Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm": http://123doc.vn/document/569361-bai-giang-dung-cho-cong-nhan-cong-nghe-nau-duong-ly-tam.htm

http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 5
29. Nước ngưng
Sau khi hơi nước bão hoà truyền nhiệt cho dung dịch đường qua hệ thồng trao
đổi nhiệt và ngưng lại thành nước. Nước ngưng tụ từ hơi gọi là nước ngưng.
30. Khí không ngưng
Là các khí hoà tan trong nước mía và được giải phóng khi nước mía sôi, chủ yếu
là không khí và một phần nữa là khí NH
3
, lượng khí này có nhiều trong hơi thứ. Ngoài ra
m
ột lượng khí không ngưng lẫn trong hơi là do không khí lọt vào các chổ rò, hở ở các
mối nối các chùm ống, các nồi, các van vòi, kính quan sát Khí không ngưng không
ngưng tụ trong quá tr
ình trao đổi nhiệt.
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 6
Chương 1
LÝ THUYẾT KẾT TINH ĐƯỜNG
1.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1.1. Độ hòa tan của saccaroza
Sự hoà tan của đường saccaroza trong nước thay đổi và tăng theo nhiệt độ. Ví dụ 01
kg nước ở nhiệt độ 40
o
C hoà tan được 2,37 kg đường; ở 80
o
C hoà tan được 3,708 kg
đường. Nhưng trong thực tế ta luôn gặp những dung dịch không tinh khiết nghĩa l
à
ngoài đường saccaroza còn có những chất hoà tan khác trong dung dịch như là glucoza,
muối hữu cơ hoặc muối khoáng … gọi chung là chất không đường.
Trong dung dịch không tinh khiết độ hòa tan của saccaroza phụ thuộc vào các chất
không đường. Các chất tro làm tăng độ h
òa tan saccaroza, ngược lại đường khử và một
số muối hữu cơ làm giảm độ hòa tan. Ảnh hưởng đến độ hòa tan của đường không chỉ số
lượng
chất không đường và nhiệt độ mà còn là hàm lượng của chúng. Đó là tác nhân rất
quan trọng không thể quên được vì ảnh hưởng lớn đến độ tinh khiết và sự tạo mật cuối.
Độ hòa tan của đường saccaroza ở một nhiệt độ nhất định là lượng đường hòa tan được
trong một đơn vị nước ở nhiệt độ đó. Độ hòa tan thường được biểu diễn bằng số kg
đường h
òa tan trong 1 kg nước ở cùng nhiệt độ, gọi hệ số hòa tan.
1.1.2. Hệ số bão hòa
Khi một dung dịch chứa hết hoàn toàn lượng đường mà nó có thể hoà tan được gọi là
“bão hoà”. N
ồng độ của dung dịch bão hoà ở các nhiệt độ khác nhau và ở các độ tinh
khiết khác nhau là khác nhau và đạt cực đại. Như vậy
- Dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ nhất định là dung dịch có nồng độ cao nhất ở nhiệt
độ đó.
Để biểu diễn khả năng ảnh hưởng của các chất không đường đến độ hoà tan
c
ủa một dung dịch ta sử dụng hệ số bão hoà.
- H
ệ số bão hòa (')
+
Định nghĩa: Hệ số bão hoà (') là tỷ số giữa hệ số hòa tan đường saccaroza trong
dung dịch đường không tinh khiết (H
1
) và hệ số hòa tan đường saccaroza trong dung dịch
tinh khiết (Ho) ở cùng một nhiệt độ.
' = H
1
/H
o
+ Ý nghĩa của hệ số bão hòa:
* Khi '>1 độ hòa tan của đường saccaroza trong dung dịch không tinh khiết lớn hơn
trong dung dịch tinh khiết  chất không đường làm tăng độ hòa tan
* Khi
 '=1 các chất không đường không ảnh hưởng đến độ hòa tan đường saccaroza.
* Khi '<1 các chất không đường làm giảm độ hòa tan của đường saccaroza.
Do đó, hệ số bảo h
òa phụ thuộc vào độ tinh khiết dung dịch và chất lượng của các
chất không đường có trong dung dịch.
Nói chung hệ số bão hoà thường nhỏ hơn 1 vì nước mía thường chứa nhiều đường khử.
Trong sản xuất, hệ số bão hoà đo được ở các độ tinh khiết và nhiệt độ khác nhau được
ghi thành biểu bảng hoặc vẽ thành đồ thị, như vậy có thể tìm được độ hoà tan của đường
saccaroza trong dung dịch.
Ví dụ : Một dung dịch đường tinh khiết bão hoà ở nhiệt độ 30
o
C có nồng độ là 68,5%.
Xác định hệ số hoà tan của dung dịch ?
Giải:
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 7
Cứ 100 kg dung dịch đường có 68,5 kg đường và 100- 68,5 = 31,5 kg nước. Như vậy hệ
số hoà tan của dung dịch đường ở 30
o
C là 68,5/31,5= 2,175.
Bảng A: Hệ số hoà tan của dung dịch đường tinh khiết ở nhiệt độ khác nhau
Nhiệt
độ (oC)
Hệ số hoà
tan
Nhi
ệt
độ (oC)
Hệ số hoà
tan
Nhi
ệt
độ (oC)
Hệ số hoà
tan
Nhi
ệt
độ (oC)
Hệ số hoà
tan
0
1,81
40
2,37
60
2,911
80
3,708
5
1,843
41
2,392
61
2,944
81
3,751
10
1,884
42
2,415
62
2,978
82
3,8
15
1,935
43
2,438
63
3,012
83
3,849
20
1,995
44
2,402
64
3,047
84
3,899
25
2,094
45
2,48
65
3,083
85
3,95
26
2,109
46
2,51
66
3,119
86
4,002
27
2,125
47
2,535
67
3,156
87
4,056
28
2,141
48
2,561
68
3,193
88
4,11
29
2,158
49
2,587
69
3,232
89
4,165
30
2,175
50
2,614
70
3,271
90
4,221
31
2,193
51
2,647
71
3,31
91
4,277
32
2,21
52
2,668
72
3,35
92
4,335
33
2,229
53
2,697
73
3,393
93
4,394
34
2,248
54
2,722
74
3,435
94
4,454
35
2,267
55
2,755
75
3,477
95
4,515
36
2,287
56
2,785
76
3,521
96
4,578
37
2,307
57
2,815
77
3,565
97
4,641
38
2,328
58
2,847
78
3,61
98
4,705
39
2,349
59
2,879
79
3,656
99
4,77
1.1.3. Hệ số quá bảo hòa
Sự bão hoà là một trạng thái thăng bằng bền mà đối với dung dịch đường không
đạt được nhanh v
à dễ dàng. Đem một dung dịch đường bốc hơi để cô đặc, hoặc làm lạnh
hạ nhiệt độ xuống dưới điểm bão hoà, tinh thể không xuất hiện ngay mà cũng không bị
cưỡng bức xuất hiện trong khối dung dịch, đường vẫn tồn tại ở dạng dung dịch v
à ta gọi
đó là dung dịch “quá b
ão hoà”
- Dung dịch chứa nhiều đường hơn dung dịch bão hòa gọi là dung dịch quá bão hòa.
Ngh
ĩa là lượng đường hòa tan trong mỗi phần nước vượt quá lượng đường hòa tan
trong m
ỗi phần nước của dung dịch bảo hòa ở cùng nhiệt độ gọi là dung dịch quá bão
hòa.
-
Đường chỉ kết tinh từ dung dịch quá bảo hòa bằng cách làm bay hơi nước hoặc làm
l
ạnh để giảm độ hòa tan của đường.
- Hệ số quá bảo hòa  :
+
ĐN: Hệ số quá bão hòa  đó là tỷ số giữa lượng đường hòa tan trong một đơn vị
nước của dung dịch nghi
ên cứu (H) với lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước của
dung dịch bảo hòa (H
1
) ở cùng nhiệt độ.
H: lượng đường trong một đơn vị nước của dung dịch nghi
ên cứu
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 8
H
1
: lượng đường trong một đơn vị nước của dung dịch bão hòa.
 = H/H
1
+ Ý nghĩa:
Nếu >1 H> H
1
: dung dịch quá bão hòa
=1H=H
1
: dung dịch bão hòa
 <1  H<H
1
: dung dịch chưa bão hòa.
+ Đối với dung dịch đường saccaroza tinh khiết thì H
1
=Ho . Đối với dung dịch đường
không tinh khiết việc xác định lượng đường hòa tan trong một đơn vị nước của dung dịch
bảo hòa H
1
khá phức tạp vì thế nên người ta coi như H
1
 Ho và hệ số quá bảo hòa lúc
này được gọi là hệ số quá bão hòa biểu kiến ký hiệu 
1
.

1
=H/H
0
+ Mối liên hệ giữa hệ số quá bão hoà thực , hệ số quá bão hoà biểu kiến 
1
và hệ số
bão hoà ’ như sau: ’ = H
1
/H
0
; 
1
=H/H
0
mà  =H/H
1
= 
1
.Ho/’. Ho => =
1
/’
khi dung d
ịch đường có độ tinh khiết cao H
1
 Ho nên 
1
 
độ tinh khiết dung dịch không cao thì hai hệ số đó khác nhau nhiều.
1.1.4. Tính hệ số quá bão hoà và lượng nước bổ sung để khống chế độ quá bão hoà
Ví d
ụ 1:
Sau khi ly tâm đường B ở nhiệt độ 65
o
C được mật B có nồng độ chất khô là 85,75%, hàm
lượng đường là 38,63%; hệ số bão hoà ’ =0,8. Xác định hệ số quá bão hòa của mật B
đó.
Giải:
Hệ số hòa tan của mật H = 38,63/(100-85,75)=2,71
H
ệ số hòa tan của dung dịch bão hòa ở 65
O
C là H
o
65
= 3,083
H
ệ số quá bão hòa biểu kiến 
1
= 2,71/3,083 = 0,879
H
ệ số quá bão hòa thực =0,879/0,8=1,10
Ví dụ 2:
Có một dung dịch đường tinh khiết nồng độ chất khô là 80%, nhiệt độ 78
o
C. Xác định hệ
số quá bão hòa? 
1
Nếu hạ nhiệt độ dung dịch trên xuống còn 70
o
C thì hệ số quá bão hòa là bao nhiêu? 
2
Nếu nhiệt độ không đổi nhưng nồng độ chất khô là 82% thì hệ số quá bão hòa là bao
nhiêu?

3
.
Cho bi
ết Hệ số hòa tan của dung dịch bão hòa H
o
78
= 3,61; H
o
70
= 3,271
Giải:
 Hệ số hòa tan của dung dịch đường là H=Lượng đường/Lượng nước . Vì đây là dung
dịch tinh khiết nên lượng chất khô chính bằng lượng đường H=80/(100-20) = 4.
Vì dung d
ịch là tinh khiết nên H
1
=H
o

1
= H/H
1
= H/H
o
78
= 4/3,61=1,108


2
= H/H
1
= H/H
o
70
= 4/3,271=1,223

H=82/100= 4,556

3
= H/H
1
= H/H
o
78
= 4,556/3,61=1,262
 Nhận xét:
+ Hai dung dịch đường có cùng nồng độ dung dịch nào có nhiệt độ thấp hơn thì dung
d
ịch đó có hệ số quá bão hòa cao hơn
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 9
+ Nhiệt độ không đổi bốc hơi một phần nước nghĩa là nồng độ cao hơn thì hệ số quá
bão hòa cũng cao hơn.
Ví dụ 3:
Một trợ tinh chứa đường non C
a. Sau khi ly tâm thử xác định được mật cái có Bx=91%, Pol=35,49% khi ở nhiệt độ
70
o
C. Tính độ quá bão hoà của mật cái biết rằng hệ số bão hoà ’=0.88. (H
0
70
=3,271)
b. C
ần bổ sung bao nhiêu nước để khống chế độ quá bão hoà của mật cái là 1,25 biết
rằng khối lượng chất khô của mật cái là 22,18 tấn.
Giải:
a.
H
ệ số hòa tan của mật H = 35,49/(100-91)=3,943
H
ệ số hòa tan của dung dịch bão hòa ở 70
O
C là H
o
70
= 3,271
H
ệ số quá bão hòa biểu kiến 
1
= 3,943/3,271 = 1,206
H
ệ số quá bão hòa thực =1,026/0,88=1,37
b.
Khi b
ổ sung thêm nước thì hệ số quá bão hoà của mật cái hạ xuống còn 1,25 . Lúc này:
h
ệ số quá bão hoà biểu kiến (=
1
/’)  
1
= 1,25*0,88=1,1
và h
ệ số hoà tan của mật sẽ là (
1
=H/H
0
) H= 1,1*3,271=3,5981
Gi
ả sử gọi x là nồng độ chất khô của mật cái lúc này. Ta có: H=35,49/(100-x)=3,5981 
x=90,136
V
ậy nồng độ mật cái là 90.136%.
G
ọi A là lượng nước bổ sung vào. Ta có:
(22,18/91% + A)=22,18/90,136%
 A=0,2335 tấn =233.5kg nước
Ta có hệ số hòa tan của dung dịch đường là :
H=Lượng đường/Lượng nước
Nồng độ đường của dung dịch đường là
N
ồng độ đường = Lượng đường/(Lượng đường + Lượng nước)
1
N
ồng độ đường =
Lượng nước
1 +
Lượng đường
1 H
N
ồng độ đường = =
1 H + 1
1 +
H
Ở cùng một áp suất nhiệt độ sôi của dung dịch đường cao hơn nhiệt độ sôi của nước,
nhiệt độ cao hơn đó gọi là độ tăng nhiệt độ sôi . Nồng độ chất khô của dung dịch đường
càng cao thì độ tăng nhiệt độ sôi càng cao. Hai dung dịch đường có nồng độ đường
saccaroza như nhau độ tăng nhiệt độ sôi tỷ lệ thuận với áp suất. Trong nhà máy đường
đều l
à dung dịch đường không tinh khiết, số lượng và thành phần chất không đường
không giống nhau, muốn có trị số độ tăng nhiệt độ sôi phù hợp thực tế và thông qua quan
h
ệ độ tăng nhiệt độ sôi để biểu thị gián tiếp độ quá bão hoà của dung dịch đường thì phải
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 10
đo thực tế. Từ nguyên lý độ tăng nhiệt độ sôi biểu hiện nồng độ dung dịch đường có thể
cải tiến phương pháp khống chế độ quá bão hoà của dung dịch đường lúc khởi tinh.
Dùng nhiệt kế điện trở chế tạo một loại dụng cụ chuyên dùng sau: một nhiệt kế lắp ở
trung tâm ống dẫn dung dịch của nồi nấu để đo nhiệt độ dung dịch đường trong nồi, một
nhiệt kế khác lắp tại một bình đun nước loại nhỏ, thường gọi là bình chỉ thị. Bình này có
m
ột ống nối với buồng bốc của nồi nấu như vậy có thể đo được điểm sôi của nước dưới
áp lực giống như áp lực dung dịch đường trong nồi nấu. Hai nhiệt kế điện trở này cùng
n
ối vào máy ghi chênh lệch nhiệt độ là có thể trực tế đọc được độ tăng nhiệt độ sôi. Máy
ghi có thể lắp bộ phận điều khiển, có thể căn cứ vào bất kỳ một trị số tăng nhiệt độ sôi để
tiến hành đo đạc để tự động khống chế khởi tinh và nấu đường.
Bảng B
Nồng độ (%)) của dung dịch đường bão hoà
theo nhi
ệt độ và độ tinh khiết của dung dịch
Nhiệt độ (oC)Độ tinh
khiết
(%)
62 64 66 68 70 72 74 76 78 80
92 75 76 76,4 76,8 77,2 77,6 78 78,4 78,9 79,3
90 75,9 76,3 76,6 77,1 77,5 77,9 78,3 78,7 79,1 79,5
88 76,2 76,5 77 77,3 77,7 78,1 78,5 78,9 79,3 79,7
86 76,5 76,8 77,2 77,6 78 78,4 78,8 79,2 79,6 80
84 76,7 77,1 77,5 77,9 78,3 78,7 79,1 79,5 79,9 80,3
82 77 77,4 77,8 78,2 78,6 79 79,4 79,7 80,1 80,5
80 77,3 77,7 78,1 78,5 78,9 79,2 79,6 80 80,4 80,8
78 77,6 78 78,4 78,8 79,2 79,5 79,9 80,3 80,7 81,1
76 78 78,4 78,7 79,1 79,5 79,8 80,2 80,6 84 81,4
74 78,3 78,7 79,1 79,4 79,8 80,2 80,5 79,9 81,4 81,7
72 78,7 79 79,4 79,8 80,1 80,5 80,9 81,2 81,6 82
70 79 79,4 79,7 80,1 80,5 80,8 81,2 81,6 81,9 82,3
68 79,3 79,7 80,1 80,4 80,8 81,1 81,5 81,9 82,2 82,6
66 79,7 80,1 80,4 80,8 81,1 81,5 81,8 82,2 82,6 82,9
64 80,1 80,4 80,8 81,1 81,4 81,8 82,2 82,5 82,9 83,2
62 80,4 80,8 81,1 81,5 81,7 82,1 82,5 82,8 83,2 83,5
60 80,8 81,1 81,4 81,8 82,1 81,4 82,8 83,1 83,5 83,8
58 81,1 81,4 81,7 82,1 82,4 82,7 83,1 83,4 83,8 84,1
56 81,4 81,7 82 82,4 82,7 83 83,4 83,7 84,1 84,4
54 81,7 82,1 82,4 82,7 83 83,3 83,7 84 84,4 84,7
52 82,1 82,4 82,7 83 83,3 83,7 84 84,3 84,7 85
50 82,4 82,7 83 83,4 83,7 84 84,3 84,6 85 85,3
48 82,8 83,1 83,4 83,7 84,1 84,3 84,6 85 85,3 85,6
46 83,2 83,5 83,8 84,1 84,4 84,7 85 85,3 85,6 85,9
44 83,5 83,8 84,1 84,4 84,7 85 85,3 85,6 85,9 86,2
42 83,9 84,2 84,5 84,8 85,1 85,4 85,6 85,9 86,2 86,5
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 11
1.2. QUÁ TRÌNH KẾT TINH ĐƯỜNG
1.2.1. Đặc tính dung dịch saccaroza ở các độ quá bão hoà khác nhau
Để tinh thể hình thành trong khối dung dịch cần phải có độ quá bão hoà cao. Những tinh
thể hình thành và lớn dần lên thì độ quá bão hoà của mẫu dịch giảm. Để duy trì độ quá bão
hoà thì ph
ải bốc hơi và bổ sung thêm dung dịch đường.
+ Độ quá bão hòa <1: Nước đường chưa bão hòa tinh thể đường hòa tan trong dung
d
ịch.
+ Độ quá bão hòa  = 1: Nước đường vừa đủ bão hòa, không hòa tan các tinh thể đang
tồn tại, cũng không sinh ra các tinh thể mới.
+ Độ quá bão hòa > 1: nước đường quá bão hòa chia ra 3 vùng quá bão hòa như sau:
+ Vùng ổn định: =1,05 đến 1,2: trong vùng này tuơng đối ổn định, nước đường chưa
thể sinh ra nhân tinh, nếu đã có nhân thì tiếp tục lớn lên.
Ứng dụng: Dùng kỹ thuật bỏ bột đường khởi tinh (bôt đường làm nhân kết tinh) thường
được tiến h
ành ở giai đoạn này, vào lúc độ quá bão hòa bằng 1,1.
+ Vùng trung gian: Độ quá b
ão hòa từ =1,2-1,3: trong dung dịch đường có đầy đủ nhân
kết tinh, cần khống chế nuôi dưỡng cho tinh thể lớn lên sẽ có khả năng xuất hiện tinh thể
mới. Trong phạm vi này vì nước đường không ổn định, nếu không có ảnh hưởng bởi điều
kiện ngoại lai thì không dễ hình thành nhân kết tinh, nhưng nếu có kích thích như khuấy,
hút không khí lạnh vào hoặc rắc đường hạt vào hoặc dao động sóng âm đều có khả năng
xuất hiện nhân kết tinh.
Ứng dụng: Phương pháp kích thích khởi tinh được khống chế trong khu vực này.
+ Vùng bi
ến động: Độ quá bão hòa từ = 1,3-1,4: Hình thành nhiều tinh thể. Nếu khống
chế thao tác nấu đường trong phạm vi này sẽ sinh ra rất nhiều tinh thể.
Ứng dụng : Phương pháp khởi tinh tự nhiên khống chế trong phạm vi trên.
Các phân chia độ quá bão hòa trên chỉ để thuyết minh rõ các quy luật đặc trưng
của độ bão hòa từ thấp đến cao của nước đường, nắm vững quy luật này để chủ động
khống chế khi nấu đường. Trong dung dịch đường không tinh khiết, các số liệu ở các giai
đoạn bão hòa trên có khác nhau đôi chút, thí dụ có loại nước đường độ tinh khiết thấp, độ
quá bão hòa trong nồi đạt tới 1,6 mà vẫn chưa thấy xuất hiện tinh thể mới.
1.2.2. Quá trình kết tinh đường
Quá trình kết tinh đường chia làm 2 giai đoạn:
- sự tạo mầm tinh thể
- sự lớn lên của tinh thể
1.2.2.1. Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm
- Khi đường hòa tan trong nước tạo thành dung dịch đường thì các phân tử đường phân
bố đều trong không gian của phân tử nước và luôn luôn chuyển động không ngừng tạo
thành một dung dịch đồng nhất.
- Ở một điều kiện nào đó khi dung dịch đường trở thành bão hòa thì các phân tử đường
sẽ điền đầy ổn định vào khắp không gian của phân tử nước tạo thành trạng thái cân
bằng ổn định.
- Khi số phân tử đường tăng lên sẽ tạo thành trạng thái quá bão hòa nên sự cân bằng bị
phá vỡ. Khi số phân tử đường nhiều đến một số lượng nhất định thì khoảng cách giữa
chúng ngắn lại, cơ hội va chạm tăng lên, vận tốc giảm đi tương ứng và đạt tới mức lực
hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đường kết hợp với nhau
hình thành thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường ở trạng thái hòa tan
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 12
thành đường ở thể rắn. Đó là các nhân tinh thể. Nếu tiếp tục duy trì mức quá bão hòa
để tinh thể tiếp tục tách ra thì nhân tinh thể tiếp tục xuất hiện.
1.2.2.2. Sự lớn lên của tinh thể
- Khi nhân tinh thể xuất hiện thì những phân tử đường ở gần mầm tinh thể không
ngừng bị mặt ngoài của nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh thể , đồng
thời xếp từng lớp từng lớp ngay ngắn theo hình dạng tinh thể làm cho tinh thể lớn lên
d
ần.
- Khi đó số lượng phân tử đường dư gần bề mặt tinh thể đường giảm xuống và số lượng
phân tử đường ở xa tinh thể đường tăng lên tương đối làm xuất hiện hai khu vực nồng
độ:
+ lớp dung dịch không chuyển động xung quanh bề mặt tinh thể có bề dày là d có
n
ồng độ là c’: đó là lớp dung dịch bão hòa hoặc chưa quá bão hòa
+ cách b
ề mặt tinh thể đường một khoảng cách d là lớp dung dịch có nồng độ cao C:
đó là lớp dung dịch quá b
ão hòa cao.
C

- Do chênh l
ệch nồng độ C> c’ nên các phân tử đường sẽ không ngừng khuyếch tán từ
lớp dung dịch C qua khoảng cách d và lắng đọng lên bề mặt tinh thể đã có và làm cho
tinh th
ể lớn lên. Khi đó lớp dung dịch sát bề mặt tinh thể lại có nồng độ c’ như cũ và
quá trình c
ứ tiếp diễn như vậy làm cho tinh thể không ngừng lớn lên.
1.2.3.Tốc độ kết tinh và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường
1.2.3.1. Tốc độ kết tinh
Tốc độ kết tinh là lượng đường kết tinh trong 1 phút trên 1 m
2
bề mặt tinh thể
Công thức định nghĩa:
K= S/F. (1)
K: t
ốc độ kết tinh : mg/m
2
.phút
S: lượng đường kết tinh, mg
F: diện tích bề mặt tinh thể m
2
 : thời gian kết tinh, phút
Quá trình lớn lên của tinh thể là quá trình khuyếch tán của phân tử đường từ nồng độ quá
bão hòa đến bề mặt tinh thể. Do đó tốc độ kết tinh chính là tốc độ khuyếch tán . Theo
định luật khuyếch tán Fich th
ì lượng đường khuyếch tán S tỷ lệ thuận với hiệu số nồng độ
(C-c’) , tỷ lệ nghịch với khoảng đường khuyếch tán dvà tỷ lệ thuận với bề mặt khuyếch
tán F và thời gian.
Trong đó: S: lượng đường kết tinh
F: diện tích bề mặt khuyếch tán
k
1
: hệ số khuyếch tán
: thời gian khuyếch tán
Mà hệ số khuyếch tán k
1
phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối T và độ nhớt môi trường 
k
1
= k’.T/ (3)
c’ d
)2(.
)'.(
1

F
d
cCk
S


http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 13
Từ (1) và (2) ta có:
Thay k
1
ở (3) vào:
1.2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tinh đường:
a. Ảnh hưởng của mức độ quá bão hòa:
Tốc độ kết tinh tỷ lệ thuận với nồng độ dư so với dung dịch bảo hoà , hay tỉ lệ với hệ số
bão hòa dư (-1). Ví dụ dung dịch có nồng độ quá bão hòa =1,1 thì độ quá bão hòa dư
(-1)=1,1-1=0,1. Một dung dịch khác có độ quá bão hòa =1,05, thì độ quá bão hòa dư
(-1)=0,05. Dung dịch trước sẽ kết tinh nhanh hơn hai lần so với dung dịch sau
(0,1/0,05=2). Như vậy khi độ quá b
ão hòa dư (-1) tăng, tốc độ kết tinh tăng, nhưng nếu
độ quá b
ão hòa dư tăng lên quá thì độ nhớt dung dịch sẽ tăng lên, do đó tốc độ kết tinh sẽ
giảm đi. Do vậy trong quá trình sản xuất thường khống chế độ quá bão hòa ở mức độ
thích hợp. Trong thực tế độ quá bão hoà tới hạn là 1,44 quá trị số đó sự kết tinh sẽ hỗn
loạn và sinh nhiều nguỵ tinh.
b. Nhiệt độ:
Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ kết tinh tăng. Mặt khác khi nhiệt độ tăng độ nhớt dung dịch
giảm do đó tốc độ kết tinh tăng. Thực nghiệm chứng minh rằng khi nhiệt độ tăng lên
10
o
C, tốc độ kết tinh tăng lên hai lần. Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm chất lượng của
đường, v
ì vậy không nên nấu đường ở nhiệt độ quá cao. Khi nhiệt độ giảm, muốn giữ tốc
độ kết tinh như cũ th
ì phải tăng độ quá bão hoà.
Ví d
ụ về thay đổi độ quá bão hoà với nhiệt độ để giữ nguyên tốc độ kết tinh
Nhiệt độ Độ quá bão hoà
70
o
1,25
60
o
1,3
50
o
1,35
40
o
1,4
c. Độ tinh khiết của dung dịch:
- Đây là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh. Độ tinh khiết giảm tốc độ
kết tinh giảm rất nhiều, dung dịch có độ tinh khiết 100% có tốc độ kết tinh K lớn gấp
2 lần tốc độ kết tinh của dung dịch có độ tinh khiết 92%.
- Kinh nghiệm cho thấy , nâng cao độ sạch của nước mía, loại bỏ tối đa những tạp chất
dạng keo có độ nhớt cao thì có tác dụng rất tốt đến quá trình nấu đường.
- Đây là nguyên nhân vì sao nấu đường cấp thấp tốn nhiều thời gian hơn.
d. Độ nhớt:
Độ nhớt tăng tốc độ kết tinh giảm. Nhưng độ nhớt không phải là một yếu tố độc lập, để
giảm nó cần quan tâm đến các yếu tố khác như nhiệt độ và độ tinh khiết.; Loại chất
không đường: các chất keo làm cho độ nhớt tăng l
ên.
d
cCk
K
)'(
1


)4(
)'(
d
cCkT
K



http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng dùng cho công nhân công nghệ Nấu đường – Ly tâm
GV: Lê Thị Thảo Tiên Trang 14
e. Sự khuấy trộn:
Sự khuấy trộn có ảnh hưởng tốt đối với quá trình kết tinh vì nó giúp quá trình khuếch
tán đường trong mật đến bề mặt tinh thể nhanh hơn, tạo thuận lợi cho giai đoạn lớn l
ên
c
ủa tinh thể. Đối với đường non có độ tinh khiết thấp, độ nhớt lớn nên sự chuyển động
của những tinh thể đường trong đường non khó khăn. Vì vậy sự khuấy trộn có ý nghĩa
lớn.
Nếu không khuấy trộn các tinh thể sẽ lắng xuống đáy thiết bị, nhưng khuấy nhanh
chẳng những không tăng tốc độ kết tinh mà còn bào mòn tinh thể. Khuấy trộn không ảnh
hưởng lớn đến tốc độ kết tinh.
Khi kết tinh đường trong nồi nấu thì sự khuấy trộn chính là sự đối lưu của đường non.
g. Kích thước tinh thể:
Tinh thể lớn rơi trong đường non nhanh hơn các tinh thể bé do đó giảm chiều dày lớp
mật giữa các tinh thể làm tăng tốc độ khuyếch tán của các phần tử đường lên bề mặt tinh
th
ể do đó tốc độ kết tinh tăng.
Nếu tinh thể bé, tổng diện tích bề mặt lớn, lượng đường kết tinh trong một thời gian
nhất định lớn hơn, kết tinh dễ hơn, ít tạo tinh thể dại. Như vậy tốc độ kết tinh của tinh thể
lớn và tinh thể bé được coi là như nhau.
h. Số lượng tinh thể trong đường non:
Số lượng tinh thể nhiều sẽ cản trở chuyển động của chúng trong khối đường non, làm
gi
ảm tốc độ kết tinh. Mặt khác, số lượng tinh thể lớn khoảng cách gần nhau hơn nên các
phân tử đường trong mật dễ khuếch tán đến bề mặt tinh thể hơn và làm tăng tốc độ kết
tinh. Hai ảnh hưởng này hầu như cân bằng nhau.
Mặc dù kích thước và số lượng tinh thể không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ kết tinh
nhưng khi nấu đường cần phải có y
êu cầu nghiêm ngặt về kích thước và số lượng tinh thể
của từng loại đường non. Cùng 1 khối lượng tinh thể nếu tinh thể có kích thước nhỏ thì
s
ố lượng sẽ nhiều

tổng diện tích bề mặt kết tinh lớn , lượng đường thu được nhiều và
quá trình k
ết tinh dễ. Khi kết tinh đường yêu cầu đủ diện tích bề mặt tinh thể và đảm bảo
yêu cầu về kích cở hạt đường.
1.2.4. Cơ chế nấu đường và nấu đường phân đoạn
1.2.4.1. Mục đích nấu đường
Mục đích của nấu đường là tách nước từ mật chè đưa dung dịch đến trạng thái quá
bảo hòa từ đó làm xuất hiện những tinh thể đường. Sản phẩm của quá trình nấu đường
gọi là đường non gồm có tinh thể đường và mật cái.
1.2.4.2. Cơ chế nấu đường
- Dùng phương pháp kết tinh tinh luyện trong nồi nấu chân không: Lợi dụng đặc tính
của dung dịch saccaroza ở các độ quá bão hoà khác nhau, khống chế độ bão hoà thích
h
ợp trong nồi nấu để dung dịch đường lúc đầu sinh ra mầm tinh thể, nuôi dưỡng tinh
thể to hạt hơn gọi là giống. Sau đó để các tinh thể giống đó hấp thụ đường có trong
mật cái để lớn dần lên trong độ bão hoà thích hợp gọi là nuôi tinh thể. Qua giai đoạn
nuôi tinh thể đường hoà tan trong dung dịch chuyển thành đường kết tinh tương đối
sạch, lượng đường hoà tan trong dung mật cái giảm đi.
- Thực hiện nâng cao độ quá bão hoà của mật cái bằng cách giảm nhiệt độ để tinh thể
đường tiếp tục hấp thu đường lớn l
ên trong thiết bị khác gọi là trợ tinh.
- Thực hiện phân ly tinh thể có được đường ra khỏi mật cái trong các máy ly tâm thu
được đường kết tinh. Như vậy là đạt được mục đích lấy đường tinh thể từ đường hoà
tan có trong m
ật.