Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại theo phương pháp so2 năng suất 5280 tấn míangày

i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè, giúp em hiểu rõ hơn về sản ph

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

*

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT ĐƯỜNG HIỆN ĐẠI

TÓM TẮT

Xây dựng một nhà máy sản xuất đường hiện đại theo phương pháp SO2, đây là một loại thực phẩm quan trọng trong sự sống của con người Nó đóng góp lớn đối với ngành kinh tế quốc dân đồng thời tạo công ăn việc làm cho người lao động Vì vậy, tôi thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại theo phương pháp SO2 với năng suất 5280 tấn mía/ngày tại xã Bình Điền, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế Với dây chuyền công nghệ hiện đại, tận dụng tối đa máy móc phục vụ cho dây chuyền sản xuất, đồng thời đào tạo công nhân có tay nghề cao, để tạo sản phẩm đường có chất lượng tốt nhất

Với năng suất nhà máy là 5280 tấn mía/3 ca/ngày và các số liệu là: Hàm lượng đường sacaroza 11,8%; chất không đường 2,8%; thành phần xơ 10,4%; nước trong mía 75%; GP bã 75,8%; hiệu suất lấy nước mía 97,5%; độ ẩm bã 48,2%

Nhà máy được xây dựng trên khu đất có diện tích 45760 m2, kích thước (L x W =

260 × 176) m gồm có phân xưởng sản xuất chính 2 tầng và nhiều công trình phụ khác như: Kho thành phẩm, kho chứa nguyên liệu, khu hành chính…

- Chương 8: Tính hơi nước

- Chương 9: Kiểm tra sản xuất

- Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT ĐƯỜNG HIỆN ĐẠI THEO PHƯƠNG

PHÁP SO2 NĂNG SUẤT 5280 TẤN MÍA/NGÀY

2 Các số liệu cho trước:

+ Hàm lượng đường sacaroza : 11,8%

+ Lượng nước thẩm thấu: chọn trong khoảng từ w = 22-25%

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

ii

- Tính xây dựng

- Tính hơi, nước

- Kiểm tra sản xuất

- An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

4 Các bản vẽ (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước các bản vẽ):

- Bản vẽ tầng một mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3)

- Bản vẽ mặt bằng tầng hai phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3)

- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3)

- Bản vẽ sơ đồ hơi và nước (Ao), (A3)

- Bản vẽ mặt bằng tổng thể nhà máy (Ao), (A3)

5 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 06/02/2017

7 Ngày hoàn thành đồ án: 15/05/2017

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Trưởng Bộ môn ……… Người hướng dẫn

i

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp

ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè, giúp em hiểu rõ hơn về sản phẩm đường, nắm kĩ hơn dây chuyền công nghệ, lựa chọn phương án lắp đặt, bố trí thiết bị trong phân xưởng cũng như cách tính toán để thiết kế nhà máy hiệu quả và kinh tế nhất Tuy nhiên, với kiến thức bản thân còn hạn chế nên đồ án còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh, giảng viên Khoa Hóa - trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo

em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy

cô giáo trong trường Đại học Bách Khoa nói chung, các quý thầy cô trong Bộ môn Khoa Hóa nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp

đỡ em trong suốt quá trình học tập Với nhiệm vụ được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO2 năng suất 5280 tấn mía/ngày đã giúp em thêm hiểu rõ hơn về những gì mình đã học

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập giúp em vượt qua những khó khăn và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Tuất

ii

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình đồ án tốt nghiệp độc lập của riêng mình em Các số liệu, cơ sở lý thuyết, tài liệu tham khảo sử dụng phân tích trong bài đồ án có nguồn gốc rõ ràng, cụ thể, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả trong bài đồ án

do em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ bài tốt nghiệp khác

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Tuất

iii

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 6

2.1 Nguyên liệu mía 6

2.2 Cơ sở lý thuyết trong quá trình sản xuất đường 8

2.3 Ý nghĩa của ngành công nghiệp chế biến đường 13

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14

3.1 Chọn phương pháp sản xuất 14

3.2 Quy trình công nghệ 15

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 18

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 30

4.1 Tính cân bằng vật chất cho công đoạn ép mía 30

4.2 Tính cân bằng vật chất cho công đoạn làm sạch 32

4.3 Bốc hơi và làm sạch mật chè 38

4.4 Nấu đường 40

4.5 Tính khối lượng các thành phần, bán thành phẩm, thành phẩm của công đoạn nấu đường theo năng suất nhà máy 46

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NHIỆT 51

5.1 Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc nhiều nồi 51

5.2 Cân bằng nhiệt cho hệ gia nhiệt 55

5.3 Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường 57

5.4 Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc 64

5.5 Nhiệt dung cho các yêu cầu khác 67

CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 72

CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG 95

7.1 Tính nhân lực lao động 95

iv

7.2 Các công trình xây dựng 98

CHƯƠNG 8: TÍNH HƠI, NƯỚC 107

8.1 Tính hơi 107

8.2 Tính nước 108

CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 110

9.1 Kiểm tra sản xuất 110

9.2 Cách xác định một số chỉ tiêu 110

CHƯƠNG 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP 115

10.1 An toàn lao động 115

10.2 Vệ sinh công nghiệp 116

KẾT LUẬN 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC

iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 2.1 Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía 6

BẢNG 4.1 Bảng Ap, Bx của nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm 41

BẢNG 4.2 Bảng nguyên liệu nấu non C 43

BẢNG 4.3 Bảng nguyên liệu nấu non B 44

BẢNG 4.4 Bảng nguyên liệu nấu non A 45

BẢNG 4.5 Khối lượng sản phẩm và bán thành phẩm tính theo năng suất nhà máy

47

BẢNG 4.6 Bảng tổng kết cân bằng vật chất phân xưởng nấu đường 49

BẢNG 5.1 Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu 53

BẢNG 5.2 Hiệu số áp suất 54

BẢNG 5.3 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh 54

BẢNG 5.4 Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi 55

BẢNG 5.5 Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng 57

BẢNG 5.6 Nguyên liệu nấu non A 58

BẢNG 5.7 Kết quả tính toán thông số nấu non A 59

BẢNG 5.8 Nguyên liệu nấu non B 60

BẢNG 5.9 Kết quả tính toán thông số nấu non A 61

BẢNG 5.10 Nguyên liệu nấu non C 62

BẢNG 5.11 Kết quả tính toán thông số nấu non C 62

BẢNG 5.12 Nguyên liệu nấu giống B,C 63

BẢNG 5.13 Kết quả tính toán thông số nấu giống B, C 64

BẢNG 5.14 Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu 64

BẢNG 5.15 Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi 66

BẢNG 5.16 Nhiệt dùng cho gia nhiệt 68

BẢNG 5.17 Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhá máy 71

BẢNG 6.1 Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt 77

BẢNG 6.2 Kết quả tính toán diện tích truyền nhiệt 85

BẢNG 6.3 Kết quả tính nhiệt nồi nấu 87

BẢNG 6.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu 87

BẢNG 6.5 Kết quả tính toán thiết bị nấu 89

BẢNG 6.6 Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh 90

BẢNG 6.7 Bảng tổng kết thiết bị 94

v

BẢNG 7.1 Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch 95

BẢNG 7.2 Số công nhân làm việc trong một ca và một ngày 96

BẢNG 7.3 Nhân lực lao động gián tiếp 98

BẢNG 7.4 Bảng tổng kết diện tích các công trình xây dựng 105

HÌNH 2.1 Công thức hóa học của đường sacaroza 7

HÌNH 2.2 Đồ thị bão hòa của sacaroza 12

HÌNH 3.1 Tiếp nhận mía 18

HÌNH 3.2 Máy băm mía 19

HÌNH 3.3 Máy đánh tơi 19

HÌNH 3.4 Sơ đồ ép và thẩm thấu kép 10

HÌNH 3.5 Máy ép 3 trục 20

HÌNH 3.6 Thiết bị gia vôi sơ bộ 21

HÌNH 3.7 Thiết bị gia nhiệt 22

HÌNH 3.8 Thiết bị thông SO2 lần 1 và trung hòa 23

HÌNH 3.9 Thiết bị lắng có cánh khuấy 23

HÌNH 3.10 Thiết bị lọc chân không 24

HÌNH 3.11 Thiết bị bốc hơi 25

HÌNH 3.12 Thiết bị lọc kiểm tra 26

HÌNH 3.13 Nồi nấu đường 26

HÌNH 3.14 Thiết bị trợ tinh 27

HÌNH 3.15 Thiết bị ly tâm đường non A, non B 28

HÌNH 3.16 Thiết bị ly tâm đường non C 28

HÌNH 3.17 Máy sấy thùng quay 29

HÌNH 4.1 Sơ đồ cân bằng vật chất cho nấu đường 3 hệ 48

HÌNH 6.1 Băng tải cấp mía 73

HÌNH 6.2 Dao băm 74

HÌNH 6.3 Máy đánh tơi 75

HÌNH 6.4 Thùng cân tự động 76

HÌNH 6.5 Thùng gia vôi 76

HÌNH 6.6 Thiết bị gia nhiệt 78

HÌNH 6.7 Thiết bị sunfit, trung hòa 79

HÌNH 6.8 Thiết bị SO2 lần 2 81

HÌNH 6.9 Thùng lắng 82

HÌNH 6.10 Thiết bị lọc chân không thùng quay 83

vi

HÌNH 6.11 Thiết bị lọc nhiều ống 84

HÌNH 6.12 Thiết bị bốc hơi 85

HÌNH 6.13 Nồi nấu 88

HÌNH 6.14 Thiết bị trợ tinh 90

HÌNH 6.15 Trợ tinh 91

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng xu thế phát triển hiện đại hóa, công nghiệp hóa, thì nhu cầu ăn uống càng được coi trọng, đặc biệt là về chất lượng Vì vậy ngành công nghệ thực phẩm ngày càng không ngừng vươn lên phát triển ngang tầm với các ngành công nghiệp khác về mặt số lượng lẫn chất lượng Ngoài các ngành công nghệ thực phẩm nói chung thì ngành sản xuất đường cũng phát triển rất mạnh mẽ Đường là thực phẩm không thể thiếu được cho đời sống nó cung cấp năng lượng 1kg cung cấp 300÷400 kcalo và không chỉ là khẩu phần trong các bữa ăn hằng ngày mà còn là nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm thực phẩm như: công nghiệp thực phẩm bánh kẹo, nước giải khát, sữa, đồ hộp thịt cá… Ngành công nghiệp sản xuất đường phát triển thì kéo theo các ngành nông nghiệp khác phát triển dẫn đến cơ sở sẽ được xây dựng và cải tiến rất lớn: ngành làm giấy, xenlulose, ván ép sản xuất từ bã mía, ngành sản xuất phân bón vi sinh từ bùn lọc, các ngành công nghệ lên men, công nghệ sản xuất rượu cồn, bột ngọt,

mì chính, các axit hữu cơ, axit axetic, axit xitric, axit lactic và thức ăn gia súc [4, tr15]

Mía là cây công nghiệp ngắn ngày cho hiệu quả kinh tế cao, tạo công ăn việc làm cho người dân, cải tiến đời sống cho nhân dân, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân đi lên Đứng trước tình hình đó nhà nước ta đã đồng thời đưa ra các giải pháp về tăng diện tích trồng mía và mở rộng quy mô cho các nhà máy sản xuất đường, ngành mía đường phát triển đã giúp nông dân khai hoang, phục hóa, chuyển đổi cơ cấu cây trồng Hầu hết các nhà máy đường đều được đặt ở vùng nông thôn, nên bộ mặt nông thôn đã được đổi mới, giải quyết việc làm cho hơn 1 triệu lao động trong nông nghiệp [37] Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, nhiều vùng đất đai từ Bắc đến Nam rất thuận tiện cho phát triển trồng mía, vì thế ngành sản xuất đường có tiềm năng rất lớn Từ những phân tích trên thì viêc xây dựng thêm nhà máy đường và việc đầu tư để phát triển diện

tích vùng trồng mía là điều vô cùng cấp bách và cần thiết

Chính vì vậy trong đồ án tốt nghiệp này, em đã thực hiện đề tài “thiết kế nhà máy

sản xuất đường hiện đại theo phương pháp SO 2 năng suất 5280 tấn mía/ ngày” là

phù hợp tình hình hiện tại của Việt Nam

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất đường nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu sang nước khác Vì vậy, việc xây dựng một nhà máy đường mới là rất cần thiết nhằm góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt đường hiện nay Đối với việc thiết kế một nhà máy, điều kiện tiên quyết ban đầu là chọn được địa điểm để xây dựng nhà máy, vì nó quyết định sự sống còn của nhà máy

Vì vậy, tôi chọn đặt nhà máy ở miền Trung, cụ thể là tại tỉnh Thừa Thiên Huế

Trước đây, ở tỉnh Thừa Thiên Huế có 2 nhà máy đường: một là ở xã Bình Điền huyện Hương Trà đã phá sản mà nguyên nhân chính là thiếu trang thiết bị kĩ thuật, nguồn tiêu thụ sản phẩm…, nhà máy đường KCP ở huyện Phong Điền chưa đi vào hoạt động lại đình công vì yếu tố khách quan với đối tác nước ngoài (Ấn Độ) [14] Như vậy hiện nay ở tỉnh Thừa Thiên Huế không có nhà máy đường nào, nên nguồn nguyên liệu chưa được sử dụng thích đáng Vì vậy việc đầu tư xây dựng nhà máy đường ở đây là rất thích hợp Muốn thiết lập được như vậy cần nghiên cứu các đặc điểm sau của vùng đất

này

1.1 Đặc điểm thiên nhiên của vị trí xây dựng

Nhà máy được đặt ở xã Bình Điền, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế, diện tích 520 km2 Phía Đông là sông Bình Điền, phía Nam giáp huyện Hương Thủy, phía Bắc giáp huyện Phong Điền, phía Tây là vùng đồi núi Vùng đất màu mỡ cho năng suất mía cao và vùng đất trồng rộng

Thời tiết khí hậu:

Nhiệt độ bình quân 25oC, độ ẩm bình quân mùa hè là 76%, mùa đông là 90% Lượng mưa bình quân 2740 mm/năm phân bố ở các tháng trong năm, phù hợp cho cây mía phát triển tốt

Hướng gió chủ đạo là hướng Tây Bắc [15]

1.2 Vùng nguyên liệu

Mỗi nhà máy chế biến đều phải có một vùng nguyên liệu ổn định Việc xác định vùng nguyên liệu cho nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào khả năng cung cấp nguyên liệu của địa phương

Nguyên liệu cung cấp chính cho nhà máy là những vùng lân cận như: xã Bình Thành, Hương Thọ, Hương Bình, Hồng Tiến… (huyện Hương Trà), xã Phong An, Phong Mỹ, Phong Chương, Phong Sơn, Phong Thu…(huyện Phong Điền), xã Quảng Vinh, Quảng Phú…(huyện Quảng Điền)

Ngoài ra, khhi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta cần

mở rộng thêm vùng nguyên liệu băng cách đầu tư vốn cho nông dân, khuyến khích

dùng giống mới đạt năng suất cao

1.3 Hợp tác hóa

Nhà máy đặt ở xã Bình Điền huyện Hương Trà là nhà máy sản xuất ra đường thuận lợi cho việc hợp tác với các nhà máy trong và ngoài tỉnh như: nhà máy chế biến thực phẩm 118B Lý Thái Tổ (khu công nghiệp Bắc An Hòa), nhà máy chế biến rượu Xakê

ở xã Thủy Xuân huyện Hương Thủy, bã bùn làm phân bón vi sinh, và các nhà máy sản xuất thực phẩm ở Đà Nẵng…Ngoài ra việc liên kết với các nhà máy lân cận sẽ tăng cường khả năng sử dụng những công trình về điện, nước, giao thông… giúp cho quá trình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm được thuận lợi, góp phần năng cao hiệu quả hoạt

động, giảm chi phí vận chuyển

1.4 Nguồn cung cấp điện – hơi – nước

Trong nhà máy đường, điện được cấp cho các thiết bị, động cơ, máy móc, máy bơm, cấp cho hoạt động của lò hơi và cho sinh hoạt của công nhân, vì vậy lượng điện tiêu thụ rất lớn Nguồn cung cấp điện chủ yếu lấy từ trạm điện tuabin hơi của nhà máy khi sản xuất với hiệu điện thế 220/380V Ngoài ra còn sử dụng nguồn điện từ trạm thủy điện Bình Điền được hạ thế xuống 220/380V để sử dụng khi khởi động máy và khi máy không hoạt động thì dùng sinh hoạt các hoạt động trong nhà máy

Cần thiết kế lò hơi với áp lực cao và công suất lớn để đảm bảo cung cấp hơi liên tục và đầy đủ cho nhà máy Trong quá trình sản xuất để tiết kiệm hơi ta lấy hơi thứ từ các thiết

bị bốc hơi cung cấp cho các thiết bị kế tiếp, gia nhiệt, nấu đường, cô đặc, sấy.v.v.nhằm nâng cao việc tận dụng cũng như hiệu quả kinh tế cho nhà máy

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, thiết bị, sinh hoạt…Tuỳ vào mục đích sử dụng mà 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 song Bình Điền nên phải được xử lý trước khi đưa vào sản xuất do nguồn nước còn nhiều tạp chất Nước trong sản xuất có các dạng sau:

Nước lắng trong: Nước lấy từ sông bơm lên qua bể lắng để loại các tạp chất cơ học Loại này dùng để làm nguội thiết bị máy móc, vệ sinh công nghệp, cứu hỏa

Nước lọc trong: Nước sau khi lắng được mang đi lọc để loại triệt để các tạp chất còn lại khi lắng Được dùng trong quá trình chế luyện, tinh luyện, thẩm thấu, lọc Nước sau khi lọc phải đạt các tiêu chí sau:

Độ cứng: 20

Yêu cầu đặt ra cho vấn đề thoát nước thải và khí thải của nhà máy là rất cấp bách

Vì nước thải ra chủ yếu chứa các chất hữu cơ là môi trường vi sinh vật dễ phát triển, làm cho dễ lây nhiễm dụng cụ thiết bị và nguyên liệu trong quá trình sản xuất, ảnh hưởng lớn đến chất lượng thành phẩm Mặt khác tránh đọng nước thường xuyên làm ngập móng tường, móng cột ảnh hưởng đến việc xây dựng

Nước thải của nhà máy phải tập trung lại và xử lý trước khi xả ra sông theo đường cống riêng Trong quá trình xử lý, rác rưởi đem đi xử lý định kỳ Còn bùn lắng được đem ủ yếm khí và phơi để làm phân bón vi sinh và khí thải nhiều bụi, khói từ lò hơi, lò sấy cần được tách bụi bằng xyclon rồi mới thải ra ngoài môi trường

1.7 Giao thông vận tải

Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng đối với các nhà máy đường, nhà máy phải vận chuyển hằng ngày một khối lượng rất lớn nguyên liệu về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ Vận chuyển chủ yếu bằng đường

bộ, nhà máy sử dụng tuyến quốc lộ 1A và đường nông thôn đã được nâng cấp để giảm chi phí vận chuyển, hoạt động lưu thông dễ dàng

1.8 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Trong nhà máy lò hơi là nơi cần nhiên liệu nhiều nhất Nhằm giảm bớt vốn đầu tư, tăng hiệu suất tổng thu hồi nhà máy dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi Thời kì không có bã mía dùng nhiên liệu khác như dầu FO, củi đốt Còn để bôi trơn cho các thiết bị khác 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

1.9 Nguồn nhân lực

Huyện Hương Trà có phần lớn dân cư sống bằng nghề nông và lâm, 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 Đội ngũ cán bộ kỹ sư

do các trường đại học, cao đẳng trong và ngoài tỉnh cung cấp: Đại học Đà Nẵng, đại học Quảng Nam, Đại học Nông Lâm Huế…có trình độ khoa học kỹ thuật tốt đáp ứng được các nhu cầu của nhà máy

1.10 Năng suất nhà máy

Dựa vào vị trí địa lí thuận lợi cả về vùng nguyên liệu và khả năng tiêu thụ sản phẩm nên chọn năng suất nhà máy là 5280 tấn mía/ngày Khả năng tiêu thụ được lượng đường do nhà máy sản xuất ra là rất lớn

Kết luận: Qua thăm dò và nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên cũng như cơ sở hạ

tầng, nguồn nhân lực… cho ta thấy việc xây dựng nhà máy đường tại xã Bình Điền, huyện Hương Trà, Thừa Thiên Huế là hoàn toàn khả thi Qua đó tạo công ăn việc làm cho công nhân giải quyết vấn đề lao động dư thừa, nâng cao đời sống nhân dân, đồng thời góp phần phát triển kinh tế khu vực miền trung nói riêng cũng như cả nước nói chung

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Nguyên liệu mía

2.1.1 Thành phần hóa học của mía

Thành phần hóa hoá học của mía bao gồm nhiều loại mà trong đó hàm lượng đường sacaroza chiếm cao nhất Ngoài ra thành phần của mía phụ thuộc vào giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ chín, sâu bệnh…

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nước mía trong cây mía [5, tr13]

Thành

phần Tên các chất Tỷ lệ

(%)

Thành phần

Tên các chất Tỷ lệ (%)

Đường

Sacaroza 12,0

Xơ

Xenluloza 5,5 Glucose 0,9 Pentosan 2,0 Fructoza 0,6 Chất keo 0,5

Hình 2.1 Công thức hóa học của đường sacaroza

❖ Tính chất lý học [8, tr5]

Tồn tại ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu

Tỷ trọng 1,5879 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186-188oC

Độ hoà tan: Tan tốt trong nước, độ hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng

Độ ngọt: Độ ngọt của đường do gốc OH tạo nên Nếu lấy độ ngọt của saccaroza

là 100 để so sánh thì: lactose (16) < maltose(32) < glucoza(74) < saccaroza < fructoza (173)

Độ nhớt: Tỷ lệ thuận với nồng độ, tỷ lệ nghịch với nhiệt độ

Tính chất khúc xạ của dung dịch đường: Nồng độ dung dịch đường càng lớn thì chiết xuất càng lớn

Tính chất quay cực của đường saccaroza: Đường saccaroza làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng sang phải Độ quay cực riêng của saccaroza rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ

❖ Tính chất hóa học của đường sacaroza [2, tr17]

Tác dụng của axit: Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza theo phản ứng:

Tác dụng của kiềm: Phân tử đường sacaroza không có nhóm hydroxyl glucozit nên

không có tính khử

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

C12H22O11 + NaOH HOH + NaC12H21O11

Khi tác dụng với vôi, ta sẽ thu được các phức sacarat như sau:

C12H22O11.CaO.H2O: monocanxi sacarat

C12H22O11.2CaO.2H2O: dicanxi sacarat

C12H22O11.3CaO.3H2O: tricanxi sacarat Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc thì sacaroza bị phân hủy thành glucoza, fructoza, lactoza, axit hữu cơ và các tạp chất có màu vàng, vàng nâu Môi trường có pH càng lớn thì đường sacaroza bị phân hủy càng nhiều

Phản ứng tạo caramen: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (160 – 180oC), sacaroza

mất nước tạo thành caramen còn gọi là đường mất nước có màu từ vàng đến đen Phản ứng chuyển hóa và oxy hóa bới enzym: Dưới tác dụng của enzym invertaza, đường sacaroza sẽ chuyển thành glucoza và fructoza

2.1.1.2 Các chất không đường

Trong ngành đường, người ta gọi tất cả những chất có trong nước mía trừ sacaroza

là những chất không đường, kể cả glucoza, fructoza, và rafinoza Các chất không đường trong nước mía có thể chia như sau:

- Chất không đường không chứa nitơ: Glucoza, fructoza, axit hữu cơ, chất béo

- Chất không đường chứa nitơ: Anbumin và các chất tương tự, axit amin, amit, NH3, muối nitrat

- Chất màu: Diệp lục tố, xantophin, caroten, melannoidin, caromen…

- Chất không đường vô cơ: K2O, Na2O, P2O5, Ca, Mg [2, tr 17]

2.2 Cơ sở lý thuyết trong quá trình sản xuất đường

Công nghệ sản xuất đường gồm các công đoạn chính: Ép, làm sạch và cô đặc nước mía, nấu đường và kết tinh

2.2.1 Quá trình lấy nước mía

Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử dụng hai phương pháp: ép thẩm thấu và khuếch tán

❖ Phương pháp ép thẩm thấu

Trong phương pháp ép thẩm thấu, nước (hay dung dịch nước đường) có nhiệt độ xấp xỉ 60oC được tưới vào bã trước khi bã vào máy ép tiếp theo Nước dùng để thẩm thấu có thể sử dụng nước lấy từ nước ngưng tụ của các thiết bị đun nóng và cô đặc Lượng nước được sử dụng khoảng 200% so với lượng xơ mía Có nhiều phương án để

bổ sung nước vào các trục ép mía như thẩm thấu đơn, ép thẩm thấu lặp lại hay ép thẩm thấu hổn hợp Trong các phương pháp trên, phương pháp lặp lại hai lần đạt hiệu quả trích ly cao nhất [3, tr 547]

❖ Phương pháp ép khuếch tán

Trong công nghiệp sản xuất đường, khuếch tán có hai dạng: Khuếch tán mía và khuếch tán bã Trong phương pháp khuếch tán mía cây mía được xử lý sơ bộ, sau đó toàn bộ mía được đưa vào thiết bị khuếch tán Nước mía hỗn hợp bao gồm nước thu được từ thiết bị khuếch tán và nước mía sau quá trình ép kiệt bã Còn trong phương pháp khuếch tán bã mía thì mía sau khi sử lý được đưa qua máy ép sơ bộ để thu được khoảng 60 - 65% lượng nước mía có trong cây mía Bã mía sau quá trình ép sơ bộ được đưa vào ngâm trong thiết bị khuếch tán Sau đó sẽ qua máy ép kiệt để tận thu lượng đường còn lại trong bã Thông thường nước vào máy khuếch tán có nồng độ loãng, nhiệt độ 65 - 700C và thời gian lưu trong thiết bị khuếch tán khoảng 25 - 30 phút [3, tr 548]

2.2.2 Quá trình làm sạch nước mía

❖ 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

- Ngưng kết chất keo: Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ keo là 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 gọi là phản ứng ngịch đảo, gây tổn thất đường và làm giảm độ tinh khiết của mật chè, ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường

- Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, sacaroza bị phân huỷ thành các sản phẩm rất phức tạp: Fufurol, metylglioxan, axit lactic, dioxiaxeton…

- Làm phân huỷ đường khử

- Tách loại các chất không đường [2, tr43]

❖ Tác dụng của nhiệt độ

Khống chế được nhiệt độ tốt 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, tr 45]

❖ Tác dụng của các chất điện ly

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

- Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của mật chè do một phần chất keo đã bị loại

- Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu

- Làm tan kết tủa CaSO3 khi dư SO2 [2, tr 47- 48]

- 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 [2, tr 49]

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 [2, tr62]

2.2.4 Quá trình nấu đường và kết tinh

Nấu đường là 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 Quá 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

Quá 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

❖ Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm tinh thể

Trong dung dịch đường mía, các phân tử đường phân bố đều trong không gian phân tử nước và chuyển động hỗn 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 [12, tr 42]

❖ 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 [7, tr 43]

❖ Động học của quá trình kết tinh đường

Quá trình kết tinh đường gồm hai giai đoạn:

- Sự xuất hiện nhân tinh thể được biểu diễn theo đồ thị Trạng thái của dung dịch sacaroza chia làm 3 vùng quá bão hòa:

+ Vùng ổn định:  = 1,1- 1,15 Vùng này tinh thể chỉ lớn lên mà không xuất hiện các tinh thể mới

+ Vùng trung gian:  = 1,2- 1,25 Tinh thể lớn lên và xuất hiện một lượng nhỏ tinh thể mới

+ Vùng biến động:  >1,3 Ở đây, tinh thể sacaroza tự xuất hiện mà không cần tạo mầm hoặc kích thích

- Sự lớn lên của tinh thể: Các phân tử đường khuếch tán đến bề mặt mầm tinh thể

và kết tinh làm tăng kích thước của tinh thể đường Quá trình kết tinh có ý nghĩa rất

Hình 2.2 Đồ thị quá bão hòa của sacaroza

[2, Tr70]

quan trọng, do đó chúng ta cần kiểm soát tốt quá trình này để nấu đường đạt hiệu suất cao [2, tr70]

2.3 Ý nghĩa của ngành công nghiệp chế biến đường

Đường là thức ăn quan trọng cho sự sống của con người: Cũng như tinh bột, protit, chất béo, muối vô cơ, đường là sản phẩm dinh dưỡng chủ yếu cần thiết cho cơ thể con người Chúng ta đều biết năng lượng chủ yếu cần cho cơ thể con người do gluxit cung cấp Đường là một loại gluxit, đường có khả năng biến thành năng lượng dễ và nhanh chóng đó là tính ưu việt của đường so với các thực phẩm khác Ngoài ra đường còn có vị ngọt và ngon

Đóng góp lớn đối với ngành kinh tế quốc dân: Ngoài việc dùng làm thức ăn trực tiếp đường là một loại thực phẩm có nhiều công dụng như làm bánh kẹo các loại, làm nước giải khát, uống chè, cà phê hoặc làm tăng hương vị của các loại thực phẩm khác như trong kỹ nghệ sản xuất đồ hộp hoặc dùng trong y học để chữa bệnh [8, tr10-11]

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương pháp sản xuất

Bước quan trọng được đặt lên hàng đầu để giải quyết được hai vấn đề: Phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất và cho được chất lượng sản phẩm tốt là chọn phương pháp sản xuất tối ưu Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp sản xuất khác nhau nhằm đáp ứng được các yêu cầu sản xuất khác nhau cho từng loại sản phẩm với chất lượng được cải tiến và dần hoàn chỉnh Vậy dưới đây là những phân tích cụ thể của em vì sao lại chọn phương pháp sản xuất đó để phù hợp cho nhà máy của mình

3.1.1 Công đoạn làm sạch nước mía

Hiện nay, có 3 phương pháp làm sạch nước mía trong công nghiệp: phương pháp cacbonat hóa, phương pháp sunfit hóa, phương pháp vôi Nhưng phương pháp vôi chỉ

để sản xuất đường thô, còn sản xuất đường trắng là phương pháp cacbonat hóa và sunfit hóa Phương pháp CO2 cho sản phẩm chất lượng đường tốt có thể dùng trong công nghiệp đồ hộp, hiệu suất thu hồi đường cao… nhưng nó có quy trình công nghệ thiết bị phức tạp, yêu cầu kỉ thuật cao, tiêu hao nhiều năng lượng hóa chất, sử dụng lượng vôi nhiều, dùng nhiều khí CO2, yêu cầu kĩ thuật thao tác cao, vốn đầu tư nhều…

Do đó để sản xuất đường trắng thì em chọn phương pháp làm sạch sunfit hóa

Phương pháp SO2 chia làm 3 loại [2, tr53]:

➢ Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh là trong quá trình làm sạch nước mía có giai đoạn tiến hành ở pH cao Hiệu quả làm sạch tốt biệt đối với các loại mía xấu và bị sâu bệnh, nhưng do sự phân hủy đường tương lớn, màu sắc nước mía đậm, tổn thất

đường nhiều nên hiện nay không sử dụng

➢ Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ (pH = 8 – 9) là chỉ tiến hành thông SO2 vào nước mía không thông SO2 vào mật chè và sử dụng sản xuất đường thô

➢ Phương pháp sunfit hóa axit là thông SO2 vào nước mía đến pH axit và thu được sản phẩm đường trắng, phương pháp có nhiều ưu điểm được sử dụng rộng rãi

Em chọn phương pháp sunfit hóa axit để sản xuất Mục đích của em là sản xuất đường RS ( sản phẩm đường kính trắng) nên với phương pháp sunfit hóa axit tính sẽ vẫn cho sản phẩm đạt yêu cầu và có nhiều ưu điểm phù hợp với nền kinh tế địa phương

Kết luận: Với những ưu điểm nổi bật của phương pháp như: Vốn đầu tư trang thiết

bị kĩ thuật, thao tác vận hành các máy móc thiết bị phù hợp với trình độ công nhân, không đòi hỏi quá cao về trình độ chuyên môn cũng như quản lí thao tác vận hành,

thời gian lưu trữ kho không quá dài để đường có thể bị biến màu ảnh hưởng tới chất lượng cũng như mĩ quan tiêu dùng Vì vậy em chọn phương pháp sunfit hóa axit để làm sạch nước mía là phù hợp nhất

3.1.2 Công đoạn lấy nước mía

Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử dụng hai phương pháp: Ép và khuếch tán

➢ Phương pháp ép

Nguyên lí: Dưới tác dụng cơ học, làm xé và ép dập thân cây mía nhằm phá vỡ các tế

bào và lấy nước mía [2, tr22]

Mặc dù phương pháp ép có nhiều nhược điểm nhưng nó vẫn được sử dụng rộng rãi

ở các nhà máy nước ta hiện nay Khi sử dụng phương pháp khuếch tán dùng nước

nhiều dẫn đến nước mía loãng, tốn nhiều thời gian cô đặc và phân hủy nhiều chất trong nước mía gây chuyển hóa đường và các phản ứng caramen làm đậm màu nước mía, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Còn phương pháp ép thời gian cô đặc nhanh chất lượng sản phẩm tốt hơn Khi sử dụng phương pháp khuếch tán đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm, phải thuê chuyên gia nước ngoài tốn chi phí Trong khi đó phương pháp

ép trong nước có thể thực hiện được, tết kiệm hơn Vì vậy, em chọn phương pháp ép

để lấy nước mía

3.1.3 Chọn chế độ nấu đường

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

2 hệ, 3 hệ, 4 hệ Đối với chế độ nấu 2 hệ, thường áp dụng cho nấu đường thô và mật chè có độ tinh khiết thấp, lượng đường trong mật cuối cao gây tổn thất Chế độ nấu 4

hệ giảm được tổn thất đường nhưng dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn nhiều thiết bị nấu Ở đây ta chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp nhất vì AP > 80%, giảm tổn thất đường

và thiết bị cũng không quá phức tạp

Kết luận: Sử dụng phương pháp nấu gián đoạn và chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp

với nhà máy nhất

3.2 Quy trình công nghệ

(Trang bên)

Bã mía Xử lý bã

Gia nhiệt lần 1 (t = 60 -62oC)

Lò hơi

Sunfit hóa lần 1 (pH = 3,4 – 3,8)

Gia vôi trung hòa (pH = 6,8 – 7,2)

Nước mía trong (t = 95 – 98oC)

Nước bùn Thiết bị lắng (pH = 6,8 – 7)

Mía nguyên liệu

Vận chuyển, tiếp nhận mía, xử lý sơ bộ

Nước mía hỗn hợp (PH = 5 - 5,5) Nước thẩm thấu Ép mía

Trợ tinh B

Ly tâm B Ly tâm C

Trợ tinh C

Cát B Cát A

Ly Tâm A

Mật rỉ Cát C

Loãng A Nguyên

A

Mật B

Hồi dung C Đường hồ B

Vân chuyển Sấy Làm nguội Sàng phân loại Xilo chứa

Đường thành phẩm

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.3.1 Vận chuyển, tiếp nhận, xử lý sơ bộ

➢ Vận chuyển mía, cân, phân tích

Nguyên tắc thực hiện: Mía được thu hoạch ở vùng nguyên liệu, vận chuyển chủ

yếu là dùng xe tải Việc tiếp nhận mía được thực hiện qua cân định lượng để xác định khối lượng và đánh giá chất lượng thông qua việc khoan lấy mẫu xác định chữ đường

và được tập kết ở bãi mía trong nhà máy [8, tr14]

Hình 3.1 Tiếp nhận mía [18]

➢ Băng chuyền mía: Sau khi cân và phân tích mía, mía sẽ được đổ xuống băng chuyền để vận chuyển qua khu vực xử lí mía tiếp theo

➢ Máy băm 1, máy băm 2, máy đánh tơi:

Mục đích: Mía qua xử lý thành sợi lát tương đối tơi, lớp mía bằng phẳng, mía dễ dàng đi vào máy ép, giảm nhẹ tải cho thiết bị và an toàn sản xuất Sau khi xử lý tế bào mía bị phá vỡ, có tác dụng thẩm thấu tốt, nâng cao hiệu suất ép Vì vậy độ tơi mía càng cao thì hiệu suất ép lớn, tránh xử lý mía thành dạng hạt, cục bụi ảnh hưởng mía đi vào máy ép khó khan [5, tr21]

Mía nguyên liệu

Vận chuyển mía, cân, phân tích

Máy đánh tơi Băng chuyền mía

Máy băm 1, 2

Nguyên tắc thực hiện: Để lấy nước mía, cần phá vỡ các tế bào của cây mía bằng cách dùng lực cơ học xé tơi và ép dập thân cây

Cây mía vừa dài vừa cong, vỏ mía lại có một lớp sáp trơn nên gây khó khăn cho việc

ép lấy nước Vì vậy để nâng cao năng suất ép và hiệu quả ép, đầu tiên mía cần được chặt băm nhỏ Cây mía sau khi đổ vào băng tải sẽ được sang bằng, đi qua các dao băm [3, tr 546]

Thiết bị xử lý sơ bộ: gồm 2 máy băm và 1 máy đánh tơi

- Máy băm mía: Máy gồm một trục lớn lồng cố định vào các tấm đĩa có khe để lắp lưỡi dao, được đỡ trên hai đầu bằng ổ bi (Hình 3.2)

- Máy đánh tơi: Có nhiều kiểu máy đánh tơi nhưng chủ yếu là sử dụng máy đánh

tơi kiểu búa lắc (Hình 3.3)

Hình 3.2 Máy băm mía [19] Hình 3.3 Máy đánh tơi kiểu búa lắc [23]

3.3.2 Ép mía

Mục đích: Chiết rút tới mức tối đa cho phép lượng đường sacarose có trong cây

mía Vì nước nằm trong các tế bào, do đó nếu sử dụng lực ép cơ học thuần túy thì sẽ không tách triệt để lượng đường có trong cây mía Bổ sung thêm một lượng nước vào trong quá trình ép sẽ giúp tăng hiệu suất tách đường [3, tr 546]

Dựa vào đó có 2 kiểu ép: É p dập và ép kiệt nhiều lần

Nguyên tắc thực hiện: Hệ thống máy ép mía gồm có 5 máy, mỗi máy có 3 trục gồm

có trục đỉnh, trục trước và trục sau Nước mía sau khi ra khi máy ép V được quay trở lại tưới sau máy ép III, nước mía sau khi ra khỏi máy ép mía IV được quay trở lại tưới sau máy ép II, nước mía sau khi ra khỏi máy ép III được quay trở lại tưới sau máy ép I Nước mía từ máy ép I, II trộn lại được gọi là nước mía hỗn hợp Nước thẩm thấu được dùng để thẩm thấu ở máy ép III và IV, nhiệt độ nước rửa 45÷ 47oC , nước nóng được máy ép mía phun vào bã khi vừa ra khỏi máy ép IV khoảng 20 – 25% so với trọng lượng mía, nhiệt độ thẩm thấu đạt 65 – 70oC Nếu nhiệt độ nước thẩm thấu cao sẽ làm cho độ hòa tan tăng, tốc độ khuếch tán cao, nhưng sẽ làm bã bị trương dẫn đến việc ép

khó khăn Nước mía ép được từ máy ép mía I và ép II gọi là nước mía hỗn hợp thu được có Bx = 13- 15%, pH= 5- 5,5, sẽ được bơm ly tâm bơm qua hệ thống lọc sang cong để lọc đi những vụn bã xót lại và sau đó được bơm qua cân tự động và đến khâu làm sạch Bã sau khi ép có độ ẩm 48%, đổ xuống băng chuyền được vận chuyển qua lò

hơi

Hình 3.4 Sơ đồ ép và thẩm thấu kép [3, tr547]

Thiết bi ép:

Hình 3.5 Máy ép 3 trục [24]

3.3.3 Gia vôi sơ bộ

Mục đích: Ban đầu nước mía hốn hợp có pH = 4,5 - 5,5 cho vôi vào pH tăng lên 6,2

- 6,6 gần pH trung tính có tác dụng là: Trung hoà nước mía hỗn hợp, Ngưng tụ keo trước khi đun nóng, ngăn ngừa sự chuyển hoá đường, ức chế sự phát triển của vi sinh vật do tác dụng của ion Ca2+ đối với chất nguyên sinh tế bào vi sinh vật, sát trùng nước mía [2, tr46]

Nguyên tắc thực hiện: Nước mía sau khi được ép xong được bơm ly tâm bơm qua bồn chứa và được tiến hành cho vôi vào và bổ sung thêm P2O5 Gia vôi sơ bộ có nồng

độ sữa vôi 8÷100Be

Thiết bị gia vôi sơ bộ: Loại hình trụ đáy chóp cụt, có lắp motor cánh khuấy, làm

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

+ Làm mất nước một số keo ưa nước tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo

+ Tăng cường vận tốc phản ứng vì hiệu suất hấp thụ SO2 vào nước mía tốt nhất là ở

75oC

+ Để kết tủa CaSO3 và CaSO4 được hoàn toàn hơn vì ở nhiệt độ cao sự hòa tan của các muối này giảm, đồng thời giảm sự tạo thành Ca(HSO3)2 hòa tan nên giảm được sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt, hạn chế quá trình phát triển của vi sinh

vật

Thiết bị gia nhiệt: Sử dụng thiết bị gia nhiệt ống chùm thẳng đứng, hơi gia nhiệt là hơi thứ Nước mía đi trong ống truyền nhiệt Hơi đốt đi ngoài ống truyền nhiệt, nước ngưng được tháo ở đáy thiết bị

Nước mía vào

Nước mía ra

Hình 3.7 Thiết bị gia nhiệt [25]

Thông SO 2 lần 1:

+ Giảm pH, chất không đường kết tủa, hiệu quả hấp thụ màu tốt

+ Tạo kết tủa CaSO3 mà CaSO3 có khả năng hấp thụ các chất không đường, chất màu, chất keo ngưng tụ

SO2 + H2O H2SO3

Ca(OH)2 + H2SO3 CaSO3 + 2H2O

+ Tạo được điểm đẳng điện ở pH = 3,4÷3,8 làm kết tủa các chất không đường nhiều hơn, pH của nước mía sau khi sunfit hóa lần 1: 3,4 ÷ 3,8 Cường độ hấp thụ SO2: 0,7 ÷ 0,9 SO2 ở đây không phải là chất tẩy màu, vì màu ở đây là màu tự nhiên nên sẽ tự mất

đi

Thiết bị: Quá trình thông SO2 làm pH giảm mạnh, ở pH này đường sẽ chuyển hóa rất lớn nên phải trung hòa nhanh do đó ta chọn thiết bị thông SO2 lần 1 và thiết bị trung hòa chung 1 thiết bị

Trung hoà: Khi pH thấp đường sẽ chuyển hóa vì vậy sau khi hạ xuống tạo kết tủa

rồi phải cho vôi vào trung hòa để pH lên tránh đường bị chuyển hóa, pH của nước mía sau khi trung hòa 6,8÷7,2

Thiết bị: sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm thẳng đứng

3.3.7 Lắng

Mục đích và nguyên tắc thực hiện: Quá trình này nhằm tách kết tủa ra khỏi nước mía để thu được nước chè trong, tăng hiệu suất cho các công đoạn tiếp theo Nguyên tắc lắng là dựa vào độ chênh lệch khối lượng riêng của các hạt kết tủa với nước mía

để phân lớp Vận tốc lắng hay nổi của các chất kết tủa phụ thuộc vào độ nhớt, kích thước của chất kết tủa và độ chênh lệch khối lượng riêng giữa chất tủa và dịch nước mía hỗn hợp [3, tr553]

Thiết bị: Thiết bị lắng có dạng thân hình trụ, và đáy hình nón Để tăng diện tích mặt thoáng, phần thân được chia thành nhiều ngăn [3, tr554]

Hình 3.9 Thiết bị lắng có cánh khuấy [27]

3.3.8 Lọc chân không thùng quay

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

khoảng 95% nước đường Lọc nhằm tách các kết tủa chứa trong đó gồm các muối không hòa tan và cám mía bị kéo theo và thu hồi lượng nước đường

Nguyên lí thực hiện: Dùng vật thể có nhiều lổ nhỏ để làm vải lọc, làm cho dung

dịch có thể chui ra qua từ các lổ nhỏ của vải lọc, còn các chất huyền phù thì giữ lại trên vải Đối với việc lọc nước bùn, để thực hiện hoàn hảo, cần phải tạo ra một áp lực

đủ lớn ở một phía của môi chất này, hoặc tạo nên độ chân không nhất định, làm cho giữa hai phía của môi chất lọc sinh ra độ chênh lệch áp lực nhất định Chỉ khi độ chênh lệch áp lực lớn hơn tổng lực cản của môi chất thì dung dịch lọc mới chảy về phía áp lực thấp hơn một cách thuận lợi [5, tr89]

Thiết bị: Cấu tạo gồm một cái thùng rỗng quay quanh một trục nằm ngang Trên bề mặt thùng có đục các lỗ nhỏ có lớp vải lọc (hoặc lưới lọc) Mặt bên trong thùng có 24 ngăn độc lập nhau, mỗi ngăn chiếm 150 theo chu vi, mỗi ngăn có đường ống nối với trục rỗng Trục rỗng được nối với đầu phân phối [5, tr101]

Hình 3.10 Thiệt bị lọc chân không [27]

3.3.9 Gia nhiệt lần 3

Mục đích: Nhằm tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào nồi cô đặc, giảm thời

gian đun sôi ở thiết bị cô đặc, tăng hiêu quả quá trình cô đặc Nhiệt độ gia nhiệt lần 3: 110÷115oC

Thiết bị: thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng như thiết bị gia nhiệt 1

3.3.10 Cô đặc

Mục đích: Nhằm bốc hơi nước, đưa nồng độ Bx của nước mía hỗn hợp từ 13 ÷

15% lên Bx = 55 ÷ 65% để tạo điều kiện cho quá trình kết tinh Thường độ chân

không của hiệu cuối hệ cô đặc 4 ÷ 5 hiệu khoảng 550 ÷ 600 mmHg Lượng hơi thứ dùng cho nấu đường khoảng 60 ÷ 70% tổng lượng hơi của nấu đường

Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc dạng ống chùm, với phương pháp bốc hơi áp lực

chân không, độ chân không hiệu cuối khoảng 550 mmHg

Chất màu Chất không màu

khi thông lần 2 mà thấp hơn 6 thì tổn thất do chuyển hóa trong quá trình nấu đường tăng lên

3.3.12 Lọc kiểm tra

Mục đích: tách cặn mới sinh ra và cặn còn sót, làm tăng độ tinh khiết của mật chè,

tạo điều kiện tốt cho công đoạn sau (nấu, kết tinh, ly tâm)

Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc túi của công ty Juneng, Trung Quốc

Hình 3.12 Thiết bị lọc nhiều ống [30]

3.3.13 Nấu đường, trợ tinh, ly tâm

3.3.13.1 Nấu đường

Hình 3.13 Nồi nấu đường [31]

Mục đích: Làm xuất hiện 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, nó gồm tinh thể đường và mật cái

❖ Nấu non A: Nguyên liệu để nấu non A là mật chè, mật loãng A, dung dịch hồ B và hồi dung C Thường nấu ở áp suất chân không 600-650 mmHg, nhiệt độ nấu 68-700C, thời gian nấu 2-4h Để ổn định trong quá trình nấu đường yêu cầu nhiệt độ của nguyên liệu vào nấu phải cao hơn nhiệt độ trong nồi từ 3 - 50C [3, tr76]

❖ Nấu non B: Nguyên liệu nấu B gồm giống B, hồi dung C và nguyên A Nấu ở điều kiện áp suất chân không 140 mmHg, nhiệt độ nấu khoảng 70-750C Lượng giống cho vào khoảng 6-8% so với lượng đường non B Nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào nấu cao hơn nhiệt độ trong nồi nầu từ 3-50C, thời gian nấu từ 4 - 6h Nấu đến nồng độ

Bx đường non B là 94% thì xả đường đi trợ tinh

❖ Nấu non C: Nguyên liệu nấu non C gồm: giống C, mật B, nguyên A Quá trình

nấu luyện non C tương tự nấu non B Tỷ lệ giống C là 22-23% so với non C, lượng nước chỉnh lý khoảng 10% Nấu đến Bx đường non C là 98-99%

❖ Nấu giống B, C: Nguyên liệu nấu là: Mật chè, mật nguyên A Chế độ nấu giống tương tự như nấu non A Tuy nhiên, với đường giống thì khống chế số lượng hạt tinh thể nhiều hơn, kích thước bé hơn so với đường non Thời gian nấu 4 - 6h, nấu đến nồng độ Bx = 90%

3.3.13.2 Trợ tinh

Mục đích: Để tinh thể đường ổn định, nếu tiếp tục nấu đường ở chế độ chân không thì tốc độ kết tinh chậm, thời gian nấu sẽ kéo dài sẽ ảnh hưởng đến màu sắc, chất lượng sản phẩm, không hiệu quả kinh tế Vì vậy đến nồng độ chất khô nhất định của mỗi loại đường non thì cho đường non vào thiết bị trợ tinh thêm, đồng thời tạo điều kiện thích ứng li tâm

Hình 3.14 Thiết bị trợ tinh [32]

Với đường A và B sử dụng thiết bị trợ tinh có cánh khuấy ruột gà, vì độ nhớt thấp

và mật A, B còn dùng nấu lại nên không cần nghiêm ngặt lắm, thời gian trợ tinh non A

là 2 ÷ 4 h, non B là 4 ÷ 6 h Còn đường non C ta phải sử dụng thiết bị trợ tinh có cánh khuấy mà có cấu tạo bằng đĩa Trợ tinh C cần phải nghiêm ngặt vì mật C là mật cuối

nhiều tạp chất, độ nhớt lớn, không dùng nấu lại nên cần làm cho tinh thể đường hấp thụ phần đường trong hỗn hợp dịch cao nhất, thời gian trợ tinh 18 ÷ 24h

3.3.13.3 Ly tâm

Mục đích: Do trên bề mặt tinh thể sau khi kết tinh vẫn còn một lượng mật chưa kết tinh hết nên ta cần tách ra khỏi tinh thể bằng lực li tâm trong các thùng quay với tốc độ cao Sau li tâm ta nhận được đường và mật cái Nhiệt độ đường non là: 55oC

Hình 3.15 Thiết bị ly tâm đường non A, non B [33]

Hình 3.16 Thiết bị ly tâm đường non C [34, tr22]

Chu kì li tâm: Đường non A: 9-10 phút; đường non B: khoảng 10 phút; đường non

C: 16-20 phút Tốc độ ly tâm:gián đoạn: v = 975 v/ph; liên tục: v = 1450 - 1800 v/ph

3.3.14 Sàng rung

Làm khô một phần và làm cho đường rời ra dễ sấy, vận chuyển đến thiết bị sấy Dùng sàng rung có cấu tạo là một máng rung bằng kim loại ghép lên những thanh rung nghiêng có đệm 2 đầu bằng cao su

3.3.15 Sấy đường

Sấy đường nhằm làm cho đường thành phẩm bóng sáng và khô không bị biến chất khi bảo quản Dùng thiết bị máy sấy thùng quay dạng nằm ngang, thùng quay với tốc độ 3,8 vòng / phút Máy sấy đặt nghiêng so với mặt đất 2-3o

Hình 3.17 Máy sấy thùng quay [35]

3.3.16 Sàng làm nguội và phân loại

Nhằm đảm bảo cho hạt đường khô và không bị vón cục khi đóng bao Nhờ hệ thống sàng này mà những hạt đã đạt kích thước sẽ được đóng bao, còn những hạt chưa

đủ kích thước thì được đưa đi nấu lại

3.3.17 Cân, đóng gói, bảo quản

Nhằm phân phối lượng đường vào bao theo đúng khối lượng, thông thường bao khoảng 50 kg, sau đó tiến hành nhập kho, tạo điều kiên thuận lợi cho quá trình vận chuyển, bảo quản, buôn bán

Trong quá trình bảo quản đường dễ bị biến màu do ẩm hoặc các điều kiện khác, do

đó sử dụng bao bì hai lớp: lớp PE bên trong và lớp PP bên ngoài Quá trình được thực hiện trên cân tự động 50 kg/bao, bảo quản đường ở nhiệt độ khoảng 38÷400C Đường xếp trong kho có chiều cao từ 45m, nền có lót vật liệu cách ẩm, kho phải khô ráo