Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6380 tấn mía ngày ( full bản vẽ )

Với những yếu tố điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho sự phát triển của cây mía. Nó được trồng khắp nước ta, là nguồn nguyên liệu dồi dào cho sản xuất đường đáp ứng trước mắt nhu cầu tiêu thụ đường trong nước, đồng thời xuất khẩu ra thị trường thế giới thu hút thêm lợi nhuận. Tuy nhiên thực tế ngành mía đường vẫn còn một số thực trạng cần đáng lưu tâm, ảnh hưởng đến phát triển của ngành mía đường nói riêng và của nền kinh tế nước ta nói chung. “Theo Hiệp hội Mía đường Việt Nam (VSSA) vừa đưa ra con số còn tới 400.000 tấn đường tồn kho”. Nguyên nhân theo VSSA do “đường cát nhập lậu từ Thái Lan qua đường biên giới Tây Nam ngã Campuchia chiếm lĩnh 70 – 80% thị phần thị trường khu vực đồng bằng sông Cửu Long”. Mức chênh lệch giữa giá đường nội và ngoại lớn nhiều khi đối tượng sử dụng là những doanh nghiệp chế biến thực phẩm. “Theo so sánh của một doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo, từ cuối năm ngoái đến nay, giá đường nhập khẩu đang ở mức khá thấp, về đến cảng khoảng 11.000 – 12.000 đồngkg, thấp hơn 4.000 – 6.000 đồngkg so với đường trong nước”

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta vẫn đang là một nước nông nghiệp đang trong quá trình công nghiệphóa - hiện đại hóa đất nước Ngày nay, cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật thìnhu cầu ăn uống của con người càng được quan tâm, đặc biệt là về chất lượng thựcphẩm và ảnh hưởng đến sức khỏe con người Do đó, ngành công nghệ thực phẩmngày càng được coi trọng và phát triển ngang tầm với các ngành công nghiệp khác.Trong đó, ngành công nghệ sản xuất đường là một trong những ngành sản xuất thựcphẩm được coi trọng Đường sacaroza đóng vai trò rất quan trọng trong khẩu phần

ăn hằng ngày, là nguyên liệu cho các ngành chế biến thực phẩm khác như: Sản xuấtbánh kẹo, đồ hộp, các sản phẩm từ sữa, sản phẩm đồ hộp, nước giải khác Đồngthời, các sản phẩm phụ còn làm nguyên liệu cho sản xuất rượu, cồn, thức ăn gia

súc… [5, tr 13]

Với những yếu tố điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho sự phát triển củacây mía Nó được trồng khắp nước ta, là nguồn nguyên liệu dồi dào cho sản xuấtđường đáp ứng trước mắt nhu cầu tiêu thụ đường trong nước, đồng thời xuất khẩu

ra thị trường thế giới thu hút thêm lợi nhuận Tuy nhiên thực tế ngành mía đườngvẫn còn một số thực trạng cần đáng lưu tâm, ảnh hưởng đến phát triển của ngànhmía đường nói riêng và của nền kinh tế nước ta nói chung “Theo Hiệp hội Míađường Việt Nam (VSSA) vừa đưa ra con số còn tới 400.000 tấn đường tồn kho”.Nguyên nhân theo VSSA do “đường cát nhập lậu từ Thái Lan qua đường biên giớiTây Nam ngã Campuchia chiếm lĩnh 70 – 80% thị phần thị trường khu vực đồngbằng sông Cửu Long” Mức chênh lệch giữa giá đường nội và ngoại lớn nhiều khiđối tượng sử dụng là những doanh nghiệp chế biến thực phẩm “Theo so sánh củamột doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo, từ cuối năm ngoái đến nay, giá đường nhậpkhẩu đang ở mức khá thấp, về đến cảng khoảng 11.000 – 12.000 đồng/kg, thấp hơn

4.000 – 6.000 đồng/kg so với đường trong nước” [20] Trước tình hình đó, nước ta

đưa các giải pháp về tăng diện tích trồng mía, mở rộng quy mô sản xuất đường,chuyển đổi cơ cấu cây trồng

Xuất phát từ những phân tích trên, việc xây dựng thêm nhà máy đường hiệnđại và tăng diện tích trồng mía là điều rất cần thiết Trước tình hình đó, em được

nhận đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6380 tấn mía/ ngày”.

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT

Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất đường nhưng vẫn chưa đápứng được nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu sang nước khác Vì vậy, việc xâydựng một nhà máy đường mới là rất cần thiết nhằm góp phần giải quyết vấn đềthiếu hụt đường hiện nay

Bình Định là tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, có tổngdiện tích tự nhiên 6039,56 km2, bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, nam giáp tỉnh Phú Yên,

tây giáp tỉnh Gia Lai và phía đông giáp Biển Đông [19] Với nhiều điều kiện về vị

trí địa lý và vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa rất thích hợp cho cây mía phát triển.Qua khảo sát tình hình thực tế cho thấy huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định có nhiềuđiều kiện tự nhiên và xã hội rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường RS

1.1 Đặc điểm tự nhiên

An Nhơn là một thị xã đồng bằng, phát triển theo hướng công nghiệp và đô thịhóa Thị xã nằm dọc theo trục đường quốc lộ 1A, cách trung tâm thành phố QuyNhơn khoảng 20 km về hướng Tây Bắc Có các tuyến đường chính quốc lộ 1A,quốc lộ 19 và đường sắt Bắc Nam, cách sân bay Phù Cát 8 km

Khí hậu nhiệt đới gió mùa, được chia làm hai mùa rõ rệt Mùa khô: tháng 1đến tháng 8, chịu ảnh hưởng của gió Tây- Tây Nam (tháng 5 đến tháng 8 có gióNam hay là gió Lào khô, nóng) Mùa mưa: tháng 9 đến tháng 12, chịu ảnh hưởngcủa gió mùa Đông - Bắc Hằng năm, thường có mưa nhiều vào tháng 10, 11; chiếm60% lượng mưa cả năm, độ ẩm tương đối trung bình 81% Nhiệt độ trung bìnhtrong năm là 250C [28]

năng suất.

1.3 Hợp tác hóa - liên hiệp hóa

Nhà máy sản xuất đường sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các khu côngnghiệp sản xuất các sản phẩm khác như khu công nghiệp Nhơn Hòa, cơ sở sản xuấtbánh kẹo thủ công nhỏ, sản phẩm từ sữa…Sự liên kết với các nhà máy này giúp chosản phẩm tiêu thụ nhanh hơn, đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục

Để đạt được hiệu quả kinh tế thì hầu hết các phế liệu được sử dụng triệt để Bãmía 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, mật rỉ của nấu đường được bán cho nhà máy sản xuất cồnkhô trong và ngoài tỉnh

1.4 Nguồn cung cấp điện

Mạng lưới điện quốc gia 500kV hạ thế xuống 220V/380V do sở điện lực tỉnhcấp để sử dụng khi khởi động máy và khi máy ngừng hoạt động thì sử dụng sinhhoạt hoặc dùng chiếu sáng Để đảm bảo cho nhà máy được sản xuất liên tục thì lắpthêm một máy phát điện dự phòng Tuabin phát điện dùng hơi quá nhiệt từ việc tậndụng bã mía cũng là nguồn điện chính cung cấp cho quá trình sản xuất

1.5 Nguồn cung cấp hơi

Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho cáccông đoạn sản xuất: đun nóng, bốc hơi, cô đặc Trong quá trình sản xuất, ta tậndụng hơi thứ của thiết bị bốc hơi để đưa vào sử dụng trong quá trình đun nóng, nấunhằm tiết kiệm hơi của nhà máy

1.6 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi nhằm giảm bớt chi phí tăng hiệu suấttổng thu hồi của nhà máy Ngoài ra, dùng dầu FO và củi đốt

Dùng dầu bôi trơn để bôi trơn thiết bị trong sản xuất

1.7 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước

Tùy theo mục đích sử dụng mà nước phải bảo đảm các chỉ tiêu về hóa lý vàsinh học nhất định

Nhà máy sử dụng nguồn nước chính lấy từ sông Kôn và sông An Tượng Cần

Khu nấu lò hơi

và sinh hoạtKhu eïp

xử lý nuớc trước khi đưa vào sản xuất đảm bảo các yêu cầu về công nghệ Làmmềm nước bằng các phương pháp hóa học hoặc bằng nhựa trao đổi ion Ngoài ra,nhà máy sử dụng nguồn nước phụ do các nhà máy nước cung cấp đã qua giai đoạnlắng lọc và khử trùng

Sơ đồ xử lý nước thải:

1.8 Thoát nước và khí thải

Do nước thải chứa nhiều chất bẩn nên cần xử lý trước khi đưa ra môi trườngxung quanh, rác được đem đi xử lý định kì, bùn lắng được dùng làm phân vi sinh vàkhí thải nhiều bụi, khói từ lò hơi, lò sấy cần được tách bụi bằng xyclon rồi mới thải

ra ngoài môi trường

1.9 Giao thông vận tải

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

Vận chuyển chủ yếu bằng đường bộ, nhà máy gần quốc lộ 1A để giảm chi phívận chuyển, hoạt động lưu thông dễ dàng

1.10 Năng suất nhà máy

Dựa vào vị trí địa lí thuận lợi cả về vùng nguyên liệu và khả năng tiêu thụ sảnphẩm nên chọn năng suất nhà máy là 6380 tấn mía/ngày

Khả năng tiêu thụ được lượng đường do nhà máy sản xuất ra là rất lớn

1.11 Cung cấp nhân công

Việc xây dựng nhà máy sẽ giải quyết được một phần lao động trong khu vựcgiúp tỉnh nhà phát triển

Cán bộ kỹ thuật và công nhân được đào tạo từ các trường đại học, cao đẳng,trung cấp ở khu vực miền trung như Đại học Huế, Đại học Đà Nẵng… Yêu cầu phảiđảm bảo vận hành nhà máy ổn định, có thể giải quyết khắc phục khi có sự cố xảy ra

Tóm lại: Việc thiết kế xây dựng nhà máy đường RS năng suất 6380 tấn mía/

ngày tại tỉnh Bình Định là cần thiết và hợp lí với nhu cầu sử dụng và tình hình kinh

tế của khu vực

đầu từ thập kỷ 80 và tiếp tục trong nhiều năm 90 [3, tr 2-3].

2.1.2 Trong nước

Nước ta là một nước có truyền thống sản xuất đường từ lâu đời Từ lâu, nhândân đã biết dùng những máy ép đơn giản: bằng đá, ép bằng gỗ dùng sức trâu bò kéo.Nước mía sau khi ép được nấu ra nhiều dạng sản phẩm khác nhau: mật trầm, đườngthô, đường cát vàng Ở miền Trung, biết dùng lòng trắng trứng, đất bùn, vôi để làmsạch nước mía, sản xuất các loại đường đặc sản

Thời kỳ Pháp thuộc, nước ta chỉ có hai nhà máy đường hiện đại: Hiệp Hòa vàTuy Hòa Sau hòa bình lập lại, ngành đường hiện bắt đầu phát triển Ở miền Bắc cónhà máy đường hiện đại như: Việt Trì, Sông Lam, Vạn Điểm Miền nam có các nhàmáy đường Quảng Ngãi, Bình Dương, Phan Rang, nhà máy luyện đường Khánh

Hội, Biên Hòa [3, tr 3-4].

2.2 Giới thiệu về cây mía

2.2.1 Nguồn gốc

Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, nó xuất hiện từ một loại cây lau sậy hoangdại đã trở thành một trong những cây công nghiệp quan trọng trên thế giới Míatrồng 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… [5, Tr 9]

Nhóm Saccharum Simense, cây nhỏ cứng, thân màu vàng pha nâu nhạt trồng

từ lâu ở Trung Quốc [5, tr9].

2.3 Thành phần hóa học của mía

Mía là nguyên liệu để sản xuất đường, quá trình gia công và điều kiện kỹ thuậtđều căn cứ vào đặc tính mía; đặc biệt là tính chất, thành phần hoá học của nước mía.Thành phần hoá học của mía phụ thuộc vào giống mía, đất đai, khí hậu, mức

độ chín, phương pháp canh tác…

2.3.1 Đường sacaroza

Sacaroza là thành phần quan trọng nhất của mía, sản phẩm của ngành sản suất

Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm theochiều tăng nhiệt độ Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 220C tới 510C là0,3019 kJ/kg.độ.

Dung dịch sacaroza có tính quay cực 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 [3, tr 13-15].

+ Tác dụng với chất kiềm: Phân tử sacaroza không có nhóm hidroxyt glucozitnên không có tính khử Trong môi trường kiềm, sacaroza có thể coi như một axityếu, 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 môi trường kiềm loãng và dung dịch đường lạnh, hầu như không có tácdụng Ở pH từ 8 đến 9 và đun nóng trong một thời gian dài, sacaroza bị phân huỷthành các hợp chất có màu vàng và màu nâu 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: Ở nhiệt độ cao (160-1800C), sacaroza mất nước tạothành caramen là sản phẩm có màu như caramenlan, caramenlen, caramenlin.

+ Tác dụng của emzim: Dưới tác dụng của enzyme invectaza, sacaroza sẽchuyển hoá thành glucoza và fructoza Sau đó dưới tác dụng của phức hệ enzim,glucoza và fructoza sẽ chuyển hoá thành ancol và CO2 [3, tr 16-17].

2.3.2 Chất không đường

Trong ngành đường, người ta gọi tất cả những chất có trong nước mía trừsacaroza, là chất không đường kể cả glucoza, fructoza và rafinoza

Chất không đường trong nước mía bao gồm:

- 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 [3, tr 17].

2.4 Cơ sở lý thuyết trong quá trình sản xuất đường

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

2.4.1 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 và khuếch tán

2.4.1.1 Phương pháp ép

Trong hai phương pháp trên, phương pháp ép vẫn được sử dụng phổ biến từmấy trăm năm nay Nguyên lý chung của phương pháp là xé và ép dập cây míanhằm 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 làmcác giai đoạn nhỏ như sau: vận chuyển cấp mía vào máy ép, xử lý mía trước khi ép,

ép dập và ép kiệt

- Ưu điểm: Đơn giản, dễ thao tác, nước mía thu được không bị loãng nên tiết

kiệm hơi cho quá trình cô đặc, rút ngắn thời gian bốc hơi

- Nhược điểm: Hệ thống máy ép cồng kềnh, tốn nhiều năng lượng để vận

hành, chi phí bảo dưỡng và thay thế phụ tùng cao, hiệu suất ép thấp, chỉ đạt tối đa

97%, vốn đầu tư cao và tổng hiệu suất thu hồi đường thấp [3, tr 40].

2.4.1.2 Phương pháp khuếch tán

Phương pháp khuếch tán ra đời sau phương pháp ép Nguyên lý của phươngpháp này là dựa vào hiện tượng khuếch tán, có nghĩa là hai dung dịch có nồng độkhác nhau tập trung lại sát bên nhau, hoặc chỉ cách nhau một màng mỏng, tự traođổi với nhau bằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng ấy Công nghệ khuếch tán baogồm các công đoạn: Xử lý mía, khuếch tán nước mía, ép nước khỏi bã mía và xử lýnước ép

- Ưu điểm: Hiệu suất lấy nước mía cao 98%-99%, tiêu hao năng lượng cho hệ

khuếch tán ít hơn cho một bộ máy ép, vốn đầu tư thấp và tiết kiệm lao động

- Nhược điểm: Tăng nhiên liệu dùng cho bốc hơi, tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tăng tổn thất đường trong mật cuối [3, tr 41].

2.4.2 Quá trình làm sạch nước mía

2.4.2.1 Tác dụng của pH

Nước mía hỗn hợp có pH = 5– 5,5 Trong quá trình làm sạch, do sự biến đổicủa pH dẫn đến các quá trình biến đổi hoá lý và hoá học các chất không đườngtrong 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: pH trêndưới 7 và pH trên dưới 11 Điểm pH trước là pH đẳng điện, điểm pH sau là điểmngưng kết của protein trong môi trường kiềm mạnh Trong quá trình làm sạch, ta lợidụng 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 ứngngịch đảo, gây tổn thất đường và làm giảm độ tinh khiết của mật chè, ảnh hưởngđến 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

2.4.2.2 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 quátrình phản ứng hoá học

- Có tác dụng tiệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinhvật 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 [3, tr 45].

2.4.2.3 Tác dụng của các chất điện ly

1 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 hoáđường 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

- 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 [3, 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 [3, tr 49].

4 Tác dụng của P 2 O 5

P2O5 ở dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2, kếttủa này có tỷ trọng lớn có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa Khivôi làm sạch nước mía có đủ lượng P2O5 nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng rõ rệt

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 cấphơi áp lực thấp 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 xảy ra nhiều phản ứnghoá học và hoá lý dẫn đến sự thay đổi thành phần và đặc tính của dung dịch đườngnhư: Sự chuyển hoá sacaroza, sự phân huỷ sacaroza và tăng màu sắc, độ tinh khiếttăng cao, sự thay đổi độ kiềm và tạo cặn

2.4.4 Quá trình nấu đường và kết tinh

Nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hoà, sản phẩmnhận được sau khi nấu gọi là đường non gồm tinh thể đường và mật cái Quá trìnhnấu đường được thực hiện trong nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sôi của dungdịch, tránh hiện tượng caramen hoá và phân huỷ đường Đối với các sản phẩm cấpthấp, quá trình kết tinh còn tiếp tục thực hiện trong các thiết bị kết tinh làm lạnhbằng 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

2.4.4.1 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 gianphân tử nước và chuyển động hỗn độn không ngừng tạo thành một dung dịch đồngnhất Ở một nhiệt độ nhất định trở thành nước đường bão hoà, các phân tử đường sẽđiền đầy ổn định vào không gian của phân tử nước, kết hợp với các phân tử nướctạo thành trạng thái cân bằng

Khi số lượng phân tử đường vượt quá số lượng phân tử lúc bão hoà tạo thànhtrạng 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 táchkhỏi 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 [10, tr 42].

2.4.4.2 Sự lớn lên của tinh thể

Sau khi nhân tinh thể xuất hiện mà dung dịch đường vẫn ở trạng thái quá bãohoà thấp thì những phân tử đường ở gần nhân tinh thể không ngừng bị mặt ngoàicủa nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh thể, đồng thời xếp từng lớpngay 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 thểnên số lượng phân tử đường trong nước đường gần bề mặt tinh thể giảm đi và số

Đồ thị quá bão hòa của sacaroza

[3, Tr 70 ]

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

Quá trình cứ tiếp tục như vậy làm cho tinh thể đường lớn dần lên [10, tr 43].

2.4.4.3 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 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 quan trọng, do đó chúng ta cần kiểm soát

tốt quá trình này để nấu đường đạt hiệu suất cao

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH

DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương pháp sản xuất

Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp cải tiến vàdần hoàn chỉnh Vấn đề đặt ra ở đây là phải biết chọn phương pháp công nghệ thíchhợp với sản phẩm đầu ra và phù hợp với điều kiện thực tế của quá trình sản xuất vàthỏa mãn với nhu cầu của con người về số lượng và chất lượng đường Hiện nay sảnphẩm đường rất phong phú, trong đó đường kính trắng vẫn là mặt hàng ưa chuộngnhất

Thông thường sản xuất đường gồm có 3 phương pháp: Phương pháp vôi,phương pháp sunfit hóa và phương pháp cacbonat hóa

Phương pháp vôi là một phương pháp làm sạch đơn giản, thao tác tương đối

dễ, nguyên liệu dễ tìm và rẻ, làm sạch nước mía chỉ với tác dụng nhiệt và vôi, dâychuyền công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp và tốc độ kết lắng nhanh, dung tíchbùn nhỏ Tuy nhiên hiệu suất thu hồi đường không cao, dễ gây chuyển hoá và phânhuỷ đường Sản phẩm thu được là đường thô

Để sản xuất đường kính trắng thì có 2 phương pháp: Phương pháp SO2 vàphương pháp CO2 Phương pháp cacbonat hóa cho hiệu suất thu hồi đường cao, sảnphẩm tốt Tuy nhiên dây chuyền công nghệ tương đối dài, nhiều thiết bị, đòi hỏithao tác và trình độ cao, tiêu hao hóa chất và vốn đầu tư lớn Do đó, em chọnphương pháp SO2 axit tính để sản suất đường RS Mặt dù phương pháp này có hiệusuất thu hồi và chất lượng đường không cao nhưng có quy trình công nghệ đơn giảnhơn, thiết bị ít, vốn đầu tư thấp, phù hợp với trình độ vận hành, quản lý thao tácthuận lợi, phù hợp với sự phát triển của đất nước ta hiện nay

Ở dây chuyền sản suất đường RS này, gồm có các công đoạn khác nhau:

- Hiện nay, trong công nghiệp sản xuất đường mía có hai phương pháp lấy

nước mía: Phương pháp ép và khuếch tán Với hai phương pháp trên, phương pháp

khuếch tán có nhiều ưu điểm hơn như tiêu hao năng lượng thấp, chi phí đầu tưgiảm, khả năng thu hồi đường cao hơn so với phương pháp ép, tuy nhiên việc sửdụng nước khuếch tán làm tăng khối lượng nước mía gây khó khăn cho quá trình côđặc, thời gian cô đặc kéo dài dễ gây nên sự chuyển hoá đường và các phản ứngcaramen làm đậm màu nước mía Trong điều kiện nước ta hiện nay việc áp dụngphương pháp khuếch tán là chưa thích hợp, trình độ sản xuất của công nhân cònthấp, chưa có chuyên gia vận hành, khi vận hành không tránh khỏi sự hư hỏng sẽ rấtkhó để điều chỉnh và sữa chữa Với phương pháp ép tuy hiệu quả thấp nhưng lại rất

dễ vận hành, phù hợp với trình độ thao tác của công nhân, gặp sự cố có thể tự điềuchỉnh Vì vậy, em chọn phương pháp ép để lấy nước mía

- Quá trình làm sạch nước mía: Đây là công đoạn quan trọng nhất trong quá

trình sản xuất đường Nó quyết định rất lớn đến phẩm chất của đường thành phẩmcũng như hiệu suất của quá trình nấu đường Có 3 phương pháp làm sạch:

+ Phương pháp vôi: Phương pháp vôi có từ rất lâu, là cách làm sạch đơn giản

nhất, được chia làm 3 loại sau: cho vôi vào nước mía lạnh, cho vôi vào nước míanóng và cho vôi phân đoạn Phương pháp này có ưu điểm là quản lý và thao táctương đối dễ, dây chuyền công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp, hiệu suất làmsạch cao, loại chất không đường cao, tốc độ kết lắng nhanh và dung tích bùn nhỏ.Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi đường không cao, khống chế không tốt dễ gây chuyểnhoá phân huỷ đường và chất lượng sản phẩm không cao Sản phẩm thu được làđường thô

+ Phương pháp cacbonat (CO 2 ): Phương pháp này có nhiều ưu điểm nhưng

chủ yếu phổ biến ở nước ngoài (Đài Loan, Indonesia) Hiệu quả làm sạch tốt, chênhlệch nhiệt độ trước và sau là 4- 5o, loại được các chất không đường, chất màu vô cơ,đóng cặn ở thiết bị ít, làm giảm tiêu hóa chất dùng để thông rửa nồi bốc hơi và chấtlượng sản phẩm tốt, bảo quản lâu và hiệu suất thu hồi đường cao Tuy nhiên lượngtiêu hao hóa chất nhiều, sơ đồ thiết bị phức tạp, vốn đầu tư lớn và kỹ thuật thao tác

yêu cầu cao [3, tr 61].

+ Phương pháp sunfit hóa (SO2 ): Phương pháp này thường được sử dụng rộng

rãi ở nước ta Bao gồm phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh, phương pháp sunfit hóakiềm nhẹ (pH = 8- 9) và phương pháp sunfit hóa axit tính Trong đó thông SO2 axittính vào nước mía đến pH axit và thu được sản phẩm đường trắng Đây là phươngpháp được sử dụng rộng rãi Phương pháp này có ưu điểm là tiêu hao hóa chấttương đối ít, sơ đồ thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít và sản xuất đường trắng Tuynhiên, loại chất không đường ít, chênh lệch độ tinh khiết của nước mía trước và saulàm sạch thấp, đóng cặn trong thiết bị bốc hơi, ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồiđường, dưới tác dụng oxi không khí sản phẩm dễ bị biến đổi màu Với tình hình đấtnước ta hiện nay em chọn phương pháp SO2 axit tính để sản xuất đường RS

- Chọn chế độ nấu đường: Trong sản xuất người ta thường áp dụng hai chế

độ nấu đường: gián đoạn và nấu liên tục Mặt dù, nấu liên tục có thời gian nhanh do

đó năng cao năng suất, ít tốn hơi, sự bay hơi và kết tinh không bị gián đoạn, giảm

sự hình thành tinh thể dại Tuy nhiên vốn đầu tư cao, thiết bị chế tạo phức tạp, thaotác khó khăn, người vận hành có kinh nghiệm và trình độ cao Vì vậy, trước tìnhhình sản xuất đường như nước ta hiện nay em chọn phương pháp nấu gián đoạn.Tuy còn nhiều hạn chế nhưng phù hợp với thực tế sản xuất nước ta hiện nay, dotrình độ vận hành của công nhân còn thấp nên khó xử lý sự cố Vì vậy, ta chọn chế

độ nấu gián đoạn và nấu 3 hệ (AP > 80%) trong sản xuất đường, nhằm giảm tổn thấtđường và thiết bị cũng không phức tạp

Đề xuất dây chuyền công nghệ sản xuất đường RS.

Cân định lượng

Cẩu mía

Băng xả mía- khoả bằng

Băng chuyền mía

Nước mía hỗn hợp (pH= 5-5,5)

Cân định lượng

Gia vôi sơ bộ ( pH = 6,2– 6,6)

Gia nhiệt lần 1 ( to =55oC– 600C)

Thông SO2 lần 1 (pH = 3,2- 3,4)

Trung hòa (pH=6,8-7,2)SO2

Gia nhiệt lần 2 (to =1020C- 1050C)

Thiết bị lắng Nước bùn Lọc chân không

Gia nhiệt lần 3 (to =1100C– 1150C)

Cô đặc

Thông SO2 lần 2 (pH = 6,2– 6,4)

(pH = 6,2 – 6,6)Lọc kiểm traSO2

Sàng rung Máy sấy Băng tải làm nguội Sàng phân loại

Hồ B

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.1 Vận chuyển và nạp mía

Mía được thu hoạch ở vùng nguyên liệu, vận chuyển bằng đường thủy,đường bộ hoặc đường sắt, chủ yếu là dùng xe tải và được tập kết ở bãi mía trongnhà máy Qua cân định lượng để xác định khối lượng và lấy mẫu để phân tích chữđường Sau đó được cẩu lùa và dùng máy khỏa bằng để phân phối mía xuống băngchuyền và chuyển vào bộ xử lý mía

3.2.2 Xử lý mía trước khi ép

1 Mục đích: Mía được xử lý hợp lý, tạo điều kiện tốt cho quá trình ép dễ dàng,

năng cao năng suất và hiệu suất của công đoạn ép

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

a.

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

Mía từ bàn lùa dổ xuống băng chuyền và đưa vào hệ thống xử lý Máy bămchuyển động cùng chiều với băng chuyền, có những tác dụng sau: San mía thànhlớp dày đồng đều, mía dễ dàng được kéo vào máy ép, không bị trượt, nghẹn và nângcao hiệu suất ép do vỏ cứng bị xé nhỏ, tế bào mía bị phá vỡ, lực ép phân bố đều trênmọi điểm nên máy ép làm việc ổn định và luôn đầy tải

b.

Máy đánh tơi: Sau khi qua máy băm thành lớp, còn nhiều cây mía chưa bị

băm nhỏ, cần được xé ra và làm tơi để đưa vào máy ép dễ dàng hơn, hiệu suất éptăng lên Do đó, sử dụng máy đánh tơi để giải quyết vấn đề này Có nhiều kiểu máyđánh tơi nhưng chủ yếu là sử dụng máy đánh tơi kiểu búa lắc

3.2.3 Ép mía: Ép dập và ép kiệt nhiều lần.

1 Mục đích

- Ép dập: Vừa có tác dụng lấy nước nước, vừa làm cho mía được dập vụn nhỏ

hơn, giảm thể tích lớp mía, tăng hiệu suất và năng suất ép, giảm bớt công suất tiêuhao

- Ép kiệt nhiều lần: Lấy kiệt lượng nước có trong cây mía đến mức tối đa cho

phép, đạt hiệu suất cao

2 Thiết bị và thông số kỹ thuật

+ Mía đi vào hệ thống ép 5 máy, mỗi máy gồm 3 trục Đầu tiên mía qua máy

ép dập để thu nước mía đầu rồi qua hệ thống 4 máy ép kiệt Trong quá trình ép, kếthợp rửa nước thẩm thấu để thu hồi phần đường còn sót lại trong bã Nước thẩm thấuđược dùng để thẩm thấu ở máy ép 3 và 4, nhiệt độ nước rửa 45÷ 47oC, nước thẩmthấu cho máy 1 và 2 là nước mía thu từ hệ ép 3 và 4 Nước mía hỗn hợp là nước thuđược từ hai máy đầu tiên sẽ được đưa đi xử lý sơ bộ qua các bộ phận lọc sàng congnhằm tách bã vụn rồi qua cân định lượng để tiếp tục đi vào công đoạn làm sạch tiếptheo Bã sau khi ép đổ xuống băng chuyền và vận chuyển qua lò hơi

+ Nước mía hỗn hợp thu được có Bx = 13- 15%, pH= 5- 5,5 Sau khi cân đượcbơm qua khu làm sạch

3.2.4 Gia vôi sơ bộ

1 Mục đích: Trung hòa nước mía hỗn hợp, tạo ra những điểm đẳng điện để

ngưng kết các chất keo, loại bỏ tất cả các chất rắn lơ lửng trong nước mía, loại bỏtối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là các chất hoạt tính

bề mặt và chất keo, làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sựchuyển hóa đường sacaroza, phân hủy một số chất không đường đặc biệt là đườngchuyển hóa, amit

2 Thông số kỹ thuật: Nước mía hỗn hợp (pH = 5- 5,5) được qua cân định

lượng, xuống thùng chứa rồi được bơm qua thùng gia vô sơ bộ Vôi sữa cho vàothùng trộn đều và lấy ra ở dưới đáy thiết bị Nồng độ vôi sữa từ 8- 10 Be, lượng vôisữa sơ bộ khoảng 20% tổng lượng sữa vôi Tại đáy có thể bổ sung thêm P2O5 bằngdung dịch H3PO4

3 Thiết bị: Thiết bị gia vôi sơ bộ loại hình trụ đáy chóp cụt, có lắp motor cánh

khuấy, làm việc liên tục

3.2.5 Gia nhiệt lần 1

1 Mục đích

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

+ Mất nước của một số chất keo, tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo

+ Tăng tốc độ phản ứng hóa học

+ Để kết tủa CaSO3 dễ hòa tan hơn, giảm sự tạo thành Ca(HSO3)2 hòa tannên giảm sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt

+ Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

2 Thông số kỹ thuật: Sau khi gia vôi sơ bộ, nước mía được đưa vào thiết bị

gia nhiệt để năng nhiệt độ lên 55- 600C

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

3.2.6 Thông SO 2 lần I và gia vôi trung hòa

- Gia vôi trung hòa : Trung hòa nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hóa

đường vì trong môi trường axit, đường dễ bị chuyển hóa

2 Thông số kỹ thuật: Sau khi thông SO2 lần một, nước mía có pH = 3,2– 3,4, với

pH này sẽ gây chuyển hoá đường Vì vậy tiến hành trung hoà ngay bằng sữa vôi để nâng

pH nước mía lên 6,8– 7,2

3 Thiết bị: Thiết bị trung hoà kiểu phun đường ống hình đứng Với thiết bị này,

quá trình thông SO2 và trung hoà được tiến hành trong cùng một thiết bị, có tác dụnggiảm sự chuyển hoá đường

3.2.7 Gia nhiệt lần II

1 Mục đích: Làm giảm độ nhớt của dung dịch, tăng cường quá trình lắng và

ngăn kết keo, tiêu diệt vi sinh vật

2 Thiết bị và thông số kỹ thuật: Quá trình này được tiến hành bởi thiết bị gia

nhiệt dạng ống chùm, nước mía sau khi gia nhiệt lần II được tăng lên 102- 1050C

3.2.8 Lắng

1 Mục đích: Tách các chất cặn, bùn ra khỏi nước mía Quá trình này làm việc

dựa trên tác dụng trọng lực, các hạt rắn kích thước lớn và kết tủa sẽ lắng tự nhiên

2 Thiết bị: Sử dụng thiết bị lắng trọng lực Dạng hình trụ đáy chóp, trong thiết

bị có chia các ngăn và nghiêng so với mặt phẳng ngang 15o Bên trong có các bộrăng cào có tác dụng đưa bã vào tâm thiết bị

3.2.9 Lọc chân không thùng quay

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

2 Thiết bị: Thiết bị lọc chân không kiểu thùng quay.

3.2.10 Gia nhiệt lần III

1 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

2 Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ nước mía hỗn hợp sau khi gia nhiệt lần 3 là

110 – 1150C

3 Thiết bị gia nhiệt lần 3: Giống thiết bị gia nhiệt lần 1 và lần 2.

3.2.11 Cô đặc

1 Mục đích: Nhằm bốc hơi nước, đưa nồng độ Bx của nước mía hỗn hợp từ 6

– 7% lên 55 – 65% để tạo điều kiện cho quá trình kết tinh

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

áp lực chân không 4 hiệu, độ chân không hiệu cuối khoảng 550 mmHg

3.2.12 Thông SO 2 lần II

1 Mục đích: Ngăn ngừa sự tạo thành chất màu, khử chất màu thành chất

không màu, làm giảm độ kiềm, độ nhớt, tạo điều kiện cho quá trình nấu, kết tinhđường được thuận lợi hơn

2 Thông số kỹ thuật: Sau khi thông SO2 lần 2 pH = 6,26.4

3 Thiết bị: Quá trình được tiến hành như ở thiết bị thông SO2 lần I nhưngkhông có công đoạn cho sữa vôi

3.2.13 Lọc kiểm tra

1 Mục đích: Nhằm tách triệt để cặn còn lại và mới sinh ra trong khi cô đặc và

sunfit hoá lần 2 tạo độ tinh khiết cho mật chè

2 Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc ống.

3.2.14 Nấu đường

1 Mục đích: Tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hòa, làm xuất

hiện tinh thể và nuôi tinh thể lớn lên đến kích thước theo yêu cầu Sản phẩm củaquá trình nấu đường gọi là đường non, nó gồm tinh thể đường và mật cái

2 Thông số kỹ thuật: Chọn chế độ nấu 3 hệ, thực hiện trong nồi nấu chân

không để giảm nhiệt độ của dung dịch, tránh hiện tượng caramen hóa và phân hủyđường Nhiệt độ nấu 70- 80oC

 Nấu non A

Nguyên liệu nấu non A là mật chè, mật loãng A, hồ B và hồi dung C

Thường nấu ở áp suất 600- 650 mmHg, nhiệt độ 60- 65o, thời gian 2- 4h Để

ổn định trong quá trình nấu đường, yêu cầu nhiệt độ của nguyên liệu vào nấu phảicao hơn trong nồi 3- 5o Hiệu suất kết tinh thường 52– 55%, hiệu suất thu hồi 700–

800 kg/m3 đường non Quá trình nấu được chia làm 4 giai đoạn:

- Cô đặc đầu: Mật chè từ thùng chứa được đưa vào nồi nấu Khi mật chè ngập

kín bề mặt truyền nhiệt, mở van hơi, cấp nhiệt cô đặc mật chè đến nồng độ cần thiết

để tạo mầm tinh thể, thời gian 20- 30 phút

- Tạo mầm tinh thể: Dùng phương pháp đường hồ B để hòa với mật chè (hoặc

bột đường hoà với cồn) tạo thành hỗn hợp giống để nấu

- Nuôi tinh thể: Làm tinh thể lớn lên, nhanh chóng, đều, cứng, bảo đảm chất

lượng của đường bằng cách nấu với nguyên liệu đã được phối trộn

- Cô đặc cuối: Khi tinh thể đạt kích thước nhất định thì ngừng cho nguyên

liệu, cô đến nồng độ ra đường, tránh cô đặc nhanh làm xuất hiện tinh thể dại Côđến nồng độ đường Bx = 92- 93% thì bắt đầu chuyển đường xuống trợ tinh

 Nấu non B

Nguyên liệu nấu non B là giống B, hồi dung C và nguyên A Nấu ở điều kiện

áp suất chân không, nhiệt độ nấu khoảng 78- 80o Lượng giống cho vào 6- 8% sovới khối lượng đường non B Nhiệt độ phối trước phải cao hơn nhiệt độ trong nồi là3- 5o Cô đặc cuối không nên quá nhanh Quá trình nấu lun theo dõi để kiểm tra xử

lý Nấu đến Bx= 95% thì xả đường đi ly tâm

3 Thiết bị nấu đường

Đặc điểm kết cấu của nồi nấu đường: Kết cấu của nồi đường tương tự như nồibốc hơi gồm buồng đốt, buồng bốc và bộ phận thu hồi đường Đường kính ống gianhiệt, ống tuần hoàn và đường kính thiết bị ở nồi nấu lớn hơn so với nồi bốc hơi,ngược lại chiều cao buồng đốt và buồng bốc hơi nhỏ hơn Đặc biệt, ở nồi nấu đườngđối lưu đường non bằng cơ học có tác dụng cải thiện tuần hoàn đường non, rút ngắnthời gian nấu đường và có thể nâng cao chiều cao có hiệu của đường non trong nồi

[10, tr145] Các loại nồi nấu đường:

- Nồi nấu chân không tập hợp ống.

- Nồi nấu chân không có cánh khuấy.

3.2.15 Trợ tinh

1 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 hiệu quả kinh

tế Vì vậy 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

2 Nguyên tắc của quá trình trợ tinh: Giảm nhiệt độ làm cho đường non tiếp

tục quá bão hoà và kết tinh

+ Đối với non A và B do mật A, B còn dùng phối liệu nấu lại nên việc kếttinh làm lạnh không cần phải nghiêm ngặt Vì vậy, sử dụng thiết bị trợ tinh có cánhkhuấy ruột gà

+ Đối với trợ tinh C, do mật C là mật cuối tạp chất nhiều, độ nhớt cao, khôngdùng nấu lại nên yêu cầu phải làm cho tinh thể đường hấp thụ phần đường trongmẫu dịch ở mức độ cao nhất để giảm tổn thất đường trong mật cuối Vì vậy, thiết bịtrợ tinh C phải có hệ thống cánh khuấy và làm lạnh cưỡng bức đồng thời gian trợtinh dài

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

3 Thiết bị trợ tinh: Chọn thiết bị trợ tinh A, B là loại trợ tinh ngang dạng

ống xoắn ruột gà, thiết bị trợ tinh C là đĩa khuyết quay

3 Thiết bị: Ly tâm được thực hiện trong các thiết bị thùng quay với tốc độ cao,

đối với non A, B có độ nhớt thấp ta chọn thiết bị ly tâm gián đoạn, non C chọn thiết

bị ly tâm liên tục

3.2.17 Sấy đường

1 Mục đích: Sau khi ly tâm, đường cát có độ ẩm cao từ 0,6– 2% cần được làm

khô 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

2 Thiết bị: Sử dụng thiết bị sấy thùng quay.

3.2.18 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 Quá 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 xilo chứa 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

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu lý hóa [3, tr 8]

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn

3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,07 0,1

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 1050C trong 3h, % khối

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Số liệu ban đầu (đề bài cho):

+ Hàm lượng đường sacaroza: 12,24%

4 Khối lượng chất khô trong mía

= Khối lượng đường trong mía + Khối lượng chất không đường trong mía

= 780,912 + 196,504 = 977,416 (tấn/ngày).

5 Khối lượng nước trong mía = Khối lượng mía ép/ngày – Khối lượng chất khôtrong mía – khối lượng xơ trong mía = 6380 - 977,416 - 680,108

= 4722,476 (tấn/ngày)

4.1.2 Nước mía nguyên

1 Khối lượng nước mía nguyên = khối lượng mía ép/ ngày – khối lượng xơ mía

= 6380 - 680,108 = 5699,892 ( tấn/ ngày )

2 Độ tinh khiết của nước mía nguyên = Khối lượngchất khô trong mía Khối lượng đường trong mía x 100

780,912 977,416 x 100 = 79,896 (%)

3 Bx của nước mía nguyên = Khố il ư ợ ng ch ấ t kh ô nư ớ c m í a nguy ê n Kh ố ilư ợ ng n ư ớ c mí a nguy ê n x 100

=

977,416 5699,892 x 100 = 17,148 ( %)

4 Pol của nước mía nguyên = Khố il ư ợ ng đư ờ ng trong n ư ớ c mí a Kh ố i lư ợ ng n ư ớ c mí a nguy ê n x 100

=

780,912 5699,892 x 100 = 13,700 (%)

(Do độ tinh khiết nước ép cuối gần bằng độ tinh khiết bã)

3 Khối lượng bã = [(khối lượng xơ + KL chất khô của bã )]/[(100 - độ ẩm bã)]100

2 Khối lượng đường trong NMHH

= Khối lượng đường trong mía - Khối lượng đường trong bã

= 780,912 - 23,896 = 757,016 (tấn/ ngày)

3 Khối lượng chất khô trong NMHH

= Khối lượng chất khô trong mía - Khối lượng chất khô trong bã

Dựa văo bảng I.86 (12, Tr58), Với Bx = 14,398, dùng phương phâp nội suy

nín ρ =1,0584 tấn/m3 ở 20oC

6 Thể tích nước mía hỗn hợp=

Kl nước mía hỗn hợp tỷ trọng = 6573, 563 1, 0584 = 6210,85(m3/ng)

7 Phần trăm nước mía hỗn hợp so với mía

= Khố il ư ợ ng n ư ớ c mí a h ỗ n h ợ p Kh ố il ư ợ ng m í a ĩ p /ng ă y x 100 =

6573, 563

6380 x 100 = 103,034(%)

8 Khối lượng chất không đường trong NMHH

= Khối lượng chất khô trong NMHH - Khối lượng đường trong NMHH

= 946,435 – 757,016 = 189,419 (tấn/ ngăy)

9 Khối lượng nước trong NMHH

= khối lượng NMHH – khối lượng chất khô trong NMHH

= 6573, 563 - 946,435 = 5627,128 ( tấn/ ngăy)

4.2 Công đoạn lăm sạch

4.2.1 Tính lượng lưu huỳnh vă SO 2

Với phương phâp SO2 axit tính lượng lưu huỳnh cần dùng lă 0,07- 0,09% so

với nước mía Chọn giâ trị 0,08% [8, Tr79].

1 Lưu huỳnh: KL lưu huỳnh = 6380 x

0.08

100 = 5,104 (tấn/ ngăy)

2 SO2: Ta có : S + O2 → SO2

32 64

⇒ Khối lượng SO2 = 5,104 x 2 = 10,208 (tấn/ ngăy)

Trong quâ trình thông SO2 ta tiến hănh thông 2 lần Lượng SO2 thông lần 1dùng 80% tổng lượng SO2 [14, Tr181].

- Lượng SO2 thông lần 1 = 10,208 x 80% = 8,1664 (tấn/ ngăy)

- Lượng SO2 thông lần 2 = 10,208 – 8,1664 = 2,0416 (tấn/ ngày)

4.2.2 Tính vôi và sữa vôi

= 6380 x

0,18

100 = 11,484 (tấn/ngày)

- Thể tích nước mía hỗn hợp = 6210,85 (m3/ ngày)

- Hàm lượng CaO có hiệu trong vôi, dựa vào địa phương có nhà máy, yêu cầu

- Sữa vôi được pha với nồng độ 8-10Be Chọn 10Be Ở 200C [5, tr122] ta có:

Khối lượng riêng là d = 1,074 (tấn/m3), hàm lượng sữa vôi = 9,28 (%)

Vậy khối lượng sữa vôi = H à mlư ợ ng CaO c ó hi ệ u trong s ữ a v ô i Kh ố i lư ợ ng CaO c ó hi ệ u x 100

- Phần trăm sữa vôi so với mía = Khố il ư ợ ng mí a é p/ng à y Kh ố i lư ợ ng s ữ a v ô i x 100

+ Gia vôi sơ bộ: Dùng 1/3 lượng vôi [7, Tr181].

+ Gia vôi trung hoà: Dùng 2/3 tổng lượng vôi [7, Tr 181]

4.2.3 Gia vôi sơ bộ ( GVSB)

Khối lượng nước mía hỗn hợp: 6573, 563 ( tấn/ ngày)

1 Khối lượng vôi dùng gia vôi sơ bộ = 1/3 x kl vôi = 1/3 x 14,355

= 4,785 ( tấn/ ngày)

2 Khối lượng sữa vôi dùng cho GVSB = 1/3 x 123,75 = 41,25 (tấn/ngày)

3 Thể tích sữa vôi dùng cho GVSB = 1/3 x thể tích sữa vôi

4 Khối lượng nước mía sau GVSB = Khối lượng NMHH + Khối lượng sữavôi

= 6573, 563+ 41,25 = 6614,813 (tấn/ngày)

5 Khối lượng chất khô nước mía GVSB

= Khối lượng chất khô trong NMHH + Khối lượng vôi

= 946,435+ 4,785 = 951,220 (tấn/ngày)

6 Nồng độ chất khô trong nước mía gia vôi =

951,22 6614,813 x 100 = 14,38 (%)Với Bx =14,38%, ρ =1,05834 tấn/m3 ở 20oC [12, Tr58]

7 Độ tinh khiết nước mía sau GVSB

= Khố il ư ợ ng ch ấ t kh ô trong nư ớ c m í a sau GVSB Kh ố i lư ợ ng đư ờ ng trong NMHH x 100

757,016

951,22 x 100 = 79,584 (%)

8 Thể tích nước mía sau GVSB =

6614,813

1,05834 = 6250,18 (m3/ngày)

4.2.4 Thông SO 2 lần I

Giả thiết hiệu suất hấp thụ SO2 là 85% [8, tr 181]

1 Khối lượng SO2 thông lần 1 = 10,208 x 80% = 8,1664 (tấn/ ngày)

2 Khối lượng khí SO2 hấp thụ 85% = 85% x Kl SO2 thông lần I

3 Khối lượng nước mía sau thông SO2 lần I

= khối lượng nước mía sau GVSB + khối lượng SO2 hấp phụ

= 6614,813 + 6,9414 = 6621,754 (tấn/ ngày)

4 Khối lượng chất khô của nước mía sau khi thông SO2 lần I

= khối lượng chất khô nước mía sau GVSB + khối lượng SO2 hấp phụ

= 951,22 + 6,9414 = 958,1614 (tấn/ngày)

5 Bx của nước mía sau thông SO2 lần I

= Khố il ư ợ ng n ướ c mí a sau khith ô ng SO 2l ầ n I Khố il ư ợ ng ch ấ t kh ô saukhi thô ng SO 2l ầ n I x 100

4.2.5 Nước mía trung hòa

1 Khối lượng vôi dùng cho trung hòa = 2/3 x kl vôi

= 2/3 x 14,355 = 9,57 ( tấn/ ngày)

2 Khối lượng sữa vôi dùng cho trung hòa = 2/3 x 123,75 = 82,5 (tấn/ngày)

3 Thể tích sữa vôi dùng cho trung hòa = 2/3 x thể tích sữa vôi

= 2/3 x 115,223 = 76,815 ( m3/ngày)

4 Khối lượng nước mía trung hòa

= Khối lượng nước mía sau xông SO2 lần I + Khối lượng sữa vôi dùng cho trung hòa

= 6621,754 + 82,5 = 6754,254 (tấn/ngày)

5 Khối lượng chất khô nước mía trung hòa

= Khối lượng chất khô nước mía xông SO2 lần I + Khối lượng vôi trung hòa

= 958,1614 + 9,57 = 967,731 (tấn/ngày)

6 Nồng độ chất khô nước mía trung hòa

= Khố il ượ ng ch ấ t kh ô n ướ c mí a trung h ò a Kh ố i lượ ng n ướ c mí a trungh ò a x 100

8 Phần trăm nước mía trung hòa so với mía

= K h ố il ượ ng nướ c mí a trung h ò a K h ố il ượ ng mí a é p /ng à y x 100 =

6754,254

6380 x 100 = 105,87 (%)

4.2.6 Nước bùn

Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng là 25- 30 % so với khối lượng

nước mía trung hoà [7, tr166] Ta chọn 25%.

1 Khối lượng nước bùn

= Khối lượng nước mía trung hòa x % b ù n so v ớ i nướ c mí a trung h ò a100

Khối lượng nước lắng trong = Khối lượng nước mía trung hòa – khối lượngnước bùn = 6754,254 - 1688,564 = 5065,69 (tấn/ngày)

4 Tổn thất đường trong bùn khô

= Khối lượng bùn khô x h à ml ượ ng đườ ng trong b ù n kh ô100

= 53,0816 x 10015 = 7,962 (tấn/ngày)

4.2.9 Nước rửa bùn

Nước rửa bùn lọc so với bùn lọc 150-200% Chọn 160% [7, tr166]

Khối lượng nước rủa bùn

= khối lượng nước bùn lọc x % nước rửa bùn so với bùn lọc

= 165,88

x 160% = 265,408 (tấn/ngày)

Tính bã nhuyễn

Trong quá trình lọc người ta bổ sung bã nhuyễn vào làm chất trợ lọc, lượng bãnhuyễn sử dụng là 1% so với mía, độ ẩm bã nhuyễn là 48%.

- KL bã nhuyễn cho vào bùn = 6380 x 0,01 = 63,8 ( tấn/ ngày)

- KL nước trong bã nhuyễn = 63,8 x 0,48 = 30,624 (tấn/ ngày)

- KL chất tan trong bã nhuyễn = 63,8 – 30,624 = 33,176 (tấn/ ngày)

4.2.10 Nước lọc trong

1 Khối lượng nước lọc trong

= Khối lượng nước bùn + Khối lượng nước trong bã nhuyễn+ Khối lượng nước rửa Khối lượng bùn lọc = 1688,564 + 30,624 + 265,408 – 165,88 = 1818,716 (tấn/ngày)

-2 Phần trăm nước lọc trong so với mía = Khố il ượ ng n ướ c l ọ c trong Kh ố i lượ ng mí a é p/ng à y x 100

=

1818,716

6380 x 100 = 28,51 (%)

4.2.11 Tổn thất không xác định

Tổn thất đường KXĐ so với đường trong mía là 0,5- 1%, chọn 0,6% [7, tr166]

Tốn thất đường không xác định = khối lượng đường trong mía x % tổn thất KXĐ

= 780,912 x 0,6% = 4,6855 (tấn/ngày)

4.2.12 Nước mía trong

1 Khối lượng nước mía trong = kl nước lắng trong + kl nước lọc trong

= 5065,69 + 1818,716 = 6884,408 (tấn/ngày)

2 Khối lượng đường trong nước mía trong

= Khối lượng đường trong NMHH – Khối lượng đường tổn thất trong bùn –Khối lượng đường tổn thất không xác định

= 757,016 - 7,962 - 4,6855 = 744,3685 (tấn/ngày)

3 Khối lượng chất khô nước mía trong

= kl chất khô trong nước mía trung hòa – khối lượng bùn khô

= 967,731 - 53,0816 = 914,65 (tấn/ngày)

4 Độ tinh khiết nước mía trong

= Khố il ượ ng đườ ng trong n ướ c mí a trong Kh ố i lượ ng ch ấ t kh ô nướ c m í a trong x 100=

744,3685 914,65 x100 =81,38(%)

5 Nồng độ nước mía trong = Khố il ượ ng ch ấ t kh ô n ướ c mí a trong Kh ố ilượ ng n ướ c mí a trong x 100

=

914,65 6884,408 x100 = 13,29 (%)Với Bx = 13,29% → ρ = 1,05384 tấn/m3 [12, Tr58].

6 Thể tích nước mía trong = Khố il ượ ng n ướ c m í a trong t ỷ tr ọ ng n ướ c m í a trong

=

6884,408 1,05384 = 6532,69 (m3)

7 Phần trăm nước mía trong so với mía = Khố il ượ ng n ướ c m í a trong Kh ố i lượ ng mí a é p /ng à y x 100

4.3.1 Lượng nước bốc hơi

Khối lượng nước bốc hơi = Kl nước mía trong x (1- Bx nướ c mí a trong Bx mậ t ch è )

= 6884,408 x ( 1- 13,2960 ) = 5359,51 (tấn/ngày)

4.3.2 Mật chè thô

1 Khối lượng mật chè thô = Kl nước mía trong – kl nước bốc hơi

= 6884,408 - 5359,51 = 1524,898 (tấn/ngày)Trong quá trình cô đặc xem như không có sự tổn thất chất khô cũng như tổnthất đường có trong mật chè nên AP của mật chè trong tương đương với mật chèthô

- Khối lượng chất khô mật chè thô = kl chất khô nước mía trong

= 914,65 (tấn/ngày)

- Khối lượng đường trong mật chè = kl đường trong nước mía trong

= 744,3685 (tấn/ngày)

4.3.3 Thông SO 2 lần II

1 Khối lượng SO2 thông lần II = 10,208 x 20% = 2,0416 (tấn/ ngày)

2 Khối lượng khí SO2 hấp thụ 85% = 85% x Kl SO2 thông lần II

= 85% x 2,0416 = 1,73536 ( tấn/ ngày)

3 Khối lượng mật chè sau thông SO2 lần II

= khối lượng mật chè thô + khối lượng SO2 hấp phụ

= 1524,898 + 1,73536 = 1526,633 ( tấn/ngày)

4 Khối lượng chất khô của mật chè sau khi thông SO2 lần II

= khối lượng chất khô mật chè thô + khối lượng SO2 hấp phụ

= 914,65 + 1,73536 = 916,385 ( tấn/ngày)

5 Bx của nước mía sau thông SO2 lần II

= Khố il ượ ng ch ấ t kh ô mậ t ch è th ô sau khith ô ng SO 2l ầ n I I Kh ố il ượ ng m ậ t ch è saukhi th ô ng SO 2l ầ n II x 100