Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo

Vận chuyển và cấp mía cho nhà máy ép: Đối với các nhà máy lớn, việc vận chuyển và cấp mía cho máy ép có tầm quan trọng đặc biệt, vì nó góp phần giảm tổn hao đường trong mía, đảm bảo cho

Nhóm 6 52TP-2

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA,

BÁNH KẸO

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất

ép, hiệu suất ép

Đánh giá nhóm:

ST

3 Nguyễn Thị Thùy Dương 52130087 10

4 Nguyễn Thị Ngọc Hân 52130096 10

9 Dương Nữ Cẩm Thiền 52130133 10

10 Nguyễn Hồ Thiên Trang 52130143 9

11 Nguyễn Thị Thanh Trinh 52130144 9

MỤC LỤC Trang

A Mở đầu: 3

B Nội dung: 3

I Năng suất ép, hiệu suất ép: 3

1) Năng suất ép: 3

2) Hiệu suất ép: 4

II Các yếu tố ảnh hưởng: 4

1 Đặc tính và tỷ lệ chất xơ: 4

a Đặc tính: 4

b Tỷ lệ chất xơ: 4

2 Vận chuyển và cấp mía cho nhà máy ép: 4

a Băng xả mía: 5

b Băng chuyền mía: 5

3 Xử lý mía trước khi ép: 5

a Máy san bằng: 5

b Máy băm: 6

c Máy đánh tơi: 8

d Máy ép dập: 10

e Rà kim loại: 10

4 Tốc độ và kích thước trục ép: 11

5 Số trục ép, số lần ép và kích thước miệng ép: 11

6 Thẩm thấu 12

7 Răng trục ép: 13

8 Áp lực trục đỉnh: 13

C Kết luận: 14

D Tài liệu tham khảo 14

A Mở đầu:

Đường là một trong những loại thực phẩm rất cần cho cơ thể con người và cho một số ngành chế biến thực phẩm khác Trong cuộc sống hằng ngày đường được sử dụng rất rộng rãi: để làm giải khát, làm bánh kẹo, nấu chè,… ngoài ra còn được sử dụng rộng rãi trong y học và công nghiệp chế biến thực phẩm, v.v…

Về cấu trúc, các chất đường thuộc loại gluxit, chủ yếu thuộc nhóm monosaccarit và disaccarit Tiêu biểu nhất trong hai nhóm này là glucozo và saccarozo, nó là những loại đường được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, trong y học, trong công nghiệp thực phẩm và được sản xuất với quy mô công nghiệp

Trong công nghiệp đường saccarozo được sản xuất chủ yếu từ mía và củ cải đường Ở nước ta nguyên liệu chủ yếu sản xuất đường là mía Quy trình sản xuất đường từ mía có thể được tóm tắt như sau:

Nguyên liệu  ép  làm trong nước mía  cô đặc nước mía  nấu đường  kết tinh phân ly  sấy  đường thành phẩm

Trong quy trình sản xuất đường, công đoạn nào cũng quan trọng, trong đó công đoạn ép cũng là một trong những công đoạn có phần quan trọng không kém, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như là hiệu suất thu hồi đường Vì thế việc phân tích và tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất ép là việc hết sức cần thiết Tìm hiểu để khắc phục, sửa chữa những hạn chế và đồng thời tìm ra cái mới cái tối ưu nhất để áp dụng nhằm tăng năng suất sản xuất đường chính là mục đích của đề tài mà nhóm chúng tôi muốn mang đến

B Nội dung:

I Năng suất ép, hiệu suất ép:

1) Năng suất ép:

Năng suất ép là số tấn mía ép được trong một đơn vị thời gian với hiệu suất ép nhất định

Đơn vị của năng suất ép có thể dùng tấn mía / ngày hoặc tấn mía / h

Công thức tính năng suất ép:

C=k ∙ C ' ω L D2√N

tấn h

Equation 1

Trong đó:

C: năng suất ép của hệ máy ép, tấn/h.

C’: hệ số xử lý mía

f: phần xơ trong mía, %.

: tốc độ quay của trục ép, vòng/phút

L: chiều dài trục, m.

D: đường kính trục, m.

N:số trục ép.

k: hệ số

2) Hiệu suất ép:

Hiệu suất ép là tỷ số giữa trọng lượng đường saccharose trong nước mía hỗn hợp với trọng lượng mía Được tính theo đơn vị % Hiệu suất ép là số liệu quan trọng để đánh giá khả năng làm việc của phân xưởng ép Hiện nay hiệu suất ép thường đạt từ 92-96% Hiệu suất ép cho biết khả năng trích ly trong quá trình sản xuất đường mía

Trong sản xuất:

Hiệu suất ép= lượng nước mía hỗn hợp Pol nước mía hỗn hợp

lượngnước mía ép Pol của cây mía ∙ 100

Equation 2

II Các yếu tố ảnh hưởng:

1 Đặc tính và tỷ lệ chất xơ:

a Đặc tính:

Số lượng và chất lượng của xơ trong mía đều có ảnh hưởng đến năng suất Trở lực của mía và trục khi ép quyết định bởi phần xơ trong mía Xơ cứng hay mềm, độ xé nát của mía sau khi xử lí sơ bộ sẽ ảnh hưởng đến việc mía vào miệng ép

Giống mía F134 có xơ mềm, giòn, khó ép, giống POJ 3016 xơ không cứng và không giòn nên dễ ép Khi mía vào máy ép dễ dàng, trục ép không bị nghẹn, năng suất hệ máy ép tăng lên và ngược lại, khi mía khó vào máy ép, năng suất ép giảm xuống Do đó, năng suất và phần xơ trong mía tỷ lệ nghịch

b Tỷ lệ chất xơ:

Tỷ lệ chất xơ trong mía tỷ lệ nghịch với năng suất ép và hiệu suất ép Tỷ lệ chất xơ trong mía nhiều làm giảm hiệu suất trích ly đường, năng suất ép mía

Tỷ lệ chất xơ trong mía phụ thuộc vào: giống mía, điều kiện chăm sóc, phương thức thu hoạch,

2 Vận chuyển và cấp mía cho nhà máy ép:

Đối với các nhà máy lớn, việc vận chuyển và cấp mía cho máy ép có tầm quan trọng đặc biệt, vì nó góp phần giảm tổn hao đường trong mía, đảm bảo cho sản xuất liên tục, giữ vững công suất nhà máy, nâng cao hiệu suất ép và tổng lượng thu hồi đường

a Băng xả mía:

- Để đảm bảo lượng mía đổ xuống băng chuyền đều, người ta thiết kế hai băng xả mía đặt thẳng góc với băng chuyền có thể điều chỉnh được tốc độ Băng xả mía ngắn có thể thường được

bố trí trên một chiếc cân để có thể cân luôn trọng lượng mía

- Nếu tốc độ băng xả nhanh dẫn đến lượng mía đổ xuống băng tải lớn, có thể gây ra hiện tượng quá tải trên trục ép dẫn đến nghẽn trục làm cho năng suất và hiệu suất giảm

- Nếu băng xả chạy chậm thì lượng mía trên băng tải ít gây ra hiện tượng non tải trên trục

ép dẫn đến hiệu suất sẽ giảm mạnh kèm theo đó năng suất cũng giảm

b Băng chuyền mía:

- Mía được chuyền vào máy ép nhờ băng chuyền kiểu mắc xích Hiện nay thường dùng hai kiểu:

+ Chạy một băng dài, băng chia làm hai phần: phần bằng và phần nghiêng Phần nghiêng có góc nghiêng từ 170 đến 210

+ Chạy hai băng ngắn, mía từ băng trước đổ xuống băng sau để lật lớp mía trên băng, sau khi đã qua dao băm lần thứ nhất Lớp mía tiếp tục được qua dao băm lần thứ hai đặt trên băng sau Như vậy, mía được băm triệt để hơn

- Bề rộng của băng bằng chiều dài của các trục ép mía

- Chiều dài băng chuyền mía khi dùng một băng thường chọn như sau:

+ Phần băng dài gấp 3 – 5 lần chiều dài xe goong mía

+ Khi đổ vào máy ép dập hai trục phần nghiêng dài từ 21m đến 24m khi đổ vào máy

ép dập ba trục phần nghiêng dài từ 15m đến 18m

- Tốc độ của băng chuyền mía có thể điều khiển tăng giảm được Tốc độ trung bình thường lấy bằng nửa tốc độ dài của trục ép Nếu bố trí máy băm mía thì tốc độ có thể hạ thấp hơn, bằng 0,4 lần trục ép

- Để cải thiện năng suất và hiệu suất ép người ta sẽ sử dụng hai băng chuyền ngắn vì lớp mía chưa được băm khi qua máy băm 1 sẽ được lật ngược trên băng tải thứ 2 sau đó thì qua máy băm 2 dăn đến hiệu quả băm mía khi sử dụng hai băng ngắn sẽ tốt hơn băng dài

3 Xử lý mía trước khi ép:

a Máy san bằng:

Lúc làm việc ổn định sẽ làm tăng năng suất ép và hiệu suất ép, nếu như máy san bằng mía làm việc không ổn định thì gây hiện tượng quá tải hoặc non tải trong hệ thống ép làm giảm năng suất ép và hiệu suất ép

Do đó nó được cấu tạo có 1 truc và có từ 24 đến 32 cánh cong được lắp trên mặt băng ở đoạn san bằng, quay ngược chiều với chiều băng mía đi

Vì khi mía đưa xuống băng tải, mía ở trạng thái lộn xộn, không đồng đều do vậy cần phải san bằng lớp mía trên băng tải đảm bảo độ đồng đều của lớp mía, tăng mật độ mía khi đi vào máy băm, sẽ không gây ra hiện tượng quá tải hoặc non tải trong hệ thống ép không làm giảm năng suất và hiệu suất

Chiều cao từ mặt băng đến cánh tay máy tùy theo yêu cầu độ dày của lớp mía Tốc độ quay khoảng 40-50 vòng/ phút là phù hợp

b Máy băm:

Máy băm mía không thể thiếu được trong nhà máy Đường hiện đại Hiện nay các dao băm thường được điều khiển bởi 2 môtơ: Môtơ điện và tua bin hơi

Figure 1: máy băm mía điều khiển bằng động cơ

Máy băm cây mía thành những mảnh nhỏ, phá vỡ các tế bào mía, san mía thành lớp dày

ổn định trên băng, nâng cao mật độ mía trên băng từ 125 - 150 Kg/m3 lên đến 250 -300kg/m3

.

Tác dụng chính:

- Nâng cao năng suất ép do san mía thành lớp dày đồng đều, mía dễ được kéo vào máy

ép không bị trượt, nghẹt

- Nâng cao hiệu suất ép, do vỏ cứng đã được xẻ nhỏ, tế bào mía bị phá vỡ, lực ép được phân bố đều trên mọi điểm nên máy ép làm việc ổn định và luôn đầy tải, nước mía chảy ra dễ dàng

* Số lượng dao băm và phương cách lắp đặt các dao băm:

Hiện nay số lượng máy băm thường không quá hai máy Lượng ép tăng nhưng không tăng tỉ lệ thuận với số máy băm Một dao băm khó có thể băm tốt hết bề dày lớp mía và băm vụn mía được Theo nghiên cứu của Hugot, công suất tương đối của các hệ thống ép có số dao băm khác nhau như sau:

Bảng công suất tương đối của hệ thống ép có số dao băm khác nhau:

Nếu hệ thống có 2 dao băm thì thường lắp đạt như sơ đồ :

Figure 2: Cách lắp đặt hai dao băm

Để nâng cao năng suất ép và hiệu suất ép trong hệ thống máy băm thì:

 Thu hẹp miệng cắt đến mức cho phép có thể bằng cách: thay đổi vị trí của máy băm theo phương nằm ngang để điều chỉnh miệng cắt

Nếu gọi miệng cắt là r, chiều dày lớp mía là h, lớp mía không bị băm là i

Ta có: i= r h 100

Tỉ lệ lớp mía bị băm là k:

k = 100−i

100

 Tăng số lưỡi dao băm bằng cách: giảm khoảng cách giữa hai dao băm

Số lưỡi dao băm:

N= L

d−1

Trong đó:

N là số lưỡi dao.

L chiều rộng băng tải mía, mm.

d là khoảng cách giữa các lưỡi, mm.

c Máy đánh tơi:

Sau khi qua máy băm thành lớp, còn nhiều cây mía chưa được băm nhỏ, cần được xé và đánh tơi ra để mía vào máy ép dễ dàng hơn, hiệu suất ép sẽ tăng lên Do đó, người ta đã sử dụng thêm máy đánh tơi để giải quyết vấn đề đó Nếu dùng máy đánh tơi hiệu suất ép có thể tăng được khoảng 1%

 Xé tơi mía nhằm:

 Nâng cao lượng xử lí mía: mía qua xử lí nguyên liệu sẽ biến thành sợi, lát tương đối tơi, trọng lượng trên một đơn vị thể tích tăng, lớp mía tương đối bằng phẳng do lượng mía ép trong đơn vị thời gian tăng lên so với chưa xử lí Mía sau xử lí dễ dàng đi vào máy

ép, đồng thời có lợi giảm nhẹ tải cho thiết bị và an toàn cho sản xuất

 Nâng cao hiệu suất ép: sau khi mía được xử lí, tế bào mía bị phá vỡ Dưới tác dụng của máy ép, ta thu được nhiều đường, đồng thời có tác dụng thẩm thấu tốt, do đó nâng cao hiệu suất ép Vì vậy, khi độ xé tơi càng cao thì hiệu suất ép càng lớn Nhưng xử lí mía triệt để thành dạng hạt, cục bụi, kết quả ảnh hưởng mía đi vào máy ép khó khăn, do đó cần

đề cập đến hình thái xé tơi mía Hình thái lí tưởng là: mía sau khi xé tơi đại bộ phận ở dạng sợi, dạng lát và cục rất ít, như vậy mới giải quyết năng suất và hiệu suất ép Tình hình xé tơi mía còn phải khảo sát đến giống mía vì cùng một loại thiết bị xử lí mía nhưng giống mía khác nhau thì hiệu quả xé tơi khác nhau Giống mía có xơ ngắn và ít, mía qua xử lí hầu như vật thể ở dạng hạt, cục, lúc đó cần khống chế độ xé tơi đến một phạm vi nhất định để có thể đạt yêu cầu lấy đường đồng thời đảm bảo được lượng mía ép vượt qua giới hạn đó sẽ phát sinh mía vào máy ép khó khăn, nhưng không thể làm lớp mía mỏng vì nó sẽ làm giảm lượng mía ép Xử lí giống mía có lượng xơ tương đối nhiều và xơ dài có thể nâng cao độ xé tơi mía, mía có thể vào máy ép mà lượng ép cũng không giảm xuống Do đó, có thế thấy xử lí mía quyết không thể đơn phương nâng cao độ xé tơi nếu không sẽ cho kết quả ngược lại

 Máy đánh tơi có những kiểu sau:

 Máy đánh tơi kiểu búa:

Máy đánh tơi kiểu búa là một dạng máy đập bằng các búa xoay, lắp thành hàng song song xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ mặt cắt ngang hình máng Bên sườn trong của vỏ có gắn nhiều miếng sắt dọc theo thân máy và được coi là các tấm kê của búa đập Khoảng cách giữa tấm kê và đầu búa được điều chỉnh rất thận trọng Mía đi vào cửa trên của máy và ra cửa dưới Búa đập quay với tốc độ khoảng 1200v/phút, theo chiều chuyển động của mía Khi lắp một máy đánh tơi kiểu búa, tỷ lệ tế bào mía bị xé là 85% Nếu dùng hai máy này tỷ lệ tăng lên 95% Nhưng đối với dàn ép thường dùng một máy Máy đánh tơi kiểu búa thường được sử dụng ở nhà máy đường Quãng Ngãi và BÌnh Dương và được dùng phổ biến nhất hiện nay

Figure 3: máy đánh tơi kiểu búa

 Máy đánh tơi kiểu đĩa: kiểu này gồm hai trục ghép lại bởi nhiều đĩa răng cưa hình nón lắp từng đôi một úp vào nhau Hai trục quay tốc độ khác nhau, do đó mía được xé tơi

Figure 4: máy đánh tơi kiểu đĩa

Trục trên quay khoảng 150-180 v/phút, trục dưới quay tốc độ nhanh hơn khoảng 460v/phút

Khoảng cách giữa hai đầu răng của hai trục được điều chỉnh theo năng suất ép và dựa trên công thức sau:

r =10,6 C

LDd(n1+n2)

Trong đó: C: năng suất ép, tấn/h L,D: chiều dài và đường kính trung bình của đĩa, m d: mật độ lớp mía đến máy, kg/m3

n1,n2: tốc độ quay của 2 trục, v/phút Máy thường lắp trước các máy ép và sau máy băm Hiện nay, các nhà máy đều dùng các máy băm nên vai trò và tác dụng của máy đánh tơi kiểu đĩa hạn chế nhiều Mặt khác, việc chế tạo máy phức tạp, vì vậy người ta ít dùng

 Vị trí lắp đặt máy đánh tơi: tất cả máy đánh tơi đều phải lắp sau máy băm ở

đây, ta chỉ nghiên cứu vị trí của máy đánh tơi kiểu búa

Nếu trong công đoạn ép không có máy băm, thì máy đánh tơi đặt phía sau máy ép dập

Nếu có máy băm, không có máy ép dập thì đặt ngay sau máy băm

Nếu có máy băm, có máy ép dập thì có các cách bố trí sau:

 Máy đánh tơi đặt sau máy ép dập và trước máy ép Cách bố trí này tốn ít động lực, máy ép làm việc ổn định nhưng lượng ép và hiệu suất ép tăng ít

 Đặt sau máy băm, trước máy ép dập, trường hợp này tốn công suất, mất vệ sinh, nước mía chảy ra lãng phí Nếu máy ép dập ba trục thì máy đánh tơi nhất thiết phải bố trí trước máy ép dập, sau máy băm

d Máy ép dập:

Ép dập có tác dụng lấy một phần nước mía ra từ cây mía đồng thời làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp mía nhằm giúp cho hệ thống máy ép sau làm việc ổn định vì vậy năng suất ép tăng, hiệu suất ép tăng và giảm bớt công suất tiêu hao

Phân loại theo số lượng trục ép ta có hai loại chính:

 Máy ép dập hai trục: máy gồm hai trục , lắp trên một giá máy (giá máy có độ nghiêng từ 60-75o), thực hiện được một lần ép Trục có cấu tạo kiểu Krajewski hoặc Fulton

 Máy ép dập ba trục: máy gồm ba trục , lắp trên một giá máy, thực hiện được hai lần ép, trục có cấu tạo kiểu Fulton Hiện nay máy loại này được dùng phổ biến hơn loại còn lại vì tiết kiệm được chi phí và năng suất cao hơn Đồng thời cũng không có gì khác biệt lắm với những loại còn lại nên cũng dễ sửa chữa, bảo hành

e Rà kim loại:

Mục đích rà kim loại trước khi ép mía:

- Tránh trường hợp kim loại làm giảm diện tích của miệng ép làm giảm hiệu suất và năng suất ép mía

- Mảnh kim loại có thể làm mòn trục ép làm giảm hiệu suất ép

- Giảm lực nén của các bộ trục lên mía làm giảm hiệu suất ép

- Mảnh kim loại có thể vướng vào động cơ làm đình trệ sản suất ảnh hưởng tới hiệu suất

- Dựa vào công thức 1 ta thấy hệ số xử lý mía có ảnh hưởng tới năng suất ép Cụ

thể nếu hệ số này tăng thì năng suất ép sẽ tăng

Khi kim loại nhiễm vào sản phẩm sẽ làm rối loạn sự cân bằng Sau đó tạo ra một tín hiệu điện tử rất nhỏ được khuếch đại thông qua thiết bị điện tử đặc biệt Hệ thống khuếch đại này nhận diện sau đó báo hiệu cho một thiết bị cơ khí gắn kết với các hệ thống băng tải để loại bỏ các sản phẩm nhiễm kim loại từ quá trình sản xuất Quá trình này hoàn toàn tự động và cho phép hoạt động sản xuất không bị gián đoạn Nếu máy rà kim loại bị hư sẽ ảnh hưởng tới năng suất của cả quá trình sản xuất

4 Tốc độ và kích thước trục ép:

Năng suất ép tỉ lệ thuận với kích thước trục ép Cùng một độ dày lớp mía như nhau , đường kính trục càng lớn, khả năng kéo mía vào trục ép càng tốt Chiều dài trục ép càng lớn ,diện tích ép càng lớn, do đó năng suất càng lớn

Trong nhà máy đường, tốc độ trục ép thường được biểu thị dưới 2 loại:

- Tốc độ thẳng, ký hiệu V, đơn vị là m/ph

- Tốc độ vòng quay, ký hiệu , đơn vị là vg/ph

Hai loại tốc độ này có thể chuyển đổi theo công thức:

V =  D 

Trong đó:

D: đường kính trục ép, đơn vị (m)

Qua nhiều thí nghiệm người ta xác định tốc độ lớn của các trục ép không vượt quá 18 lần đường kính trục ép ( V  18 D ) Tính theo các trục ép tiêu chuẩn tốc độ vòng thường nhỏ hơn 6 vg/ph

Do đó:  = 18  = 5,73 vg/ph

Ảnh hưởng tốc độ quay của trục ép đến năng suất và hiệu suất ép:

- Tốc độ quay nhanh, ép lớp mía mỏng Lực nén xuống đều, trở lực nhỏ; nước mía ít bị

bã hút lại, nước thẩm thấu phun vào được thấm đều, do đó nâng cao năng suất và hiệu suất ép Nhưng tốc độ nhanh, thoát nước mía không tốt, dễ hỏng hóc thiết bị và tiêu hao công suất

- Tốc độ chậm, lớp mía ép dày Thiết bị lâu mòn, công suất tiêu hao ít Nhưng lực nén không đồng đều, bã mía dễ hút nước mía trở lại, nên làm giảm hiệu suất ép và năng suất ép