nhà máy sản xuất đường thô hiện đại

nhà máy sản xuất đường thô hiện đại

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thơ đại LỜI NĨI ĐẦU Nước ta nước có truyền thống sản xuất đường mía lâu đời Theo thời gian với phát triển ngành đường giới nghề làm đường nước ta phát triển mạnh mẽ số lượng, chất lượng kỹ thuật canh tác chế biến Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nhu cầu thực phẩm người thay đổi.Đặc biệt quan tâm ngày cao chất lượng thực phẩm ảnh hưởng thực phẩm đến sức khỏe người.Trong ngành sản xuất thực phẩm coi quan trọng phải kể đến công nghệ sản xuất đường Đường saccaroza đóng vai trị quan trọng phần hàng ngày người, yếu tố thiếu phát triển nhiều ngành công nghiệp khác sản xuất bánh kẹo , sữa, đồ hộp, nước giải khát… Đồng thời sản phẩm phụ dùng làm nguyên liệu cho nhà máy sản xuất rượu, cồn, phân bón, thức ăn gia súc… Ở nước ta, nước nhiệt đới, thuận lợi cho mía phát triển Nó phát triển khắp nước ta từ Bắc vào Nam nguồn nguyên liệu dồi cho sản xuất đường Với số nhà máy đường có chưa thể khai thác hết nguồn tài nguyên lớn Làm tổn thất lượng lớn đường mía chín chờ để thu hoạch, làm cho đời sống người dân gặp nhiều khó khăn, vất vả Trong nhu cầu đường nhân dân cấp thiết, lượng đường sản xuất vẩn cịn thiếu, khơng đủ cung cấp cho người tiêu dùng Nhiều phải nhập từ nước vào mà đặt biệt đường thô, nguyên liệu để sản xuất đường tinh luyện Trước tình hình em giao đề tài“Thiết kế nhà máy đường thô đại suất 2300 mía/ngày” GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thông Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thô đại PHẦN 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Tỉnh Gia Lai nằm khu vực miền trung, tỉnh cịn nghèo, diện tích rộng, dân đông lại sống chủ yếu nông nghiệp, đồng thời thuộc vùng có khí hậu nóng ẩm mưa nhiều điều kiện thích hợp để trồng phát triển mía Qua khảo sát thực tế địa bàn tỉnh nhận thấy xã Hà Tam thuộc huyện ĐakPơ – Gia Lai thuận lợi để xây dựng nhà máy sản xuất đường thô đại với suất 2300 mía/ngày Nhận thấy địa điểm có nhiều điều kiện thuận lợi thích hợp cho việc xây dựng nhà máy đường Nên em chọn địa bàn xã Hà Tam thuộc huyện Đakpơ nơi đặt vị trí xây dựng nhà máy 1.1 Đặc điểm tự nhiên, vị trí địa lý nơi xây dựng nhà máy Xã Hà Tam nằm địa bàn huyện ĐakPơ có mặt tương đối thuận lợi, địa hình phẳng, nằm quốc lộ 19, giao thông tương đối thuận lợi, lại nằm gần sông Ba nguồn cung cấp nước phục vụ cho sản xuấy nhà máy Về điều kiện khí hậu tỉnh, chịu tác động hai mùa: mùa khơ mùa mưa nhiệt độ trung bình năm 22-250C độ ẩm 85-90% [11] Qua tìm hiểu điều kiện tự nhiên tính chất thổ nhưỡng cho thấy địa điểm có nhiều yếu tố thuận lợi để đặt nhà máy 1.2 Vùng nguyên liệu Nguyên liệu cung cấp cho nhà máy vùng huyện như: Xã Hà Tam, An Thành, ĐakPơ, Tân An, Cư An, Giang Bắc,và huyện lân cận Mang Giang, An Khê, Kbang Ngoài ra, xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta cần mở rộng vùng nguyên liệu cách đầu tư vốn cho nơng dân, khuyến khích dùng giống đạt suất cao 1.3 Hợp tác hoá, liên hợp hoá Sản phẩm nhà máy đường thô phục vụ sản xuất đường tinh luyện mà sản phẩm đường thô chưa đáp ứng đủ cho nhà máy, việc liên kết với nhà máy đường tinh luyện yêu cầu cần nguồn giải đầu cho sản phẩm nhà máy đường Ở nước ta nhà máy đường tinh luyện GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thô đại chưa nhiều sản xuất với khối lượng lớn nguyên liệu đường thô nhà máy đường Biên Hoà, Khánh Hội… Việc hợp tác liên kết sản xuất giúp cho nhà máy chủ động nguyên liệu sản xuất 1.4 Nguồn cung cấp Ngày hầu hết nhà máy đường đại sử dụng nguồn riêng nhà máy để phục vụ nhiều công đoạn sản xuất…Đặc biệt việc chạy tuabin máy phát điện nhà máy tiêu tốn lượng lớn nhằm đáp ứng đủ điện để nhà máy hoạt động bình thường Lượng sử dụng lớn nên nhiều công đoạn nấu đường, cô đặc tận dụng thứ tiết kiệm chi phí nhiều cho nhà máy Nhiên liệu sử dụng để tạo nguồn đốt bã mía, than, củi dầu FO… phịng trường hợp đầu mùa vụ sản xuất khơng có nhiên liệu để đốt 1.5 Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện từ mạng lưới điện quốc gia 500V hạ xuống 220/380 có thêm máy biến áp dự phịng Ngồi nhà máy cịn lắp đặt thêm tuabin phát điện dùng nhiệt nguồn cung cấp điện chủ yếu sản xuất 1.6 Nguồn cấp nước vấn đề xử lý nước thải nhà máy Nguồn nước lấy từ Sông ba đưa hệ thống xử lý nước nhà máy, nguồn nước sau xử lý phải đảm bảo đủ tiêu chuẩn nước dùng cho sản xuất 1.7 Giao thơng vận tải Xã Hà Tam có lợi lớn vấn đề giao thông, nằm khu vực có quốc lộ 19 qua, thuận lợi việc vận chuyển trang thiết bị vật tư, nguyên liệu từ nơi khác đến chuyển sản phẩm nhà máy đến nơi tiêu thụ Giao thông thuận lợi góp phần làm giảm chi phí vận chuyển nên tiết kiệm chi phí cho nhà máy 1.8 Nguồn nhân công lao động Xã Hà Tam có phần lớn dân cư sống chủ yếu nơng nghiệp, nguồn lao động cần thiết cho nhà máy Qua giúp cho nhà máy có nguồn lao động ổn định tiết kiệm chi phí chỗ cho nhân công GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thơ đại Ngồi đội ngũ cán bộ, kĩ sư thu nhận từ trường đại học trường đào tạo nghề có chất lượng tỉnh … 1.9.Vấn đề nước thải nhà máy Hiện nay, hầu hết nhà máy sản xuất thực phẩm vấn đề xử lý nước thải quan tâm hàng đầu Đối với nhà máy đường nước thải sản xuất chứa nhiều hoá chất hữu vơ đặc biệt hố chất dùng vệ sinh tẩy rửa thiết bị Nước thải nhà máy trước thải môi trường đưa qua hệ thống xử lý riêng nhà máy nhằm bảo đảm nguồn nước thải ngồi khơng gây nhiễm ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt công nhân dân cư khu vực sản xuất 1.10 Nguồn tiêu thụ sản phẩm Ngày nay, đường thơ sử dụng cho mục đích sản xuất thực phẩm chất lượng không cao, khu vực vùng cao, miền núi tỉnh sản phẩm dùng nhiều nên nguồn tiêu thụ sản phẩm lẻ nhà máy ngồi mục đích cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy đường tinh luyện nước Việc phân phối sản phẩm giúp tiêu thụ sản phẩm nhanh cho nhà máy Tóm lại Với điều kiện nêu khả xây dựng nhà máy đường thô xã Hà Tam huyện ĐakPơ, Gia Lai với suất 2300 mía/ ngày hồn tồn có thể, đồng thời tạo bước chuyển hướng cấu nông thôn theo hướng công nghiệp hố góp phần kích thích phát triển ngành sản xuất khác hệ thống cụm sản xuất cơng nghiệp tỉnh, qua thúc đẩy phát triển kinh tế huyện GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thô đại Sơ đồ xử lý nước nhà máy đường Nước thải từ nhà máy Song chắn rác Máy nghiền rác, vụn mía Bể lắng bùn cát Khu làm khơ bã nghiền Bể lắng đợi Bể xử lý sinh học Bể lắng đợi Khu Máng khoấy trộn Khu làm khô cặn Bể tiếp xúc Phân bón Nước xử lý cặn Môi trường GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thô đại PHẦN II: TỔNG QUAN 2.1 Những đặc trưng công nghệ sản xuát đường mia Việt Nam Công nghệ sản xuất đường thông thường trải qua cơng đoạn chính: ép, làm nước mía kết tinh Trong chương trình mía đường, số cơng nghệ áp dụng góp phần làm cho ngành đường phát triển mạnh ngày hồn thiện - Ép mía phương pháp tách nước mía sử dụng phổ biến nước ta chủ yếu chi phí đầu tư thiết bị thấp, vận hành đơn giản linh hoạt phải chạy tải Nước sau ép chứa 13 - 15% chất tan có 12 - 12,5 % đường sacaroz a Hiện Việt Nam có 2/45 nhà máy dùng phương pháp khuếch tán Nhà máy đường Cam Ranh, Bourbon Tây Ninh nhà máy đường La Ngà - Trên 50% nhà máy đường dùng phương pháp sunfit để tinh chế đường Ngồi cịn có phương pháp vơi hóa cacbonat hóa - Cơng nghệ sunfit hóa trung tính sử dụng mang lại hiệu suất thu hồi chất lượng sản phẩm cao hơn, giảm tổn thất đường - Cơng nghệ lắng có hiệu suất làm tẩy màu cao, đặc biệt sản xuất đường trắng phương pháp sunfit - Cải tiến công nghệ sản xuất đường tinh luyện cách kết hợp với sản xuất đường thô nhà máy giảm 30-40% vốn đầu tư giảm 30% giá thành sản phẩm 2.2 Đường sacaroza Sacaroza thành phần quan trọng mía, sản phẩm cơng nghệ sản xuất đường, disacarit có cơng thức C 12H22O11 Trọng lượng phân tử 342,30 Sacaro cấu tạo từ hai đường đơn , d - glucoza , d – fructoza Công thức cấu tạo biểu diễn sau: CH2OH CH2OH O H H OH OH H O H H O OH GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh H OH OH H CH2OH H SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thơ đại Sacaroza có tính ức chế mạnh việc tổng hợp vitamin B thể Dùng đường q nhiều khơng có lợi, người lao động nặng, bổ sung vitamin B1 khơng đủ, chuyển hóa gluxit sinh lactac dễ tăng mệt mỏi Ngoài ra, ăn nhiều đường lúc, lượng đường máu tăng đột ngột đến 200-400 mg % (giới hạn 80- 120mg %), tế bào tủy không tạo đủ lượng insulin để chuyển đường glucoza thành glucogen dự trữ gan cơ, thận làm việc tải đường theo nước thải Tinh thể đường sacaroza thuộc hệ đơn tà, suốt, không màu.Tỉ trọng 1,5878 Nhiệt độ nóng chảy 186-188 0C Đường dễ hịa tan nước Độ hòa tan tăng theo nhiệt độ tăng phụ thuộc vào chất khơng đường có dung dịch đường Đường sacaroza khơng hịa tan dầu hỏa, cloroform, CCl 4, CS2, benzen, tecpen, ancol glixerin khan Và hòa tan giới hạn anilin, piridin, etyl axetat, amyl axetat, phenol NH3 Dung dịch đường có tính quay phải Độ quay cực riêng sacaroza phụ thuộc nồng độ nhiệt độ Do thuận tiện việc xác định đường phương pháp phân cực [3 – Tr 12 ] 2.3 Làm nước mía Trong cơng nghệ sản xuất đường, phải tiến hành làm nước mía để: - Loại tối đa chất khơng đường khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt chất có hoạt tính bề mặt, chất keo - Trung hịa nước mía hỗn hợp - Loại tất chất rắn lơ lửng khỏi nước mía Cơ sở lý thuyết q trình làm [3 – Tr 38 ]: 2.3.1 Tác dụng pH: Nước mía hỗn hợp có pH = – 5,5 Trong trình làm sạch, biến đổi pH dẫn đến trình biến đổi hố lý hố học chất khơng đường nước mía có hiệu lớn đến q trình làm Việc thay đổi pH có tác dụng sau: GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Kim Thông Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thô đại - Ngưng kết chất keo: Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ keo: pH pH 11 Điểm pH trước pH đẳng điện, điểm pH sau điểm ngưng kết protein môi trường kiềm mạnh Trong trình làm sạch, ta lợi dụng điểm pH để ngưng tụ chất keo - Làm chuyển hố đường sacaroza: Khi nước mía mơi trường axit (pH < 7) làm chuyển hoá sacaroza thành hỗn hợp glucoza fructoza - Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, tác dụng nhiệt, sacaroza bị phân huỷ thành sản phẩm phức tạp - Làm phân huỷ đường khử - Tách loại chất không đường 2.3.2 Tác dụng nhiệt độ: Phương pháp dùng nhiệt độ để làm nước mía phương pháp quan trọng Khi khống chế nhiệt độ tôt thu tác dụng sau: - Loại khơng khí nước mía, giảm bớt tạo bọt, tăng nhanh trình phản ứng hố học - Có tác dụng tiệt trùng, đề phòng lên men axit xâm nhập vi sinh vật 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 chất kết tủa 2.3.3 Tác dụng chất điện ly: a Tác dụng vơi: - Trung hồ axit hữu vô - Tạo điểm đẳng điện để ngưng kết chất keo - Làm trơ phản ứng axit nước mía hỗn hợp ngăn ngừa chuyển hoá đường sacaroza - Kết tủa đông tụ chất không đường: protein, pectin, chất màu… - Phân huỷ số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hoá, amit - Tác dụng học: chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo chất lơ lửng chất khơng đường khác - Sát trùng nước mía GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy đường thô đại b Tác dụng SO2: - Tạo kết tủa CaSO3 có khả hấp thụ chất khơng đường, chất màu chất keo có dung dịch - Làm giảm độ kiềm, độ nhớt dung dịch phần chất keo bi loại - Tẩy màu ngăn ngừa tạo màu - Làm tan kết tủa CaSO3 dư SO2 c Tác dụng CO2: - Tạo kết tủa CaCO3 với vơi có khả hấp thụ chất không đường kết tủa - Phân ly muối sacarat canxi tạo thành sacaroza CaCO3 kết tủa - Nếu CO2 dư làm tan kết tủa CaCO làm đóng cặn thiết bị truyền nhiệt bốc d Tác dụng P2O5: P2O5 dạng muối axit kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2, kết tủa có tỷ trọng lớn có khả hấp thụ chất keo chất màu kết tủa Khi vơi làm nước mía có đủ lượng P2O5 định hiệu làm tăng rõ rệt 2.2.3 Q trình đặc: Nước mía sau làm có nồng độ chất khơ khoảng 12 – 15Bx Để đáp ứng nhu cầu nấu đường, cần đặc nước mía đến khoảng 65Bx gọi mật chè cần bốc lượng nước lớn để tiết kiệm cần thực hệ bốc nhiều hiệu Trong trình bốc hơi, tiêu hao lượng nhiều đồng thời sản sinh lượng thứ lớn Hơi thứ có nhiệt độ cao, nên sử dụng làm nguồn nhiệt cho công đoạn khác nấu đường, gia nhiệt Do đó, cơng đoạn bốc trung tâm hệ thống nhiệt toàn nhà máy, trạm cung cấp áp lực thấp Có phương án bốc hợp lý giảm tiêu hao lượng giảm giá thành Có phương án nhiệt hệ bốc hơi: - Phương án bốc áp lực - Phương án bốc chân không - Phương án bốc áp lực chân không Trong trình bốc hơi, tác dụng nhiệt độ cao nên xảy nhiều phản GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng Đồ án tốt nghiệp 10 đại Thiết kế nhà máy đường thô ứng hoá học hoá lý dẫn đến thay đổi thành phần đặc tính dung dịch đường: - Sự chuyển hoá sacaroza - Sự phân huỷ sacaroza tăng màu sắc - Độ tinh khiết tăng cao - Sự thay đổi độ kiềm - Sự tạo cặn 2.4 Quá trình nấu đường kết tinh: Nấu đường trình tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến bão hoà, sản phẩm nhận sau nấu gọi đường non gồm tinh thể đường mật Qúa trình nấu đường thực nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sôi dung dịch, tránh tượng caramen hoá phân huỷ đường Đối với sản phẩm cấp thấp, trình kết tinh cịn tiếp tục thực thiết bị kết tinh làm lạnh phương pháp giảm nhiệt độ Qúa trình kết tinh đường gồm giai đoạn: Sự xuất nhân tinh thể hay tạo mầm lớn lên tinh thể 2.4.1 Sự tạo mầm tinh thể Trong dung dịch đường mía, phân tử đường phân bố không gian phân tử nước chuyển động hổn độn không ngừng tạo thành dung dịch đồng Ở nhiệt độ định trở thành nước đường bão hoà, phân tử đường điền đầy ổn định vào không gian phân tử nước, kết hợp với phân tử nước tạo thành trạng thái cân Khi số lượng phân tử đường vượt số lượng phân tử lúc bão hoà tạo thành trạng thái bão hồ cân bị phá vỡ Khi phân tử đường nhiều đến số lượng định, khoảng cách chúng ngắn lại, hội va chạm tăng lên, vận tốc giảm tương ứng đạt tới mức lực hút phân tử lớn lực đẩy, số phân tử đường kết hợp với hình thành thể kết tinh nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường trạng thái hoà tan trở thành đường thể rắn Đó tinh thể đường hình thành sớm gọi nhân tinh thể [8 – Tr42] GVHD: T.s Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đồn Kim Thơng ... nhà máy đường thô phục vụ sản xuất đường tinh luyện mà sản phẩm đường thô chưa đáp ứng đủ cho nhà máy, việc liên kết với nhà máy đường tinh luyện yêu cầu cần nguồn giải đầu cho sản phẩm nhà máy. .. nguyên liệu đường thơ nhà máy đường Biên Hồ, Khánh Hội… Việc hợp tác liên kết sản xuất giúp cho nhà máy chủ động nguyên liệu sản xuất 1.4 Nguồn cung cấp Ngày hầu hết nhà máy đường đại sử dụng... biệt sản xuất đường trắng phương pháp sunfit - Cải tiến công nghệ sản xuất đường tinh luyện cách kết hợp với sản xuất đường thô nhà máy giảm 30-40% vốn đầu tư giảm 30% giá thành sản phẩm 2.2 Đường