LUẬN VĂN Đề tài: Thiết kế nhà máy đường thô năng suất 1450 tấn mía/ngày

1  LUẬN VĂN Đề tài: Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm … Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết việc xây dựng nhà máy 1.2 Đặc điểm tự nhiên vị trí xây dựng nhà máy 1.3 Vùng nguyên liệu 1.5 Nguồn cung cấp điện 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý 1.9 Nguồn nhân lực 2.2 Giới thiệu Sản phẩm 15 Bảng 2.2 Các tiêu cảm quan đường thô [8] 15 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 17 3.1 Chọn phương pháp sản xuất 17 3.1.1 Chọn phương pháp lấy nước mía [7] 17 3.1.2 Chọn phương pháp làm 18 3.1.3 Chọn chế độ nấu đường 20 3.2.1 Chọn sơ đồ quy trình cơng nghệ 21 3.2.2.1 Vận chuyển, tiếp nhận xử lý nguyên liệu 23 3.2.2.2 Ép mía 23 3.2.2.4 Bốc (cô đặc) 26 3.2.2.6 Nấu đường 27 2.3.2.10 Làm nguội, phân loại, đóng gói bảo quản 29 4.1 Tính cho cơng đoạn ép (Tính tốn sở cho 100 mía) 31 4.1.1 Tính mía nguyên liệu 31 4.1.3 Tính nước thẩm thấu 32 4.1.4 Tính nước mía hỗn hợp (NMHH) 32 4.2 Tính cho cơng đoạn làm 32 4.2.2 Tính nước mía gia vơi 33 4.2.4 Tính nước mía lắng 34 4.2.5 Tính lượng bùn lọc 34 4.2.6 Tính nước mía lắng lọc 35 4.2.7 Tính mật chè 35 4.2.8 Lọc kiểm tra (LKT) 36 4.2.9 Hiệu suất làm (HSLS) 37 4.3.1 Tính đường thành phẩm 37 4.3.2 Tính đường non C 38 4.3.3 Tính đường non B 39 4.3.4 Tính đường non A 39 5.1.1 Lượng nước bốc trình cô đặc 42 5.2 Tổng kết lượng dùng cho gia nhiệt 46 5.3 Cân nhiệt cho nấu đường 46 5.3.1 Cân nhiệt cho nấu non A 47 5.3.1.1 Chọn chế độ nấu non A 47 5.3.1.2 Cân nhiệt nấu non A 48 5.3.1.3 Lượng cần nấu non A 49 5.3.2 Cân nhiệt nấu non B, C 49 Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 5.4 Cân nhiệt cho hệ bốc 50 5.4.1 Tính lượng nước bốc 50 5.4.2 Lượng dùng cho hệ thống cô đặc 51 5.4.3 Tính sai số 53 5.5 Nhiệt phục vụ cho yêu cầu khác 53 5.5.1 Nhiệt lượng dùng cho hồi dung C đường hồ B 54 5.5.2 Nhiệt dùng cho gia nhiệt nguyên liệu nấu đường 54 5.5.4 Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu 55 5.5.5 Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị 55 5.5.6 Nhiệt dùng cho trình sấy đường 55 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 89  5.3.2.2 Tính dùng cho nấu non B:(Tính tương tự non A ta được) 102 Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày LỜI MỞ ĐẦU Nước ta nước nơng nghiệp q trình cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước Mặt khác, với yếu tố điều kiện tự nhiên thuận lợi phù hợp phát triển nơng nghiệp Ngành mía đường ngành có thuận lợi để phát triển ưu tiên đầu tư hàng đầu Đầu tư vào ngành mía đường để đáp ứng trước mắt nhu cầu tiêu thụ đường nước, ngày theo điều kiện sống mức sống người dân ngày nâng lên Đồng thời phục vụ cho xuất đường giới thu hút thêm lợi nhuận Tuy nhiên thực tế ngành mía đường cịn số thực trạng tồn cần đáng lưu tâm, ảnh hưởng đến phát triển ngành mía đường nói riêng nơng nghiệp nước ta nói chung Những tồn cơng tác phát triển quản lý kỹ thuật trồng sản xuất đường Với nhu cầu tiêu thụ trước mắt xuất lâu dài sau Nhà nước Chính phủ đạo thực chương trình “1 triệu đường” Sau chương trình hồn thành, nước ta nói chung đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nước, nhiều nhà máy đường mọc lên, nhiên sau có nhiều nhà máy làm ăn thua lỗ, dường ngành mía đường có thời gian bị chững lại Vì vậy, việc nghiên cứu để đưa giải pháp nhằm hoàn thiện việc đầu tư phát triển ngành mía đường có ý nghĩa to lớn lý luận thực tiễn, đáp ứng cho việc nâng cao phát triển tồn đóng góp ngành mía đường cho kinh tế quốc dân “Tin Hiệp hội mía đường Việt Nam, số 12 năm 2007” Xuất phát từ nhận thức với nghiên cứu đặc điểm thiên nhiên, khí hậu địa phương định chọn đề xuất xây dựng nhà máy sản xuất đường thô với xuất 1450 mía/ ngày địa bàn tỉnh Quảng Nam Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết việc xây dựng nhà máy Trong xã hội phát triển ngày nay, chất lượng sống người ngày cao nhu cầu dinh dưỡng an toàn thực phẩm vấn đề lưu tâm hàng đầu Khi nhà máy vào hoạt động, góp phần giải việc làm, tăng thu nhập cho người lao động, đặc biệt lao động địa phương, mang lại nguồn lợi nhuận to lớn cho nhà đầu tư Việt Nam nước có điều kiện thích hợp để phát triển trồng mía chế biến đường nhiều vùng nước, có Quảng Nam Cây mía năm chiến lược phát triển nông nghiệp nông thơn theo mơ hình 05 – 05 chủ lực để mục tiêu giá trị sản xuất toàn ngành nông nghiệp Trong xu hội nhập kinh tế khu vực giới mà gia nhập AFTA thách thức lớn tác động trực tiếp đến ngành mía đường Bên cạnh hội mở sau hội nhập, ngành mía đường phải đối mặt với thách thức lớn, công ty phải đối mặt với môi trường ngày biến động phức tạp, đe dọa hơn, cạnh tranh ngày gay gắt liệt hơn, nông dân phải đối mặt với thiên tai dịch hại, chi phí đầu vào sản xuất cao; giá đường biến động giảm mạnh vào vụ sản xuất đường nhập lậu ngày nhiều Trong xu hướng sở sản xuất đường dần hình thành số tỉnh Miền Trung, gần nguồn nguyên liệu : Quảng Nam, Quảng Ngãi, Việc xây dựng nhà máy chế biến nông sản đáp ứng nhu cầu thị trường mà giải vấn đề lao động địa phương, tận dụng nguồn nguyên liệu chỗ Góp phần giảm giá thành sản phẩm tạo điều kiện phát triển đất nước Vì qua khảo sát tình hình thực tế tơi nhận thấy huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam huyện có điều kiện tự nhiên xã hội thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường, huyện có tài ngun mía dồi phục vụ cho ngành sản xuất đường để phục vụ cho đời sống người Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 1.2 Đặc điểm tự nhiên vị trí xây dựng nhà máy Tỉnh Quảng Nam nằm khu vực miền trung, tỉnh có diện tích lớn, dân đơng sống chủ yếu nơng nghiệp, 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 Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam nơi đặt vị trí xây dựng nhà máy sản xuất đường đại với suất 1450 mía/ngày Nhà máy xây dựng trung tâm trung tâm tỉnh Điều kiện tự nhiên tỉnh có hai mùa rõ rệt: mùa khơ mùa mưa, nhiệt độ trung bình năm 25,8oC, với độ ẩm 85 - 89%, với điều kiện thuận lợi cho mía phát triển Địa hình nhà máy xây dựng khu đất có địa hình phẳng Khí hậu thủy văn: điều kiện khí hậu Trạm khí tượng Thị xã Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam khu vực có đặc điểm: nhiệt độ trung bình: 25,80C, tối cao: 35,80C, tối thấp: 19,5 0C Mưa phân bố mưa: lựợng mưa trung bình năm: 1250 – 1500 mm, phân bố mưa không Độ ẩm trung bình năm : 85 – 89% [20] 1.3 Vùng nguyên liệu Mía trồng hầu hết khắp huyện tỉnh Quảng Nam xem tỉnh có diện tích trồng mía tương đối nhiều Nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy tập trung số xã lân cận như: xã Quế Phú, xã Quế cường, xã Quế Xuân, xã Quế Long, xã Quế Phong, ngồi cịn có số xã thuộc huyện Duy Xuyên, huyện Thăng bình, huyện Tiên Phước Với phương châm “Giống tiền đề, nước, phân sở, chăm sóc định” để đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động thường xuyên nhà máy cần mở rộng vùng nguyên liệu cách đầu tư vốn cho người dân giống, phân bón kỹ thuật vấn đề thiếu hụt nguyên liệu giải nhanh chóng, đồng thời tăng suất cho nhà máy 1.4 Sự liên hợp hoá hợp tác hoá Một nhà máy hoạt động hiệu tăng nguồn thu nhập giảm bớt chi phí trình hoạt động vấn đề hợp tác hóa liên hợp hóa khơng thể thiếu nhà máy kinh tế thị trường Đối với nhà Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày máy đường phải hợp tác chặt liên kết với nơng nghiệp trồng mía để thu hoạch thời gian, độ già chín phù hợp Kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứu giống trồng, sở nông nghiệp phát triển nông thôn để kịp thời đưa đến cho người trồng loại giống mía cho suất cao, đảm bảo chất lượng Sản phẩm nhà máy đường thô nguyên liệu phục vụ sản xuất đường tinh luyện Việc liên kết với nhà máy đường tinh luyện yêu cầu cần nguồn giải đầu cho sản phẩm nhà máy đường Ngoài sản phẩm đường phụ phẩm phụ Bã mía làm ngun liệu đốt lị, làm bột giấy, ép thành ván dùng kiến trúc Trong tương lai mà rừng ngày giảm nguồn nguyên liệu làm bột giấy, làm sợi từ rừng giảm mía nguyên liệu quan trọng để thay Từ mật rỉ cho lên men chưng cất rượu rum, sản xuất men loại Từ bùn lọc rút sáp mía để sản xuất nhựa xêrin làm sơn, xi đánh giầy Với liên kết giúp phân phối tiêu thụ sản phẩm nhanh chóng làm giảm chi phí vận chuyển, góp phần giảm giá thành sản phẩm, vốn đầu tư nhà máy giảm, rút ngắn thời gian hoàn vốn nâng cao hiệu kinh tế cho nhà máy 1.5 Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện điện lực Quảng Nam cung cấp từ mạng điện lưới quốc gia, thông qua hệ thống cung cấp điện cho khu vực Quế Sơn Nhà máy phải có hệ thống tải điện đặt trạm biến riêng Để đề phòng cố: điện, hư hỏng máy móc dẫn đến chập điện nhà máy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng 1.6 Nguồn cung cấp Nhà máy sử dụng nguồn riêng để phục vụ cho công đoạn sản xuất Lượng sử dụng lớn nên để tiết kiệm chi phí cho nhà máy q trình sản xuất tận dụng thứ nhiều công đoạn nấu đường, cô đặc 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý Nhà máy sản xuất đường cần lượng nước lớn, nước sử dụng nhà máy sử dụng vào mục đích rửa nguyên liệu, chế biến, vệ sinh thiết bị, vệ Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày sinh nhà máy Nước lấy từ sông bơm lên sử dụng qua hệ thống xử lý nước nhà máy Nước thải nhà máy sau xử lý ngồi theo hệ thống thoát nước nhà máy Hệ thống nước xử lý nước thải hồn chỉnh, đảm bảo không làm ô nhiễm môi trường không để ngập móng tường, móng cột làm ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng 1.8 Vị trí địa lý giao thông vận tải Nhà máy cần vận chuyển với khối lượng lớn trình sản xuất: vận chuyển nguyên vật liệu, bao bì, nhiên liệu kịp thời để đảm bảo hoạt động nhà máy, vận chuyển thành phẩm đến nơi tiêu thụ, vận chuyển phế liệu sản xuất, vấn đề giao thông quan trọng.Tại khu vực giao thông vận tải nhà máy thuận lợi nhà máy đặt gần quốc lộ 1A Giao thơng thuận lợi góp phần làm giảm chi phí vận chuyển nên tiết kiệm chi phí cho nhà máy Phương tiện chủ yếu dùng ôtô việc thu mua nguyên liệu, xuất hàng từ nơi khác nhà máy ngược lại, giao thơng nội nhà máy dùng xe đẩy, xe điện động 1.9 Nguồn nhân lực Tỉnh Quảng Nam đông dân cư với nguồn lao động dồi nguồn nhân lực phong phú từ trường đại học, cao đẳng trung học chuyên nghiệp địa bàn tỉnh thành phố Đà Nẵng Thêm vào nhà máy cịn thu hút thêm cán lành nghề có nhiều kinh nghiệm để phát triển sản xuất Thường xuyên thực lớp đào tạo cho công nhân, đội ngũ cán kỹ thuật để dễ dàng nắm bắt tiến thành tựu khoa học kỹ thuật nước tiên tiến giới, góp phần cải tiến kỹ thuật - cơng nghệ phục vụ cho q trình sản xuất 1.10 Nước thải Ơ nhiễm mơi trường ngày vấn đề cấp bách trọng hàng đầu Nước thải nhà máy sản xuất mía đường thường nguồn gây nhiễm mơi trường, mơi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Do nhà máy phải có hệ thống xử lý nước thải để xử lý phế phẩm hữu thải Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày q trình chế biến, nước sau xử lý thải hệ thống nước nhà máy Khu vực ép Khu lò Nước thải sinh hoạt Khu kiểm tra sản xuất Nước thải rửa thiết bị Lưới chắn rác Tuyển dầu mỡ Nước xử lí Bể trung hịa Bể lọc cát Bể xử lí sinh học Bùn Sản xuất phân vi sinh 1.11 Tiêu thụ sản phẩm Đường loại thực phẩm cần có cấu bữa ăn hàng ngày người nhiều quốc gia giới, nguyên liệu quan trọng nhiều ngành sản xuất công nghiệp nhẹ hàng tiêu dùng bánh kẹo, sữa Bởi chất lượng khơng cao nên ngày đường thơ sử dụng cho mục đích sản xuất thực phẩm, bên cạnh có số sở sản xuất bánh kẹo nhỏ địa phương sử dụng đường thô làm nguyên liệu, khu vực miền núi vùng cao tỉnh sản phẩm dùng nhiều Ngồi mục đích cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy đường tinh luyện nước Với điều kiện biết, vùng có cự ly vận chuyển gần, sở hạ tầng quy hoạch, đầu tư tương đối đầy đủ, địa hình cao thuận lợi cho việc vận chuyển mía đầu vụ ép, có đội ngũ cán quản lý, cán kỹ thuật nơng dân trồng mía giàu kinh nghiệm sản xuất kinh doanh, việc xây dựng nhà máy đường sản xuất đường thô xã Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam với suất 1450 mía /ngày hồn tồn hợp lý, đồng thời giải việc làm cho người lao động, tận dung hết tiềm khu vực Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày 10 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu nguyên liệu [5] Mía tên gọi chung số lồi chi Mía (Saccharum), bên cạnh lồi lau, lách Chúng loại cỏ sống lâu năm, thuộc Hình 2.1 ngun liệu mía[17] tơng Andropogoneae họ Hịa thảo (Poaceae), địa khu vực nhiệt đới ôn đới ấm cựu giới Chúng có thân to mập, chia đốt, chứa nhiều đường, cao từ 2-6 m Tất dạng mía đường trồng ngày dạng lai, ghép nội chi phức tạp Chúng trồng để thu hoạch nhằm sản xuất đường Mía nguyên liệu để sản xuất đường sacharose Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ Thuộc họ hòa thảo (Poaceae), giống Saccharum L Ở nước ta mía trồng suốt từ Bắc vào Nam trồng tập trung ven sông Để trồng mía có chất lượng tốt nên chọn giống mía có suất cao, hàm lượng đường cao chịu thâm canh, chịu hạn, chịu phèn, kháng sâu bệnh khả tái sinh tốt Một số yếu tố ảnh hưởng đến suất mía đường [17] * Nhiệt độ: mía loại nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm cao Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng mía 15-260C Giống mía nhiệt đới sinh trưởng chậm nhiệt độ 210C, ngừng sinh trưởng nhiệt độ 130C 50C chết Nhiệt độ thích hợp cho thời kì mía chín từ 15-200C Tỉ lệ đường mía thường đạt mức cao cho vùng có khí hậu lục địa vùng cao * Ánh sáng: mía nhạy cảm với ánh sáng đòi hỏi cao ánh sáng, quang hợp mía tỉ lệ thuận với cường độ độ dài chiếu sáng Thiếu ánh sáng, mía phát triển khơng tốt, hàm lượng đường thấp, vùng nhiệt đới Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 11 nhiệt đới mía vươn cao mạnh bắt đầu vào mùa hè có độ dài ngày tăng lên Chính nhân tố quan trọng định suất sản lượng mía * Độ ẩm: Mía cần nhiều nước lại sợ úng nước, chúng phát triển tốt vùng có lượng mưa từ 1500mm/năm Thu hoạch mía sau thời gian khô khoảng tháng cho tỉ lệ đường cao, nơi mưa nhiều phân bố năm việc trồng mía khơng hiệu Gió bão làm đổ dẫn đến làm giảm suất, phẩm chất Vì gió dấu hiệu quan trọng công tác dự báo lên kế hoạch chế biến tốn chi phí mà giá trị sản xuất phẩm chất mía nguyên liệu cao * Độ cao: độ cao có liên quan đến cường độ chiếu sáng mức chênh lệch nhiệt độ ngày đêm, ảnh hưởng đến khả tích tụ đường mía, điều ảnh hưởng đến hoạt động khâu qui trình chế biến * Đất trồng: mía loại cơng nghiệp khoẻ, dễ tính, khơng kén đất, trồng mía nhiều loại đất khác nhau, đất thích hợp cho mía loại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt dễ nước Ngồi canh tác mía vùng gị đồi có độ dốc khơng lớn vùng trung du miền núi Tuy nhiên vùng địa bàn cần bố trí rãnh mía theo đường đồng mức để tránh sói mịn đất Mía chín lúc hàm lượng đường thân mía đạt tối đa hàm lượng đường khử cịn lại Khi mía chín lúc thời tiết khơ hàm lượng đường cao Thơng thường mía chín sau trồng khoảng 12 – 15 tháng Khi hàm lượng đường đạt tối đa tùy giống mía điều kiện thời tiết mà lượng đường trì 15 ngày đến tháng, sau lượng đường bắt đầu giảm Có số giống mía q chín chưa thu hoạch kịp bị trổ cờ, tượng thay đổi sinh lý làm giảm hàm lượng đường mía Thu hoạch mía tốt mía đạt độ chín kỹ thuật, có hàm lượng đường đo phần gốc phần gần tương đương đảm bảo tiêu độ Brix lớn 20%, độ Pol lớn 19%, đường khử (RS) thấp 0,5%, tinh độ (AP) phải Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 12 lớn 97% chữ đường (CCS) lớn 11 Khơng thu hoạch mía ngày rét đậm, trời mưa to đất cịn ẩm ướt 2.1.1 Thành phần hóa học mía Thành phần hóa học mía thay đổi theo điều kiện đất đai, phương pháp canh tác, loại, giống mía, Bảng 2.1 Thành phần hóa học mía [3] Thành phần Đường Xơ Chất chứa Nitơ Chất vô Tên chất Sacaroza Glucoza Fructoza Xenluloza Pentozan Chất keo Linhin Anbumin Amit Axit NH3 Xantin SiO2 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 P 2O SO3 Cl Nước Tổng cộng Tỷ lệ (%) 12.5 0.9 0.6 5.5 2.0 0.5 2.0 0.12 0.07 0.21 Có vết Có vết 0.25 0.12 0.01 0.02 0.01 Vết 0.07 0.02 Vết 74.0 100 2.1.2 Tính chất lý học sacaroza Tinh thể đường sacaroza thuộc hệ đơn tà, suốt không màu Tỷ trọng 1,5878, nhiệt độ nóng chảy 186 ÷ 188oC Nếu ta đưa từ từ đến nhiệt độ nóng chảy, đường biến thành dạng đặc sệt suốt Nếu kéo dài thời gian đun đem đun nhiệt độ cao, đường bị nước bị thuỷ phân biến thành caramen Độ hoà tan đường sacaroza nước tăng theo chiều tăng nhiệt độ Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 13 Bảng 2.1 Độ hồ tan sacaroza nước Nhiệt độ Độ hoà tan Nhiệt độ Độ hoà tan o (g sacaroza/100g nước) (0C) (g sacaroza/100g nước) ( C) 179,20 60 287,36 10 190,50 70 302,50 20 203,90 80 362,20 30 219,50 90 415,70 40 238,10 100 487,20 50 260,10 - Độ hoà tan sacaroza cịn phụ thuộc vào chất khơng đường có dung dịch đường Đường sacaroza khơng hồ tan dầu hoả, cloroform, CCl4, CS2, benzen, tecpen, ancol, glixerin khan Trong dung dịch ancol có nước, sacaroza hồ tan Đường sacaroza cịn hồ tan giới hạn anilin, piridin, etyl axetat, amyl axetat, phenol amoniac - Nhiệt dung riêng trung bình sacaroza từ 22-51oC 0,3019 - Dung dịch sacaroza có độ quay cực bên phải Độ quay cực riêng sacaroza phụ thuộc vào nồng độ nhiệt độ Vậy thuận tiện cho việc xác định đường phương pháp phân cực Trị số quay cực sacaroza [  ]20 = + 66,469 + 0,00870C – 0,00235C2 (C: nồng độ sacaroza 100ml nước) Trị số quay cực trung bình sacaroza [  ]20 = 66,5o Kiềm, muối axit yếu làm giảm độ quay cực sacaroza [4, tr 12] 2.1.3 Tính chất hố học sacaroza - Tác dụng với axit: tác dụng axit, sacaroza bị thuỷ phân thành glucoza fructoza theo phản ứng: + C12H22O11 + H2O [H ] C6H12O6 + C6H12O6 Sacaroza Glucoza Fructoza + 66,5o +52,5o - 93,0o Hỗn hợp có góc quay trái ngược với góc quay phải sacaroza Do phản ứng phản ứng nghịch đảo hỗn hợp đường nghịch đảo - Tác dụng kiềm: phân tử đường sacaroza khơng có nhóm hydroxyl glucozit nên khơng có tính khử Khi tác dụng với kiềm kiềm thổ, sacaroza tạo thành sacarat Trong sacarat, hydro nhóm hydroxyl thay kim loại Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 14 Như mơi trường coi sacaroza axit yếu Phản ứng tạo sacarat phụ thuộc vào: nồng độ dung dịch, lượng kiềm lượng sacaroza Trong dung dịch đậm đặc kiềm dư, sacaroza tạo nên nhiều sacarat C12H22O11 + NaOH HOH + NaC12H21O11 Khi tác dụng với vôi thu phức sacarat C12H22O11.CaO.H2O: monocanxi sacarat Dễ hoà tan nước C12H22O11.2CaO.2H2O: dicanxi sacarat C12H22O11.3CaO.3H2O: tricanxi sacarat Ít hồ tan nước nên ứng dụng để lấy đường sacaroza khỏi rỉ đường củ cải Ở dung dịch kiềm loãng dung dịch đường lạnh khơng có tác dụng Nếu kiềm đặc nhiệt độ thấp, đường bị phân giải Ở pH = ÷ đun nóng thời gian, sacaroza bị phân hủy thành hợp chất có màu vàng màu nâu Trong môi trường kiềm nhiệt độ cao, đường bị phân huỷ tạo axit chất màu tốc độ phân huỷ tăng theo độ pH, nhiệt độ sơi (trong 1h) pH = ÷ sacaroza bị phân huỷ 0,05% Nếu nhiệt độ pH = 12 phân huỷ tăng 0,5% Đường bị phân huỷ % 1,5 0,5 10 11 12 pH Hình 2.1 Sự phân huỷ sacaroza theo pH Sự phân huỷ tạo thành sản phẩm có màu thường phản ứng sau: C12H22O11 C12H20O10 C12H18O9 Izosacaran Caramelan (không màu) (không màu) Ehrlich sacaran - H2O - H2O Sacaroza - H2O C36H48O24 Caramelin - H2O - 2H2O C36H50O25 - H2O Caramelan - 19nH2O C96H102O50 (C12H8O4 )n (C3H2O) Humin Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày 15 Chất màu caramen coi hợp chất humin Đó polyme hoá mức độ khác a - anhidrit [4, tr 14] 2.2 Giới thiệu Sản phẩm Đường thô loại đường sacaroza dùng làm nguyên liệu để sản xuất đường tinh luyện, chất lượng phụ thuộc vào nguồn ngun liệu mía trình độ kỹ thuật nước Chất lượng tương đối thấp sử dụng cho mục đích sản xuất thực phẩm công nghiệp ăn uống ngày Đường thơ q trình bảo quản bị biến chất, độ ẩm tăng, màu sắc đậm hơn…làm chất lượng đường thành phẩm bị hạn chế nhiều, thời gian bảo quản ngắn Vì bảo quản để đường khơng bị biến chất phải kiểm tra thường xun tiêu để có biện pháp bảo quản thích hợp, có biện pháp khắc phục kịp thời có cố xảy Ngày sản xuất đường tinh luyện từ đường thô mang lại hiệu kinh tế lớn, rút ngắn quy trình sản xuất giảm chi phí đầu tư cho nhà máy đường đại đồng thời giảm giá thành sản phẩm Đường thơ có chất lượng tốt tăng hiệu sản xuất, rút ngắn thời gian tinh luyện Chất lượng đường thô đánh giá qua yếu tố màu sắc, độ Pol, độ tro đường qua tiêu Bảng 2.2 Các tiêu cảm quan đường thơ [8] Chỉ tiêu Hình dạng Mùi vị Màu sắc STT Hạng Hạng Tinh thể màu vàng đến nâu, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô, không vốn cục Tinh thể đường dung dịch đường nước có vị tự nhiên, có vị mật mía khơng có mùi vị lạ Màu vàng nâu đến nâu, pha Màu vàng nâu đến nâu, pha nước cho dung dịch trong nước cho dung dịch tương đối Bảng 2.3 Các tiêu lý hoá đường thành phẩm [8] Chỉ tiêu Độ Pol( oZ) không nhỏ Lượng đường khử, % khối lượng không lớn Tro dẫn điện, % khối lượng không lớn Sự giảm khối lượng sấy 105oC sau h, % khối lượng không lớn Độ màu, đơn vị Icumsa(IU), không lớn Hạng 98.5 0,35 0,3 0,2 Hạng 96,5 0,65 0,4 0,5 1000 2500 Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày 16 Mọi người thường nói “thương trường chiến trường” Sự cạnh tranh trở nên gay gắt khơng Việt Nam mà tồn giới Ngày nay, khách hàng “thượng đế” doanh nghiệp muốn đứng vững thị trường cần phải nâng cao chất lượng sản phẩm, tạo thay đổi mẫu mã cho phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng mà phải đảm bảo kênh phân phối, dịch vụ liên quan tới việc tiêu thụ sản phẩm với giá bán hợp lý để tiêu thụ sản phẩm Trong thời buổi cạnh tranh gay gắt việc tiêu thụ sản phẩm trở thành vấn đề sống cịn doanh nghiệp Nếu khơng tiêu thụ sản phẩm doanh nghiệp bị thua lỗ sản phẩm bị tồn đọng làm cho doanh nghiệp khơng thu hồi vốn, khơng có khả tái sản xuất doanh nghiệp tiến tới bờ vực phá sản Chính thế, tiêu thụ sản phẩm ln chiếm giữ vị trí quan trọng hàng đầu doamh nghiệp Trước tầm quan trọng q trình tiêu thụ sản phẩm, cơng ty phải quan tâm đến hoạt động tiêu thụ sản phẩm Tạo sản phẩm có chất lượng cao, giá thành thấp để đảm bảo cạnh tranh với số nước giới vấn đề cấp bách với số nhà máy đường nước ta, hạn chế việc nhập đường từ nước ngồi Hình 2.2 sản phẩm đường [17] Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày 17 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Chọn phương pháp sản xuất 3.1.1 Chọn phương pháp lấy nước mía [7] Trong cơng nghiệp sản xuất mía đường có hai phương pháp lấy nước mía Đó phương pháp ép kết hợp thẩm thấu phương pháp khuếch tán - Phương pháp ép kết hợp thẩm thấu: nước (hay dung dịch nước đường) có nhiệt độ xấp xỉ 600C tưới vào bã trước bã vào che ép Lượng nước sử dụng khoảng 200% so với lượng xơ mía, sử dụng với hệ thống máy ép trục Phương pháp cho hiệu suất không cao thường đạt 95 ÷ 97% hiệu thu hồi thấp - Phương pháp khuếch tán: lấy nước mía phương pháp khuếch tán cho hiệu suất cao, giảm chi phí đầu tư cho thiết bị, cho hiệu kinh tế cao Phương pháp chủ yếu áp dụng nhiều nước công nghệ sản xuất cao, tiên tiến, đội ngũ cơng nhân có trình độ kĩ thuật cao, thao tác giỏi Phương pháp ép Phương pháp khuếch tán - Hiệu suất trích li 92% - Hiệu suất trích li 97% - Tổng hiệu suất thu hồi 80% - Tổng hiệu suất thu hồi 82% - Tiêu hao lượng nhiều - Tiêu hao lượng - Vốn đầu tư cao - Vốn đầu tư thấp (tiết kiệm khoảng 30% so với phương ép) - Nhiên liệu dùng bốc - Tiêu hao nhiên liệu bốc nhiều - Chất khơng đường nước mía - Chất khơng đường nước mía hỗn hỗn hợp hơn, tổn thất đường hợp nhiều, dó tăng tổn thất đường mật cuối thấp mật cuối Trong điều kiện kinh tế nước ta với trình độ sản xuất cơng nhân cịn thấp, q trình vận hành gặp khó khăn việc điều chỉnh Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày 18 sửa chữa Với phương pháp ép hiệu thấp lại dễ vận hành, phù hợp với trình độ thao tác cơng nhân, gặp cố tự điều chỉnh Tuy có hạn chế phương pháp ép thích hợp Với nhiệm vụ thiết kế nhà máy đường thô điều kiện kinh tế nước ta chọn phương pháp ép để lấy nước mía 3.1.2 Chọn phương pháp làm Nước mía sau khỏi mía có tính acid với pH = 4.0 ÷ 5.5 chứa nhiều tạp chất khơng đường khác Do làm nước mía nhằm trung hịa nước mía hỗn hợp loại bỏ chất không đường, đặc biệt chất hoạt động bề mặt Để loại bỏ tạp chất thơ khơng hịa tan sử dụng loại rây có kích cỡ khác Loại bỏ chất keo, cần tạo điều kiện để keo tụ hay sử dụng chất hấp phụ lôi kéo chất keo đồng kết tủa, sau lắng, lọc để loại kết tủa Loại chất hịa tan có khả keo tụ, cần tạo điều kiện để chất tan kết tụ phân riêng kết tủa biện pháp lắng lọc Loại bỏ chất màu hòa tan, phương pháp hữu hiệu hấp phụ than đất hoạt tính Loại chất hịa tan khơng keo tụ cation kim loại kiềm hay anion dễ tan sử dụng cột trao đổi ion - Phương pháp vôi : phương pháp đơn giản áp dụng từ lâu Nước mía làm tác dụng nhiệt vôi, thu sản phẩm đường thô Phương pháp vôi sử dụng để sản xuất mật trầm, đường cát vàng… - Phương pháp sunfit hố cịn gọi phương pháp SO2, sử dụng lưu huỳnh dạng khí SO2 để làm nước mía Thường dùng để sản xuất đường trắng RS dùng sản xuất đường thơ pol cao - Phương pháp cacbonat hoá phương pháp sử dụng khí CO2 xơng vào nước mía để loại chất khơng đường, phương pháp cacbonat hố dùng để sản xuất RE Cả phương pháp làm cho hiệu quả, nhiên tuỳ vào điều kiện tính chất sản phẩm mà có phương pháp xử lý thích hợp vừa đảm Thiết kế nhà máy đường thơ suất 1450 mía/ngày 19 bảo chất lượng thành phẩm, vừa nâng cao hiệu kinh tế cho nhà máy Để sản xuất đường thơ chọn phương pháp vơi phương pháp sunfit hố kiềm nhẹ Còn phương pháp CO2, phương pháp SO2 khác sử dụng để sản xuất đường trắng đường tinh luyện Trong q trình làm sạch, vơi đóng vai trị chất phản ứng tạo kết tủa có tính hấp thụ nhằm kết lắng chất keo, chất khơng đường làm nước mía Vơi cịn chất sát khuẩn tốt có khả hạn chế phát triển vi sinh vật nước mía Nước mía làm dựa vào tác dụng vơi, hiệu làm không cao, chất lượng sản phẩm mức trung bình Phương pháp gia vơi chia làm loại: - Cho vơi vào nước mía lạnh - Cho vơi vào nước mía nóng - Cho vơi phân đoạn 3.1.2.1 Phương pháp cho vơi vào nước mía lạnh Đưa nước mía hỗn hợp vào thùng trung hịa, cho sữa vôi vào khuấy trộn cho PH = 7,2 - 7,5 Sau đun nước mía gia vơi đến 102÷105oC, lắng thu nước lắng trong, nước bùn đưa ép lọc để tận thu 3.1.2.2 Phương pháp cho vơi vào nước mía nóng Đun nước mía hỗn hợp đến 105oC để làm ngưng tụ số keo Cho vơi vào thùng trung hịa khuấy trộn để kết tủa hồn tồn, sau loại chất kết tủa thiết bị lắng 3.1.2.3.Gia vôi phân đoạn Đây phương pháp tối ưu việc làm nước mía vơi Cho vơi vào đưa hỗn hợp nước mía đến pH = 6,4 sau đun sơi hỗn hợp (t = 105 – 110oC), tiếp tục cho vôi vào đến pH = 7,6 lại đun sôi tiếp tục (t = 105 – 110oC) Phương pháp gia vôi phân đoạn tiết kiệm 35% lượng vôi so với phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh, rút ngắn thời gian lắng, độ tinh khiết nước mía tăng, hiệu suất làm tốt Phương pháp cho vơi vào nước mía lạnh có hiệu suất làm thấp phương pháp tiêu tốn nhiều vơi Cịn phương pháp cho vơi vào nước mía nóng màu nước mía dễ bị đậm so với phương Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày 20 pháp cho vơi phân đoạn sử dụng nhiều vơi Phương pháp cho vôi phân đoạn nhiều ưu điểm phương pháp vôi, vừa cho hiệu làm tốt lại sử dụng vơi Ưu, nhược điểm phương pháp cho vôi phân đoạn - Ưu điểm:+ Quản lý thao tác tương đối dễ + Dây chuyền cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp + Giảm 35% lượng vôi so với hai phương pháp cho vôi + Hiệu suất làm cao tốt, loại chất không đường cao, tốc độ kết lắng nhanh, dung tích bùn nhỏ - Nhược điểm + Hiệu suất thu hồi đường không cao + Khống chế không tốt dễ gây chuyển hoá phân huỷ đường + Chất lượng sản phẩm không cao nên chủ yếu sản xuất đường thơ Do tơi chọn phương pháp cho vơi phân đoạn để làm nước mía 3.1.3 Chọn chế độ nấu đường Mục đích q trình nấu đường tách nước khỏi mật chè, đưa dung dịch đến trạng thái bão hoà để thực trình kết tinh đường Sản phẩm sau nấu đường đường non mật Trong sản xuất người ta thường áp dụng hai chế độ nấu đường, chế độ nấu gián đoạn nấu liên tục Nấu liên tục cho hiệu cao nấu gián đoạn đầu tư lớn hơn, thiết bị phải hoàn toàn nhập ngoại u cầu cơng nhân có trình độ kỹ thuật cao, vận hành hệ thống tốt hệ thống nấu liên tục có cách vận hành phức tạp So với phương pháp nấu liên tục nấu gián đoạn nhiều hạn chế thời gian nấu dài hơn, hiệu suất khơng cao, khó giới hóa Tuy nhiên với tình hình kinh tế thực tế sản xuất nước ta phù hợp Do trình độ vận hành cơng nhân cịn thấp nên q trình nấu gặp cố xử lý dễ dàng Chọn chế độ nấu đường dựa sở độ tinh khiết mật chè sau làm sạch, yêu cầu chất lượng sản phẩm, trình độ thao tác cơng nhân tình hình thiết bị nhà máy Để nâng cao hiệu sản xuất khơng thể sử dụng chế độ nấu hệ Công đoạn làm nước mía sử dụng phương pháp vơi nên độ tinh khiết không Thiết kế nhà máy đường thô suất 1450 mía/ngày