Đồ án Thiết kế nhà máy đường Bời Lời, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh

ượng đường sản xuất ra không đủ để cung ứng cho thị trường, nhà nước ta còn phải nhập khẩu đường chính vì thế nhu cầu về đường vẫn còn rộng mở. Người tiêu dùng có nhu cầu sử dụng cao, có khả năng chi tiêu.Thị trường tiêu thụ sản phẩm rộng lớn, gần khu dân cư, số dân đông. Thị trường tiêu thụ ngay trong tỉnh và các tỉnh lân cận như: Bình Dương, Bình Phước, Long An, Đồng Nai và đặc biệt là người tiêu dùng tại Tp HCM . Đồng thời còn có thể tiêu thụ tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, các tỉnh Tây Nguyên và Nam Trung Bộ, hoặc có thể xuất khẩu qua Campuchia. Bên cạnh đó đường tinh luyện còn là nguồn nguyên liệu quan trong trong các nhà máy thực phẩm khác trong vùng như: nước giải khát, bánh kẹo, đồ hộp… và mật rỉ đường còn có thể sản xuất rượu, cồn thực phẩm…Vì vậy khi xây dựng nhà máy đường tại đây sẽ đáp ứng nhu cầu của thị trường và sinh ra lợi nhuận kinh tế cao. 12.Lực lượng lao động: Địa điểm đặt nhà máy gần với các khu dân cư với nguồn lao động tại chỗ và các lao động nhập cư đảm bảo đáp ứng đủ nhu cầu về nguồn nhân lực cho nhà máy. Để tạo điều kiện và công ăn việc làm tận dụng nguồn nhân lực địa phương thì người lao động địa phương sẽ được ưu tiên. Đầu tư xây dựng nhiều nhà ở sinh hoạt,chung cư, các tiện ích, khu vui chơi giải trí và mua sắm… cho người lao động, tạo điều kiện tốt nhất cho người lao động làm việc và sinh sống. Người lao động ở đây đa số có trình độ văn hóa phổ thông 12. Nếu qua đào tạo họ thì sẻ nắm bắt được dây chuyền công nghệ và làm việc tốt. Đối với lao động có tay nghề và các kĩ sư, cán bộ có trình độ cần kêu gọi nguồn lực sẵn có của địa phương là ưu tiên hàng đầu kế đến nếu thiếu nguồn lực này chúng ta cần có những chế độ đãi ngộ như: điều kiện khám chữa bệnh, nhà ở, ăn uống, sinh hoạt, phương tiện đi lại… để nguồn nhân lực trình độ cao này đến với nhà máy và toàn tâm toàn ý làm việc cho nhà máy. Có thể tìm kiếm nguồn nhân lực trình độ cao từ các tỉnh lân cận như Bình Dương, Đồng Nai, và đặc biệt là Tp HCM. Thực hiện các chương trình tài trợ, học bổng cho các trường Đại học, cao đẳng để đảm bảo sẽ có đủ nguồn lực này trong tương lai. 13.Chính quyền: Chính quyền ở Tây Ninh tạo mọi điều kiện cho các doanh nghiệp phát triển, mở rộng cửa đầu tư, với các thủ tục nhanh gọn, chính xách thuế minh bạch, rõ ràng, nhanh chóng, tiện lợi. Chính từ những yếu tố thuận lợi trên nhóm sinh viên ĐHTP5LT đã quyết định chọn địa điểm đặt nhà máy đường Bời Lời tại khu công nghiệp Bời Lời CHƯƠNG 3:CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.Chọn phương pháp sản xuất: Với sự phát triển về kinh tế nhu cầu của con người ngày càng tăng về số lượng và chất lượng. Sản phẩm đường cũng phát triển ngày càng phong phú và đa dạng hơn.Trong đó đường kính trắng vẩn là mặt hàng ưa chuộng và sử dụng rộng rãi. Hiện nay, sản xuất đường thông thường có 3 phương pháp: phương pháp cacbonat hoá, phương pháp vôi, phương pháp sunfit hoá. Phương pháp cacbonat hoá cho hiệu quả làm sạch tốt, chênh lệch độ tinh khiết trước và sau làm sạch là 4-5, loại được nhiều chất không đường ,chất vô cơ. Hàm lượng muối canxi trong nước mía trong ít, giảm hiện tượng đóng cặn đối với thiết bị truyền nhiệt nên giảm được lượng tiêu hao hoá chất. Phương pháp này cho sản phẩm tốt ,bảo quản lâu ,hiệu suất thu hồi cao. Nhưng phương pháp này yêu cầu trình độ kỹ thuật cao,công nghệ và thiết bị phức tạp, tiêu hao hoá chất tương đối nhiều và vốn đầu tư nhiều .Phương pháp này sản phẩm thu được là đường kính trắng. Phương pháp vôi là phương pháp làm sạch đơn giản nhất. Làm sạch nước mía chỉ dưới tác dụng của nhiệt và vôi, sản phẩm thu được là đường thô. Phương pháp vôi có 3 phương pháp: phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh, phương pháp cho vôi vào nước mía nóng và phương pháp cho vôi phân đoạn.Ở phương pháp vôi có ưu điểm là vôi có ở khắp mọi nơi, giá rẻ. Nhưng phương pháp vôi chỉ sản xuất đường thô. Phương pháp sunfit hoá là phương pháp dùng vôi và khí SO2 để làm sạch nước mía. Trong đó phương pháp vôi chỉ sản xuất đường thô còn phương pháp so2 và phương pháp CO2 sản xuất đường trắng. Mặc dù hiệu suất thu hồi và chất lượng đường của phương pháp SO2 kém hơn phương pháp CO2 nhưng phương pháp SO2 có lưu trình công nghệ tương đối ngắn, thiết bị tương đối ít, hoá chất dùng ít ,quản lý thao tác thuận lợi...Do đó phần lớn các nhà máy sản xuất đường thường dùng phương pháp SO2 và các nước đang phát triển cũng dùng rộng rải phương pháp này. Với sự phát triển về công nghệ, kinh tế thì nhu cầu của nhân dân về chất lượng sản phẩm nói chung, đường nói riêng ngày càng tăng, thị trường không ngừng tăng lên. Trong những năm 80 các nước phát triển đều định ra chính sách ưu đãi có lợi cho sản xuất đường trắng chất lượng cao. Ở nước ta cũng vậy, để đáp ứng nhu cầu nhân dân ,giảm nhập khẩu đường cho nên tăng cường sản xuất đường trắng. Sản xuất đường trắng có hai phương pháp: Phương pháp SO2 và phương pháp CO2. Phương pháp CO2 cho hiệu suất thu hồi đường cao, sản phẩm đường tốt. Nhưng phương pháp CO2 có lưu trình công nghệ tương đối dài, nhiều thiết bị, đòi hỏi trình độ thao tác cao, tiêu hao hoá chất nhiều, vốn đầu tư cao...Do đó, để sản xuất đường trắng thì ở đây chọn phương pháp SO2. 2.Chọn phương pháp làm sạch: Làm sạch là một công đoạn rất quan trọng, nó góp phần quyết định chất lượng đường thành phẩm và tổng hiệu suất thu hồi. Làm sạch nước mía có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp có yêu cầu về thiết bị ,công nghệ, kỹ thuật khác nhau. Mục đích làm sạch: Trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa chuyển hoá đường sacaroza. Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp, đặc biệt chất có hoạt tính bề mặt và chất keo. Loại những chất rắn dạng lơ lững trong nước mía. Phương pháp làm sạch nước mía trong công nghiệp hiện nay: 2.1.Phương pháp cacbonat (CO2) gồm: Phương pháp thông CO2 một lần. Phương pháp thông CO2 chè trung gian. Phương pháp thông CO2 thông thường (thông CO2 hai lần, thông SO2 hai lần). Ưu điểm: Hiệu quả làm sạch tốt. Chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi làm sạch là 4-5. Loại được nhiều chất không đường, chất màu chất vô cơ. Hàm lượng muối canxi trong nước mía trong ít, làm giảm hiện tượng đóng cặn đối với thiết bị truyền nhiệt nên giảm được tiêu hao hoá chất. Chất lượng sản phẩm tốt, bảo quản lâu, hiệu suất thu hồi cao. Nhược điểm: Sơ đồ công nghệ ,thiết bị phức tạp. Kỹ thuật thao tác yêu cầu cao. Nếu khống chế không tốt dể gây ra hiện tượng phân huỷ đường khử. Tiêu hao hoá chất tương đói nhiều. Vốn đầu tư tương đối lớn. 2.2.Phương pháp sunfit hoá (SO2): Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Thường dùng SO2 ở dạng khí để làm sạch nước mía. Có ba phương pháp. Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh: Phương pháp này có đặc điểm trong quá trìng làm sạch nước mía có giai đoạn tiến hành ở PH cao. Phương pháp này cho phương pháp làm sạch tốt nhất là đối với loại mía sấu ,mía sâu bệnh. Nhưng do sự phân hũy đường tương đối lớn ,màu sắc nước mía đậm, tổn thất đường nhiều cho nên hiện nay không sử dụng. Phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ: Phương pháp này là phương pháp sản xuất đường thô và nước mía được gia vôi đến PH=8-9 sau đó thông SO2 pH đạt 6,8-7,2 (thông SO2 vào nước mía, không thông vào mật chè ). So với phương pháp vôi thì hiệu quả loại chất không đường tốt hơn nhưng thiết bị và thao tác phức tạp hơn, hoá chất tiêu hao nhiều cho nên hiện nay cũng ít dùng. Phương pháp sunfit hoá axit tính: Đặc điểm: Thông SO2 vào nước mía đến pH axit cao (pH=3,4-3,8). Sản phẩm là đường kính trắng. Phương pháp này có nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy. Nước mía hỗn hợp Gia vôi sơ bộ Đun nóng lần 1 (55-600C) Thông SO2 lần 1 (pH=3.4-3.8) Trung hòa (pH=6.8-7.2) Đun nóng lần 2 (102-1050C) Lắng Nước bùn Lọc ép Bùn Nước lọc trong Đun nóng lần 3 (110-1150C) Cô đặc Thông SO2 lần 2 (pH=6.2-6.6) Lọc kiểm tra Mật chè trong SO2 Ca(OH)2 SO2 Ca(OH)2 Sơ đồ công nghệ của phương pháp sunfit hóa axit:( có kết hợp xử lý bằng vôi) Ưu điểm: So với phương pháp khác thì lượng tiêu hao hoá chất của phương pháp SO2 tương đối ít. Sơ đồ công nghệ ,thiết bị tương đối đơn giản. Thao tác dể dàng ,vốn đầu tư ít. Sản phẩm thu được là đường kính trắng. Nhược điểm: Hiệu quả loại chất không đường ít. Chênh lệch độ tinh khiết trước và sau khi làm sạch thấp. Đôi khi có trị số âm. Hàm lượng muối canxi trong nước mía tương đối nhiều, ảnh hướng đến sự đóng cặn thiết bị nhiệt, thiết bị bốc hơi cho nên ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi đường. Đường sacaroza chuyển hoá tương đối lớn, đương khử bị phân huỹ ,tổn thất đường trong bùn lọc cao. Trong quá trình bảo quản đường dể bị biến màu dưới tác dụng của oxy không khí. Chất lượng đường thành phẩm của phương pháp SO2 không bằng phương pháp CO2 Nguyên liệu Vận chuyển Xử lý xơ bộ Làm sạch Xử lý mía trước khi ép Ép kiệt nhiều lần Ép dập Cân – băng chuyền Bã mía Nước Cô đặc Nấu đường và kết tinh Ly tâm Sấy Đường Mật rĩ Nước mía hỗn hợp 3.Quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình công nghệ: 3.1.Quy trình công nghệ: Quy trình sản xuất đường 3.2.Thuyết minh quy trình: 3.2.1.Vận chuyển: Mía thu hoạch ở vùng nguyên liệu, vận chuyển bằng các loại phương tiện vận chuyển,chủ yếu là dùng xe tải.Qua cân để xác định khối lượng và lấy mẫu để phân tích chử đường. Sau đó được cẩu lên bàn lùa và dùng máy khoả bằng để phân phối mía xuống băng chuyền chuyển vào bộ phận xử lý mía 3.2.2.Xử lý sơ bộ: Mục đích: Làm sạch mía, loại bỏ tạp chất, cặn bã bám trên thân cây mía. Thiết bị: Vòi phun nước 3.2.3.Cân – băng chuyền: Mía được xử lý hợp lý, tạo điều kiện tốt cho quá trình ép mía được dể dàng hơn. Nâng cao được năng suất và hiệu suất ép. Mía từ bàn lùa đổ xuống băng chuyền và được đưa vào hệ thống xử lý .Tại máy băm số 1 chuyển động cùng chiều với băng chuyền đưa đến máy băm số 2 cùng chiều với băng chuyền. Mục đích là băm mía thành những mảnh nhỏ, phá vở tế bào mía, tạo lớp mía ổn định. 3.2.4.Xử lý mía trước khi ép Mục đích: Nhằm tạo điều kiện cho quá trình ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất và hiệu suất ép. Hệ thống xử lí mía trước khi ép bao gồm các quá trình sau: San bằng mía: Do đưa xuống băng tải, mía ở trạng thái lộn xộn, không đồng đều, do dó cần phải san bằng lớp mía trên băng tải, đảm bảo độ đồng đều của lớp mía, tăng mật độ mía. Băm mía: Mía được băm thành từng mảnh nhỏ nhằm phá vỡ lớp vỏ cứng của cây mía làm tế bào mía lộ ra, đồng thời san mía thành lớp ổn định trên băng tải và nâng cao mật độ mía trên băng tải. Nhờ vậy: Nâng cao năng suất ép Nâng cao hiệu suất ép mía Đánh tơi: Sau khi qua máy băm, lượng mía chưa được băm nhỏ còn nhiều nên chúng cần phải qua máy đánh tơi để phá vỡ hơn nữa tổ chức tế bào của cây mía, và làm tăng mật độ mía đưa vào máy ép. Nếu dùng máy đánh tơi, hiệu suất ép có thể tăng khoảng 1%. Máy băm 1: Đặt cuối băng chuyền nằm ngang. Máy băm 2: Được đặt ở đầu băng chuyền nằm nghiêng. Sau đó mía tiếp tục được băng chuyền đưa đến máy tách kim loại. 3.2.5. Ép dập: Mục đích: Ép dập vừa có tác dụng lấy nước mía ra từ cây mía (khoảng 60 – 70%), vừa làm cho mía giập vụn hơn. Đồng thời thu nhỏ thể tích lớp mía, cung cấp mía đều đặn cho các máy ép sau, tạo điều kiện cho các máy ép sau làm việc ổn định, làm tăng năng suất, hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao. Thiết bị: Máy ép dập: Mục đích: Lấy nước mía ra từ cây mía vừa làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp mía để cho hệ thống máy ép sau làm việc ổn định, làm tăng năng suất ép, tăng hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao. Thiết bị: Sử dụng máy ép dập hai trục, trục máy chế tạo kiểu Krajewski, trục có những rãnh cong hình chữ Z dọc theo chiều dài trục cách đều nhau 15 cm. Khi lắp trục phải đặt rãnh của hai trục ăn lệch nhau sao cho đỉnh răng nọ ăn với chân răng trục kia. Giá máy có độ nghiêng từ 60 – 750, sao cho mía vào máy làm với đường nối giữa tâm hai trục một góc khoảng 750 để mía vào máy và nước thoát ra được dễ dàng. Hiện nay, một số nhà máy lắp hai bộ ép dập hai trục, nhằm nâng cao năng suất và hiệu suất ép. Tốc độ máy ép dập. Tốc độ máy ép dập bao giờ cũng nhanh hơn các máy ép sau khoảng 25%, như vậy mới cấp đủ mía cho máy ép vì mía vào máy còn lộn xộn chưa đều. Lực nén trên trục đỉnh. Lực nén trên trục đỉnh máy ép dập hai trục bằng 50 –75% lực nén trên máy ép sau. Do đó, tỷ lệ nước mía ép ra được là 45 – 55% nước mía có trong cây mía. 3.2.6.Ép kiệt: Mục đích: Lấy kiệt lượng nước mía có trong cây mía tới mức tối đa cho phép. Phương pháp ép: Phương pháp ép khô Đây là phương pháp ép lấy nước mía mà không sử dụng nước thẩm thấu, chỉ dùng áp lực làm vở tế bào để lấy nước mía, do đó hiệu suất lấy đường thấp (khoảng 92 – 95%) và một lượng nhỏ đường còn nằm trong tế bào không thể lấy ra được. Nước mía lấy được (do không bị pha loãng) nên thuận lợi cho quá trình bốc hơi, tiết kiệm được năng lượng bốc hơi. Phương pháp ép khô chỉ sử dụng ở các nhà máy đường thủ công, trong phòng thí nghiệm… Phương pháp ép ướt (có sử dụng nước thẩm thấu) Để lấy được nhiều đường ra từ cây mía, thì việc phun nước thấm vào bã mía được xem là biện pháp hiệu quả. Khi mía bị ép, màng tế bào bị rách và co lại, đồng thời nước mía chảy ra. Sau khi ra khỏi máy ép, các tế bào nở ra và có khả năng hút nước mạnh. Chính vì vậy, mà người ta đã phun nước vào lớp bã để hoà tan một lượng đường còn lại trong tế bào, qua lần ép sau nước đường pha loãng được lấy ra, và tiếp tục như vậy cho đến khi đường được lấy ra với mức cao nhất. Thiết bị: máy ép có cấu tạo gồm: Giá máy. Các trục ép: trục đỉnh, trục trước và trục sau . Bộ gối đỡ trục và bộ điều chỉnh vị trí lắp trục . Bộ phận nén trục đỉnh . Tấm dẫn mía (lược đáy) và các lược khác 3.2.7.Làm sạch nước mía: 3.2.7.1.Cho vôi sơ bộ: Trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hoá đường. Kết tủa và đông tụ một số keo. Diệt trùng, ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật. Nước mía hỗn hợp được qua cân định lượng, chảy xuống thùng chứa rồi qua bơm, bơm qua thùng gia vôi sơ bộ. Vôi sữa được cho vào thùng trộn đều rồi được lấy ra ở đáy thiết bị. Nồng độ sữa vôi từ 8-10 Be. Liều lượng sữa vôi sơ bộ khoảng 20% tổng lượng sữa vôi. Tại đáy có thể bổ sung P2O5 bằng dung dịch H3PO4 ( nếu cần). Sau đó nước mía được đêm gia nhiệt I. Thiết bị gia vôi sơ bộ: Chọn thiết bị cho vôi sơ bộ: Thân trụ , có lắp mô tơ cánh khuấy. Vôi vào Thùng gia vôi sơ bộ Cánh khuấy trộn Nước mía vào D H Nước mía ra 3.2.7.2.Gia nhiệt 1: Đưa nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 55-600C nhằm: Tách một phần không khí trong nước mía để giảm sự tạo bọt. Mất nước một số keo ưa nước làm tăng nhanh qua trình ngưng tụ keo. Tăng cường vận tốc phản ứng. Để kết tủa CaSO3 được hoàn toàn hơn, giảm sự tạo thành Ca(HSO3)2 hoà tan nên giảm được sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt. Hạn chế quá trình phát triển của vi sinh vật. *Nguyên tắc làm việc: Nước mía được đưa vào phần phía đáy thiết bị, chảy xen kẻ giữa hai bản mỏng, trao đổi nhiệt rồi chảy ra ngoài ở phần trên thiết bị. Phần hơi đi vào ở phần trên thiết bị, đi xen kẻ với nước mía ,ngược chiều, trao đổi nhiệt qua bản mỏng và nước ngưng được tháo ở đáy thiết bị. 3.2.7.3.Thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà : Mục đích thông SO2 lần 1: Tạo kết tủa CaSO3 ,mà CaSO3 có khả năng hấp phụ các chất không đường cũng có khả năng kết tủa theo. Ca(OH)2 + H2SO3 CaSO3 + H2O Tạo được điểm đẳng điện ở pH = 3,4-3,8 làm kết tủa các chất không đường nhiều hơn. Mục đích trung hoà: Trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hoá đường vì ở môi trường axit đường dể bị chuyển hoá. Thiết bị: Quá trình thông SO2 làm pH giảm mạnh, ở pH này đường sẻ chuyển hoá rất lớn nên ta phải trung hoà nhanh. Vì thế ta chọn thiết bị thông SO2 lần 1 và thiết bị trung hoà chung một thiết bị. *Sơ đồ thiết bị thông SO2 lần 1 và trung hoà: 3.2.7.4.Gia nhiệt 2: Mục đích: Nhằm tăng cường quá trình lắng, vì giảm độ nhớt. Tiêu diệt vi sinh vật. Thực hiện trong thiết bị gia nhiệt bản mỏng của hãng Alfalaval như thiết bị gia nhiệt 1. Nước mía sau gia nhiệt 2 có nhiệt độ 100-1050C. 3.2.7.5.Lắng: Nhằm tách các chất cặn, bùn ra khỏi nước mía. Thiết bị: Dạng hình trụ đáy chóp, trong thiết bị có chia các ngăn và nghiêng so với mặt phẳng ngang 150. Bên trong có bộ phận răng cào có tác dụng đưa bã vào tâm thiết bị. Bộ phận răng cào quay rất chậm khoảng 0,025-0,5vòng/phút. Sơ đồ thiết bị lắng: 1 2 3 4 6 6 6 6 7 5 Thiết bi lắng trong có cánh khuấy 1. Ống trung tâm 2,3. Bộ phận tách bọt. 4. Van tháo bọt. 5. Cánh gạt bùn 6.Van lấy nước mía trong. 7 Van tháo bùn. Nguyên lí quá trình lắng trong nước mía: Nước mía ở trạng thái tỉnh, khi cho chất điện li vào tạo kết tủa cặn thì chúng sẽ chịu tác dụng của 2 lực Trọng lực: kéo kết tủa đi xuống Lực acsimet: đẩy kết tủa đi lên Khi trọng lực > lực acsimet thì kết tủa sẽ lắng xuống, tốc độ lắng phụ thuộc vào sự chênh lệch độ lớn của 2 lực, hay nói cách khác tốc độ lắng phụ thuộc vào chênh lệch về trọng lượng giữa chất rắn (cặn) và trọng lượng chất lỏng (nước mía). *Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng Khối lượng riêng của các hạt lắng Nhiệt độ pH 3.2.7.6.Lọc chân không thùng quay: Mục đích: Nhằm thu hồi lượng đường còn sót lại trong bùn lắng. Nguyên lí: Dùng lớp lọc có nhiều lỗ để dung dịch có thể chui qua các lỗ nhỏ, bã được giữ lại trên lớp lọc, dung dịch chui qua lớp lọc dưới áp suất dư so với áp suất bên dưới vật ngăn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc Chất kết tủa. Áp lực lọc hoặc độ chân không. Độ dính và nhiệt độ lớp bùn. Thiết bị: Là một thùng rỗng nhúng vào bể chứa huyền phù co đặt cánh khuấy để giữ cho huyền phù khỏi bị lắng. Trên bề mặt thùng có đục lỗ nhỏ, bên ngoài có phủ một lớp vải lọc. Thùng được chia làm 4 khu vực: Khu vực lọc. Khu vực rữa và sấy. Khu vực tách bã. Khu vực làm sạch vải lọc. 3.2.7.7.Gia nhiệt lần 3: Nhằm tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào nồi cô đặc, không mất thời gian đun sôi ở thiết bị cô đặc. Thiết bị tương tự như thiết bị gia nhiệt I va gia nhiệt II. Nhiệt độ nước mía hỗn hợp sau gia nhiệt lần III là 110-1150C. 3.2.7.8.Bốc hơi: Nhằm bốc hơi nước ,đưa nồng độ Bx của nước mía hỗn hợp từ 13-15%®Bx=55-65% để tạo điều kiện cho quá trình kết tinh. Sơ đồ lưu trình bốc hơi: 3.2.7.9.Thông SO2 lần 2: Mục đích: Giảm độ kiềm và độ nhớt, tạo điều kiện cho quá trình nấu. Tẩy màu dung dịch đường. Ngăn ngừa sự tạo màu. Sơ đồ thiết bị: Chọn thiết bị thông SO2 lần 2 như thiết bị thông SO2 lần 1 nhưng không có phần cho sữa vôi Sau khi thông SO2 lần 2, pH=6,2-6,6. 3.2.7.10.Lọc kiểm tra:(lọc ống). Mục đích: Tách cặn mới sinh ra và cặn còn sót. Làm tăng độ tinh khiết của mật chè, tạo điều kiện tốt cho công đoạn sau (nấu ,kết tinh ,ly tâm). Thiết bị: Máy lọc ống có dạng hình trụ đáy côn và nắp hình cầu. Nguyên tắc: Nước vào từ (2) nhờ áp lực bơm đi qua lớp ống lọc (từ ngoài vào trong).Bên ngoài ống lọc có phủ lớp trợ lọc kizengua nước mía trong chảy lên phần trên và ra ngoài theo(4).Ap lực lọc phụ thuộc bề dày lớp bùn, có thể tăng 4-5at. Sơ đồ thiết bị lọc ống: 3.2.8.Cô đặc: 3.2.8.1.Mục đích: Bốc hơi nước mía có nồng độ ban đầu (khoảng 13 – 15oBx) đến nồng độ mật chè (khoảng 60 – 65oBx). Tuy nhiên nếu cô đặc nước mía tới nồng độ quá cao (>70oBx) sẽ xuất hiện các tinh thể đọng lại (trong đường ống và bơm), tăng độ nhớt gây khó khăn cho quá trình lọc... 3.2.8.2.Biến đổi của nguyên liệu trong cô đặc Sự thay đổi pH và chuyển hoá đường Saccarose Sự thay đổi pH Nguyên nhân của sự giảm độ kiềm là do Sự phân hủy các amit CH2 - CONH2 CH2 - COOH + HOH + NH3 CHNH2 – COOH CHNH2 – COOH (Asparagin) (nước) (axit asparagin) (amoniac) Phân huỷ đường khử tạo ra các axit hữu cơ. Sự tạo caramen của đường saccarose (tác dụng rất nhỏ). Hiện tượng tăng pH rất ít thấy trong quá trình cô đặc. Tuy nhiên, nếu thao tác xông SO2 hoặc thông CO2 không hợp lí, độ kiềm dung dịch tăng lên: 2KHCO3 = 2KCO3 + CO2 + H2O 2KHSO3 = K2SO3 + SO2 + H2O Chuyển hoá đường saccarose Dưới tác dụng của nhiệt độ, trong môi trường pH tăng cao hoặc giảm thấp đường saccarose bị chuyển hoá, làm giảm lượng đường saccarose và làm tăng lượng đường hoàn nguyên. Sự gia tăng màu sắc Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccarose bị caramen hoá làm tăng màu sắc dịch nước mía. Lượng caramen này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian truyền nhiệt, và pH. Ngoài ra, đường khử cũng bị phân huỷ hay kết hợp với các hợp chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía. Độ tinh khiết tăng Độ tinh khiết tăng trong quá trình cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm sạch. Đối với phương pháp vôi độ tinh khiết tăng từ 0,7 – 1,0; đối với phương pháp sunfit hoá độ tinh khiết tăng từ 0,8 – 1,0; đối với phương pháp cacbonat hoá độ tinh kiết tăng 0,2 – 0,5. Độ tinh khiết tăng là do các nguyên nhân: Chất không đường bị phân hủy. Sự tạo cặn trong thiết bị cô đặc. Sự thay đổi góc quay riêng của chất không đường đặc biệt là đường khử. Sự tạo cặn Sự tạo cặn xuất phát từ những nguyên nhân: Cùng với việc nồng độ đường tăng cao, nồng độ tạp chất cũng không ngừng tăng lên trong quá trình cô đặc. Khi nồng độ tạp chất vượt quá độ bão hoà chúng sẽ lắng thành cặn. Các oxit kim loại dạng keo như (oxit silic, oxit nhôm, oxit sắt) trong quá trình gia nhiệt tách dần ra khỏi dung dịch tạo thành cặn Muối canxi hoà tan kết hợp với muối hoà tan của kali và natri tạo thành muối cacbonat kết tủa. Các muối sunfit có độ hoà tan thấp, dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ tạo thành muối kết tủa. Qua các kết quả nghiên cứu thành phần cặn, có thể rút ra một số quy luật chung như sau: Thành phần cặn trong nồi cô đặc chủ yếu là các chất không đường vô cơ và hữu cơ tồn tại ở dạng hợp chất Thành phần vô cơ chiếm chủ yếu >50% (so với chất khô) Cặn ở các hiệu khác nhau về thành phần và hàm lượng: Hiệu 1 chủ yếu là muối phosphat, hiệu cuối chủ yếu là muối sunfat... 3.2.8.3.Cấu tạo thiết bị cô đặc Yêu cầu thiết bị cô đặc Khoảng không gian nước mía cần nhỏ nhất, và không có khoảng không “chết”. Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngắn nhất. Đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch và dễ thay đổi. Thao tác khống chế đơn giản, tự động hóa dễ dàng. Thiết bị cô đặc ống chùm thẳng đứng Đây là thiết bị dùng phổ biến trong các nhà máy đường. Diện tích đốt gồm những ống truyền nhiệt thẳng đứng, hơi đốt đi vào bộ phân dưới gọi là buồn đốt. Nước mía đi trong ống truyền nhiệt, còn hơi đi ngoài ống, khi cấp nhiệt hơi ngưng tụ thành nước và chúng được tháo ra ở đáy phòng đốt. Ở giữa buồn đốt là ống tuần hoàn (đường kính khoảng 250 – 500mm). Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa ống tuần hoàn và ống truyền nhiệt tạo nên sự đối lưu nhiệt trong thiết bị cô đặc. Thiết bị làm việc liên tục, nước mía trong không ngừng chảy vào và mật chè không ngừng chảy ra khỏi thiết bị cô đặc. Hơi thứ sau khi đi qua bộ phận thu hồi đường, theo ống dẫn đi cung cấp cho bộ phận khác, còn nước đường thu hồi thì chảy trở về thiết bị. Trên thân nồi cô đặc có lắp kính quan sát để nhận biết mức dung dịch, ngoài ra thiết bị còn gắn nhiệt kế, áp kế... Thiết bị cô đặc tuần hoàn đơn Có cấu tạo tương tự như thiết bị cô đặc ống chùm thẳng đứng, tuy nhiên ống truyền nhiệt dài hơn dài hơn. Phía trong ống tuần hoàn có lắp chiếc phễu hình thang để tạo điều kiện cho phần lớn dung dịch chỉ đi qua ống tuyền nhiệt một lần. Khi có một phần dung dịch đường không thoát ra kịp vào hiệu sau thì giữa ống tuần hoàn và ống tháo dung dịch có khoảng trống để dung dịch đường trở lại theo ống tuần hoàn. Ưu điểm của thiết bị là dung dịch tuần hoàn có nồng độ thấp, nên tăng hệ số truyền nhiệt. 3.2.8.4.Phương pháp bốc hơi hệ cô đặc Phân loại phương án bốc hơi: Phương pháp bốc hơi chân không: Hệ cô đặc làm việc trong điều kiện chân không + Ưu điểm: Nhiệt độ sôi của dung dịch đường thấp nên tránh được hiện tượng phân hủy và chuyển hóa đường, chất lượng mật chè tốt, thao tác dễ dàng. + Khuyết điểm: Nhiệt độ hơi thứ thấp, không thỏa mãn yêu cầu công nghệ, giảm khả năng sử dụng hơi thứ, tăng tổn thất hơi. Bố trí thiết bị phức tạp, cần có thiết bị ngưng tụ để thực hiện điều kiện chân không Phương pháp bốc hơi áp lực: Các hiệu cô đặc làm việc trong điều kiện áp lực + Ưu điểm: Việc sử dụng hơi triệt để hơn, nhiệt độ hơi thứ ở các hiệu cô đặc cao nên có thể giảm diện tích truyền nhiệt của thiết bị. + Khuyết điểm: Màu sắc dịch nước mía sậm, pH hạ thấp, đường khử bị phân hủy, tạo caramen... Phương pháp bốc hơi áp lực chân không: Đối với phương pháp này là ta kết hợp cả bốc hơi chân không và bốc hơi áp lực xen kẽ giữa các hiệu, nhiệt độ sôi của dung dịch đường hiệu cuối tương đối cao, có thể dùng hơi thứ hiệu cuối để đun nóng nước mía. Ưu khuyết điểm của phương pháp bốc hơi áp lực chân không là tổng hợp của 2 phương pháp trên. Các phương pháp bốc hơi chủ yếu Phương án bốc hơi chân không 4 hiệu Thích hợp cho các nhà máy vừa và nhỏ, việc sử dụng phương pháp bốc hơi chân không 4 hiệu sẽ tận dụng tốt lượng hơi thừa. Đây là phương pháp điển hình cho hệ thống bốc hơi chân không, sử dụng hơi thừa từ nồi hơi nước có bổ sung hơi giảm áp để gia nhiệt cho hiệu 1. Do áp suất hơi ở hiệu 1 thấp, độ chân không cao nên dịch đường bốc hơi ở nhiệt độ thấp vì thế lượng đường chuyển hóa thấp, đường hoàn nguyên ít bị phân hủy.