Giao thơng vận tải là vấn đề hết sức sức quan trọng, nĩ rất cần thiết cho nhà máy tồn tại và phát triển lâu dài vì nhà máy đường luơn vận chuyển hằng ngày một khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu vào nhà máy, vận chuyển sản phẩm, phế phẩm đến nơi tiêu thụ.
Xã Khánh Hiệp cĩ lợi rất lớn về vấn đề giao thơng, nằm tại khu vực cĩ đường giao thơng thuận lợi, lưu thơng với đường quốc lộ, đây là một thuận lợi về việc chuyển trang thiết bị vật tư, nguyên liệu từ các nơi khác đến và chuyển sản phẩm của nhà máy đến nơi tiêu thụ, giảm được chi phí vận chuyển và lưu thơng trong mọi hoạt động.
Tĩm lại: Với các điều kiện đã nên trên thì khả năng xây dựng tại xã Khánh
Hiệp, Huyện Khánh Vĩnh, tỉnh Nha Trang với năng suất 2000 tấn mía/ngày là hợp lý, đồng thời cĩ thể tạo ra bước chuyển hướng cơ cấu nơng thơn theo hướng cơng nghiệp hĩa và gĩp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành sản xuất khác trong hệ thống cụm sản xuất cơng nghiệp.
CHƯƠNG 2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1. Dây chuyền cơng nghệ
Hình 2.2. Lưu trình sản xuất từ siro nấu A đến thành phẩm Nấu A H dung Magan B Cát B Cát C1 Sai quy cách A loảng Thùng siro A nguyên Ly tâm C1 Nấu C Mật B Ly tâm B Nấu B Ly tâm A Cát A Sấy, sàng, làm nguội Đĩng bao Nhập kho Mật C Cát C Ly tâm C2 Xử lý siro H dung C2 Mật rỉ Bồn mật Magma C
2.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ
2.2.1. Vận chuyển và cấp mía vào máy ép
Đây là cơng đoạn cĩ tầm quan trọng đặc biệt vì nĩ gĩp phần làm giảm tổn hao trọng lượng đường trong mía, đảm bảo cho sản xuất liên tục, nâng cao hiệu quả máy ép và tổng lượng đường thu hồi.
Mía được vận chuyển từ ruộng về nhà máy bằng xe tải, qua cân xác định khối lượng (cân điện tử), rồi được đưa qua khoang mẫu kiểm tra chữ đường và sau đĩ được thiết bị cẩu lăn đưa lên bàn lùa để cấp nguyên liệu cho các cơng đoạn sẩn xuất tiếp theo.
2.2.2. Xử lý mía trước khi ép
Mục đích cơng nghệ: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ép, tăng năng suất và nâng cao hiệu suất của cơng đoạn ép [2].
Nguyên tắc thực hiện: Cây mía vừa dài vừa cong, vỏ mía lại cĩ một lớp sáp trơn nên gây khĩ khăn cho việc ép lấy nước. Vì vậy để nâng cao năng suất ép và hiệu suất ép đầu tiên mía cần phải được chặt băm nhỏ. Mía nguyên liệu từ bàn lùa được đổ xuống băng tải sa lát qua máy khỏa bằng mái được băm sơ bộ để tăng mật độ mía trên băng tải. Mía đươc máy xé 1 băm lần hai rồi chuyển qua máy xé 2, ở đây mía được chặt tinh khoảng 70-75%, sau đĩ mía được băm được chuyển qua búa đập để thực hiện quá trình làm tơi, ở bước này độ tơi của mía cĩ thể đạt khoảng 85-90%, rồi được đổ xuống băng tải cao su [2]. Băng tải này sẽ đưa mía được băm qua khu ép để lấy nước mía.
2.2.3. Ép và lấy nước mía
Mục đích: Nhằm lấy kiệt cây mía trong nước mía. Đây là giai đoạn đầu tiên và quan trọng của dây chuyền sản xuất đường. Chỉ tiêu quan trọng của cơng đoạn này là năng suất ép mía và hiệu suất ép mía.
Nguyên tắc thực hiện: Để lấy nước mía, cần phá vỡ các tế bào của cây mía bằng cách dùng lực cơ học xé tơi và ép dập thân cây. Giai đoạn này được chia làm hai bước là: Xử lý và ép mía. Mục đích chủ yếu của quá trình ép là chiết rút tới mức tối đa cho phép lượng đường saccharose cĩ trong cây mía. Vì nước mía nằm trong tế
bào, do đĩ nếu chỉ sử dụng lực ép cơ học thuần túy thì sẽ khơng tách triệt để lượng đường cĩ trong cây mía. Việc bổ sung thêm một lượng nước vào trong quá trình ép sẽ giúp tăng hiệu suất tách đường.
Mía sau khi xử lý được đưa vào hệ thống máy gồm 5 máy ép để tiến hành ép lấy lước mía. Mỗi máy bao gồm trục trước, trục sau, trục đỉnh và trục nạp liệu. Mía ép từ miệng trước được chuyển qua miệng sau nhờ tâm dẫn mía. Nhà máy sử dụng phương pháp thẩm thấu lặp lại nhằm giảm hàm lượng đường trong bã và tăng hiệu suất thu hồi đường. Nước ấm sẽ được phun vào bã mía của che ép thứ 5 (áp cuối). Bã mía của che thứ 4 được phun ẩm bằng nước mía của che thứ 5. Tương tự với các che 3, 2 bã mía của các che trước sẽ được phun ẩm bằng nước mía ép của ác che ẩm phía sau. Riêng ở che 1 khơng thẩm thấu mía mà chỉ ép thơ.
Nước mía hỗn hợp từ máy ép 1, 2 được bơm tới lọc sàng cong. Sàng cong thực hiệm chức năng lọc cám mía, cám mía này sẽ được vít tải đưa qua máy 2 để ép lại. Nước mía hỗn hợp sau khi lọc cám sẽ được đưa tới thùng chứa để đem đi chế luyện.
Bã mía sau khi ra khỏi máy ép 5 được băng tải đưa qua lị hơi để đốt cấp nhiệt cho sản xuất.
Bã mía này cĩ: Pol ≤ 2,7%. Ẩm bã ≤50%.
2.2.4. Làm sạch nước mía
Mục đích cơng nghệ: Loại bỏ các chất khơng đường, chuẩn bị cho quá trình kết tinh đường. Nước mía sau khi ra khỏi cây mía cĩ tính acid với pH = 5,0-5,5 và chứa nhiều tạp chất khơng đường khác. Các tạp chất trong nước mía hỗn hợp cĩ thể chia thành ba nhĩm là các tạp chất thơ khơng hịa tan, các chất keo và các chất khơng đường hịa tan. Do đĩ, làm sạch nước mía nhằm trung hịa nước mía hỗn hợp và loại tối đa các chất khơng đường, đặc biệt là những chất hoạt động bề mặt mà chất keo.
Quá trình hĩa chế.
- Mục đích: Chuẩn bị cho các quá trình lắng lọc tiếp theo, nâng cao chất lượng đường thành phẩm.
SO2(sulfur dioxide) được lấy từ lị đốt lưu huỳnh và bổ sung vào dung dịch đường ở dạng khí. Khí SO2 cho vào nước mía sẽ tạo thành acid Sulfurous cĩ tác dụng tạo kết tủa CaSO2 rắn chắc, tốt, lọc dễ dàng hơn do mơi trường acid làm thuận lợi cho quá trình kết tủa, lắng lọc.
Chất điện ly được sử dụng là sữa vơi Ca(OH)2, trong nước, sữa vơi sẽ phân ly thành dạng ion Ca2+ và ion OH-. Ion OH- cĩ hai tác dụng chính là trung hịa acid tự do, ngăn ngừa sự chuyển hĩa đường sacchrose và tạo mơi trường thích hợp cho một số chất tan cĩ khản năng keo tụ kết tủa. Ion Ca2+ cĩ khả năng kết hợp với một số các photphate pentaoxyde (P2O5) nên cĩ thể tách loại dễ dàng.
- Tác dụng của pH: Khống chế tốt nhiệt độ thì pH sẽ làm tăng hiệu quả thu hồi đường và chất lượng thành phẩm, giảm tổn thất đường. Nếu khống ché khơng tốt thì đường saccharose bị chuyển hĩa thành đường khử hoặc phân hủy gây tổn thất đường, tạo màu cho đường thành phẩm làm đường giảm chất lượng [2].
Tác dụng của nhiệt: Loại khơng khí trong nước mía, giảm sự tạo bọt, tăng nhanh các phản ứng hĩa học làm tăng tốc độ làm sạch, tăng tỷ trọng của nước mía và giảm hàm lượng chất keo ngưng tụ cần cho vào, giảm sự tạo thành muối canxi hịa tan.
- Nguyên lý: Keo trong nước mía hỗn hợp chủ yếu mang điện tích âm, tồn tại ở hai dạng là keo ưa nước(protein, pentosan, pectin…) và keo khơng ưa nước (chất màu, chất béo, sáp mía…). Ở trạng thái ổn định, keo mang điện tích hay cĩ lớp bao bọc bên ngồi, nếu mất các tính chất trên thì keo sẽ bị ngưng kết. Do đĩ, gia nhiệt và cho vào nước mía những chất điện ly để thay đổi pH của mơi trường sẽ làm ngưng kết chất keo cĩ sẵn trong nước mía. Hơn nữa, khi pH thay đổi cũng sẽ làm một số ion trong nước mía kết tủa nên sẽ tách được phần lớn các ion này [2].
- Nguyên tắc thực hiện: Để loại bỏ các chất khơng hịa tan đơn giản chỉ cần sử dụng các loại rây cĩ kích thước khác nhau. Để loại bỏ các chất keo, cần tao các điều kiện để keo tụ hay sử dụng các chất hấp phụ lơi kéo các chất đồng kết tủa, sau đĩ lắng, lọc để loại bỏ các chất đồng kết tủa này.
- Gia nhiệt: Nước mía hỗn hợp cĩ pH = 5-5,5 được bơm đi gia nhiệt sơ bộ đến nhiệt độ 50-600C.
- Hấp thụ CO2 và xử lý sơ bộ: Nước mía được hấp thụ CO2 trong tháp hấp thụ rồi đưa đến thiết bị xử lý sơ bộ, tại đây nước mía được gia vơi sơ bộ bằng nước sữa vơi đến pH = 6-6,4, sau đĩ được bơm qua thiết bị gia nhiệt lần hai tới nhiệt độ 70- 800C rồi qua tháp hấp thụ CO2 lần hai.
- Hấp thụ SO2: Tại tháp hấp thụ, nước mía được cho tiếp xúc với SO2 cho tới khi pH của nước mía khi ra khỏi tháp nằm trong khoảng 3,8-4,5. Ở pH này cĩ thể tạo được điểm đẳng điện của các keo cĩ trị số thấp.
- Trung hịa: Sau khi hấp thụ SO2 nước mía được đưa đi trung hịa bằng sữa vơi đến pH = 7-7,1.
- Lắng: Sau khi tạo được kết tủa thì tiến hành lắng để tách các chất ngưng tụ để thu được nước mía cĩ hàm lượng tạp chất thấp nhất.
2.2.5. Cơ đặc nước mía
Mục đích cơng nghệ: Nhiệm vụ của quá trình cơ đặc là bốc hơi nước mía cĩ nồng độ từ 160Bx đến nồng độ “mật chè” 60-650Bx. Đây là quá trình cĩ mục đích khai thác nhằm loại nước, làm giảm đáng kể khối lượng bán thành phẩm trước khi tẩy màu, trao đổi ion và là quá trình chuẩn bị để kết tinh đường.
Các biển đổi của nguyên liệu: Ở nhiệt độ cao và nước bốc hơi, saccharose dễ bị chuyển hĩa thành glucose và fructose. Quá trình sẽ diễn ra nhanh chĩng nếu dịch đường cĩ tính acid. Ngồi ra, một số chất khơng đường trong quá trình cơ đặc bị phân hủy tạo acid. Khi nước mía bốc hơi, một phần khống chưa loại bỏ hết sẽ tạo cặn gây cản trở cho quá trình truyền nhiệt.
Phương pháp thực hiện: Quá trình cơ đặc được thực hiện ngay sau quá trình làm sạch nước mía và trước giai đoạn loại các chất khơng đường hịa tan. Do nồng độ đường trước và sau quá trình cơ đặc là khác nhau nhiều nên để giảm bớt các biến đổi của đường cũng như để tiết kiệm năng lượng, nhà máy sử dụng hệ thống cơ đặc nhiều nồi liên tiếp nhau. Hơi thứ của nồi 1 sẽ được tận dụng làm hơi đốt cho nồi sau và một phần được trích đi qua hệ thống gia nhiệt, hơi thứ của nồi 2 sẽ được tận dụng
cho nồi 3, hơi thứ nồi 3 tận dụng làm hơi đốt cho nồi 4, hơi thứ nồi 4 được tận dụng làm hơi đốt cho nồi 5, hơi thứ của nồi 5 sẽ được đưa đến dàn ngưng tụ và cấp lại hệ thống gia nhiệt. Dung dịch nước đường (cịn gọi là mật chè) đi qua mỗi nồi được tách đi một phần nước, do đĩ nồng độ đường tăng dần. Để đảm bảo cho nồi cuối nước vẫn bốc hơi nhà máy áp dụng hệ thống bốc hơi áp lực-chân khơng. Độ chân khơng là 0,176. Do đĩ nhiệt độ của các nồi giảm dần từ 1220C xuống gần 600C.
2.2.6. Lắng nổi
Mục đích cơng nghệ: Nhằm tách loại tạp chất cĩ tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng siro. Các tạp chất này trong quá trình tách loại kéo theo những hợp chất màu làm tăng hiệu suất làm sạch và tẩy màu của đường thành phẩm.
Nguyên lý: Tạo kết tủa Ca3(PO4)2, kết tủa này hình thành sẽ kéo theo các chất màu và các chất khơng đường khác nhau thành váng bọt nổi lên trên bề mặt sirup. Váng bọt được loại bỏ ra ngồi nhờ cần gạt bên trên thiết bị lắng nổi được tách ra khỏi phần sirup và được đưa ra ngồi.
Để quá trình lắng nổi tốt người ta gia nhiệt sirup đến nhiệt độ 80-850C rồi đưa vào thùng phản ứng để tạo kết tủa Ca3(PO4)2 và để tăng khả năng lắng nổi người ta cịn sục thêm khí giúp váng bọt nổi lên tốt hơn, nhiệt độ tỷ lệ nghịch với độ nhớt của sirup điều này càng làm thuận lợi cho váng bọt nổi lên. Trong quá trình lắng nổi cĩ bổ sung thêm chất trợ lắng là polymer phân tử cĩ khối lượng phân tử lớn và tỷ trọng nhỏ hơn so với sirup.
2.2.7. Nấu đường và kết tinh đường
Mục đích cơng nghệ: Giai đoạn nấu đường và kết tinh đường là tạo điều kiện thuận lợi để đường saccharose từ mật chè kết tinh lại thành các tinh thể đường. Yêu cầu kỹ thuật của quá trình kết tinh là các tinh thể đường tạo ra phải đồng đều về mặt kích thước và hàm lượng đường cịn lại trong dung dịch càng ít càng tốt [2].
Cơ sở lý thuyết: Tại một nhiệt độ, lượng đường tối đa cĩ thế hịa tan trong một đơn vị thể tích nước được gọi là nồng độ bão hịa. Nếu nồng độ lớn hơn nồng độ bão hịa sẽ xuất hiện quá trình kết tinh. Vậy để đường cĩ thể kết tinh, nồng độ cả dung dịch đường cần lớn hơn nồng độ bão hịa ở cùng nhiệt độ.
Nguyên lý chung: Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước ra khỏi mật chè, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non bao gồm tinh thể đường và mật cái.
Mật chè sau khi bốc hơi đạt đến nồng độ 600Bx. Với nồng độ này dung dịch chưa bảo hịa, mầm tinh thể chưa xuất hiện, do đĩ cần tiếp tục bốc hơi trong thiết bị nồi nấu đường chân khơng để dung dịch đạt đến nồng độ quá bảo hịa và tạo tinh thể, nhằm mục đích giảm nhiệt độ sơi của mật chè tránh hiện tượng tạo màu do quá trình caramen hĩa và phân hủy đường. Nhiệt độ nấu đường 70-800C, đối với đường cấp thấp quá trình kết tinh cịn được tiếp tục trong thiết bị kết tinh làm bằng phương pháp giảm nhiệt độ.
Các giai đoạn của quá trình nấu đường.
- Cơ đặc đầu: Là giai đoạn cấp nhiệt làm bay hơi nước để đưa dung dịch đạt đến trạng thái quá bão hịa, chuẩn bị cho sự tạo mầm tinh thể [2].
- Sự tạo mầm tinh thể: Bằng phương pháp gieo mầm. Cơ đặc dung dịch đường ở nồi nấu đường A đến vùng quá bão hịa thấp và bổ sung mần từ nồi nấu đường B [2].
- Nuơi tinh thể: Khi đã đủ lượng tinh thể cần thiết, đưa dung dịch trở về vùng quá bảo hịa thấp và duy trì liên tục ở vùng này để tinh thể lớn lên và tránh hiện tượng ngụy tinh [2].
- Cơ đặc cuối: Khi tinh thể đường đạt kích thước nhất định thì ngừng cho nguyên liệu vào, duy trì và theo dõi độ quá bão hịa thấp của dung dịch để đường tiếp tục kết tinh. Đến khi kích thước hạt gần đạt yêu cầu thì tiến hành cơ đặc “đường non” đến độ Bx quy định cho mỗi loại đường [2]. Tránh cơ đặc quá nhanh cĩ thể tạo tinh thể dại. Nếu thấy lượng nước bốc hơi ít dần thì nên đĩng từ từ val cung cấp hơi lại, tránh nhiệt độ trong nồi nấu quá cao. Khi đường non trong nồi nấu đạt yêu cầu về nồng độ và kích thước hạt đường, đường non sẽ được tháo khỏi nồi nấu đường và đưa tới thiết bị ly tâm hay đến các máng bồi tinh. Tại máng bồi tinh, quá trình kết tinh đường sẽ được tiếp tục nhằm nâng cao hiệu suất kết tinh, hạ thấp AP mật.
2.2.8. Ly tâm
Phương pháp thực hiện: Máy ly tâm quay sinh lực ly tâm làm cho mật văng ra qua lưới ly tâm bên thành máy, cịn đường cát hạt to khơng lọt nên nằm lại trong