II. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nguyên liệu đến hiệu suất và chất lượng
1. Nguyên liệu
Nhà máy thu mua nguyên liệu ở các vùng trong tỉnh Khánh Hồ như : Diên Khánh, Khánh Vĩnh, Khánh Sơn, Cam Ranh…và các vùng lân cận khác như Phan Rang, Phan Thiết, Đắc lắc…Mía đựơc đưa về nhà máy tập trung ở bãi mía.Thời gian để nhiều nhất là 2- 3 ngày để tránh tổn thất đường trong mía,tốt nhất là được lấy nước mía ngay.
Tỉnh Khánh Hồ là vùng đất rộng lớn màu mỡ và cĩ khí hậu tốt cho việc trồng mía. Đa số mía ở đây cĩ chất lượng tốt,hàm lượng đường Sacarose cao,đường khử thấp nên việc sản xuất đường cát trắng là rất thuận lợi. Tuy nhiên diện tích trồng mía cũng chưa đủ so với cơng suất của nhà máy. Đây là một nhược điểm rất lớn. Ngồi ra việc sản xuất đường chỉ cĩ tính chất thời vụ (nhà máy làm việc 3 - 4 tháng, các tháng cịn lại bảo hành sửa chữa). Do vậy nhà máy phải trả chi phí rất lớn cho việc bảo dưỡng máy mĩc thiết bị trong thời gian dài. Tuy nhiên nhà máy đã đĩng gĩp khơng nhỏ vào việc tăng thu nhập,tạo cơng ăn việc cho người nơng dân ở tỉnh Khánh Hồ, và đĩng gĩp một phần tài chính cho đất nước.
II.2.Vận chuyển mía, xử lý sơ bộ và lấy nước mía.
1. Vận chuyển mía.
Việc vận chuyển mía và cấp mía cho các cơng đoạn cĩ tầm quan trọng đặc biệt, nĩ gĩp phần làm giảm tổn hao đường trong mía đảm bảo cho quá trình sản xuất liên tục giữ vững cơng suất nhà máy, nâng cao hiệu suất lấy nước mía và tổng lượng thu hồi đường.
Mía được vận chuyển từ đồng ruộng về nhà máy bằng các xe tải qua hệ thống đường bộ, được tập kết trên bãi rộng. Mía được vận chuyển vào hệ thống khuếch tán qua các phương tiện sau: bàn lùa, cầu cẩu, cần cẩu, xe goịng, máy cào, băng tải, băng xả mía.
Hình 6: Cần cẩu
Cần cẩu:
Nhà máy sử dụng 2 loại cần cẩu di động và cố định. Phạm vi hoạt động của cần tuỳ thuộc vào chiều dài và gĩc quay cho phép
của cần, thường dùng loại quay được xung quanh 3600. Khi chọn cần cẩu chú ý 3 đặc tính: sức nâng, bán kính hoạt động, chiều cao nâng tối đa.
Đặc điểm : Vận chuyển nguyên liệu một cách dễ dàng
Tuy nhiên thiết bị đắt tiền
Xe goịng.
Xe goịng là phương tiện dùng phổ biến để vận chuyển mía trên bãi đến băng chuyền mía. Xe goịng này là loại trống, mía xếp ngang và được chắn bằng 2 thành dốc của xe. Số lượng xe cần thiết để đẩm bảo vận chuyển mía:
m t C N 60 . . 2
C: Năng suất mía ép (tấn/h)
t: Thời gian cần cho mỗi lần đi về ( h) m: Trọng tải của goịng, ( tấn)
Đặc điểm: là thiết bị chuyên dùng để vận chuyển.
Bục xả mía: cĩ 2 loại bục nghiêng xả mía: cố định và chuyển động. Bục cố định thường dùng ở các nhà máy khơng lớn độ nghiêng của mặt bục từ 280 300 .Bục chuyển động cĩ thể nghiêng nhiều ít tùy thuộc vào yêu cầu.Ở nhà máy Cam Ranh đang sử dụng loại bục này.
Băng xả mía: Để đảm bảo lượng mía đổ xuống băng chuyền thì nhà máy thiết kế 2 băng xả mía đặt thẳng gĩc với băng chuyền cĩ thể điều chỉnh được tốc độ. Băng xả mía ngắn thường được bố trí trên một chiếc cân để cĩ thể cân luơn trọng lượng mía.
Máy cào mía:( bàn lùa mía)
Nguyên lý hoạt động của máy cào mía cũng tương tự như người ta kéo rơm rạ bằng cào. Bộ phận chủ yếu của máy là
cần cào. Trên đầu gắn một bàn cào gồm 4 5 răng cĩ thể nâng lên hạ xuống và di chuyển lui được. Máy cào lắp vuơng gĩc với băng chuyền và đối diện với xe goịng chở mía để cào từ xe goịng xuống băng chuyền mía.
Băng chuyền mía:
Mía được vận chuyển vào máy chặt1,2, búa đập, thiết bị khuếch tán, máy ép nhờ băng chuyền kiểu mắc xích
Hình 7: Xe goịng chở mía tới cần cẩu và chở mía từ vùng nguyên liệu về nhà máy
Hình:8 Cầu cẩu mía
Hình:9 Cầu cẩu mía
Chạy một băng dài, băng chia làm 2 phần: phần bằng và phần nghiêng. Phần nghiêng cĩ gĩc nghiêng từ 17 210
Chạy 2 băng ngắn, mía từ băng trước đổ xuống băng sau để lật lớp mía trên băng. Sau khi đã qua dao băm lần thứ nhất, lớp mía tiếp tục qua dao băm lần thứ 2 đặt trên băng sau. Như vậy mía được băm triệt để hơn. Bề rộng của băng chuyền bằng chiều dài của trục ép mía. Tốc độ của băng chuyền mía cĩ thể điều khiển tăng giảm được. Tốc độ trung bình thường lấy bằng nửa tốc độ, cĩ thể hạ thấp hơn bằng 0,4 lần tốc độ của trục ép.
Cầu cẩu:
Trước đây người ta sử dụng loại cầu cẩu nâng lên hạ xuống và chạy tới chạy lui trong cùng một mặt phẳng đứng nhưng tác dụng loại cẩu đĩ hạn chế chỉ dùng để bốc mía từ trên xe xuống. Hiện nay đã sử dụng loại cầu cẩu lớn hơn cĩ khả năng di chuyển khơng những ngang mà cịn theo chiều dọc nên cĩ thể đưa mía tới mọi vị trí. Nhà máy Cam Ranh cũng đã sử dụng loại cầu cẩu này cĩ tính kinh tế hơn
2. Xử lý sơ bộ và lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán.
Nhà máy lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán.
2.1. Hệ khuếch tán
Hệ khuếch tán mía bao gồm việc xử lý nước mía, khuếch tán nước mía, ép nước ra khỏi bã và xử lý sau khi lấy nước mía.
Quá trình xử lý mía được thể hiện theo quy trình
Mía nguyên liệu
Cẩu mía
Bàn lùa
Băng tải mía số 1
Khỏa bằng
Chặt mía lần 1
Băng tải mía số 2
Chặt mía lần 2
Xởi tung mía
Búa đập mía
Băng tải mía sau búa dâp
Băng tải phân phối mía và thiết bị khuyếch tán
Thiết bị khuyếch tán Băng tải sau khuyếch tán
Băng tải lên máy ép 1 Máy ép 1 Máy ép 2 Lọc Ngăn 8 Ngăn 9 Đầu dị cân mía Lọc Đầu dị cân mía
Hình:10: Máy chặt
Mục đích: Phá vỡ tế bào mía thuận lợi cho quá trình trích ly đường trong mía, nâng cao năng suất và hiệu suất trích ly đường bằng phương pháp khuyếch tán. Cây mía cĩ lớp vỏ rất cứng và cĩ lớp sáp bao quanh nên khĩ thấm nước nếu cho cả cây mía thì sẽ khơng trích ly được đường do vậy phải phá vỡ tế bào mía để nước mía cĩ thể thốt ra ngồi, đồng thời nước cĩ thể thẩm thấu vào bên trong tế bào trích ly đường ra nhờ sự chênh lệch nồng độ chất tan. Quá trình phá vỡ tế bào nhờ các thiết bị khỏa bằng mía, máy chặt 1, máy chặt 2 và búa đập mía.
+) Máy khỏa bằng
Cây mía thường khơng thẳng, đổ xuống băng lơn xộn do vậy phải sử dụng máy khỏa bằng nhằm mục đích san đều lớp mía đổ xuống trên băng để mật độ mía trên băng đồng đều thuận lợi cho quá trình chặt mía.
Máy gồm 1 trục quay cĩ từ 24 đến 32 cánh cong được lắp trên mặt băng ở đoạn bằng, quay ngược chiều với chiều băng mía, chiều cao từ mặt băng đến cánh tay mía tùy theo yêu cầu độ dày của lớp mía, tốc độ quay khoảng 40 50 vịng/phút.
+) Máy chặt
Mục đích: Phá vỡ lớp vỏ cứng của mía, tế bào mía lộ ra ngồi, nước mía chảy ra dễ dàng, băng tải luơn đầy trọng tải tạo điều
kiện thuận lợi cho cơng đoạn sau làm việc ổn định.
Máy chặt cây mía thành những mảnh nhỏ, phá vỡ các tế bào mía, san mía thành những lớp dày ổn định trên băng, nâng cao mật độ mía trên băng từ 125150kg/m3 lên đến 250300kg/m3. Khi nắp máy chặt nâng cao năng suất và hiệu suất trích ly đường bằng phương pháp khuyếch tán.
Cấu tạo: Máy chặt gồm một trục lớn lồng cố định vào các tấm đĩa cĩ khe để lắp lưỡi dao được đỡ trên hai đầu bằng ổ bi. Trên mỗi đĩa, lưỡi dao được lắp đối nhau và cân bằng trọng lượng. Khoảng cách giữa các lưỡi dao kề nhau thường là 50mm, tuy vậy cĩ vài nơi giảm xuống tới dưới 30mm. Miệng cắt là khoảng cách
hẹp nhất giữa đầu lưỡi dao và mặt bằng chuyển, điều chỉnh miệng cắt hợp lý là vấn đề rất quan trọng.
Ở nhà máy chỉ sử dụng hai máy chặt, nếu dùng nhiều chỉ gây phức tạp cho sản xuất mà cịn tốn thêm thiết bị và điện năng. Một máy lắp ở băng chuyền trên, một máy lắp ở băng chuyền dưới. Khi mía xuống băng dưới, lớp mía phía dưới lật lên trên, máy 2 tiếp tục chặt lại, tỷ lệ mía bị băm tăng cao. Chiều quay của dao tốt nhất vẫn là theo chiều mía. Cơng suất dùng cho hai máy chặt khoảng 1472W cho 1tấn/giờ.
+) Máy đánh tơi ( búa đập mía )
Sau khi qua máy chặt thành lớp, cịn nhiều cây mía chưa được chặt nhỏ, cần được xé và đánh tơi ra để cĩ thể trích ly đường được dễ dàng, nâng cao hiệu suất trích ly đường bằng phương pháp khuyếch tán. Sau khi sử dụng máy đánh tơi hiệu suất trích ly đường tăng rõ rệt, nước mía dễ thốt ra ngồi, nước thẩm thấu trích ly đường dễ dàng.
Máy đáng tơi kiểu búa ( búa đập ) là một dạng máy đập, bằng các búa xoay, lắp thành hàng song song xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ, mặt cắt ngang hình máng. Bên sườn trong của vỏ máy cĩ gắn nhiều miếng sắt dọc theo thân máy và được coi là các tấm kê của búa đập. Khoảng cách giữa tấm kê và đầu búa được điều chỉnh rất thận trọng. Mía đi vào cửa trên của máy và ra cửa dưới. Búa đập quay với tốc độ khoảng 1200vịng/phút theo chiều chuyển động của mía
b. Khuyếch tán mía
Phương pháp khuếch tán mía đã được sử dụng trong nhà máy củ cải đường. Tuy nhiên để áp dụng phương pháp này đối với mía thì địi hỏi các điều kiện sau: để khuếch tán mía ở t0 = 750C thì kích thước thiết bị khuếch tán phải thật lớn và thời gian khuếch tán phải kéo dài như vậy sự thủy phân xellulose sẽ làm giảm độ tinh khiết của nước mía. Trên thực tế thiết bị khuếch tán chỉ thay thế mấy bộ trục ép ở giữa cơng đoạn ép nên cĩ thể coi đĩ là phương pháp kết hợp giữa ép và khuếch tán.
Cĩ 2 hệ khuếch tán mía chủ yếu đĩ là: khuếch tán bã và khuếch tán mía. Ở nhà máy sử dụng khuếch tán mía. Tức là người ta chuẩn bị mía, qua dao chặt, qua búa đập hoặc đánh tơi rồi đưa vào thiết bị khuếch tán. Như vậy mía cịn nguyên trọng lượng và cịn giữ nguyên phần đường.
Khuếch tán mía là hiện tượng trong đĩ 2 dung dịch cĩ nồng độ khác nhau tập trung lại sát bên trong hoặc chẳng hạn chỉ cách nhau bởi 1 màng mỏng, tự trao đổi với nhau bằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng ấy. Nếu là 2 dung dịch cùng một chất thì sự trao đổi đĩ kéo dài cho đến khi cả 2 bên màng mỏng cĩ nồng độ bằng nhau.
Ở nhà máy đường mía khuếch tán là hiện tượng trong đĩ những tế bào của mía ngấm vào trong nước hay trong 1 dung dịch cĩ nồng độ đường thấp hơn nồng độ của nước mà nĩ chưa nhường lại trong nước hay trong dung dịch một phần hay tổng lượng đường cấu thành số dư thừa của nồng độ của nĩ.
Nhà máy sử dụng nước mía loãng để trích ly đường trong bă, nước mía loãng hơn khuếch tán bã cĩ nồng độ đường cao hơn.
Quy trình khuếch tán mía của nhà máy: Mía đã được xử lý Ngăn 15 Ngăn 14 Ngăn 13 Bơm Thùng nước mía hỗn hợp toC 5860oC Gia nhiệt toC 6570oC Điều chỉnh pH: pH = 6.56.6 Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3 Ngăn 4 Ngăn 5 Ngăn 6 Ngăn 7 Ngăn 8 Bơm Lọc Bơm Bơm Bơm Bơm Ngăn 9 Điều chỉnh pH: pH = 6.66.7 Ngăn 10 Ngăn 11 Ngăn 12 Bơm Bơm Bơm Bơm Bơm Bơm Bơm Bơm Nước nĩng 70-80oC
Nhà máy sử dụng thiết bị khuếch tán liên tục bao gồm 15 ngăn, trong đĩ cĩ 12 ngăn( ngăn 1- 12) chứa nước mía loãng, 2 ngăn(ngăn 13,14) chứa nước mía cĩ nồng độ đường cao đem đi gia nhiệt, 1 ngăn(ngăn 15) chứa nước mía đã được gia nhiệt đem đi lọc và trung hịa. Quá trình rút kiệt đường trong mía được thực hiện theo một chuỗi đường cong bậc thang, việc khai thác đường được thực hiện qua từng bậc, bậc này đến bậc khác.
Mơ tả thiết bị khuếch tán: Gồm một bồn dài chứa một băng tải ngang. Tấm băng tải di động là chiều dài của thiết bị khuếch tán. Tấm chắn bảo vệ nĩ là một tấm vỉ bằng thép khơng gỉ để nước mía thốt qua. Một cái bơm rút nước trong mỗi ngăn và trả lại mỗi ngăn đặt trước nĩ 1 ngăn. Như vậy sẽ cĩ một sự trích ly bằng dịng nước ngược chiều. Trong mỗi ngăn đều cĩ các trục vít khuấy đảo cĩ tác dụng đảo đều lớp mía thuận lợi cho quá trình trích ly.
c. Ép bã mía ướt.
Bã mía sau khi đi ra khỏi thiết bị khuếch tán gọi là bã mía ướt được băng tải vận chuyển đến máy ép 1,2 để lấy kiệt nước mía cịn sĩt lại trong bã. Nước mía này được bơm tới ngăn 8,9 để làm nước thẩm thấu cho ngăn này. Bã được đem vào lị hơi đốt để lấy năng lượng.
Mục đích: ép kiệt nước mía cĩ trong bã nhờ áp lực cơ học
Cấu tạo của máy ép: nhà máy sử dụng 2 máy ép sau thiết bị khuếch tán để lấy kiệt nước mía trong bã. Máy ép gồm 4 trục, 1 trục cĩ tác dụng kéo bã vào miệng ép, các trục cịn lại cĩ tác dụng ép kiệt nước mía trong bã.
Trục ép gồm một lõi trục bằng thép, một đầu gắn bánh xe răng cao chân để chuyển động, lồng chặt trong áo trục bằng gang đặc biệt. Vỏ trục đúc bằng gang, khi đúc người ta tạo ra mạng tinh thể lớn để bề mặt gang nhám, kéo mía dễ dàng.
Ở 2 đầu áo trục cĩ hai vành chắn nước mía khỏ bắn vào cổ trục. Vị trí lắp của 2 vành đĩ trên trục đỉnh và 2 trục trước cĩ khác nhau. Vỏ mặt trục được tiện nhiều rãnh quanh trục để kéo mía tốt hơn , tạo thuạn lợi cho các bộ ép sau, nâng cao hiệu suất lấy đường.
Trên cả 3 trục của một máy đều cĩ tiện các rành cĩ hình dạng và kích thước như nhau. Nhưng đặc biệt rãnh trục đỉnh được tiện lệch đi một nửa so với 2 trục dưới, để khi lắp đặt đỉnh răng trục nọ ăn vào đáy truch kia. Riêng đối với trục đỉnh và trục trước người ta cịn đục những rãnh cĩ chữ nhân chồng lên nhau, cách đều khoảng 20 cm để kéo mía dễ. Ở trục trước và sau, để nước mía thốt ra nhanh và dễ dàng người ta tiện thêm nhừng rãnh sâu 25mm và rộng khoảng 5mm cách đề nhau, khoảng 4 răng tiện 1 rãnh sâu đối với trục trước và khoảng 6 răng đối với trục sau. Bởi vì nước mía ra ở trục sau ít hơn ở trục trước.
Máy ép là loại thiết bị làm việc nặng nhọc, trục quay với tốc độ chậm nên hầu hết khơng đỡ trục bằng bi mà dùng các gố đỡ cĩ đường dẫn nước làm nguội và được lĩt bằng vịng lĩt kim loại mềm(đồng) cĩ rãnh dẫn dầu bơi trơn thường xuyên. Rãnh dầu thường bố trí theo vịng lĩt và trước vị trí lực nén tối đa khoảng 450 theo chiều trục quay.
Các gối đỡ trục dưới đặt trên 2 vách của giá máy, được giữ vững và điều chỉnh ra vào bằng 2 má ốp và vít hãm. Với kết cấu đĩ ta cĩ thể điều chỉnh khoảng cách trục ép cách dễ dàng.
Bộ phận nén truch đỉnh cịn gọi là bình tụ sức, tạo ra lực nén trên trục đỉnh, tăng khả năng lấy nước mía. Cĩ nhiều kiểu nén ở đây người ta sử dụng kiểu nén bằng dầu. Ưu: là khơng chịu ảnh hưởng lên xuống của trục đỉnh cĩ thể điều chỉnh lực nén nhất định. Sự chuyển dịch áp lực dầu ở trục đỉnh tuân theo định luật Pascal.