E " TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA HA NOI | bì |
Trang 2TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI
VIEN CONG NGHE SINH HOC - CONG NGHE THUC PHAM
PGS NGUYEN NGO
CONG NGHE DUONG MIA
Trang 4LOI NOI DAU
Năm 1995, nhà nước triển khai chương trình mía đường Quốc gia với nhiều để án phát triển tích cực, nhờ vậy, chỉ sau 5 năm thực hiện, ngành cơng nghiệp đường nước ta đã phát triển một cách nhanh chĩng và mạnh mẽ Tồn quốc xây dựng được 44 nhà máy đường mía và hai nhà máy đường luyện, sản xuất đủ tiêu dùng trong nước, chấm đứt hồn tồn việc nhập khẩu đường Hiện nay, nhiều nhà máy đã được trang bị
những thiết bị hiện đại mang tính tự động hĩa cao, đồng thời áp dụng nhiều cơng nghệ
mới trên thế giới vào sản xuất Cĩ thể nĩi, một số nhà máy đường ở nước ta đã cĩ thể sánh ngang tầm với những nhà máy hiện đại ở khu vực Châu Á
Ngành đường phát triển nhanh chĩng tất yếu địi hỏi một đội ngũ lao động cĩ trình độ cao Vì vậy, các cán bộ ngành đường cần trang bị cho mình một nền tảng kiến thức khoa học cơng nghệ vững vàng, đồng thời tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm thực tiễn phong phú để cĩ thể phục vụ hiệu qua cho ngành cơng nghiệp đường nước nhà
Đáp ứng một phần yêu cầu đĩ, chúng tơi biên soạn cuốn Cơng nghé đường mía dùng làm tài liệu học tập và giảng dạy mơn Cơng nghệ đường mía cho giảng viên và sinh viên các trường Đại học, đồng thời là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư, cán bộ kỹ
thuật, cán bộ quản lý của Viện nghiên cứu và các nhà máy đường
Nội dung chủ yếu của cuốn sách được chia làm 5 phần, mỗi phần giới thiệu một
khâu trong quy trình sản xuất đường hiện đại từ khâu nguyên liệu mía đến chế luyện đường Tất cả những lý luận cơ bản, những cơng nghệ mới và thiết bị mới của quy
trình đều được trình bày một cách rõ ràng và cĩ hệ thống
Trong quá trình biên soạn, chúng tơi đã cố gắng tham khảo tài liệu ngành đường trong nước và trên thế giới, đồng thời dựa vào kinh nghiệm trong những năm giảng
đạy ở trường đại học và kinh nghiệm thực tiễn phong phú thu thập được qua nhiều năm làm tư vấn cho một số nhà máy đường ở nước ta
Tuy nhiên, việc biên soạn giáo trình học tập, tham khảo cho một cơng nghệ
đang trên đà phát triển và hồn thiện chắc chắn khơng tránh khỏi thiếu sĩt Vì vậy,
Trang 5trên cả nước để cuốn sách được hồn chỉnh hơn Mọi ý kiến phản hổi xin được gửi về
NXB Bách Khoa - Ha Nội, hoặc Bộ mơn Quản lý Chất lượng và Cơng nghệ Thực phẩm
Nhiệt đới, Viện Cơng nghệ Sinh học - Cơng nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội
ĐT: +84.438680120 Xin chân thành cảm ơn!
Trang 6816670727 ộanaa 3
PHAN I
THU NHAN VA XU LY DICH NUGC MIA
Chương 1 NGUYÊN LIỆU - MÍA
1 Hình thái cây mía eeerrrirerrrrrre
II Các giống mía chủ yếu -eererrrrre
II Quản lý nguyên liệu mía
IV Tinh chất và thành phần chủ yếu mía và nước mía ơă7
Chương 2 XỬ LÝ MÍA - XÉ TƠI MÍA 1 Ý nghĩa của xé tơi mía
II Thiết bị xử lý mía -errrrerreer
Chương 3 THU NHẬN NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP - 25
I Lưu trình cơng nghệ cơng đoạn ép Í==- 111 25
II Chủng loại và cấu tạo máy ép eeenerrrrrrrrrrrrrrrrrrmrrnnnrrrooe 26 IIL Mía vào máy ép và ép mía -.-eeerrrrererrrrrrrtrrrrtrtrrrrmrrrrerrrrir 32
IV Thốt nước mía -++tnnnnnn9tttt.ttttttttrrrrrtntffrrftrtffftffftfttfttrftrTr 36
V Áp lực ép mía csneenrrrtrrreretretrrrmmrtrrrdrrrrirnitrrrtrriinrri 39
VI Tốc độ ép mía -esssnnnnhetnnnttrrtrrrrrrrrrrrirrrrrrrrrrrtrrrfntrtrtrfenrrrrrri 43
VII Thẩm thấu trong quá trình ép mía -ecceeererrrnrrrerrrrtrrtrrrtrrrrrrer 45
VIIL Nâng cao năng lực và hiệu quả của đàn ép eeeerrerrrrrrrrrmtrmrrrrrrrre 49
IX Tinh tốn các tham số chủ yếu của máy ÉP -eeeeeeeerrrrrmrrnrrrrrere 52 X Quản lý ép mía snnnnnnntnnhnretrtrrrtrrrrrrrrrrrrrtnnnlfrtinftnitfitrrrirr 60
Chương 4 TRÍCH LÝ NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHAP KHUECH TAN 65
L Sự hạn chế của phương pháp ép -errerrrerrrrrrrrrerrrrrrrrrrrrrrnrrin 65 II Nguyên lý cơ bản của phương pháp khuếch 0 ` 65 III Cơng nghệ khuếch tán
IV Thiết bị khuếch tán mía
V Quản lý sản xuất của phương pháp khuếch tán . « -eerrrtrrtrr _— 73
5
Trang 7
PHAN II
LAM SACH NUGC MIA
Chương 1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN LÀM SẠCH NƯỚC MÍA 76
I Tác dụng của vơi - sen HH1 1n 76
II Photphat pen†aOXÍK ch HH0 1e 80
II Lưu huỳnh đioXÌE sen 0H Hee 82
IV Tac dụng của cacbondiOXiK c.-cerierrreerdrirrrirrrrrrrerrirrrrrrrre 86
V Tác dụng của pH -ccc+ccreetrirterirrrrrrirriirrerre 86 VI, Tác dụng của nhiệt độ Hee 91 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA 93
1 Phương pháp vơi hĩa ninh theo 93
II Phương pháp sunfit hĩa ec<crretirrrrrriiirrirriiiriiiirirrrke 96 II Phương pháp cacbonat hĩa cirriireriiiiirririrreiririrrre 107 IV Phương pháp Blanco - Directo - sản xuất đường trắng trực tiếp 109
Chương 3 LẮNG NƯỚC MÍIA -2SccSectotrrtrriirriii rrree 11 I8 0ï 0115 111 II Nguyên lý lắng của chất kết tủa net 111 HI Quá trình lắng - kh HH Ha HH gà 112 1V Các yếu tổ ảnh hưởng đến lắng c ii 112 Chương 4 LỌC NƯỚC BỪN - HH HH HH HH HH nang 115 l8 0.30: 0n 115 80/10, 0 ác 1 .- 115 H0i89)19.0 17 ỐỐ.Ốố ố.ố 115
IV Các yếu tố ảnh hưởng đến lọc sen mrrrrrrrre 117
Chương 5 QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH .-.-«-5<SS<+tkkerererrsrrsrrree 119
L Hiệu suất làm sạch .- c e „ 119 II Sản xuất và quản lý thao tác cơng đoạn làm sạch 120
Chương 6 CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU CỦA LẦM SẠCH NƯỚC .122
1 Lị đốt lưu huỳnh - -c«cvothnHnHnH_ TH ng HH HH HH ng HH1 ngư 122
II Thiết bị xơng SO; và trung hịa (hình 2.11) và (hình 2.12) 126
Trang 8PHAN Ill
BỐC HƠI NƯỚC MÍA
Chương 1 NGUYÊN LÝ CO BAN CUA BỐC HƠI «eccee 133
T Khai 8n 133
II Phương án nhiệt của hệ bốc hơi ii 134
II Đánh giá các phương án nhiỆt ceeerierirrrrerrrrrrrrrrrrrrie 139 Chương 2 BIẾN ĐỔI HĨA HỌC TRONG QUÁ TRÌNH BỐC HƠI 141 1 Sự biến đổi hĩa học -ethhrerrriremrrriiiiiiiiiriirieiirrreree 141
II Sự tạo cặn và phương pháp loại cặn eeeereerrrrrrrrrrrrrrrerie 143
Chương 3 THIẾT BỊ GIA NHIỆT VÀ BỐC HƠI
1 Thiết bị gia nhiệt cecccsrrrrrrrrrrirrridrrrrrirrriririirire
1I Thiết bị bốc hơi . -c-srsrreerrrrietiiirriiiririiirrrrrrrriim
Chương 4 QUẢN LÝ VÀ THAO TÁC BỐC HƠI
I Thao tác bốc hơi -. eseeerrieierrre
1I Các biện pháp tiết kiệm hơi ở hệ thống bốc hơi ceeeerrrie 156
PHẨNIV
NẤU ĐƯỜNG VÀ HỒN TẤT
Chương 1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA NẤU ĐƯỜNG -.- 159
1 Cơ sở lý thuyết kết tỉnh đường ceeeeeerrrrrrrrerrerrrrrrrrremneirire 159
II Động hoc của quá trình kết tỉnh đường .eeceerieeerrrrrrriirdridrrriee 161 III Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến nấu đường cse-csreeteerrrrrrrrrrrer 165
Chương 2 CƠNG NGHỆ VÀ THAO TÁC NẤU ĐƯỜNG 169
me Ắ._ớỚạạợơ,/—`=ZớZớẶẠ@@Œ@aØ—_ẠL‹ AT 169
II Kỹ thuật thao tác nấu đưởng -eeeerrrrrrrrrnrernrrrrrrrrrmrrrrerrrrre 170 II Hiện tượng khơng bình thường trong cơng đoạn nấu đường 171
Chương 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT NẤU ĐƯỜNG VÀ TÍNH TỐN 176
1 Chế độ nấu đường và phương pháp định chế độ rà 176 II Tính cân bằng vật chất nấu đường eecceeerrrrrrrrrererrernnrrerree 179
II Tính phối liệu nấu đường , eseenrrrrrerrrrrrrrrmrrrrrrrrrerer 180
IV Tính hiệu quả chế luyện đường ecneenrrrrrerrrrrrrtrnnrrreie 183
Trang 9Chương 4 KẾT TINH LÀM LẠNH (TRỢ TINH) ĐƯỜNG NON 189
I Nguyên lý trợ tính ch Hee 189
TI Quản lý trợ tỉnh - + ccrrerrerirerrririiirierHHmiiiririerirrtrrrir 189
Chương 5 PHÂN LY ĐƯỜNG NON, SẤY VÀ BẢO QUẢN ĐƯỜNG 196
I Phân ly đường non +22 nen Hee 196
II Sấy đường và bảo quản đường cisrderrrrrrirrrrrrrrerririrree 205
PHAN V
TINH CAN BANG CONG NGHE
Chuong 1 CAN BANG VAT CHAT
COD 219 IV Tinh phi lidu ndu dudnng oo eee sceesseessseessnescaseeneesnessaeesneessesnseanenseecteesiesaes 223
V Cân bằng phần đường và thành tích sản xuất sec 224
VL Tinh cân bằng vật chất tồn nhà máy đường theo phương pháp SO; axit tính 226
Chương 2 CÂN BẰNG NHIỆT - 222 trrrkretrtrttvtrrLerrirrirrkrrkerree 253-
I Hơi tiêu hao gia nhiệt nước miía - co crserererrgetrereerrd 253
II Lượng hơi dùng gia nhiệt nấu đường . .ueiehieeerden 255 II Lượng hơi tiêu hao của hệ bốc hơi -.csccnS 2 errrrrreerrirrree 256
Chương 3 TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC -2-i©22cccvcvvcvrvoeceee 264
1 Sử dụng nước và cấp nước của nhà máy đường - re 264 II Phương pháp tính tốn các loại nước sử dụng — 265
Trang 10PHANI
THU NHAN VA XU LY DICH NUGC MIA
Chương 1
NGUYÊN LIỆU - MÍA
1 HINH THAI CAY MIA
Cây mía gồm các phần chủ yếu: rễ, thân, lá và hoa (hình 1.1)
1 Rễ mía
Rễ cĩ tác dụng giữ cho mía đúng, hút nước và hút các chất dinh dưỡng từ đất để nuơi cây mía (hình 1.2)
Rễ mía thuộc loại rễ chùm, mỗi rễ
bao gồm các phần: đầu và tơ
Rễ cĩ thể chia thành hai loại: rễ
giống hay rễ sơ sinh và rễ mọc ở gốc cây mới hình thành gọi là rễ thứ hay rễ vĩnh
cửu
So với các cây hịa thảo khác, rễ
Trang 11Hinh 1.2 Ré cay mia
2 Than mia
Thân cĩ hình trụ thẳng đứng hay cong Thân mía cĩ màu vàng nhạt hoặc màu tím
đậm Trên vỏ mía cĩ một lớp phấn trắng bao bọc Thân mía chia thành nhiều dĩng Giữa hai déng là đốt mía Đốt bao gồm đai sinh trưởng, đai rễ mầm, sẹo lá và đai phấn
Trang 123 La mia
Lá cĩ nhiệm vụ quang hợp nước, CO; và các chất đinh dưỡng để biến thành
gluxit, các chất tổng hợp cĩ chuỗi nitơ và là bộ phận thở và thốt ẩm cho cây mía
Lá mọc từ chân đốt mía Phần lớn mặt ngồi của lá cĩ lớp phấn, lá cĩ lơng Thân lá trơn láng, xù xì dày mỏng khác nhau và thường cĩ màu xanh, cá biệt cĩ thân màu vàng hoặc màu tím, mép lá hình răng cửa Lá chia làm hai bộ phận chính: phiến lá và
be la Lá cĩ chiều dài từ 0,91 m đến 1,52 m và rộng khoảng 0,3 m thuộc giếng mía Mía tơ ít lá hơn mía gốc với số lượng từ 10 - 15 lá
II CÁC GIỐNG MÍA CHỦ YẾU
Giống mía đĩng một vai trị rất quan trọng trong việc sản xuất nguyên liệu cho cơng nghiệp chế biến đường Các giống mía cĩ thời gian sinh trưởng khác nhau (chín
sớm, chín trung bình, chín muộn) gĩp phần hình thành cơ cấu giống mía, nhằm rải vụ
trồng và kéo đài thời gian chế biến cho các nhà máy đường Một số giống mía đang trồng ở nước ta:
F156, MY55-44, Ja-605, F154, F157, H39-3633, NCO310, Comus, CO715, CO419,
E134, VN-84-4137, ROC16, ROC1, ROC10, VD63-237, VD79-177, ROC18, ROC20
Trong sản xuất, thường chú ý phát triển mạnh các giống sau:
~ Giống ROCI (Tân Đại đường 1) do Đài Loan lai tạo là giống chín sớm, thích
ứng rộng, hàm lượng đường cao Năng suất cao, chịu đất xấu và chịu hạn, gốc nẩy mầm
chậm, thu hoạch vào đầu vụ
~ Giống ROC10 (Tân Đại đường 10) do Đài Loan lai tạo cĩ đặc tính chung giống
ROCI1 như thích ứng rộng, chịu được đất chua mặn, chịu thâm canh, chín trung bình, thu hoạch vào giữa và cuối vụ
~ Giống Quế đường 11 (Quảng Tây - Trung Quốc sản xuất) là giống chín sớm, thu
hoạch vào đầu vụ Giống này sinh trưởng mạnh, khả năng lưu gốc tốt, tính thích ứng rộng, chịu hạn, chịu đất xấu, chịu ẩm ướt, năng suất cao và cĩ hàm lượng đường cao
Các biện pháp để nâng cao chất lượng giống mía:
1 Cơng tác nghiên cứu
- Nghiên cứu áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhân nhanh các giống mía tốt, để
thay thế các giống mía củ cĩ năng suất thấp, chất lượng kém
Trang 13
~ Để tăng cường năng lực nghiên cứu cẩn phát triển trung tâm nghiên cứu và khảo nghiệm giống mía, đồng thời đầu tư cơ sở vật chất, thiết bị cẩn thiết phục vụ cho nghiên cứu
2 Trong sản xuất
Tổ chức cơ sở nhân giống mía theo vùng, phù hợp với từng vùng sinh thái 3 Thực tại
Hiện nay ở nước ta đã cĩ nhiều giống mía tốt, giống mía thích hợp từng vùng đất Do đĩ, cần chọn dùng giống mía thích ứng vùng đất để nâng cao sản lượng, ổn định sản xuất, phát hiện giống chín sớm, trung bình, muộn để cĩ thể ép sớm
III QUAN LY NGUYEN LIEU MIA
Nhiệm vụ của sản xuất đường là lấy được nhiều đường trong cây mía Để làm tốt cơng việc chế biến đường, cẩn cung cấp đầy đủ nguyên liệu mía cĩ chất lượng tốt để
nhà máy đường trong một phạm vi lương xử lý thích hợp nhất làm giảm thấp giá
thành, tiêu hao ít, thu hồi cao, cĩ được nhiều đường đạt chất lượng tốt và cĩ hiệu quả kinh tế cao Do đĩ, làm tốt cơng tác quản lý nguyên liệu mía là một mắc xích quan trọng đảm bảo sản xuất tiến hành thuận lợi và phải coi cơng tác đĩ là nhiệm vụ quan trọng nhất của sản xuất Nội dung của cơng tác quản lý mía là cẩn tìm hiểu và nắm vững tình hình phân bố vùng nguyên liệu, giống mía, số lượng và thời gian chín của mía, đặc điểm cơng tác nơng nghiệp vùng mía và tình hình sắp xếp lực lượng lao động, lực lượng vận chuyển mía, thời vụ ép và thời gian xuống mía Cuối cùng, khảo sát lượng mía xử lý trong từng ngày, tháng một cách kinh tế nhất
1 Bố trí thời gian ép hợp lý
2 Thực hiện chín trước chặt trước, chặt xong vận chuyển ngay, mía về xưởng
trước xử lý trước
3 Nâng cao chất lượng nguyên liệu mía:
~ Giảm thiểu tạp vật của mía;
° ~ Đánh giá đúng chất lượng, thực hiện chế độ nghiệm thụ chất lượng mía IV TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC MÍA
Mia la nguyên liệu để chế biến đường, quá trình gia cơng và điều kiện kỹ thuật chế biến đường đều căn cứ vào mía, đặc biệt là tính chất và thành phần của nước mía Do đĩ, trước tiên cần nắm vững một cách cĩ hệ thống tính chất và thành phần của mía Thành phần hĩa học của mía phụ thuộc giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ
chín, sâu bệnh (bảng 1.1)
Trang 14Bảng 1.1 Thành phần hĩa học của mía và nước mía 1 Thành phấn của mía: - Thành phần nước - Thành phần đường = Thành phần xơ - Đường khử - Chất khơng đường khác 2 Thanh phan nudc mia: — Chat ran hoa tan ~ Phần đường - Sacaroza - Glucoza ~ Fructoza ¬ Các loại muối - Muối axit vơ cơ ~ Muối axit hữu cơ
~ Axit hữu cơ tự do
- Chất khơng đường hữu cơ khác: - Anbumin ~ Tỉnh bột - Chất keo - Chất béo, sáp mía ~ Chất khơng đường chưa xác định :70 - 75% :9- 15% : 10 ~ 16% :0,01 - 2% :1-3% : 100% :75 - 92% ;70 - 88% :2-4% :2-4% 3,0 - 7,5% : 1,5 - 4,5% : 1,0 ~ 3,0% : 0,5 — 2,5% 0,5 - 0,6% : 0,001 - 0,050% : 0,3 — 0,60% 0,05 ~ 0,15% : 3,0 — 5,0% Lúc mía chín, phần đường cao, chất khơng đường thấp, do đĩ độ tỉnh khiết 1 Đường sacaroza
tương đối cao, đồng thời phần nước giảm, phần xơ cũng tăng lên 5 8 P 5
Cơng thức phân tử C¡zH;zO¡¡ là một disacarit gồm 2 đường đơn glucoza và
fructoza tạo thành Cơng thức cấu tạo hĩa học:
Trang 15HOCH, | H C-~O H HOCH, | ⁄ ` n C OH H „+ cử 1⁄2 IN| | L—o_—Ì | OH C-C ° C- C7 CHOH | H OH OH H aGlucozit 2B Fructozit
Tính chất hĩa học của sacaroza tương đối ổn định, nhưng đưới tác dụng của axit và nhiệt độ cao và trong dung dịch kiểm phát sinh các phản ứng hĩa học:
a Chuyến hĩa sacaroza
Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza Cơng thức phản ứng:
CyH2O1n + H2O > C6H1206 + CsH1206
sacaroza glucoza fructoza
Đường sacaroza cĩ tính quay cực phải, glucoza cũng cĩ tính quay cực phải cịn fructoza quay trái Đường sacaroza sau khi thủy phân nguyên là quay phải biến thành quay trái Do đĩ, cĩ tên gọi là sự chuyển hĩa đường Hỗn hợp glucoza và fructoza được
tạo thành từ sự thủy phân sacaroza gọi là đường chuyển hĩa
Đường sacaroza bị chuyển hĩa làm giảm sản lượng đường, giảm hiệu suất thu hồi đường Đĩ là một sự tổn thất rất nghiêm trọng trong sản xuất đường, cần cố gắng
tránh hoặc giảm thiểu
Tốc độ chuyển hĩa sacaroza tỉ lệ thuận với nồng độ ion H' trong dung dịch
đường, pH dung dịch cứ mỗi lần giảm 1,0 thì nồng độ ion H* dung dịch tăng lên 10 lần
và tốc độ chuyển hĩa cũng tăng lên 10 lần Do đĩ, trị số pH là yếu tố ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự chuyển hĩa đường
Tốc độ chuyển hĩa sacaroza cịn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng
10°C thì tốc độ chuyển hĩa tăng lên 3 lan
Ngồi ra, rất nhiều loại vi sinh vật tạo enzim chuyển hĩa cũng làm tăng tốc độ chuyển hĩa đường Mía khơng tươi và những gĩc chết của thiết bị (máy ép) hoặc
những nơi vệ sinh khơng sạch dẫn đến quá trình chuyển hĩa đường tăng rất mạnh
b Tác dụng của kiểm
Đường sacaroza ở mơi trường kiểm tương đối ổn định Lúc pH khoảng 9, dưới tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân hủy, vì lúc đĩ nồng độ ion H* và OH: trong
Trang 16dung dịch rất thấp Lúc pH = 9, ở áp lực thường và đun sơi trong một giờ, tổn thất
đường 0,05% Trong dung dịch kiểm mạnh và gia nhiệt, đường sacaroza bị phân hủy
nghiêm trọng Sản phẩm cuối cùng của sử phân hủy là chất màu và axit hữu cơ, trong đĩ axit lactic chiếm khoảng 60%, Chất màu sẽ làm giảm chất lượng của đường cịn axit hữu cơ làm chuyển hĩa đường sacaroza gây tổn thất cho sản xuất đường
c Tác đụng của nhiệt độ
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, đường sacaroza bị mất nước tạo thành caramen là sản phẩm cĩ màu như caramenlan, caramenlen, caramenlin
Chất màu caramen được coi như hợp chất humin (C¡;H¿O¿)a Đĩ là sự polyme
hĩa ở mức độ khác nhau của B anhidrit 2 Đường khử
Đường khử trong nước mía chủ yếu là glucoza và fructoza Cơng thức phân tử C¿H¡¿O¿ Khi mía cịn non hàm lượng glucoza và fructoza trong mía tương đối cao,
nhưng khi mía chín hàm lượng đĩ giảm đến mức thấp nhất
Tính chất hĩa học của đường khử tương đối ổn định ở pH=3 Dưới các điểu kiện
khác nhau, cĩ thể sản sinh các loại phản ứng hĩa học khác nhau, tạo thành nhiều loại
sản phẩm khác nhau Đối với sản xuất đường, phản ứng quan trọng nhất cĩ hai loại: a Phân hủy đường khử
Trong mơi trường đặc biệt và ở nhiệt độ cao, glucoza và fructoza sẽ phát sinh
một loạt phản ứng hĩa học và sản phẩm của sự phân hủy bao gồm: axit lactic, axit
glucosacaric, axit focmic, lacton Những axit này lại kết hợp với vơi (CaO) tạo thành
muối hịa tan, tổn tại trong dung dịch đường Vì vậy, khi dùng vơi xấu, hàm lượng muối canxi trong nước mía tăng
b Phan ting Maillard
Tác dụng của đường khử và axit amin tạo thành những phản ứng phức tạp Sản phẩm tạo thành mêlanoidin cĩ màu nâu đậm
Phản ứng đĩ thường hay gặp trong tự nhiên hay trong cơng nghiệp thực phẩm,
thường gọi là phản ứng màu nâu (browing reaction) Nĩ là nguyên nhân làm nhiều loại
thực phẩm biến màu nâu đậm
Trang 17
~ Muối của axit cacbonic cũng cĩ tác dụng làm tăng tốc độ phân hủy đường khử và tạo thành chất màu
- Axit sunfurơ cũng cĩ ảnh hưởng rất lớn đối với phản ứng phân hủy đường
khử Lúc axit sunfurơ hoặc muối của nĩ tổn tại, cĩ thể làm cho sản phẩm phân hủy
đường khử cĩ màu biến thành màu nhạt thậm chí khơng màu, đồng thời nĩ cũng làm giảm oxi trong dung dịch, do đĩ làm yếu hiệu ứng gia tăng tốc độ phản ứng của oxi, vì lúc đường khử phân hủy hấp thu một lượng tương đối lớn oxi trong khơng khí Oxi la nguyên nhân chủ yếu hình thành vật chất cĩ phân tử lớn
Tác dụng của H;SO; theo phản ứng sau đây: OH ` C=O+ HSO; + ÀCZ 7 aN SO; hoặc -CH=CH-CHO+ H$O; -CH- CH, ~ CHO SO;
Những phản ứng đĩ làm chất hữu cơ biến nối đơi thành nối đơn (mất nối đơi)
nên nĩ khơng cĩ khả năng ngưng tụ thành vật chất phân tử lớn H;SO: cĩ thể ức chế sự phân hủy đường khử, giảm thiểu sự tạo thành chất cĩ màu
d Phản ứng trong dung địch cĩ tính axit
ỞpH = 3 đường khử glucoza và tuctoza cĩ tính ổn định nhất Bất luận axit hữu cơ mạnh hay yếu đều khơng cĩ tác dụng đối với glucoza và fructoza Đối với axit vơ cơ, axit yếu và ở nhiệt độ thấp khơng cĩ ảnh hưởng nhưng trong mơi trường axit và nhiệt độ cao,
đường khử sẽ tạo thành oximetylfufuron và sau đĩ tạo thành axit levulic và axit focmic: oxymetilfurfurin HO — CO HCOH CH—CH | } Ị HC—OH HO—CH > 3110 + CHOH—€ Ẳ —C =O+2H;O -> | I H,C — OH HC=O oO" —» HCOOH + CH;COCH;CH;COOH 3 Chat keo
Bản thân cây mia mang chất keo vào nước mía: pectin và anbumin Anbumin là chất keo cĩ tính háo nước tương đối cao
Trang 18a Pectin
Pectin tén tại phổ biến trong thực vật và đặc biệt trong nước qua Protopectin
cùng với xenluloza và hemixenluloza cùng tổn tại dưới dạng khơng hịa tan trong nước, dưới tác dụng của nhiệt thiy phan thanh pectin Tuy thuộc giống mía khác nhau mà hàm lượng pectin khơng giống nhau Mía chưa thuần thục so với chất khơ cĩ hàm lượng pectin tương đối nhiều Thường trong nước mía hàm lượng khoảng 0,1%
Pectin khơng hịa tan trong nước lạnh, hịa tan Ít trong nước nĩng Đặc tính của pectin là trong nước mía biến thành keo ngưng tụ, lúc cĩ canxi tồn tại rất rõ ràng Lúc gia vơi nước mía đến pH = 8,8 cĩ thể làm đại bộ phận pectin kết lắng
Do pectin ton tại trong thành tế bào, nên hàm lượng pectin trong nước mía quyết
định chủ yếu mức độ ép mía Trong mơi trường axit mạnh hoặc mơi trường kiểm, đặc biệt lúc nhiệt độ cao, pectin phân hủy và hịa tan trong nudéc Pectin cé thé lam cho dé hịa tan của đường sacaroza tăng lên và nâng cao độ nhớt của nước mía và mật chè
b Anbumin
Anbumin là hợp chất hữu cơ cao phân tử cĩ chứa nitơ, hàm lượng nitơ chiếm khoảng 16% khối lượng của anbumin
Anbumin trong nước mía tồn tại ở trạng thái keo Hàm lượng khoảng 9% so với chất khơng đường của mía Trong làm sạch nước mía, gia vơi và gia nhiệt cĩ thể làm một bộ phận anbumin ngưng kết, đồng thời hấp phụ các tạp chất khác cùng kết tủa nhưng cịn một phần vẫn lưu lại trong dung dịch keo
4 Axit hữu cơ
Trong nước mía, các axit hữu cơ cĩ thể ở dạng tự đo, muối hịa tan hoặc khơng tan, trong đĩ axit tự do chiếm 1/3 lượng axit chung
Axit hữu cơ trong nước mía chủ yếu là: axit aconitc, axit xitric, axit malic, axit
oxalic, axit glicolic, axit suxinic, axit fumaric Trong các axit hữu cơ đĩ, hàm lượng axit
aconitic chiếm nhiều hơn cả Thơng thường, mía chưa chín axit hữu cơ trong mía
tương đối nhiều, đặc biệt là axit aconitic Trong mía khơng tươi và biến chất cịn cĩ
nhiều axit axêtic và axit lactic Trong quá trình sản xuất, đường phân hủy thành các axit hữu cơ như axit lactic, axit oxalic v.V
Trong các axit đĩ, ngồi axit ơxalic cĩ khả năng tạo thành muối kết tủa, các axit
khác và muối của chúng hịa tan trong nước Axit hữu cơ trong mía càng nhiều càng
hình thành nhiều muối canxi hịa tan, kéo theo hệ số phân ly muối canxi hịa tan tăng lên Hệ số phân ly muối canxi của axit hữu cơ tương đối thấp khơng cĩ lợi cho sự hình
Trang 195 Chat béo va sap mia
Ham lượng chất béo va sap trong nước mía và cây mía phụ thuộc vào giống mía, điểu kiện sinh trưởng và điểu kiện ép mía mà cĩ sự biến đổi nhiều Tổng lượng chất béo (lipids) cĩ trong cây mía từ 0,2 - 0,3% Sáp mía tốn tại bể ngồi của thân cây mía Ở nhiệt độ thường sáp dé tan trong các dung mơi như: hidrocacbua thom, este dầu hỏa, ancol và axêton Trong sản xuất đường mía, gần 60 - 80% lượng sáp theo bã mía, phần
cịn lại tồn tại trong bùn lọc
Chất béo tồn tại trong tổ chức tế bào bên trong thân cây mía
Qua nhiều lần ép, chất béo và sáp trong mía gần một nửa đi vào nước mía
Thanh phần chủ yếu chất béo và sáp khơng hịa tan trong nước, nhưng cĩ một phần cĩ khả năng hình thành dung dịch đục mà phân bố trong dung dịch, đặc biệt lúc khuấy trộn mãnh liệt hoặc nhiệt độ dung dịch vượt qua điểm nĩng chảy, cĩ thể hình thành dung dịch "sữa" đục tương đối ổn định
Lúc làm sạch nước mía, đại bộ phận chất béo và sáp tùy thuộc sự ngưng kết của anbumin mà hình thành chất kết tủa Theo nghiên cứu của Bardorf, chat béo va sap qua làm sạch bằng vơi cĩ thể loại khoảng 90% nhưng vẫn cịn một ít tổn tại trong nước mía trong Chất béo cĩ thể dính trên bể mặt vải lọc, gây trở ngại lọc nước mía
6 Chất vơ cơ
Trong nước mía cĩ nhiều loại chất vơ cơ với số lượng tương đối lớn Thành phần cụ thể chủ yếu quyết định bởi thổ nhưỡng, giống mía, phân bĩn, điểu kiện canh tác v.v
Chất vơ cơ trong nước mía, ngồi axit photphoric (H;PO,) cĩ lợi cho quá trình làm sạch, cịn lại đều là thành phần cĩ hại Canxi, Magié, SOs, axit xilic v.v là thành phần chủ yếu đĩng cặn ở thiết bị K, Cl là nguyên nhân chủ yếu hình thành mật cuối (bảng 1.2)
Trang 20CaO 0,17 - 0,32 0,27 - 0,25 0,35 - 0,37 0,86 - 1,64 MgO 0,20- 0,33 0,20 - 0,40 0,03 - 0,32 0,68 - 1,87 5O; - 0,06 - 0,71 0,07 - 0,33 0,01 - 0,07 0,05 - 141 - PO; 0,01 - 0,40 0,02 -,08 0,01 - 0,02 0,07 ~ 0,14 Fe;O; 0,06 - 0,14 0,01 - 0,03 0,07 - 0,01 0,04 - 0,07 Tro sunfat 3,6 - 4,4 2,8 - 3,9 3,1 - 6,5 12,0 - 19.0 Tro dan dién 3,4- 4,4 3,7 - 4,5 3,9 - 4,7 14,2 - 177 | Theo số liệu phân tích của Viện nghiên cứu mía, hàm lượng chất vơ cơ chủ yếu như ở bảng 1.3 Bảng 1.3 Thành phần chất vơ cơ của nước mía nguyên (mg/KgBx) Giống mía K Ca Mg Fe SiO2 SO cl Quế đường 57/423 1546 585 655 137 850 3460 795 Quế đường 63/237 1079 816 874 114 1180 4420 670
Ở ion dương, hàm lượng lớn nhất là K, kế đến là Ca, Mg Cịn lại như Na, Cu,
Zn, Pb hàm lượng khơng nhiều, khơng đến 30 mg/KgBx Ở ien âm, nhiều nhất là gốc
sunfat, silic va Cl
a Trong nước mía cĩ một lượng lớn gốc axit sunfuric Nĩ là thành phần chủ yếu của sự đĩng cặn, vì sunfat canxi hịa tan trong dung dịch nhưng về sau bốc hơi và nấu đường nồng độ đặc thì trích ra làm đục mật chè và đĩng cặn ở thiết bị
b KạO, Na;O hầu như hịa tan trong nước, do đĩ lúc làm sạch nước mía khĩ loại
đi, ảnh hưởng đến sản xuất đường và nguyên nhân tạo mật cuối
c Axit xilic: Axit xilic cĩ tương đối nhiều trong nước mía và tồn tại ở trạng thái keo Trong sản xuất đường nĩ được coi là một loại chất khơng đường chủ yếu cĩ hại
Trong thiết bị bốc hơi, axit xilic tạo cặn rất khĩ loại trừ Trong nấu đường, axit xilic tích tụ trên bể mặt tinh thể đường ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
d P,Os: Hàm lượng P;O: trong nước mía rất cĩ ý nghĩa cho làm sạch nước mía Chất kết tủa Ca;(PO¿); cĩ thể hấp phụ axit xilic, muối sắt hịa tan, chất khơng đường
chứa nitơ, chất béo v.v Thường hàm lượng P;O; trong nước mía đạt 350 - 450 ppm
cho hiệu quả làm sạch tốt Lúc hàm lượng P;O; quá thấp cĩ thể tạo muối photphat cĩ
Trang 21
7 Chất mau
Trong cây mía đã chứa sẵn các nhân tố cĩ màu Khi ép mía những nhân tố này hịa lẫn vào nước mía
Ngồi ra, trong quá trình sản xuất, sản sinh một số chất màu mới do kết quả phản ứng hĩa học giữa các chất khơng đường và tuy hàm lượng rất nhỏ nhưng cường độ màu ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng nước mía và ngoại hình của đường cát trắng
a Chất màu cĩ trong cây mía
Diệp lục tố cĩ trong bản thân cây mía gồm điệp lục tố a: CssH;;O:N„Mg và điệp
lục tố b: CszHzoOuN¿Mg, xantophin (CaoH;sO;) và caroten (CaoHs‹) v.v Trong nước mía
chúng hỗn hợp với các loại chất béo mà tổn tại phân tán thành những hạt huyển phù Khi gia nhiệt nước mía cùng ngưng kết với anbumin Chúng cùng với các loại vật chất
nổi khác ngưng kết Trong sản xuất đường, nếu xử lý làm sạch tốt, phần lớn bị loại và đi vào nước bùn Nếu làm sạch khơng tốt, nước mía trong bị đục, cĩ một phần cùng các
loại chất béo khác phân tán trong nước mía, ảnh hưởng khơng tốt đến sản xuất b Chất màu mới sinh ra trong quá trình sản xuất đường
Trong tổ chức tế bào mía, cĩ rất nhiều vật chất nguyên là khơng màu, nhưng cùng các hợp chất khác kết hợp, sau khi phản ứng hoặc phân hủy tạo thành chất màu,
chủ yếu là poliphenon, hợp chất amin và caramen đường
Poliphenon kết hợp với sắt tạo thành hợp chất màu nâu đậm Axit amin kết hợp
với đường khử theo phản ứng Maillard tạo thành chất màu mêlanoidin cĩ màu nâu xẩm Ở nhiệt độ cao khoảng 200°C đường mất nước tạo thành dạng keo Chúng là những chất cĩ hại cho sản xuất đường
Trang 22Chuong 2
XU LY MIA - XE TOI MIA
I ¥ NGHIA CUA XE TOI MIA
Xé tơi hoặc xử lý sơ bộ mía với mục đích: 1 Nâng cao lượng xử lý mía
Mía qua xử lý 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 lý Mía sau xử lý dé dàng đi vào máy ép, đồng thời cĩ
lợi giảm nhẹ tải cho thiết bị và an tồn sản xuất 2 Nâng cao hiệu suất ép
Sau khi mía bị xử lý, tế bào mía bị phá vỡ Dưới tác dụng của máy ép, ta thu
được nhiều đường, đồng thời cĩ tác dụng thẩm thấu tốt, do đĩ nâng cao hiệu suất ép
Vì vậy, khi độ xé tơi mía càng cao thì hiệu suất ép càng lớn Nhưng xử lý mía triệt để
thành đạng hạt, cục bụi, kết quả ảnh hưởng mía đi vào máy ép khĩ khăn, do đĩ cần để
cập đến bình thái xé tơi mía Hình thái lý tưởng là: mía sau khi xé tơi đại bộ phận ở
dạng sợi, dạng lát và cục bụi rất ít, như vậy mới giải quyết năng suất và hiệu suất ép
Tình hình xé tơi mía cịn phải khảo sát đến giống mía vì cùng một loại thiết bị xử lý
mía nhưng giống mía khác nhau thì hiệu quả xé tơi khác nhau Giống mía cĩ xơ ngắn va it, mía qua xử lý hầu như vật thể ở dạng hạt, cục, lúc đĩ cần khống chế độ xé tơi đến
Trang 23
II THIẾT BỊ XỬ LÝ MIA
Xử lý mía cĩ thể hồn thành trong xử lý sơ bộ mía và quá trình ép mía trong đĩ
quá trình xử lý mía là chủ yếu
Thiết bị xử lý mía bao gồm: máy chặt mía, máy xé mía, máy cắt xé mía và máy đập tơi mía
Tổ hợp thiết bị xé tơi mía cẩn thích ứng với quy mơ sản xuất các nhà máy để
đảm bảo chất lượng xé tơi, giảm tiêu hao động lực và đưa mía vào máy ép thuận lợi 1 Máy chặt mía Máy chặt mía chủ yếu: Dao, mâm dao, trục, gối đỡ, động cơ (hình 1.4) AN TO 1 fo ope at QUE agtqe : HH 4 uu u lu HN Hình 1.4 Máy chặt mía
Dao là bệ phận làm việc quan trọng Số dao, hình thái của dao: dài, ngắn, cong,
sự sắp xếp dao, tốc độ dao, hướng chuyển động, khoảng cách giữa các dao cĩ ảnh hưởng rất lớn đến mức độ xé tơi mía Số lượng dao dựa vào năng suất ép và yêu cầu độ
xé tơi
Thường nhà máy loại trung bình cĩ từ 20 - 30 dao, loại lớn khoảng 50 dao Những năm gẩy đây, do cải tiến loại đao này nên các nhà máy cĩ số dao tăng lên nhiều Ví dụ: nhà máy loại trung bình 120 ~ 130 dao, nhà máy lớn đến 180 - 200 dao Loại nhiều đao hiệu quả xé tơi tốt hơn và động năng dùng khơng nhất định lớn hơn loại ít dao Về tốc độ quay của máy chặt mía dao động trong khoảng 735 - 750 v/ph Thường
dùng khoảng 700 v/ph, khơng nên quá nhanh, nhanh quá dao chĩng mịn, tiêu hao
động lực nhiểu, hơn nữa khi phát sinh sự cố ảnh hưởng nghiêm trọng Đối với giống mía cĩ lượng xơ bình thường, sau khi xác định tốc độ của dao, cĩ thể đạt được hiệu quả
xử lý mía tương đối tốt Nhưng khi dùng một tốc độ nhất định cĩ thể khơng đạt được
hiệu quả xử lý tốt, vì vậy cần cĩ sự thay đối tốc độ thích hợp
Trang 242 May cat xé mia
Máy cắt xé tơi mía là loại máy cải tiến của Trung Quốc dựa trên sự tham khảo kinh nghiệm của thế giới kết hợp các đặc tính xơ mía của Trung Quốc, qua nhiều lần thử nghiệm đã chế tạo thành cơng Loại thiết bị này cĩ độ cắt xé mía tương đối tốt, cĩ
thể đạt độ xé tơi 83% và được dùng ở một số nhà máy đường ở nước ta
Thiết bị cắt xé mía gồm: dao, trục, mâm đao, vỏ ngồi, các tấm kê, Vỏ ngồi cĩ dạng hình cong va phinh đại Nap trước ở đỉnh cĩ lắp hai tấm kê để để phịng những đoạn mía lớn hơn vào Để nâng cao cường độ chịu lực của dao, dùng đao ngắn và để đạt hiệu quả xé tơi tốt dùng loại mật dao (nhiều đao) Khoảng cách giữa mũi đao và tấm kê cĩ thể diéu chỉnh Đường kính và trọng lượng của thiết bị tương đối lớn Tốc độ
quay của dao tương đối lớn nên cần chú ý cân bằng thiết bị tránh phát sinh chấn động
Các dao mịn sau khi khơi phục cân bằng trọng lượng mỗi đơi dao đối xứng, lúc lắp đặt cần sắp xếp dao đều để duy trì thùng quay cân bằng và chuyển động ổn định (hình 1.5)
Băng tải
Hình 1.5 Máy cắt xé mía
3 Máy đập tơi kiểu búa
Máy đập tơi kiểu búa là một dạng máy bằng các búa xoay, lắp thành hàng song song, xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ, mặt cất ngang hình máng Bên sườn của vỏ cĩ gắn nhiều miếng sắt đọc theo thân máy và được coi là các
Trang 25Hinh 1.6 May dap toi kiéu bua
Máy đập tơi với tốc độ 1200 v/ph theo chiéu chuyén động của mía Dùng máy
đập tơi kiểu búa cho độ xé tơi mía khá cao, cĩ thể đạt 90—91% Ở nước ta, hiện dùng 2
loại máy đập tơi: Walkers của Australia và Tongaat của Nam Phi
Cơng ty FCB (Pháp) giới thiệu máy đập tơi Tongaat cho hiệu quả như sau: Mục đích:
- Phá vỡ tối đa các tế bào chứa nước đường ;
~ Tạo thành những sợi dài là chủ yếu để thốt nước mía và thẩm thấu dễ dàng; ~ Liên kết tốt với các máy ép
Những ưu điểm của máy:
¬ Độ xé tơi của máy đạt > 90%;
~ Máy làm việc trong trường hợp mía đã được cắt hoặc cịn nguyên cây; ~ Đặt trực tiếp trên băng tải mía;
~ Cơng suất tiêu hao 4 - 10 KW/Tm, giờ;
~ Khơng bị giới hạn bởi độ dốc của băng tải mía;
- Khống chế được việc cung cấp mía
Khi chọn một máy đập tơi vào cần xét đến các yếu tố: giống mía, hàm lượng xơ, tính chất của xơ và giá cả thiết bị, khả năng đầu tư, quản lý của nhà máy
Trang 26Chuong 3
THU NHẬN NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP
Trang 27Lấy nước mía bằng phương pháp hiện đại là mía qua nhiều lần ép và nhiều lần
thẩm thấu nhằm nâng cao hiệu suất ép
II CHỦNG LOẠI VÀ CẤU TẠO MÁY ÉP
1 Chủng loại máy ép
Chủng loại máy ép thường cĩ các loại sau đây: máy ép phổ thơng ba trục, máy ép kiểu nghiêng và máy ép tỉ số hằng a Máy ép phổ thơng ba trục (hình 1.8) 1 » 10 SN 3 \ : 4 9 == $ _— 7 il 5 i 6 Hình 1.8 Máy ép ba trục ép
1 Nắp đĩnh; 2 Giá máy, 3 Má bên; 4 Trục ép; 5 Dao thốt nước mía;
6 Máng nước mía; 7 Kết câu lược đáy; 8 Gối trục;
9 Lị xo điều chỉnh; 10 Kết cầu lược sau b Máy ép kiểu nghiêng
Cĩ nắp đỉnh nghiêng về phía trước khoảng 15° làm cho đường tâm của nắp đỉnh gần về phương hợp lực (hợp lực của trục trước, trục sau và lược đáy), giảm nhẹ áp lực giá đỡ của trục đỉnh đối với giá máy, điểu đĩ cĩ thể làm cho trục đỉnh lên xuống càng linh hoạt Nhược điểm là giá máy khơng thể lắp lẫn trái phải được (hình 1.9)
Trang 28
Hinh 1.9 May ép kiéu nghiéng
c Máy ép tỷ số hằng
Trong quá trình ép mía, làm thế nào để duy trì tỉ số khe hở vào và ra của máy ép là một tỉ số khơng đổi, đĩ là điểu quan tâm chú ý nhiều năm qua của giới khoa học
Khoảng giữa thập kỷ 60 của thế kỷ 20, FCB (Pháp) đã thiết kế thành cơng máy ép tỉ số hằng, đáp ứng điểu mong muốn của giới khoa học, được ứng đụng rộng rãi trong các nhà máy đường (hình 1.10)
Hình 1.10 Máy ép tỉ số hằng
Đặc điểm của máy ép này, là giá máy chia làm hai phan: phần dưới cố định, phần trên di động cùng trục đỉnh di động lên xuống Trong khi máy ép làm việc, trục
đỉnh nâng lên, tỉ số khe hở vào và ra của máy ép trên cơ bản là khơng đổi (so với tỉ số chọn lúc thiết kế) Do đĩ gọi là tỉ số hằng
Trang 29
Như đã biết, máy ép ba trục truyển thống, tỷ số khe hở vào và ra của máy ép tùy theo sự dâng lên của trục đỉnh mà thay đổi Lúc tỷ số khe hở vào và ra của máy ép so với tỷ số tối ưu (lúc thiết kế) sai khác nhiều sẽ dẫn đến giảm năng lực của máy ép Lúc tỷ số đĩ quá lớn, máy ép sẽ chịu một lực ngang rất lớn, ảnh hưởng đến độ bển của máy Đối với máy ép tỷ số hằng khơng xảy ra trường hợp đĩ, do đĩ năng lực máy ép làm việc
rất tốt, cho hiệu suất ép cao
Từ một điểm A cố định ở giá máy phía trên (xem hình vẽ) nối liền với tấm của trục đỉnh O và OA sẽ là bán kính của một vịng trịn tâm A Lúc máy ép làm việc, trục đỉnh đi động lên xuống theo hình cung đĩ (đã được tính tốn và thiết kế) thì sẽ tạo nên một tỷ số khe hở vào và ra khơng đối (tỷ số khơng đổi đĩ được tính tốn bằng phương
pháp hình học)
Ưu điểm của loại máy ép tỷ số hằng:
- Hiệu suất ép tương đối cao do duy trì được tỷ số khe hở vào và ra là cố định, lớp mía chịu áp lực cân bằng, cĩ lợi nâng cao hiệu suất ép;
- Cơng suất tiêu hao nhỏ, trục đỉnh lên xuống linh hoạt, tổn thất ma sát nhỏ, từ đĩ cơng suất tiêu hao giảm;
- Cải thiện lớp mía vào máy ép, do thiết kế di động nh hoạt trục đỉnh, loại trừ được nghẹn Trục Do đĩ, so với máy ép truyền thống (cùng kích thước) thì loại máy ép
này năng suất cao hơn;
¬ Thốt nước mía dễ dàng, do vị trí của trục ép nước (so với máy ép truyền
thống) thấp hơn;
- Lắp đặt sửa chữa dễ dàng
2 Cấu tạo máy ép a Giá máy
Giá máy là bộ khung chịu lực rất lớn, thường dùng vật liệu bằng thép trên đĩ lắp tất cả các chỉ tiết của máy
b Trục ép
Trục ép phân thành trục đỉnh, trục trước và trục sau (trục trước và trục sau cịn gọi trục đáy) Trục đỉnh gồm lỗi trục, vỏ trục và bánh răng tam tinh Hai cổ trục trịn
nhẫn bĩng, đường kính bằng một nửa đường kính trục ép
Vỏ trục đúc bằng gang, khi đúc người ta phải tạo ra mạng kết tinh lớn để mặt gang nhám keo mía dễ
Trang 30Ở hai đầu áo trục cĩ hai vành chắn để nước mía khỏi bắn vào cổ trục (hình 1.11)
Hình 1.11 Trục đình và trục đáy của máy ép 1 Cỗ trục; 2 Chắn nước; 3 Vỏ trục
Trục máy ép hiện đại đều cĩ xẻ răng hình chữ V
Tác dụng của nĩ là tăng bể mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu mía và trục ép, nâng cao năng lực kéo của trục đối với mía và cĩ tác dụng xé tơi, đồng thời giúp cho việc thốt nước mía nhanh hơn (hình 1.12)
Hình 1.12 Răng của trục ép
Trang 31Gĩc răng (œ) thường 40 - 55° và chiểu rộng đỉnh răng a = 2 - 3mm
Đối với trục đỉnh và trục trước, người ta cịn đục những rãnh cĩ hình chữ nhân
A dé tang kha năng kéo mía của trục Số rãnh phụ thuộc vào kích thước của trục, thường là 8 - 15 rãnh và thường tạo với đường mặt trục một gĩc 8 - 18° (hình 1.13)
Hình 1.13 Rãnh chữ nhân (^)
Ở trục trước và trục chính cịn đục nhiều rãnh Tác dụng của rãnh là tăng các
đường thốt nước mía của trục (hình 1.14)
Hình 1.14 Rãnh thốt nước
Chiểu rộng d của rãnh thường 4 - 6 mm Chiểu sâu khoảng cách và số rãnh phải căn cứ kích thước trục và lượng nước thốt ra mà xác định Chiểu sâu b khoảng 25 mm và khoảng cách từ 2 - 4 răng cĩ một rãnh
Máy ép là loại thiết bị làm việc nặng, trục quay với tốc độ chậm, nên hầu hết
khơng đỡ trục bằng bi mà dùng các gối đỡ cĩ đường dẫn nước làm nguội và được lĩt
Trang 32Ranh dau Ong nước làm lạnh Hình 1.15 Gối đỡ trục
a Gĩi đỡ trên; b Gĩi đỡ dưới
Trang 33II MÍA VÀO MÁY ÉP VÀ ÉP MÍA
Mia vao máy ép thuận lợi là điều kiện quan trọng hồn thành chỉ tiêu sản xuất: an tồn sản xuất, năng suất và hiệu suất ép
Trong tác nghiệp ép mía nếu muốn thực hiện lượng ép và các điểu kiện khác nhau theo kế hoạch, muốn mía liên tục vào máy ép và ép liên tục thì cần nhận thức day
đủ tầm quan trọng của nhịp điệu mía vào máy ép 1 Điều kiện mía vào máy ép
Lực kéo mía vào trục ép là lực ma sát giữa trục và nguyên liệu mía Lực kéo lớn nhỏ tùy thuộc độ dày lớp mía H, miệng ép E, đường kính trục D, gĩc kéo mía 9
H
Hình 1.17 Độ dày lớp mía và gĩc kéo mía 4a Lực kéo và trở lực mía vào
Lúc ép mía, ma sát giữa nguyên liệu mía và trục ép là ma sát động Dựa vào nguyên lý động lực học, nguyên liệu chịu chính điện và lực nghiêng Kết quả sản sinh lực kéo và lực phản lại Lúc lực kéo lớn hơn trở lực, nguyên liệu vào máy thuận lợi Lực
kéo và trở lực cĩ quan hệ với gĩc kéo mía 9 Dựa vào tài liệu và thực tế sản xuất, gĩc
kéo mía thường dao động ở khoảng 6 ~ 249: Lúc lớp mía quá dày làm @ quá lớn (> 240), nguyên liệu vào khĩ khăn
b Quan hệ giữa 0 và độ dày lớp mía theo cơng thức H=E+D(I-cosÐ)
Trong đĩ:
H: độ dày lớp mía (mm)
Trang 34E: miệng ép làm việc hai trục (mm) D: đường kính trục (mm)
9: gĩc kéo mía (độ)
Từ cơng thức ta thấy ngay rằng độ dày lớp mía tỷ lệ với D và E Lúc D và E lớn
hơn cĩ thể tăng độ dày lớp mía, tức tăng sản lượng ép 2 Cải tiến nguyên liệu vào trục
a Vật liệu trục ép
Để tăng lực ma sát giữa bể mặt trục và nguyên liệu, người ta dùng vật liệu chế tạo và vật liệu đặc chủng, cĩ khả năng kết tỉnh thơ ít mịn, đặc tính gia cơng dễ dàng
b Răng trục
Chữ nhân lớn, chiều sâu chữ nhân lớn của trục trước nên nhỏ vì cĩ vụn mía ảnh
hưởng tới răng lược đáy Nếu cĩ cách nào đĩ kéo mía được nhiều thì làm răng lớn ở trục trước
Cải tiến trạng thái xé tơi nguyên liệu (hình thái sợi tơ là tốt, chiếm chủ yếu) 3 Tăng cường thốt nước mía
ay om
Nước nhiều thốt khơng tốt, giảm ma sát, đồng thời chỗ vào hình thành lực "ăn", lực đĩ và lực kéo mía ngược chiều nhau dẫn đến mía vào máy éy khĩ khăn
4 Khe hở
Tỷ lệ khe hở càng lớn, áp lực trục trước càng nhỏ, nguyên liệu vào càng dễ dàng Lúc sản xuất khơng bình thường, thường điều chỉnh khe hở trục ép sau để tăng tỷ lệ trục trước và trục sau cĩ thể giúp cho nguyên liệu vào máy ép dễ dàng
5 Ap luc trục đỉnh thích hợp
Trong khi máy ép chuyển động mà các điểu kiện khác nhau tương đồng, thì
giảm thích đáng lực ép trục đỉnh sẽ dẫn đến kết quả là mía đễ vào máy ép Ngồi ra,
trục đỉnh lên xuống khơng linh hoạt thì mía vào máy ép khĩ khăn hơn
6 Tăng cường quản lý, bảo dưỡng
Sau thời gian làm việc, răng sẽ mịn, kéo mía sẽ khĩ khăn, cần tiện lại
7 Dùng thiết bị cưỡng bức mía vào máy ép
Trang 35Bey a Hộp vào liệu thăng đứng (cao vị hình 1.18) 1 Trục ép 2 Hộp cao vị 3, 6 Băng tải 4 Khử sắt 5 Thiết bị san bằng Hình 1.18 Hộp nạp liệu kiểu đứng
Thiết bị vào liệu tương đối tốt đã được dùng ở nước ta Đĩ là loại hình hộp gần
vuơng gĩc 90°, đoạn dưới dựa vào miệng ép và chiều rộng xấp xỉ bằng chiều dài trục ép
Độ dày hộp bằng khoảng 1/4 - 1/2 đường kính trục và phụ thuộc vào lượng ép, mật độ
mía, tốc độ máy ép Tốt nhất cần điều chỉnh linh hoạt độ đài của hộp (chiều cao thẳng đứng thường từ 2,5 - 4 m) Hộp cao vị chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân cây mía
tạo nên lực kéo giúp mía vào máy ép So với hộp cao vị đặt nghiêng thì hộp đứng lớn hơn nhiều, nhưng vào liệu tốt và lớp mía cũng đều đặn hơn Đối với thẩm thấu cưỡng bức dùng loại máy này giúp vào liệu tốt hơn nhưng địi hỏi khoảng cách giữa các máy
ép tương đối dài do đĩ diện tích nhà xưởng tăng
Trang 36Đường kính trục nạp liệu phía trên bằng 0,8 - 1,0 đường kính trục ép, tốc độ
bằng 1,2 — 1,7 tốc độ máy ép Trục nạp liệu dựa vào trục đỉnh máy ép mà chuyển động Khoảng cách giữa chúng khoảng 10 mm khơng làm ảnh hưởng sự dao động lên xuống của trục đỉnh
Trục nạp liệu phía dưới cĩ đường kính bằng 0,8 - 1,0 so với đường kính trục ép, tốc độ bằng 1,1 lần tốc độ vịng của máy ép
Đường tâm của trục cưỡng bức thấp hơn đường tâm của trục đỉnh, tạo sự thuận lợi mía vào máy ép Tác dụng của trục nạp liệu và trục đỉnh là sản sinh lực kéo lớn đồng thời cĩ tác dụng ép mía Khoảng cách giữa trục đỉnh và trục cưỡng bức bằng 3 - 5 lần khoảng cách khe hở làm việc của máy ép Khoảng cách giữa trục cưỡng bức và trục trước khoảng 5 - 8 mm
c, Đơi trục nạp liệu cưỡng bức (hình 1.21)
Hình 1.21 Đơi trục nạp liệu cưỡng bức
1 Đơi trục nạp liệu; 2 Máng dẫn liệu kín; 3 Băng chuyên trung gian;
4 Trục cưỡng bức dưới; 5 Hộp cao vị
Chủ yếu là hai trục cưỡng bức và máng dẫn liệu kín Đường tâm đơi trục cưỡng bức và trục đình Kết cấu trục trước gần như song song với nhau Máng dẫn liệu đầu nhỏ đuơi to
Trục cưỡng bức cĩ đường kính bằng 0,8 — 1,0 đường kính trục ép, tốc độ vùng bằng 1,3 ~ 1,7 tốc độ trục ép Hai mắt trục cĩ răng chữ nhân lớn để thốt nước tương tự máy ép hai trục Mía qua hai trục cưỡng bức ép ra khoảng 30% lượng nước mía, sau đĩ theo máng dẫn vào máy ép, giảm nhẹ làm việc của máy ép và mía vào máng ép thuận lợi, giúp nâng cao năng suất và hiệu suất ép
Sau đây là một số ưu điểm của đơi trục nạp liệu cưỡng bức:
Trang 37~ Lượng ép tăng > 50%;
- Ép ra một lượng nước khoảng 30% do đĩ làm giảm độ ẩm của bã đi vào máy ép, cung cấp cho máy ép một lượng nguyên liệu tương đối khơ với một áp lực nạp liệu nhất định;
- Cĩ điểu kiện tăng lượng nước thẩm thấu từ 150 — 250% so với xơ và nhiệt độ
nước thẩm thấu 80 - 90°C cĩ tác dụng tăng hiệu suất ép; ~ Độ ẩm của bã cĩ thể giảm đến 46%;
~ Máy làm việc với tốc độ chậm, bình thường giảm tiêu hao cơng suất và tăng tuổi thọ của máy ép;
~ Dùng đơi trục nạp liệu cưỡng bức cĩ thể rút ngắn dàn ép 5 máy xuống cịn 4 máy; - Cơng suất tiêu hao bằng 15 - 28% cơng suất máy ép;
~ Do hai trục nạp liệu cưỡng bức làm việc cĩ hiệu quả tốt nên thốt nước mía đều đặn và thốt ngay khơng tạo lực phun ngược chiểu ở miệng ép và giúp mía vào máy ép thuận lợi
IV THỐT NƯỚC MÍA
Thốt nước mía ở máy ép là một vấn để rất quan trọng cĩ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả lấy nước mía, mía vào máy ép và tiêu hao động lực
Vấn đề thốt nước mía bao gồm hai mặt:
~ Nước mía ép ra cần đi qua lớp mía đến bể mặt trục ép; — Từ bể mặt trục ép thốt ra ngồi
a Nước mía ép ra đi qua lớp mía
Để ép mía cần một áp lực lớn, đại bộ phận áp lực đĩ dùng để thốt nước mía ra,
tức tiêu hao cho trở lực thốt nước mía Loại trở lực đĩ (độ day lớp mía và độ nhớt dung dịch) là yếu tố chủ yếu sản sinh tác dụng hấp thụ lại Do đĩ, trở lực thốt nước mía ở lớp mía là một vấn để cần được quan tâm đúng mức
Khi áp lực tương đối lớn, độ dày lớp mía tương đối mỏng thì một lượng nước
mía tương đối lớn dễ dàng thơng qua lớp mía Và ngược lại khi tốc độ ép muốn nhanh
để nước mía thốt ra nhiều thì cần một áp lực tương đối cao b Thốt nước mia ở bề mặt trục ép
Nước mía ép ra giữa các trục ép cần kịp thời thốt đi nếu khơng sẽ làm tăng tác dụng hấp thụ lại và mật độ nén cũng giảm làm hiệu suất ép giảm xuống rõ rệt
Trang 38Để tăng cường thốt nước mía ở bể mặt trục ép người ta da để xuất nhiều biện pháp: bể mặt trục cĩ răng và rãnh thốt nước và bên trong trục ép cũng làm đường
thốt nước mía
Răng chữ V ở bể mặt trục ép rất quan trọng, nĩ tăng cường nhịp điệu mía vào trục, tăng hiệu năng xé tơi mía, nâng cao khả năng thốt nước mía ở trục ép
Một loại cải tiến thốt nước mía tương đối tốt là thốt nước mía ở nội bộ trục ép (hình 1.23), chủ yếu ở trục đỉnh của máy I và máy ép giúp cho việc thốt nước mía tốt hơn, đặc biệt khi cần ép với cơng suất cao
1 Thốt nước mía ở trục trước
Lượng nước mía thốt ra ở trục trước chiếm 70% lượng nước mía ép ở máy ép đĩ (hình 1.22)
Hinh 1.22 Nước mía thốt ra ở trục dưới
Lúc mía chịu ép ở miệng vào, cĩ nước mía chảy ra, hướng chuyển động của nước mía ngược chiều chuyển động hướng nguyên liệu vào Lúc mới bắt đầu ép mật độ
cịn nhỏ, nước mía đễ dàng chảy qua lớp mía Khi ép cực đại (ở tâm trục) mật độ mía
càng tăng cao, nước mía càng khĩ thốt, nước mía ứ lại, chảy ra giá máy, một phần bị
hấp thụ lại
Các yếu tố ảnh hưởng tới thốt nước mía ép: điện tích thốt nước mía, độ dày lớp mía, tính chất thẩm thấu của nguyên liệu, diện tích thốt nước của trục v.v Ranh thốt nước của trục cĩ tác dụng rất lớn do thốt nước nhiều, nên số rãnh nhiều và sâu sẽ làm tăng năng lực thốt nước mía Việc quyết định số lượng răng, bế trí răng, độ rộng cần kết hợp lượng nước, cường độ răng và bề mặt trục
37
Trang 392 Thốt nước trục sau
Thốt nước trục sau chiếm 30% lượng nước ép của máy ép đĩ Thuận lợi hơn
trục trước, lượng nước thốt ít chủ yếu ở đuơi lược đáy và trục, do đĩ cần đảm bảo khoảng cách Lúc lớp mía tương đối dày, lượng nước thốt tương đối lớn Trục sau nên cĩ răng nhỏ, cĩ lợi giảm nước trong bã, nâng cao hiệu suất ép
3 Phương pháp tăng cường thốt nước mía ở trục đáy
a Duy trì trạng thái xé mía tốt
Loại sợi tơ trở lực nước mía chảy qua nhỏ, loại lát thốt nước mía khĩ khăn, trở lực chảy nước mía lớn
b Duy trì thích hợp độ dày lúp mía và tốc độ trục ép
Lớp mía thốt nước dễ dàng: với lượng ép xác định cần chọn độ dày và tốc độ máy ép hợp lý Nếu tốc độ nhanh, thời gian thốt nước quá ngắn nước mía sẽ bị hấp
thụ lại Tốc độ chậm, lớp mía dày, tăng trở lực thốt nước Do đĩ trong sản xuất cần
chọn tốc độ và độ dày hợp lý
c Cĩ lược chải thì cân bảo dưỡng định kỳ 4 Thốt nước ở trục đỉnh
Đồng thời với lượng mía tăng và tăng cường tác dụng thẩm thấu, yêu cầu thốt nước càng tăng cao Trước mắt, tăng khả năng thốt nước mía ở trục đáy, nhưng chưa đạt yêu cầu Nếu hiện tượng ăn nước mía và xâm thực vẫn cịn, để giải quyết mâu
thuẫn đĩ, người ta đã nghiên cứu thốt nước ở trục đỉnh, rất cĩ tác dụng (hình 1.23)
Hình 1.23 Thốt nước mía trục đình
Trang 40v AP LUC EP MIA
Nâng cao độ xé tơi của mía là điểu kiện rất tốt để cơng đoạn ép mía hồn thành được chỉ tiêu năng suất và hiệu suất ép Nhưng để lấy ra tối đa lượng nước mía trong mía cẩn cĩ một áp lực ép nhất định ở trục đỉnh gọi áp lực đầu Và cũng cĩ thể nĩi với
một áp lực nhất định mới cĩ khả năng đạt được một hiệu suất ép nhất định Dựa vào số
liệu của một đàn ép 11 trục với kích thước trục D 710 x 1370 mm, phần xơ mía 13%, lượng nước thẩm thấu 18% với các áp lực khác nhau Số liệu tương ứng của hiệu suất ép như ở bảng sau (bảng 1.5) Bảng 1.5 Quan hệ giữa hiệu suất ép và áp lực Ap luc (T/dm?) 16,2 141 11,8 9,8 Hiệu suất ép (%) 92,6 92 90,4 88,7
Từ bảng 1.5 cĩ thể thấy, từ áp lực thấp xuất phát, hiệu suất ép tùy thuộc sự tăng áp lực mà tăng cao Nhưng khi áp lực đạt trị số nhất định (ví dụ 15 'T/cm?) thì sự tăng
lên của biệu suất ép rất chậm Ngồi ra, cịn cĩ nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất ép như độ dày, mỏng của lớp mía, số lần ép, tốc độ trục ép và khe hở máy ép,
trong đĩ tốc độ trục ép và khe hở cĩ ảnh hưởng rất lớn
1 Sự biểu thị áp lực
Áp lực ép cĩ thể biểu thị: tổng áp lực, áp lực theo đơn vị chiểu trục ép và đơn vị
điện tích Đơn vị của tổng áp lực (T), đơn vị áp lực theo chiểu dài trục ép (T/m) và theo