Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống sấy theo công nghệ tầng sôi

mía hỗn hợp Đun nóng và cho vôi lắng Sơ đồ 2: Trích ly trước và không xử lý nước ép Mía Máy băm mía Thiết bị đánh tơi Thiết bị Tách nước từ bã khuyếch tán bã ướt nước ép Đun nóng Nước Nước mới cho vôi khuyếch tán Thiết bị lắng Bốc hơi Thiết bị lọc Sơ đồ 3: Không trích ly trước và có xử lý nước Vấn đề tồn tại lớn nhất của kỹ thuật khuyếch tán là phải xử lý một lượng nước ép khá nhiều có hàm lượng đường thấp và nhiệt độ cao. Xử lý nước ép có hiệu quả là một trong những giai đoạn quan trọng của khuyếch tán bã.Nếu có những điều kiện thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật, nước ép có thể dùng đủ cho một nhà máy sản xuất enzim. Trong phương pháp ép,mặc dầu dùng nước nóng để thẩm thấu nhưng nhiệt độ nước hỗn hợp vẫn thấp .Trong phương pháp khuyếch tán nước mía có nhiệt độ cao và nồng độ chất khô thấp .rất thuận lợi cho hoạt động của vi sinh vật so với nước ép cuối của phương pháp ép. II. Làm sạch nước mía. II.1. Nhiệm vụ làm sạch nước mía. Thông thường, nước mía hỗn hợp lấy ra từ cây mía (bằng phương pháp ép hoặc khuyếch tán) chứa từ 13%-15% chất tan. Ngoài đường sacaoroza, trong mía còn những chất không đường có tính chất hoá lý khác nhau. Độ tinh hiết của nước mía hỗn hợp thường trong phạm vi 82-85% tức là trong chất khô chứa 82-85% đường sacaroza và 15-18% chất không đường. Trong các chất không đường của nước mía hỗn hợp, chất keo chiếm một tỷ lệ đáng kể (0,03-0,5%). Khi thao tác không bình thường, ví dụ, ở nhiệt độ cao chất không tan biến thành chất tan và như vậy tăng hàm lượng keo trong dung dịch. Hoạt động của vi sinh vật cũng tạo nên các chất keo khác nhau, đặc biệt là levan và dextran. Chất keo cũng gây nhiều ảnh hưởng không tốt đối với sản xuất đường: lọc nước mía, phân mật và kết tinh đường khó khăn, nước mía có nhiều bọt giảm hiệu quả tẩy màu. Tinh chế đường thô khó khăn,v.v... Sự có mặt của những chất không đường trong nước mía dẫn đến sự bốc hơi trực tiếp, kết tinh đường rất khó khăn và không kết tinh. Nước mía chứa một lượng lớn chất không đường làm tăng độ hoà tan của đường sacaroza, tăng mật cuối tăng tổn thất đường trong mật cuối. Trong nước mía còn có vụn mía, khi đun nóng, chúng kết tụ lại. Tất cả những chất không đường đó cần loại ra khỏi nước mía. Nước mía hỗn hợp có tính axit gây nên sự chuyễn hoá đường sacaroza do đó cần trung hoà nước mía. Mục đích chủ yếu của làm sạch nước mía hỗn hợp : Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp, đặc biệt là những chất có hoạt tính bề mặt và chất keo. Trung hoà nước mía hỗn hợp Loại tất cả những chất rắn dạng lơ lửng trong nước mía. Làm sạch nước mía là khâu rất quan trọng của kỹ thuật sản xuất đường. Vì thế, việc làm sạch nước mía đã được chú ý thích đáng từ khi phát sinh công nghiệp đường. Các nhà khoa học nghành đường đã và đang luôn chú ý nghiên cứu để tìm phương pháp làm sạch tốt nhất. Mặt khác, thành phần nguyên liệu mía thay đổi không chỉ từng vụ sản xuất mà ngay cả trong mỗi vụ sản xuất .Vì thế không thể có môt phương án làm sạch chung cố định mà phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu và điều kiện thực tế sản xuất. Bảng thành phần nước mía hỗn hợp Thành phần Tính theo trọng lượng mía, % Tính theo nước mía hỗn hợp, % Đường sacaroza Đường khử Protein Axit tự do Axit kết hợp Chất keo Chất vô cơ Nước 11,8 1,35 0,42 0,13 0,14 0,39 0,57 59,12 12,63 1,44 0,48 0,14 0,15 0,31 0,60 78,15 II.2. Các phương pháp làm sạch nước mía. II.2.1. Phương pháp vôi Phương pháp vôi có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất. Làm sạch nước mía của dưới tác dụng của nhiệt và vôi và thu sản phẩm đường thô. Nhà máyđường thủ công của ta dùng phương pháp vôi để sản xuất mật trầm, đường phên, đường cát vàng v.v... Phương pháp vôi có thể chia làm mấy loại sau: - Cho vôi vào nước mía lạnh; - Cho vôi vào nước mía nóng; - Cho vôi nhiều lần đun nóng nhiều lần; Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh: Trước hết nước mía hỗn hợp được lọc bằng lưới lọc để loại cám mía cân và bơm đến thùng trung hoà 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 1050C rồi cho vào thùng lắng để loại bọt và chất kết tủa sẽ thu được nước lắng trong.Đem lọc nước bùn từ thiết bị lắng được nước lọc trong.hỗn hợp nước lắng trong và nước lọc được đem đi cô đặc. Sơ đồ công nghệ của phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh Nước mía hỗn hợp Thùng trung hoà (pH=7.2-7,5) Đun nóng (102-1050C) Thùng lắng Nước bùn Nước lắng trong ép lọc Nước Bùn lọc trong Cô đặc Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng: Trước hết đun nóng nước mía dến nhiệt độ 1050C. Một số keo (anbumin, silic hidroxit) bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt và pH của nước mía hỗn hợp. Cho vôi vào thùng trung hoà, khuấy trộn đều để kết tủa hoàn toàn, sau đó loại chất kết tủa ở thiết bị lắng. Ưu điểm của phương pháp này là tốc độ lắng tương đối nhanh, lượng vôi giảm chừng 15-20% so với phương pháp trên hiện tượng đóng cặn giãm. Nếu khống chế nhiệt độ và pH không tốt, ví dụ, khỉ ở 1150C, pH=8, đường khử sẽ bị phân huỷ, nếu pH thấp. Đường sacaroza bị chuyển hoá. Để tránh hiện tượng chuyễn hoá và phân hủy đường và để có thể ngưng tụ keo dưới tác dụng của nhiệt độ và pH của nước mía có thể dùng phương pháp cho vôi phân đoạn. Phương pháp cho vôi phân đoạn: Đây là phương pháp ưu việt, được dùng từ năm 1936. 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 và lắng. Ưu điểm của phương pháp 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,giãm lượng bùn, hiệu suất làm sạch cao. Ưu khuyết điểm của các phương pháp cho vôi: Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh: - Quản lý thao tác đơn giản - Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính do đó tránh được sự chuyển hoá đường sacaroza. Nếu cho vôi đều đặn, có thể tránh được sự phân huỷ đường khử. - Lượng vôi dùng nhiều. - Độ hoà tan của vôi ở trong nước mía lạnh tăng, do đó nếu vôi quá thừa thì sau khi đun nóng, vôi sẽ đóng cặn ở thiết bị. - Hiệu suất làm sạch thấp Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng: - Loại được protein tương đối nhiều. Do nhiệt độ cao sự kết tủa của Ca3(PO4)2 tương đối hoàn toàn. - Hiệu quả làm sạch tốt. Chênh lệch độ tinh khiết của mía cao - Tốc độ lắng lớn ,dung tich nước bùn nhỏ. - Tiết kiệm lượng vôi khoảng 15-20% so với phương pháp lạnh. - Sự chuyển hoá đường sacaroza tương đối lớn. - Khó khống chế màu sắc nước mía đậm. Phương pháp cho vôi phân đoạn: - Hiệu suất làm sạch tốt. Loại được các chất không đường nhiều. Độ tinh khiết tăng cao, tốc độ kết tinh nhanh, dung tích nước bùn nhỏ. - Tiết kiệm khoảng 35% vôi so với phương pháp lạnh. - Sơ đồ công nghệ phức tạp. - Sự chuyển hoá và phân hủy sacaroza tương đối lớn. II.2.2. Phương pháp sunphít hoá. Phương pháp sunfit hoá cò gọi là phương pháp SO2 vì trong phương pháp này người ta dùng lưu huỳnh dưới dạng SO2 để làm sạch nước mía. Phương pháp sunfit hoá có thể chỉâ làm ba loại: - Phương pháp sunfit hoá axit. - Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh. - Phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ. Đặc điểm của phương pháp sunfit hoá axit là xông SO2 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 hoá kiềm mạnh là trong quá trình làm sạch nước mía có một 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 huỷ đường tương đối lớn, màu nước mía đậm, tổn thất đường nhiều nên hiện nay không sử dụng phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ (pH=8-9) có đặc điểm là chỉ tiến hành thông SO2 vào nước mía, không thông SO 2vào mật chè và sản phẩm đường thô. 1. Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hoá axit Nước mía hỗn hợp Đun nóng lần I(55-600C) Thông SO 2 lần I (pH=3,4-3,8) Trung hoà (pH=6,8-7,2) Đun nóng lần II(102-1050C) Thiết bị lắng Nước bùn Lọc ép Nước mía trong Nước lọc bùn trong Đun nóng lần III(110-1150C) Cô đặc Thông SO 2 lần II (pH=6,2-6,6) Lọc kiểm tra Mật chè trong 2. Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh Đặc điểm của phương pháp này là dùng hai điểm pH,pH trung tính và pH kiềm mạnh (10,5-11). Do dùng pH kiềm mạnh nên có thể loại được P2O5, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO v.v... nhưng điều kiện công nghệ của phương pháp này chưa ổn định. Nước mía hỗn hợp Đun nóng lần I(60-650C) SO2,Ca(OH)2 Trung hòa Cho vôi (pH=10,5-11) Máy lọc ép Nước bùn Nước mía có tính kiềm Ca(H2PO4)2,SO 2 Trung hoà (pH=7,4-7,6) Đun nóng lần II(100-1020C) Lắng Nước lắng trong Bốc hơi Thông SO 2 lần II Mật chè Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hoá 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, hoá chất tiêu hao nhiều hơn nên hiện nay ít dùng. Nước mía hỗn hợp Thùng cho vôi Đun nóng(50-600C) Thùng trung hoà(pH=7-7,2) Đun nóng Nước bùn Thùng lắng Lọc ép Nước mía trong Nước lọc Bùn trong Cô đặc Mật chè 3. Điều kiện công nghệ các phương pháp sunfit hoá a. Lượng vôi. Cho vôi sơ bộ. Nước mía hỗn hợp thường được cho vôi sơ bộ đên pH=6,4-6,6 Trước hết vôi có tác dụng trung hoà nước mía và ngưng tụ keo trước khi đun nóng. Trong nước mía có nhiều loại keo với những pH đẳng diện khác nhau, cần xác định trị số pH thích hợp để ngưng tụ được nhiều keo, đồng thời không ảnh hưởng đến sự chuyển hoá và phân huỷ đường. Sau nữa, do tác dụng của ion Ca2+ đối với chất nguyên sinh rế bào sinh vật nên ức chế được sự phát triển của vi sinh vật. Cho vôi trung hoà, lượng vôi cho vào quyết định bởi tính axit của nước mía và nồng độ SO2 trong nước mía. Mặt khác khi cho vôi vào nước mía cần đảm bảo chất lượng của nước v.v... lượng vôi dùng khoảng 0,2 -0,3% so với trọng lượng mía ép. Thứ tự cho vôi vào nước mía đóng vai trò quan trọng. Cho vôi trước hoặc thông SO2 trước là một vấn đề đang được nghiên cứu. Theo Honig, nếu hàm lượng P2O5 trong nước mía nhỏ hơn 150mg/l, lượng chất như Fe3+, Al3+ nhỏ hơn 120 mg/l, SiO2 nhỏ hơn 800mg/l thì tốt nhất là thông SO2 trước cho vôi sau. Thứ tự cho vôi và thông SO2 có thể tiến hành theo ba cách như sau: - Cho vôi trước thông SO2 sau; - Thông SO2 trước cho vôi sau; - Thông SO2 và cho vôi đồng thời. Cho vôi trước thông SO2 sau Ưu điểm: Sau khi đun nóng lần thứ nhất, cho vôi đến pH=6, tạo điểm ngưng tụ của keo và có thể khống chế nhiều điểm ngưng tụ của keo. Khuyết điểm: Nước mía có tính kiềm làm đường khử phân huỷ tạo muối canxi hoà tan, tăng hàm lượng muối canxi trong nước mía trong ; Trong môi trường, sự kết tủa của CaCO3 có tính xốp dễ bị thuỷ phân, có dung tich lớn, lắng chậm, lọc khó và cần nhiều diện tích lọc; Khi vôi vào một lượng nhất định, không thể nâng cao cường độ S và SO2 quá nhiều sẽ tạo thành Ca(H2SO3) hoà tan. Thông SO2 trước cho vôi sau Ưu điểm: - Trong môi trường axit sự tạo kết tủa CaSO3 rắn chắc, lắng tốt, lọc dễ dàng; - Nếu cho vôi ở nhiệt độ cao hiện tượng phân huỷ đường khử không nhiều, màu sắc nước mía tương đối tốt; Trị số pH của mía tương đối thấp, có thể loại phần lớn chất không đường hữu cơ, sau đó cho vôi vào đến pH gần trung tính, một phần chất keo có thể ngưng tụ. Khuyết điểm: - Thông SO2 trước, nước mía có tính axit mạnh, một phần sacaroza bị chuyển hoá. Cho vôi và SO2 đồng thởi Ưu điểm: - Nếu khống chế tốt, có thể tránh được hiện tượng chuyển hoá và phân huỷ đường. Khuyết điểm: - Khó khống chế trị số pH của của nước mía, dễ sinh hiện tượng quá kiềm hoặc quá axit. - Tác dụng ngưng tụ của keo không tốt bằng hai phương pháp trên. b. Trị số pH trung hoà Trong phương pháp SO2, việc khống chế trị số pH trung hoà là một vấn đề rất quan trọng. Nó ảnh hưởng lớn hiệu quả làm sạch và thu hồi đường. Để việc tạo kết tủa CaSO3 hoàn toàn, cần tránh hiện tượng quá axit vì sẽ tạo Ca(HSO3)2 hoà tan và sau đó nếu ở nhiệt độ cao Ca(HSO3)2 sẽ phân ly tạo chất kết tủa đóng cặn ở các thiết bị truyền nhiệt và bốc hơi. Nếu nước mía có tính kiềm, đường khử sẽ bị phân huỹ tăng chất màu và axit hữu cơ, tăng lượng muối canxi trong nước mía. Mặt khác, trong môi trường kiềm do tính chất thuỷ phân của kết tủa CaSO3 nên tạo dung tích lớn, tăng lượng bùn lọc và do đó tăng diện tích lọc ép. Để tránh các hiện tượng trên, cần khống chế pH lắng trong khoảng 7,0. Do tính chất và thành phần nước mía luôn thay đổi cần thí nghiệm tìm trị số pH thích hợp kiềm. Nếu có được trị số pH thích hợp thì hiệu quả làm sạch sẽ tốt CaO trong nước mía ít, màu sắc nhạt v.v... c. Nhiệt độ Nhiệt độ đun nóng lần thứ nhất là 55-750C, tác dụng của nó như sau: - Làm mất nước của chất keo ưa nước, tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo. - Tăng nhanh tốc độ phản ứng hoá học. Theo Honig thì hiệu suất hấp thụ SO2 vào nước mía tốt nhất ở nhiệt độ 750C. - ở nhiệt độ càng cao, sự hoà tan của các muối CaSO3, CaSO3 giảm, kết tủa càng hoàn toàn. Khi thông SO2. ít tạo ra hiện tượng quá bảo hoà, giảm độ cặn ở thiết bị bốc hơi vầ truyền nhiệt. Nhiệt độ đun nóng lần thứ hai thường là 100-1050C. Nếu nhiệt độ quá cao, nước mía sôi lắng sẽ không tốt. Tác dụng của đun nóng lần thứ hai là giãm độ nhớt tăng nhanh độ lắng. d. Thông SO2 Trong phương pháp sunfit hoá, việc thông SO2 chia làm hai lần, lần thứ nhất trước khi cho vôi của phương pháp SO2axit và lần thứ hai thông SO2 mật chè sau khi bốc hơi. Thông SO2 lần thứ nhất là tạo chất kết tủa có tính hấp phụ, có thể hấp phụ các chất không đường: chất màu, kết tủa. SO2 có thể dùng ở dạng lỏng hay dạng khí. Để tạo ra SO2 các nhà máy đường ở nước ta đều dùng SO2 ở dạng khí. Đốt S sẽ được SO2. Khi đốt S nếu công thức nước và nếu SO2 bị oxi hoá thành SO3 thì SO3 kết hợp với nước tạo thành H2SO4, H2SO4 là axit mạnh ăn mòn thiết bị. Mặt khác khi trung hoà với H2SO4 sẽ kết hợp với Ca2+ tạo thành chất kết tủa đóng cặn ở thiết bị. Sự tạo thành khí SO3 sẽ làm mất đi một lượng khí SO2 như sau. Nguyên nhân tạo thành khí SO2 như sau: - Nhiệt độ cháy quá cao; - Oxi quá nhiều; - Hỗn hợp khí (SO2 ,N2,O2) tiếp xúc với nước hay sắt. Để đề phòng hiện tượng trên, cần đảm bảo lượng nước trong lưu huỳnh theo quy định, dùng vôi để hút nước trong không khí cho lò đốt lưu huỳnh và thường xuyên cạo rỉ sắt của cửa lò. Nhiệt độ cháy của lưu huỳnh khoảng 250-3000C, nếu vượt quá nhiệt độ đó (quá 4400C) sẽ sinh hiện tượng lưu huỳnh thăng hoa tạo thành khí lưu huỳnh. Khi lưu huỳnh gặp lạnh biến thành lưu huỳnh tinh thể đọng lại trong các đường ống. Do đó là đốt cần có bộ phận làm lạnh để giảm nhiệt độ. II.2.3 Phương pháp cacbonat hoá Phương pháp CO2 (còn gọi là phương pháp cacbonat hoá) là phương pháp có nhiều ưu điểm, dùng phổ biến ở nhiều nước (Đài Loan, Indonesia). ở nước ta nhà máy đường Vạn Điểm sản xuất đường theo phương pháp cacbonat hoá. Phân loại phương pháp CO2 như sau: - Phương pháp thông CO2 một lần. - Phương pháp thông CO2 chè trung gian. - Phương pháp CO2 thông thường (thông CO2 hai lần, thông SO2 hai lần). Sơ đồ công nghệ của phương pháp cacbonat hoá 1. Sơ đồ công nghệ của phương pháp thông CO2 một lần Nước mía hỗn hợp Đun nóng lần I(50-550C) Thiết bị thông CO2 (độ kiềm 300-500mg CaO/l) ép lọc SO2 Thông SO2 (pH=7,0) Đun nóng lần II (1000C) Bốc hơi Mật chè Đặc điểm của phương pháp thông CO2 một lần là cho vữa vôi vào nước mía một lần và thông CO2 một lần đến độ kiềm thích hợp nhất. Khuyết điểm chủ yếu của phương pháp thông CO2 một lần là nước mía chỉ qua một điểm đẳng diện, loại chất không đường ít. Ngoài ra vì thông CO2 sau khi cho vôi nên tạo phức đường vôi ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ CO2 và tạo nhiều bọt. Sơ đồ công nghệ của phương pháp CO2 chè trung gian Đặc điểm của phương pháp là sau khi đun nóng đến nhiệt độ 1000C, bốc hơi đến nhiệt độ mật chè 35-40 Bx nước mía hỗn hợp được xử lý như phương pháp CO2 như phương pháp CO2 thông thường. Khi cô đặc nước mía đến nồng độ cao, hàm lượng chất không đường trong nước mía tăng tương đối tập trung, phản ứng tương đối hoàn toàn, tiết kiệm được hoá chất, loại nhiều chất không đường, trong thiết bị ít bị cặn đóng Nhưng còn chưa xác định được nồng độ chè trung gian thích hợp và lượng đường tổn thất trong bùn còn nhiều. Sơ đồ công nghệ của phương pháp thông CO2 thông thường Nước mía hỗn hợp Cho vôi sơ bộ (pH=6,2-6,6) Đun nóng lần I (50-550C) Thông CO2 lần I(pH=10,5-11,0) Lọc ép lần I Thông CO2 lần II(pH=7,8-8,2) CO2, Ca(OH)2 Thông CO2 lần I (pH=10,5-11,0) Lọc ép lần I CO2 Thông CO2 lần II (pH=7,8-8,5) Đun nóng lần II (75-800C) Lọc ép lần II SO2 Thông SO2 lần I (pH=6,8-7,2) Đun nóng lần II (75-800C) Bốc hơi (55-60Bx) Mật chè thô SO2 Thông SO2 lần II (pH=6,2-6,6) Lọc kiểm tra Mật chè trong Trong ba phương pháp trên, phương pháp CO2 thông thường được dùng phổ biến nhất trong sản xuất đường. Điều kiện công nghệ của phương pháp CO2 thông thường: 1. Cho vôi sơ bộ Lượng vôi phụ thuộcvào thành phần và pH của nước mía hỗn hợp, thường dùng 0,2% so với trọng lượng nước mía hỗn hợp. Tác dụng của vôi là trung hoà nước mía, làm đông tụ và kết tụ axit hữu cơ và keo, lọc ép lần I dễ dàng, giảm màu sắc. ở nhà máy đường củ cải thường cho chảy về một lượng đường nhất định đã thông CO2 lần I để tạo nhân kết tủa khi cho vôi sơ bộ .Nhưng nước mía chứa nhiều đường khử mà nước mía thông CO2 lần I có độ kiềm cao có thể làm đường khử phân huỷ nhiều nên ít A 2. Thông CO2 lần thứ hai Mục đích của thông CO2 lần hai là giảm tối đa hàm lượng vôi và muối canxi trong nước mía và tiếp tục nâng cao nâng cao độ tinh khiết của nước mía. Nếu vôi và muối không được tách ra ở thiết bị bốc hơi sẽ đóng cặn nhanh chóng. Sau thông CO2 lần I thường còn 0,04-0,06% CaO ở trong nước mía lọc trong. 3. Ưu khuyết điểm của phương pháp thông CO2 Ưu điểm: - Hiệu quả làm sạch tốt. Chênh lệch độ tinh khiết của nước mía trước và sau làm sạch đến 4-5 lần. - Loại khỏi nước mía một lượng lớn chất keo, chất màu và chất vô cơ (MgO, Fe2O3, Al2O3). Hàm lượng muối canxi trong nước mía trong ít - Đóng cặn trong thiết bị ít do đó giảm lượng tiêu hao hoá chất dùng thông rửa nồi bốc hơi. - Chất lượng sản phẩm tốt, bảo quản lâu. Hiệu suất thu hồi đường cao. Khuyết điểm: - Lượng tiêu hao nguyên liệu, hoá chất nhiều. Lượng vôi dùng gấp 20 lần so với phương pháp SO2 và 10 lần so với phương pháp vôi, dùng nhiều khí CO2. - Sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối phức tạp. - Kỹ thuật thao tác yêu cầu cao. Nếu khống chế không tốt, dễ sinh hiện tượng đường khử phân huỷ (do khống chế pH kiềm mạnh, thiết bị thông CO2 lần I thường xẩy ra hiện tượng tràn bọt, ở gian đoạn bốc hơi trị số pH giảm nhiều). Trên đây giới thiệu các phương pháp làm sạch nước mía. Phương pháp vôi dùng để sản xuất đường thô. Thiết bị và quy trình công nghệ tương đối đơn giản nhưng hiệu suất thu hồi đường thấp. Phương pháp sunfit hoá cho sản phẩm đường trắng. Trong quá trình bảo quản đường dễ bị ẩm và biến màu. Phương pháp cacbonat hoá cho sản phẩm đường trắng, chất lượng đường có thể dùng trong công nghệ đồ hộp. Hiệu suất thu hồi đường cao nhưng quy trình công nghệ thiết bị phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao. Nếu dùng phương pháp trao đổi ion, chất lượng đường trắng tốt, giảm đóng cặn ở thiết bị, lượng mật cuối ít, hiệu suất thu hồi cao, thường dùng trong sản xuất đường tinh luyện và glucoza. Nhưng giá thành sản phẩm cao, mất nhiều thời gian tái sinh chất trao đổi ion và tiêu hao nhiều hoá chất III. Cô đặc nước mía. III.1. Cơ sở lý thuyết của cô đặc. Việc lấy đường từ nước mía được tiến hành theo hai giai đoạn: cô đặc nước mía ở thiết bị công thức đựac thành mật chè và nấu mật chè ở thiết bị nấu chân không. Nhiệm vụ của hệ cô đặc là bốc hơi nước mía có nồng độ 13- 15Bx đến nồng độ 60 - 65Bx. Nếu cô đặc nước mía đến nồng độ chất khô quá cao (ví dụ lên tới 70Bx) sẽ xuất hiện tinh thể đọng lại trong đường ống và bơm. Mặt khác nồng độ mật chè quá lớn, độ nhớt lớn khiến lọc khó khăn. III.2. Thao tác và khống chế quá trình cô đặc. Để thực hiện tốt quá trình cô đặc cần thao tác và khống chế các vấn đề chủ yếu sau đây. 1. Khống chế độ chân không và áp suất hơi Nhiệt độ và áp suất trong các thiết bị cô đặc có liên quan mật thiết đến nhiệt độ sôi của dung dịch trong các thiết bị đó. Độ chân không càng cao, điểm sôi càng thấp, áp suất hơi càng lớn, dung dịch đường sôi càng mạnh. Thường độ chân không của thiết bị cuối hệ cô đặc khoảng 580 - 600 mmHg. Nếu độ chân không cao hơn nữa dẫn đến độ nhớt lớn ảnh hưởng tới đối lưu vfa truyền nhiệt. Trong trường hợp áp suất hơi hiệu Im không đủ, đọ chân không các hiệu tăng cao sẽ ảnh hưởng tới năng suất bốc hơi. Để giải quyết vấn đề đó cần mở ti van hơi hiệu I và điều chỉnh van hơi ở phòng đốt các hiệu sau, đóng nhỏ van nước mía vào đến khi trở lại trạng thái bình thường. Nếu xảy ra trường hợp ngược lại, đóng van hợi hiệu I nhỏ (giảm nguồn nhiệt), mở to van chân không, ống thoát ngưng tụ và van nước mía vào. 2. Khống chế chiều cao dung dịch Để tránh hiện tượng “chạy” đường cần khống chế tốt tốc độ bốc hơn và chiều cao dung dịch. Lúc hiệu số nhiệt độ có ích lớn, tốc độ bốc hơi và chiều cao dung dịch. Lúc hiệu số nhiệt độ có ích lớn tốc độ bốc hơi tăng, cần duy trì ổn định chiều cao dung dịch, nếu chiều cao dung dịch lớn cần mở to van để dung dịch chảy ra một ít. Trường hợp độ chân không hai hiệu liền nhau sai khác nhau nhiều, dung dịch không thể từ hiệu trước chảy ra hiệu sau, cần mở to van dung dịch ra, nếu không có kết quả thì điều chỉnh độ chân không hiệu đó nhỏ lại và tăng độ chân không hiệu sau. 3. Khống chế lượng hút hơi thứ Trong điều kiện kỹ thuật nhất định, lượng hơi thứ cần hút nhất định. Nếu lượng hơi hút dùng luôn thay đổi sẽ dẫn đến thay đổi hiệu số nhiệt độ có ích của các hiệu, ảnh hưởng đến nồng độ mật chè. Nếu dùng hơi thứ cho nấu đường thì lượng hơi đó cần lấy ở hai nguồn: hơi thải và hơi thứ vì nấu đường không liên tục. Dựa vào kinh nghiệm, lượng hơi thứ dùng cho nấu đường khoảng khoảng 60-70% tổng lượng hơi của nấu đường là thích hợp. 4. Thoát nước ngưng tụ Việc thoát nước ngưng tụ ở các hiệu có quan hệ chặt chẽ đến tốc độ bốc hơi. Nếu có một hiệu nào đó thoát nước ngưng không tốt, nước ngưng đọng lại nhiều trong phòng đốt ,giảm lượng hơi đốt vào phòng và ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi thì cần mở van khí không ngưng ở phòng đốt to hơn để việc thoát nước ngưng được dễ dàng. 5. Thoát khí không ngưng Khí không ngưng ở phòng đốt cần thoát ra bình thường .Sự tồn tại của khí không ngưng trong phòng đốt sẽ làm giảm hệ số cấp nhiệt của hơi và do đó giảm năng suất bốc hơi. Nếu việc thoát khí không ngưng không tốt ở một hiệu nào đó thì áp suất hiệu trước tăng cao và ở hiệu đó có hiện tượng giảm áp suất. Lúc đó cần mở to van xả khí không ngưng đến khi trở lại trạng thái ổn định. IV. Nấu và kết tinh đường. Nhiệm vụ nấu đường là tách từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bảo hoà. Sản phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non gồm tinh thể đường và mật cái. Quá trình nấu đường được thực hiện trong nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sôi dung dịch, tránh hiện tượng caramen hoá và phân huỷ đường. Nhiệt độ nấu đường trong khoảng 70-800C. Đối với các sản phẩm cấp thấp quá trình kết tinh còn tiếp tục thực hiện trong các thiết bị kết tinh còn tiếp tục thực hiện trong các thiết bị kết tinh làm lạnh bằng phương pháp giảm nhiệt độ. IV.1. Quá trình nấu đường. IV.1.1. Nấu đường gián đoạn. Có thể chia quá trình nấu đường ra 4 giai đoạn: cô đặc đầu, tạo mầm, nuôi tinh thể và cô đặc cuối. 1. Cô đặc đầu Cô dung dịch đến nồng độ cần thiết để chuẩn bị cho sự tạo tinh thể. Tuỳ theo phương pháp gây mầm mà khống chế nồng độ khác nhau. Giai đoạn này cô ở chân không thấp nhất (600-620mmHg) để giảm nhiệt độ sôi dung dịch, giảm sự phân huỷ đường. Lượng nguyên liệu gốc cần phải phủ kín bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu hiện tượng cháy đường. 2. Sự tạo mầm tinh thể Đây là thời điểm quan trọng của quá trình nấu đường. Dùng kinh nghiệm hoặc các dụng cụ kiểm tra để tìm thời điểm tạo mầm tinh thể. Có thể quan sát sự thay đổi nồi nấu như sau: đầu tiên dung dịch sôi mạnh, các bọt hơi chuyển động nhanh trên kính quan sát. Khi cô đặc độ dộ nhớt dung dịch tăng lên, sự truyền nhiệt và sự sôi giảm, các bọt khí chuyển động rất chậm, đồng thời các giọt mật rơi chậm trên kính cà để lại nhiều vết. Có các phương pháp tạo mầm tinh thể sau: - Tạo mầm tự nhiên - Phương pháp kích thích - Phương pháp tinh chúng - Nấu giống - Đường hồ 3. Nuôi tinh thể Sau khi tinh thể đã tạo đủ, nhanh chóng dùng nguyên liệu hoặc nước nấu 2-3 lần để giảm độ quá bảo hoà xuống còn 1,05-1,10 không cho tinh thể mới xuất hiện. Giai đoạn này gọi là cố định tinh thể. Nhiệm vụ của giai đoạn tiếp theo là nuôi các tinh thể lớn lên nhanh chóng và đều, cứng, bảo đảm chất lượng của đường bằng cách nấu với các nguyên liệu đã được phối liệu. Nguyên tắc chung là nguyên liệu cho vào nấu phải có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-50C để giữ độ sôi trong nồi, tăng khả năng truyền nhiệt và trộn đều voái đường non trong nồi. Ngoài ra nguyên liệu có độ tinh khiết