thiết kế nhà máy đường thô năng suất 1450 tấn mía ngày

Trong xu hướng hiện nay các cơ sở sản xuất đường dần đã được hìnhthành ở một số tỉnh Miền Trung, gần các nguồn nguyên liệu như ở : QuảngNam, Quảng Ngãi,...Việc xây dựng các nhà máy chế b

LUẬN VĂN

năng suất 1450 tấn mía/ngày

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm …

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 5

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy 5

1.2 Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng nhà máy 6

1.3 Vùng nguyên liệu 6

1.5 Nguồn cung cấp điện 7

1.7 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý 7

1.9 Nguồn nhân lực 8

2.2 Giới thiệu về Sản phẩm 15

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cảm quan của đường thô [8] 15

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 17

3.1 Chọn phương pháp sản xuất 17

3.1.1 Chọn phương pháp lấy nước mía [7] 17

3.1.2 Chọn phương pháp làm sạch 18

3.1.3 Chọn chế độ nấu đường 20

3.2.1 Chọn sơ đồ quy trình công nghệ 21

3.2.2.1 Vận chuyển, tiếp nhận và xử lý nguyên liệu 23

3.2.2.2 Ép mía 23

3.2.2.4 Bốc hơi (cô đặc) 26

3.2.2.6 Nấu đường 27

2.3.2.10 Làm nguội, phân loại, đóng gói và bảo quản 29

4.1 Tính cho công đoạn ép (Tính toán cơ sở cho 100 tấn mía) 31

4.1.1 Tính mía nguyên liệu 31

4.1.3 Tính nước thẩm thấu 32

4.1.4 Tính nước mía hỗn hợp (NMHH) 32

4.2 Tính cho công đoạn làm sạch 32

4.2.2 Tính nước mía gia vôi 33

4.2.4 Tính nước mía lắng trong 34

4.2.5 Tính lượng bùn lọc 34

4.2.6 Tính nước mía lắng lọc 35

4.2.7 Tính mật chè 35

4.2.8 Lọc kiểm tra (LKT) 36

4.2.9 Hiệu suất làm sạch (HSLS) 37

4.3.1 Tính đường thành phẩm 37

4.3.2 Tính đường non C 38

4.3.3 Tính đường non B 39

4.3.4 Tính đường non A 39

5.1.1 Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc 42

5.2 Tổng kết lượng hơi dùng cho gia nhiệt 46

5.3 Cân bằng nhiệt cho nấu đường 46

5.3.1 Cân bằng nhiệt cho nấu non A 47

5.3.1.1 Chọn chế độ nấu non A 47

5.3.1.2 Cân bằng nhiệt nấu non A 48

5.3.1.3 Lượng hơi cần nấu non A 49

5.3.2 Cân bằng nhiệt nấu non B, C 49

5.4 Cân bằng nhiệt cho hệ bốc hơi 50

5.4.1 Tính lượng nước bốc hơi 50

5.4.2 Lượng hơi dùng cho hệ thống cô đặc 51

5.4.3 Tính sai số 53

5.5 Nhiệt phục vụ cho các yêu cầu khác 53

5.5.1 Nhiệt lượng dùng cho hồi dung C và đường hồ B 54

5.5.2 Nhiệt dùng cho gia nhiệt nguyên liệu nấu đường 54

5.5.4 Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu 55

5.5.5 Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị 55

5.5.6 Nhiệt dùng cho quá trình sấy đường 55

CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 89

 5.3.2.2 Tính hơi dùng cho nấu non B:(Tính tương tự non A ta được) 102

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta vẫn đang là một nước nông nghiệp đang trong quá trình công nghiệphóa - hiện đại hóa đất nước Mặt khác, với những yếu tố điều kiện tự nhiên thuận lợirất phù hợp đối với phát triển nông nghiệp Ngành mía đường là một trong nhữngngành có thuận lợi để phát triển và ưu tiên đầu tư hàng đầu Đầu tư vào ngành míađường để đáp ứng trước mắt nhu cầu tiêu thụ đường trong nước, ngày nay theo điềukiện sống thì mức sống của người dân ngày càng được nâng lên Đồng thời phục vụcho xuất khẩu đường ra thế giới thu hút thêm lợi nhuận Tuy nhiên trên thực tế thìngành mía đường vẫn còn một số thực trạng và tồn tại cần đáng lưu tâm, ảnh hưởngđến phát triển của ngành mía đường nói riêng và của cả nền nông nghiệp nước tanói chung Những tồn tại đó có thể là công tác phát triển trong quản lý trong kỹthuật trồng và sản xuất đường

Với nhu cầu tiêu thụ trước mắt và xuất khẩu lâu dài sau này Nhà nước vàChính phủ đã chỉ đạo thực hiện chương trình “1 triệu tấn đường” Sau chương trìnhđược hoàn thành, nước ta nói chung đã đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước,rất nhiều nhà máy đường được mọc lên, tuy nhiên sau đó đã có khá nhiều nhà máylàm ăn thua lỗ, dường như ngành mía đường đã có thời gian bị chững lại

Vì vậy, việc nghiên cứu để đưa ra các giải pháp nhằm hoàn thiện hơn nữaviệc đầu tư phát triển ngành mía đường sẽ có ý nghĩa to lớn trong lý luận thực tiễn,đáp ứng cho việc nâng cao sự phát triển và tồn tại cũng như những đóng góp củangành mía đường cho nền kinh tế quốc dân “Tin Hiệp hội mía đường Việt Nam, số

12 năm 2007”

Xuất phát từ những nhận thức trên cùng với những nghiên cứu về đặc điểmthiên nhiên, khí hậu tại địa phương tôi quyết định chọn đề xuất xây dựng một nhàmáy sản xuất đường thô với năng xuất 1450 tấn mía/ ngày tại địa bàn tỉnh QuảngNam

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máyTrong xã hội phát triển ngày nay, chất lượng cuộc sống con người ngày càngcao thì nhu cầu về dinh dưỡng và an toàn thực phẩm là một vấn đề lưu tâm hàngđầu Khi nhà máy đi vào hoạt động, góp phần giải quyết việc làm, tăng thu nhập chongười lao động, đặc biệt là lao động tại địa phương, và còn mang lại nguồn lợinhuận to lớn cho nhà đầu tư

Việt Nam là nước có điều kiện thích hợp để phát triển trồng mía và chế biếnđường ở nhiều vùng trong nước, trong đó có Quảng Nam Cây mía là một trongnăm cây trong chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn theo mô hình 05 cây –

05 con chủ lực để mục tiêu giá trị sản xuất toàn ngành nông nghiệp

Trong xu thế hội nhập kinh tế khu vực và thế giới mà gia nhập AFTA sẽ làthách thức lớn nhất và tác động trực tiếp đến ngành mía đường Bên cạnh những cơhội mở ra sau hội nhập, ngành mía đường phải đối mặt với những thách thức lớn,các công ty phải đối mặt với những môi trường ngày càng biến động phức tạp, đedọa hơn, cạnh tranh ngày càng gay gắt và quyết liệt hơn, nông dân phải đối mặt vớithiên tai dịch hại, chi phí đầu vào sản xuất cao; giá cả đường biến động và giảmmạnh vào chính vụ sản xuất do đường nhập lậu ngày càng nhiều

Trong xu hướng hiện nay các cơ sở sản xuất đường dần đã được hìnhthành ở một số tỉnh Miền Trung, gần các nguồn nguyên liệu như ở : QuảngNam, Quảng Ngãi, Việc xây dựng các nhà máy chế biến nông sản khôngnhững đáp ứng được nhu cầu thị trường mà còn giải quyết được vấn đề lao độngtại địa phương, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ Góp phần giảm được giáthành sản phẩm và tạo điều kiện phát triển đất nước Vì vậy qua khảo sát tìnhhình thực tế tôi nhận thấy rằng huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam là một huyện

có điều kiện tự nhiên và xã hội rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường,đây là huyện có tài nguyên mía rất dồi dào phục vụ cho ngành sản xuất đường

để phục vụ cho đời sống con người

1.2 Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng nhà máy

Tỉnh Quảng Nam nằm giữa khu vực miền trung, là một tỉnh có diện tích lớn,dân đông sống chủ yếu về nông nghiệp, đây là vùng có khí hậu nóng ẩm mưa nhiều

là điều kiện rất thích hợp để trồng và phát triển cây mía Qua khảo sát thực tế trongđịa bàn tỉnh tôi nhận thấy xã Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam là nơi đặt

vị trí xây dựng nhà máy sản xuất đường hiện đại với năng suất 1450 tấn mía/ngày Nhà máy được xây dựng ở trung tâm trung tâm tỉnh Điều kiện tự nhiên của tỉnh

có hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa, nhiệt độ trung bình năm là 25,8oC, với độ

ẩm 85 - 89%, với điều kiện như vậy rất thuận lợi cho cây mía phát triển Địa hìnhnhà máy được xây dựng trên khu đất có địa hình bằng phẳng

Khí hậu thủy văn: căn cứ điều kiện khí hậu của Trạm khí tượng Thị xã Tam Kỳ,tỉnh Quảng Nam khu vực có đặc điểm: nhiệt độ trung bình: 25,80C, tối cao: 35,80C,tối thấp: 19,5 0C Mưa và phân bố mưa: lựợng mưa trung bình trong năm: 1250 –

1500 mm, phân bố mưa không đều Độ ẩm trung bình hằng năm : 85 – 89% [20]

1.3 Vùng nguyên liệu

Mía được trồng hầu hết khắp các huyện trong tỉnh chính vì vậy Quảng Namđược xem là một trong các tỉnh có diện tích trồng mía tương đối nhiều Nguồnnguyên liệu chính cung cấp cho nhà máy tập trung ở một số xã lân cận như: xã QuếPhú, xã Quế cường, xã Quế Xuân, xã Quế Long, xã Quế Phong, ngoài ra còn cómột số xã thuộc huyện Duy Xuyên, huyện Thăng bình, huyện Tiên Phước

Với phương châm “Giống là tiền đề, nước, phân là cơ sở, chăm sóc là quyếtđịnh” để đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động thường xuyên thì nhà máy cần mởrộng vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho người dân như giống, phân bón và

kỹ thuật vì vậy vấn đề thiếu hụt nguyên liệu sẽ được giải quyết nhanh chóng, đồngthời tăng năng suất cho nhà máy

1.4 Sự liên hợp hoá và hợp tác hoá

Một nhà máy hoạt động hiệu quả và tăng nguồn thu nhập cũng như giảm bớtchi phí trong quá trình hoạt động thì vấn đề hợp tác hóa và liên hợp hóa là khôngthể thiếu đối với một nhà máy trong nền kinh tế thị trường hiện nay Đối với nhà

thời gian, đúng độ già chín phù hợp Kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứugiống cây trồng, sở nông nghiệp và phát triển nông thôn để kịp thời đưa đến chongười trồng các loại giống mía cho năng suất cao, đảm bảo chất lượng.

Sản phẩm của nhà máy là đường thô là nguyên liệu chính phục vụ sản xuấtđường tinh luyện Việc liên kết với các nhà máy đường tinh luyện là yêu cầu rất cần

và cũng là nguồn giải quyết đầu ra cho sản phẩm của nhà máy đường Ngoài sảnphẩm chính là đường những phụ phẩm phụ Bã mía làm nguyên liệu đốt lò, hoặclàm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc Trong tương lai khi mà rừng ngàycàng giảm nguồn nguyên liệu làm bột giấy, làm sợi từ cây rừng giảm đi thì mía lànguyên liệu quan trọng để thay thế Từ mật rỉ cho lên men chưng cất rượu rum, sảnxuất men các loại Từ bùn lọc có thể rút ra sáp mía để sản xuất nhựa xêrin làm sơn,

xi đánh giầy

Với sự liên kết trên giúp sự phân phối và tiêu thụ sản phẩm nhanh chóng làmgiảm chi phí vận chuyển, góp phần giảm giá thành sản phẩm, vốn đầu tư nhà máygiảm, rút ngắn thời gian hoàn vốn nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy

1.5 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện do điện lực Quảng Nam cung cấp từ mạng điệnlưới quốc gia, thông qua hệ thống cung cấp điện cho khu vực Quế Sơn Nhà máyphải có hệ thống tải điện và đặt trạm biến thế riêng

Để đề phòng các sự cố: mất điện, hư hỏng máy móc dẫn đến chập điện nhàmáy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng

1.6 Nguồn cung cấp hơi

Nhà máy sử dụng nguồn hơi riêng để phục vụ cho các công đoạn trong sảnxuất Lượng hơi sử dụng rất lớn nên để tiết kiệm chi phí cho nhà máy trong quá trìnhsản xuất đã tận dụng hơi thứ ở nhiều công đoạn như nấu đường, cô đặc

1.7 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý

Nhà máy sản xuất đường cần một lượng nước lớn, nước sử dụng trong nhàmáy được sử dụng vào các mục đích rửa nguyên liệu, chế biến, vệ sinh thiết bị, vệsinh nhà máy Nước được lấy từ sông bơm lên và được sử dụng qua hệ thống xử lý

nước của nhà máy Nước thải của nhà máy sau khi được xử lý sẽ được thoát rangoài theo hệ thống thoát nước của nhà máy Hệ thống thoát nước và xử lý nướcthải hoàn chỉnh, đảm bảo không làm ô nhiễm môi trường cũng như không để ngậpmóng tường, móng cột làm ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng.

1.8 Vị trí địa lý và giao thông vận tải

Nhà máy cần vận chuyển với khối lượng lớn trong quá trình sản xuất: vậnchuyển nguyên vật liệu, bao bì, nhiên liệu kịp thời để đảm bảo hoạt động của nhàmáy, ngoài ra vận chuyển thành phẩm đến nơi tiêu thụ, vận chuyển phế liệu trongsản xuất, vì vậy vấn đề giao thông rất quan trọng.Tại khu vực này giao thông vận tảicủa nhà máy khá thuận lợi nhà máy được đặt gần quốc lộ 1A Giao thông thuận lợigóp phần làm giảm chi phí vận chuyển nên tiết kiệm được chi phí cho nhà máy

Phương tiện chủ yếu là dùng ôtô trong việc thu mua nguyên liệu, xuất hàng

từ nơi khác về nhà máy và ngược lại, giao thông nội bộ trong nhà máy thì dùng xeđẩy, xe điện động

1.9 Nguồn nhân lực

Tỉnh Quảng Nam đông dân cư với nguồn lao động dồi dào và nguồn nhân lựcphong phú từ các trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp trong địabàn tỉnh và thành phố Đà Nẵng Thêm vào đó nhà máy còn thu hút thêm các cán bộlành nghề có nhiều kinh nghiệm để phát triển sản xuất Thường xuyên thực hiện cáclớp đào tạo cơ bản cho công nhân, đội ngũ cán bộ kỹ thuật để dễ dàng nắm bắt đượccác tiến bộ và thành tựu khoa học kỹ thuật mới của các nước tiên tiến trên thế giới,góp phần cải tiến kỹ thuật - công nghệ phục vụ cho quá trình sản xuất

1.10 Nước thải

Ô nhiễm môi trường ngày nay là vấn đề cấp bách luôn được chú trọng hàngđầu Nước thải trong nhà máy sản xuất mía đường thường là nguồn gây ô nhiễmmôi trường, vì đây chính là môi trường rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Dovậy nhà máy phải có hệ thống xử lý nước thải để xử lý các phế phẩm hữu cơ thải ratrong quá trình chế biến, nước sau khi xử lý được thải ra hệ thống nước của nhàmáy

1.11 Tiêu thụ sản phẩm

Đường là một loại thực phẩm cần có trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của conngười ở nhiều quốc gia trên thế giới, cũng là nguyên liệu quan trọng của nhiềungành sản xuất công nghiệp nhẹ và hàng tiêu dùng như bánh kẹo, sữa Bởi vì chấtlượng không cao nên ngày nay đường thô rất ít được sử dụng cho mục đích sản xuấtthực phẩm, bên cạnh cũng có một số cơ sở sản xuất bánh kẹo nhỏ tại địa phương đã

sử dụng đường thô làm nguyên liệu, khu vực miền núi vùng cao trong tỉnh thì sảnphẩm này được dùng nhiều Ngoài ra cũng mục đích chính là cung cấp nguyên liệuchủ yếu cho các nhà máy đường tinh luyện trong nước

Với những điều kiện đã biết, vùng có cự ly vận chuyển khá gần, cơ sở hạ tầngđược quy hoạch, đầu tư tương đối đầy đủ, địa hình cao thuận lợi cho việc vậnchuyển mía đầu vụ ép, có đội ngũ cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật và nông dân trồngmía giàu kinh nghiệm trong sản xuất và kinh doanh, việc xây dựng một nhà máyđường sản xuất đường thô tại xã Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam vớinăng suất 1450 tấn mía /ngày là hoàn toàn hợp lý, đồng thời giải quyết được việclàm cho người lao động, tận dung hết tiềm năng tại khu vực này

Bể trung hòa

Khu kiểm tra sản xuấtNước thải rửa thiết bị

Bể xử lí sinh học

Sản xuất phân

vi sinh

Bể lọc bằng cát

Bùn

Hình 2.1 nguyên liệu mía[17]

2.1 Giới thiệu về nguyên liệu [5]

Mía là tên gọi

chung của một số loài

trong chi Mía

(Saccharum), bên cạnh

các loài lau, lách Chúng

là các loại cỏ sống lâu năm, thuộc

tông Andropogoneae của họ Hòa thảo (Poaceae), bản địa khu vực nhiệt đới và ôn

đới ấm của cựu thế giới Chúng có thân to mập, chia đốt, chứa nhiều đường, cao từ2-6 m Tất cả các dạng mía đường được trồng ngày nay đều là các dạng lai, ghépnội chi phức tạp Chúng được trồng để thu hoạch nhằm sản xuất đường

Mía là nguyên liệu chính để sản xuất đường sacharose Cây mía có nguồngốc từ Ấn Độ Thuộc họ hòa thảo (Poaceae), giống Saccharum L Ở nước ta câymía được trồng suốt từ Bắc vào Nam và được trồng tập trung ở các ven sông Đểtrồng ra mía có chất lượng tốt nên chọn các giống mía có năng suất cao, hàm lượngđường cao chịu thâm canh, chịu hạn, chịu phèn, kháng sâu bệnh và khả năng táisinh tốt

Một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất mía đường [17]

* Nhiệt độ: mía là loại cây nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm rất cao.

Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của cây mía là 15-260C Giống mía nhiệt đớisinh trưởng chậm khi nhiệt độ dưới 210C, ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ 130C vàdưới 50C thì cây sẽ chết Nhiệt độ thích hợp cho thời kì mía chín từ 15-200C Tỉ lệđường trong mía thường đạt ở mức cao nhất cho các vùng có khí hậu lục địa vàvùng cao

* Ánh sáng: mía là cây nhạy cảm với ánh sáng và đòi hỏi cao về ánh sáng,

quang hợp của cây mía tỉ lệ thuận với cường độ và độ dài chiếu sáng Thiếu ánhsáng, mía phát triển không tốt, hàm lượng đường thấp, vì vậy ở vùng nhiệt đới và ánhiệt đới mía vươn cao mạnh nhất khi bắt đầu vào mùa hè có độ dài ngày tăng lên.Chính vì vậy nó là nhân tố quan trọng quyết định năng suất và sản lượng mía

* Độ ẩm: Mía là cây cần nhiều nước nhưng lại sợ úng nước, chúng có thể

phát triển tốt ở những vùng có lượng mưa từ 1500mm/năm Thu hoạch mía sau mộtthời gian khô ráo khoảng 2 tháng sẽ cho tỉ lệ đường cao, những nơi mưa nhiều vàphân bố đều trong năm thì việc trồng mía không hiệu quả

Gió bão làm cây đổ dẫn đến làm giảm năng suất, phẩm chất của cây Vì vậygió cũng là dấu hiệu quan trọng trong công tác dự báo lên kế hoạch và chế biến làmsao tốn ít chi phí mà giá trị sản xuất cũng như phẩm chất của mía nguyên liệu vẫncao

* Độ cao: độ cao có liên quan đến cường độ chiếu sáng cũng như mức chênh

lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm, do đó ảnh hưởng đến khả năng tích tụ đường trongmía, điều đó ảnh hưởng đến hoạt động của các khâu trong qui trình chế biến

* Đất trồng: mía là loại cây công nghiệp khoẻ, dễ tính, không kén đất, vậy có

thể trồng mía trên nhiều loại đất khác nhau, đất thích hợp nhất cho mía là nhữngloại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước Ngoài ra

có thể canh tác mía ở cả những vùng gò đồi có độ dốc không lớn lắm ở vùng trung

du miền núi Tuy nhiên ở những vùng địa bàn này cần bố trí các rãnh mía theo cácđường đồng mức để tránh sói mòn đất

Mía chín là lúc hàm lượng đường trong thân mía đạt tối đa và hàm lượngđường khử còn lại ít nhất Khi mía chín lúc thời tiết càng khô thì hàm lượng đườngcàng cao Thông thường mía chín sau khi trồng khoảng 12 – 15 tháng Khi hàmlượng đường đạt tối đa thì tùy giống mía và điều kiện thời tiết mà lượng đường duytrì 15 ngày đến 2 tháng, sau đó lượng đường bắt đầu giảm Có một số giống mía khiquá chín chưa thu hoạch kịp thì bị trổ cờ, đây là hiện tượng thay đổi sinh lý làmgiảm hàm lượng đường trong mía

Thu hoạch mía tốt nhất khi mía đạt độ chín kỹ thuật, có hàm lượng đường đo

ở phần gốc và phần ngọn và gần tương đương và đảm bảo các chỉ tiêu độ Brix lớnhơn 20%, độ Pol lớn hơn 19%, đường khử (RS) thấp hơn 0,5%, tinh độ (AP) phảilớn hơn 97% và chữ đường (CCS) lớn hơn 11 Không thu hoạch mía trong nhữngngày rét đậm, trời mưa to và đất còn ẩm ướt

2.1.1 Thành phần hóa học của mía

Thành phần hóa học của mía thay đổi theo điều kiện đất đai, phương phápcanh tác, loại, giống mía,

ở nhiệt độ cao, đường sẽ bị mất nước rồi bị thuỷ phân biến thành caramen

Độ hoà tan của đường sacaroza trong nước tăng theo chiều tăng nhiệt độ

Bảng 2.1 Độ hoà tan của sacaroza trong nước

Nhiệt độ Độ hoà tan Nhiệt độ Độ hoà tan

(oC) (g sacaroza/100g nước) (0C) (g sacaroza/100g nước)

- Độ hoà tan của sacaroza còn phụ thuộc vào các chất không đường có trong

dung dịch đường Đường sacaroza không hoà tan trong dầu hoả, cloroform, CCl4,CS2, benzen, tecpen, ancol, glixerin khan Trong dung dịch ancol có nước, sacarozahoà tan một ít Đường sacaroza còn hoà tan giới hạn trong anilin, piridin, etylaxetat, amyl axetat, phenol và amoniac

- Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 22-51oC là 0,3019

- Dung dịch sacaroza có độ quay cực bên phải Độ quay cực riêng của sacaroza

ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ Vậy rất thuận tiện cho việc xác định đườngbằng phương pháp phân cực

Trị số quay cực của sacaroza [ ]20 = + 66,469 + 0,00870C – 0,00235C2 (C:nồng độ sacaroza trong 100ml nước) Trị số quay cực trung bình của sacaroza [ ]20

= 66,5o Kiềm, muối của axit yếu làm giảm độ quay cực của sacaroza [4, tr 12]

2.1.3 Tính chất hoá học của sacaroza

- Tác dụng với axit: dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thuỷ phân thành

glucoza và fructoza theo phản ứng:

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Sacaroza Glucoza Fructoza

[H+]

Như vậy trong môi trường này có thể coi sacaroza như một axit yếu Phản ứng tạosacarat phụ thuộc vào: nồng độ của dung dịch, lượng kiềm và lượng sacaroza.

Trong dung dịch đậm đặc và kiềm dư, sacaroza sẽ tạo nên nhiều sacarat

C12H22O11 + NaOH HOH + NaC12H21O11

Khi tác dụng với vôi sẽ thu được các phức sacarat

C12H22O11.CaO.H2O: monocanxi sacarat

C12H22O11.2CaO.2H2O: dicanxi sacarat

C12H22O11.3CaO.3H2O: tricanxi sacarat Ít hoà tan trong nước nên được ứngdụng để lấy đường sacaroza ra khỏi rỉ đường củ cải

Ở trong dung dịch kiềm loãng và dung dịch đường lạnh hầu như không có tácdụng Nếu kiềm đặc và ở nhiệt độ thấp, đường cũng bị phân giải Ở pH = 8 ÷ 9 vàđun nóng một thời gian, sacaroza bị phân hủy thành hợp chất có màu vàng màu nâu.Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao, đường bị phân huỷ tạo ra các axit vàchất màu tốc độ phân huỷ tăng theo độ pH, ở nhiệt độ sôi (trong 1h) và pH = 8 ÷ 9sacaroza chỉ bị phân huỷ 0,05% Nếu cùng nhiệt độ trên nhưng pH = 12 thì sự phânhuỷ đó tăng 0,5%

Đường bị phân huỷ %

pH

Hình 2.1 Sự phân huỷ sacaroza theo pH

Sự phân huỷ và tạo thành các sản phẩm có màu thường do những phản ứngsau: C12H22O11 C12H20O10 C12H18O9 C36H50O25

Sacaroza Izosacaran Caramelan Caramelan

(không màu) (không màu) Ehrlich sacaran

Chất màu caramen được coi như là hợp chất humin Đó là sự polyme hoá ởmức độ khác nhau của a - anhidrit [4, tr 14].

2.2 Giới thiệu về Sản phẩm

Đường thô là loại đường sacaroza được dùng làm nguyên liệu để sản xuấtđường tinh luyện, chất lượng phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu mía và trình độ kỹthuật của mỗi nước Chất lượng tương đối thấp vì vậy ít được sử dụng cho mục đíchsản xuất thực phẩm công nghiệp và ăn uống hằng ngày Đường thô trong quá trìnhbảo quản sẽ bị biến chất, độ ẩm tăng, màu sắc đậm hơn…làm chất lượng đườngthành phẩm bị hạn chế rất nhiều, thời gian bảo quản ngắn Vì vậy bảo quản đểđường không bị biến chất thì phải kiểm tra thường xuyên các chỉ tiêu để có biệnpháp bảo quản thích hợp, và có biện pháp khắc phục kịp thời khi có sự cố xảy ra.Ngày nay sản xuất đường tinh luyện từ đường thô mang lại hiệu quả kinh tế rấtlớn, rút ngắn quy trình sản xuất và giảm chi phí đầu tư cho các nhà máy đường hiệnđại đồng thời giảm được giá thành sản phẩm Đường thô có chất lượng tốt sẽ tănghiệu quả sản xuất, rút ngắn thời gian tinh luyện Chất lượng đường thô được đánhgiá qua các yếu tố về màu sắc, độ Pol, độ tro trong đường và qua các chỉ tiêu

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cảm quan của đường thô [8]

Hình dạng Tinh thể màu vàng đến nâu, kích thước tương đối đồng đều, tơi

khô, không vốn cụcMùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt tự

nhiên, có vị mật của mía và không có mùi vị lạ

Màu sắc Màu vàng nâu đến nâu, khi pha

trong nước cho dung dịch trong

Màu vàng nâu đến nâu, khi phatrong nước cho dung dịch tươngđối trong

2 Lượng đường khử, % khối lượng không lớn hơn 0,35 0,65

3 Tro dẫn điện, % khối lượng không lớn hơn 0,3 0,4

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC sau 3 h, %

5 Độ màu, đơn vị Icumsa(IU), không lớn hơn 1000 2500

Mọi người vẫn thường nói “thương trường là chiến trường” Sự cạnh tranh

đã và đang trở nên gay gắt không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới Ngày nay,khách hàng là “thượng đế” vì thế các doanh nghiệp muốn đứng vững trên thị trườngkhông những cần phải nâng cao chất lượng của sản phẩm, tạo ra và thay đổi mẫu

mã cho phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng mà còn phải đảm bảo các kênh phânphối, các dịch vụ liên quan tới việc tiêu thụ sản phẩm với giá bán hợp lý để tiêu thụđược sản phẩm của mình Trong thời buổi cạnh tranh gay gắt như hiện nay thì việctiêu thụ sản phẩm đã trở thành một vấn đề sống còn đối với doanh nghiệp Nếukhông tiêu thụ được sản phẩm thì doanh nghiệp sẽ bị thua lỗ do các sản phẩm bị tồnđọng và làm cho doanh nghiệp không thu hồi được vốn, không có khả năng tái sảnxuất và doanh nghiệp sẽ tiến tới bờ vực phá sản Chính vì thế, tiêu thụ sản phẩmcũng luôn chiếm giữ một vị trí quan trọng hàng đầu trong mọi doamh nghiệp

Trước tầm quan trọng của quá trình tiêu thụ sản phẩm, công ty phải quan tâmđến các hoạt động tiêu thụ sản phẩm Tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, giá thànhthấp để đảm bảo cạnh tranh với một số nước trên thế giới là vấn đề cấp bách hiệnnay với một số nhà máy đường ở nước ta, hạn chế việc nhập khẩu đường từ nướcngoài

Hình 2.2 sản phẩm đường [17]

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY

CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương pháp sản xuất

3.1.1 Chọn phương pháp lấy nước mía [7]

Trong công nghiệp sản xuất mía đường có hai phương pháp lấy nước mía Đó

là phương pháp ép kết hợp thẩm thấu và phương pháp khuếch tán

- Phương pháp ép kết hợp thẩm thấu: nước (hay dung dịch nước đường) cónhiệt độ xấp xỉ 600C được tưới vào bã trước khi bã vào che ép tiếp theo Lượngnước được sử dụng khoảng 200% so với lượng xơ mía, sử dụng với hệ thống máy

ép 4 trục Phương pháp cho hiệu suất không cao thường chỉ đạt 95 ÷ 97% hiệu quảthu hồi thấp

- Phương pháp khuếch tán: lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán cho hiệu suấtcao, giảm chi phí đầu tư cho thiết bị, cho hiệu quả kinh tế cao Phương pháp này chủ yếuđược áp dụng nhiều ở những nước công nghệ sản xuất cao, tiên tiến, đội ngũ công nhân cótrình độ kĩ thuật cao, thao tác giỏi

Phương pháp ép Phương pháp khuếch tán

- Hiệu suất trích li 92%

- Tổng hiệu suất thu hồi 80%

- Tiêu hao năng lượng nhiều

- Vốn đầu tư cao

- Nhiên liệu dùng trong bốc hơi ít

- Chất không đường trong nước mía

hỗn hợp ít hơn, ít tổn thất đường trong

mật cuối thấp

- Hiệu suất trích li 97%

- Tổng hiệu suất thu hồi 82%

- Tiêu hao năng lượng ít

- Vốn đầu tư thấp (tiết kiệm khoảng 30%

so với phương ép)

- Tiêu hao nhiên liệu trong bốc hơi nhiều

- Chất không đường trong nước mía hỗnhợp nhiều, do dó tăng tổn thất đườngtrong mật cuối

Trong điều kiện nền kinh tế nước ta hiện nay với trình độ sản xuất của côngnhân còn thấp, trong quá trình vận hành sẽ gặp khó khăn trong việc điều chỉnh vàsửa chữa Với phương pháp ép tuy hiệu quả thấp hơn nhưng lại rất dễ vận hành, phù

hợp với trình độ thao tác của công nhân, khi gặp sự cố có thể tự điều chỉnh Tuy cónhững hạn chế nhưng phương pháp ép vẫn là thích hợp hơn Với nhiệm vụ thiết kếnhà máy đường thô trong điều kiện nền kinh tế nước ta hiện nay tôi chọn phươngpháp ép để lấy nước mía.

3.1.2 Chọn phương pháp làm sạch

Nước mía sau khi ra khỏi cây mía có tính acid với pH = 4.0 ÷ 5.5 và chứanhiều tạp chất không đường khác Do đó làm sạch nước mía nhằm trung hòa nướcmía hỗn hợp và loại bỏ chất không đường, đặc biệt là những chất hoạt động bề mặt

Để loại bỏ những tạp chất thô không hòa tan sử dụng các loại rây có kích cỡkhác nhau Loại bỏ chất keo, cần tạo các điều kiện để keo tụ hay sử dụng các chấthấp phụ lôi kéo các chất keo đồng kết tủa, sau đó lắng, lọc để loại các kết tủa này.Loại các chất hòa tan có khả năng keo tụ, cần tạo điều kiện để các chất tan kết tụ vàphân riêng các kết tủa bằng biện pháp lắng hoặc lọc Loại bỏ các chất màu hòa tan,phương pháp hữu hiệu nhất là hấp phụ bằng than và đất hoạt tính Loại các chất hòatan không keo tụ như cation kim loại kiềm hay các anion dễ tan thì sử dụng các cộttrao đổi ion

- Phương pháp vôi : đây là phương pháp đơn giản và được áp dụng từ rất lâu.

Nước mía được làm sạch dưới tác dụng của nhiệt và vôi, thu được sản phẩm đườngthô Phương pháp vôi sử dụng để sản xuất mật trầm, đường cát vàng…

- Phương pháp sunfit hoá còn gọi là phương pháp SO2, vì sử dụng lưu huỳnhdưới dạng khí SO2 để làm sạch nước mía Thường dùng để sản xuất đường trắng RS

có thể dùng sản xuất đường thô pol cao

- Phương pháp cacbonat hoá phương pháp này sử dụng khí CO2 xông vàonước mía để loại các chất không đường, phương pháp cacbonat hoá dùng để sảnxuất RE

Cả 3 phương pháp làm sạch trên đều cho những hiệu quả, tuy nhiên tuỳ vàođiều kiện và tính chất của sản phẩm mà có phương pháp xử lý thích hợp vừa đảmbảo chất lượng thành phẩm, vừa nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy Để sảnxuất đường thô thì chọn phương pháp vôi hoặc phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ

Còn phương pháp CO2, và các phương pháp SO2 khác được sử dụng để sản xuấtđường trắng và đường tinh luyện.

Trong quá trình làm sạch, vôi đóng vai trò là chất phản ứng chính tạo ra kếttủa có tính hấp thụ nhằm kết lắng các chất keo, chất không đường làm trong nướcmía Vôi còn là chất sát khuẩn tốt có khả năng hạn chế sự phát triển của vi sinh vậttrong nước mía Nước mía được làm sạch dựa vào tác dụng của vôi, hiệu quả làmsạch không cao, chất lượng sản phẩm ở mức trung bình Phương pháp gia vôi đượcchia làm 3 loại: - Cho vôi vào nước mía lạnh

- Cho vôi vào nước mía nóng

- Cho vôi phân đoạn

3.1.2.1 Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

Đưa nước mía hỗn hợp vào thùng trung hòa, rồi cho sữa vôi vào khuấy trộnđều sao cho PH = 7,2 - 7,5 Sau đó đun nước mía đã gia vôi đến 102÷105oC, rồilắng thu nước lắng trong, nước bùn đưa đi ép lọc để tận thu

3.1.2.2 Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng.

Đun nước mía hỗn hợp đến 105oC để làm ngưng tụ một số keo Cho vôi vàothùng trung hòa khuấy trộn đều để kết tủa được hoàn toàn, sau đó loại chất kết tủa ởthiết bị lắng

3.1.2.3.Gia vôi phân đoạn.

Đây là phương pháp tối ưu nhất của việc làm sạch nước mía bằng vôi Cho vôivào đưa hỗn hợp nước mía đến pH = 6,4 sau đó đun sôi hỗn hợp (t = 105 – 110oC),tiếp tục cho vôi vào đến pH = 7,6 rồi lại đun sôi tiếp tục (t = 105 – 110oC)

Phương pháp gia vôi phân đoạn tiết kiệm được 35% lượng vôi so với phươngpháp cho vôi vào nước mía lạnh, rút ngắn thời gian lắng, độ tinh khiết nước míatăng, hiệu suất làm sạch tốt Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh có hiệu suấtlàm sạch thấp nhất trong 3 phương pháp và tiêu tốn nhiều vôi nhất Còn phươngpháp cho vôi vào nước mía nóng thì màu nước mía dễ bị đậm và so với phươngpháp cho vôi phân đoạn thì vẫn sử dụng nhiều vôi hơn Phương pháp cho vôi phân

đoạn nhiều ưu điểm hơn cả trong 3 phương pháp vôi, vừa cho hiệu quả làm sạch tốtlại sử dụng ít vôi nhất

Ưu, nhược điểm của phương pháp cho vôi phân đoạn.

- Ưu điểm:+ Quản lý và thao tác tương đối dễ

+ Dây chuyền công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp

+ Giảm 35% lượng vôi so với hai phương pháp cho vôi trên

+ Hiệu suất làm sạch cao tốt, loại chất không đường cao, tốc độ kết lắngnhanh, dung tích bùn nhỏ

- Nhược điểm + Hiệu suất thu hồi đường không cao

+ Khống chế không tốt dễ gây chuyển hoá và phân huỷ đường

+ Chất lượng sản phẩm không cao nên chủ yếu là sản xuất đường thô

Do đó tôi chọn phương pháp cho vôi phân đoạn để làm sạch nước mía

3.1.3 Chọn chế độ nấu đường

Mục đích của quá trình nấu đường là tách nước ra khỏi mật chè, đưa dungdịch đến trạng thái quá bão hoà để thực hiện quá trình kết tinh đường Sản phẩm saukhi nấu đường là đường non và mật cái Trong sản xuất người ta thường áp dụng haichế độ nấu đường, chế độ nấu gián đoạn và nấu liên tục

Nấu liên tục cho hiệu quả cao hơn nấu gián đoạn nhưng đầu tư lớn hơn, thiết bịphải hoàn toàn nhập ngoại và yêu cầu công nhân có trình độ kỹ thuật cao, vận hành

hệ thống tốt vì hệ thống nấu liên tục có cách vận hành phức tạp So với phươngpháp nấu liên tục thì nấu gián đoạn còn nhiều hạn chế thời gian nấu dài hơn, hiệusuất không cao, khó cơ giới hóa Tuy nhiên với tình hình nền kinh tế thực tế sảnxuất nước ta hiện nay là rất phù hợp Do trình độ vận hành của công nhân còn thấpnên trong quá trình nấu khi gặp sự cố có thể xử lý dễ dàng

Chọn chế độ nấu đường dựa trên cơ sở độ tinh khiết của mật chè sau khi làmsạch, yêu cầu chất lượng sản phẩm, trình độ thao tác công nhân và tình hình thiết bịnhà máy Để nâng cao hiệu quả sản xuất vì vậy không thể sử dụng chế độ nấu 2 hệ.Công đoạn làm sạch nước mía sử dụng phương pháp vôi nên độ tinh khiết khôngcao nên không cần đến chế độ nấu 4 hệ, mặt khác nấu 4 hệ đòi hỏi trình độ thao tác

của công nhân phải cao và thiết bị tốt Do đó tôi chọn sử dụng chế độ nấu 3 hệ, đây

là phương án phù hợp nhất

3.2 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Chọn sơ đồ quy trình công nghệ

Mía nguyên liệu

Cân

Cẩu mía

Băng chuyền mía

Máy băm 1 Máy băm 2

Máy đánh tơi Nước thẩm thấu Ép mía Bã Lò hơi

Nước mía hỗn hợp (pH = 5  5,5)

Cân định lượng

H3PO4 Ca(OH)2 Gia vôi sơ bộ (pH = 6,2  6,6)

Gia nhiệt 1 (t0 = 70  750C)

Ca(OH)2 Gia vôi 2 ( pH = 7,6  8,2)

Gia nhiệt 2 ( t0 = 102  1050C)

Tản hơi Bã vụn

Chất trợ lắng Lắng trong Nước bùn Khuấytrộn

Nước lắng trong Lọc chân nkhông

Gia nhiệt 3( t0 = 110  115 0C) Nước lọc trong Bã bùn Bốc hơi ( 4 hiệu )

Lọc kiểm tra

Mật chè Nấu non A Nấu non B Nấu non C

Trợ tinh A Trợ tinh B Trợ tinh C

Máng phân phối Máng phân phối Máng phân phối

Ly tâm Ly tâm Ly tâm

Đường A Mật A Đường B Mật B Đường C Mật rỉ

Hồ B

Hồi dung C Bể mật rỉ Sấy thùng quay Sàng phân loại

Hình 3.1 Băng tải mía [14]

Hình 3.2 Máy ép tỷ số hằng [13 ]

Bunke chứa

Cân, đóng gói Bảo quản

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.2.1 Vận chuyển, tiếp nhận và xử lý nguyên liệu

Mía sau khi khai thác đúng theo yêu cầu kỹ

thuật sau đó được vận chuyển về nhà máy chủ yếu

bằng phương tiện xe tải Tại nhà máy nguyên liệu

được tiếp nhận và được đưa qua cân điện tử định

lượng và sau đó lấy mẫu phân tích chữ đường rồi

được đưa xuống bàn lùa bằng hệ thống cẩu Sau đó

mía được phân phối xuống băng chuyền, qua máy

băm 1, máy băm 2 nhờ hệ thống dao băm của hai máy mía được băm nhỏ thành míavụn và đi tiếp vào máy đánh tơi Mía vụn theo băng chuyền nghiêng vào hệ thống

ép Tại công đoạn này bố trí hệ thống nam châm từ nhằm loại bỏ tạp chất kim loại

có lẫn trong mía, thuận lợi cho công đoạn sau đó

3.2.2.2 Ép mía

Mục đích lấy hoàn toàn nước trong mía nguyên liệu Mía đi vào hệ thống ép 4máy, mỗi máy gồm 3 trục Mía qua máy ép dập để thu nước mía đầu rồi qua hệthống 3 máy ép kiệt Trong quá trình ép ta kết hợp rửa

nước thẩm thấu để thu hồi phần đường còn sót lại

trong bã Nước thẩm thấu được dùng để thẩm thấu ở

máy ép 3, nhiệt độ nước rửa 45÷ 47oC, nước thẩm

thấu cho máy 1 và 2 là nước mía thu từ hệ ép 3 và 4

Nước mía hỗn hợp là nước thu được từ 2 máy đầu

tiên sẽ được đưa đi xử lý sơ bộ qua các bộ phận lọc

Thiết bị gia nhiệt [19]

sàng cong nhằm tách bã vụn rồi qua cân định lượng để tiếp tục đi vào công đoạnlàm sạch tiếp theo

* Gia vôi sơ bộ (pH = 6,4 ÷ 6,6)

Để hạn chế sự chuyển hoá đường sacaroza tiến hành gia vôi sơ bộ nhằmchuyển pH nước mía về 6,4÷6,6 tạo ra điểm đẳng điện kết tụ một số keo protêin,các hợp chất axít hữu cơ, giảm màu sắc nước mía Ngoài ra vôi còn có tác dụng ứcchế hoạt động của các vi sinh vật trong nước mía đảm bảo chất lượng của hỗn hợpnước mía Thiết bị gia vôi dạng hình trụ đáy côn có cánh khuấy, làm việc liên tục

* Gia nhiệt 1 ( to = 70 ÷75oC)

Nâng nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 70÷75oC nhằm tăng

tốc độ phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2 và tăng khả năng hấp phụ

các chất keo, giảm độ nhớt của nước mía, loại không khí giảm

sự tạo bọt, hạn chế hoạt động của vi sinh vật

Chọn thiết bị gia nhiệt loại ống chùm Thiết bị ống chùm

có hệ số cấp nhiệt cao, bề mặt truyền nhiệt lớn thường là 400 ÷ 600 m2, ít đóng cặn,

Hình 3.4 Bộ lọc chân không [14]

Mục đích đưa nước mía hỗn hợp đến pH = 7,6 ÷ 8,2 tạo ra sự kết lắng nhiềuchất không đường trong nước mía, đặc biệt là các hợp chất vô cơ, chất màu, nhữngacid tạo muối không có lợi cho quá trình lắng, lọc Gia vôi 2 là điều kiện tốt chophản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2 nhiều làm tăng hiệu quả hấp phụ các chất keo, làmtăng hiệu suất làm sạch nước mía Ca(OH)2 dư sẽ kết hợp với P2O5 trong nước míahỗn hợp theo phương trình phản ứng sau: Ca(OH)2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + H2OCa3(PO4)2 tạo thành có tác dụng hấp phụ các chất không đường, chất màu cùngkết tủa theo Sử dụng thiết bị gia vôi như ở gia vôi sơ bộ

* Gia nhiệt 2 ( to = 102 ÷105oC)

Nâng nhiệt độ của nước mía lên 102÷105oC nhằm giảm độ nhớt của dung dịchlàm tăng tốc độ quá trình lắng sau này, loại không khí trong nước mía, giảm bớt sựtạo bột, giảm tỉ trọng nước mía, làm chất keo ngưng tụ, tăng nhanh tốc độ lắng củacác chất kết tủa, tăng hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật

* Lắng

Nhằm tách bùn và cặn ra khỏi nước mía hỗn hợp để thu được nước mía trong.Thiết bị được sử dụng là thiết bị lắng trọng lực làm việc liên tục, huyền phù liên tụccho vào thiết bị, nước trong và bùn liên tục lấy ra

* Lọc chân không

Mục đích để khai thác, tận thu phần đường sót còn trong nước bùn Trong quá

trình lọc nước bùn cần bổ sung thêm một phần các xơ mịn để làm chất trợ lọc.Chọn thiết bị lọc bùn loại lọc thùng quay, tốc độ quay là 1/4 ÷ 1/3 vòng/phút,quá trình lọc có dùng nước để rửa bùn, nhiệt

độ nước rửa bã là 75 ÷ 80oC Thiết bị lọc chân

không được sử dụng khá phổ biến hiện nay,

toàn bộ quá trình lọc, rửa, xả bùn được thực

hiện liên tục, tỉ lệ bùn lọc thấp, hiệu quả thu

hồi đường cao tới 90 ÷95%, quản lý và thao

tác dễ dàng, giảm nhân công lao động

* Gia nhiệt 3 ( to = 110 ÷ 115oC)

Hình 3.5 Thiết bị bốc hơi chân không[19]

Hình 3.6 thiết bị lọc ống[18]

Nước mía lắng trong sau khi lắng được đưa đi gia nhiệt 3 để nâng nhiệt độ lên

110 ÷ 115oC, trước khi vào cô đặc nhằm tăng khả năng truyền nhiệt của nước mía,giảm lượng hơi cần sử dụng, rút

ngắn thời gian của quá trình bốc

độ mật chè 60÷650Bx tạo điều kiện

thuận lợi cho quá trình nấu đường, kết tinh đường

Chọn hệ bốc hơi áp lực chân không 4 hiệu, nước mía trong sau khi gia nhiệt

có nhiệt độ cao sẽ được đưa vào hệ cô đặc để tiến hành cô nước mía đến nồng độtheo yêu cầu 60 ÷ 650Bx tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu đường và kết tinh

Hệ thống bốc hơi này có thể tận dụng được nguồn hơi thứ triệt để, thời gian bốc hơinhanh giảm được chi phí về năng lượng

Áp suất trong nồi cô đặc giảm dần từ hiệu đầu có áp lực cao đến hiệu cuối có

độ chân không đến 580÷650 mmHg Do đó nhiệt độ trong các nồi giảm dần từ

1200C xuống 650C

3.2.2.5 Lọc kiểm tra

Sau khi lọc chân không nước mía

trong thu được gọi là mật chè, để kiểm

tra ta tiến hành lọc kiểm tra lần cuối

trước khi đi gia nhiệt nhằm nâng cao

hiệu quả truyền nhiệt, hạn chế được sự

đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt

và bốc hơi Chọn thiết bị lọc ống loại

có dạng hình trụ, đáy nón

3.2.2.6 Nấu đường

Hình 3.7 nồi nấu [13]

Nấu đường là tạo điều kiện thuận lợi để tách nước từ mật chè, đưa dung dịchđến nồng độ quá bão hoà tạo điều kiện thuận lợi cho

sự xuất hiện các tinh thể đường Yêu cầu kỹ thuật của

quá trình kết tinh là các tinh thể đường tạo ra phải

đồng đều về mặt kích thước và hàm lượng đường

Sản phẩm là đường A, đường B, C và mật cuối

Đường B, C có chất lượng thấp được đường hồ và hồi

dung trở lại để nấu non A

Chọn thiết bị nấu đường dạng ống chùm thẳng

đứng có ống tuần hoàn trung tâm đảm bảo cho sự đối

lưu của đường non có độ nhớt lớn Thời gian nấu của

các mẻ như sau: non A 2÷4 h/mẻ, non B là 4÷6 h/mẻ, non C là 8÷12 h/mẻ

* Nấu non A

Nguyên liệu nấu non A là mật chè, đường hồ B và đường cát C hòa tan.Nguyên liệu được cấp vào nồi từng mẻ, nhiệt độ nấu khoảng 70 - 72oC, thời giannấu đường A khoảng 2- 4 h/mẻ, các giai đoạn của quá trình nấu :

- Cô đặc đầu : cô đặc dung dịch đến nồng độ cần thiết để chuẩn bị cho sự tạothành tinh thể Trong giai đoạn này ta cô đặc ở độ chân không thấp (khoảng 600 ÷620mmHg) để giảm nhiệt độ sôi dung dịch (với áp suất này nhiệt độ sôi của dungdịch khoảng 60 ÷ 65oC), và giảm sự phân hủy đường

- Tạo mầm tinh thể là khi độ nhớt dung dịch tăng thì tiến hành tạo mầm bằngcách dùng đường B hòa với mật chè tạo thành hỗn hợp giống để nấu A

- Nuôi tinh thể : sau khi tạo đủ tinh thể cần khống chế không cho tinh thể mớixuất hiện bằng cách dùng nước hoặc nguyên liệu bổ sung vào nồi nấu để ổn định hệ

số quá bão hòa, nuôi tinh thể đến kích thước nhất định

- Cô đặc cuối: khi tinh thể đạt đến kích thước yêu cầu thì ngừng bổ sungnguyên liệu, cô đặc cho đến khi ra đường rồi ngừng cấp hơi Sử dụng nước rửa tinhthể, kiểm tra và tháo đường xuống thiết bị trợ tinh

* Nấu non B

Hình 3.8 thiết bị trợ tinh [16]

Ly tâm gián đoạn

Hình 3.9 Thiết bị ly tâm [15]

Ly tâm liên tục

Nguyên liệu nấu B gồm mật chè, mật A, nguyên liệu được đưa vào thùng chứa

và duy trì ở nhiệt độ 75÷80oC đưa vào nồi nấu theo từng mẻ Nhiệt độ nấu non B72÷75oC, nhiệt độ nguyên liệu đưa vào nấu phải cao hơn nhiệt độ nồi nấu 3÷5oC.Kết thúc nấu B xả khối nấu xuống máng phân phối đến thùng trợ tinh Thời giannấu non B khoảng 4 ÷ 6 h/mẻ

* Nấu non C

Nguyên liệu nấu non C là mật chè và mật B, các nguyên liệu này được cho vàothùng chứa và duy trì ở nhiệt độ 75÷80oC, được cấp vào nồi từng mẻ với nhiệt độnấu 72÷75 oC Lượng giống cho vào khoảng 22÷23% so với đường non C, thời giannấu non C khoảng 8÷12h/mẻ

3.2.2.7 Trợ tinh

Đường non lấy ra từ nồi nấu chứa một

thành phần đường nhất định Trợ tinh mục

đích kết tinh đường non ngoài nồi nấu đường

trong các thiết bị làm lạnh tự nhiên hoặc

cưỡng bức, nhằm hạ nhiệt độ của đường non

tạo điều kiện cho sự kết tinh đường xảy ra,

đồng thời làm cho đường non thích ứng với

điều kiện ly tâm Vì vậy sau khi nấu đến một thể tích nào đó với nồng độ theo yêucầu, đưa đường non đến thiết bị trợ tinh để tiếp tục thực hiện quá trình kết tinh.Trong thiết bị trợ tinh, khống chế nhiệt độ và nồng độ thích hợp làm cho tinh thểtiếp tục hấp thụ thành

phần đường dư của mẫu

dịch, giảm bớt thành

phần đường trong mẫu

dịch, làm tăng hiệu suất

thu hồi

3.2.2.8 Ly tâm

Hình 3.10 Cánh khuấy trong thùng sấy[14 ]

Mục đích để tách mật trên bề mặt tinh thể đường ra khỏi mật bằng lực ly tâm,

để thu đường cát và mật, với đường thô ta không dùng nước hay hơi rửa để sảnphẩm giữ được màu vàng nâu theo đúng tính chất của đường thô

Ly tâm được thực hiện trong các thiết bị thùng quay với tốc độ cao, với non

A, B do có độ nhớt thấp ta chọn thiết bị ly tâm gián đoạn, tốc độ quay 1200 v/ph.Với non C chọn thiết bị ly tâm liên tục có tốc độ quay là 2000 v/ph, để có thể thuđược đường C và mật cuối Sản phẩm của ly tâm là đường thành phẩm, trong đónon B, C được đường hồ và hồi dung trở lại để nấu non A, mật non B, mật B nấunon C, mật rỉ đưa ra ngoài

3.2.2.9 Sấy đường

Sau ly tâm đường cát có độ ẩm cao từ 1,7÷2%, để tránh hiện tượng hư hỏngcần phải được làm khô để bảo quản Sấy nhằm tách lớp nước trên bề mặt hạt đường,giảm độ ẩm, làm cho màu sắc hạt

đường bóng sáng tạo điều kiện tốt cho

công tác bảo quản, đường thành phẩm

không bị biến chất trong thời gian bảo

quản Đối với đường thô sau khi sấy độ

ẩm đường phải đạt 0,1% mới an toàn

bảo quản trong thời gian dài

Tinh thể đường không ngậm nước

nên dễ dàng tách ẩm trên bề mặt hạt đường bằng phương pháp sấy Chọn thiết bịsấy kiểu thùng quay, sấy theo nguyên tắc ngược chiều, tác nhân sấy là không khínóng được lọc sạch qua bộ lọc không khí và đốt nóng bằng hệ thống caloriphe Độ

ẩm cuối cùng của đường thành phẩm là 0,1÷0,2%, nhiệt độ sấy càng thấp thì chấtlượng đường càng cao nhưng thời gian sấy càng dài, nhiệt độ có thể biển đổi từ 70 -

1000C

2.3.2.10 Làm nguội, phân loại, đóng gói và bảo quản

Sau khi sấy đường được đưa xuống băng tải làm nguội nhằm làm cho đườngkhô đều và không vốn cục trong bảo quản Quá trình làm nguội dọc theo băng tải ta

bố trí quạt thổi tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm nguội diễn ra nhanh hơn Từbăng tải làm nguội đường được chuyển đến sàng phân loại để tách đường không đạtyêu cầu về kích thước Phần đường không đạt tiêu chuẩn được hoà tan và nấuđường trở lại.

Đường thành phẩm sau khi phân loại đạt yêu cầu sẽ được chuyển xylo chứađường thành phẩm rồi được đưa đi đóng bao

Bảo quản đường thành phẩm là công đoạn quan trọng vì công tác bảo quảnkhông tốt sẽ ảnh hưởng đến thời gian sử dụng và chất lượng đường thành phẩm.Đường được lưu trong các kho có độ thoáng cao và cách ẩm tốt

* Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm đường thô [ 8]

Chỉ tiêu Yêu cầuHạng 1 Hạng 2

Ngoại

hình Tinh thể vàng đến nâu, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô, khôngvón cụcMùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không cómùi lạMàu sắc

Tinh thể màu vàng nâu đến nâu

Khi pha vào nước cất cho dung

dịch tương đối trong

Tinh thể màu nâu hoặc nâu đenKhi pha vào nước cất cho dung dịchtương đối trong

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn

3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn. 0,3 0,4

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105lượng (m/m), không lớn hơn. oC trong 3h, % khối 0,2 0,5

5 Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 1000 2500

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Các số liệu ban đầu ( theo nhiệm vụ thiết kế)

 Hàm lượng các chất trong mía (%)

- Chất không đường 2,68 %

- độ tinh khiết nước ép cuối(Gp bã) 75,90 %

- Độ ẩm bã 48,20 %

- Nước mía thẩm thấu 26 %

4.1 Tính cho công đoạn ép (Tính toán cơ sở cho 100 tấn mía)

4.1.1 Tính mía nguyên liệu

- Khối lượng(KL) đường trong mía = G × % đường sacaroza trong mía

= 100 × 11100,41 = 11,41 (T)

- Khối lượng chất xơ = G × % xơ trong mía = 100 ×

100

72 , 10

= 100 x = 0,8910,72 100

48,2 -

100 = 22,41 (T)

Hàm lượng bã so với mía = khối lượng bã /G = 100 22 , 41

100

41 , 22

chất khô KL

NMHH trong

đường

% = 1013,,732 × 100 = 81,29 (%)

- Thể tích của NMHH = tỷ NMHHtrọng

KL

=1051 , 54 10 3

59 , 103

 = 98,51 (m3)

- Phần trăm nước mía hỗn hợp so với mía = Khối lượng nước mía hỗn hợp/G

= 100 103 , 59 % 100

59 , 103



4.2 Tính cho cơng đoạn làm sạch

Các số liệu ban đầu [7,tr 19]

- Lượng vơi sử dụng cho sản xuất là 0,3% so với mía [ 7,tr 21]

- CaO cĩ hiệu so với mía: 0,05-0,08 % Chọn giá trị 0,08%

KL chất tan trong NMHH

KL nước mía hỗn hợp

KL chất tan + KL xơ

100 – KL nước trong bã

- Hàm lượng CaO cĩ hiệu trong vơi Chọn 75%

- Nước bùn so với nước mía gia vơi: 20÷25% Chọn giá trị 25%

- Hàm lượng đường trong bùn khơ: 20÷25% Chọn giá trị 25%

- Lượng đường tổn thất so với đường trong mía 1,5-2,5% Chọn 1,5 %

- Lượng nước rửa bùn so với bùn lọc : 150 ÷ 200% [7,tr 24 ]

- Bùn lọc so với mía Chọn 1 %

- Nước trong bùn lọc Chọn 60%

- Nồng độ mật chè 60- 65% Chọn Bx = 60%

4.2.1 Tính vơi và sữa vơi(Tính tốn cơ sở cho 100 tấn mía)

- KL vơi cần dufng = KL mía x = x100

100

0,3

= 0,3 (T)

- KL CaO cĩ hiệu trong vơi = 0,3 x 10075 = 0,23 (T)

- Sữa vơi được pha với nồng độ 10 ÷ 18Be Chọn 10Be Ở t0 = 200C [11, tr 64] Khối lượng riêng: d = 1,074 (tấn/m3), % CaO = 9,28 %

- KL sữa vơi dùng = KLCaO%CaOcó hiệu x 100 = 9 , 28

23 , 0 ×100 = 2,48 (T)

- KL sữa vơi gia vơi sơ bộ khoảng 1/3 lượng ban đầu = 2,348 = 0,83 (T)

- KL sữa vơi gia vơi lần hai = 2,48 – 0,83 = 1,65 (T)

- KL nước trong vơi = KL sữa vơi – KL CaO = 2,48 – 0,23 = 2,25 (T)

4.2.2 Tính nước mía gia vơi

- KL nước mía gia vơi sơ bộ(GVSB) = KL NMHH + KL sữa vơi GVSB = 103,59 + 0,83 = 104,42 (T)

- KL chất tan sau GVSB = KL chất tan NMHH + KL CaO cĩ hiệu = 13,2 + 0,08 = 13,28 (T)

- % chất tan trong NMHH sau GVSB = 100 x

KL nước mía sau GVSB

- Thể tích NMGV = KL nướcTỷ trọngmíagiavôi = 1051 , 365 10 3

42 , 104

 = 99,32(m3)

4.2.4 Tính nước mía lắng trong

KL nước mía lắng trong = KL nước mía TH–KL nước bùn=106,07–26,52=79,55(T)

- %đường trong chè trong =100x x = 10710,,6307 x100= 9,93%

- KL chất tan trong chè trong = KL chất tan trong NMTH – KL bùn khô

=13,43– 0,4 = 13,03(T)

- %chất tan trong chè trong =100x = 10713,,0307x100=12,17%

- Ap chè trong = 100 x =129,,9317 x 100 = 81,59 % Với Bx nước chè trong = 12,17% tra bảng [bảng I.87/(3, tr 64)] ta có khối lượngriêng của chè trong là: 1049,29 kg/m3, - Thể tích nước chè trong = KL chè trong /KLR chè trongVCT = 1049 , 29 10 3

07 , 107

) = 85,35 (T)

KL mật chè thu được = KLchè trong – KL nước bốc hơi=107,07–85,35=21,72(T)

KL đường trong chè trong

KL nước chè trong

KL chất tan trong nước chè

KL nước chè trong

% đường trong nước chè

% chất tan trong nước chè

% nước rửa bùn100

Trong quá trình bốc hơi đường tổn thất là do hơi nước mang đi hay rò rỉ Trongthực tế sản xuất coi tổn thất là 0,008 % so với mía.

-KL chất tan trong mật sau LKT=KL chất tan–KL bùn khô=13,022–0,08=12,942(T)

- Nồng độ chất tan mật chè sau lọc kiểm tra

KL đường của mật chè

KL mật chè

% đường trong mật chè

Bx mật chè

= x100

kiểm tra lọc

sau chè mật

lượng Khối

kiểm tra lọc

sau chè mật chất tan lượng

4.3 Tính toân công đoạn nấu đường(Cơ sở tính cho 100 tấn chất khô mật chỉ.)

Căn cứ văo chỉ tiíu chất lượng sản phẩm, văo độ tinh khiết, nồng độ chất khô củasản phẩm vă nguyín liệu sản xuất, dđy chuyền công nghệ vă bảng thông số câcnguyín liệu, [12, tr 189] tôi chọn chế độ nấu đường 3 hệ được thể hiện bảng 4.1

32 012 , 82





x100 = 75,78(T)

KL đường trong mật chỉ sau LKT

KL chất tan của mật chỉ sau LKT

100( Ap mật chỉ sau LKT- Ap NMHH)

Ap mật chỉ sau LKT(100- Ap NMHH)

Ap mật chỉ - Ap mật C

Ap đường A- Ap mật C

* KL đường C sản xuất từ non C: G4 = G3 – G2 = 44,26 – 24,22 = 20,04 (T)

* Tính phối liệu nấu non C

- Lượng giống nấu non C: Chiếm 22% so với đường non [7, tr 249]

56 72





= 9,74 (T)+ KL non C được nấu: G9 = G5 + G8 = 9,74 + 9,74 = 19,48 (T)

- KL đường non cần nấu thêm:

G11 = G10 x = 24,78 x6556 4040





= 15,86 (T)+ KL mật B nấu thêm non C: G12 = G10 – G11 = 24,78 – 15,86 = 8,92 (T)

Bảng 4.2: Tổng kết phối liệu nấu non C

4.3.5 Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy.

Xác định theo công thức sau: G =

60

(T) [7, tr 264]

Trong đó:

- X: Lượng chất khô sản phẩm theo 100 tấn chất khô mật chè

- x: Lượng mật chè so với 100 T nguyên liệu,

x = 22 ÷ 23 T Chọn x = 22 T

- A: Năng suất của nhà máy:1450 tấn/ngày

- Ci: Khối lượng sản phẩm và bán sản phẩm

Bảng 4.5. Tổng kết công đoạn ép, làm sạch, bốc hơi và nấu

(%) Bx(%)

Tính cho

100 tấnchất khô

Theo (%)

Tínhcho1450tấn

14 Thể tích nước mía sau