngưng tụ keo Đối với phương pháp sunfit hoá lợi dụng điểm ngưng tụ 37 3.2.1.2 Làm chuyển hoá đường sacaroza: Khi nước mía mơi trường axit (pH< 7) làm chuyển hoá đường sacaroza tạo thành hỗn hợp đường glucoza fructoza gọi phản ứng nghịch đảo: [H+ ] C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 sacaroza glucoza fructoza Tốc độ chuyển hoá tăng theo tăng nồng độ [_H + ] nước mía, nồng độ H+ nước mía lớn tốc độ chuyển hoá nhanh Mặt khác, axit khác làm chuyển hoá sac a roza với tốc độ khác VD: Nếu lấy tốc độ chuyển hoá sacaroza HCl 100 tốc độ chuyển hố axit khác bảng 3.1 Bảng 3.1 Tốc độ chuyển hoá sacaroza axit khác Tên axit HCl H2SO3 ( COOH )2 H3PO4 Axit tactric A xit nitric Tốc độ chuyển hoá 100,0 30,4 18,60 6,20 3,08 1,72 Tên axit Axit focmic Axit malic Axit lactic Axit suxinic Axit axetic Tốc độ chuyển hoá 1,53 1.27 1,07 0,55 0,40 Tốc độ chuyển hố sacaroza cịn phụ thuộc vào nồng độ đường, nhiệt độ thời gian Khi nồng độ đường, nhiệt độ thời gian tăng tốc độ chuyển hố tăng (hình 3.2) Hình 3.2: Sự phụ thuộc chuyển hoá sacaroza vào nhiệt độ pH Đường bị chuyển hố khơng gây tổn thất đường mà giảm độ tinh khiết mật chè ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường.Sự tồn glucoza fructoza mật cuối hậu chuyển hoá sacaroza 3.2.1.3 Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, tác dụng nhiệt, đường sacaroza bị phân huỷ Khi pH cao, ượng chất phân huỷ lớn Sản phẩm phân huỷ sacaroza phức tạp: fufurol, 5-hidroximetyl -fucfurol, metylglioxan, glixeandehyt, dioxiaxeton, axit lactic, axit trioxiglutaric, axit trioxibuteric, axit axetic, axit focmic v v Những sản phẩm tiếp tục bị oxi hố tác dụng oxi khơng 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 môi trường axit, tồn đường khử tương đối ổn định Ở pH = đường khử ổn định Nếu 38 pH nước mía hay dung dịch đường vượt phát sinh phản ứng phân huỷ đường khử, phân huỷ dựa vào pH hay nhiệt độ Tốc độ phân huỷ đường khử nước mía tương đối chậm Hình 3.3cho thấy phân huỷ đường khử phụ thuộc vào pH khác nhau, trị số pH cao, tốc phân huỷ lớn Hình 3.3 Anh hưởng pH đến phân huỷ đường khử ( nhiệt độ : 1000C, thời gian: 1h) Sản phẩm phân huỷ đường khử tương tự sản phẩm phân huỷ sacaroza 3.2.1.5 Tách loại chất không đường: Đối với pH khác nhau, tách loại chất khơng đường khác Hình 3.4 cho thấy quan hệ hiệu suất tách loại chất không đường pH khác nhau: Khi pH = -10, muối vô Al2O3 , P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO dễ bị tách loại Al2O3, P2O5, SiO2 bị loại 95%, cịn Fe2O3, MgO bị loại đến 60% Khi pH khoảng 7,0, tách loại 50% chất keo (pentozan) Khi pH khoảng 5,6 98% protein bị tách loại, vượt trị số pH đó, hiệu tách loại thấp 39 Hình 3.4: Quan hệ pH hiệu tách loại chất khơng đường Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường, không nên tách loại đơn độc chất mà phải xét cách toàn diện để tách loại nhiều chất không đường Hiệu tách loại chất khơng đường cịn phụ thuộc vào giống mía hiệu làm biểu thị hiệu loại chất không đường 3.2.2 Tác dụng nhiệt độ: Phương pháp dùng nhiệt để làm nước mía phương pháp quan trọng Để đảm bão chất lượng sản phẩm nâng cao hiệu suất thu hồi đường cần khống chế điều kiện nhiệt độ Khống chế nhiệt độ tốt thu tác dụng sau: a Loại khơng khí nước mía, giảm bớt tạo bọt Tăng nhanh trình phản ứng hố học Ví dụ: Tạo thành CaSO3 CaCO3 kết tủa, phương pháp làm b Có tác dụng diệt trùng, đề phịng lên men axit xâm nhập 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 chất kết tủa Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thường gặp trường hợp khơng tốt sau: + Nước mía pH =  5,5 có tính axit, tác dụng nhiệt, đường sacaroza bị chuyển hoá tăng tổn thất đường + Nếu thời gian tác dụng nhiệt kéo dài, nhiệt độ cao thường sinh tượng caramen hố ảnh hưởng đến màu sắc nước mía, làm nước mía có màu sẫm + Trong NMHH có chứa hàm lượng đường khử định, tác dụng nhiệt độ, đặc biệt nhiệt độ cao, đường khử bị phân huỷ tạo chất màu axit hữu + Đun nóng nước mía có tác dụng thuỷ phân vụn mía, sản sinh chất keo 3.2.3 Tác dụng chất điện ly 3.2.3.1 Vôi : Vôi hóa chất quan trọng dùng nhiều sản xuất đường Các phương pháp sản xuất đường dùng vơi Vơi chất vơ định hình có độ phân tán cao Khi hịa tan nước có tính chất keo Độ hịa tan vơi nước cịn giảm nhiệt độ tăng Herzfelt tìm cơng thức độ hịa tan vơi phụ thuộc vào nhiệt độ: Z = 0,1394 - 0,000649t - 0,00000157t2 Trong đó: Z : độ hịa tan vơi t : nhiệt độ, OC 40 Ngồi độ hịa tan vơi cịn phụ thuộc vào hàm lượng chất khơ dung dịch, nồng độ đường sacaroza chất không đường Độ hịa tan vơi tăng nhiệt độ giảm nồng độ đường chất không đường tăng Tác dụng vơi - Trung hịa axit hữu vô - Tạo điểm đẳng điện để ngưng kết chất keo - Làm trơ phản ứng axit nước mía hỗn hợp ngăn ngừa chuyển hóa đường sacaroza - Kết tủa đơng tụ chất không đường, đặc biệt protein, pectin, chất màu axit tạo muối không tan - Phân hủy số chất khơng đường, đặc biệt đường chuyển hóa, amit Do để hạn chế phân hủy đường cần có phương án cho vơi thích hợp: cho vơi vào nước mía lạnh, cho vơi vào nước mía nóng, cho vơi phân đoạn - Tác dụng học: Những chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo chất lơ lửng chất khơng đường khác - Sát trùng nưóc mía: Với độ kiềm có 0,35% CaO, phần lớn vi sinh vật khơng sing trưởng Tuy nhiên có trường hợp phải dùng đến lượng 0,8% CaO * Tác dụng ion Ca2+ - Những phản ứng tác động ion Ca2+ thuộc loại phản ứng kết tủa đông tụ Ion Ca2+ phản ứng với anion để tạo muối canxi chất không tan: Ca2+ + 2A- = CaA2 Trong A: anion Tùy theo độ hịa tan muối canxi nưóc mía, chia làm nhóm sau: Muối canxi khơng tan: muối cacbonat, oxalat, sunfat photphat canxi Muối canxi khó tan: muối axit glicolic, glioxilic, malonic, adipic, sucxinic, tricacboxilic hidroxixitronic Muối ccanxi dễ tan muối Canxi axit focnic, propionic, lactic, butiric, glutaric, sacarinic, asfactic glutamic Tác dụng ion OH-Ion OH- từ nước vôi cho vào nước mía có tác dụng trung hịa axit tự Ion OH- tác dụng với ion kim loại tạo thành muối 2Al3+ + 3[Ca2+ + 2(OH)- = 2Al(OH)3 + 3Ca2+ Mg2+ + Ca2+ + 2(OH)- = 2Mg(OH)2 + Ca2+ Những ion tồn dung dịch dạng hidroxit Nếu dung dịch thừa vôi tạo phản ứng kiềm dẫn đến hàng loạt phản ứng phân hủy 3.2.3.2 Lưu huỳnh đioxit SO2 SO2 dùng sản xuất đường dạng khí, lỏng muối (NaHSO3, Na2SO3, Na2S2O4), thường dùng dạng khí SO2 có khả giảm pH (mà trị số pH thấp hiệu tẩy màu tốt hơn) nên khí SO2 tác dụng mạnh NaHSO3 Na2SO3 Tác dụng SO2 : - Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ : Khi cho SO2 vào nước mía có vơi dư, phản ứng xảy sau: 41 Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + 2H2O CaSO3 chất kết tủa có khả hấp phụ chất không đường, chất màu chất keo có dung dịch - Làm giảm độ kiềm, độ nhớt dung dịch: Nước mía sau trung hòa, phần chất keo bị loại nên làm giảm độ nhớt mật chè Hơn nước mía có hàm lượng kali, canxi định Sau thơng khí SO2 tạo thành canxi sunfit kali sunfit: K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + CO2 + H2O CaCO3 + H2SO3 = CaSO3 + CO2 + H2O Sự thay đổi từ muối K2CO3, CaSO3 thành K2SO3, CaSO3 có ý nghĩa quan trọng Muối cacbonat có khả tạo mật lớn có ảnh hưởng đến màu sắc dung dịch đường Muối sunfit khả tạo mật lại có khả làm giảm độ kiềm độ nhớt mât chè, có lợi cho thao tác nấu đường kết tinh, đồng thời hạn chế phát triển sinh vật - Tẩy màu ngăn ngừa tạo màu: Tẩy màu : SO2 chất khử có khả biến chất màu nước mía mật chè thành chất không màu sắc màu nhạt Có thể biểu diển khử theo sơ đồ sau: SO2 + H2O = H+ + HSO3HSO3- +H2O = HSO4- + H2 C = C + H2 = H -C - C -H Chất màu Chất không màu Nhưng chất màu bị khử, tác dụng oxi không khí lại trở thành chất màu Điều giúp ta giải thích tượng sinh màu thời gian bão quản đường thành phẩm sản xuất theo phương pháp SO2 Đối với mật chè đường non tượng trở lại màu không nhiều H2SO3 muối khử màu Na2S2O4 từ hidrosunfit sản sinh đến nguyên tử hidro : Na2S2O4 = 2Na+ + S2O422S2O4 + 4H2O = 2HSO4- +3H2 Ngăn ngừa tạo màu: SO2 khơng làm màu mà cịn ngăn ngừa sinh màu, tác dụng quan trọng khử màu Cơ chế ngăn ngừa tạo màu bao vây nhóm cacbonyl theo sơ đồ sau: C = O + H2O + SO2 = C HSO3 Nhờ ngăn ngừa khả tạo màu Melanoidin OH SO2 chât xúc tác chống oxi hóa, ngăn chặn ảnh hưởng khơng tốt oxi khơng khí (O2 khơng khí phát huy tác dụng có chất xúc tác có mặt Fe2+, Fe3+, Cu2+) SO2 khử Fe3+ thành Fe2+ Khi thông SO2 có tác dụng khử ion sắt - Làm cho CaSO3 kết tủa tạo thành chất tan Tính chất CaSO3 không tan nước tan H2SO3 Do cho SO2 lượng làm CaSO3 kết tủa thành hòa tan CaSO3 + SO2 + H2O = Ca(HSO3)2 Tương tự: K2SO3 + SO2 + H2O = 2KHSO3 42 Dưới tác dụng nhiệt độ cao, Ca(HSO3)2 phân giải thành CaSO3 kết tủa tạo thành chất đóng cặn thiết bị truyền nhiệt bốc Ca(HSO3)2 = CaSO3 + SO2 + H2O 3.2.3.3 CO2 (cacbonđioxit): Khí CO2 sản xuất từ lị vơi nhà máy đường Trước phản ứng CO2 cần hịa tan nước Do mặt kỹ thuật hấp thụ CO2 dung dịch kiềm có ý nghĩa quan trọng Tác dụng CO2 qúa trình làm nước mía - Tạo kết tủa với vơi: Trước hết, CO2 hịa tan nước thủy phân thành axit cacbonic đồng thời CO2 tác dụng với OH- tạo thành HCO3 - : H2CO3 = H+ + HCO3HCO3- = H+ + CO3-2 Ion CO3-2 phản ứng với vơi theo phương trình Ca2+ + CO3-2 = CaCO3 Như thơng CO2 vào nước mía, CO2 tác dụng với vôi dư tạo chất kết tủa: CO2 + H2O = H2CO3 CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + H2O CaCO3 chất kết tủa có khả hấp phụ chất khơng đường kết tủa - Phân ly muối sacarat canxi: Khi cho CO2 vào nước mía, CO2 phân giải muối sacarat thành sacaroza CaCO3 kết tủa, lúc nhiệt độ tăng đến 70-800 C tác dụng phân hủy tương đối hoàn toàn C12H22O11 CaO + CO2 = C12H22O11 + CaCO3 C12H22O11.2CaO + 2CO2 = C12H22O11 + 2CaCO3 C12H22O11 3CaO + 3CO2 = C12H22O11 + 3CaCO3 * Nếu thơng CO2 vào nước mía lượng làm CaCO3 kết tủa thành hòa tan CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Muối Ca(HCO3)2 tác dụng nhiệt tạo thành CaCO3 đóng cặn thiết bị truyền nhiệt bốc Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O 3.2.3.4 P2O5: (Photphat pentaoxit) Hàm lượng photphat mía yếu tố quan trọng Bản thân mía chứa hàm lượng P2O5 định Lượng P2O5 mía phụ thuộc vào điều kiện canh tác, phân bón Qua thí nghiệm thực tế sản xuất, lượng P2O5 có ảnh hưởng nhiều đến hiệu làm sản xuất đường thủ cơng Để có hiệu làm tốt lượng P2O5 nước mía cần 0,3 - 0,5 g/l, thường nước mía đạt hàm lượng nên phải cho thêm vào, thường dạng muối super photphat Ca(H2PO4)2 Trong sản xuất đường tinh luyện cho dạng axit photphoric Tác dụng chủ yếu P2O5 sau : P2O5 dạng muối axit kết hợp với vôi tạo thành muối photphat canxi kết tủa Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + H3PO4 + H2O Kết tủa Ca3(PO4)2 có tỷ trọng lớn có khả hấp phụ chất keo chất màu kết tủa Chất keo nước mía chủ yếu keo axit silic, sắt, nhơm Khi vơi làm nước mía có đủ lượng P2O5 định hiệu làm tăng lên rõ rệt Trong sản xuất đường thủ công, tác dụng hấp phụ Ca3(PO4)2 yếu tố chủ yếu để làm nước mía Đối với việc tinh luyện đường vàng (đường thô), dùng axit photphoric để tách chất màu hợp chất phenol sắt Trong thùng lắng đặc biệt tách 20 -40 % chất màu 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA: 3.1 Phương pháp vơi: Phương pháp vơi có từ lâu đời phương pháp đơn giản làm nước mía tác dụng nhiệt vôi thu sản phẩm đường thô 43 Phương pháp vơi có thê chia làm loại sau đây: - Cho vơi vào nước mía lạnh - Cho vơi vào nước mía nóng - Cho vơi nhiều lần đun nóng nhiều lần 3.3.1.1 Phương pháp cho vơi vào nước mía lạnh: Nước mía hỗn hợp Sữa vơi Thùng trung hịa ( pH= 7,2-7,5) Đun nóng ( 102- 1050C) Thùng lắng Nước bùn Ưu điểm: ÉP lọc Nước lắng Bùn - Quản lý thao tác giản đơn - Trước đun nóng, cho vơi vào nước mía đến trung tính, tránh chuyển hóa đường sacaroza Nếu cho vơi đặn tránh phân giải đường khử Khuyết điểm: Nước lọc Cô đặc - Lượng vơi dùng nhiều - Độ hịa tan vơi nước mía lạnh tăng Nếu vơi q thừa sau đun nóng vơi đóng cặn thiết bị - Hiệu suất làm thấp 3.3.1.2 Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng Trước hết đun nước mía hỗn hợp đến nhiệt độ 1050C Một số keo (anbumin, silic hidoroxit) bị ngưng tụ tác dụng nhiệt pH nước mía hỗn hợp Cho vơi vào thùng trung hịa, khuấy trộn để kết tủa hồn tồn, sau loại chất kết tủa thiết bị lắng Ưu điểm: - Loại protein tương đối nhiều Do nhiệt độ cao tạo kết tủa Ca3(PO4)2 tương đối hoàn toàn - Hiệu làm tốt Sự chênh lệch độ tinh khiết nước mía cao - Tốc độ lắng lớn, dung tích nước bùn nhỏ - Tiết kiệm 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 vơi phân đoạn Đây phương pháp ưu việt, dùng từ năm 1936 Lưu trình cơng nghệ : Nước mía hỗn hợp Cho vôi sơ (pH =6 - 6,4) 44 Đun nóng lần (t0 = 90 - 1050C) Cho vơi lần gọi cho vôi sơ bộ, pH thường không 6,6 Lượng vôi cho vào khoảng 1/3 tổng lượng vơi cịn lại cho vào lần Khi đun nóng lần nhiệt độ < 900 hiệu làm không tốt Cho vôi lần pH = 7,8 tương đối thích hợp, cao dung dịch kiềm tính mạnh tăng phân giải đường Ưu điểm : - Hiệu suất làm tốt, loại chất không đường nhiều: Qua lần gia vơi lợi dụng điểm ngưng tụ khác để loại chất khơng 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 phân giải sacaroza tương đối lớn 3.3.1.4 Các điều kiện công nghệ phương pháp vơi Chất lượng vơi Chất lượng vơi có ảnh hưởng lớn đến hiệu làm Để có hiệu làm tốt, vơi cần có tiêu chuẩn định Nếu vôi nhiều tạp chất, cho vôi vào nước mía làm tăng tạp chất, lắng lọc kết tinh khó khăn Do tiêu chuẩn vôi quy định sau: CaO > 85 % Fe2O3, Al2O3 < % MgO < % CaCO3 < % Trong thành phần vôi chủ yếu CaO Ngoài cần ý đến hàm lượng MgO Nếu MgO > % gây tác hại sau: - Giảm thấp độ hịa tan vơi - Thời gian lắng kéo dài - Tác dụng với đường khử tăng màu sắc nước mía - MgO có độ hịa tan lớn thành phần chủ yếu gây đóng cặn thiết bị bốc - Làm cho đường có vị đắng Các thành phần khác như: Al2O3, Fe2O3, SO2 làm tăng chất keo, tăng màu sắc nước mía đóng cặn thiết bị Độ hịa tan vơi: - Độ hịa tan vơi dung dịch đường lớn độ hịa tan vơi nước giảm theo nhiệt độ tăng - Độ hòa tan nước vôi mới, cũ sống khác 45 Nồng độ sữa vôi Nồng độ sữa vôi thường khoảng 10 - 18 Be Nồng độ sữa vôi tương đối cao tác dụng tạo kết tủa nhanh, giảm lượng nhiệt bốc Nhưng nồng độ sữa vôi đặc làm tắc đường ống dẫn, khó tác dụng với nước mía, gây tượng kiềm cục làm đường khử phân giải Tác dụng khuấy sau cho vôi Sau cho vôi vào nước mía, khuấy có tác dụng phân bố vơi nước mía, phản ứng vơi hồn tồn Trường hợp nồng độ sữa vôi cao, khuấy cần thiết, tránh tượng kiềm cục Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng, kéo dài thờì gian khuấy nước mía sau cho vơi có tác dụng làm sạch, tăng độ tinh khiết nước mía, dung tích nước bùn giảm Các dạng cho vơi vào nước mía hỗn hợp: Có dạng: Sữa vôi Ca(OH)2 , vôi bột CaO, sacarat canxi Sữa vôi có tác dụng hóa học đều, khống chế dễ dàng Nhưng thân sữa vơi có chứa lượng nước định, làm tăng lượng nhiệt bốc Hiện dạng sữa vôi dùng rộng rãi nhà máy đường Lượng vôi dùng Lượng vôi dùng phu thuộc vào thành phần nước mía Đối với phương pháp vơi, mía dùng khoảng 0,5 - 0,9 Kg vơi Trong thực tế sản xuất thường dùng pH để biểu thị lượng vơi cho vào nước mía Mặt khác đun nước mía cho vơi, trị số pH thay đổi (thường giảm từ 0,2 - 0,5 ) nên xác định pH cần ý đến yếu tố lầm giảm độ trị số pH Trong trường hợp cho vơi vào nước mía lạnh, tác dụng vơi nước mía khơng hồn tồn đun nóng hồn tồn hơn, giảm pH Lúc nước mía sơi, phần Ca3(PO4)2 phân ly thành Ca(OH)2.n Ca3(PO4)2 khơng tan muối axit hịa tan, loại sau phân ly làm giảm pH Khi đun nóng Ca2HPO4 kết hợp với vôi tạo thành Canxi photphat kết tủa H3PO4 Ca2HPO4 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + H3PO4 Khi nhiệt độ cao môi trường kiềm, đường khử bị phân hủy tạo thành chất màu axit Do có giảm pH đun nóng nên trị số pH sơ đồ công nghệ trị số pH sau đun nóng Thơng thường khống chế pH nước mía khoảng 7,0 Hàm lượng P2O5 nước mía Trong phương pháp vôi hiệu làm chủ yếu dựa vào phản ứng kết tủa vôi P2O5 Ca3(PO4)2 nưóc mía thường tồn hai dạng: dạng keo dạng tinh thể Dạng tinh thể làm nước mía, ngược lại dạng keo gây trở ngại cho lắng, lọc kết tinh đường Sự hình thành kết tủa Ca3(PO4)2 nhiều hay phụ thuộc vào nồng độ ion Ca2+ PO43Trong phương pháp vôi, cho vôi đến pH= 7,0, nồng độ ion Ca2+ đủ để phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2, thường hàm lượng P2O5 nước mía thấp Theo nghiên cứu người ta thấy hàm lượng P2O5 cần thiết vào khoảng 300 mg P2O5/l nước mía Nếu hàm lượng P2O5 ít, cho vào nước mía H3PO4 muối photphat hòa tan để nâng cao hiệu làm Nhiệt độ cho vơi Thường nhiệt độ đun nóng khoảng 1050C Nhiệt độ cao có tác dụng tăng kết tủa làm giảm dung tích nước bùn, làm tăng màu sắc nước mía (do phân hủy đường khử có thê làm cho phần keo kết tủa hịa tan lại) Vì cần khống chế nhiệt độ nước mía đến sơi cao chút thích hợp 3.3.2 Phương pháp sunfit hóa Phương pháp sunfit hóa cịn gọi phương pháp SO2 phương pháp người ta dùng lưu huỳnh dạng khí SO2 để làm nước mía Phương pháp SO2 chia làm loại: - Phương pháp sunfit hóa axit 46 - Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ * Đặc điểm phương pháp SO2 axit thơng SO2 vào nước mía đến pH axit thu sản phẩm đường trắng Đây phương pháp có nhiều ưu điểm nên dùng rộng rãi sản xuất đường * Đặc điểm phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh q trình làm nước mía có giai đoạn tiến hành pH cao Hiệu làm tương đối tốt, đặc biệt loại mía xấu bị sâu bệnh Nhưng phân hủy đường tương đối lớn, màu sắc nước mía đậm, tổn thất đường nhiều nên không sử dụng Phương pháp SO2 kiềm nhẹ (pH = - 9) có đặc điểm tiến hành thơng SO2 vào nước mía khơng thơng SO2 vào mật chè sản phẩm đường thô 3.3.2.1 Sơ cơng nghệ phương pháp sunfit hóa axit Nước mía hỗn hợp P2O5 Ca(OH)2 Gia vơi sơ (pH = 6,2 - 6,6) Đun nóng lần (55 - 600C) Thông SO2 lần (pH = 3,4 - 3,8) SO2 Ca(OH)2 Trung hòa (pH = 6,8 - 7,2) Đun nóng lần (102 - 1050C) 105600C) Thiết bị lắng Nước bùn Nước mía Lọc chân khơng Đun nóng lần (110 - 1150C) Nước lọc Cô đặc Thông SO2 lần (pH = 6,2 - 6,6) SO2 3.3.2.2 Sơ đồ công nghệ phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh Đặc điểm phương pháp dùng điểm pH, pH trung tính (7,0) ph kiềm mạnh (10,5 - 11,0) nên loại P2kiểm tra2, Al2 O3, Fe2O3, MgO điều kiện công nghệ Lọc O5, SiO phương pháp chưa ổn định nên không giới thiệu 3.2.3 Sơ đồ công nghệ phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ Đây phương pháp sản xuất đường thô, so với phương pháp vơi hiệu loại chất khơng đường tốt hơn, thiết bị Mật chè tạp hơn, hóa chất tiêu hao nhiều nên dùng thao tác phức Nước mía hỗn hợp 47 Ca(OH)2 Thùng cho vơi(pH=8 -9) Trên sở phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ, sơ đồ công nghệ nhà máy đường Quáng Ngãi Bình Dương thiết kế có giai đoạn thơng SO2 lần hai Sơ đồ cơng nghệ nhà máy đường Quảng Ngãi theo thiết kế ban đầu (trang56) Hiện nay, nhà máy đường Quảng Ngãi trình mở rộng suất từ 1500 mía/ngày lên 2500 mía/ ngày cải tiến qui trình cơng nghệ theo phương pháp sunfit hóa axit giai đoạn thơng SO2 lần trung hòa tiến hành thiết bị Nước mía hỗn hợp Đun nóng lần (70 - 750C) Trung hịa (pH = -9,5) Thơng SO2 lần (pH =7 - 7,2) Đun nóng lần (100 - 1020C) Tản Lắng Vụn bã mía Nước bùn trộn bã Lọc chân không Nước lắng 48 Lưới gạt bọt Nước lọc ... mía loại 90% - Tiết kiệm khoảng 35% so với phương pháp lạnh Khuyết điểm : - Sơ đồ công nghệ phức tạp - Sự chuyển hóa phân giải sacaroza tương đối lớn 3.3.1 .4 Các điều kiện công nghệ phương pháp... độ đường chất không đường tăng Tác dụng vôi - Trung hịa axit hữu vơ - Tạo điểm đẳng điện để ngưng kết chất keo - Làm trơ phản ứng axit nước mía hỗn hợp ngăn ngừa chuyển hóa đường sacaroza - Kết... quản đường thành phẩm sản xuất theo phương pháp SO2 Đối với mật chè đường non tượng trở lại màu khơng nhiều H2SO3 muối khử màu Na2S2O4 từ hidrosunfit sản sinh đến nguyên tử hidro : Na2S2O4 = 2Na+