thiết kế máy ly tâm đường

Năm 1820 máy ép khung bản ra đời, năm 1884dùng thiết bị kết tinh làm lạnh và năm 1878 máy sấy thùng quay xuất hiện.Những thiết bị đó dần dần được dùng trong công nghiệp thực phẩm và hoá

PHẦN I:

QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ

SẢN XUẤT ĐƯỜNG TỪ MÍA

CÔNG NGHỆ LY TÂM ĐƯỜNG

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG

NGHỆ ĐƯỜNG MÍA

1.1 Sự phát triển công nghiệp đường trên thế giới:

Ấn Độ là nước đầu tiên trên thế giới sản xuất đường từ mía Do đó có danhtừ đường có nguồn gốc từ chữ Ấn Độ là “ Sankara”

Vào khoảng năm 398 người Ấn Độ và Trung Quốc đã chế biến mật đườngthành tinh thể Từ đó kỹ thuật đường phát triển sang BaTư, Italia, Bồ Đào Nha,đồng thời đã đưa việc luyện đường thành một ngành công nghiệp mới Đến thế kỷthứ 16, nhiều nhà máy luyện đường mọc lên ở Đức, Anh, Pháp Nhà máy luyệnđường hiện đại đầu tiên đã được xây dựng ở Anh vào thế kỷ 19

Lúc đầu, công nghiệp đường còn rất thô sơ Người ta ép mía bằng hai trụcgỗ đứng, kéo bằng sức trâu bò, lắng bằng vôi, cô đặc ở chảo và kết tinh đường tựnhiên

Khoảng năm 1867, loại máy ép bằng gang 3 trục nằm ngang kéo bằng hơinước được dùng đầu tiên ở đảo Rêuniông thuộc Pháp Sau đó người ta cải tiếnghép nhiều trục ép để nâng cao hiệu suất ép có dùng nước thẩm thấu

Phương pháp vôi được sử dụng lâu đời ở Ấn Độ Đến năm 1812, ôngBarrnel người Pháp thấy lượng dư trong nước mía làm tăng sự phân giải đường,khó kết tinh và tăng tổn thất đường Ông ta là người đầu tiên dùng khí CO2 để bãohoà vôi và dùng phương pháp lọc để loại kết tủa CaCO3 Cũng vào thế kỷ thứ 19,kỹ sư Tratani người Italia, dùng khí SO2 để trung hoà lượng vôi dư và tẩy màunước mía Nhờ đó kỹ thuật sản xuất đường đã tiến một bước dài và đưa phươngpháp CO2 đạt đến độ hoàn chỉnh

Công nghiệp đường tuy có lâu đời nhưng 100 năm gần đây mới được cơ khíhoá Nhiều thiết bị quan trọng được phát minh vào thế kỷ 19 Năm 1813 Howardphát minh nồi bốc hơi chân không, nhưng chỉ bốc bốc hơi một nồi, hiệu quả cònthấp Mãi đến năm 1843 Rillieux phát minh hệ bốc hơi nhiều nồi, tiết kiệm lượnghơi dùng Năm 1837 Pouzoiat phát minh máy ly tâm truyền động ở đáy, lấyđường ở trên, thao tác không thuận tiện Sau đó, Bessener phát minh máy ly tâmkiểu thùng quay và năm 1867 Weston đã cải tiến truyền động ở trên, lấy đường ởdưới, hiện đang sử dụng rộng rãi trong các nhà máy đường Năm1892, máy ép 3trục hiện đại được dùng ỏ Mỹ Năm 1820 máy ép khung bản ra đời, năm 1884dùng thiết bị kết tinh làm lạnh và năm 1878 máy sấy thùng quay xuất hiện.Những thiết bị đó dần dần được dùng trong công nghiệp thực phẩm và hoá học.Trong mấy chục năm gần đây, kỹ thuật ngành đường đã phát triển với tốcđộ nhanh Vấn đề cơ khí hoá toàn bộ dây chuyền sản xuất, liên tục hoá, tự độnghoá đã được dùng rộng rãi trong các nhà máy đường: Cơ khí hoá khâu đốn chặtmía, dùng thiết bị khuếch tán liên tục, nấu đường liên tục, nấu đường liên tục vàtự động, tự động hoàn toàn máy ly tâm, phương pháp trao đổi ion Các thiết bịphân tích nhanh và tự động, máy tính điện tử đã được dùng ở nhiều nước trên thếgiới

Việc phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật trong nghành đường đã thúc đẩyviệc tăng sản lượng đường trên thế giới một cách nhanh chóng

Ở trên thế giới có khoảng 105 nước sản xuất đường, trong số đó có 64 nướcsản xuất đường từ mía, 32 nước sản xuất đường từ củ cải, và 9 nước sản xuấtđường từ củ cải và mía Nhà máy đường mía lớn nhất thế giới có công suất 2 vạntấn mía /ngày (Mêhicô), tiếp đến 1,2 vạn tấn mía /ngày(Cuba, Mêhicô) Nhà máyđường củ cải lớn nhất thế giới là Dinteloard (Hà Lan) công suất 10 ngàn tấn củcải/ngày Trọng lượng thiết bị của nhà máy đường mía khoảng 2600 tấn, của nhàmáy đường củ cải 3600 tấn với công suất của nhà máy 1200 tấn mía hoặc củcải/ngày

Sản lượng đường của thế giới

1936-1937 1945-1946 1952-1953 1965-1966 1977-1978 1978-1979 1979-1980 1980-1981 1981-1982Sản

1.2 Sự phát triển nghành công nghiệp đường của nước ta:

Nước ta là một nước có truyền thống sản xuất đường mía lâu đời Theo mộtsố tài liệu, cây mía được trồng trên bán đảo Đông Dương từ thế kỷ thứ 14 Cùngvới sự phát triển ngành đường trên thế giới, nghề làm đường ở nước ta cũng pháttriển mạnh Từ lâu, nhân dân ta đã biết dùng những máy ép giản đơn như máy épbằng đá, máy ép bằng gỗ dùng sức trâu bò kéo Nước mía ép đã được nấu ranhiều dạng sản phẩm khác nhau: mật trầm, đường phên, đường thô, đường cátnâu, cát vàng Ở Quãng Ngãi, Phú Yên nhân dân ta đã biết dùng lòng trắng trứng,đất bùn, vôi để làm sạch nước mía, sản xuất ra các loại đường trắng như đườngphổi, đường miếng, các loại đường bát dùng trong nước và xuất khẩu

Trong thời kỳ thực dân Pháp chiếm đóng, công nghiệp đường hiện đại củanước ta hầu như không có gì Nước ta chỉ có 2 nhà máy đường hiện đại: Hiệp Hoà(miền Nam) và Tuy Hoà (miền Trung) Do đó, công nghiệp đường mía nước tatrong 100 năm vẫn trong tình trạng sản xuất thủ công là chủ yếu Theo thống kê,năm 1939, toàn bộ lượng đường mật tiêu thụ là 100000 tấn, trong đó nhập 1300tấn, đường do các nhà máy đường cung cấp là 18000 tấn, còn lại hơn 80000 tấn là

do các lò đường sản xuất

Sau ngày hoà bình lập lại, dưới sự lãnh đạo của Đảng ta, với nhiệt tình laođộng của nhân dân ta cộng thêm sự giúp đỡ của các nước xã hội chủ nghĩa, côngnghiệp đường hiện đại của nước ta đã bắt đầu phát triển Trong những năm 1958-

1960, chúng ta đã xây dựng hai nhà máy đường hiện đại Việt Trì và Sông Lam(350 tấn mía /ngày) và nhà máy đường Vạn Điểm (1000 tấn mía/ngày), chúng tađã cải tiến tình trạng sản xuất lạc hậu của nền sản xuất thô sơ trước đây, đầu tưthiết bị, cải tiến qui trình công nghệ, quản lý kỹ thuật, đồng thời tiếp tục xâydựng nhiều nhà máy đường thủ công mới, nhằm phát huy tác dụng tích cực củacác nhà máy đường thủ công trong công nghiệp đường nói chung Nhờ đó, sảnlượng đường mật thủ công đã chiếm tỉ lệ khá cao trong tổng sản lượng đường củanước ta

Sau ngày thống nhất đất nước, chúng ta tiếp thu thêm một số nhà máyđường hiện đại ở miền Nam như: Nhà máy đường Quãng Ngãi (1500 tấn mía/ngày), Hiệp Hoà (1500 tấn mía /ngày), Bình Dương (1500 tấn mía /ngày), nhàmáy đường 333 Daklak (500 tấn mía/ngày), nhà máy đường Phan Rang (350 tấnmía /ngày) và hai nhà máy luyện đường: Khánh Hội (150 tấn đường thô/ngày) vàBiên Hoà (200 tấn đường thô/ ngày) Ngoài ra, hiện nay chúng ta đang xây dựng

thêm một số nhà máy mới: La Ngà (2000 tấn mía /ngày), Lam Sơn (1500 tấn mía/ngày) v.v

Với số lượng nhà máy đường hiện đại và thủ công đã có, với tốc độ xâydựng thêm các nhà máy đường mới, cộng với việc phát triển nhanh chóng kỹthuật đường trên thế giới, chắc chắn trong thời gian tới, nước ta sẽ có nền côngnghiệp đường hoàn chỉnh, nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết về đường của nhândân, góp phần vào xây dựng nền kinh tế của nước ta

→ Làm nguội → Sàng trộn hạt → Phểu chứa → Cân → May bao → Thànhphẩm.

2.1.2 Thuyết minh sơ đồ sản xuất:

Mía được khai thác từ nơi trồng và vận chuyển vào nhà máy bằng xe ô tôsau đó được xác định hàm lượng đường rồi cân để đánh giá chất lượng Dùng cầncẩu trục và cầu trục cố định để cẩu mía xuống bàn lùa, mía được lùa xuống băngtải bằng tôn dẫn mía đến băng tải 1 và 2 Khi di qua hai dao băm mía được bămthành từng mảnh nhỏ, phá vỡ cấu trúc đầu và hình thành từng lớp dày trên băngtải Qua búa đập để phá vỡ một phần cấu trúc tế bào và xé nát mía rồi dùng băngtải nghiêng vận chuyển lên bộ phận che ép

Mía sau khi được xé tơi sẽ đi qua hệ thống che ép gồm 5 máy ép liên tục,mỗi máy có 3 trục ép và 1 trục dẫn liệu phía dưới Tại đây mía được ép dập tơi, từđó dịch mía chảy ra Để nâng cao hiệu quả ép người ta người ta dùng phươngpháp ép thẩm thấu bằng nước nóng và nước mía loãng Nước mía đi ra từ máy ép

1 và 2 được bơm đến thiết bị lọc vụn cám mía sau đó được đưa vào thùng chứanước mía hỗn hợp và bơm đến cân Còn cám vụn được đưa trở lại máy ép 1 để éplại

Nước mía ở che ép 3 và 4 được dùng để tưới cho che ép 1 và 2, nước mía từche ép 5 được tưới cho che ép 4, ở cuối các máy ép có hệ thống phun nước thẩmthấu với nhiệt độ từ 34 ÷ 47oC Bã mía đi ra từ máy ép 5 đi ra theo băng chuyềnđến sàng lọc và đem đốt sinh hơi chạy tuarbin phát điện

Nước hỗn hợp từ thùng chứa và được cho một lượng thích hợp dung dịchH3PO4 10% Sau đó được đưa tới cân tự động qua thùng chứa rồi bơm lên cácthiết bị gia nhiệt 1 ở nhiệt độ 70 ÷ 75oC Nước mía hỗn hợp được sunfit hoá lầnmột bằng cách cho SO2 vào nước mía hỗn hợp và bơm đến thiết bị gia nhiệt lần 2

ở nhiệt độ 100 ÷ 105oC, khi đã gia nhiệt 2 nước mía được đưa qua bình loại khínhằm giảm bớt độ khí rồi mới được đưa xuống thùng lắng để loại bỏ nước bùn,thu nước mía trong Nước bùn được đưa qua thiết bị lọc chân không để tách lấy

lượng nước mía còn sót lại trong bùn và đưa về cân nước mía hỗn hợp, còn bãbùn dùng làm phân

Nước mía trong được bơm qua hệ thống bốc hơi, gồm 4 tiết bị Trong quátrình sản xuất căn cứ vào chất lượng nước mía mà có thể cho vào trong nước míacác chất trợ lắng để nâng cao hiệu quả lắng

Nước mía trong được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi sau đó cho vào thiế bị bốchơi để bốc hơi nước thu đượcmật chè Sau khi bốc hơi mật chè được bơm qua hệthống lắng nổi để lọc bọt chè, còn nước chè trong được bơm qua thùng Sunfit hoálần 2 để tẩy màu nước chè

Hơi dùng cho công nghiệp sản xuất đường là hơi thải từ các tua bin phátđiện và một phần hơi giảm áp từ lò hơi qua Để nâng cao hiệu quả sử dụng hơi,dùng nhiệt hơi thứ từ hiệu I đến hiệu III cung cấp cho gia nhiệt, nấu đường Hơitừ hiệu cuối đi vào tháp ngưng tụ Mật chè chảy ra từ hiệu cuối được đưa vàothùng mật chè khô cùng với chè dung được bơm SO2 để giảm độ màu và độ nhớt,nâng cao chất lượng mật chè Sau khi Sunfit hoá lần 2, mật chè dùng cung cấpcho nấu đường

Mật chè khi đã Sunfit hoá lần 2 được đưa xuống thùng để bơm qua các nấuđường A ta thu được đường non A, qua thùng trợ tinh để được các tinh thể đườngđều Sau khi trợ tinh bơm qua máy ly tâm A (hoạt động gián đoạn) để ly tâm táchmật nguyên A và mật loãng A Mật nguyên A đem đi nấu C, còn mật loãng Ađem đi nấu giống C Khi nấu C ta thu được đường C, qua thùng trợ tinh rồi bơmqua máy ly tâm C (hoạt động liên tục)

Đường trắng sau khi ly tâm A theo băng tải rung đến thùng sấy, vừa sấy vừatách các loại đường không đạt tiêu chuẩn ra Đường đạt tiêu chuẩn theo băng tảirung đưa về sàng lọc tiếp để tách đường không đạt xuống thùng hồi dung Cònđường đạt tiêu chuẩn được đưa qua bồn chứa rồi đến cân tự động để đóng baođem vào kho bảo quản

Còn đường C sau khi ly tâm được đưa qua thùng hồi dung cùng với đườngkhông đạt đưa về sunfit hoá lần 2 để tẩy màu và nấu A trở lại Mật C đem đi nấucồn và một số sản phẩm khác

Như trên ta thấy khi ly tâm A đường được qua máy sấy và phân loại hạtđường, lúc này đường được sấy khô Đường được đưa đến sàng lọc khi qua băngtải rung và hệ thống gàu tải Còn đường không đạt tiêu chuẩn cùng với đường lytâm C đi hồi dung để đưa đi Sunfit lần 2, đem nấu A trở lại

2.2 Khái quát về thiết bị và công nghệ sản xuất đường:

2.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Hình 1.2.12.2.2 Khu tiếp nhận xử lý mía:

+ Mục đích:

- Kiểm tra chất lượng mía và phân bố lượng mía vào khu xử lý

- Chặt nhỏ và đập tơi mía cây trước khi qua khu ép mía

+ Các thiết bị chính:

Khi mía đã cân và lấy mẩu thử xong được đưa lên máng chứa mía nhờ cầncẩu mía, cần cẩu mía có thể chuyển động ngang dọc (loại cầu trục)

Máng chứa mía cố định đặt nghiêng một góc 30o Mía được đưa từ mángchứa đến bàn lùa nhờ thanh kéo dạng xích

Mía từ bàn lùa đến dao chặt có các cần gạt ngược để điều khiển mức độ nạpmía đến dao chặt và thiết bị lược mía để cây mía đi theo một hướng

* Mục đích của giai doạn này là tạo điều kiện dễ dàng cho ép

+ Chiều rộng vùng băm 1520 (mm)

+ Số vòng quay n = 450 (v/ph)

+ Khoảng cách 2 dao băm 86 (mm)

+ Tua bin có công suất 130 (kW)

- Dao băm mía gồm một trục lớn lồng cố định các tấm đĩa có khe, lưỡi daođược đỡ trên hai đầu bằng ổ bi Trên mỗi lưỡi dao lắp đối xứng với nhau và cânbằng với ổ bi Trên mỗi đĩa dao lắp đối xứng với nhau và cân bằng trọng lượng

- Mía được băm xong nhờ băng tải đưa đến búa đập để đánh tơi mía trướckhi qua máy cán ép

- Máy đánh tơi có dạng máy đập bằng các búa xoay, lắp thành hàng songsong xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ mặt cắt nganghình máng Bên sườn trong của vỏ máy có gắn nhiều miếng sắt dọc theo thânmáy và được coi là tấm kê của búa đập Búa đập quay với tốc độ 1200 (v/ph) theochiều chuyển động của mía

2.2.4 Máy cán ép mía:

- Mục đích của máy cán ép mía: Ép mía để lấy nước mía trong thân câymía, nước mía được lấy ra càng nhiều thì năng suất càng cao

Hình 1.2.3: Trục cán ép mía

- Sau khi mía được đánh tơi xong nhờ băng tải chuyển qua khu ép Máy épgồm 4 cặp trục và một trục lìa

- Mỗi trục máy ép được gắn với một mô tơ và các trục đều là chủ động.Điều khiển khe hở của che ép nhờ hệ thống thuỷ lực điều khiển

- Bề mặt của lô ép mía làm bằng thép đặc biệt và là bề mặt khía để tăngdiện tích tiếp xúc Các cảm biến tốc độ trên cặp giàn ép và trên các băng tải đượcsử dụng do khoá liên động Việc dùng các cặp trục và băng tải trước sẽ do mộttrục hay một băng tải dừng Tất cả các trục ép đều chạy với tốc độ cố định

- Máy cán ép hai trục có kết cấu nhỏ gọn, điều chỉnh dễ dàng và cho hiệusuất cao

- Nước mía sau khi ép được bơm đến thùng chứa Nước mía từ thùng chứađến màng lọc tĩnh để lọc cặn bã sau khi ép Các cặn được đưa trở lại băng tải míađã xử lý xong Nước mía sau khi lọc bơm trở lại thùng chứa nước mía hỗn hợp.Nước mía hỗn hợp được gia nhiệt và vôi hoá sau đó đến thiết bị lắng trong

12

800

Hình 1.2.4: Thiết bị lắng trong

- Trên trục trung tâm có gắn các cánh khuấy chuyển động cùng với trục.Tốc độ quay của trục là 6 (v/ph) Cánh khuấy gạt bùn từ từ hướng về trung tâm vàlăïng xuống đáy

- Nước mía theo ống 1 vào ngăn dự bị, sau đoú qua lỗ a vào ống trung tâmvà lại từ lỗ a đi vào các ngăn khác, nước bùn theo ống lớn chuyển xuống ngăncuối cùng Bọt theo bộ phận 2 và 3, sau đó theo ống 4 đi làm sạch Bùn qua van 5theo ống 6 đến thùng 7 Trong thùng 7 đặt bơm bơm bùn đi theo ống 8 đến thiết

bị lọc chân không Trừ ngăn dự bị các ngăn khác đều có nước mía chảy ra theoống 9 vào thùng 10 và theo ống 14 đưa đi xử lý tiếp ở công đoạn sau Nếu có mộtngăn nào có nước mía chảy ra đục thì đóng van nước mía vào thùng 10 và mởvan 11 cho chảy vào thùng 12 Dùng bơm 13 bơm vào thiết bị hoặc đưa đếnthùng 7 để xử lý lại

- Ưu điểm của thiết bị này là nước mía được phân bố đều ở các ngăn, điềukiện lắng tương đối ổn định, nước bùn và nước trong chảy riêng biệt Nếu nướcmía đục cho trở lại thiết bị xử lý lại Nước bùn lấy ở dưới thiết bị lắng trong vàbơm qua máy lọc lọc lại một lần nữa

+ Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngằn nhất

+ Thiết bị đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch, dễ thay đôỉ

+ Thao tác khống chế giản đơn, tự động hoá dễ dàng

- Dùng trong các nhà máy đường thường thiết kế 3 nồi bốc hơi Hơi bốc từnồi1 làm hơi đốt cho nồi thứ 2, hơi bốc từ nồi2 làm hơi đốt cho nồi thứ 3

- Sau khi bốc hơi xong ta được mật chè và mật chè bơm qua nồi nấuđường.

7 Cửa cho nước mía vào

8 Cửa cho hơi đốt vào

9 Bộ phận ngưng tụ

10 Bộ phận thu hồi

11 Bể chứa nước mía đã bốc hơi

12 Phòng đốt

13 Khoảng không gian chứa hơi

14 Bộ phận thu hồi hạt nước

15 Thùng ngưng tụ

2.2.7 Nồi nấu đường:

Mục đích tách nước từ mật chè và sản phẩm nhận được là đường non

3

4

5 6

hơi

100

11

120 0

13

141 00

150 0

21

34

Hình 1.2.6: Thiết bị nấu đường

2.2.8 Máy ly tâm đường:

Theo quan sát ở nhà máy đường 333 thì có 2 loại máy ly tâm đường đượcdùng phổ biến là:

+ Máy ly tâm đường C: ly tâm ra đường loại C

+ Máy ly tâm đường A: ly tâm ra đường loại A thành phẩm

Hai loại máy này sẽ được trình bày rõ ở phần sau

2.2.9 Máy sấy thùng quay nằm ngang:

- Mục đích: Dùng khí khô để làm khô đường, người ta dùng máy sấy thùngquay nằm ngang

Hình 1.2.7: Máy sấy nằm ngang

1 Khí nóng vào

2 Tấm gạt

3 Đường vào

4 Khí nóng có mang theo bụi đường

5 Tháo đường vệ sinh

78

6 Vành đỡ truyền động

- Thùng sấy được dẫn động bằng răng bao ngoài thùng bởi động cơ điện quabộ truyền bánh răng Ở hai đầu ra vào có cơ cấu thải và nạp liệu, hệ thống cungcấp nhiệt và thu hồi bụi của đường sấy

- Máy sấy hoạt động liên tục điều khiển bằng tự động hoá chất lượng sấycao

- Đường sau khi sấy được làm nguội và đưa qua băng tải (loại vít tải) đếnmáng chứa → máy dồn bao → khâu → bảo quản

2.2.10 Băng tải rung chuyển liệu:

- Về cấu tạo băng tải rung là một máng rung băng kim loại ghép lên thanhrung nghiêng có đệm hai đầu bằng cao su

Băng tải rung nhờ maniven và cần nối bánh xe (trục) lệch tâm Tốc độ quaycủa bánh lệch tâm là 250 ÷ 400 (v/ph), đường kính bánh xe khoảng 15 ÷ 30 mm,chiều ngiêng của thanh rung ngược chiều với chiều chuyển động của đường trênsàng Góc tạo giữa thanh rung và chiều thẳng đứng là 16÷20o.Đường chuyển

1

2

CHƯƠNG III:

CÔNG NGHỆ LY TÂM ĐƯỜNG

3.1 Tóm lược cơ lý hoá tính của vật liệu đường:

Đường Sacaroza là thành phẩm quan trọng nhất của mía, là sản phẩm củacông nghiệp sản xuất đường Là một Đisacarorit có công thức C12H22O11 trọnglượng phân tử của Sacaroza là 342,3 Sacaroza được cấu tạo từ hai đường đơn là

α,δ - Glucoza và β,δ - Fructoza

3.1.1 Tính chất cơ lý của Sacaroza:

Tinh thể đường Sacaroza thuộc hệ đơn tà, trong suốt không màu có tỷ trọng1,5879 gam/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186 ÷ 188oC

Nếu ta đưa từ từ đến độ nóng chảy (186 ÷ 188oC) đường biến thành dạng sệttrong suốt Nếu kéo dài thời gian đun ở nhiệt độ cao đường sẽ mất nước rồi bịphân huỷ và biến thành Caramen

* Độ hòa tan.

Đường rất dễ hoà tan trong nước, độ hòa tan tăng theo nhiệt độ tăng

Nhiệt Độ hòa tan

Độ nhớt của đường non tăng nồng độ và giảm theo chiều tăng nhiệt độ

* Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng của đường Sacaroza tính theo công thức:

Khi hòa tan đường nước hấp thụ lượng nhiệt chừng 0,8 Kcal/gmol đường(3,346 KJ/g mol đường) Ngược lại, khi kết tinh đường nhiệt toả ra nhiệt lượngriêng của Sacaroza 3914 (KJ/g)

* Độ quay cực

Dung dịch đường có tính quay phải, độ quay cực riêng của Sacaroza rất ítphụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ Do đó rất thuận tiện cho việc xác định đườngbằng phương pháp phân cực

[α]20D = 66,469 + 0,0027.C - 0,000236.C

C: là nồng độ Sacaroza trong 100ml

Trị số quay cực trung bình của Sacaroza là [α]20D= +66,5o

3.1.2 Tính chất hoá học của Sacaroza:

Tác dụng của axit: Dưới tác dụng của axit, Sacaroza bị phân hủy thànhGlucoza và Fluctoza theo phản ứng

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Sacaroza Glucoza Fluctoza

+66,50 52,50 -93,00

Hỗn hợp Glucoza và Fluctoza có góc quay trái ngược chiều với góc quayphải của Sacaroza do đó phản ứng trên gọi là phản ứng nghịch đảo và hỗn hợpđường được gọi là đường nghịch đảo (chuyển hóa).

Tác dụng kiềm: Phân tử đường Sacaroza không có nhóm Hydroxit Glucozitnên không có tính khử Sacaroza có tính chất như một axit yếu, kết hợp được vớikiềm (vôi) tạo thành Sacarat, Với CaO tạo thành Canximonosacarat,Canxidisacarat, Canxitrigacarat Canxisacarat được ứng dụng để lấy đườngSacaroza ra khỏi mật cuối củ cải

Trong môi trường kiềm Sacaroza bị phân hủy thành Lactoza, Glucoza,Fluctoza và các đường khác

Ở pH từ (8 ÷ 9) và đun nóng trong thời gian dài, Sacaroza bị phân hủythành hợp chất có màu nâu

Trong phân tử Sacaroza có chứa nhiều nhóm Hydroxit nên Sacaroza có thểtạo phức chất

Ví dụ: Với sắt Hydroxit Sacaroza tạo hợp chất kép với các muối như NaCl,2H2O, KCl.H2O, NaBr.H2O Những đặc tính đó của Sacaroza có ý nghĩa đối vớisự liên kết không vào mạng lưới tinh thể đường lúc lớn lên và đối với thuyết tạomật cuối

Trong môi trường kiềm, ở nhiệt độ cao đường phân hủy tạo ra các axit vàchất màu tốc độ phân hủy tăng theo độ pH

Tác dụng của Enzim: Dưới tác dụng của Enzim (Invertaza) Sacaroza sẽchuyển thành Glucoza và Flutoza sẽ chuyển thành Ancol và CO2

3.2 Định nghĩa ly tâm đường:

- Ly tâm đường dùng máy ly tâm lọc, thành có đục lỗ, bên trong có hai lớplưới lọc Khi làm việc hạt rắn (tinh thể đường) được giữ lại trên bề mặt lưới lọctạo thành lớp bã, nước lọc (mật) chui qua vách ngăn ra ngoài thùng Quá trình lọc

ly tâm được tiến hành theo ba giai đoạn

+ Tạo thành bã

3.3 Tính chất của đường non trước khi đưa vào ly tâm:

- Sau khi qua công đoạn tách nước từ mậy chè, đưa dung dịch đế bão hoà,sản phẩm nhận được sau khi nấu là đường non gồm tinh thể đường và mật cái

- Đường non là hỗn hợp của đường cát (thể rắn) và mật đường (thể lỏng), vìchủng loại đường non khác nhau nên số lượng mật đường cũng khác Đường non

A thường chứa 40% mật đường, đường non B khỏang 50%, đường non C khoảng60%

- Nhiệt độ của đường non là 65 ÷ 70oC

- Nồng độ yêu cầu của đường non là:

v m

, 2

thuật sản xuất đường, căn cứ theo mức độ chín của mía ví dụ như đâu vụ độ tinhkhiết của nguyên liệu dưới 75% thường dùng hai hệ nấu đường, tức đường non A

ra đường cát trắng, đường non C ra đường cát vàng hoặc một phần được sàngtuyển làm giống cho đường non A hoặc hồi dung Khi độ tinh khiết của nguyênliệu đạt 75-79% thường dùng phương pháp nấu đường hai hệ rưỡi, tức đường non

A ra đường cát trắng, giống A đường non làm giống cho đường non A, đường non

C ra đường vàng

Nếu độ tinh khiết của nguyên liệu đạt trên 79% thường dùng phương phápnấu đương 3 hệ Trong suốt vụ ép mía thời gian nấu đường 3 hệ dài nhất Dướiđây tóm tắt giới thiệu công nghệ tách mật nấu đường 3 hệ

Trợ tinh đường non A 1-2 giờ, cho vào máng phân phối đường non A đưatới máy ly tâm Mật nguyên A đem nấu đường non B, mật loãng A trở về nấuđường non A và đường non B Đường cát trắng xả ra từ máy ly tâm thường hàmlượng nước 0,5-1,5%, qua làm khô, sàng tuyển rồi đóng gói

Dùng mật nguyên A và một phần mật loãng A luyện ra đường non B độ tinhkhiết 97-98%, xả vào thùng trợ tinh, trợ tinh 6-10 giờ, xả vào máng phân phốiđường non B đưa tới máy ly tâm B, phân ly ra mật đường B nấu đường non C.Đường cát B do vít tải đưa tới máng trộn, cho nước đường hoặc nước sạchnhào thành đường B do bơm đưa tới thùng giống đường A để làm giống đườngnon nấu đường A

Dùng mật đường B và một phần mật nguyên A để nấu thành đường non C,qua trợ tinh trên 16 giờ, đợi cho thành phần đường hấp thụ tối đa, đồng thờikhống chế nhiệt độ trước khi ly tâm là 48-520C, xả vào máng phân phối tới máy

ly tâm đường C Mật gỉ dùng bơm đưa tới tháp mật gỉ để sử dụng tổng hợp.Đường vàng ra khỏi máy ly tâm dùng vít tải đưa đi đóng bao Nếu đường vàngkhông làm sản phẩm thì đưa tới máng trộn đường vàng sàng lại, cho mật nguyên

A hoặc trộn B thành đường nhão, bơm qua máng phân phối đưa tới máy ly tâmđường sàng lại Phần mật được tách ra bơm đi nấu đường non C, phầìn đường cátdùng làm giống đường A hoặc B, hoặc hào lại xông qua lưu huỳnh rồi hoà vớinước đường nấu đường non A

b Quá trình tách mật

+ Mở máy và cho đường non vào: Đầu tiên cho máy ly tâm quay từ từ, khitốc độ đạt 200 ÷ 300 (v/ph) cho đường non phân phối đều trong thùng Thườngcho đường non vào đầy thùng quay để nâng cao năng suất thiết bị nhưng khôngnên quá đầy để tránh hiện tượng đường non văng ra ngoài gây tổn thất

+ Tách mật: Tăng dần tốc độ lên tới cực đại, lúc này phần lớn mật trongđường non tách ra gọi là mật nâu Thời gian tách phụ thuộc vào chiều dày lớpđường non, kích thước thùng quay, độ nhớt mật

+ Rửa nước và rửa hơi: Sau khi tách mật xong, trên bề mặt đường còn phủmột lớp mật nâu Đường thành phẩm A được rửa nước nóng và hơi Các sản phẩmtrung gian (đường C, B ) không được rửa vì chúng còn được xử lý lại trong sảnxuất Nhiệt độ nước rửa là 75 ÷80oC Sau rửa nước ta thu được mật trắng có độtinh khiết cao hơn mật nâu Lượng nước rửa dùng khoảng 2% so với lượng đườngnon Sau khi rửa nước dùng hơi bảo hoà có áp suất (3 ÷ 4) atm để rửa Lượng hơikhoảng 2 ÷ 3% lượng đường non Tác dụng rửa hơi là tăng nhiệt độ của mật, dođó độ nhớt của mật giảm dẫn đến phân ly dễ dàng Ngoài ra, một phần nướcngưng tụ từ hơi có tác dụng rửa đường một lần nữa Rửa hơi còn làm cho đườngkhô hơn, sấy nhanh và giảm khả năng tạo cục đường

+ Hãm máy, xả đường: Sau khi rửa hơi xong đoúng van hơi lại, hãm máy vàxả đường

Toàn bộ thời gian hoàn thành quá trình ly tâm gọi là chu kỳ ly tâm

3.5 Các tính chất của sản phẩm đường ra sau khi ly tâm:

Đường cát sau khi ly tâm

+ Nếu rửa nước có độ ẩm 1,75%

+ Nếu có rửa hơi thì độ ẩm 0,5%

+ Nhiệt độ là 40oC (đối với đường A)

+ Kích cỡ hạt từ (0,8÷1,2) mm (đối với đường A)

MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

1.1 Những yêu cầu cơ bản đối với máy sản xuất thực phẩm:

Đối với máy để sản xuất thực phẩm, khi thiết kế chế tạo và sử dụng chúng,ngoài những yêu cầu chung ( độ cứng, sức bền, độ bền rung động) còn phải đápứng những yêu cầu sau

- Khả năng thực hiện công trình công nghệ tiên tiến Nói cách khác máy vàthiết bị muốn đạt năng suất đầy đủ phải có tác động của công nghệ thích hợp nhấtlên sản phẩm gia công Trong trường hợp này, những tổn thất không thể tránhkhỏi phải là nhỏ nhất Do đó khi thiết kế mới hoặc cải tiến máy đang dùng, cùng

với chế độ tốt nhất của quá trình công nghệ cần đảm bảo sự tương ứng của tốc độvà quĩ đạo chuyển động của các bộ phận làm việc, tính chất cơ lý, hoá học vàsinh học của sản phẩm ban đầu, sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng.

- Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao Nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật suy chocùng là biểu thị ở năng suất lao động xã hội, nghĩa là giảm chi phí cho một đơn vịsản phẩm trên những máy thông thường và những máy tự động đã chỉ dẫn Nângcao hiệu quả kinh tế kỹ thuật là nguyên nhân chủ yếu của thông số thuộc năngsuất máy kích thước, diện tích chiếm chổ, tiêu thụ năng lượng, nước, hơi, giáthành chế tạo, lắp ráp sửa chữa và sử dụng thiết bị

Nên hiểu diện tích chiếm chổ không chỉ là diện tích bản thân máy chiếmchổ mà là diện tích cần để duy trì tự do cho kỹ thuật sử dụng máy

- Tính chống mòn cao của các bộ phận làm việc của máy và thiết bị sảnxuất thực phẩm Đó là một yêu cầu đặc biệt quan trọng đối với thiết bị, vì các vậtliệu dùng chế tạo máy khi pha lẫn vào sản phẩm có thể làm cho thực phẩm vàthức ăn gia súc trở thành vô dụng

- Khả năng truyền chuyển động cho máy trực tiếp từ động cơ riêng hay từngnhóm động cơ trong nhiều trường hợp cải tiến được kết cấu máy và nâng caođược chỉ tiêu sử dụng chúng

- Độ bịt kín tốt và sự di chuyển hợp lý thể tích không khí cần hút ra tránhđược bụi toả ra trong nhà sản xuất

Những yêu cầu đó đặc biệt quan trọng bởi vì đã có sự nổ nguy hiểm của cáchạt bụi, tinh bột, đường và bột bụi ở nồng độ nhất định của nó trong không khí vàkhí có những nguồn nhiệt đủ mạnh

Tính công nghệ của máy và thiết bị tức là sự tương hợp của kết cấu củachúng và phương pháp chế tạo tối ưu theo qui mô sản xuất đã biết với mọi tiếtkiệm vật liệu

Tính công nghệ của kết cấu máy hay thiết bị có liên quan đến toàn bộ quátrình sản xuất bắt đầu từ khâu chế tạo phôi chi tiết và kết thúc hoàn thành chạythử máy bằng thí nghiệm

Để đánh giá tính công nghệ người ta dùng các chỉ tiêu: Khối lượng lao độngchung và khối lượng máy hay thiết bị Ngoài ra có thể dùng các chỉ tiêu khác, vídụ: Mức độ thống nhất hoá kết cấu, tính thừa kế của kết cấu, thời gian của chutrình sản xuất

- Sự thống nhất hoá và qui chuẩn hoá các chi tiết và cụm máy, mức sử dụngrộng tối đa của các chi tiết và sản phẩm đã tiêu chuẩn hoá, điều đó nâng cao tínhhàng loạt và tính công nghệ của máy, do đó nâng cao năng suất và hạ giá thànhsản xuất, làm đơn giản và tăng nhanh quá trình thiết kế, giảm được những phứctạp sửa chữa máy, rút bớt được danh mục chi tiết dự trữ cần thiết

- Áp dụng các biện pháp tiết kiệm kim loại định hình trong thiết kế và chếtạo máy để giảm khối lượng vật liệu của máy

Trong trường hợp sử dụng những phôi định hình rổng nhưng không gây táchại đến độ bền và độ cứng của cụm và chi tiết sẽ giảm được chi phí kim loại từhai đến ba lần Để giảm trọng lượng của chi tiết, tốt nhất là chọn vật liệu có tính

cơ học cao, trong nhiều trường hợp nên dập và hàn những phần riêng biệt

Cần áp dụng rộng rãi những phương pháp tăng bền kim loại tiên tiến hiệnđại Các phương pháp này là tán đinh, lăn bằng con lăn.v v, gia công cơ nhiệt, tôibề mặt,thấm cacbon, thấm nitơ, xianua hóa, crom hóa, sunfua hóa, hàn đắp vàche bụi cho những vật liệu đặc biệt trên những bộ phận làm việc của máy

Sử dụng những vật liệu tổng hợp (chất dẻo) trong chế tạo và sửa chữa máy.Những vật liệu ấy có khối lượng riêng nho ímà lại có đủ độ bền cơ học, tính đànhồi và tính chống mòn cao

Sử dụng những vật liệu tổng hợp, trong nhiều trường hợp không những giảmchi phí chế tạo mà còn giảm khối lượng lao động và giá thành chế tạo Hiệu quảkinh tế do thay kim loại bằng chất dẻo rất lớn, nhưng với điều kiện là khi tínhtoán chi tiết bằng những vật liệu mới này phải được nghiên cứu cẩn thận về tínhchất cơ lý của chúng

Máy và thiết bị bao gồm những khối riêng biệt ghép lại với nhau một cáchkhông phức tạp Thực hiện những yêu cầu đó sẽ làm dễ dàng cho việc tháo dỡ, dichuyển và lắp ráp máy khi lắp đặt và sửa chữa chúng

Những yêu cầu đối với máy và thiết bị trình bày trong qui tắc kỹ thuật antoàn và vệ sinh sản xuất Nói chung máy phải có mặt ngoài nhẵn và dạng xuyêndòng để dễ dàng đáp ứng yêu cầu về vệ sinh sản phẩm

Sự tương quan chặt chẽ của dung sai vật liệu và của chi tiết theo tiêu chuẩnNhà nước Đó là điều kiện cần thiết cho việc lắp lẫn cụm và chi tiết

Trong thời gian làm việc, tiếng ồn phát sinh ở máy ra không được vượt quáqui chuẩn cho phép theo mức độ chung cũng như theo thành phần phổ

Để giảm tiếng ồn và nguồn gốc của nó, nên tùy theo khả năng: Thay tácdụng va đập bằng tác dụng không va đập, thay chuyển động tịnh tiến qua lại theođịnh luật điều hòa bằng chuyển động quay đều Cản dao động của những chi tiếtchịu va đập và cụm riêng biệt bằng các khớp động với những vật liệu có ma sáttrong lớn như cao su, cactông bitum, sợi, amian và Giảm cường độ rung độngcủa các chi tiết có bề mặt lớn (giá, vỏ, nắp ) bằng cách phủ một lớp ốp mặt hoặcbịt đầy các lổ rổng trong những chi tiết đó bẵng những vật liệu cản dao động vàđặt các liên kết mềm (đệm đàn hồi, lò xo) giữa những cụm chi tiết và chi tiết kíchthích dao động ấy

Cũng nên thay các chi tiết kim loại bằng các chi tiết chất dẻo hoặc bởinhững loại vật liệu tương tự khác (theo dấu hiệu của tính chất ồn ) hoặc phối hợpchi tiết kim loại với chi tiết chất dẻo, dự kiến dung sai tối thiểu có thể được trongchế tạo và lắp ráp các chi tiết của hệ thống máy để giảm khe hở trong các chi tiếtnối khớp, chính vì thế mà giảm được năng lượng va đập và cường độ rung động;áp dụng rộng rãi việc bôi trơn những chi tiết bị va đập bằng chất lỏng nhớt và đặt

những chi tiết rung và phát ra tiếng động trong bể dầu Nếu có tiếng ồn trong ổtrục thì trong những trường hợp cần thiết có thể thay những ổ lăn bằng những ổtrượt.

Khi không có khả năng giảm tiếng ồn ở tận nguồn đến giới hạn cho phép thìnên bố trí trong máy một bộ phận để ngăn ngừa tiếng ồn lan tràn, cách ly hoặchấp thụ tiếng ồn Muốn thế, nên đặt các cụm chi tiết ồn (hộp giảm tốc bánh răng,truyền động xích) các chi tiết chịu va đập vào trong những vỏ cách âm; nhữngmáy phát ra tiếng ồn, trên toàn bề mặt của chúng phải đặt cả máy vào trongnhững vỏ cách âm, chỉ để bộ phận điều khiển và các dụng cụ kiểm tra ra ngoàicác lổ cần thiết ở vỏ cách âm được bố trí như những rãnh, bên trong phủ bằng vậtliệu hấp thụ âm thanh Tất cả các máy sinh ra tiếng ồn quá lớn do có dòng xoáyhoặc xã không khí (quạt, máy thổi không khí) phải có các bộ tiêu âm đặc biệt;những máy lắp đặt trên các móng thường (không đặc biệt) phải có bộ giảm chấn.Tự động hóa kiểm tra và điều chỉnh các quá trình làm việc

Cân bằng tĩnh và cân bằng động các phần quay và khối chuyển động tịnhtiến của máy

Do không chính xác hoặc bị thiếu sót khác của các phôi (ví dụ: của vật đúc)gia công những chi tiết như thế và lắp ráp các cụm máy thường gây ra mất cânbằng, chủ yếu là vì vật liệu phân bố không đồng đều trong thể tích của chi tiếthay cụm chi tiết

Người ta phân biệt sự mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng động Mất cânbằng tĩnh xuất hiện khi chuyển vị trọng tâm của vật quay đối với trục quay hìnhhọc của nó, sự mất cân bằng động xuất hiện khi tâm của trục quán tính chính củavật không trùng với trục hình học của nó

Khi quay các chi tiết mất cân bằng thì xuất hiện lực ly tâm, đôi khi đạt đếnnhữngtrị số lớn Sự mất cân bằng của các chi tiết máy gây rung động gối tựa củanó và của cả nền nhà, trần ngăn, bào mòn nhanh các ổ trục và những phần kháccủa máy, tăng tổn thất năng lượng, giảm năng suất máy, tăng chi phí sử dụng gắnliền với việc phải sửa chữa từng phần và thay thế những chi tiết bị mòn, kíchthước dao động cưỡng bức và rung động; làm giảm tuổi thọ của máy, làm chấtlượng công tác của máy xấu đi, đồng thời tự vặn ren ở các mối nối ren

Vì vậy các phần quay của máy phải được cân bằng tĩnh và cân bằng động.1.2 Mục đích thiết kế:

Máy ly tâm đường là loại máy dùng để tách tinh thể đường ra khỏi dungdịch huyền phù giữa tinh thể đường và mật Dùng để sản xuất ra một loại thựcphẩm rất cần thiết cho cơ thể con người đó là đường cát trắng

Máy ly tâm được thiết kế với mục đích chính là để sản xuất ra đường cáttrắng, là một giai đoạn quan trọng trong những nhà máy sản xuất đường từ mía.Sản phẩm là đường cát phục vụ cho những nhu cầu cần thiết về đường cho xã hội.1.3 Yêu cầu máy thiết kế:

Ly tâm là công đoạn quan trọng trong nhà máy đường, nó quyết định chấtlượng sản phẩm đường của một nhà máy sản xuất đường.

Do tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ đường, để đáp ứng đượccác thiết bị máy móc phải không ngừng phát triển theo xu hướng hiện đại hoá, tựđộng hoá

Máy thiết kế phải có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng và vận chuyểndễ dàng

Máy thiết kế phải có kết cấu đơn giản so với khả năng tự động hóa, năngsuất cao, cho chất lượng đường ly tâm có độ trắng cao, chi phí để đầu tư sản xuấtkhông cao để có giá thành chấp nhận được trên thị trường

Máy thiết kế phải phù hợp với dây chuyền sản xuất của nhà máy, không quátải, không non tải, có khả năng mở rộng sản xuất khi lượng đường đòi hỏi ly tâmlớn, mía yêu cầu phải sản xuất gấp

Dựa vào quan sát ở nhà máy đường Quảng Ngãi, yêu cầu thiết kế một hệthống máy ly tâm đường cát trắng có năng suất Q = 3,6 (Tấn/ giờ)

Kích cỡ hạt đường A d = 0,8 ÷ 1,2 (mm)

1.3.1 Yêu cầu nguyên liệu trước khi ly tâm của máy thiết kế:

Nguyên liệu của máy thiết kế là dụng dịch huyền phù giữa mật và tinh thểđường đã qua các công đoạn xử lý trước, có các tính chất sau:

+ Vì sản phẩm sau ly tâm là đường thành phẩm (Đường A) nên dung dịchhuyền phù có Bx = 92 ÷ 93 %

( Bx là nồng độ chất khô trong đường )

+ Phần trăm đường trong mật là 80 %

+ Nhiệt độ dung dịch huyền phù là 70 ÷ 80oC

+ Độ nhớt đường non là 82.10-3 (N.s.m2)

+ Đường non được đưa từ nồi nấu đường xuống các thiết bị kết tinh làmlạnh, thời gian kết tinh làm lạnh từ 2 ÷ 3h (trợ tinh) để được các tinh thể đườngđều

+ Trước khi vào máy được đưa vào máng phân phối là một thùng chữ U,nằm ngang bên trong có cánh khuấy loại vít tải quay với tốc độ 1 (v/ph) để tinhthể đường không lắng xuống đáy máng, lắp thêm một cánh khuấy có cào quayvới tốc độ 3 (v/ph)

1.3.2 Yêu cầu của sản phẩm ra của máy thiết kế:

- Năng suất một chu kỳ ly tâm Q = 300 (Kg/ 3 phút) = 3,6 (Tấn/giờ)

CHƯƠNG II:

PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN MÁY LY TÂM

ĐƯỜNG CHỌN PHƯƠNG ÁN CHO MÁY THIẾT KẾ

2.1 Giới thiệu sơ lược về máy ly tâm:

Quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hổn hợp hai pharắn và lỏng thành các cấu tử riêng biệt gọi là quá trình ly tâm Máy thực hiện quátrình đó gọi là máy ly tâm

Trong quá trình ly tâm nguyên liệu chuyển động quay cùng với roto củamáy Quá trình ly tâm chỉ phân biệt được hệ lỏng không đồng nhất mà khôngphân biệt được hệ khí không đồng nhất

Tính chất của nguyên liệu ảnh hưởng rất lớn đến quá trình ly tâm Đặc biệtlà độ lớn của pha rắn và dạng liên kết huyền phù ở dạng kết hợp Tuỳ theo cấutạo bề mặt roto (thùng quay) mà quá trình ly tâm tiến hành theo nguyên tắc lọc lytâm hay lắng ly tâm do đó cũng có hai loại máy ly tâm:

khối lượng riêng của nó, lớp có khối lượng riêng lớn hơn ở sát thành thùng, lớp cókhối lượng riêng nhỏ ở phía trong.

- Lắng ly tâm bao gồm hai quá trình

+ Quá trình lắng pha tiến hành theo những qui luật thuỷ động lực học+ Quá trình nén bã được tiến hành theo những qui luật cơ học

2.1.2 Lọc ly tâm:

- Máy ly tâm lọc dùng để phân riêng huyền phù có kích thước pha rắn lớn.Trên thành roto của máy ly tâm lọc có khoan nhiều lỗ Đường kính lỗ trên thànhroto có giới hạn từ 3÷8 (mm) Do đó muốn lọc được các huyền phù có kích thướcnhỏ phải đặt các vách ngăn có lưới đỡ

+ Nếu đường kính các hạt rắn là 1÷2 (mm) thì vách ngăn làm bằng thép tấmmỏng và được khoan các lổ nhỏ có đường kính khoảng 1 ÷ 1,5 (mm)

+ Nếu các hạt rắn nhỏ hơn nữa thì phải dùng lưới kim loại lổ hình vuông vớisố lưới 2,5 - 0.04 (mm)

+ Nếu kích thước các hạt nhỏ hơn thì phải dùng thêm lớp vải bằng sợi bông,sợi gai hoặc len

- Quá trình ly tâm lọc rất phức tạp gồm 3 quá trình nhỏ:

+ Quá trình tạo bã

+ Quá trình nén bã

+ Quá trình tách nước và sấy ba

2.2 Phân loại máy ly tâm:

2.2.1 Theo quá trình phân ly:

+ Máy ly tâm lắng

+ Máy ly tâm lọc

2.2.2 Theo phương thức làm việc:

+ Máy ly tâm làm việc gián đoạn

+ Máy ly tâm làm việc liên tục

+ Máy ly tâm tự động

2.2.3 Theo kết cấu bộ phận tháo bã:

+ Máy ly tâm tháo bã bằng dao

+ Máy ly tâm tháo bã bằng vít xoắn

+ Máy ly tâm tháo bã bằng piston

+ Máy ly tâm tháo bã tự động

+ Máy ly tâm tháo bã bằng tay

2.2.4 Theo yếu tố phân ly:

+ Máy ly tâm thường có φ < 3000

+ Máy ly tâm siêu tốc có φ > 3000

2.2.5 Theo kết cấu trục và ổ đỡ:

+ Máy ly tâm ba chân

+ Máy ly tâm treo

2.3 Máy ly tâm đường:

Sau khi qua các giai đoạn nấu đường và trợ tinh ta thu được đường non làmột hỗn hợp dung dịch dạng huyền phù giữa tinh thể đường và mật Để tách tinhthể đường ra khỏi dung dịch huyền phù này ta dùng lực ly tâm Cho dung dịchvào thùng quay với tốc độ cao để thu được đường và mật riêng biệt nên ta dùngmáy ly tâm đường.

2.3.1 Các loại máy ly tâm đường:

Có rất nhiều loại máy ly tâm dùng để phân riêng các dạng huyền phù nhưngtrong công nghệ sản xuất đường thường sử dụng các loại máy ly tâm sau:

+ Máy ly tâm ba chân tháo bã bằng tay

+ Máy ly tâm gián đoạn đáy bằng

+ Máy ly tâm liên tục

+ Máy ly tâm gián đoạn kiểu treo tháo bã tự động

+ Máy ly tâm nằm ngang tháo bã bằng dao

2.3.2 Phân tích các phương án máy ly tâm:

a Máy ly tâm ba chân tháo bã bằng tay

* Cấu tạo:

Hình 2.2.1: Máy ly tâm ba chân

1 Rổ quay có lót lưới

2 Thùng ngoài máy

3 Lò xo giảm xóc

4 Chân máy

5 Puly và đai truyền

6 Động cơ

* Nguyên lý hoạt động:

Mâm quay là một ống tròn kín đáy, thành có nhiều lỗ, trên mặt thành có lótlưới Mô tơ thông qua bánh đai truyền hình thang kéo trục chính làm cho mâmquay Hai đầu trục có ổ bi Toàn bộ máy dùng 3 cần lắc treo trên giá chân nên gọilà máy ly tâm 3 chân Loại máy này có tốc độ làm việc thấp hơn tốc độ giới hạn.Khi làm việc, đường non cho vào từ phía trên, do lực ly tâm khi mâm quayép đường non vào lưới trên thành mâm, mật thông qua mắt lưới qua lỗ ttrên thànhvà chảy ra ngoài còn đường cát bị giữ lại Khi lấy đường phải ngắt điện ngừngmáy và dùng phanh hãm máy dừng rồi từ phía trên xúc đường ra

4

5 1

4

6 7

+ Có thể làm việc với tải trọng lệch tâm tương đối lớn nhờ các lò xo giảmchấn

+ Điểm treo của kết cấu nằm trên trọng tâm phần treo nên máy làm việc rấtổn định

+ Trục máy ngắn gọn chắc chắn, tiên lợi cho việc tháo đường bằng tay

* Nhược điểm:

+ Máy ly tâm ba chân thường được sử dụng trong các xí nghiệp đường thủcông, làm việc gián đoạn cho và tháo nguyên liệu bằng tay nên hiệu suất thấp dẫnđến năng suất thấp, ít được dùng trong các nhà máy lớn

+ Cơ cấu truyền động đặt ở phía dưới thùng quay nên các chi tiết ổ trục dễ

* Nguyên lý hoạt động:

Sau khi mở máy cho rôto quay thì cho huyền phù vào rôto theo ống tiếpliệu Sau khi huyền phù đã vào đủ lượng yêu cầu thì van đóng lại và xảy ra quátrình ly tâm Trong khi ly tâm lớp bã trong rôto ngày càng dày đến một mức theoquy định thì xy lanh nâng pistong lên kéo theo cả dao cạo bã, cạo thành nhữnglớp mỏng rơi xuống máng hứng phía dưới Khi dao cạo bã nâng lên thì xupáp mởcho không khí nén vào, búa rung động gõ vào thành máng để bã rơi xuống

• Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản

+ Thời gian của một chu kỳ ngắn

+ Năng suất cao

+ Không phải dừng và mở máy khi tháo bã

• Nhược điểm:

+ Chiều dài bị hạn chế

+ Bã bị nghiền nát

c Máy ly tâm gián đoạn đáy bằng (Weston)

6 Rổ lưới và thùng quay

7 Chóp đậy kín đáy

8 Hệ thống rửa nước

9 Cơ cấu nâng chụp đáy

* Nguyên lý hoạt động:

- Đây là loại máy ly tâm sản phẩm đường A, B thường với tốc độ 960(v/ph) hoặc ly tâm cao tốc cho đường C với tốc độ 1450 ÷ 1800 (v/ph)

- Máy gồm một thùng quay gắn vơí trục, trục quay cùng với thùng Đáymáy được đậy bằng cơ cấu nón chụp trên các gờ Khi xã đường chóp nón nânglên bằng tay Thùng quay trong vỏ thùng Mật tách ra qua lưới khi ly tâm vàokhoảng giữa của lưới và vỏ thùng rồi chảy vào thùng chứa

- Thông thường trên máy ly tâm có lót hai tấm lưới đồng, tấm ngoài có kích

1

2345678

9

có một lớp đệm cao su cho phép trục di chuyển nhẹ quanh vị trí thẳng đứng Đâylà ưu điểm của máy ly tâm này vì nếu lắp cứng trục trên ổ đỡ thì khi mới chonguyên liệu vào, nhất là trường hợp cho nguyên liệu vào không đều, máy đảo,làm rung sàn nhà, trục sẽ chịu uốn lớn.

- Máy ly tâm quay nhờ môtơ truyền qua khớp nối (có cơ cấu phanh hãmcấp cứu), truyền mômen xoắn qua cơ cấu treo cả hệ thống phía dưới ( thùng quaycộng trục) Ngoài ra trên máy còn có hệ thống ống dẫn hơi và nước để rửa đường

* Nhược điểm:

+ Do cả kết cấu được treo lên phía trên nên tải trọng được đặt lên trục rất lớn.+ Trục dài, số vòng quay của máy lớn khi làm việc có hiện tượng trục bị đảovà lệch tâm

+ Rổ quay đáy bằng cho nên khi tháo đường còn gặp khó khăn

d Máy ly tâm gián đoạn kiểu treo tháo bã tự động

* Cấu tạo:

Hình 2.2.4: Máy ly tâm gián đoạn kiểu treo

* Nguyên tắc hoạt động:

8

310

3 Bộ phận gối đỡ chặn

4 Ống cung cấp đường non

5 Thùng ngoài

6 Rổ quay và lớp lưới lọc

7 Cơ cấu đậy nắp thùng

e Máy ly tâm liên tục

2

3

1 Ống dẫn mật

2 Thùng và rổ lưới

3 Thân máy

4 Môtơ

5 Puly và đai truyền

6 Trục chính truyền động

* Nguyên lý hoạt động:

- Máy ly tâm liên tục thường đặt trên mặt đất Đường non dẫn vào thùngbằng ống nạp liệu vào đáy mâm quay hình nón cụt Nhờ lực ly tâm nâng dầnđường non từ vùng đáy hẹp lên vùng mâm có đường kính lớn hơn Thùng quay códạng hình nón để ngửa có lót lưới Toàn bộ hệ thống được tựa trên bộ phận trụcvà gối đỡ trục Nhờ lực ly tâm đường non văng ra xung quanh thùng và theochiều ngang thùng quay có góc nghiêng thích hợp sẽ được chuyển lên phía trên.Mật nâu và mật trắng đi qua lỗ của thành thùng, còn đường sẽ văng ra phía trênmiệng thùng rơi xuống thùng chứa đường

+ Kết cấu đơn giản

Vì vậy máy ly tâm liên tục được ứng dụng trong công nghiệp đường và chohiệu quả lớn Tuy nhiên việc sử dụng ly tâm liên tục còn hạn chế về chất lượngsản phẩm và tổn thất đường trong mật nên nó thường được dùng trong nhà máyđường để ly tâm đường cuối

2.3.3 Chọn phương án thiết kế:

Qua sự phân tích các dạng máy ly tâm, so sánh ưu nhược điểm của từngmáy điểm của từng máy, tôi thấy máy ly tâm đường kiểu treo tháo bã tự động làmviệc gián đoạn rất phù hợp với sự phát triển của công nghệ đường hiện nay vìnhững lý do sau

+ Sản phẩm đường của máy ly tâm này là đường thành phẩm tiêu thụ rất lớntrên thị trường

+ Máy có kết cấu đơn giản

+ Có khả năng tự động hoá cao, năng suất máy cao

+ Có cơ cấu tháo bã tự động nhờ phần nghiêng của đáy rôto

+ Cơ cấu truyền động được đặt ở phía trên do đó tránh được sự ôxi hoá cácthiết bị.

+ Nguyên lý cấu tạo của máy là treo trục trong gối đỡ đặt cao hơn nhiều sovới tâm quay quán tính của hệ Nhờ cách treo như thế mà hệ có tính ổn định caovà nó tự định tâm được

Yêu cầu chung của máy thiết kế:

+ Năng suất Q = 3,6 Tấn/ giờ

+ Kích cỡ hạt d = 0,8 ÷ 1,2 (mm)

2.3.4 Xây dựng sơ đồ nguyên lý máy thiết kế:

a Mục đích công đoạn ly tâm đường

Công đoạn ly tâm là một phần rất quan trọng của nhà máy đường, côngđoạn ly tâm quyết định chất lượng sản phẩm đường tốt hay xấu Với công nghệđường phát triển người ta không ngừng cải tiến các thiết bị ly tâm để chất lượngđường trắng tốt nhất và có hiệu quả kinh tế nhất

Máy ly tâm là thiết bị quan trọng nhất của công đoạn ly tâm, máy có nhiệmvụ tách riêng mật và đường nhờ lực ly tâm

Mục đích của công đoạn ly tâm là từ đường non qua công đoạn ly tâm ta thuđược đường cát thành phẩm, đường sau ly tâm phải đạt chất lượng tốt nhất, đòihỏi thiết bị trong công đoạn ly tâm phải đạt chất lượng tốt nhất, hiện đại và giảmsức lao động

b Các thiết bị công đoạn ly tâm đường

c Phân tích các thiết bị trong công đoạn ly tâm

Đường non được bơm từ nồi chân không đến các bộ phận phân phối Mỗi bộphận phân phối đường non được điều chỉnh theo mức bởi tốc độ các máy bơmđường non tương ứng

+ Nồi phân phối đường non: Có nhiệm vụ dự trữ đường non để phân phốiđến máy ly tâm

+ Ống dẫn đường non vào máy ly tâm: Đường non được xã từ nồi phân phốiđến máy ly tâm qua ống dẫn Trên đường ống dẫn người ta lắp van điều khiển Đểđiều khiển đường non vào máy ly tâm nhiều hay ít người ta có thể lắp thêm hệthống thuỷ lực nên đường ống tự động điều khiển lượng đường vào máy ly tâm

* Máy ly tâm: Máy ly tâm có nhiệm vụ tách riêng mật và đường nhờ lực lytâm Trong máy ly tâm có các thiết bị cơ bản sau

+ Động cơ: Có tác dụng tạo ra chuyển động quay

+ Thùng quay (roto): Được chế tạo bằng thép không rỉ, chuyển động củathùng quay rất lớn để tạo ra lực ly tâm tách đường và mật riêng biệt

+ Lưới lọc: Được chế tạo bằng thép không rỉ, lưới lọc được gắn với roto,lưới lọc có tác dụng tách mật ra khỏi đường, nhờ lực ly tâm mà mật phóng ra khỏilưới và ra khỏi thùng quay

+ Thùng máy: Làm bằng thép không rỉ, là phần ngăn cách giữa mật và

+ Băng tải rung: Được đặt dưới máy ly tâm, là một máng đáy phẳng sâubằng thép, hai bên thành lắp một số thanh thép có khớp nối động và thông quamột môtơ với cánh tay đòn lệch tâm làm cho máng ruung động và chuyển độngqua lại Do tác động rung của máng làm cho đường chuyển động về một phía

d Sơ đồ động máy thiết kế

6 Rổ quay và lớp lưới lọc

7 Cơ cấu đậy nắp thùng

Hình 2.2.6: Sơ đồ động máy thiết kế

* Nguyên lý hoạt động của máy thiết kế:

Động cơ 1 dẫn động trục chíúnh động cơ qua khớp nối mềm, trên khớp nốicó bố trí cơ cấu phanh hãm cấp cứu Sau đó dẫn động trục chính quay, trục chínhđược nối với rổ quay truyền động cho rổ quay qua cơ cấu nan hoa ở đáy rổ quay.Đường non được cung cấp qua ống 4, mât được thoát ra ngoài qua ống 11

1

2

94567

8

3

1110

Cơ cấu khí nén 9 là xilanh - piston dúng để nâng hạ cơ cấu đậy nắp đáythùng để tháo đường xuống băng tải.

* Nguyên lý ly tâm đường trong máy thiết kế:

Đường non được cung cấp từ thùng phân phối đến máng qua ống dẫn có cácvan nạp đường điều khiển lượng đường non vào máy đúng một chu kỳ ly tâmgián đoạn

* Quá trình tách mật:

- Mở máy và cho đường non vào: Đầu tiên cho máy ly tâm quay từ từ, khitốc độ đạt 200 ÷ 300 (v/ph) cho đường non phân phối đều trong thùng Thườngcho đường non vào đầy thùng quay để nâng cao năng suất thiết bị nhưng khôngnên quá đầy để tránh hiện tượng đường non văng ra ngoài gây tổn thất

- Tách mật: Tăng dần tốc độ lên tới cực đại, lúc này phần lớn mật trongđường non tách ra gọi là mật nâu Thời gian tách phụ thuộc vào chiều dày lớpđường non, kích thước thùng quay, độ nhớt mật

- Rửa nước và rửa hơi: Sau khi tách mật xong, trên bề mặt đường còn phủmột lớp mật nâu Đường thành phẩm A được rửa nước nóng và hơi Các sản phẩmtrung gian (đường C, B ) không được rửa vì chúng còn được xử lý lại trong sảnxuất Nhiệt độ nước rửa là 75 ÷80oC Sau rửa nước ta thu được mật trắng có độtinh khiết cao hơn mật nâu Lượng nước rửa dùng khoảng 2% so với lượng đườngnon Sau khi rửa nước dùng hơi bảo hoà có áp suất (3 ÷ 4) atm để rửa Lượng hơikhoảng 2 ÷ 3% lượng đường non Tác dụng rửa hơi là tăng nhiệt độ của mật, dođó độ nhớt của mật giảm dẫn đến phân ly dễ dàng Ngoài ra, một phần nướcngưng tụ từ hơi có tác dụng rửa đường một lần nữa Rửa hơi còn làm cho đườngkhô hơn, sấy nhanh và giảm khả năng tạo cục đường

- Hãm máy, xả đường: Sau khi rửa hơi xong đoúng van hơi lại, hãm máy vàxả đường

* Toàn bộ thời gian hoàn thành quá trình ly tâm gọi là chu kỳ ly tâm(Thường cỡ 250 ÷ 300 (s)