Bộ Công thương Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn Ngành Sản xuất tinh bột sắn Cơ quan biên soạn Hợp phần Sản xuất sạch hơn trong công nghiệp Chƣơng trình hợp tác phát triển Việt nam – Đan mạch về mô[.]
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất Ngành: Sản xuất tinh bột sắn Cơ quan biên soạn Hợp phần Sản xuất cơng nghiệp Chƣơng trình hợp tác phát triển Việt nam – Đan mạch môi trƣờng BỘ CÔNG THƢƠNG Trung tâm Sản xuất Việt nam Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng Trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Hà nội 1- 2010 Mục lục Mục lục Bảng chữ viết tắt Mở đầu Giới thiệu chung 1.1 Sản xuất 1.2 Mô tả ngành sản xuất tinh bột sắn 1.2.1 Về qui mô sản xuất tinh bột sắn .8 1.2.2 Về đặc thù sản xuất 1.2.3 Các thách thức .9 1.3 Quá trình chế biến tinh bột sắn 1.3.1 Tiếp nhận củ sắn tƣơi 11 1.3.2 Rửa làm củ 11 1.3.3 Băm mài củ 12 1.3.4 Ly tâm tách bã 12 1.3.5 Thu hồi tinh bột thô .13 1.3.6 Thu hồi tinh bột tinh 13 1.3.7 Hoàn thiện sản phẩm 14 1.3.8 Đóng bao sản phẩm .15 1.3.9 Các phận phụ trợ .15 Sử dụng tài nguyên ô nhiễm môi trƣờng .15 2.1 Tiêu thụ nguyên nhiên liệu 15 2.2 Các vấn đề môi trƣờng 16 2.2.1 Nƣớc thải 17 2.2.2 Khí thải 20 2.2.3 Chất thải rắn 21 2.3 Tiềm sản xuất 22 Cơ hội sản xuất 23 3.1 Cơ hội SXSH khâu xử lý sơ 23 3.1.1 Phân khu trữ sắn vào theo thời gian nhập 24 3.1.2 Bóc vỏ rửa .24 3.1.3 Tách bỏ sỏi, đá, đất, cát trƣớc rửa 24 3.1.4 Cải tiến thiết bị khuấy trộn rửa, điều chỉnh thông số .24 3.1.5 Thu hồi tái sử dụng nƣớc rửa 24 3.2 Cơ hội SXSH tách bột 24 3.2.1 Cải tiến dao băm, máy nghiền, chặt .25 3.2.2 Tối ƣu hóa quy trình vận hành sàng quay 25 3.2.3 Dùng ly tâm siêu tốc liên tục 25 3.2.4 Thu hồi tinh bột từ bã 25 3.2.5 Thu hồi tinh bột tái sử dụng nƣớc sau lọc thô 26 3.2.6 Sử dụng NaHSO3 chế phẩm SMB để tẩy trắng 26 3.2.7 Tận dụng bã sắn làm phân vi sinh 26 3.2.8 Sử dụng mủ sắn để sản xuất sản phẩm phụ 26 3.2.9 Tận dụng bã sắn làm chất nuôi trồng nấm 27 3.2.10 Thu hồi tinh bột lọc túi 27 3.2.11 Thu hồi tinh bột tháp rửa khí .27 3.2.12 Lựa chọn môi chất truyền nhiệt nƣớc hay dầu 27 3.3 Cơ hội SXSH khu vực thiết bị phụ trợ 28 3.3.1 Tối ƣu hóa kiểm sốt tỉ lệ khí:nhiên liệu 28 3.3.2 Làm mềm nƣớc trƣớc cấp cho nồi 28 3.3.3 Tận dụng nhiệt khói thải nồi 28 3.3.4 Thu hồi tái sử dụng nƣớc ngƣng .28 3.3.5 Tận thu biogas từ hệ thống xử lý nƣớc thải 29 Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn ƣớc thải cho hồ nuôi cá sản xuất phân hữu 29 Thực sản xuất .29 4.1 Bƣớc 1: Khởi động 30 4.1.1 Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm đánh giá SXSH 30 4.1.2 Nhiệm vụ 2: Phân tích cơng đoạn xác định lãng phí 34 4.2 Bƣớc 2: Phân tích công đoạn sản xuất 37 4.2.1 Nhiệm vụ 3: Chuẩn bị sơ đồ dây chuyền sản xuất .37 4.2.2 Nhiệm vụ 4: Cân nguyên nhiên vật liệu .39 4.2.3 Nhiệm vụ 5: Xác định chi phí dịng thải 42 4.2.4 Nhiệm vụ 6: Xác định nguyên nhân dòng thải 44 4.3 Bƣớc 3: Đề giải pháp SXSH .45 4.3.1 Nhiệm vụ 7: Đề xuất hội SXSH 45 4.3.2 Nhiệm vụ 8: Lựa chọn hội thực đƣợc 47 4.4 Bƣớc 4: Chọn lựa giải pháp SXSH .50 4.4.1 Nhiệm vụ 9: Phân tích tính khả thi kỹ thuật .50 4.4.2 Nhiệm vụ 10: Phân tích tính khả thi kinh tế .51 4.4.3 Nhiệm vụ 11: Đánh giá ảnh hƣởng đến môi trƣờng 52 4.4.4 Nhiệm vụ 12: Lựa chọn giải pháp thực 52 4.5 Bƣớc 5: Thực giải pháp SXSH 53 4.5.1 Nhiệm vụ 13: Chuẩn bị thực 53 4.5.2 Nhiệm vụ 14: Thực giải pháp 54 4.5.3 Nhiệm vụ 15: Quan trắc đánh giá kết 55 4.6 Bƣớc 6: Duy trì SXSH 56 4.6.1 Nhiệm vụ 16: Duy trì SXSH 56 Xử lý môi trƣờng 58 5.1 Nƣớc thải .58 5.2 Khí thải .61 5.3 Bã thải rắn 63 Bảng chữ viết tắt Chữ viết tắt BOD COD FOCOCEV HCN PP SMB SS SXSH Chữ viết đầy đủ Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hoá học) Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hố học) Cơng ty Cổ phần Tinh bột sắn FOCOCEV Quảng Nam Axít Xyanuahydric polyetylen Chế phẩm tẩy trắng tinh bột Suspense Sludge (Chất rắn lơ lửng) Cleaner Production (Sản xuất hơn) Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn Mở đầu Sản xuất đƣợc biết đến tiếp cận giảm thiểu ô nhiễm nguồn thông qua việc sử dụng nguyên nhiên liệu có hiệu Việc áp dụng sản xuất không giúp doanh nghiệp cắt giảm chi phí sản xuất, mà cịn làm giảm phát thải từ q trình sản xuất, đóng góp vào việc cải thiện trạng mơi trƣờng, qua giảm bớt chi phí xử lý mơi trƣờng Tài liệu hƣớng dẫn sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn đƣợc biên soạn khuôn khổ hợp tác Hợp phần sản xuất Công nghiệp (CPI), thuộc chƣơng trình Hợp tác Việt nam-Đan mạch Mơi trƣờng (DCE)/Bộ Công thƣơng Trung tâm Sản xuất Việt nam, thuộc Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng/Trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội Tài liệu đƣợc chuyên gia chuyên ngành nƣớc biên soạn nhằm cung cấp số kiến thức nhƣ thông tin công nghệ sản xuất tinh bột sắn trình tự triển khai áp dụng sản xuất Các chuyên gia dành nỗ lực cao để tổng hợp thông tin liên quan đến trạng sản xuất ngành Việt nam, vấn đề liên quan đến sản xuất môi trƣờng nhƣ thực hành tốt áp dụng đƣợc điều kiện nƣớc ta Mặc dù Sản xuất đƣợc giới hạn việc thực giảm thiểu ô nhiễm nguồn, tài liệu hƣớng dẫn sản xuất dành chƣơng cuối để đề cập cách khái quát xử lý môi trƣờng để doanh nghiệp tham khảo tích hợp sản xuất việc đáp ứng tiêu chuẩn môi trƣờng Hợp phần Sản xuất Công nghiệp Trung tâm Sản xuất Việt nam xin chân thành cảm ơn đóng góp TS Ngô Tiến Hiển, cán Công ty Cổ phần Tƣ vấn EPRO đặc biệt Chính phủ Đan mạch, thơng qua tổ chức DANIDA, Chính phủ Thụy sĩ, thông qua Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc UNIDO hỗ trợ thực tài liệu Phiên tài liệu đƣợc áp dụng sử dụng Nhà máy Tinh bột sắn Daklak (Krong Bong) thuộc Công ty Cổ phần Lƣơng thực, Vật tƣ Nông nghiệp ĐăkLăk Công ty Chế biến Tinh bột sắn xuất Bình định Kết đạt đƣợc hai công ty tháng triển khai áp dụng khả quan Nhà máy Tinh bột sắn Daklak giảm đƣợc 3% nguyên liệu sắn, 10% nƣớc tiêu thụ, 12% điện tiêu thụ Công ty Tinh bột sắn Bình định giảm 1.3% nguyên liệu sắn, 20% nƣớc tiêu thụ nƣớc thải Hy vọng tài liệu hữu ích, tham khảo cách tiếp cận phịng ngừa mơi trƣờng, cải thiện hiệu sử dụng tài nguyên, giảm chi phí sản xuất giảm chất thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn Mọi ý kiến đóng góp, xây dựng tài liệu xin gửi về: Văn Phòng Hợp phần Sản xuất công nghiệp, email: cpi-cde@vnn.vn Trung tâm Sản xuất Việt nam, email: vncpc@vncpc.org Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn Giới thiệu chung Chương giới thiệu tiếp cận sản xuất (SXSH) sản xuất cơng nghiệp cung cấp thơng tin tình hình sản xuất tinh bột sắn Việt nam, xu hướng phát triển thị trường, như thơng tin quy trình sản xuất 1.1 Sản xuất Bất kỳ trình sản xuất công nghiệp cần sử dụng lƣợng nguyên nhiên liệu ban đầu để sản xuất sản phẩm mong muốn Quá trình sản xuất tạo thành sản phẩm nhƣng đồng thời phát sinh chất thải Cách tiếp cận truyền thống vấn đề chất thải xử lý chất thải Tuy nhiên cách tiếp cận bị động Đi ngƣợc với cách tiếp cận truyền thống, tiếp cận sản xuất (SXSH) hƣớng tới việc tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên, tức để nguyên nhiên liệu vào sản phẩm với tỉ lệ cao phạm vi khả thi kinh tế, qua giảm thiểu đƣợc phát thải tổn thất mơi trƣờng từ q trình sản xuất Sản xuất giúp doanh nghiệp sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu hơn, mà cịn đóng góp vào việc cắt giảm chi phí thải bỏ xử lý chất thải Bên cạnh đó, việc thực sản xuất thƣờng mang lại hiệu tích cực suất, chất lƣợng, môi trƣờng an tồn lao động Chương trình Mơi trường Liên hợp quốc UNEP định nghĩa: Sản xuất việc áp dụng liên tục chiến lƣợc phòng ngừa tổng hợp mơi trƣờng vào q trình sản xuất, sản phẩm dịch vụ nhằm nâng cao hiệu suất sinh thái giảm thiểu rủi ro cho ngƣời mơi trƣờng Đối với q trình sản xuất: sản xuất bao gồm bảo toàn nguyên liệu lƣợng, loại trừ nguyên liệu độc hại, giảm lƣợng độc tính tất chất thải nguồn thải Đối với sản phẩm: sản xuất bao gồm việc giảm ảnh hƣởng tiêu cực suốt chu kỳ sống sản phẩm, từ khâu thiết thải bỏ Đối với dịch vụ: sản xuất đƣa yếu tố môi trƣờng vào thiết kế phát triển dịch vụ Sản xuất tập trung vào việc phòng ngừa chất thải nguồn cách tác động vào trình sản xuất Việc thực sản xuất bắt đầu với việc tăng cƣờng quản lý sản xuất, kiểm sốt q trình sản xuất theo yêu cầu công nghệ, thay đổi nguyên liệu, cải tiến thiết bị có, khơng thiết phải thay đổi thiết bị hay cơng nghệ Ngồi ra, giải pháp liên quan đến tuần hoàn, tận thu, tái sử dụng chất thải, hay cải tiến sản phẩm giải pháp sản xuất Giải pháp thay đổi thiết bị Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn hay công nghệ giải pháp cần đầu tƣ lớn đƣợc thực sau thực giải pháp SXSH đơn giản, chi phí thấp Nhƣ vậy, giải pháp sản xuất cần chi phí Trong trƣờng hợp cần đầu tƣ, nhiều giải pháp sản xuất có thời gian hoàn vốn dƣới năm Việc áp dụng sản xuất yêu cầu xem xét, đánh giá lại trạng sản xuất có cách có hệ thống để lƣợng hóa tổn thất, đề xuất hội cải thiện theo dõi kết đạt đƣợc Sản xuất tiếp cận mang tính liên tục phòng ngừa Cách thức áp dụng sản xuất đƣợc trình bày chi tiết chƣơng 1.2 Mô tả ngành sản xuất tinh bột sắn Việt Nam nƣớc xuất tinh bột sắn đứng thứ giới, sau Indonesia Thái Lan Thị trƣờng xuất Việt Nam Trung Quốc, Đài Loan, phần nhỏ xuất sang thị trƣờng châu Âu (chiếm 1.7% thị phần châu Âu) Trong năm gần đây, lực sản xuất chế biến sắn Việt Nam có bƣớc tiến đáng kể Năm 2008 diện tích trồng sắn nƣớc ta tăng mạnh từ 270.000 (năm 2005) lên 510.000 Sản lƣợng sắn năm 2009 ƣớc đạt 8,1 đến 8,6 triệu Cùng với diện tích sắn đƣợc mở rộng, sản lƣợng nhƣ suất sắn đƣợc sản xuất tăng lên theo thời gian Hình mơ tả tốc độ tăng trƣởng diện tích trồng sắn nhƣ sản lƣợng sắn Việt nam Theo hình 1, tốc độ tăng trƣởng sản lƣợng tinh bột sắn cao gấp nhiều lần so với gia tăng diện tích trồng sắn 800 700 600 500 400 300 200 100 2000 2001 Diện tích (1.000 ha) 2002 2003 2004 Sản lƣợng (10.000 tấn) 2005 2006 Năng suất (100 tấn/ ha) Hình Biểu đồ tăng trưởng diện tích, sản lượng suất tinh bột sắn Việt nam Ngoài tinh bột sắn, sản phẩm đƣợc chế biến từ sắn bao gồm cồn, rƣợu, bột ngọt, axit glutamic, axit amin, loại si rơ maltoza, glucoza, fructoza, tinh bột biến tính, maltodextrin, loại đƣờng chức năng, thức ăn gia súc, phân bón hữu cơ… Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn 1.2.1 Về qui mô sản xuất tinh bột sắn Việt Nam tồn loại quy mô sản xuất tinh bột sắn điển hình sau: Qui mơ nhỏ (hộ liên hộ): Đây quy mơ có cơng suất 0,5 - 10 tinh bột sản phẩm/ ngày Số sở chế biến sắn quy mô nhỏ chiếm 70 - 74% Công nghệ thủ công, thiết bị tự tạo sở khí địa phƣơng chế tạo Hiệu suất thu hồi chất lƣợng tinh bột sắn không cao Qui mô vừa: Đây doanh nghiệp có cơng suất dƣới 50 tinh bột sản phẩm/ ngày Số sở chế biến sắn quy mô vừa chiếm 16- 20% Đa phần sở sử dụng thiết bị chế tạo nƣớc nhƣng có khả tạo sản phẩm có chất lƣợng khơng thua sở nhập thiết bị nƣớc ngồi Qui mơ lớn: Nhóm gồm doanh nghiệp có cơng suất 50 tinh bột sản phẩm/ ngày Số sở chế biến sắn quy mô lớn chiếm khoảng 10% tổng số sở chế biến nƣớc với công nghệ, thiết bị nhập từ Châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan Đó cơng nghệ tiên tiến hơn, có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn, đạt chất lƣợng sản phẩm cao hơn, sử dụng nƣớc so với cơng nghệ nƣớc Tới (2009) nƣớc có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn nƣớc qui mô lớn, công suất 50 - 200 tinh bột sắn/ ngày 4.000 sở chế biến thủ công Hiện tại, tổng công suất nhà máy chế biến sắn qui mô công nghiệp xây dựng có khả chế biến đƣợc 40% sản lƣợng sắn nƣớc Hiện lực sản xuất tinh bột sắn Việt nam từ 800,000 – 1.200.000 tấn/năm Theo số liệu thống kê chƣa đầy đủ, khoảng 40 - 45% sản lƣợng sắn dành cho chế biến quy mơ lớn, hay cịn gọi quy mơ công nghiệp, 40 - 45% sản lƣợng sắn dành cho chế biến tinh bột qui mô nhỏ vừa, dùng để sản xuất sản phẩm sắn khô, chế biến thức ăn chăn nuôi 10 - 15% dùng cho ăn tƣơi nhu cầu khác 1.2.2 Về đặc thù sản xuất Củ sắn tƣơi khó bảo quản dài ngày nên hầu hết nhà máy chế biến sắn hoạt động theo thời vụ Thời gian hoạt động chủ yếu từ cuối tháng năm trƣớc đến đầu tháng năm sau Mặc dù vậy, vùng Đơng Nam Bộ có điều kiện thuận lợi nhiệt độ cho phát triển sắn nên nhà máy chế biến tinh bột sản xuất đƣợc vụ Riêng nhà máy chế biến Tây Ninh có thời gian chế biến kéo dài 330 ngày/ năm Thời gian sản xuất năm nhà máy khác khoảng 200 - 230 ngày Theo công suất thiết kế nhà máy sản xuất tinh bột sắn, nhu cầu nguyên liệu sắn tƣơi đạt khoảng 70% sản lƣợng sắn có Vì vậy, với sản lƣợng sắn nhƣ nay, nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn bị thiếu Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn nguyên liệu Một số kết nghiên cứu, chuyển giao công nghệ, sản xuất chế biến sản phẩm sau công nghiệp tinh bột sắn nhƣ: sản xuất tinh bột biến tính, maltodextrin, đƣờng glucoza, si rơ maltoza, lysin… góp phần kéo dài thời gian hoạt động doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn sau mùa vụ 1.2.3 Các thách thức Ngoài vấn đề nguyên liệu, doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn đối mặt với thách thức lớn ô nhiễm môi trƣờng suy thối đất trồng sắn Bộ Nơng nghiệp Phát triển nông thôn đƣa hƣớng dẫn thực quy hoạch phát triển vùng nguyên liệu sắn sản xuất tinh bột sắn đảm bảo phát triển bền vững trƣớc mắt lâu dài 1.3 Quá trình chế biến tinh bột sắn Quy trình chế biến thủ công Củ sắn mua đƣợc rửa tay gọt vỏ dao nạo thủ công bàn nạo/mài thiếc sắt mềm có đục lỗ tạo gờ sắc bên Bột sau mài đƣợc đƣa vào vải lọc đƣợc buộc bốn góc rửa mạnh nƣớc tay Xơ sau rửa đƣợc vắt khô Sữa bột thu đƣợc lại đƣợc chứa xô/thùng đựng chờ tinh bột lắng xuống Thay nƣớc nhiều lần để loại bỏ nhựa tạp chất Bột ƣớt vớt lên khay vắt qua vải lọc để tách nƣớc đƣợc sấy khô tự nhiên Quy trình chế biến bán giới Trong quy trình này, việc gọt vỏ thƣờng đƣợc tiến hành thủ cơng Q trình nạo/mài đƣợc tiến hành máy mài Lực để quay trống máy mài đƣợc truyền qua trục động điện dây cu-roa Trống có phủ kim loại đục lỗ đƣợc quay hộp máy có gắn phễu nạp củ phía bột sau mài chảy xuống dƣới Quá trình mài đƣợc bổ sung lƣợng nhỏ nƣớc Lƣợng tinh bột đƣợc giải phóng hồ tan nhờ cách làm đạt 70-90% Bột nhão thu đƣợc qua sàng lọc thơ, lọc mịn lọc tinh Có thể bổ sung nƣớc tách tạp chất bã Dịch thu đƣợc qua giai đoạn lắng để tách nƣớc Lắng đƣợc tiến hành bể lắng bàn lắng (lắng trọng lực) Q trình lắng đƣợc bổ sung hóa chất giúp lắng nhanh tẩy trắng Tinh bột đƣợc tách tay Sấy đƣợc tiến hành sấy tự nhiên cƣỡng Quy trình chế biến đại Yếu tố quan trọng sản xuất tinh bột sắn chất lƣợng cao toàn trình chế biến - từ tiếp nhận củ đến sấy hoàn thiện - sản phẩm phải đƣợc tiến hành thời gian ngắn đƣợc để giảm thiểu trình Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn ôxy hoá làm biến đổi hàm lƣợng tinh bột sau thu hoạch chế biến Tinh bột sắn đƣợc chế biến từ nguyên liệu củ tƣơi khô (sắn củ, sắn lát), với quy mô trình độ cơng nghệ khác Quy trình chế biến tinh bột sắn đặc thù đƣợc thể hình Củ sắn tươi Tiếp nhận củ sắn Nƣớc Năng lƣợng Nƣớc Năng lƣợng SO2 Năng lƣợng Nƣớc Nƣớc Năng lƣợng Rửa làm - Rửa sơ - Tách vỏ - Rửa nƣớc Băm mài củ - Băm - Mài - Nghiền, xát Ly tâm tách bã - Tẩy mầu - Tách bã lần 1,2,3 Thu hồi tinh bột thô Nƣớc Năng lƣợng Năng lƣợng Bao gói Thu hồi tinh bột tinh - Cô đặc - Ly tâm tách nƣớc Hồn thiện - Làm tơi - Sấy khơ - ĐỊnh lƣợng - Đóng gói Vỏ, đất cát Nƣớc thải Đầu củ, xơ sắn Nƣớc thải Bã thải rắn Nƣớc thải Nƣớc thải Nhiệt thải Vật liệu bao gói hỏng Tinh bột sắn Hình Cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn Lưu ý: Q trình sấy khơ sản phẩm sử dụng nhiều nhiệt Các trình sử dụng lƣợng điện khác nhƣ: chạy máy, băng tải trực tiếp gián tiếp phát thải khí nhà kính Các dịng phát thải khí nhà kính chƣa đƣợc mơ 10 Tài liệu hƣớng dẫn Sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn