Tải bản đầy đủ

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÀM SẠCH NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG SUẤT 2560 TẤN MÍANGÀY

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA HÓA

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC
Lớp

: 15H2B

Ngành

: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


I. TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÀM SẠCH NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG
SUẤT 2560 TẤN MÍA/NGÀY
II. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:
+ Hàm lượng đường sacaroza : 12,48%

+ Chất không đường : 3,11%

+ Thành phần xơ: 11,40%

+ GP bã

+ Hiệu suất lấy nước mía: 97,2%

+ Độ ẩm bã

: 76,12%
: 47,82%

+ Lượng nước thẩm thấu: chọn trong khoảng từ w = 22-27%
III. NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:
- Mở đầu.
- Tổng quan
- Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ.
- Tính cân bằng vật chất.
- Tính và chọn thiết bị.
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo.
IV. CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ:
- Bản vẽ mặt bằng và mặt cắt phân xưởng sản xuất chính.( A0 hoặc A1 mở rộng)
V. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
VI. NGÀY GIAO ĐỀ TÀI

12-02-2019

VII. NGÀY HOÀN THÀNH:

12-05-2019
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS. TS. Trương Thị Minh Hạnh


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ........................................................................................................................ 0
PHỤ LỤC.......................................................................................................................... 4
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN........................................................................................6

1.1. Tính chất và thành phần của nước mía........................................................................6
1.2. Đường saccaroza.........................................................................................................8
1.2.1. Cấu tạo................................................................................................................ 8
1.2.2. Tính chất sinh học...............................................................................................8
1.2.3. Tính chất lý học..................................................................................................8
1. Độ hòa tan................................................................................................................. 8
2. Độ nhớt..................................................................................................................... 9
3. Nhiệt dung riêng.....................................................................................................10
4. Độ quay cực............................................................................................................10
1.2.4. Tính chất hóa học..............................................................................................10
1. Tác dụng của axit....................................................................................................10
2. Tác dụng của kiềm..................................................................................................10
3. Tác dụng của nhiệt độ.............................................................................................11
1.3. Đường RS.................................................................................................................. 11
1.3.1. Định nghĩa.........................................................................................................11
1.3.2. Các chỉ tiêu của đường RS................................................................................11
1.4. Quá trình làm sạch nước mía....................................................................................12
1.4.1. Mục đích quá trình làm sạch nước mía.............................................................12
1.4.2. Nguyên lý chung quá trình làm sạch nước mía.................................................12
1.4.2.1. Tác dụng của pH............................................................................................13
1.4.2.2. Tác dụng của nhiệt độ....................................................................................14
1.4.2.3. Tác dụng của các chất điện ly........................................................................14
1.4.3. Các phương pháp làm sạch...............................................................................16
1.4.3.1. Phương pháp vôi............................................................................................16
1.4.3.2. Phương pháp cacbonat hóa.............................................................................16
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

1


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

1.4.3.3. Phương pháp sunfit hóa..................................................................................17
CHƯƠNG 2:

CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.......19

2.1. Chọn phương pháp....................................................................................................19
2.1.1. Phương pháp lấy nước mía................................................................................19
2.1.2. Phương pháp làm sạch nước mía hỗn hợp (NMHH).........................................19
2.2. Quy trình công nghệ làm sạch nước mía trong sản xuất đường RS [1-49]................20
2.3. Thuyết minh quy trình công nghệ.............................................................................21
2.3.1. Gia vôi sơ bộ.....................................................................................................21
2.3.2. Gia nhiệt 1.........................................................................................................22
2.3.3. Thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà................................................................23
2.3.4. Gia nhiệt 2.........................................................................................................24
2.3.5. Lắng trong........................................................................................................25
2.3.6. Lọc chân không thùng quay..............................................................................25
2.3.7. Gia nhiệt lần 3...................................................................................................27
2.3.8. Bốc hơi.............................................................................................................. 27
2.3.9. Sunfit hóa lần 2.................................................................................................28
2.3.10. Lọc kiểm tra...................................................................................................28
CHƯƠNG 3:

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT...............................................29

3.1 Công đoạn ép.............................................................................................................29
3.1.1.Tính thành phần mía nguyên liệu.......................................................................29
3.1.2. Tính nước mía nguyên......................................................................................29
3.1.3. Tính bã mía.......................................................................................................30
3.1.4. Tính nước thẩm thấu.........................................................................................30
3.1.5. Tính nước mía hỗn hợp( NMHH )....................................................................30
3.2. Công đoạn làm sạch..................................................................................................31
3.2.1. Các thông số tự chọn (theo tài liệu [2-215,216,230,231])...............................31
3.2.2. Tính lượng lưu huỳnh và SO2............................................................................31
3.2.3. Tính vôi và sữa vôi............................................................................................32
3.2.4. Nước mía hỗn hợp sau gia vôi sơ bộ (NMHH sau GVSB)................................33
3.2.5. Thông SO2 lần 1................................................................................................33
3.2.6. Nước mía hỗn hợp sau gia vôi trung hòa (NMHH sau GVTH).........................34
3.2.7. Tính nước bùn...................................................................................................34
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

2


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

3.2.8. Tính bùn lọc......................................................................................................35
3.2.9. Nước mía sau khi lắng trong.............................................................................35
3.3. Công đoạn bốc hơi – làm sạch mật chè.....................................................................37
3.3.1. Bốc hơi.............................................................................................................. 37
3.3.2. Thông SO2 lần 2................................................................................................37
3.3.3. Lọc kiểm tra......................................................................................................38
CHƯƠNG 4:

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ.....................................................41

4.1. Cân định lượng..........................................................................................................41
4.2. Thiết bị gia vôi sơ bộ.................................................................................................41
4.3. Các thông số ban đầu................................................................................................42
4.4. Cân bằng cho thiết bị gia nhiệt..................................................................................42
4.5. Thiết bị gia nhiệt.......................................................................................................43
4.5.1. Thiết bị gia nhiệt 1............................................................................................44
4.5.2. Thiết bị gia nhiệt 2............................................................................................45
4.5.3. Thiết bị gia nhiệt 3............................................................................................45
4.5.4. Chọn thiết bị gia nhiệt.......................................................................................46
4.6. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà............................................................47
4.6.1. Bộ phận sunfit hoá............................................................................................47
4.6.2. Bộ phận gia vôi trung hòa.................................................................................48
4.6.3. Thùng trung hòa................................................................................................48
4.7. Thiết bị thông SO2 lần 2............................................................................................49
4.8. Thiết bị lắng..............................................................................................................49
4.9. Thiết bị lọc chân không.............................................................................................50
4.10. Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra)...........................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................52

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

3


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

PHỤ LỤC
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của mía và nước mía
Bảng 1.2. Thành phần chủ yếu của nước mía hỗn hợp sau ép
Bảng 1.3. Độ hòa tan của sacaroza trong nước
Bảng 1.4. Độ hòa tan của sacaroza trong dung dịch nước chứa các loại muối
Bảng 1.5. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường
Bảng 1.6. Quy định các chỉ tiêu cảm quan của đường trắng RS
Bảng 1.7. Quy định chỉ tiêu lý hóa của đường trắng RS
Bảng 1.8. Tốc độ chuyển hóa sacaroza của các axit khác nhau
Bảng 2.1. Ảnh hưởng của nhiệt dộ gia nhiệt 1 đến hiệu quả làm sạch
Bảng 2.2. Ảnh hưởng cường độ SO2 đến chất lượng nước mía
Bảng 3.1. Bảng tổng kết công đoạn ép và làm sạch nước mía
Bảng 4.1. Tổng kết lượng hơi dùng cho gia nhiệt
Bảng 4.2. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của sacaroza
Hình 2.1. Hệ thống gia vôi có cánh khuấy [Nhà máy đường Phổ Phong-Quảng Ngãi]
Hình 2.2. Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng
Hình 2.3. Thiết bị lắng trong có cánh khuấy
Hình 2.4. Trống lọc chân không thùng quay
Hình 2.5. Hệ thống bốc hơi 4 hiệu
Hình 4.1. Sơ đồ cân tự động
Hình 4.2. Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm
Hình 4.3. Thiết bị sunfit
Hình 4.4. Sơ đồ thông SO2 lần 2
Hình 4.5. Thiết bị lắng
Hình 4.6. Thiết bị lọc ống PG

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

4


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

LỜI MỞ ĐẦU
Mía đường từ lâu đã được xem là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của nhiều
quốc gia và Việt Nam cũng không ngoại lệ. Không chỉ là cung cấp đường cho tiêu dùng
và sản xuất, ngành mía đường còn mang lại nguồn thu nhập cho nhiều nông dân, tạo công
ăn việc làm cho người lao động, góp phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế địa
phương. Đối với một số quốc gia, đường còn là sản phẩm xuất khẩu quan trọng, mang về
nguồn thu ngoại tệ lớn [11].
Đường có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể con người, là nguồn
cung cấp năng lượng cao và nhanh chóng cho cơ thể (1g đường cung cấp 3,94kcal cho
cơ thể). Do đó đường có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng cho cơ thể, là hợp
phần chính không thể thiếu trong thực đơn hàng ngày. Đường còn là nguyên liệu quan
trọng của nhiều ngành công nghiệp hiện nay như: công nghiệp bánh kẹo, công nghiệp
đồ uống, công nghiệp lên men, công nghiệp chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa,
công nghiệp dược phẩm, công nghiệp hóa học,… Do đó,vấn đề sản xuất đường đóng
vai trò rất quan trọng.
Thông qua chính sách khuyến khích, định hướng hoạt động, chính phủ các nước đã
tạo điều kiện thuận lợi nhất để ngành mía đường có những lợi thế cạnh tranh hiệu quả
trên thị trường [11]. Trước ngưỡng cửa hội nhập đòi hỏi ngành mía đường trong nước
phải nỗ lực và tích cực tái cơ cấu, nâng cao sức cạnh tranh. Theo giới phân tích, bên cạnh
thách thức thì cơ hội tăng trưởng cho mía đường Việt Nam rất lớn trong thời gian tới và
để có thể trụ vững được, doanh nghiệp lĩnh vực mía đường phải có tiềm lực mạnh [12].
Trong khi mía đường thế giới bão hòa thì ngành đường Việt Nam tiếp tục tăng trưởng.
Một trong những thuận lợi đối với ngành đường Việt Nam, theo các chuyên gia lĩnh vực
mía đường, cơ cấu dân số trẻ của Việt Nam sẽ là cơ hội cho ngành tiêu dùng phát triển
trong tương lai. Gia tăng tỷ lệ dân số sẵn sàng chi trả giá cao cho sản phẩm thực phẩm an
toàn cho sức khỏe chính là động lực tăng cầu tiêu thụ đường [12].
Do đó việc nâng cao, kiểm soát chất lượng đường thành phẩm là vấn đề đáng quan
tâm của các nhà máy sản xuất. Để sản xuất đường đạt chất lượng tốt, nhà máy cần
kiểm soát chặt chẽ tất cả các công đoạn: từ nhập nguyên liệu đến thành phẩm. Và
công đoạn làm sạch là một trong những công đoạn quan trọng quyết định chất lượng
đường thành phẩm. Hiểu được vai trò đó, đồ án thiết kế này em thực hiện nhiệm vụ
“Thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS”.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

5


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1. Tính chất và thành phần của nước mía
Mía là nguyên liệu để chế biến đường, quá trình gia công và điều kiện kỹ thuật chế
biến đường đều căn cứ vào mía, đặc biệt là tính chất và thành phần của nước mía. Do đó,
trước tiên cần nắm vững một cách có hệ thống tính chất và thành phần của mía.
Thành phần hóa học của mía tùy thuộc vào giống mía, thổ nhưỡng, khí hậu, mức độ
chín và sâu bệnh….
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của mía và nước mía [2-13]
Thành phần
1. Thành phần của mía
- Nước
- Đường
- Xơ
- Đường khử
- Chất không đường khác
2. Thành phần nước mía
Chất rắn hòa tan
Phần đường
- Sacaroza
- Glucoza
- Fructoza
Các loại muối
- Muối axit vô cơ
- Muối axit hữu cơ
- Axit hữu cơ tự do
3. Chất không đường hữu cơ khác
- Anbumin
- Tinh bột
- Chất keo
- Chất béo, sáp mía
Chất không đường chưa xác định

Hàm lượng (%)
70 – 75
9 - 15
10 - 16
0,01 - 2
1-3
100
75 – 92
70 – 88
2–4
2–4
3,0 – 7,5
1,5 – 4,5
1,0 – 3,0
0,5 -2,5
0,5 – 0,6
0,001 – 0,05
0,3 – 0,6
0,05 – 0,15
3,0 – 5,0

Lúc mía chín, phần đường cao, chất không đường thấp, do đó độ tinh khiết tương đối
cao, đồng thời phần nước giảm, phần xơ cũng tăng lên [2-12,13].

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

6


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Bảng 1.2. Thành phần chủ yếu của nước mía hỗn hợp sau ép [3-12]
Thành phần

Hàm lượng (%)

Đường
-

Sacharoza
Glucoza
Fructoza

12,00
0,90
0,50

-

Xenluloza
Pentosan
Araban
Linhin

5,50
2,00
0,50
2,00



Chất không đường hữu cơ
- Protein
- Amit
- Acid amin
- Acid nitoric
- NH3
- Xantin
Chất không đường vô cơ
-

SiO2
K2O
Na2O
CaO
MgO
Fe2O3
P2O5
SO2
Cl

0,12
0,07
0,21
Vết
Vết
0,25
0,12
0,01
0,02
0,01
Vết
0,07
0,02
Vết

Chất béo và sáp
-

Pectin
Acid tự do
Acid kết hợp

Nước
1.2. Đường saccaroza

0,20
0,08
0,12
80 - 85

1.2.1. Cấu tạo
Sacaroza là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản phẩm của công nghiệp sản
xuất đường, là một disacarit có công thức phân tử C12H22O11. Trong lượng phân tử là
342,30.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

7


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Sacaroza được cấu tạo từ hai đường đơn là α,d-glucoza và β,d-fructoza. Công thức cấu
tạo của sacaroza được biểu diễn như sau:

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của sacaroza
Theo công thức trên, sacaroza là α,d-glucopỷanozit - β,d-fructofuranozit [1-11,12].
1.2.2. Tính chất sinh học
Sacaroza có tính ức chế mạnh trong việc tổng hợp vitamin B1 trong cơ thể. Dùng
đường quá nhiều không có lợi, nhất là đối với người lao động nặng, vì nếu bổ sung
vitamin B1 không đủ, khi chuyển hóa gluxit sinh ứa lactat, dễ tăng mệt mỏi (ứa nhiều
sinh phù).
Ngoài ra nếu ăn nhiều đường quá trong một lúc, lượng đường trong máu tăng đột ngột
đến 200 – 400 mg% (giới hạn là 80 – 120 mg%) tế bào tủy sẽ không tạo đủ lượng insulin
làm cho vệc chuyển đường glucoza thành glucogen để dự trữ gan và cơ, thận sẽ làm việc
quá tải và đường theo nước giải ra ngoài [1-12].
1.2.3. Tính chất lý học
Tinh thể đường saccaroza thuộc hệ đơn tà, trong suốt không màu. Tỷ trọng 1,5878,
nhiệt độ nóng chảy 186-1880C. Nếu ta đưa từ từ đến nhiệt độ nóng chảy đường biến
thành dạng đặc sệt trong suốt. Nếu kéo dài thời gian đun hoặc đem đun ở nhiệt độ
cao, đường sẽ bị mất nước rồi bị thủy phân biến thành caramel.
1. Độ hòa tan
Độ hòa tan của đường saccaroza trong nước tăng theo chiều tăng nhiệt độ.
Độ hòa tan của saccaroza còn phụ thuộc vào các chất không đường có trong dung
dịch đường. Đường saccaroza không hòa tan trong dầu hỏa, chloroform, CCl4, CS2,
benzene, tecpen, ancol, glixerin khan. Trong dung dịch ancol có nước, saccaroza hòa tan
một ít.
Đường sacaroza còn hòa tan giới hạn trong alanine, piridin, etyl axetat, amyl axetat,
phenol và ammoniac.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

8


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Bảng 1.3. Độ hòa tan của sacaroza trong nước [1-13]
Nhiệt độ
(0C)
0
10
20
30
40
50

Độ hòa tan
(g sacaroza/100g nước)
179,20
190,50
203,90
219,50
238,10
260,10

Nhiệt độ
(0C)
60
70
80
90
100

Độ hòa tan
(g sacaroza/100g nước)
287,36
302,50
362,20
415,70
487,20

Bảng 1.4. Độ hòa tan của sacaroza trong dung dịch nước chứa các loại muối
[1-13,14]
Nhiệt
độ
(0C)
30

70

Lượng muối
(g/100g dung
dịch)
0
10
20
30
40
50
60
0
10
20
30
40
50
60

Độ hòa tan (g sacaroza/100g dung dịch )
KCl
KBr
KNO3
NaCl
CaCl2
219,5
216,0
221,0
228,0
237,5
320,5
320,0
334,0
345,0
357,0
370,0
384,0

219,5
218,0
220,0
224,0
228,0
320,5
324,0
328,0
334,0
341,0
349,0
357,0

219,5
217,0

219,5
210,0

219,5
197,0

320,5
321,0
324,0
327,0
331,0
334,0
337,0

320,5
323,0
330,0
344,0
361,0
384,0
406,0

320,5
295,0
286,0
286,0
295,0
308,0
327,0

2. Độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều nồng độ và giảm theo chiều tăng
nhiệt độ.
Bảng 1.5. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường
[2-14]
Nồng độ
(%)
20
40
60
70

200C
1,96
6,21
58,93
485,0

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

Độ nhớt, 10-2 n.s/m2
400C
600C
1,19
0,81
3,29
0,91
21,19
9,69
114,80
39,10

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

700C
0,59
1,32
5,22
16,90

9


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

3. Nhiệt dung riêng
Nhiệt dung riêng của sacaroza tính theo công thức C=4.18*(0,2387+0,00173)
kJ/kg.độ. Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 22-510C là 0,3019.
4. Độ quay cực
Dung dịch sacaroza có độ quay cực bên phải. Độ quay cực riêng của sacaroza ít phụ
thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Do đó rất thuận tiện cho việc xác định đường bằng
phương pháp phân cực.
Trị số quay cực của sacaroza [α]D20= 66,469 + 0,00870c – 0,00235c2 (c là nồng độ
sacaroza trong 100ml nước). Trị số quay cực trung bình của sacaroza [α]D20= 66,50.
Chất kiềm, muối của axit yếu làm giảm độ quay cực của sacaroza.
Ví dụ: Trong dung dịch có 1 phân tử đường và 2 phân tử vôi thì độ quay cực của sacaroza
là 51,80 chứ không phải 66,50. Đó là do sự tạo thành canxi sacarat [1-12,13].
1.2.4. Tính chất hóa học
1. Tác dụng của axit
Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza và frutoza theo phản
ứng:
C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6
Sacaroza
glucoza
fructoza
Đường sacaroza có tính quay cực phải, glucoza có tính quay cực phải, còn fructoza có
tính quay cực trái. Đường sacaroza khi bị thủy phân nguyên là quay phải biến thành quay
trái. Do đó, có tên gọi là chuyển hóa đường. Hỗn hợp glucoza và fructoza được tạo thành
từ sự thủy phân sacaroza gọi là đường chuyển hóa.
Đường sacaroza bị chuyển hóa làm giảm sản lượng đường, giảm hiệu suất thu hồi
đường. Đó là một sự tổn thất rất nghiêm trọng trong sản xuất đường, cần cố gắng tránh
hoặc giảm thiểu.
Tốc độ chuyển hóa sacaroza tỉ lệ thuận với nồng độ ion H+ trong dung dịch đường, pH
dung dich cứ mỗi lần giảm 1,0 thì nồng độ ion H+ dung dịch tăng lên 10 lần và tốc độ
chuyển hóa cũng tăng lên 10 lần. Do đó, trị số pH là yếu tố ảnh hưởng nghiêm trọng đến
sự chuyển hóa đường.
Tốc độ chuyển hóa sacaroza còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng 10 0C thì
tốc độ chuyển hóa tăng lên 3 lần.
Ngoài ra, rất nhiều loại vi sinh vật tạo enzim chuyển hóa cũng làm tăng tốc độ chuyển
hóa đường. Mía không tươi và những góc chết của thiết bị máy ép hoặc những nơi vệ
sinh không sạch dẫn đến quá trình chuyển hóa đường tăng rất mạnh [2-14].

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

10


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

2. Tác dụng của kiềm
Đường sacaroza ở môi trường kiềm tương đối ổn định. Lúc pH khoảng dưới 9,0, dưới
tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân hủy, vì lúc đó nồng độ ion H + và OH- trong
dung dich rất thấp. Lúc pH=9, ở áp lực thường và đun sôi trong 1h, tổn thất đường
0,05%. Trong dung dịch kiềm mạnh và gia nhiệt, đường sacaroza bị phân hủy nghiêm
trọng. Sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy là chất màu và axit hữu cơ, trong đó axit
lactic chiếm khoảng 60%. Chất màu sẽ làm giảm chất lượng của đường, còn axit hữu cơ
làm chuyển hóa đường sacaroza gây tổn thất cho sản xuất đường [2-14,15].
3. Tác dụng của nhiệt độ
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, đường sacaroza bị mất nước tạo thành caramel là sản
phẩm có màu như caramelan, caramelen, caramelin.
Chất màu caramen được coi là hợp chất humin (C12H8O4)n. Đó là sự polyme hóa ở
mức dộ khác nhau của β-anhidrit [2-15].
1.3. Đường RS
1.3.1. Định nghĩa
Đường RS (Refined Sugar,White Sugar): đường trắng, đường trắng đồn điền hay
đường trắng trực tiếp. Là đường được sản xuất bằng phương pháp SO2, trong quá trình
sản xuất có quá trình tẩy trắng nhưng không triệt để. Độ Pol= 99,5 -99,7.
Phần lớn các nhà máy đường hiện nay của nước ta sản xuất loại đường này như:
Lam Sơn,Việt Trì, Quảng Ngãi, Bình Định, Bình Dương, Tuy Hòa,…
1.3.2. Các chỉ tiêu của đường RS
Thành phần chính và các chỉ tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
6959:2001 như sau:
Bảng 1.6. Quy định các chỉ tiêu cảm quan của đường trắng RS [1-7]
Chỉ tiêu

Yêu cầu
Hạng A

Hạng B

Ngoại hình

Tinh thể màu trắng, kích thước đồng đều, tơi khô, không vón cục.

Mùi,vị

Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt,
không có mùi vị lạ.
Tinh thể màu trắng khi pha vào Tinh thể màu trắng ngà đến
nước cất cho dung dịch trong.
trắng. Khi pha vào nước cất cho
dung dịch tương đối trong.

Màu sắc

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

11


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Bảng 1.7. Quy định chỉ tiêu lý hóa của đường trắng RS [1-7]
Tên chỉ tiêu

Mức
Hạng A

Hạng B

1. Độ Pol, (0Z), không nhỏ hơn

99,7

99,5

2. Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không
lớn hơn

0,1

0,15

3. Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn

0,07

0,1

4. Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105 C trong 3h, %
khối lượng (m/m), không lớn hơn

0,06

0,07

0

1.4. Quá trình làm sạch nước mía
1.4.1. Mục đích quá trình làm sạch nước mía
Làm sạch nước mía là khâu quan trọng của ngành sản xuất đường. Vì thế, việc làm
sạch nước mía đã được chú ý thích đáng từ khi bắt đầu phát sinh công nghệ chế biến
đường.
Trong công nghệ sản xuất đường, chúng ta phải tiến hành làm sạch nước mía để:


Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những




chất có hoạt tính bề mặt, chất keo.
Trung hòa nước mía hỗn hợp
Loại tất cả những chất rắn lơ lửng ra khỏi nước mía [3-13].

1.4.2. Nguyên lý chung quá trình làm sạch nước mía
Nguyên lý chung của quá trình làm sạch là sử dụng pH, nhiệt độ và các chất điện ly
như: vôi Ca(OH)2, khí SO2, khí CO2, P2O5 nhằm mục đích loại các chất phi đường hữu
cơ và vô cơ ra khỏi nước mía hỗn hợp, hạn chế sự phân hủy và chuyển hóa đường
sacaroza, ngoài ra còn có tác dụng tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu cho sản phẩm.
* Dựa vào tác dụng ngưng tụ keo: hầu hết các keo đều mang điện tích, khi ở trạng
thái trung hòa về điện các keo này có khả năng kết hợp với nhau thành các phân tử lớn
và lắng xuống. Để các phân tử keo trung hòa về điện người ta cho vào nước mía các
chất điện giải mang điện tích trái dấu với phân tử keo.
* Dựa vào khả năng hấp phụ keo của các chất: trong thực tế có nhiều chất có khả
năng hấp phụ keo. Tính chất này phụ thuộc vào hoạt tính và số lượng các mao quản
của chất hấp phụ.
* Dựa vào tác dụng của nhiệt độ: dưới tác dụng của nhiệt độ cao thích hợp, quá
trình kết tủa keo xảy ra mạnh, do nhiệt độ cao làm mất lớp vỏ háo nước keo và làm
tăng sự chuyển động, va chạm các phân tử keo nên các phân tử keo dễ kết hợp lại với
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

12


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

nhau. Mặt khác một số keo có bản chất protein dưới tác dụng của nhiệt độ cao chúng
sẽ bị đông tụ và kết hợp với nhau lắng xuống.
* Dựa vào khả năng tẩy màu của các chất hóa học: các chất tẩy màu hay được sử
dụng như than xương, các muối Ca2+ như Ca3(PO4)2, CaSO3, CaCO3,… Ngoài ra tẩy
màu thường dùng các chất oxy hóa khử như SO2, NaSO3 [8-23].
1.4.2.1. Tác dụng của pH
Nước mía hỗn hợp có pH = 5 ÷ 5.5, trong quá trình làm sạch, do sự biến đổi của pH
dẫn đến các quá trình biến đổi hóa lý và hóa học các chất không đường trong nước
mía và có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm sạch. Việc thay đổi pH có tác dụng:
1. Làm ngưng kết chất keo khi đạt pH đẳng điện của các chất


Với pH < 7 có môi trường axit làm ngưng kết một số chất như asparagine pH = 3,



anbumin pH = 4,6 – 4,9.
Với pH > 7 làm ngưng kết một số protein có trong mía.

2. Làm chuyển hóa đường sacaroza
Khi nước mía ở môi trường axit (pH< 7) sẽ làm chuyển hóa đường sacaroza tạo
thành hỗn hợp đường glucoza và fructoza
H+
C12H22O11 + H2O
C6H12O6 + C6H12O6
Sacaroza
glucoza
fructoza
Khi [H+] tăng thì tốc độ chuyển hóa tăng, tốc độ chuyển hóa còn phụ thuộc vào loại
axit, nồng độ đường, thời gian, nhiệt độ.
Bảng 1.8. Tốc độ chuyển hóa sacaroza của các axit khác nhau [1-41]
Tên axit
Tốc độ chuyển hóa
Tên axit
Tốc dộ chuyển hóa
HCl
100
Axit focmic
1,53
H2SO3
30,40
Axit malic
1,27
(COOH)2
18,60
Axit lactic
1,07
H3PO4
6,20
Axit succinic
0,55
Axit tactric
3,08
Axit axetic
0,40
Axit nitric
1,72
Sự chuyển hóa này không có lợi vì tạo thành đường khử không kết tinh được và gây
mất đường.
3. Làm phân hủy đường sacaroza



Trong môi trường kiềm nhẹ và nhiệt độ thấp thì không có biến đổi gì lớn.
Trong môi trường kiềm và kiềm mạnh và nhiệt độ cao thì đường sacaroza bị phân
hủy thành các sản phẩm khác nhau như axit lactic, axit focmic, ancol, andehyt,
dioxiaxetol,…

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

13


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

4. Làm phân hủy đường khử nếu pH của nước mía vượt quá 7, làm sinh ra những sản
phẩm phụ không có lợi trong quá trình sản xuất
5. Tách loại các chất không đường khác nhau ở từng pH khác nhau




pH = 7-10, các muối vô cơ của Al2O3, P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO dễ bị tách loại.
pH khoảng 7, tách được 50% chất keo (pentozan).
pH khoảng 5,6 trên 98% protein được tách loại.

Khi chọn pH thích hợp để tách loại các chất không đường, không nên tách loại đơn
độc từng loại mà xét một cách toàn diện để tách loại nhiều chát không đường [1-41].
1.4.2.2. Tác dụng của nhiệt độ
* Ảnh hưởng lớn đến hiệu suất làm sạch, nếu khống chế nhiệt độ tốt sẽ:


Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt. Tăng nhanh các quá trình



phản ứng hóa học.
Có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men axit, giảm sự xâm nhập của VSV




vào nước mía.
Giảm tỷ trọng nước mía.
Ngưng tụ chất keo, làm mất nước chất kết tủa, tăng nhanh tốc độ lắng các chất
kết tủa.

* Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thường gặp các trường hợp không tốt sau:





Gây chuyển hóa đường làm tổn thất đường.
Caramen hóa ảnh hưởng màu sắc của nước mía.
Đường khử bị phân hủy tạo chất màu.
Thủy phân vụn mía tạo chất keo.

1.4.2.3. Tác dụng của các chất điện ly
1. Vôi



Trung hòa nước mía hỗn hợp ngăn chặn chuyển hóa đường.
Làm trơ các phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hóa






đường sacaroza.
Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt là đường chuyển hóa, amit.
Tạo điểm đắng điện để ngưng kết các chất keo.
Kết tủa, đông tụ các chất không đường.
Sát trùng nước mía.

+ Ion Ca2+ : kết hợp với các anion tạo muối canxi không tan
Ca2+ + 2A  CaA2
+ Ion OH- : Trung hòa axit tự do. Ion OH- tác dụng với ion kim loại tạo thành muối
2Al3+ + 3Ca2+ + 2(OH)-  2Al(OH)3 + 3Ca2+
Mg2+ + Ca2+ + 2(OH)-

 2Mg(OH)2 + Ca2+

2. SO2
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

14


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ.
Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch.
Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu.





+ Tẩy màu
SO2

+ H2O

 H+

+ HSO3-

HSO3- + H2O

 HSO4- + H2

C=C + H2



Chất màu

H-C-C-H
Chất không màu

+ Ngăn ngừa sự tạo màu:
SO2 không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự tạo màu. Cơ chế ngăn ngừa sự
tạo màu là SO2 bao vây nhóm cacbonyl có khẳ năng tạo chất mằu, ngăn ngừa sự tạo
thành các phức chất sắt và phản ứng ngưng tụ với những chất không đường hữu cơ
khác. Theo sơ đồ sau:
SO2 +

H2O  H+

+

HSO3HSO3

C = O + H2O + SO2  C
OH
Nhờ vậy ngăn ngừa được khả năng tạo melanoidin.


SO2 còn là chất xúc tác chống oxi hóa, ngăn chặn ảnh hưởng không tốt của oxi



không khí.
Làm cho CaSO3 kết tủa tạo thành chất tan.

3. CO2


Tạo kết tủa với vôi, kết tủa tạo thành có khả năng hấp phụ các chất không



đường cùng kết tủa.
Phân ly muối sacarat canxi.

4. P2O5 : Hàm lượng phosphat trong mía là yếu tố rất quan trọng
P2O5 dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành muối photphat canxi kết tủa
Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2  Ca3(PO4)2 + H3PO4 + H2O
Kết tủa tạo thành có tỷ trọng lớn có khả năng hấp phụ các chất keo chất màu cùng
kết tủa [1-42].
1.4.3. Các phương pháp làm sạch

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

15


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Trong công nghệ sản xuất đường phương pháp sản xuất chính là phương pháp làm
sạch nước mía. Được chia làm 3 phương pháp sau: phương pháp vôi, phương pháp sunfit
hoá và phương pháp cacbonat hoá.
1.4.3.1. Phương pháp vôi
Phương pháp vôi có từ lâu đời và là phương pháp đơn giản nhất làm sạch nước mía
chỉ dưới tác dụng của nhiệt và vôi và thu sản phẩm đường thô.
Phương pháp vôi chia làm 3 loại:
 Cho vôi vào nước mía sạnh
 Cho vôi vào nước mía nóng
 Cho vôi nhiều lần đun nóng nhiều lần [1-45].
* Ưu điểm: vôi có khắp mọi nơi, giá rẻ
* Nhược điểm: chỉ dùng để sản đường thô, đường thủ công: đường phèn, đường
thùng, đường thè, đường tán, đường hoa mơ do chất lượng đường không cao và hiệu suất
thu hồi thấp [2-93].
1.4.3.2. Phương pháp cacbonat hóa
Phương pháp cacbonat hóa (còn gọi là phương pháp CO2) là phương pháp dùng phổ
biến ở nhiều nước (Đài Loan, Indonesia). Trong các phương pháp cacbonat hóa thì
phương pháp cacbonat thông thường tức là phương pháp thông CO2 hai lần, thông SO2
hai lần được dùng phổ biến hơn cả [1-53].
* Ưu điểm:
 Hiệu quả làm sạch tốt. Chênh lệch độ tinh khiết của nước mía trong và nước mía


hỗn hợp từ 4-5.
Loại được nhiều keo, chất màu và chất vô cơ (Al2O3, Fe2O3, P2O5, SiO2, MgO).




Hàm lượng muối canxi trong nước mía trong ít.
Đóng cặn ở thiết bị ít, giảm tiêu hao hóa chất thông rửa thiết bị.
Chất lượng sản phẩm tốt, bảo quản lâu và không bị biến màu, hiệu suất thu hồi

cao.
* Nhược điểm:
 Tiêu hao hóa chất nhiều. Lượng vôi dùng gấp 20 lần so với phương pháp SO2 và



10 lần so với phương pháp vôi, dùng nhiều khí CO2.
Sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối phức tạp.
Kỹ thuật thao tác yêu cầu cao. Nếu khống chế không tốt dễ sinh hiện tượng đường
khử phân hủy [2-109][1-54].

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

16


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

1.4.3.3. Phương pháp sunfit hóa
Phương pháp sunfit hóa còn gọi là phương pháp SO2 vì phương pháp này người ta
dùng lưu huỳnh dưới dạng khí SO2 để làm sạch nước mía [1-48].
* Phương pháp sunfit hóa có một số nhược điểm sau:
 Loại chất không đường không tốt, chênh lệch độ tinh khiết cả nước mía trước và



sau làm sạch thấp, đôi khi có trị số âm (tức là sau khi làm sạch chất không đường
tăng lên).
Hàm lượng canxi trong nước mía tường đối nhiều ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự



đóng cặn trong thiết bị bốc hơi, ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi đường.
Khi gặp loại mía xấu, sâu bệnh khó làm sạch thì không thể cho hiệu quả làm sạch



ổn định. Do hiệu quả làm sạch không tốt nên phẩm chất đường thành phẩm của
phương pháp sunfit hóa không bằng phương pháp cacbonat hóa. Trong quá trình
bảo quản đường dễ biến màu do oxi không khí.
Trong quá trình thao tác, đường sacaroza chuyển hóa tương đối lớn, đường khử bị

phân hủy, tổn thất đường trong bùn lọc cao [1-53].
* Ưu điểm:
Phương pháp sunfit hóa trực tiếp sản xuất ra đường trắng. Tuy chất lượng đường trắng
của phương pháp này không bằng phương pháp cacbonat hóa nhưng phương pháp sunfit
hóa có lưu trình công nghệ tương đối ngắn, không đòi hỏi kỹ thuật cao, dễ dàng khống
chế, thiết bị tương đối tốt, tiêu hao hóa chất ít và vốn đầu tư ít hơn phương pháp cacbonat
hóa nên phương pháp sunfit hóa được dùng phổ biến ở nước ta [2-96].
* Phân loại:
Phương pháp sunfit hóa có thể chia làm 3 loại: phương pháp sunfit hóa axit,
phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh, phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ.
1. Phương pháp sunfit hóa axit
Đặc điểm của phương pháp này là xông khí SO2 vào nước mía đến pH axit rồi vôi
vào sau và thu được sản phẩm đường trắng. Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm nên
được dùng rộng rãi trong sản xuất đường trắng RS [1-49].
* Ưu điểm:



Sử dụng nhiều hóa chất làm sạch do đó hiệu quả hơn.
Quy trình công nghệ dài hơn, phức tạp hơn, dừng ở nhiều điểm đẳng điện do



đó có khả năng kết tụ nhiều chất keo.
Sau công đoạn cô đặc có thông SO2 tẩy màu nên phù hợp để sản xuất đường
trắng.

* Nhược điểm:



Quy trình phức tạp do đó đòi hỏi công nhân có trình độ cao.
Tốn kém thiết bị nhiều.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

17


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày



Sau thời gian bảo quản đường sẽ có màu trở lại [3].

2. Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh
Trong quá trình làm sạch nước mía có giai đoạn tiến hành ở pH cao, sử dụng 2
điểm pH. Hiệu quả làm sạch tốt nhưng sự phân hủy đường tương đối lớn, màu nước
mía sẫm, tổn thất lớn nên hiện nay không sử dụng [1-49].
3. Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ
Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ là cho vôi trước và xông SO2 sau. Trong một thời
gian ngắn, nước mía và sữa vôi tiến hành phản ứng, làm cho một số chất keo kết tủa, từ
đố hấp thụ được chất không đường kết tủa theo, loại bỏ chúng ra ngoài [2-96].
Nước mía hỗn hợp qua lọc vụn bã mía, cân, sau khi gia nhiệt lần thứ nhất, gia vôi đến
pH = 8-9 sau đó xông SO2 đến trung tính, tiến hành gia nhiệt lần thứ hai và lắng lọc [296].
* Ưu điểm: Sự kết tủa chất không đường tương đối hoàn toàn, hiệu quả làm sạch
tương đối cao, đóng cặn trong nồi bốc hơi tương đối ít.
* Nhược điểm: Ở môi trường kiềm tính, chất kết tủa không rắn chắc, thể tích nước
bùn lớn, lắng, lọc tương đối chậm. Ngoài ra do tác dụng của kiềm, đường khử dễ dàng bị
phân hủy, tăng màu sắc và hàm lượng muối canxi của nước mía. Do đó, phương pháp này
ít được dùng [2-96].
Phương pháp này có đặc điểm là chỉ tiến hành thông SO2 vào nước mía, không
thông SO2 vào mật chè và sản phẩm đường thô. Phương pháp này áp dụng để sản
xuất đường thô [1-49].

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

18


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

CHƯƠNG 2:

CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1. Chọn phương pháp
2.1.1. Phương pháp lấy nước mía
Đối với phương pháp lấy nước mía em chọn phương pháp ép để đơn giản, dễ thao tác
và nước mía thu được không bị loãng nên tiết kiệm hơi cho quá trình cô đặc, rút ngắn
thời gian bốc hơi để tránh gây sự chuyển hóa đường và các phản ứng caramel làm đậm
màu nước mía. Trong điều kiện nước Việt Nam hiện nay việc áp dụng phương pháp ép là
hợp lý nhất. Với phương pháp ép tuy hiệu quả thấp hơn phương pháp khuếch tán nhưng ở
Việt Nam đã có các chuyên gia giỏi và đào tạo công nhân mà không cần mời chuyên gia
nước ngoài về. Thiết bị trong nước sẽ đỡ chi phí đầu tư và vận chuyển, khi gặp sự cố có
thể tự điều chỉnh. Còn phương pháp khuếch tán thì nhà máy phải đầu tư, vận chuyển thiết
bị từ nước ngoài về cũng như cũng phải mời các chuyên gia cũng như kỹ sư nước ngoài.
Như vậy chi phí đầu tư lại rất cao, khó vận hành cũng như sửa chữa.
2.1.2. Phương pháp làm sạch nước mía hỗn hợp (NMHH)
Làm sạch là một công đoạn rất quan trọng, nhằm trung hòa lượng nước mía hỗn hợp,
ngăn ngừa sự chuyển hóa đường sacaroza, loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mia
hỗn hợp, đặc biệt là chất có hoạt tính bề mặt và chất keo, loại những chất rắn lơ lửng ra
khỏi nước mía, quyết định tính chất và hiệu suất thu hồi.
Ngày nay có rất nhiều phương pháp làm sạch nước mía như đã nêu ở chương 1. Tuy
nhiên qua những phân tích ở chương 1 ta thấy phương pháp sunfit hoá axit tính là sự lựa
chọn của hầu hết các nhà máy đường hiện đại. Và đó cũng chính là phương pháp em chọn
để thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS. Vì:
- Sản xuất đường RS cần có chế độ tẩy màu nên không thể sử dụng phương pháp vôi.
- Phương pháp sunfit hóa và cacbonat hóa có tính vượt trội hơn, phù hợp để dùng
trong một nhà máy đường hiện đại và để sản xuất đường RS. Nhưng với những chỉ tiêu
chất lượng của đường RS thì dùng phương pháp sunfit hóa cũng có thể đáp ứng được và
đỡ tốn kém.
- Làm sạch bằng phương pháp sunfit hóa axit tính có thiết bị, quy trình công nghệ,
quản lý điều hành đều đơn giản, vốn đầu tư ít.
- Tổn thất hóa chất lưu huỳnh và vôi là ít nhất.
- Hiệu suất làm sạch tăng hơn so với các phương pháp khác.
- Được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đường nên nếu có vấn đề về kỹ thuật thì
luôn có kiến thức và kinh nghiệm sẵn để xử lý tốt.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

19


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

2.2. Quy trình công nghệ làm sạch nước mía trong sản xuất đường RS [1-49].

Nước mía hỗn hợp

Ca(OH)2

Gia vôi sơ bộ (pH=6,5-7,0)

P2O5 (350 - 400ppm)

Gia nhiệt 1 (t0=60-700C)

SO2

Ca(OH)2

Thông SO2 lần 1 (pH=3,0 - 4,0)

Trung hòa (pH=7,1 -7,3)

Gia nhiệt 2 (t0=100-1040C)
Lắng

Bùn

Nước bùn

Nước lọc trong

Lọc chân không

Gia nhiệt 3 (t0=115 - 1250C)

Nước lọc trong

Cô đặc
Thông SO2 lần 2 (pH=6,0-6,2)

Lọc kiểm tra

Mật chè trong

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

20


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

2.3. Thuyết minh quy trình công nghệ
2.3.1. Gia vôi sơ bộ
1. Mục đích



Làm trung hoà các acid hữu cơ và vô cơ.
Tạo những điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo, khi các chất keo lắng
xuống chúng sẽ kéo theo những chất lơ lững và nhưng chất không đường khác



cùng lắng xuống.
Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hoá





đường saccaroza.
Kết tủa hoặc đông tụ các chất không đường (ví dụ như albumin).
Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt là đường chuyển hoá.
Amit có tác dụng diệt trùng ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật.

2. Điều kiện kỹ thuật
NMHH thường được cho vôi sơ bộ đến pH = 6,5 – 7,0
3. Thiết bị
Chọn thiết bị gia vôi sơ bộ dạng hình trụ, làm việc liên tục có cánh khuấy

Hình 2.1. Hệ thống gia vôi có cánh khuấy [Nhà máy đường Phổ Phong-Quảng
Ngãi]

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

21


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

2.3.2. Gia nhiệt 1
1. Mục đích
Nâng nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 50 � 600C nhằm:


Tăng cường vận tốc các phản ứng hoá học và hạn chế sự phát triển của các vi




sinh vật.
Tăng tốc độ phản ứng tạo kết tủa Ca3(PO4)2 tăng khả năng hấp thụ các chất keo.
Tách một phần không khí giảm sự tạo bọt.

Sau khi cho vôi và gia nhiệt nước mía, anbumin, H3PO4 và một phần các chất không
đường khác ngưng tụ tách ra và sau đó tiếp tục phản ứng giữa H3PO4 và vôi hình thành
chất kết tủa CaSO3 tương đối hoàn toàn do Ca3(PO4)2 đã hấp phụ chất keo và chất không
đường trong nước mía. Như vậy tác dụng của việc cho H3PO4 là làm sạch nước mía và
tạo điều kiện thuận lợi cho CaSO3 kết tủa hoàn toàn [2-101].
2. Điều kiện kỹ thuật
Nhiệt độ gia nhiệt không được lớn hơn 600C. Vì lúc nhiệt độ lớn hơn 600C, anbumin
bắt đầu biến tính và ngưng kết, tùy theo nhiệt độ tăng cao mà tăng lên. Nâng cao nhiệt độ
còn thúc đẩy phản ứng giữa H3PO4 với các tác dụng hóa học khác, có lợi cho hiệu quả
làm sạch.
Bảng 2.1. Ảnh hưởng của nhiệt dộ gia nhiệt 1 đến hiệu quả làm sạch [2-101]
Nhiệt độ gia nhiệt (0C)
Hiệu số AP làm sạch

60
0,37

65
0,73

70
0,91

75
1,27

Nhưng khi dùng nhiệt độ quá cao, thì sự hấp thụ của SO2 khó khăn và tăng nhanh sự
chuyển hóa đường. Do đó, nhiệt độ gia nhiệt 1 chỉ trong phạm vi 60-700C (không nhỏ
hơn 600C)
3. Thiết bị
* Cấu tạo: vỏ ngoài là hình trụ đứng. Hai đầu là hai nắp đóng mở nhờ gông, ghi và
khóa. Ở giữa hai nắp và tấm gắn ống chùm là các ngăn phân phối được sắp xếp tạo thành
đường thông. Bên trong chia làm 8 ngăn, mặt trên chia làm 9 ngăn, mặt dưới chia làm 8
ngăn được bố trí so le nhau, mỗi ngăn có 22 ống.
Chọn thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng vì:
 Hệ số cấp nhiệt cao, bề mặt trao đổi nhiệt lớn, hiệu quả trao đổi nhiệt tăng.
 Dễ vệ sinh và sửa chữa.
 Cấu trúc chắn chắc chắn và gọn gàng.
 Tiết kiệm diện tích lắp đặt.
Hình 2.2. Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng

SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

22


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

2.3.3. Thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà
1. Mục đích
* Thông SO2 lần 1: Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ có thể hấp phụ các chất
không đường, chất màu, chất keo và tạp chất lơ lửng có trong nước mía cùng kết tủa, từ
đó nâng cao hiệu suất làm sạch nước mía.
* Gia vôi trung hòa:
 Do sau khi xông SO2 thì pH của nước mía giảm nên ta cần trung hòa nước mía để


đưa về pH trung tính nhằm tránh hiện tượng mất đường do sacaroza chuyển hóa.
Tạo nhiều hơn các kết tủa CaSO3 để tăng mức độ hấp thụ các chất không đường



có trong nước mía.
Tạo thêm điểm đẳng điện để ngưng kết thêm một số chất keo.

Một số phản ứng đặc trưng của quá trình trên.
SO2

+ H 2O

 H2SO3

Ca(OH)2 + H2SO3  CaSO3 + H2O
Sau khi thông SO2 lần 1, nước mía có pH = 3,0– 4,0, với pH này sẽ gây chuyển hoá
đường. Vì vậy phải tiến hành trung hoà ngay bằng sữa vôi để nâng pH nước mía lên
7,1 – 7,3.
2. Điều kiện kỹ thuật
 Sử dụng SO2 dưới dạng khí. Được tiến hành trước bốc hơi. Dung dịch sau khi
xông SO2 có pH = 3,0 – 4,0.
Cường độ SO2 = 14- 16 tương đương 1,4- 1,6 g/lít nước mía
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

23


Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy sản xuất đường RS năng suất 2560 tấn mía/ngày

Cường độ SO2 ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái chất kết tủa tạo thành. Lúc cường độ
SO2 thấp (0,4 – 0,6 g/l) do tỉ suất H2SO3 hình thành chất kết tủa tương đối thấp, hạt
CaSO3 sinh thành không nhiều. Lúc cường độ SO2 và hiệu suất kết tủa CaSO3 tương đối
cao, tro và canxi trong nước mía giảm, lượng chất keo giảm. Lúc cường độ SO2 đạt
1,2g/l, độ tinh khiết nước mía tăng lên rõ rệt, rất ít xuất hiện chênh lệch độ tinh khiết âm
(trừ khi thao tác và quản lý quá kém) [2-103].
 Sau khi trung hòa pH nước mía đạt 7,1 – 7,3.
Bảng 2.2. Ảnh hưởng cường độ SO2 đến chất lượng nước mía [2-103]
Cường độ SO2 (ml)

Nước mía trong
CaO/Bx
Chất keo/Bx
0,53
3,90
0,45
3,85
0,40
3,51

0

5 ± 0,5
10 ± 0,5
15 ± 0,5
3. Thiết bị:

Độ màu ( St)
84
67
65

Tro/Bx
3,03
2,97
2,63

Thiết bị của công đoạn này là thiết bị trung hoà kiểu ống đứng, có cánh khuấy, làm
việc liên tục. Với thiết bị này thì quá trình thông SO2 và quá trình trung hoà được tiến
hành trong cùng một thiết bị, có tác dụng giảm sự chuyển hoá đường. Vì quá trình
thông SO2 làm pH giảm mạnh, ở pH này đường sẽ chuyển hóa rất lớn nên cần phải trung
hòa nhanh.
Thiết bị gồm hai phần: phần trên có tác dụng là nơi thực hiện quá trình xông SO2
cho nước mía phần dưới có tác dụng là nơi thực hiện quá trình trung hòa. Với thiết bị
này thì khí SO2 tự vào, hệ thống lưu huỳnh làm việc áp suất âm, không cần thiết bị nén
không khí, SO2 không ra ngoài không khí. Hiệu suất hấp thụ tương đối cao trên 90 –
95% đạt cường độ SO2 cao có thể tới 15 - 18ml.
2.3.4. Gia nhiệt 2
1. Mục đích:





Làm giảm độ nhớt của dung dịch.
Tăng cường quá trình lắng và ngưng kết keo.
Giảm tỷ trọng nước mía.
Tăng hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật.

2. Điều kiện kỹ thuật
Nhiệt độ t0= 100- 1040C.
3. Thiết bị
Quá trình này được tiến hành bởi thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm, nước mía sau
khi gia nhiệt 2 có nhiệt độ 100 – 104 0C.
2.3.5. Lắng trong
1. Mục đích
SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

24


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×