thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm tiểu luận thiết kế tổng mặt bằng cho nhà máy đường mía

Nhờ vậy:  Nâng cao năng suất ép  Nâng cao hiệu suất ép mía - Đánh tơi: Sau khi qua máy băm, lượng mía chưa được băm nhỏ còn nhiều nên chúng cần phải qua máy đánh tơi để phá vỡ hơn nữa

-o0o -

MÔN: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY

THỰC PHẨM

Đề tài: THIẾT LẬP TỔNG MẶT BẰNG

CHO NHÀ MÁY ĐƯỜNG MÍA

(ĐỊA ĐIỂM GIẢ ĐỊNH)

NHÓM 11

TP.HỒ CHÍ MINH– tháng 6 năm 2013

-o0o -

MÔN: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY

THỰC PHẨM

Đề tài: THIẾT LẬP TỔNG MẶT BẰNG

CHO NHÀ MÁY ĐƯỜNG MÍA

(ĐỊA ĐIỂM GIẢ ĐỊNH)

Trần Thị Ngọc 2005100360 Trần Thị Ngọc Trang 2005100301 Đoàn Vũ Mạnh Cường 2005100150

NHÓM 11

TP.HỒ CHÍ MINH– tháng 6 năm 2013

1.1 Giới thiệu tổng quan về sản xuất đường 1

1.2 Giới thiệu chung về cây mía 1

1.2.1 Nguồn gốc và phân loại cây mía 1

1.2.1.1.Nguồn gốc 1

1.2.1.2.Phân loại 2

1.2.2.Tính chất 3

1.2.3.Đặc điểm sinh trưởng 3

1.2.4.Thành phần hóa học của mía 5

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG 11

2.1.Quy trình công nghệ: 11

2.2.Thuyết minh quy trình: 12

2.2.1.Vận chuyển: 12

2.2.2.Xử lý sơ bộ: 12

2.2.3.Cân – băng chuyền: 12

2.2.4.Xử lý mía trước khi ép 13

2.2.5 Ép dập: 13

2.2.6.Ép kiệt: 14

2.2.7 Làm sạch nước mía 16

2.2.7.1 Cho vôi sơ bộ 16

2.2.7.2.Gia nhiệt 1 16

2.2.7.3.Thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà 17

2.2.7.4.Gia nhiệt 2 18

2.2.7.5.Lắng 19

2.2.7.9 Thông SO2 lần 2 22

2.2.7.10 Lọc kiểm tra (lọc ống) 22

2.2.8 Cô đặc 23

2.2.9 Nấu đường - Trợ tinh 8

2.2.9.1.Mục đích 8

2.2.9.7 Thiết bị trợ tinh 13

2.2.10 Ly tâm 13

2.2.11 Sấy 17

2.2.12 Bảo quản đường 18

CHƯƠNG 3:CƠ SỞ THIẾT LẬP TỔNG MẶT BẰNG CHO NHÀ MÁY ĐƯỜNG MÍA 20

3.1 Chọn địa điểm 20

3.1.1.Cấp điện 22

3.1.2 Cấp nước 22

3.1.3 Thông tin liên lạc 23

3.1.4 Giao thông 23

3.2.Cơ sở thiết kế 23

3.2.1 Đặc điểm khu đất 23

3.2.2 Địa hình 23

3.2.3 Địa chất 23

3.2.4 Vệ sinh công nghiệp 24

3.3 Tính xây dựng 25

3.3.1.2 Thời gian làm việc của nhà máy 25

3.3.1.3 Số công nhân phân bố cho mỗi khu vực sản xuất trong phân xưởng 26

a Số công nhân làm việc theo ca trong ngày 26

b Công nhân sản xuất phụ 27

c Công nhân hợp đồng, biên chế 28

d Cán bộ quản lí - kỹ thuật 29

3.3.2 Các công trình xây dựng của nhà máy 31

3.3.2.1 Phân xưởng chính 31

3.3.2.2.Các phân xưởng bổ trợ 31

3.3.2.2.1 Khu lò hơi 32

3.3.2.2.2 Phân xưởng cơ khí 32

3.3.2.2.3 Nhà kiểm tra chữ đường 32

3.3.2.2.4 Nhà cân mía 32

3.3.2.2.5 Nhà cẩu 32

3.3.2.2.6 Khu xử lý mía 32

3.3.2.2.7 Kho chứa vôi và vật tư 32

3.3.2.2.8 Khu phát điện và máy phát dự phòng 33

3.3.2.2.9 Trạm biến áp 33

3.3.2.3 Các công trình hành chính, văn hoá, phục vụ công nhân 33

a Nhà hành chính được tính trên cơ sở số người làm việc hành chính 33

b Hội trường, câu lạc bộ 33

a Kho chứa đường thành phẩm 34

b Bể mật rỉ 34

c Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa 34

d Nhà bảo vệ: 35

e Nhà để xe ôtô 35

f Nhà để xe CBCNV 35

g Bãi chứa xỉ 35

h Bãi chứa bã mía 35

3.3.2.5 Các công trình xử lý và chứa nước 35

a Nhà làm mềm nước 35

b Bể lắng 35

c Bể lọc 36

d Ðài nước 36

e Trạm bơm nước 36

f Công trình xử lý nước thải 36

3.3.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy 36

3.3.3.1 Diện tích khu đất 36

3.3.3.2 Tính hệ số sử dụng của nhà máy 36

NHÓM 11 Page 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan về sản xuất đường

Đường có ý nghĩa rất quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể người Đường là hợp phần chính không thể thiếu được trong thức ăn của người Đường còn là hợp phần quan trọng của nhiều ngành công nghiệp khác như:đồ hộp, bánh kẹo, dược, hoá học Chính vì vậy mà công nghiệp đường trên thế giới và nước ta không ngừng phát triển Việc cơ khí hoá toàn bộ dây chuyền sản xuất, những thiết bị tự động, áp dụng những phương pháp mới như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp khuếch tán liên tục đang được sử dụng trong các nhà máy đường

Ở nước ta thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa nên thích nghi cho việc trồng và phát triển cây mía Đây là tiềm năng về mía, thuận lợi cho việc sản xuất đường Nhưng trong những năm gần đây, ngành mía đường đang gặp tình trạng mất ổn định về việc quy hoạch vùng nguyên liệu, về đầu tư chưa đúng mức và về thị trường của đường.Vì thế sản phấm đường bị tồn đọng, sản xuất thì cầm chừng làm cho nông dân trồng mía không bán được phải chuyển giống cây trồng khác làm thu hẹp dần nguồn nguyên liệu mía

Với mục tiêu và tầm quan trọng như thế thì việc thiết lập một nhà máy đường hiện đại với năng suất cao là cần thiết Nó giải quyết được nhu cầu tiêu dùng của con người, giải quyết được vùng nguyên liệu, tạo công ăn việc làm cho người nông dân trồng mía, góp phần phát triển nền kinh tế nước nhà

1.2 Giới thiệu chung về cây mía

1.2.1 Nguồn gốc và phân loại cây mía

1.2.1.1.Nguồn gốc

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

NHÓM 11 Page 2

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 từ 2-6 m Tất cả các dạng mía đường được trồng ngày nay đều là các dạng lai ghép nội chi phức tạp Chúng được trồng để thu hoạch nhằm sản xuất đường

1.2.1.2.Phân loại

Cây mía có nguồn gốc từ ấn Độ Các nước trồng nhiều mía như: Cuba, Braxin, Ấn

độ, Mehico, Trung Quốc, Australia, Hawaii, Philippin, Nam Phi, Indonesiavà Dominica

Ở nước ta mía được trồng nhiều ở Miền Nam đến miền Bắc.Vùng trồng mía chủ yếu hiện nay là Miền Bắc bao gồm các tỉnh Hà Sơn Bình, Hà Nam Ninh, Hải Hưng, một phần Hà Bắc và Vĩnh Phú Mía được trồng tập trung ven các con sông chính như

hạ lưu sông Hồng, sông Châu Giang, sông Đáy, sông Thái Bình v.v…ở miền trung mía được trồng nhiều ở tỉnh Nghĩa Bình, Phú Khánh, Tây Nguyên.ở miền Nam, mía tập trung chủ yếu ở Tây Ninh, Sông Bé, Đồng Nai, Bến Tre, Long An, Hậu Giang, Cửu Long, An Giang, v.v…

 Nhóm Saccharum violaceum: lá màu tím, cây ngắn cứng và không trổ cờ

 Nhóm Saccharum simense: cây nhỏ, cứng, thân màu vàng pha nâu nhạt, trồng từ lâu ở Trung Quốc

1.2.2.Tính chất

Trên cây mía, thông thường phần ngọn sẽ nhạt hơn phần gốc (trong chiết nước mía) Đó là đặc điểm chung của thực vật: chất dinh dưỡng (ở đây là hàm lượng đường) được tập trung nhiều ở phần gốc (vừa để nuôi dưỡng cây vừa để dự trữ) Đồng thời, do

sự bốc hơi nước của lá mía, nên phần ngọn cây lúc nào cũng phải được cung cấp nước đầy đủ để cung cấp cho lá, gây ra hàm lượng nước trong tỉ lệ đường/nước phần ngọn sẽ nhiều hơn phần gốc, làm cho ngọn cây mía nhạt hơn

1.2.3.Đặc điểm sinh trưởng

Nhiệt độ:

Mía là loại cây nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm rất cao Nhiệt độ bình quân thích hợp cho sự sinh trưởng của cây mía là 15-26⁰C và ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ 13⁰C và dưới 5⁰C thì cây sẽ chết

Thời kì nảy mầm mía cần nhiệt độ trên 150 C tốt nhất là từ 26-330 C Mía nảy mầm kém ở nhiệt độ dưới 150C và trên 400C Từ 28-350C là nhiệt độ thích hợp cho mía vươn cao

Ánh sáng:

Chính vì vậy, ánh sáng 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

Mía có thể phát triển tốt ở những vùng có lượng mưa từ 1500mm/năm

Giai đoạn sinh trưởng mía yêu cầu lượng mưa từ 100-170mm/tháng

Khi chín cần khô ráo, mía thu hoạch sau một thời gian khô ráo khoảng 2 tháng sẽ cho tỉ lệ đường cao

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 trong mía, điều đó ảnh hưởng đến hoạt động của các khâu trong qui trình chế biến

Giới hạn về độ cao cho cây mía sinh trưởng và phát triển ở vùng xích đạo là 1600m, ở vùng nhiệt đới là 700-800 m

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, từ 70% sét đến 70% cát

NHÓM 11 Page 5

Đất thích hợp nhất cho mía là những loại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước Có thể trồng mía có kết quả trên cả những nơi đất sét rất nặng cũng như trên đất than bùn, đất hoàn toàn cát, đất chua mặn, đất đồi, khô hạn ít màu mỡ

Yêu cầu tối thiểu với đất trồng là có độ sâu, độ thoáng nhất định, độ PH không vượt quá giới hạn từ 4-9, độ PH thích hợp là 5,5-7,5 Độ dốc địa hình C, đất không ngập úng thường xuyên

Ngoài ra, bã mía còn dùng làm chất đốt, làm giấy Mật rỉ dùng để chế biến rượu rumh, làm cồn Một tấn mật gỉ cho một tấn men khô hoặc các loại axit axetic, hoặc có thể sản xuất được 300 lít tinh dầu và 3800 l rượu

1.2.4.Thành phần hóa học của mía

Thành phần hóa học của mía thay đổi theo giống mía, đất đai, chế độ canh tác, điều kiện khí hậu của từng địa phương

Người ta thường chia các chất có trong mía ra làm hai phần: đường saccharosese và các chất còn lại gọi là chất không đường

Đường Saccharose:

Độ hòa tan: Đường rất dễ hòa tan trong nước Độ hòa tan tăng theo nhiệt độ

Bảng 1.1: Độ hòa tan của saccharose trong nước

Nhiệt độ,

0

C

Độ hòa tan, g saccharose/100g H2O

Nhiệt độ,

0

C

Độ hòa tan, g saccharose/100g

Độ nhớt: Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm theo chiều tăng nhiệt độ

Bảng 1.2:Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường

1.19 3.29 21.19 114.80

0.81 0.91 9.69 39.10

0.59 1.32 5.22 16.90 Nhiệt dung riêng trung bình của saccharose từ 220C – 510C là 0.3019

Độ quay cực: Dung dịch đường có tính quay phải Độ quay cực riêng của saccharose rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ Trị số quay cực trung bình của saccharose là [α]20

= +66.50

*Tính chất hóa học của saccharose:

-Tác dụng của axit: Dưới tác dụng của axit, saccharose bị thủy phân thành glucose và fructose theo phản ứng:

C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6

Saccharose Glucose Fructose Hỗn hợp glucose và fructose có góc quay trái ngược với góc quay phải của saccharose, do đó phản ứng trên được gọi là phản ứng nghịch đảo và hỗn hợp đường được gọi là đường nghịch đảo

-Tác dụng của kiềm: Trong môi trường kiềm saccharose bị phân hủy thành lactose, glucose, fructose và các đường khác ở pH từ 8 – 9 và đun nóng trong thời gian dài, saccharose bị phân hủy thành hợp chất có màu vàng và màu nâu

NHÓM 11 Page 8

-Tác dụng của enzym: Dưới tác dụng của enzym invertaza, saccharose sẽ chuyển thành glucose và fructose Sau đó, dưới tác dụng của một phức hệ enzym zimaza, glucose và fructose sẽ chuyển thành ancol và CO2 :

C6H12O6 zimaza C2H5OH + CO2

Chất không đường của mía:

Thông thường trong nghành đường người ta gọi tất cả những chất có trong nước mía trừ saccharose, là chất không đường, trong đó bao gồm cả đường glucose, fructose

và rafinose

Chất không đường của nước mía có thể chia như sau:

- Chất không đường không chứa nitơ: glucose, fructose, axit hữu cơ ( axit aconitic, citric, malic, oxalic, glicolic, mesaconic, suxinic, fumaric), chất béo

- Chất không đường chứa nitơ: albumin, axit amin, amit, NH3, nitrat

- Chất màu: diệp lục tố, xantophin, caroten, antoxian

-Chất không đường vô cơ: K2O, Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía

Đường

Saccharose Glucose Fructose

12 0.90 0.50

0.12 0.07 0.21 0.01 vết vết 0.20 0.20 0.08 0.12

0.25 0.12

NHÓM 11 Page 11

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG

2.1.Quy trình công nghệ: Nguyên liệu

Bã

mía Nước

2.2.2.Xử lý sơ bộ:

Mục đích: Làm sạch mía, loại bỏ tạp chất, cặn bã bám trên thân cây mía

Thiết bị: Vòi phun nước

2.2.3.Cân – băng chuyền:

Mía được xử lý hợp lý, tạo điều kiện tốt cho quá trình ép mía được dể dàng hơn Nâng cao được năng suất và hiệu suất ép

Mía từ bàn lùa đổ xuống băng chuyền và được đưa vào hệ thống xử lý Tại máy băm số 1 chuyển động cùng chiều với băng chuyền đưa đến máy băm số 2 cùng chiều với băng chuyền Mục đích là băm mía thành những mảnh nhỏ, phá vở tế bào mía, tạo lớp mía ổn định

NHÓM 11 Page 13

2.2.4.Xử lý mía trước khi ép

Mục đích:

Nhằm tạo điều kiện cho quá trình ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất và hiệu suất

ép Hệ thống xử lí mía trước khi ép bao gồm các quá trình sau:

- San bằng mía: Do đưa xuống băng tải, mía ở trạng thái lộn xộn, không đồng đều, do dó cần phải san bằng lớp mía trên băng tải, đảm bảo độ đồng đều của lớp mía, tăng mật độ mía

- Băm mía: Mía được băm thành từng mảnh nhỏ nhằm phá vỡ lớp vỏ cứng của cây mía làm tế bào mía lộ ra, đồng thời san mía thành lớp ổn định trên băng tải

và nâng cao mật độ mía trên băng tải Nhờ vậy:

 Nâng cao năng suất ép

 Nâng cao hiệu suất ép mía

- Đánh tơi: Sau khi qua máy băm, lượng mía chưa được băm nhỏ còn nhiều nên chúng cần phải qua máy đánh tơi để phá vỡ hơn nữa tổ chức tế bào của cây mía, và làm tăng mật độ mía đưa vào máy ép Nếu dùng máy đánh tơi, hiệu suất

ép có thể tăng khoảng 1%

 Máy băm 1: Đặt cuối băng chuyền nằm ngang

 Máy băm 2: Được đặt ở đầu băng chuyền nằm nghiêng

Sau đó mía tiếp tục được băng chuyền đưa đến máy tách kim loại

2.2.5 Ép dập:

Mục đích:

Ép dập vừa có tác dụng lấy nước mía ra từ cây mía (khoảng 60 – 70%), vừa làm cho mía giập vụn hơn Đồng thời thu nhỏ thể tích lớp mía, cung cấp mía đều đặn cho các máy ép sau, tạo điều kiện cho các máy ép sau làm việc ổn định, làm tăng năng suất, hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao

NHÓM 11 Page 14

Thiết bị: Máy ép dập:

- Mục đích: Lấy nước mía ra từ cây mía vừa làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp mía để cho hệ thống máy ép sau làm việc ổn định, làm tăng năng suất ép, tăng hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao

- Thiết bị: Sử dụng máy ép dập hai trục, trục máy chế tạo kiểu Krajewski, trục có những rãnh cong hình chữ Z dọc theo chiều dài trục cách đều nhau 15

- Tốc độ máy ép dập Tốc độ máy ép dập bao giờ cũng nhanh hơn các máy

ép sau khoảng 25%, như vậy mới cấp đủ mía cho máy ép vì mía vào máy còn lộn xộn chưa đều

- Lực nén trên trục đỉnh Lực nén trên trục đỉnh máy ép dập hai trục bằng

50 –75% lực nén trên máy ép sau Do đó, tỷ lệ nước mía ép ra được là 45 – 55% nước mía có trong cây mía

2.2.6.Ép kiệt:

Mục đích:

Lấy kiệt lượng nước mía có trong cây mía tới mức tối đa cho phép

Phương pháp ép:

NHÓM 11 Page 15

Phương pháp ép khô

Đây là phương pháp ép lấy nước mía mà không sử dụng nước thẩm thấu, chỉ dùng

áp lực làm vở tế bào để lấy nước mía, do đó hiệu suất lấy đường thấp (khoảng 92 – 95%) và một lượng nhỏ đường còn nằm trong tế bào không thể lấy ra được

Nước mía lấy được (do không bị pha loãng) nên thuận lợi cho quá trình bốc hơi, tiết kiệm được năng lượng bốc hơi

Phương pháp ép khô chỉ sử dụng ở các nhà máy đường thủ công, trong phòng thí nghiệm…

Phương pháp ép ướt (có sử dụng nước thẩm thấu)

Để lấy được nhiều đường ra từ cây mía, thì việc phun nước thấm vào bã mía được xem là biện pháp hiệu quả

Khi mía bị ép, màng tế bào bị rách và co lại, đồng thời nước mía chảy ra Sau khi

ra khỏi máy ép, các tế bào nở ra và có khả năng hút nước mạnh Chính vì vậy, mà người ta đã phun nước vào lớp bã để hoà tan một lượng đường còn lại trong tế bào, qua lần ép sau nước đường pha loãng được lấy ra, và tiếp tục như vậy cho đến khi đường được lấy ra với mức cao nhất

Thiết bị: máy ép có cấu tạo gồm:

NHÓM 11 Page 16

2.2.7 Làm sạch nước mía

2.2.7.1 Cho vôi sơ bộ

- Trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hoá đường

- Kết tủa và đông tụ một số keo

- Diệt trùng, ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật

Nước mía hỗn hợp được qua cân định lượng, chảy xuống thùng chứa rồi qua bơm, bơm qua thùng gia vôi sơ bộ Vôi sữa được cho vào thùng trộn đều rồi được lấy ra ở đáy thiết bị Nồng độ sữa vôi từ 8-10 Be Liều lượng sữa vôi sơ bộ khoảng 20% tổng lượng sữa vôi Tại đáy có thể bổ sung P2O5 bằng dung dịch H3PO4 ( nếu cần) Sau đó nước mía được đêm gia nhiệt I

Thiết bị gia vôi sơ bộ:

Chọn thiết bị cho vôi sơ bộ: Thân trụ , có lắp mô tơ cánh khuấy

2.2.7.2.Gia nhiệt 1

Đưa nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 55-600C nhằm:

- Tách một phần không khí trong nước mía để giảm sự tạo bọt

*Sơ đồ thiết bị thông SO2 lần 1 và trung hoà:

2.2.7.4.Gia nhiệt 2

Mục đích:

- Nhằm tăng cường quá trình lắng, vì giảm độ nhớt

- Tiêu diệt vi sinh vật

NHÓM 11 Page 20

Nước mía ở trạng thái tỉnh, khi cho chất điện li vào tạo kết tủa cặn thì chúng sẽ

chịu tác dụng của 2 lực

- Trọng lực: kéo kết tủa đi xuống

- Lực acsimet: đẩy kết tủa đi lên

Khi trọng lực > lực acsimet thì kết tủa sẽ lắng xuống, tốc độ lắng phụ thuộc vào sự chênh lệch độ lớn của 2 lực, hay nói cách khác tốc độ lắng phụ thuộc vào chênh lệch về trọng lượng giữa chất rắn (cặn) và trọng lượng chất lỏng (nước mía)

*Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng

- Khối lượng riêng của các hạt lắng

- Nhiệt độ

- pH

2.2.7.6 Lọc chân không thùng quay

Mục đích: Nhằm thu hồi lượng đường còn sót lại trong bùn lắng

Nguyên lý:

Dùng lớp lọc có nhiều lỗ để dung dịch có thể chui qua các lỗ nhỏ, bã được giữ lại trên lớp lọc, dung dịch chui qua lớp lọc dưới áp suất dư so với áp suất bên dưới vật ngăn

NHÓM 11 Page 21

Là một thùng rỗng nhúng vào bể chứa huyền phù co đặt cánh khuấy để giữ cho huyền phù khỏi bị lắng Trên bề mặt thùng có đục lỗ nhỏ, bên ngoài có phủ một lớp vải lọc Thùng được chia làm 4 khu vực:

Thiết bị tương tự như thiết bị gia nhiệt I va gia nhiệt II

Nhiệt độ nước mía hỗn hợp sau gia nhiệt lần III là 110-1150C

NHÓM 11 Page 22

2.2.7.9 Thông SO 2 lần 2

Mục đích:

- Giảm độ kiềm và độ nhớt, tạo điều kiện cho quá trình nấu

- Tẩy màu dung dịch đường

- Ngăn ngừa sự tạo màu

Sơ đồ thiết bị lọc ống:

NHÓM 11 Page 2

2.2.8.2 Biến đổi của nguyên liệu trong cô đặc

Sự thay đổi pH và chuyển hoá đường Saccarose

Sự thay đổi pH

Nguyên nhân của sự giảm độ kiềm là do

- Sự phân hủy các amit

- Phân huỷ đường khử tạo ra các axit hữu cơ

- Sự tạo caramen của đường saccarose (tác dụng rất nhỏ)

Hiện tượng tăng pH rất ít thấy trong quá trình cô đặc Tuy nhiên, nếu thao tác xông SO2hoặc thông CO2 không hợp lí, độ kiềm dung dịch tăng lên:

2KHCO3 = 2KCO3 + CO2 + H2O

2KHSO3 = K2SO3 + SO2 + H2O

Chuyển hoá đường saccarose

Dưới tác dụng của nhiệt độ, trong môi trường pH tăng cao hoặc giảm thấp đường saccarose bị chuyển hoá, làm giảm lượng đường saccarose và làm tăng lượng đường hoàn nguyên

Sự gia tăng màu sắc

Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccarose bị caramen hoá làm tăng màu sắc dịch nước mía Lượng caramen này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian truyền nhiệt, và pH

NHÓM 11 Page 3

Ngoài ra, đường khử cũng bị phân huỷ hay kết hợp với các hợp chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía

Độ tinh khiết tăng

Độ tinh khiết tăng trong quá trình cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm sạch Đối với phương pháp vôi độ tinh khiết tăng từ 0,7 – 1,0; đối với phương pháp sunfit hoá độ tinh khiết tăng từ 0,8 – 1,0; đối với phương pháp cacbonat hoá độ tinh kiết tăng 0,2 – 0,5

Độ tinh khiết tăng là do các nguyên nhân:

- Chất không đường bị phân hủy

- Sự tạo cặn trong thiết bị cô đặc

- Sự thay đổi góc quay riêng của chất không đường đặc biệt là đường khử

Sự tạo cặn

Sự tạo cặn xuất phát từ những nguyên nhân:

- Cùng với việc nồng độ đường tăng cao, nồng độ tạp chất cũng không ngừng tăng lên trong quá trình cô đặc Khi nồng độ tạp chất vượt quá độ bão hoà chúng sẽ lắng thành cặn

- Các oxit kim loại dạng keo như (oxit silic, oxit nhôm, oxit sắt) trong quá trình gia nhiệt tách dần ra khỏi dung dịch tạo thành cặn

- Muối canxi hoà tan kết hợp với muối hoà tan của kali và natri tạo thành muối cacbonat kết tủa

- Các muối sunfit có độ hoà tan thấp, dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ tạo thành muối kết tủa

Qua các kết quả nghiên cứu thành phần cặn, có thể rút ra một số quy luật chung như sau:

- Thành phần cặn trong nồi cô đặc chủ yếu là các chất không đường vô cơ và hữu cơ tồn tại ở dạng hợp chất

- Thành phần vô cơ chiếm chủ yếu >50% (so với chất khô)

NHÓM 11 Page 4

- Cặn ở các hiệu khác nhau về thành phần và hàm lượng: Hiệu 1 chủ yếu là muối phosphat, hiệu cuối chủ yếu là muối sunfat

2.2.8.3 Cấu tạo thiết bị cô đặc

Yêu cầu thiết bị cô đặc

- Khoảng không gian nước mía cần nhỏ nhất, và không có khoảng không

“chết”

- Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngắn nhất

- Đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch và dễ thay đổi

- Thao tác khống chế đơn giản, tự động hóa dễ dàng

Thiết bị cô đặc ống chùm thẳng đứng

Đây là thiết bị dùng phổ biến trong các nhà máy đường Diện tích đốt gồm những ống truyền nhiệt thẳng đứng, hơi đốt đi vào bộ phân dưới gọi là buồn đốt Nước mía đi trong ống truyền nhiệt, còn hơi đi ngoài ống, khi cấp nhiệt hơi ngưng tụ thành nước và chúng được tháo ra ở đáy phòng đốt Ở giữa buồn đốt là ống tuần hoàn (đường kính khoảng 250 – 500mm) Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa ống tuần hoàn và ống truyền nhiệt tạo nên sự đối lưu nhiệt trong thiết bị cô đặc

Thiết bị làm việc liên tục, nước mía trong không ngừng chảy vào và mật chè không ngừng chảy ra khỏi thiết bị cô đặc Hơi thứ sau khi đi qua bộ phận thu hồi đường, theo ống dẫn đi cung cấp cho bộ phận khác, còn nước đường thu hồi thì chảy trở về thiết bị

Trên thân nồi cô đặc có lắp kính quan sát để nhận biết mức dung dịch, ngoài ra thiết bị còn gắn nhiệt kế, áp kế

Thiết bị cô đặc tuần hoàn đơn

Có cấu tạo tương tự như thiết bị cô đặc ống chùm thẳng đứng, tuy nhiên ống truyền nhiệt dài hơn dài hơn Phía trong ống tuần hoàn có lắp chiếc phễu hình thang để tạo điều kiện cho phần lớn dung dịch chỉ đi qua ống tuyền nhiệt một lần Khi có một phần dung dịch

NHÓM 11 Page 5

đường không thoát ra kịp vào hiệu sau thì giữa ống tuần hoàn và ống tháo dung dịch có khoảng trống để dung dịch đường trở lại theo ống tuần hoàn Ưu điểm của thiết bị là dung dịch tuần hoàn có nồng độ thấp, nên tăng hệ số truyền nhiệt

2.2.8.4 Phương pháp bốc hơi hệ cô đặc

Phân loại phương án bốc hơi:

- Phương pháp bốc hơi chân không: Hệ cô đặc làm việc trong điều kiện chân

để thực hiện điều kiện chân không

- Phương pháp bốc hơi áp lực: Các hiệu cô đặc làm việc trong điều kiện áp lực

+ Ưu điểm: Việc sử dụng hơi triệt để hơn, nhiệt độ hơi thứ ở các hiệu cô đặc cao nên

có thể giảm diện tích truyền nhiệt của thiết bị

+ Khuyết điểm: Màu sắc dịch nước mía sậm, pH hạ thấp, đường khử bị phân hủy, tạo caramen

- Phương pháp bốc hơi áp lực chân không: Đối với phương pháp này là ta kết

hợp cả bốc hơi chân không và bốc hơi áp lực xen kẽ giữa các hiệu, nhiệt độ sôi của dung dịch đường hiệu cuối tương đối cao, có thể dùng hơi thứ hiệu cuối để đun nóng nước mía

Ưu khuyết điểm của phương pháp bốc hơi áp lực chân không là tổng hợp của 2 phương pháp trên

Các phương pháp bốc hơi chủ yếu

- Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu

NHÓM 11 Page 6

Thích hợp cho các nhà máy vừa và nhỏ, việc sử dụng phương pháp bốc hơi chân không

4 hiệu sẽ tận dụng tốt lượng hơi thừa

Đây là phương pháp điển hình cho hệ thống bốc hơi chân không, sử dụng hơi thừa từ nồi hơi nước có bổ sung hơi giảm áp để gia nhiệt cho hiệu 1 Do áp suất hơi ở hiệu 1 thấp, độ chân không cao nên dịch đường bốc hơi ở nhiệt độ thấp vì thế lượng đường chuyển hóa thấp, đường hoàn nguyên ít bị phân hủy

- Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu có hiệu “0”

Tương tự như phương án bốc hơi chân không 4 hiệu, nhưng người ta có lắp thêm hiệu bốc hơi “0” trước hiệu 1

Hiệu “0” vừa có tác dụng làm bốc hơi dịch đường vừa làm nồi phát sinh hơi nước áp suất thấp Tuy nhiên do nồi “0” làm việc ở nhiệt độ cao nên dễ xãy ra hiện tượng phân hủy đường và caramen hóa, do đó cần rút ngắn thời gian dừng của nước mía trong thiết bị và cần phải thiết kế bộ phận thu hồi đường

Nguyên tắc chọn phương án bốc hơi

- Thỏa mãn yêu cầu công nghệ

- Sử dụng hợp lý lượng hơi

- Vốn đầu tư thiết bị

- Điều kiện thao tác

2.2.8.5 Thao tác khống chế quá trình cô đặc

Kiểm soát độ chân không và áp suất hơi

Nhiệt độ và áp suất hiệu cô đặc có liên quan mật thiết đến nhiệt độ sôi của dung dịch trong hiệu đó Độ chân không càng cao, điểm sôi càng thấp, áp suất hơi càng lớn, dung dịch sôi càng mạnh Thông thường độ chân không hiệu cô đặc cuối của hệ cô đặc có 4 – 5 hiệu khoảng 580 – 600mmHg Nếu độ chân không cao hơn nữa, độ nhớt lớn ảnh hưởng đến đối lưu và truyền nhiệt

NHÓM 11 Page 7

Trong trường hợp áp suất hơi của hiệu 1 thấp thì độ chân không của các hiệu tăng cao và ảnh hưởng đến năng suất bốc hơi Để giải quyết vấn đề đó cần mở to van hơi hiệu 1 và điều chỉnh van hơi ở phòng đốt của các hiệu sau, kết hợp với đóng nhỏ van nạp liệu đến khi trở lại trạng thái bình thường Nếu xãy ra trường hợp ngược lại, thu nhỏ van hơi hiệu 1 (giảm nguồn nhiệt), mở to van chân không, ống thoát ngưng tụ và van nạp liệu

Kiểm soát chiều cao dung dịch

Để tránh hiện tượng “chạy” đường cần khống chế tốt tốc độ bốc hơi và chiều cao dung dịch Lúc hiệu số nhiệt độ có ích lớn, tốc độ bốc hơi tăng, cần duy trì ổn định chiều cao dung dịch, nếu chiều cao dung dịch lớn, cần mở to van để dung dịch chảy ra một phần Trường hợp độ chân không hai hiệu liền nhau chênh lệch không nhiều, dung dịch không thể

từ hiệu trước chảy ra hiệu sau, cần mở to van dung dịch ra, nếu không có kết quả thì điều chỉnh độ chân không hiệu đó nhỏ lại và tăng độ chân không hiệu sau

Kiểm soát lượng hút hơi thứ

Trong điều kiện kỹ thuật nhất định, lượng hơi thứ hút cần ổn định Nếu lượng hơi hút dùng luôn thay đổi sẽ dẫn đến thay đổi hiệu số nhiệt độ có ích giữa các hiệu, ảnh hưởng đến nồng độ mật chè Nếu dùng hơi thứ cho nấu đường thì lượng hơi đó cần lấy từ 2 nguồn: hơi thải và hơi thứ vì nấu đường dùng hơi không liên tục

Dựa vào kinh nghiệm, lượng hơi thứ dùng cho nấu đường khoảng 60 – 70% tổng lượng hơi nấu của đường là thích hợp

Thoát nước ngưng tụ

Việc thoát nước ngưng tụ ở các hiệu có liên quan chặt chẽ đến tốc độ bốc hơi Nếu có hiệu nào đó thoát hơi không tốt, nước ngưng đọng lại nhiều trong phòng đốt, giảm lượng hơi đốt vào phòng và ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi thì cần mở van khí không ngưng ở phòng đốt to hơn để việc thoát nước ngưng được dễ dàng

Thoát khí không ngưng