Đồ án tốt nghiệp thiết kế nhà máy đường hiện đại

Đồ án tốt nghiệp thiết kế nhà máy đường hiện đại

MỞ ĐẦU

Đường là một nhu cầu cần thiết trong đời sống hàng ngày của con người,

ngoài ra nó còn là nguyên liệu quan trọng trong các ngành sản suất bánh kẹo, nước

giải khát, dược phẩm…

Theo các số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, thì

nhu cầu đường trong nước hàng năm vào khoảng 1,3 triệu tấn đến 1,4 triệu tấn

đường/năm, trong khi đó tổng sản lượng đường cung cấp của 37 Nhà máy đường

trên khắp cả nước chỉ đạt khoảng 970.000 tấn Do đó, hàng năm Việt Nam phải

nhập khẩu trung bình khoảng 300.000 tấn đến 400.000 tấn đường/năm Như vậy,

nhu cầu đối với các sản phẩm của ngành đường Việt Nam rất là to lớn Đối với các

nước có sản lượng sản xuất và xuất khẩu đường đứng đầu thế giới như Brazil, Ấn

Độ, Úc, Thái Lan…hiện tại đã bước vào giai đoạn thực hiện cắt giảm hỗ trợ xuất

khẩu cho ngành đường, do vậy giá đường tinh luyện của các nước này dự báo trong

tương lai gần cũng sẽ có nhiều điều chỉnh Đối với các nước trong khối EU, ngành

đường cũng sẽ không còn trợ cấp bằng cách từng bước giảm bỏ trợ giá cho việc

trồng củ cải đường, diện tích trồng củ cải đường ở Châu Âu dự kiến sẽ giảm Như

vậy, ngành đường thế giới sẽ tiến tới có sân chơi chung áp dụng cùng luật chơi, sẽ

tồn tại và phát triển theo các qui luật kinh tế Thêm vào đó, một số nước như

Brazil, Colombia, Mỹ… đang nghiên cứu chương trình năng lượng sạch trong đó

sẽ sử dụng nhiên liệu mới là ethanol được sản xuất từ nước mía hoặc mật rỉ Việc sử

dụng nước mía vào sản xuất ethnol để bổ sung nhiên liệu sẽ tiếp tục có tác động lớn

đến quan hệ cung - cầu về đường trên thế giới Do vậy, dự báo giá đường trên thế

giới sẽ còn tiếp tục tăng và ngành đường sẽ có nhiều thuận lợi trong tương lai [20]

Với xu hướng như vậy, việc xây dựng các nhà máy đường hiện đại có năng

suất cao để đáp ứng nhu cầu của thị trường là điều rất cần thiết Hiện nay, ở nước ta

đã có hai nhà máy sản xuất đường tinh luyện (nhà máy đường Biên Hoà và Khánh

Hội) từ nguyên liệu là đường thô, nhưng các nhà máy sản suất đường thô chưa đáp

ứng được nhu cầu nguyên liệu cho các nhà máy này Vì vậy, trong đồ án tốt nghiệp

này, em đã thực hiện đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô hiện đại năng

suất 2150 tấn mía/ngày theo phương pháp khuếch tán”.

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Quảng Nam là một tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ, là một vùng đất

còn lưu giữ nhiều dấu tích của nền văn hoá Chămpa Đây là một tỉnh đang trên đà

phát triển, đất rộng người đông Hiện nay trên địa bàn tỉnh chưa có nhà máy đường

nào được xây dựng Qua khảo sát, huyện Thăng Bình thuộc tỉnh Quảng Nam có đầy

đủ các điều kiện để xây dựng một nhà máy đường hiện đại

1.1 Đặc điểm thiên nhiên

Nhà máy được đặt trên địa bàn xã Bình Quý, là một xã có diện tích rộng, bằng

phẳng thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường Hơn nữa, Bình Quý nằm trên

quốc lộ 14B, cách quốc lộ 1A khoảng 5km nên giao thông rất thuận lợi, trên địa bàn

còn có hệ thống kênh dẫn nước từ hồ Phú Ninh và một con sông chảy qua nên

nguồn cung cấp nước cho nhà máy được đảm bảo

Khí hậu: nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có hai mùa là mùa mưa và mùa

khô.Nhiệt độ trung bình hằng năm là 25,40C Độ ẩm trung bình hằng năm đạt 84%,

lượng mưa trung bình 2000 – 2500 mm rất thuận lợi cho cây mía phát triển

1.2 Vùng nguyên liệu

Trên địa bàn huyện, đại đa số sản xuất nông nghiệp, thích hợp cho các loại cây

trồng nhiệt đới sinh trưởng và phát triển, vì vậy rất thuận lợi cho việc trồng mía

Cách đây vài năm, một nhà máy đường được xây dựng tại Quế Sơn nên các vùng

lân cận trở thành vùng cung cấp nguyên liệu mía cho nhà máy Sau khi nhà máy giải

thể, hầu hết các hộ nông dân chuyển qua trồng lúa Vì vậy khi xây dựng nhà máy tại

Bình Quý thì việc quy hoạch vùng nguyên liệu sẽ dễ dàng Bên cạnh đó, các huyện

lân cận như Phú Ninh, Quế Sơn, Hiệp Đức, Duy Xuyên, Điện Bàn… cũng sẽ là

nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy

Như vậy, với vùng nguyên liệu rộng lớn có thể đảm bảo cho nhà máy hoạt

động với năng suất 2150 tấn mía/ngày

1.3 Hợp tác hoá

Nhà máy sản xuất đường thô sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà

máy sản xuất đường tinh luyện như nhà máy đường Biên Hoà, Khánh Hội…Sự liên

kết với các nhà máy này giúp cho sản phẩm tiêu thụ nhanh hơn, đảm bảo cho quá

trình sản xuất được liên tục Ngoài ra, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam còn có nhiều cơ

sở sản xuất bánh kẹo thủ công nhỏ đều sử dụng đường thô làm nguyên liệu, đồng

thời một bộ phận dân cư khá đông ở các huyện miền núi, vúng sâu vùng xa là đối

tượng tiêu dùng sản phẩm

Để đạt được hiệu quả kinh tế thì hầu hết các phế liệu được sử dụng triệt để Bã

mía vừa là chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn lọc từ mật chè được bán cho các cơ

sở sản xuất phân vi sinh ở Điện Bàn, mật rỉ của nấu đường được bán cho nhà máy

sản xuất cồn khô tron khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc

1.4 Nguồn cung cấp điện

Nguồn cung cấp điện cho nhà máy được lấy chủ yếu từ tuabin hơi cùa nhà máy

khi hoạt động, hiệu điện thế sử dụng là 220/380 V

Ngoài ra nhà máy còn sử dụng nguồn điện lấy từ điện lưới quốc gia 500 KV đi

ngang qua địa bàn và được hạ thế xuống 200/380 V để sử dụng khi khởi động máy

và khi máy không hoạt động thì sử dụng để sinh hoạt, chiếu sáng

Để đảm bảo cho nhà máy được sản xuất liên tục thì lắp thêm một máy phát

điện dự phòng

1.5 Nguồn cung cấp hơi

Để thuận tiện cho quá trình sản xuất, hiện nay hầu hết các nhà máy sản xuất

đường đều sử dụng nguồn hơi riêng để phục vụ cho các công đoạn sản xuất: bốc

hơi, nấu đường, sấy…Trong quá trình sản xuất để tiết kiệm hơi, ta dùng hơi thứ của

thiết bị trước làm hơi đốt cho thiết bị sau

1.6 Nhiên liệu

Trong nhà máy, lò hơi là nơi sử dụng nguyên liệu nhiều nhất Bã mía được tận

dụng làm hơi đốt cho nồi hơi Trong thời kì đầu vụ, bã mía không đủ thì người ta sử

dụng nguyên liệ khác như dầu FO, củi đốt Còn để bôi trơn cho các thiết bị khác ta

dùng dầu bôi trơn Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện vận chuyển

được đặt mua tại các công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy

1.7 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước

Nước trong nhà máy được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: cung cấp

cho lò hơi, nước khuếch tán, rửa bã, làm nguội máy móc, sinh hoạt…Tuỳ vào mục

đích sử dụng mà ta phải xử lý theo các chỉ tiêu khác nhau về hoá học, lý học, sinh

học nhất định Nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy từ trạm nước của hồ

Phú Ninh hoặc sông nên phải được xử lý trước khi đưa vào sử dụng

1.8 Thoát nước

Để đảm bảo sự phát triển bền vững của nhà máy thì vấn đề nước thải phải

được quan tâm triệt để Nước thải của nhà máy có chứa nhiều chất hữu cơ, là môi

trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng

tới sức khoẻ của công nhân và vùng dân cư lân cận Do đó, nước thải sau khi sản

xuất cần được tập trung và xử lí đạt yêu cầu trước khi đổ ra sông

1.9 Giao thông vận tải

Hệ thống giao thông vận tải cũng là một yếu tố đảm bảo sự phát triển của nhà

máy Nhà máy nằm trên quốc lộ 14B, cách quốc lộ 1A khoảng 5km về hướng

Đông, cộng với hệ thống giao thông nông thôn trong vùng khá tốt là một lợi thế rất

lớn của nhà máy, do đó có thể giảm được chi phí vận chuyển và lưu thông dễ dàng

2.10 Nguồn cung cấp nhân công

Huyện Thăng Bình có phần lớn dân cư sống bằng nghệ nông, đây là nguồn lao

động dồi dào cung cấp cho nhà máy, do đó tiết kiệm được chi phí đầu tư xây dựng

nhà ở sinh hoạt Trình độ văn hoá hầu hết đã tốt nghiệp THCS, THPT nên nếu được

đào tạo sẽ nhanh chóng nắm bắt được công nghệ và làm việc tốt Bên cạnh đó, một

bộ phận công nhân từng làm việc ở nhà máy đường tại Quế Sơn nên sẽ tiết kiệm

được chi phí đào tạo

Đội ngũ cán bộ kỹ sư do các trương đại học, cao đẳng trong và ngoài tỉnh cung

cấp: Đại học Đà Nẵng, đại học Quảng Nam, đại học Phan Chu Trinh, cao đẳng

Công nghệ, cao đẳng Lương thực – Thực phẩm…có trình độ khoa học kỹ thuật tốt

đáp ứng được các nhu cầu của nhà máy

 Tóm lại: Qua phân tích các điều kiện ở trên, việc xây dựng một nhà máy sản

xuất đường thô hiện đại với năng suất 2150 tấn mía/ngày là hợp lý, đáp ứng được

nhu cầu của thị trường, giải quyết được công ăn việc làm cho người dân đồng thời

góp phần kích thích sự phát triển của huyện Thăng Bình nói riêng và tỉnh Quảng

Nam nói chung

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN2.1 Nguyên liệu mía

2.1.1 Giới thiệu về cây mía

Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, nó xuất hiện từ một loại cây lau sậy hoang

dại đã trở thành một trong những cây công nghiệp quan trọng trên thế giới Mía

trồng nhiều nhất ở châu Mỹ và châu Á, châu Âu trồng mía ít nhất Các nước trồng

nhiều mía như: Cuba, Brazil, Ấn Độ, Mehico, Trung Quốc… [3 – Tr9]

Hình 2.1 Cây mía Trên thế giới, cây mía và củ cải đường là hai loại nguyên liệu quan trọng nhất

của ngành công nghiệp sản xuất đường Còn ở nước ta, do đặc điểm khí hậu nên

mía là nguyên liệu duy nhất để sản xuất đường ăn Mía đường là cây trồng có nhiều

ưu điểm và có giá trị kinh tế cao

2.1.2 Tính chất và thành phần chủ yếu của mía và nước mía

2.1.2.1 Thành phần hoá học của mía và nước mía

Mía là nguyên liệu để sản xuất đường, quá trình gia công và điều kiện kỹ thuật

đều căn cứ vào đặc tính mía Đặc biệt là tính chất và thành phần hoá học của nước

mía Do đó cần nắm vững trước tiên tính chất và thành phần hoá học của mía

Thành phần hoá học của mía phụ thuộc vào giống mía, đất đai, khí hậu, mức

- Các loại muối: 3-7,5

+ Muối axit vô cơ: 1,5-4,5+ Muối axit hữu cơ: 1-3

- Axit hữu cơ tự do: 0,5-2,5

- Chất không đường hữu cơ khác:

+ Chất béo (sáp mía): 0,05-0,15+ Chất không đường chưa xác định: 3-5Lúc mía chín phần đường sacaroza cao nhất, lượng đường khử giảm xuống

dưới 1% [2 - 4]

2.1.2.2 Tính chất lý hoá của sacaroza

Sacaroza là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản phẩm của công nghiệp

sản suất đường Do đó, ở đây ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu những tính chất lý học cũng

như hoá học của sacaroza

 Tính chất vật lý

+ Tinh thể sacaroza thuộc hệ đơn tà, trong suốt, không màu, tỉ trọng

1,5878 g/ml, nhiệt độ nóng chảy 186 – 188 0C

+ Khối lượng phân tử 342,3 đvC

+ Độ hòa tan: Sacaroza dẽ hoà tan trong nước, không tan trong các dung

môi hữu cơ Độ hòa tan tăng theo chiều tăng của nhiệt độ Độ hoà tan của

sacaroza còn phụ thuộc vào các chất không đường có trong dung dịch đường

+ Độ ngọt: Nếu lấy độ ngọt của đường sacaroza là 100 để so sánh thì:

lactose (16) < maltose (32) < glucoza (74) < sacaroza (100) < fructoza (173)

+ Độ nhớt: Độ nhớt của dung dịch đường sacaroza tăng theo chiều tăng

nồng độ và giảm theo chiều tăng nhiệt độ

+ Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 220C tới

510C là 0,3019 kJ/kg.độ

+ Độ quay cực: Dung dịch sacaroza có tính quay phải, độ quay cực riêng

của sacaroza rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ Trị số độ quay cực

trung bình của sacaroza là +66,50

 Tính chất hoá học

+ Tác dụng của axit: Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thuỷ phân thành

glucoza và fructoza theo phản ứng:

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

sacaroza glucoza fructoza

Hỗn hợp đường thu được có góc quay ngược với góc quay cực của

đường sacaroza nên gọi là hỗn hợp đường nghịch đảo Đường sacaroza bị

chuyển hoá làm giảm sản lượng đường, giảm hiệu suất thu hồi đường Đó là

H +

một sự tổn thất đường rất quan trọng trong sản suất đường, cần cố gắng tránh

hoặc giảm thiểu

+ Tác dụng với chất kiềm: Phân tử sacaroza không có nhóm hidroxyt

glucozit nên không có tính khử Trong môi trường kiềm, sacaroza có thể coi

như một axit yếu, vì vậy nó tác dụng với vôi tạo thành sacarat, phản ứng này

phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, lượng kiềm và lượng sacaroza

Ở pH từ 8 đến 9 và đun nóng trong một thời gian dài, sacaroza bị phân huỷ

thành các hợp chất có màu vàng và màu nâu Trong môi trường kiềm ở nhiệt

độ cao, đường bị phân huỷ tạo ra các axit và các chất màu, tốc độ phân huỷ

tăng theo độ pH

+ Tác dụng của nhiệt độ: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (160-1800C),

sacaroza mất nước tạo thành caramen là sản phẩm có màu như caramenlan,

caramenlen, caramenlin

+ Tác dụng của emzim: Dưới tác dụng của enzyme invectaza, sacaroza sẽ

chuyển hoá thành glucoza và fructoza Sau đó dưới tác dụng của phức hệ

enzim, glucoza và fructoza sẽ chuyển hoá thành ancol và CO2

2.2 Cơ sở lý thuyết trong quá trình sản xuất đường

2.2.1 Quá trình lấy nước mía ra khỏi cây mía

Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta

sử dụng hai phương pháp chính là phương pháp ép và phương pháp khuếch tán

Phương pháp ép vẫn được sử dụng phổ biến từ mấy trăm năm nay Nguyên lý

chung của phương pháp là xé và ép dập cây mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy

nước mía Ép mía là công đoạn đầu tiên của cả quá trình sản xuất đường, được chia

làm các giai đoạn nhỏ như sau: vận chuyển cấp mía vào máy ép, xử lý mía trước khi

ép, ép dập và ép kiệt

Phương pháp khuếch tán ra đời sau phương pháp ép, tuy nhiên nó lại có nhiều

ưu điểm, đặc biệt là hiệu suất lấy nước mía cao hơn Nguyên lý của phương pháp

này là dựa vào hiện tượng khuếch tán có nghĩa là hai dung dịch có nồng độ khác

nhau tập trung lại sát bên nhau hoặc chỉ cách nhau một màng mỏng, tự trao đổi với

nhau bằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng ấy Công nghệ khuếch tán bao gồm các

công đoạn: xử lý mía, khuếch tán nước mía, ép nước khỏi bã mía và xử lý nước ép

2.2.2 Quá trình làm sạch nước mía

2.2.2.1 Tác dụng của pH

Nước mía hỗn hợp có pH = 5 – 5,5 Trong quá trình làm sạch, do sự biến đổi

của pH dẫn đến các quá trình biến đổi hoá lý và hoá học các chất không đường

trong nước mía và có hiệu quả rất lớn đến quá trình làm sạch Việc thay đổi pH có

các tác dụng sau:

- Ngưng kết chất keo: Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ keo: pH trên

dưới 7 và pH trên dưới 11 Điểm pH trước là pH đẳng điện, điểm pH sau là điểm

ngưng kết của protein trong môi trường kiềm mạnh Trong quá trình làm sạch, ta lợi

dụng các điểm pH này để ngưng tụ chất keo

- Làm chuyển hoá đường sacaroza: Khi nước mía ở môi trường axit (pH < 7)

sẽ làm chuyển hoá sacaroza thành hỗn hợp glucoza và fructoza

- Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt,

sacaroza bị phân huỷ thành các sản phẩm rất phức tạp

- Làm phân huỷ đường khử

- Tách loại các chất không đường

2.2.2.2 Tác dụng của nhiệt độ

Phương pháp dùng nhiệt độ để làm sạch nước mía là một trong những phương

pháp quan trọng Khi khống chế được nhiệt độ tôt sẽ thu được những tác dụng chính

sau:

- Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt, tăng nhanh các quá

trình phản ứng hoá học

- Có tác dụng tiệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh

vật vào nước mía

- Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng

tụ, tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa

2.2.2.3 Tác dụng của các chất điện ly

a Tác dụng của vôi

- Trung hoà các axit hữu cơ và vô cơ

- Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo

- Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hoá

đường sacaroza

- Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường: protein, pectin, chất màu…

- Phân huỷ một số chất không đường, đặc biệt là đường chuyển hoá, amit

- Tác dụng cơ học: các chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo những chất

lơ lửng và những chất không đường khác

- Sát trùng nước mía

b Tác dụng của SO 2

- Tạo kết tủa CaSO3 có khả năng hấp thụ các chất không đường, chất màu và

chất keo có trong dung dịch

- Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch do một phần chất keo đã bi loại

- Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu

- Làm tan kết tủa CaSO3 khi dư SO2

c Tác dụng của CO 2

- Tạo kết tủa CaCO3 với vôi có khả năng hấp thụ các chất không đường cùng

kết tủa

- Phân ly muối sacarat canxi tạo thành sacaroza và CaCO3 kết tủa

- Nếu CO2 dư sẽ làm tan kết tủa CaCO3 làm đóng cặn trong thiết bị truyền

nhiệt và bốc hơi

d Tác dụng của P 2 O 5

P2O5 dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2, kết

tủa này có tỷ trọng lớn có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa Khi

vôi làm sạch nước mía có đủ lượng P2O5 nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng rõ rệt

2.2.3 Quá trình cô đặc

Nước mía sau khi làm sạch có nồng độ chất khô khoảng 12 – 15Bx Để đáp

ứng nhu cầu nấu đường, cần cô đặc nước mía đến khoảng 65Bx gọi là mật chè và

do đó cần bốc hơi một lượng nước lớn và để tiết kiệm hơi cần thực hiện ở hệ bốc

hơi nhiều hiệu Trong quá trình bốc hơi, tuy rằng tiêu hao một lượng hơi nhiều

nhưng đồng thời cũng sản sinh ra một lượng hơi thứ lớn Hơi thứ có nhiệt độ cao,

nên được sử dụng làm nguồn nhiệt cho các công đoạn khác như nấu đường, gia

nhiệt Do đó, công đoạn bốc hơi là trung tâm hệ thống nhiệt của toàn nhà máy, là

trạm cung cấp hơi áp lực thấp Có phương án bốc hơi hợp lý sẽ giảm tiêu hao năng

lượng hơi và giảm giá thành Có 3 phương án nhiệt của hệ bốc hơi:

- Phương án bốc hơi áp lực

- Phương án bốc hơi chân không

- Phương án bốc hơi áp lực chân không

Trong quá trình bốc hơi, dưới tác dụng của nhiệt độ cao nên sẽ xảy ra nhiều

phản ứng hoá học và hoá lý dẫn đến sự thay đổi thành phần và đặc tính của dung

dịch đường:

- Sự chuyển hoá sacaroza

- Sự phân huỷ sacaroza và tăng màu sắc

- Độ tinh khiết tăng cao

- Sự thay đổi độ kiềm

- Sự tạo cặn

2.2.4 Quá trình nấu đường và kết tinh

Nấu đường là quá trình tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hoà,

sản phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non gồm tinh thể đường và mật cái

Qúa trình nấu đường được thực hiện trong nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sôi

của dung dịch, tránh hiện tượng caramen hoá và phân huỷ đường Đối với các sản

phẩm cấp thấp, quá trình kết tinh còn tiếp tục thực hiện trong các thiết bị kết tinh

làm lạnh bằng phương pháp giảm nhiệt độ

Qúa trình kết tinh đường gồm 2 giai đoạn: Sự xuất hiện của nhân tinh thể hay

sự tạo mầm và sự lớn lên của tinh thể

2.2.4.1 Sự tạo mầm tinh thể

Trong dung dịch đường mía, các phân tử đường phân bố đều trong không gian

của phân tử nước và chuyển động hổn độn không ngừng tạo thành một dung dịch

đồng nhất Ở một nhiệt độ nhất định trở thành nước đường bão hoà, các phân tử

đường sẽ điền đầy ổn định vào không gian của phân tử nước, kết hợp với các phân

tử nước tạo thành trạng thái cân bằng Khi số lượng phân tử đường vượt quá số

lượng phân tử lúc bão hoà tạo thành trạng thái quá bão hoà thì sự cân bằng bị phá

vỡ Khi phân tử đường nhiều đến một số lượng nhất định, thì khoảng cách giữa

chúng ngắn lại, cơ hội va chạm tăng lên, vận tốc giảm đi tương ứng và đạt tới mức

lực hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đường kết hợp với

nhau hình thành thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường ở trạng thái

hoà tan trở thành đường ở thể rắn Đó là các tinh thể đường hình thành sớm nhất gọi

là nhân tinh thể [8–42]

2.2.4.2 Sự lớn lên của tinh thể

Sau khi nhân tinh thể xuất hiện mà dung dịch đường vẫn ở trạng thái quá bão

hoà thấp thì những phân tử đường ở gần nhân tinh thể không ngừng bị mặt ngoài

của nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh thể, đồng thời xếp từng lớp

ngay ngắn theo hình dạng tinh thể làm cho tinh thể lớn dần lên Trong quá trình đó ,

do các phân tử đường không ngừng lắng chìm vào tinh thể nên số lượng phân tử

đường trong nước đường gần bề mặt tinh thể giảm đi và số lượng phân tử đường

trong nước đường xa bề mặt tinh thể tăng lên tương đối, hình thành hai khu vực

nồng độ thấp và nồng độ cao Do 2 khu vực nồng độ khác nhau nên xuất hiện hiện

tượng khuếch tán của các phân tử đường từ khu vực nồng độ cao sang khu vực nồng

độ thấp, đến rìa tinh thể bị tinh thể hút vào và lắng chìm xuống [8–43] Qúa trình cứ

tiếp tục như vậy làm cho tinh thể đường lớn dần lên

CHƯƠNG III: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ3.1 Chọn phương pháp sản xuất

Quá trình sản xuất đường bao gồm các công đoạn: lấy nước mía, làm sạch, bốc

hơi, kết tinh đường…Trong quá trình đó, do sử dụng các công nghệ không giống

nhau nên từ đó có các dây chuyền công nghệ khác nhau Thực chất sự khác nhau đó

nằm ở các phương pháp lấy nước mía và các phương pháp làm sạch

3.1.1 Chọn phương pháp lấy nước mía

Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp người ta sử

dụng hai phương pháp chủ yếu:

 Phương pháp ép

 Phương pháp khuếch tán

a Phương pháp ép

Ép mía là phương pháp truyền thống và vẫn được áp dụng khá phổ biến hiện

nay Nguyên lý chung là xé và ép dập thân mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy nước

mía Phương pháp này có những ưu và nhược điểm sau:

- Ưu điểm:

+ Là phương pháp đơn giản, dễ thao tác

+ Nước mía thu được của quá trình ép không loãng nên tiết kiệm hơi cho

quá trình cô đặc, giảm thời gian bốc hơi, nâng cao hiệu quả sản xuất

- Nhược điểm:

+ Hệ máy ép cồng kềnh, nặng nề, chi phí bảo dưỡng cao

+ Hiệu suất máy ép chỉ đạt 97%

+ Tổng hiệu suất thu hồi đường thấp

+ Tiêu hao nhiều năng lượng, vốn đầu tư cao

b Phương pháp khuếch tán

Khuếch tán là phương pháp trong đó mía đã được xử lý sơ bộ (băm, ép dập,

đánh tơi) được ngâm vào nước hoặc dung dịch có độ đường thấp nhằm mục đích

khuếch tán toàn bộ lượng đường trong mía vào trong dung dịch

Có hai hệ khuếch tán chủ yếu: khuếch tán mía và khuếch tán bã

- Khuếch tán mía: Cây mía được xử lý sơ bộ nhưng vẫn giữ nguyên trọng

lượng và toàn bộ đường trong đó đi vào thiết bị khuếch tán

- Khuếch tán bã: Sau khi xử lý, mía được đưa qua máy ép để ép 65 – 70%

đường trong mía, còn lại 30 – 35% đường trong mía đi vào thiết bị khuếch tán Với

hệ khuếch tán bã, mía được chuẩn bị tốt hơn và giảm được tổn thất đường do tác

động của vi sinh vật hơn khuếch tán mía, thời gian khuếch tán ngắn lại

Phương pháp này có những ưu nhược điểm là:

- Ưu điểm:

+ Hiệu suất lấy nước mía cao 98 – 99%

+ Hiệu suất thu hồi đường tốt hơn phương pháp ép

+ Vốn đầu tư thấp hơn phương pháp ép

+ Năng lượng tiêu tốn cũng ít hơn

- Nhược điểm:

+ Đòi hỏi công nhân có trình độ kỹ thuật cao

+ Nước mía loãng nên tiêu tốn năng lượng cho quá trình cô đặc

+ Tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tổn thất đường

trong mật cuối

So sánh hai phương pháp trên, ta thấy phương pháp khuếch tán có nhiều ưu

điểm hơn Nhưng hiện nay, ở nước ta hầu hết các nhà máy đường đều áp dụng

phương pháp ép vì rất dễ vận hành, phù hợp với trình độ thao tác của công nhân, tuy

nhiên năng suất lại thấp Với mục đích tăng khả năng cạnh tranh, tăng hiệu quả

kinh tế và tiếp cận các tiến bộ khoa học kỹ thuật, một số nhà máy đường hiện đại

mới xây dựng ở nước ta đã sử dụng phương pháp khuếch tán Trên cơ sở đó, trong

đồ án này em chọn phương pháp khuếch tán bã để lấy nước mía

3.1.2 Chọn phương pháp làm sạch

Làm sạch nước mía là khâu quan trọng của công nghệ sản xuất Vì thế, việc

làm sạch nước mía đã được chú ý thích đáng từ khi bắt đầu phát sinh công nghệ sản

xuất đường

Hiện nay, các phương pháp làm sạch nước mía phổ biến là:

 Phương pháp vôi

 Phương pháp SO2

 Phương pháp CO2

Tuỳ theo phương pháp làm sạch mà ta thu được các sản phẩm đường có chất

lượng khác nhau Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh, phương pháp sunfit hoá axit

và phương pháp CO2 được sử dụng để sản xuất đường trắng và đường tinh luyện

Còn để sản xuất đường thô người ta thường sử dụng phương pháp vôi hoặc phương

pháp sunfit hoá kiềm nhẹ Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu đặc điểm của hai phương

pháp này

3.1.2.1 Làm sạch bằng phương pháp vôi

Phương pháp vôi có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất để làm sạch

nước mía chỉ dưới tác dụng của nhiệt và vôi Phương pháp này có thể chia làm mấy

loại sau đây:

 Cho vôi vào nước mía lạnh

 Cho vôi vào nước mía nóng

 Cho vôi nhiều lâng và đun nóng nhiều lần

a Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

Nước mía hỗn hợpSữa vôi Gia vôi

Đun nóng (102 – 1050C) Thùng lắng Nước bùn

Cô đặc Nước lắng trong Ép lọc Bùn

Nước lọc trong

- Ưu điểm:

+ Quản lý thao tác đơn giản

+ Trước khi đun nóng, cho vôi vào nước mía đến trung tính tránh được

chuyển hoá sacaroza Nếu cho vôi đều đặn có thể tránh được chuyển hoá đường khử

- Khuyết điểm:

+ Lượng vôi dùng nhiều

+ Độ hoà tan của vôi ở nước mía lạnh tăng, nếu vôi quá thừa sau khi đun

nóng sẽ đóng cặn ở thiết bị

b Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

Trước hết, đun nước mía hỗn hợp đến nhiệt độ 1050C Một số keo (albumin,

silic hidroxit) bị ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt và pH của nước mía hỗn hợp

Cho vôi vào thùng trung hoà, khuấy trộn đều để kết tủa hoàn toàn, sau đó loại chất

+ Sự chuyển hoá sacaroza tương đối lớn

+ Khó khống chế được màu sắc của nước mía

c Phương pháp cho vôi phân đoạn

Đây là phương pháp ưu việc nhất trong các phương pháp vôi, được sử dụng

rộng rãi trong công nghiệp sản xuất đường thô

- Ưu điểm:

+ Hiệu quả làm sạch tốt, loại chất không đường nhiều Qua 2 lần gia vôi có

thể lợi dung được 2 điểm ngưng kết khác nhau để loại chất không đường nên nước

mía trong, nước bùn dễ lọc

+ Tiết kiệm khoảng 35% so với phương pháp lạnh

- Nhược điểm:

+ Sơ đồ công nghệ phức tạp

+ Sự chuyển hoá và phân giải sacaroza tương đối lớn.

- Lưu trình công nghệ:

Nước mía hỗn hợp Cho vôi sơ bộ (pH = 6 – 6,4) Đun nóng lần 1 (t = 90 – 1050C)Cho vôi trung hoà (pH = 7,6 – 8,2)Đun nóng lần 2 (t = 100 – 1050C) Thùng tản hơi

Thùng kết tủa Nước bùn Lọc ép Nước mía trong

Cô đặc Nước lọc trong

3.1.2.2 Phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ

- Lưu trình công nghệ:

Nước mía hỗn hợp

Đun nóng lần 1 (t = 60 – 700C) Gia vôi (pH = 8 – 9)

Xông SO2 (pH = 6,9 – 7,1) Đun nóng lần 2 (t = 100 – 1040C) Lắng Nước bùn Lọc ép Nước mía trong

Cô đặc Nước lọc trong

- Ưu điểm:

+ Sự kết tủa chất không đường tương đối hoàn toàn

+ Hiệu quả làm sạch tương đối cao

+ Đóng cặn trong nồi bốc hơi tương đối ít

- Nhược điểm:

+ Chất kết tủa không rắn chắc, thể tích nước bùn lớn nên lắng lọc tương đối

chậm

+ Dưới tác dụng của kiềm, đường khử dễ dàng bị phân huỷ, tăng màu sắc

và hàm lượng muối canxi của nước mía Do đó, phương pháp này ít được dùng

Tóm lại: Qua việc phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp làm sạch ở

trên, ta thấy phương pháp cho vôi phân đoạn là tối ưu hơn cả để sản xuất sản phẩm

đường thô Nếu sử dụng SO2 sẽ không có lợi cho sản phẩm đường tinh luyện sau

này vì hàm lượng SO2 trong đường cao sẽ ngăn cản sự hấp thụ của các tác nhân tẩy

màu đối với chất màu hoá học trong đường, gây khó khăn và phức tạp cho việc chế

luyện đường thô thành đường cao cấp Đối với phương pháp vôi mặc dầu hiệu quả

làm sạch thấp, khả năng thu hồi đường không cao nhưng có các ưu điểm là:

- Chi phí đầu tư thấp

- Dây chuyền đơn giản, số lượng thiết bị ít

- Quản lý và thao tác dễ dàng

- Chất lượng không thấp hơn phương pháp SO2 là bao

Vì vậy, vì vậy ta chọn phương pháp gia vôi phân đoạn để sản xuất đường thô

3.1.3 Chọn phương pháp nầu và chế độ nấu

3.1.3.1 Chọn phương pháp nấu

Có 2 phương pháp nấu đường: nấu đường gián đoạn và nấu đường liên tục

Theo các tài liệu thì nấu đường liên tục có nhiều ưu điểm:

+ Năng suất tăng lên ít nhất 25%

+ Thiết bị phức tạp, thao tác khó, đòi hỏi các thiết bị, dụng cụ kiểm tra và

thao tác phải đồng bộ

+ Chất lượng đường chưa tốt

Vì vậy trong đồ án này, em chọn phương pháp nấu đường gián đoạn, tuy còn

nhiều hạn chế nhưng nó phù hợp với điều kiện ở nước ta: thiết bị đơn giản, thao tác

tương đối dễ dàng

3.1.3.2 Chọn chế độ nấu

Trong ngành sản xuất đường hiện nay, người ta thường sử dụng các chế độ nấu

đường: nấu 2 hệ, nấu 3 hệ, nấu 4 hệ Đối với chế độ nấu 2 hệ, có nhiều ưu điểm: thể

tích đường non nhỏ, chất lượng đường thương phẩm đồng nhất, giảm hệ số nấu lại,

năng suất nấu tăng lên đáng kể…tuy nhiên lượng đường còn lại trong mật cuối

nhiều gây tổn thất đường, làm giảm hiệu quả kinh tế Với chế độ nấu 4 hệ thì giảm

được tổn thất đường trong mật cuối nhưng dây chuyền công nghêi tương đối phức

tạp, tốn nhiều thiết bị…Vì vậy ở đây ta chọn chế độ nấu 3 hệ vì có những ưu điểm:

AP mật chè > 80% phù hợp với chất lượng mía được trồng ở nước ta, thu được

đường có độ tinh khiết cao, giảm được tổn thất đường trong mật cuối

Mật chè

Đường A Mật A Đường B Mật B Đường C Mật cuối

Đường hồ BHồi dung C

3.2 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Chọn dây chuyền công nghệ

Đốt lò

Mía nguyên liệu Chuẩn bị nguyên liệu Băng chuyền mía Máy băm 1 Máy băm 2 Máy ép

Bã Nước khuếch tán

Nước mía hỗn hợp (pH = 5 - 5,5)

Cân định lượng Gia vôi sơ bộ (pH = 6 – 6,4)

Thiết bị khuếch tán Máy ép kiệt

Ca(OH) 2

Nước lọc trong Nước mía trong

Gia nhiệt lần 3 (110 – 115 0 C)

Cô đặc (Bx = 60)

P 2 O 5

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.2.1 Vận chuyển - tiếp nhận – chuẩn bị nguyên liệu

- Vận chuyển, tiếp nhận: Khi đến mùa vụ, mía được thu hoạch ở các vùng

nguyên liệu và được vận chuyển đến nhà máy bằng xe tải Tại đây, mía được cân để

xác định khối lượng và lấy mẫu phân tích chữ đường (dựa vào chữ đường để thanh

toán cho nông dân) Sau đó, mía được đưa đến bãi chứa nguyên liệu để chờ đưa vào

sản xuất

Lọc kiểm tra Mật chè

Nấu non B

Máng phân phối

Thành phẩm Bảo quản

Đường hồ B

- Chuẩn bị nguyên liệu: Mía ở bãi nguyên liệu được cẩu lên băng xả mía để

đảm bảo lượng mía được xả xuống băng chuyền đều đặn và dùng máy khoả bằng để

san đều lớp mía vừa đổ xuống băng

3.2.2.2 Lấy nước mía

a Xử lý sơ bộ

- Mục đích của công đoạn này là phá vỡ cấu trúc tế bào mía, tạo điều kiện

thuận lợi cho quá trình ép và khuếch tán, đồng thời nâng cao hiệu suất lấy nước mía

- Mía được băng chuyền đưa vào hệ thống xử lý sơ bộ, hệ thống này gồm máy

băm I và máy băm II Máy băm I quay cùng chiều với băng tải bố trí ở cuối băng

chuyền ngang, trong lúc đó máy băm II bố trí ở đầu băng chuyền nghiêng, quay

ngược chiều với chiều băng chuyền Sau khi qua hai máy băm, mía được băm và xé

nhỏ, tiếp tục đưa vào máy ép sơ bộ sau khi đi qua nam châm điện để hút các vật lạ

bằng sắt, thép

Hình 3.1 – Máy băm I [16] Hình 3.2 – Máy băm II [16]

b Ép mía

- Mục đích: Tách một phần lượng đường trong mía và tạo điều kiện thuận lợi

cho giai đoạn khuếch tán đạt hiệu quả cao

- Mía sau khi xử lý sơ bộ được đưa vào máy ép dập 3 trục để lấy, ở đây nước

mía được lấy ra khoảng 65 – 70% và phần đường còn lại trong bã được đưa vào

thiết bị khuếch tán

Hình 3.3 – Máy ép 3 trục [26]

c Khuếch tán bã

- Mục đích: Thu hồi tối đa lượng đường còn trong bã

- Bã mía sau khi ra khỏi máy ép còn khoảng 30 – 35% lường đường, được đưavào thiết bị khuếch tán Nước dùng để khuếch tán có hai loại: nước mới (nướcnguyên) và nước ép từ bã Tại đây, nhờ sự chênh lệch nồng độ đường trong bã vàtrong nước nên đường trong bã sẽ chuyển vào trong nước Bã mía sau khi ra khỏithiết bị khuếch tán còn nhiều nước (độ ẩm khoảng 86%) Để tách kiệt nước trong

bã, ta dùng hai máy ép 3 trục Nước ép từ bã ướt sau khi được xử lý được đưa trở lạikhuếch tán nhằm thay thế cho một phần nước mới Bã sau khi tách nước cònkhoảng 45 – 47% nước được dùng làm nguyên liệu đốt lò hơi

- Thiết bị: Sử dụng thiết bị khuếch tán bã của De Smet Nhiệt độ nước khuếchtán khoảng 70 - 730C, thời gian khuếch tán khoảng 30 phút

Hình 3.4 - Thiết bị khuếch tán [23]

3.2.2.4 Làm sạch và cô đặc nước mía

a Gia vôi sơ bộ

- Mục đích: Gia vôi sơ bộ để trung hoà nước mía

hỗn hợp nhằm tránh chuyển hoá đường, tạo điểm

đẳng điện để ngưng kết một số protein

- Ở giai đoạn này, có bổ sung P2O5 ở dạng H3PO4

hàm lượng 300 mg/l để làm cơ sở cho quá trình gia

vôi lần 2

- Thông số kỹ thuật:

+ Nước mía hỗn hợp có pH = 5 – 5,5, sau khi

gia vôi đạt pH = 6 – 6,4

+ Nồng độ sữa vôi: 8 – 10Be

- Thiết bị gia vôi sơ bộ: Thiết bị gia vôi loại hình trụ đáy chóp cụt, có cánhkhuấy, làm việc liên tục

b Gia nhiệt lần 1

- Mục đích:

+ Tạo điều kiện cho các phản ứng hoá học xảy ra

+ Làm kết tủa và đông tụ một số keo ưa nước

+ Sát trùng nước mía

Hình 3.6 – Thiết bị gia nhiệt ống chùm

Hình 3.5 – Thiết bị gia vôi

- Thông số kỹ thuật: Sau khi gia sơ bộ, nước mía được đưa vào thiết bị gia nhiệt để nâng nhiệt độ lên 90-1050C.

- Thiết bị: Sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm

+ Tạo ra điểm đẳng điện để ngưng kết thêm một số chất keo

- Sau khi gia vôi lần hai, pH nước mía đạt 7,6 - 8,2

- Thiết bị gia vôi lần 2 giống thiết bị gia vôi lần 1

d Gia nhiệt lần 2

- Mục đích:

+ Giảm độ nhớt của nước mía, giảm tỉ trọng nước mía, tăng nhanh tốc độ lắng

+ Tiêu diệt vi sinh vật

- Nhiệt độ gia nhiệt lần này là 100 – 1050C

- Thiết bị: giống thiết bị gia nhiệt lần 1

e Lắng trong

- Mục đích: Lắng nhằm thu nước mía trong

sau khi tách loại hoàn toàn bùn và cặn nhỏ

ra khỏi nước mía hỗn hợp Quá trình lắng

làm việc dựa trên tác dụng của trọng lực,

các hạt rắn kích thước lớn và các kết tủa sẽ

lắng tự nhiên

- Thiết bị: sử dụng thiết bị lắng trọng lực

Hình 3.7 – Thiết bị lắng trong [21]

f Lọc chân không

- Mục đích: Nước mía sau khi lắng thu được nước mía trong và nước bùn Nước mía trong thì được đưa đi gia nhiệt lần 3 rồi cô đặc, còn nước bùn thì được đi qua thiết bị lọc bùn để lấy 1 phần đường còn sót lại trong nước bùn

- Thiết bị: Chọn thiết bị lọc chân không kiểu thùng quay, tốc độ thùng quay 1 –2,5 vòng/phút, nhiệt độ nước bùn lọc là 85 – 900C

Hình 3.8 – Mô hình thiết bị lọc chân không [16]

g Gia nhiệt 3

- Mục đích: Nhằm tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào nồi cô đặc, không mất thời gian đun sôi ở thiết bị cô đặc

- Nhiệt độ nước mía hỗn hợp sau khi gia nhiệt lần 3 là 110 – 1150C

- Thiết bị gia nhiệt lần 3 giống thiết bị gia nhiệt lần 1 và lần 2

thứ này được dùng để gia nhiệt nước mía và nấu đường, hơi của nồi cuối được đưa vào thiết bị ngưng tụ baromet Dung dịch tự chảy từ nồi này sang nồi khác nhờ sự chênh lệch áp suất giữa các nồi Dung dịch đị trong ống, hơi đi ngoài ống, ở giữa buồng đốt có ống tuần hoàn Hệ thống bốc hơi này có thể tận dụng được nguồn hơi thứ triệt để, thời gian bốc hơi nhanh, giảm được chi phí về năng lượng

quá bão hoà tạo điều kiện thuận lợi cho

sự xuất hiện các tinh thể đường và nuôi

cho những tinh thể đường lớn lên đến

kích thước theo yêu cầu bảo đảm chất

lượng đường thành phẩm Sản phẩm của quá trình nấu đường gọi là đường non, nógồm tinh thể đường và mật cái

- Ta chọn chế độ nấu đường 3 hệ Đây là chế độ nấu phổ biến nhất để nhậnđược đường cát với độ tinh khiết cao Nấu đường được tiến hành ở điều kiện chânkhông, tuỳ thuộc vào từng loại đường và từng giai đoạn nhưng thông thường áp suất

từ 640 – 670 mmHg, nhiệt độ 60 – 700C nhờ vậy tránh được hiện tượng phân huỷ

và caramen hoá đường Sacaroza Thời gian nấu của các mẻ như sau:

+ Non A: 2 - 4 h/mẻ, nhiệt độ nấu 60 – 650C

+ Non B: 4 - 6 h/mẻ, nhiệt độ nấu 70 – 800C

+ Non C: 8 - 12 h/mẻ, nhiệt độ nấu 70 – 800C

- Chọn thiết bị nấu đường dạng ống chùm thẳng đứng có ống tuần hoàn trungtâm đảm bảo cho sự đối lưu của đường non có độ nhớt lớn, thiết bị này có tốc độtruyền nhiệt lớn, cấu tạo đơn giản nên dễ dàng vệ sinh và lắp đặt

Hình 3.11 – Thiết bị nấu đường [16]

c Trợ tinh

- Mục đích: Để tinh thể đường ổn định, nếu tiếp tục nấu ở chế độ chân không,

do độ nhớt đường non lớn nên tốc độ kết tinh phần đường còn lại rất chậm, thờigian kéo dài ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc của sản phẩm, không hiểu quả kinh

tế Vì vây khi nấu đến nồng độ chất khô nhất định đối với mỗi nồi, tiến hành chođường non vào thiết bị trợ tinh để trợ tinh thêm, đồng thời tạo điều kiện thuận lợicho quá trình ly tâm

- Nguyên tắc của quá trình trợ tinh là giảm nhiệt độ làm cho đường non tiếptục quá bão hoà và kết tinh

+ Đối với đường non A và B do mật A, B còn dung phối liệu nấu lại nênviệc kết tinh làm lạnh không cần phải nghiêm ngặt lắm Vì vậy sử dụng thiết bị trợtinh có cánh khuấy ruột gà

+ Đối với trợ tinh C, do mật C là mật cuối tạp chất nhiều, độ nhớt cao,không dùng nấu lại nên yêu cầu phải làm cho tinh thể đường hấp thụ phần đường

trong mẫu dịch ở mức độ cao nhất để giảm tổn thất đường trong mật cuối Vì vậythiết bị trợ tinh C phải có hệ thống cánh khuấy và làm lạnh cưỡng bức đồng thờigian trợ tinh dài

+ Trợ tinh non A là 2 – 4h, trợ tinh non B là 4 – 6h, trợ tinh non C là 18 –20h

- Thiết bị trợ tinh: Chọn thiết bị trợ tinh A, B là loại trợ tinh ngang dạng ốngxoắn ruột gà, thiết bị trợ tinh C là đĩa khuyết quay

- Sau khi ly tâm ta thu được đường và mật cái, nhiệt độ đường non là 550C.Với đường thô ta không cần dùng nước hay hơi để rửa nhằm giữ màu vàng nâuđúng theo tính chất của đường thô

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

A, B có độ nhớt thấp ta chọn thiết bị ly tâm gián đoạn, với non C chon thiết bị lytâm liên tục

Hình 3.12 – Ly tâm gián đoạn [23] Hình 3.13 – Ly tâm liên tục [23]

3.2.2.6 Sấy đường

- Mục đích: Sau khi ly tâm, đường cát có độ ẩm cao từ 0,6 – 2% cần được làmkhô để bảo quản Sấy nhằm là giảm độ ẩm, làm màu sắc hạt đường bóng sáng tạođiều kiện tốt cho công tác bảo quản, đường thành phẩm không bị biến chất trongthời gian lưu kho Đối với đường thô sau khi sấy độ ẩm phải đạt 0,1% mới có thểbảo quản trong thời gian dài

- Thiết bị: Sử dụng thiết bị sấy thùng quay

Hình 3.13 Thiết bị sấy thùng quay [19]

3.2.2.7 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 vón cục trong bảo quản Qúa trình làm nguội dọc theo băng tải ta

bố trí quạt thổi nhằm đẩy nhanh việc làm nguội Từ băng tải làm nguội, đường đượcchuyển tới sàng phân loại để tách các hạt đường không đạt yêu cầu về kích thước,phần đường này được hoà tan và nấu trở lại

- Đường thành phẩm sau khi phân loại đạt yêu cầu sẽ được chuyển đến xilochứa đường thành phẩm rồi đưa đi đóng bao

- Bảo quản đường thành phẩm là một công đoạn quan trọng, ảnh hưởng đếnthời gian sử dụng và chất lượng đường thành phẩm Đường được lưu trong kho có

độ thoáng cao và cách ẩm tốt

CHƯƠNGIV: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

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

- Hàm lượng đường sacaroza 12,18 %

- Lượng nước khuếch tán 160 %

4.1 Tính toán 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 × 12,18 % = 12,18 (T)

- KL xơ = G × % xơ trong mía = 100 ×11,52% = 11,52 (T)

- KL chất không đường = G ×% chất không đường = 100 × 2,78% = 2,78 (T)

- KL chất tan trong mía = KL đường + KL chất không đường

- KL bã = KL chất khô + KL xơ + KL nước mía trong bã

= 100 x = 0,30111,52 100

49,25 -

chất khô KL

NMHH trong

đường

% = 1411,,949659 × 100 = 81,509 (%)

- Dung tích của NMHH = tỷ NMHHtrọng

KL

=1024 , 416 10 3

708 , 236

4.2 Tính toán công đoạn làm sạch

Các số liệu ban đầu ( theo tài liệu [5-43])

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

- Hàm lượng CaO có hiệu trong vôi Chọn 80%

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

- Lượng đường tổn thất so với đường trong mía 0,5 %

4.2.1 Tính vôi và sữa vôi

- Kl CaO cần = Kl mía ép x %CaO100cóhiêu = 100 x 0,08% = 0,08 (T)

- Kl vôi cần = HlCaOKLcóCaOhiêu trongcóhiêu vôi = 0,08 x

0

×100 =0,862 (T)

- Kl nước trong sữa vôi = KL sữa vôi - KL vôi = 0,862 – 0,1 = 0,762 (T)

- Thể tích sữa vôi =

d

vôi sua KL

= 1,0740,862 = 0,803 (m3)

- Trong sản xuất người ta chia 2 giai đoạn :

+ Gia vôi sơ bộ: dùng 1/3 tổng lượng vôi

Kl vôi dùng gia vôi sơ bộ = 0,1 x 1/3 = 0,033 (T)

Kl sữa vôi dùng gia vôi sơ bộ = 0,862 x 1/3 = 0,287 (T)

+ Gia vôi trung hoà: dùng 2/3 tổng lượng vôi

Kl vôi dùng trung hoà = 0,1 x 2/3 = 0,067 (T)

Kl sữa vôi dùng trung hoà = 0,862 x 2/3 = 0,575 (T)

4.2.2 Tính nước mía gia vôi

 Nước mía hỗn hợp gia vơi sơ bộ

- KL nước mía gia vơi sơ bộ(GVSB) = KL NMHH + KL sữa vơi GVSB

14

×100 = 6,2 %Với Bx = 6,2 % tra bảng (1.87)/ [10-64] ta cĩ  = 1024,455 kg/m3

- Dung tích NMGVSB =KL nướcTỷ trọngmíagiavôi=1024236,,955455x1000

 Gia vơi trung hịa

- KL nước mía gia vơi trung hồ (GVTH) = KL NMGVSB + KL sữa vơi giavơi trung hồ = 236,995 + 0,575 = 237,570 (T)

- KL chất tan trong NMTH = KL chất tan trong NMHH + CaO cĩ hiệu

KL nước mía sau GVSB

% đường trong NM sau GVSB

% chất tan trong NM sau GVSB

KL chất tan trong NMTH

KL nước mía sau GVTH

KL nước bùn

- Thể tích nước bùn = = 261,,18133= 26,146 (T)

4.2.4 Tính nước mía lắng trong

- KL nước mía lắng trong = KL nước mía TH – KL nước bùn

- KL bã nhuyễn cho vào bùn = 100 x 0,01 = 1 (T)

- KL nước trong bã nhuyễn = 1x 0,4925 = 0,4925 (T)

- KL chất tan trong bã nhuyễn = 1 – 0,4925 = 0,5085 (T)

- % đường trong chè trong = 100 x

- Thể tích nước chè trong = KL chè trong / KLR chè trong

Với Bx nước chè trong = 6,061% tra bảng [1.87/(10- 64)] ta có khối lượng riêngcủa chè trong là: 1023,682 kg/m3 : VCT = 1023238,,570682 100 = 233,051 (m3)

% đường trong nước chè

% chất tan trong nước chè

- KL bùn lọc kiểm tra = 100 x 1000,2 = 0,2 (T)

- KL bùn khô = KL bùn lọc x % chất khô trong bùn = 0,2 x

100

40 = 0,08 (T)

KL đường trong mật chè sau LKT

KL chất tan của mật chè sau LKT

100( Ap mật chè sau LKT- Ap NMHH)

Ap mật chè sau LKT(100- Ap NMHH)