Công nghiệp sản xuất đường

Công nghiệp sản xuất đường

BÀI MỞ ĐẦU  I Sự phát triển công nghiệp đường mía giới Ấn độ nước giới biết sản xuất đường từ mía Vào khoảng năm 398 người Ấn Độ Trung Quốc biết chế biến mật đường thành tinh thể Từ đó, kỹ thuật sản xuất đường phát triển sang Ba Tư, Ý, Bồ Đào Nha, đồng thời đưa việc tinh luyện đường thành ngành công nghệ Lúc đầu cơng nghiệp đường cịn thơ sơ, người ta ép mía trục gổ đứng, lấy sức kéo từ trâu bị, lắng vơi, đặc chảo kết tinh tự nhiên Cơng nghiệp đường có từ lâu đời, 200 năm gần khí hóa Nhiều thiết bị quan trọng phát minh vào kỷ 19 Năm 1813 Howard phát minh nồi bốc chân không dùng nồi nên hiệu bốc thấp, đến năm 1843 Rillieux cải tiến thành hệ bốc nhiều nồi, nên tiết kiệm lượng dùng Năm 1837 Pouzolat phát minh máy ly tâm, có hệ thống truyền động đáy lấy dịch đường nên thao tác khơng thuận tiện Sau đó, năm 1867 Weston cải tiến thành máy ly tâm có hệ thống truyền động loại máy sử dụng phổ biến Đến năm 1878 máy sấy thùng quay xuất hiện, 1884 thiết bị kết tinh làm lạnh đời Trong năm gần ngành đường phát triển cách nhanh chóng, vấn đề khí hóa, liên tục hóa tự động hóa toàn dây chuyền sản xuất áp dụng rơng rãi nhà máy đường II Tình hình công nghiệp đường nước ta Việt Nam quốc gia có truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời Cùng với phát triển ngành đường giới, nghề làm đường thủ công nước ta phát triển mạnh Trong thời kỳ Pháp thuộc, ngành đường nước ta phát triển cách chậm chạp, sản xuất thủ công chủ yếu Lúc ta có nhà máy đường đại: Hiệp Hịa (miền nam) Tuy Hòa (miền trung) Theo thống kê năm 1939 toàn lượng đường mật tiêu thụ 100.000 Sau ngày hịa bình lập lại, lãnh đạo Đảng, lịng nhiệt tình lao động nhân dân ta cộng với giúp đở nước XHCN ngành đường nước ta ngày bắt đầu phát triển Trong năm 1958 – 1960, xây dựng nhà máy đường đại Việt Trì Sơng Lam (350 mía/ngày) nhà máy đường Vạn Điểm (1.000 mía/ngày) Khi đất nước thống nhất, tiếp tục xây dựng thêm số nhà máy đường đại miền Nam như: nhà máy đường Quảng Ngãi (1.500 mía/ngày), Hiệp Hịa (1.500 mía/ngày), nhà máy đường Phan Rang (350 mía/ngày), nhà máy đường tinh luyện Khánh Hội (150 mía/ngày) Biên Hịa (200 mía/ngày), gần ta xây dưng thêm nhà máy đường mới: La Ngà (2.000 mía/ngày), Lam Sơn (1.500 mía/ngày) -1- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Với nhà máy đường đại sở sản xuất đường thủ công, kết hợp với phát triển nhanh chóng kỹ thuật sản xuất đường, chắn thời gian tới nước ta có cơng nghiệp đường tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu lượng đường sử dụng cho nhân dân góp phần xây dựng cho phát triển kinh tế nước ta -2- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 3.2 Phương pháp xơng CO2 thơng thường Hay cịn gọi phương pháp xông CO2 hai lần, xông SO hai lần, sử dụng sản xuất đường kính trắng chất lượng cao Sơ đồ công nghệ sau: Nước mía hỗn hợp Ca(OH)2 Gia vơi sơ (pH=6,4 – 6,6) Gia nhiệt (lần 1) (t = 50 – 55oC) CO2 Ca(OH)2 Xông CO2 (lần 1) (pH =10,5 – 11,3) Gia nhiệt (lần 2) (t = 70 – 75 oC) Lọc (lần 1) CO2 Bùn Xông CO2 (lần 2) (pH =7,8 – 8,2) Gia nhiệt (lần 3) (t = 80 – 85oC) Lọc (lần 2) SO2 Bùn Xông SO2 (lần 1) (pH =6,8 – 7,2) Gia nhiệt (lần 4) (t = 100 – 115 oC) Bốc n CK = 55 – 60 oBx o Mật chè thô SO2 Xông SO2 (lần 2) (pH =6,2 – 6,4) Lọc kiểm tra Bùn Mật chè - 18 - Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn b Thân mía Có hình trụ đứng cong, tuỳ theo giống mà thân mía có màu sắc khác như: vàng nhạt, màu tím đậm… Vỏ mía có lớp phấn trắng bao bọc Thân mía chia làm nhiều dóng, dóng mía dài khoảng 0,05-0,304 m (tuỳ theo giống mía thời kỳ sinh trưởng) Giữa dóng mía đốt mía, đốt mía bao gồm đai sinh trưởng, đai rễ, đai phấn mầm, sẹo c Lá mía Lá mọc từ chân đốt mía (dưới đai rễ) thành hàng so le theo đường vịng thân mía có màu xanh (với số giống cá biệt có thêm màu vàng tím), mép có hình cưa, mặt ngồi có lớp phấn mỏng lông bám Tuỳ thuộc vào giống mía, có chiều dài (0,91 – 1,52 m), chiều rộng (0,01 – 0,30 m) Lá trung tâm trình quang hợp, phận thở nơi ẩm mía 2.2 Thu hoạch bảo quản mía a Mía chín Mía xem chín hàm lượng đường thân mía đạt tối đa, lượng đường khử cịn lại Các biểu đặc trưng thời kỳ mía chín: - Lá chuyển sang màu vàng, độ dày giảm, sít vào nhau, dóng ngắn dần - Hàm lượng đường gốc xấp xỉ - Hàm lượng đường khử 1%, (có cịn 0,3%) Khi mía chín, tuỳ theo giống mía điều kiện thời tiết mà lượng đường trì khoảng 15 – 60 ngày Sau đó, lượng đường bắt đầu giảm dần (giai đoạn gọi mía lứa, hay mía chín) b Thu hoạch mía Ở nước phát triển Mỹ, Đức… người ta thu hoạch mía giới chủ yếu, nhiều loại máy liên hợp vừa đốn mía, chặt cắt khúc sử dụng rộng rãi Nước ta nay, việc thu hoạch mía cịn phương pháp thủ công, dùng dao chặt sát gốc bỏ Sau thu hoạch hàm lượng đường giảm nhanh, mía cần vận chuyển nhà máy tiến hành ép sớm tốt Để hạn chế tổn thất đường sau thu hoạch, áp dụng biện pháp sau: - Chặt mía trời rét rét -4- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn - Khi chặt cho mía ngã theo chiều luống, mía gối lên (ngọn phủ gốc kia) - Chất mía thành đống giảm phân giải đường - Dùng mía thấm nước để che lúc vận chuyển, dùng nước tưới phun vào mía II Cơng nghệ ép mía Lấy nước mía phương pháp ép Đây phương pháp sử dụng phổ biến nhà máy đường Nguyên lí phương pháp dùng lực học làm biến đổi thể tích mía, từ phá tổ chức tế bào để lấy nước mía Phương pháp ép bao gồm cơng đoạn: xử lí mía, ép giập, ép kiệt 1.1 Các cơng đoạn lấy nước mía a Xử lí mía Nhằm tạo điều kiện cho trình ép dễ dàng hơn, nâng cao suất hiệu suất ép Hệ thống xử lí mía trước ép bao gồm q trình sau:  San mía: Do đưa xuống băng tải, mía trạng thái lộn xộn, khơng đồng đều, dó cần phải san lớp mía băng tải, đảm bảo độ đồng lớp mía, tăng mật độ mía  Băm mía: Mía băm thành mảnh nhỏ nhằm phá vỡ lớp vỏ cứng mía làm tế bào mía lộ ra, đồng thời san mía thành lớp ổn định băng tải nâng cao mật độ mía băng tải Nhờ vậy: - Nâng cao suất ép - Nâng cao hiệu suất ép mía  Đánh tơi: Sau qua máy băm, lượng mía chưa băm nhỏ cịn nhiều nên chúng cần phải qua máy đánh tơi để phá vỡ tổ chức tế bào mía, làm tăng mật độ mía đưa vào máy ép Nếu dùng máy đánh tơi, hiệu suất ép tăng khoảng 1% b Ép giập Ép giập vừa có tác dụng lấy nước mía từ mía (khoảng 60 – 70%), vừa làm cho mía giập vụn Đồng thời thu nhỏ thể tích lớp mía, cung cấp mía đặn cho máy ép sau, tạo điều kiện cho máy ép sau làm việc ổn định, làm tăng suất, hiệu suất ép giảm bớt cơng suất tiêu hao c Ép kiệt Mục đích chủ yếu giai đoạn lấy đến mức tối đa lượng nước mía có mía -5- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 1.2 Phương pháp lấy nước mía (gồm phương pháp) a Phương pháp ép khô Đây phương pháp ép lấy nước mía mà khơng sử dụng nước thẩm thấu, dùng áp lực làm tế bào để lấy nước mía, hiệu suất lấy đường thấp (khoảng 92 – 95%) lượng nhỏ đường cịn nằm tế bào khơng thể lấy Nước mía lấy (do khơng bị pha lỗng) nên thuận lợi cho trình bốc hơi, tiết kiệm lượng bốc Phương pháp ép khô sử dụng nhà máy đường thủ công, phịng thí nghiệm… b Phương pháp ép ướt (có sử dụng nước thẩm thấu) Để lấy nhiều đường từ mía, việc phun nước thấm vào bã mía xem biện pháp hiệu Khi mía bị ép, màng tế bào bị rách co lại, đồng thời nước mía chảy Sau khỏi máy ép, tế bào nở có khả hút nước mạnh Chính vậy, mà người ta phun nước vào lớp bã để hoà tan lượng đường lại tế bào, qua lần ép sau nước đường pha loãng lấy ra, tiếp tục đường lấy với mức cao Có phương pháp ép ướt  Phương pháp ép thẩm thấu đơn Chỉ dùng nước nóng phun vào bã khỏi miệng ép (trừ máy ép cuối cùng), khả lấy đường từ mía cao Tuy nhiên lượng nước thẩm thấu đưa vào lớn, nước mía hỗn hợp bị pha lỗng, dẫn đến khó khăn cho q trình bốc như: tiêu hao nhiều lượng, thời gian bốc kéo dài, đồng thời làm cho lượng lớn đường bị chuyển hố phân hủy nước mía nước nước bã nước mía hỗn hợp Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu đơn  Phương pháp ép thẩm thấu kép Đây phương pháp có dùng nước mía pha loãng làm nước thẩm thấu, thường áp dụng cho hệ thống ép nhà máy có máy ép Đối với phương pháp này, nước nóng phun vào bã khỏi miệng ép máy ép thứ 3, nước mía lỗng ép từ máy bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã khỏi -6- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn máy ép thứ 2, nước mía lỗng ép từ máy ép thứ bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã máy ép thứ Nước mía lấy từ máy máy tập trung lại thành nước mía hỗn hợp mía nước bã nước mía hỗn hợp Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kép  Phương pháp ép thẩm thấu kết hợp mía nước nước bã nước mía hỗn hợp Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kết hợp Áp dụng nhà máy có từ máy ép trở lên, nâng công suất ép 1.3 Hiệu suất suất ép mía a Hiệu suất ép Là số liệu quan để đánh giá khả làm việc phân xưởng ép, đánh giá hiệu thu hồi đường từ mía qua dàn ép Hiện hiệu suất ép nhà máy thường đạt từ 92 – 97% Cơng thức tính hiệu suất ép Lượng đường nước mía hỗn hợp E = x 100 ,(%) Lượng đường có mía Hoặc E= Lượng đường nước mía hỗn hợp x Pol nước mía hỗn hợp x 100 ,(%) Lượng đường có mía Vì hàm lượng chất xơ mía ảnh hưởng lớn đến hiệu suất ép, để đánh giá hiệu suất ép nhà máy khác Hiệp hội mía đường quốc tế quy định -7- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn thành phần xơ mía 12.5% Vậy ta có hiệu suất ép hiệu chỉnh tính sau: 100 – (100 – E)(100 – F) E 12.5 = 7F Trong đó: E 12.5: Hiệu suất ép hiệu chỉnh E: Hiệu suất ép F: Phần xơ mía  Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép - Xử lí nước mía trước ép: Trước ép, mía xử lí biện pháp: san bằng, băm mía, đánh tơi nhờ làm tăng hiệu suất ép - Số lượng trục ép: Số lượng trục ép nhiều đồng nghĩa với mía ép nhiều lần hiệu suất ép mía tăng, nhiên mức tăng hiệu suất ép không tỷ lệ theo đường thẳng mà tăng nhanh từ – 15 trục, từ trục thứ 16 trở hiệu suất ép tăng - Tốc độ quay trục ép: Có ảnh hưởng tương đối rõ đến hiệu suất ép Thật vậy, với chiều dày lớp mía định ta tăng tốc độ quay trục ép hiệu suất ép giảm Tuy nhiên thay đổi nhỏ ta sử dụng tốc độ trục quay vòng/phút - Áp lực trục đỉnh: Khi áp lực trục đỉnh tăng, khả lấy nước mía tăng - Thẩm thấu: Có tác dụng lớn đến hiệu suất ép, lượng nước thẩm thấu tăng hiệu suất ép tăng b Năng suất ép Là số mía ép đơn vị thời gian với hiệu suất ép định Cơng thức tính suất ép: C  60  DnLKdF f Trong : C: Năng suất ép ,(tấn/giờ) K: Độ dài miệng ép ,(m) D: Đường kính trục ép ,(m) d: Trọng lượng riêng bã ,(tấn/m3) n: Tốc ,(vòng/phút) độ quay trục ép F: Phần xơ bã ,(%) L: Chiều dài trục ép ,(m) f: Phần xơ mía ,(%)  Các yếu tố ảnh hưởng đến suất ép - Xử lí nước mía trước ép: Với miệng ép, mía xử lí tốt, mật độ mía vào trục ép tăng mía vào trục ép dễ dàng suất tăng -8- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn - Hàm lượng xơ mía: Số lượng chất xơ mía có ảnh hưởng đến suất Thật vậy, phần xơ định trở lực mía trục ép, phần xơ nhiều lớp mía dày nên suất ép nhỏ Xơ cứng hay mềm, độ xé nát mía sau sử lí sơ ảnh hưởng đến việc mía vào miệng ép, mía vào máy ép dễ dàng (trục ép khơng bị nghẹn) suất ép tăng ngược lại - Tốc độ kích thước trục ép: Năng suất tỷ lệ thuận với tốc độ quay kích thước trục ép Trong điều kiện, tốc độ trục ép tăng suất tăng Khi đường kính trục lớn khả mía vào trục ép tốt, trục dài diện tích ép lớn suất tăng - Răng trục ép: Răng trục ép làm tăng diện tích ép trục, hình dạng độ sâu có ảnh hưởng đến việc kéo mía vào máy ép từ làm tăng suất - Thẩm thấu: Khi dùng nước thẩm thấu nhiều làm cho bã trương lên, khó vào miệng ép, suất ép giảm Lấy nước mía phương pháp khuếch tán Đây phương pháp sử dụng tất nhà máy trích li đường từ củ cải đường Hiện nay, nhiều nhà máy đường mía giới dùng phương pháp khuếch tán để trích li đường từ mía Ở nước ta, phương pháp khuếch tán sử dụng nhà máy đường mía La Ngà Tuy gọi phương pháp khuếch tán nhà máy đường mía khơng phải hồn tồn dựa vào ngun lí khuếch tán nhà máy đường củ cải Vì thời gian khuếch tán đường lát mía tăng gấp lần so với lát củ cải (cùng kích thước) nên dùng phương pháp khuếch tán để lấy đường mía thời gian kéo dài gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mía Trên thực tế, thiết bị khuếch tán thay số trục ép (ở cơng đoạn ép) nên coi phương pháp kết hợp ép khuếch tán Có phương pháp khuếch tán mía chủ yếu 2.1 Khuếch tán mía Sau xử lí, tồn lượng mía vào thiết bị khuếch tán -9- Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 2.2 Khuếch tán bã mía Sau xử lí, mía đưa qua máy ép để lấy khoảng 65 – 70% đường mía, phần bã cịn lại (chứa khoảng 30 – 35% đường) vào thiết bị khuếch tán, trình khuếch tán rút ngắn Khuếch tán bã dùng phổ biến nhà máy đường Mía Máy băm mía Thiết bị đánh tơi Máy ép Nước Thiết bị khuếch tán Tách nước từ bã ướt Nước khuếch tán Nước ép Bã Đun nóng gia vơi Bốc sơ Lắng Nước lắng Lọc Cặn lọc So sánh phương pháp ép phương pháp khuyếch tán Phương pháp ép Phương pháp khuếch tán - Hiệu suất trích li 92% - Hiệu suất trích li 97% - Tổng hiệu suất thu hồi 80% - Tổng hiệu suất thu hồi 82% - Tiêu hao lượng nhiều - Tiêu hao lượng - Vốn đầu tư cao - Vốn đầu tư thấp (tiết kiệm khoảng 30% so với phương ép) - Nhiên liệu dùng trongbốc - Tiêu hao nhiều nhiên liệu dùng bốc - Chất không đường nước mía hỗn - Chất khơng đường nước mía hợp hơn, tổn thất đường mật hỗn hợp nhiều, dó tăng tổn thất đường mật cuối cuối thấp Vi sinh vật cơng đoạn lấy nước mía Từ đốn chặt đến ép lấy nước, mía nước mía tiếp xúc với nhiều hệ vi sinh vật phức tạp - 10 - Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn ...Với nhà máy đường đại sở sản xuất đường thủ công, kết hợp với phát triển nhanh chóng kỹ thuật sản xuất đường, chắn thời gian tới nước ta có công nghiệp đường tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu... máy ép sau, tạo điều kiện cho máy ép sau làm việc ổn định, làm tăng suất, hiệu suất ép giảm bớt công suất tiêu hao c Ép kiệt Mục đích chủ yếu giai đoạn lấy đến mức tối đa lượng nước mía có mía... đánh giá hiệu thu hồi đường từ mía qua dàn ép Hiện hiệu suất ép nhà máy thường đạt từ 92 – 97% Công thức tính hiệu suất ép Lượng đường nước mía hỗn hợp E = x 100 ,(%) Lượng đường có mía Hoặc