thiết kế nhà máy đường năng suất 10000 tấn mía/ngày theo phương pháp làm sạch sunfit hóa axit tính

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ta vốn là một nước nông nghiệp đang trong quá trình công nghiệp
hóa - hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh đó, với những yếu tố điều kiện tự nhiên
thuận lợi rất phù hợp đối với sự phát triển nông nghiệp, đặc biệt là cây mía.
Ngành mía đường là một trong những ngành có nhiều tiềm năng để phát triển và
ưu tiên đầu tư hàng đầu. Đầu tư vào ngành mía đường để đáp ứng được nhu cầu
tiêu thụ đường trong nước đang ngày càng cao, đồng thời phục vụ cho xuất khẩu
đường ra thế giới để thu thêm lợi nhuận. Tuy nhiên, trong thực tế hiện nay thì
vẫn còn một số thực trạng ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của ngành mía đường
như thiết bị cũ kĩ, lạc hậu và giá thành đường nội cao hơn so với đường nhập
khẩu nên việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp để giải quyết các vấn đề trên là
việc làm cần thiết.
Đường có ý nghĩa rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Đường là
sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và cung cấp cho cơ thể một
lượng năng lượng lớn (1kg đường cung cấp cho cơ thể khoảng 4000 kcal).
Ngoài ra, nó còn là nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành
công nghiệp khác như đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát, dược hoá học,…
Trong công nghiệp sản xuất đường mía ngoài sản phẩm chính là đường
sacaroza thì người ta còn tận dụng các bán thành phẩm như mật rĩ đường dùng
sản xuất cồn, mì chính. Bã mía làm nguyên liệu để đốt, sản xuất giấy, ván, than
hoạt tính và làm nguyên liệu cho ngành hoá chất. Bùn lọc được dùng để sản xuất
làm phân bón vi sinh phục vụ nông nghiệp.
Để thỏa mãn những vấn đề trên thì việc xây dựng một nhà máy đường để
giải quyết được nhu cầu tiêu dùng của con người, đặc biệt là giải quyết được
vùng nguyên liệu, tạo công ăn việc làm cho người nông dân trồng mía, đồng
thời duy trì được truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời là một hướng đi rất
thực với thực tế Việt Nam hiện nay. Chính vì vậy, đề tài: “Thiết kế nhà máy
đường năng suất 10000 tấn mía/ngày theo phương pháp làm sạch sunfit hóa
axit tính” được thực hiện sẽ mang lại hiệu quả thực tiễn cao.
1
PHẦN 1

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, Gia Lai đã và đang đẩy
mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng giảm dần tỷ trọng nông nghiệp,
tăng mạnh tỷ trọng công nghiệp - xây dựng và dịch vụ. Với lợi thế về nguồn tài
nguyên đất thuận lợi phát triển vùng nguyên liệu như: cà phê, hồ tiêu, cao su,
mía, mì, bắp…là điều kiện cần thiết để thúc đẩy, phát triển mạnh công nghiệp
chế biến nông - lâm sản phục vụ cho tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. Qua khảo
sát thực tế cho thấy mặc dù hiện nay trên địa bàn tỉnh đã có nhà máy đường An
Khê của công ty cổ phần đường Quảng Ngãi nhưng công suất của nhà máy này
vẫn chưa đáp ứng được tình trạng ứ đọng nguyên liệu mía đang diễn ra rất
thường xuyên trong thời gian gần đây. Do vậy, tôi chọn Gia Lai để xây dựng
nhà máy nhằm giải quyết tình trạng trên và tạo công ăn việc làm cho nguồn nhân
lực dồi dào hiện có.
1.1. Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng nhà máy [11, 16]
Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp An Khê thuộc địa phận thị xã An
Khê - Gia lai. Thị xã An Khê là cửa ngõ phía đông bắc của tỉnh Gia Lai, nằm
trên quốc lộ 19 từ thị trấn An Nhơn (Bình Định) đi Pleiku, cách Pleiku 90 km,
cách Quy Nhơn 79 km, trên đèo An Khê (giáp huyện Tây Sơn, tỉnh Bình Định).
An Khê nằm ở sườn phía đông của dãy Trường Sơn, trên bậc thềm
chuyển tiếp giữa cao nguyên và miền duyên hải Trung bộ nên có khí hậu nhiệt
đới gió mùa cao nguyên, có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 11,
mùa khô từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau. Nhiệt độ trung bình năm 23
0
C, độ
ẩm trung bình 81 % , lượng mưa trung bình từ 1.200mm÷1.750 mm/năm; tốc độ
gió trung bình 3,5 m/s, hướng gió chính là đông bắc - tây nam.
1.2. Vùng nguyên liệu [11, 17]
Nguyên liệu được cung cấp từ các vùng ngay trong tỉnh và ở các tỉnh
lân cận như Quảng Ngãi, Kon Tum, Bình Định,… Với vùng nguyên liệu như
vậy sẽ đủ cung cấp cho nhà máy sản xuất theo đúng năng suất thiết kế.

Khoảng cách từ các vùng nguyên liệu đến nhà máy không lớn lắm, do đó quá
trình vận chuyển nguyên liệu về nhà máy dễ dàng, phương pháp vận chuyển
chủ yếu bằng đường bộ.
2
Ngoài ra, khi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất
thuận lợi ta cần mở rộng thêm vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho nông
dân, khuyến khích dùng giống mới đạt năng suất cao.
1.3. Hợp tác hóa - Liên hiệp hóa [11, 19]
Nhà máy hợp tác hóa với các nhà máy khác trong khu công nghiệp để tận
dụng chung những công trình giao thông vận tải, điện - nước - hơi, công trình
phúc lợi tập thể, vấn đề tiêu thụ sản phẩm…sẽ có tác dụng giảm thời gian xây
dựng, giảm vốn đầu tư.
Việc hợp tác liên kết sản xuất này giúp cho các nhà máy chủ động hơn về
nguyên liệu sản xuất. Ngoài ra, hiện nay trên địa bàn tỉnh cũng đã có rất nhiều
khu công nghiệp đang được đầu tư phát triển mạnh nên sẽ tạo điều kiện thuận
lợi để tìm nơi tiêu thụ sản phẩm và các bán thành phẩm như rĩ đường, bùn lọc,…
từ đó rút ngắn được thời gian thu hồi vốn và nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà
máy.
1.4. Nguồn cung cấp hơi [11]
Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho
các quá trình: đun nóng, bốc hơi, cô đặc, sấy…Do đó, nhà máy cần thiết kế lò
hơi với áp lực cao và công suất lớn để đảm bảo cung cấp hơi liên tục cho nhà
máy. Đồng thời, để tiết kiệm chi phí sản xuất hơi cho nhà máy thì trong quá
trình sản xuất sẽ tận dụng hơi thứ ở công đoạn bốc hơi để bổ sung cho quá trình
gia nhiệt, nấu đường,…
1.5. Nguồn cung cấp điện [11]
Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích như: chạy môtơ các che ép,
băng chuyền, gàu tải, sấy, ly tâm, chiếu sáng cho sản xuất và dùng cho sinh
hoạt chủ yếu được lấy từ trạm turbine hơi của nhà máy khi sản xuất.
Ngoài ra nhà máy còn sử dụng nguồn điện lưới quốc gia 500 KV qua trạm

biến áp của địa phương hạ thế xuống còn 220V÷380V để hỗ trợ cho sản xuất khi
khởi động máy, cũng như ngoài vụ sản xuất. Để chủ động cho nhà máy hoạt động
liên tục cần lắp đặt thêm một máy phát điện dự phòng khi có sự cố mất điện.
1.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu dùng chủ yếu trong nhà máy là bã mía lấy sau công đoạn ép để
đốt lò cung cấp nhiệt cho nhà máy, nhưng để đề phòng trong các trường hợp đầu
mùa vụ sản xuất không có nhiên liệu nhà máy còn sử dụng thêm than, dầu FO
được mua từ các cửa hàng xăng dầu trong tỉnh.
3
1.7. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước
Trong quá trình sản xuất nhà máy đường mía sử dụng rất nhiều nước cung
cấp cho việc rửa bã, lò hơi, làm nguội máy móc, thiết bị, sinh hoạt…lượng nước
nhà máy sử dụng có thể gấp 10÷12 lần so với nguyên liệu. Nước chủ yếu lấy từ
sông Ba và phải có hệ thống xử lý trước khi đưa vào sản xuất do nguồn nước
còn chứa nhiều tạp chất.
Hệ thống xử lý nước chủ yếu là các thiết bị lắng, lọc và khử trùng. Bên
cạnh đó có thể sử dụng các biện pháp hóa học hay nhựa trao đổi ion để làm mềm
nước và đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng nước.
1.8. Nước thải [6]
Trong nhà máy đường có 1 lượng lớn nước thải vệ sinh công nghiệp,
nước rửa các thiết bị, nước thải sinh hoạt…có độ nhiễm bẩn lớn bao gồm rất
nhiều chất tồn tại dưới các dạng khác nhau, là môi trường thuận lợi cho vi sinh
vật phát triển, nếu thải ra môi trường mà không qua xử lý sẽ ảnh hưởng đến sức
khoẻ công nhân, môi trường khu dân cư xung quanh nhà máy. Nước thải của
nhà máy sau khi được xử lý qua các giai đoạn lắng, lọc sẽ được thoát ra ngoài
theo hệ thống thoát nước của nhà máy.
Nhà máy phải có hệ thống thải nước riêng và kết hợp tận dụng hệ thống
thoát nước của khu công nghiệp để tránh đọng nước làm ngập móng tường,
móng cột ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng. Hệ thống thoát nước và xử lý nước
thải phải hoàn chỉnh, đảm bảo không làm ô nhiễm môi trường.

1.9. Nguồn cung cấp nhân công [16, 19]
Tỉnh Gia Lai là tỉnh đông dân cư nên là nguồn lao động dồi dào. Sử dụng
công nhân ngay tại địa phương sẽ hạn chế được những phiền phức về mặt xã
hội. Ngoài ra đội ngũ cán bộ, kĩ sư được thu nhận từ các trường đại học - cao
đẳng có chất lượng ở khu vực miền Trung - Tây Nguyên như trường Đại học
Huế, Đại học Đà Nẵng, Đại học Tây Nguyên,…
Mặt khác nhà máy cũng cần thường xuyên thực hiện các lớp đào tạo cơ
bản cho công nhân, đội ngũ cán bộ kỹ thuật để dễ dàng nắm bắt được các tiến bộ
và thành tựu khoa học kỹ thuật mới của các nước tiên tiến trên thế giới, góp
phần cải tiến công nghệ phục vụ cho quá trình sản xuất.
1.10. Giao thông vận tải [16, 17]
4
Đường đến An Khê tương đối thuận lợi, có quốc lộ 19 nối vùng duyên hải
miền Trung với Tây Nguyên và đông bắc Campuchia; tỉnh lộ 669, 674 nối An
Khê và các huyện phía đông của tỉnh với các trục đường huyết mạch qua thị xã
đã tạo cho An Khê có được vị trí thông thương tốt. Nhà máy được xây dựng trên
cơ sở hệ thống giao thông đảm bảo sẽ giúp cho quá trình vận chuyển nguyên vật
liệu về nhà máy, vận chuyển đưa sản phẩm, phụ phẩm đến nơi tiêu thụ được
thuận tiện và giảm được chi phí vận chuyển.
1.11. Nguồn tiêu thụ sản phẩm [11, 16]
Sản phẩm nhà máy sẽ được tiêu thụ trong tỉnh, các tỉnh lân cận và có thể
cho xuất khẩu. Nhà máy phải có bộ phận giới thiệu sản phẩm riêng, thành lập
các đại lý bán sỉ, bán lẻ đường, liên hệ với các nhà máy, cơ sở tiêu thụ đường
trong và ngoài tỉnh để tiêu thụ đường với các hợp đồng cung cấp lâu dài. Nếu
nhà máy thực hiện được các vấn đề trên, với giá cả hợp lý thì việc tiêu thụ sản
phẩm sẽ rất thuận lợi.
Kết luận: Qua những phân tích trên cho thấy việc xây dựng một nhà máy
đường với năng suất 10000 tấn mía/ngày tại KCN An Khê - Thị xã An Khê -
Gia Lai là hoàn toàn thuận lợi, có thể giải quyết được nguồn nguyên liệu mía bị
ứ đọng hàng năm và tạo công ăn việc làm cho lượng nhân công đông đúc ở đây.

5
PHẦN 2
CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Việc sản xuất đường cũng giống như sản xuất các sản phẩm thực phẩm
khác, để sản phẩm tạo thành đạt được các yêu cầu về cảm quan và chất lượng thì
đòi hỏi cần phải có một dây chuyền công nghệ sản xuất phù hợp.
2.1. Chọn dây chuyền công nghệ
2.1.1. Chọn phương pháp lấy nước mía [5, 67-73]
Trong công nghệ đường hiện nay, để lấy nước mía ra khỏi cây mía người
ta sử dụng 2 phương pháp chính là phương pháp ép và phương pháp khuếch tán.
Mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng.
- Phương pháp ép: đây là phương pháp được sử dụng phổ biến ở các nhà
máy đường. Nguyên lý chung của phương pháp này là dùng lực cơ học (xé và ép
dập) làm biến đổi thể tích của cây mía, từ đó phá vỡ tổ chức tế bào của cây mía
để lấy nước mía. Nước mía thu được của quá trình ép không loãng nên tiết kiệm
hơi cho quá trình cô đặc, giảm thời gian bốc hơi nâng cao hiệu quả sản xuất.
Phương pháp cho hiệu suất không cao thường chỉ đạt 95÷97%, hiệu suất thu hồi
đường thấp. Và hệ máy ép cồng kềnh, tiêu hao năng lượng lớn và công suất lớn.
- Phương pháp khuếch tán: là phương pháp trong đó những tế bào của củ cải
đường hay mía được ngâm vào trong nước hay trong một dung dịch có nồng độ
đường thấp hơn nồng độ đường của củ cải hay mía, nhường lại cho nước hay
dung dịch đó một phần hay tổng lượng đường có trong đó.
Qua quá trình tìm hiểu thực tế thì đều cho thấy rằng phương pháp khuếch
tán có nhiều ưu điểm hơn phương pháp ép. Chẳng hạn như phương pháp
khuếch tán cho hiệu suất thu hồi đường cao hơn, khả năng tổn hao năng lượng
thấp hơn và vốn đầu tư cũng thấp hơn. Tuy nhiên, với tình hình sản xuất thực
tế hiện nay ở nước ta thì chưa đáp ứng được các điều kiện thuận lợi để tiến
hành phương pháp khuếch tán (về trình độ công nhân, việc vận hành và điều
chỉnh thiết bị,…), do đó tôi chọn phương pháp ép để lấy nước mía.
2.1.2. Chọn phương pháp làm sạch nước mía

Hiện nay, có 3 phương pháp làm sạch nước mía trong công nghiệp: phương
pháp cacbonat hoá, phương pháp vôi, phương pháp sunfit hoá. Tuy nhiên,
phương pháp vôi chỉ sản xuất đường thô còn sản xuất đường trắng là phương
pháp cacbonat hoá và sunfit hoá. Phương pháp CO
2
cho hiệu suất thu hồi
6
đường cao, sản phẩm đường tốt nhưng phương pháp CO
2
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 Vì vậy, để sản xuất đường trắng thì tôi chọn
phương pháp SO
2
với những ưu điểm như: lưu trình công nghệ tương đối ngắn,
thiết bị tương đối ít, hoá chất dùng ít, quản lý và thao tác thuận lợi.
2.1.2.1. Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh
Trong quá trình làm sạch nước mía có giai đoạn tiến hành ở pH cao.
Phương pháp này tốt nhất đối với loại mía xấu, mía sâu bệnh nhưng sự phân
huỷ đường tương đối lớn, màu sắc nước mía đậm, tổn thất đường nhiều nên
hiện nay không sử dụng.
2.1.2.2. Phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ
Sản xuất đường thô và nước mía được gia vôi đến pH = 8÷9 sau đó
thông SO
2
đến pH = 6,8÷7,2 (thông SO
2
vào nước mía không thông vào mật
chè và sản phẩm đường thô).
2.1.2.3. Phương pháp sunfit hoá axit tính:

Thông SO
2
vào nước mía đến pH axit cao (pH = 3,4÷3,8), lợi dụng điểm
đẳng điện ngưng kết keo và thông SO
2
vào mật chè để tẩy màu, sản phẩm là
đường kính trắng.
Mặc dù có nhiều nhược điểm nhưng đây cũng là phương pháp có rất nhiều
ưu điểm nên thường được lựa chọn sử dụng rộng rãi trong sản xuất đường như
lượng tiêu hao hóa chất tương đối ít, sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối đơn
giản, dễ vận hành, vốn đầu tư ít. Do vậy tôi chọn phương pháp làm sạch sunfit
hóa axit tính để làm
sạch nước mía.
2.1.3. Chọn phương pháp và chế độ nấu
2.1.3.1. Chọn phương pháp nấu
- Nấu liên tục: cho hiệu quả cao vì độ quá bão hòa luôn luôn được giữ cố
định, sự truyền nhiệt, sự bay hơi và kết tinh không bị đứt đoạn, tốc độ kết tinh
tăng, giảm tinh thể dại do đó có thể áp dụng cho đường thô và đường trắng. Tuy
nhiên phương pháp này lại có những nhược điểm sau: thiết bị phức tạp, thao tác
khó, đòi hỏi các thiết bị, dụng cụ kiểm tra thao tác đồng bộ. Để áp dụng hệ
thống nấu liên tục cần: tốc độ cho nguyên liệu phải ổn định, tốc độ cho nhân tinh
thể phải được tính toán chi tiết, thiết lập được tỷ lệ giữa kích thước tinh thể
giống và kích thước tinh thể của sản phẩm.
7
- Nấu gián đoạn: phương pháp nấu gián đoạn có ưu điểm là thiết bị đơn giản,
dễ khống chế, dễ thao tác.
Từ những phân tích trên tôi đã chọn phương pháp nấu đường gián đoạn bởi
vì so với thực tế sản xuất hiện nay ở nước ta thì việc đầu tư thiết bị đắt tiền,
phức tạp lại đòi hỏi trình độ công nhân cao là rất khó đáp ứng.
2.1.3.2. Chọn chế độ nấu

đường [5, 10]
Hiện nay, có các chế độ nấu đường sau: nấu 2 hệ, nấu 3 hệ, nấu 4 hệ. Đối
với chế độ nấu 2 hệ, thường áp dụng cho nấu đường thô và mật chè có độ tinh
khiết thấp. Chế độ nấu 4 hệ giảm được tổn thất đường trong mật cuối và mật chè
có độ tinh khiết cao tuy nhiên dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn thiết bị. Do
đó tôi chọn chế độ nấu 3 hệ vì độ tinh khiết cao và thiết bị không quá phức tạp.
Nguyên lý của hệ thống nấu đường 3 hệ được thể hiện qua hình 2.1.
Hình 2.1. Sơ đồ nấu đường 3 hệ A-B-C
2.1.4.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ [5, 10]
Sơ đồ dây chuyền công nghệ được thể hiện qua hình 2.2.
8
Đường hồ
Hồi dung
Mật chè
Giống B Giống C
Non C
Cát C Mật rĩ
Non B
Cát B Mật B
Non A
Cát A A
1
A
2
9
Kiểm tra kim loại
Búa đập tơi
Kiểm tra CCS
Mía cây

Cân mía
Cẩu mía
Bàn lùa
Máy khỏa bằng
Băng tải
Dao băm I
Dao băm II
Máy ép
Bã
Lò hơi
Nước mía hỗn hợp
(pH = 5÷5,5)
10
Sữa vôi
Lắng
Nước chè trong
Gia nhiệt 3
(t
0
= 110÷115
0
C)
Cô đặc đa hiệu
Nước bùn
Lọc chân không
BùnNước lọc trong
Gia vôi sơ bộ
(pH = 6÷6,5)
Gia nhiệt 1
(t

0
= 60÷70
0
C)
Thông SO
2
lần 1
(pH =3,4÷3,8)
Gia vôi trung hòa
(pH = 7,1÷7,2)
Sữa vôi
SO
2
Gia nhiệt 2
(t
0
= 100÷105
0
C)
Tản hơi
Phân vi sinh
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ
11
Nấu đường
Trợ tinh
Ly tâm
Sấy thùng quay
Sàng phân loại
Cân
Đóng bao

Thành phẩm
Thông SO
2
lần 2
(pH = 4,8÷5,0)
Mật chè tinh
(Bx =60÷65 %)
Nấu đường
Mật chè thô
(Bx = 55÷60 %)
2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ [5, 10, 15]
2.2.1. Thu nhận và xử lý mía trước khi ép
Nguyên liệu mía sau khi thu hoạch được vận chuyển về nhà máy và qua
khoan lấy mẫu để xác định chữ đường nhằm định giá cho người bán. Sau đó
được vận chuyển qua hệ thống cân xe tải để tính khối lượng mía đưa vào sản
xuất. Tiếp theo, mía được chuyển về bãi tập kết và nhờ giàn cẩu mía để bốc dỡ
mía xuống sân bãi hoặc cẩu mía lên bàn lùa mía. Trên bàn lùa mía người ta có
gắn máy khỏa bằng để san bằng mía và đưa xuống dao băm cho đồng đều.
Mía được băng tải mía đưa lần lượt qua hệ thống dao băm I và II để xé nhỏ
mía và làm cho quá trình ép đạt hiệu quả hơn. Sau khi xé tơi, mía được băng
tải vận chuyển qua hệ thống máy dò tìm kim loại để loại bỏ các tạp chất có
trong mía.
2.2.2. Ép mía
Mục đích của quá trình ép: nhằm lấy kiệt lượng nước có trong nguyên liệu
đến mức tối đa cho phép để đạt được hiệu suất và năng suất cao. Hệ thống máy
ép gồm có 6 bộ trục ép. Ngoài bộ ép dập có 3 trục thì mỗi bộ ép còn lại có 4
trục chính gồm trục đỉnh, trục trước, trục sau và trục cưỡng bức nhằm nạp liệu
vào dễ dàng hơn và nâng cao hơn hiệu suất ép.
Trong quá trình ép, để tăng hiệu quả người ta sử dụng phương pháp thẩm
thấu kép để rút kiệt lượng đường còn sót lại trong bã. Nguyên lí của phương

pháp này là nước nhiều đường phun vào bã nhiều đường, nước ít đường phun
vào bã ít đường. Nước mía lấy ra ở máy ép 3 và 4 được bơm lên thẩm thấu cho
bã ở sau máy ép 1 và 2, còn nước nóng thẩm thấu được cho vào sau máy ép 3
và một phần cho vào sau máy ép 2. Lượng nước thẩm thấu cho vào khoảng 28
% so với mía ở nhiệt độ 55÷60
0
C. Ở máy ép 1 và 2 ta thu được nước mía hỗn
hợp có Bx = 12÷15 %, pH = 5,0÷5,5 và đưa đến khu làm sạch. Bã sau khi ép
có Pol < 2 %, độ ẩm < 50 % đưa vào lò hơi.
12
Sơ đồ hệ thống ép kết hợp phương pháp thẩm thấu kép được thể hiện ở
hình 2.3.

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống thẩm thấu kép
2.2.3. Làm sạch nước mía
2.2.3.1. Gia vôi sơ bộ
Công đoạn này nhằm trung hoà nước mía hỗn hợp (NMHH), ngăn ngừa sự
chuyển hoá đường, kết tủa và đông tụ một số chất keo, ức chế sự phát triển của
vi sinh vật do tác dụng của ion Ca
2+
đối với chất nguyên sinh của tế bào vi sinh
vật. Gia vôi sơ bộ có nồng độ sữa vôi 5÷8 Be, lượng P
2
O
5
cần bổ sung vào
nước mía: 300÷400 ppm, độ pH của nước mía sau khi gia vôi sơ bộ: 6÷6,5.
2.2.3.2. Gia nhiệt 1
Sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng để gia nhiệt nước mía
lên 60÷70

0
C nhằm mục đích:
+ Làm mất nước của keo ưa nước, tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo.
+ Tăng nhanh tốc độ phản ứng hóa học.
+ Ở nhiệt độ càng cao sự hòa tan của nước muối CaSO
3
, CaSO
4
càng giảm,
kết tủa càng hoàn toàn, khi thông SO
2
ít tạo hiện tượng quá bão hòa, giảm đóng
cặn ở thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt.
2.2.3.3. Thông SO
2
lần 1 và gia vôi trung hoà
Sử dụng thiết bị trung hoà đường ống kiểu đứng để thực hiện quá trình
thông SO
2
và trung hòa nhằm 2 mục đích:
+ Thông SO
2
lần 1: tạo kết tủa CaSO
3
có tính hấp phụ các chất không
đường, chất màu kết tủa.
13
Mía
vào
NMHH

Bã
Nước thẩm thấu
+ Gia vôi trung hòa: tạo kết tủa CaSO
3
và ngưng kết một số chất keo.
Quá trình thông SO
2
và quá trình trung hòa được tiến hành trong cùng một
thiết bị, có tác dụng giảm sự chuyển hoá đường. Sau khi thông SO
2
lần 1, nước
mía có pH = 3,4÷3,8, pH này sẽ gây chuyển hoá đường. Vì vậy phải tiến hành
trung hoà ngay bằng sữa vôi để nâng pH lên 7,1÷7,2.
2.2.3.4. Gi
a
nhi
ệt
2
Sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm thẳng đứng để tiến hành quá trình
nâng nhiệt độ lên 100÷105
0
C.
Mục đích của gia nhiệt lần 2 là tăng cường quá trình lắng vì nhiệt độ tăng
làm giảm độ nhớt, tiêu diệt vi sinh vật. Nhiệt độ gia nhiệt lần 2: 100÷105
0
C.
Sau đó đưa vào bộ phận tản hơi, hơi và khí không ngưng thoát ra, dịch nước
mía vào thiết bị lắng ổn định.
2.2.3.5. Lắng
Sử dụng thiết bị lắng liên tục có cánh khuấy theo nguyên lý trọng lực.

Quá trình này nhằm tách các chất cặn, bùn ra khỏi nước mía, tăng hiệu suất
cho các công đoạn tiếp theo, pH của nước mía sau khi lắng: 6,8÷7,0. Trong quá
trình lắng, để tăng hiệu quả người ta thường bổ sung chất trợ lắng LT27. Sản
phẩm sau khi lắng gồm nước chè trong và bùn lọc.
2.2.3.6. Lọc chân không thùng quay
Sử dụng thiết bị lọc chân không thùng quay để tiến hành lọc nhằm mục
đích tách triệt để lượng đường còn sót lại trong bùn lắng.
Bùn được đưa qua thiết bị lọc ta sẽ thu được nước lọc trong và bã bùn. Bã
bùn được vận chuyển ra ngoài và sử dụng trong công nghiệp sản xuất phân vi
sinh, nước chè trong được đưa về thùng chứa để đi gia nhiệt 3.
2.2.3.7. Gia nhiệt 3
Sử dụng thiết bị gia nhiệt giống thiết bị gia nhiệt 1 và 2 để nâng nhiệt độ
nước mía lên 110÷115
0
C. Mục đích: tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào
thiết bị cô đặc và không mất thời gian đun sôi ở thiết bị cô đặc .
2.2.4. Bốc hơi
Sử dụng thiết bị cô đặc dạng ống chùm, có ống tuần hoàn trung tâm. Tại
nhà máy ta sẽ sử dụng hệ thống bốc hơi áp lực chân không 4 hiệu 5 nồi.
Nguyên tắc của quá trình bốc hơi là hơi từ turbine được cung cấp cho hiệu I,
hơi thứ hiệu I làm hơi đốt cho hiệu II và đưa đi nấu đường, đi gia nhiệt 2, 3.
14
Hơi thứ hiệu II làm hơi đốt cho hiệu III đồng thời đi gia nhiệt 1 và 2. Hơi thứ
hiệu III làm hơi đốt cho hiệu IV và đi gia nhiệt 1. Hơi thứ hiệu cuối cùng đi
vào thiết bị baromet để tạo chân không cho toàn hệ thống.
Nước chè trong sau khi gia nhiệt 3 được đưa vào hệ thống bốc hơi để tách
bớt nước trong chè trong để thu được mật chè có Bx = 55÷60 % tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình kết tinh, nấu đường.
2.2.5. Thông SO
2

lần 2
Sử dụng thiết bị thông SO
2
loại tháp nhằm:
-
Giảm pH của mật chè xuống
4,8÷5,0 đồng thời tẩy màu dung dịch đường.
- Ngăn ngừa sự tạo màu của mật chè và đường thành phẩm.
- Giảm độ nhớt của mật chè giúp cho quá trình kết tinh và phân mật dễ
dàng, tăng hiệu suất tổng thu hồi đường.
2.2.6. Nấu đường [5- 264]
Sử dụng thiết bị nấu có ống tuần hoàn trung tâm. Quá trình này có tác dụng
tách nước đưa chè tinh đến nồng độ quá bão hòa nhất định để tạo tinh thể
sacaroza. Quá trình nấu đường gồm 4 giai đoạn:
- Cô đặc đầu: tạo dung dịch đạt nồng độ quá bão hòa để chuẩn bị cho sự
tạo thành tinh thể đường.
- Tạo mầm tinh thể: dung dịch sau khi đạt độ quá bão hòa thì tiến hành bỏ
bột để kích thích quá trình hình thành tinh thể.
- Nuôi tinh thể: sau khi cố định lượng tinh thể thì tiến hành nuôi tinh thể
lớn nhanh chóng và đều, đồng thời tránh hiện tượng xuất hiện tinh thể
dại.
- Cô đặc cuối: sau khi tinh thể đạt tới kích thước yêu cầu thì ngừng cho
nguyên liệu vào và cô đặc đến nồng độ nhả đường.
Nấu non A: Thường nấu ở áp suất chân không 680÷700 mmHg, nhiệt
độ quá trình nấu 60÷65
0
C, thời gian nấu 3 giờ. Để ổn định trong quá trình nấu
đường yêu cầu nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào phối liệu phải cao hơn nhiệt
độ trong nồi 3÷5
0

C.
Nấu non B: Nguyên liệu nấu B là loãng A, giống B và nguyên A. Nấu ở
điều kiện áp suất chân không, nhiệt độ nấu khoảng 70÷80
0
C. Lượng giống cho
vào khoảng 6÷8 % so với khối lượng đường non B. Nhiệt độ phối liệu trước
15
khi đưa vào phải lớn hơn nhiệt độ trong nồi 3÷5
0
C. Cô đặc cuối không nên
quá nhanh. Nấu đến Bx = 96 % thì xả đường đem li tâm.
Nấu non C: (tương tự nấu non B). Nguyên liệu nấu non C: giống C, mật
B, nguyên A. Tỷ lệ giống C là 22÷23 % so với non C, lượng nước chỉnh lý lấy
khoảng 5÷7 % so với non C. Nấu đến nồng độ đường Bx = 98÷99 %.
Nấu giống B, C: nguyên liệu để nấu giống B, C là mật chè, mật nguyên A.
2.2.7. T
rợ
ti

nh
Kết thúc giai đoạn cô đặc cuối thì đường non được xả xuống thiết bị trợ
tinh để hạt đường hấp thụ hết lượng đường còn sót lại trong mật, từ đó làm hạt
đường ổn định và chắc hơn, nâng cao mức thu hồi đường, giúp quá trình phân
mật được dễ dàng.
Nguyên tắc của quá trình trợ tinh là làm giảm nhiệt độ để cho đường non
tiếp tục quá trình bão hoà và kết tinh.
- Thiết bị trợ tinh A, B: chỉ có tác dụng như thùng chứa làm nguội tự nhiên trước
khi ly tâm, có cánh khuấy đảo trộn để không cho tinh thể lắng xuống đáy thùng.
- Thiết bị trợ tinh C: trợ tinh nằm ngang có ống xoắn ruột gà có đường ống
nước để làm nguội cưỡng bức. Sau đó sử dụng thiết bị trợ tinh đứng.

Thời gian trợ tinh:
- Đường non A: 2÷2,5 giờ.
- Đường non B: 6÷8 giờ
- Đường non C: 16÷24 giờ.
2.2.8. Quá trình ly tâm
Đây là giai đoạn tách mật ra khỏi tinh thể bằng lực ly tâm trong các thùng
quay vận tốc cao. Sau khi ly tâm nhận được đường cát, mật nâu và mật trắng.
Trong quá trình ly tâm, sản phẩm thu được phải đảm bảo chất lượng và các
thông số kỹ thuật, đồng thời tránh sự tổn thất đường trong quá trình tách mật.
Quá trình ly tâm được thực hiện trong 2 loại thiết bị ly tâm gián đoạn và
liên tục. Đối với non A, non B do có độ nhớt thấp nên ta chọn thiết bị ly tâm
gián đoạn, tốc độ quay 1200 vòng/phút, non C chọn thiết bị ly tâm liên tục có
tốc độ quay 2000 vòng/phút. Sản phẩm của ly tâm là cát A, mật nguyên A
1
,
mật loãng A
2
, cát B, mật B, cát C và mật rĩ.
- Đường cát A: sản phẩm chính của công nghệ đường.
16
- Mật nguyên A
1
: dùng nấu giống cho đường non C.
- Mật loãng A2: cùng với mật chè được dùng nấu giống cho đường non B.
- Đường cát B trộn với mật chè hoặc nước nóng tạo đường hồ làm giống
nấu đường non A.
- Mật B: dùng nấu non C.
- Đường cát C: được hồi dung trở lại để nấu đường non A Mật rĩ C:
nguyên liệu của công nghiệp chế biến cồn, rượu…
2.2.9. Sấy đường

Đường cát A sau khi ly tâm được sàng rung cấp vào máy sấy thùng quay.
Tinh thể đường không ngậm nước nên dễ dàng tách ẩm trên bề mặt hạt đường
bằng phương pháp sấy. Mục đích của quá trình sấy là tách ẩm trên tinh thể
đường để đưa độ ẩm đường đạt tiêu chuẩn đường thành phẩm, đồng thời làm
cho màu sắc đường thành phẩm được sáng bóng và khô, không bị biến chất khi
bảo quản.
Chọn thiết bị sấy kiểu thùng quay, sấy ngược chiều, tác nhân sấy là không
khí nóng được lọc sạch qua bộ lọc không khí và đốt nóng bằng hệ thống
caloriphe. Thùng quay có các cánh có tác dụng đưa đường lên cao và rơi xuống
tiếp xúc đều với không khí sấy và di động về phía trước. Độ ẩm cuối cùng của
đường thành phẩm là 0,05 %, nhiệt độ sấy càng thấp thì chất lượng đường càng
cao nhưng thời gian sấy càng dài, nhiệt độ có thể biển đổi từ 70÷100
0
C.
2.2.10. Làm nguội và phân loại
Sau khi sấy, đường được xả xuống băng tải. Quá trình làm nguội được thực
hiện dọc theo băng tải và ta bố trí quạt thổi nhằm đẩy nhanh việc làm nguội.
Sau đó đường được đưa đến sàng phân loại nhằm đảm bảo kích thước hạt
đường theo tiêu chuẩn đường thành phẩm và đồng đều hơn. Khi đến sàng phân
loại thì những hạt đạt kích thước theo yêu cầu sẽ rơi vào phểu chứa. Các hạt
đường không đạt yêu cầu về kích thước sẽ được đem hoà tan và nấu trở lại.
Sử dụng thiết bị sàng phân loại 3 lớp, phân đường thành 3 loại.
2.2.11. Cân, đóng bao, bảo quản
Đường thành phẩm đạt yêu cầu sẽ được chuyển đến xilo chứa rồi đưa đi
đóng bao 50 kg và lưu kho. Các bao đường được xếp thành dãy trong kho, có
thể xếp cao 4÷5 m. Kho phải có độ thoáng cao (60 %), tường và nền kho lót
17
phải được cách ẩm tốt, có kệ xếp bao đường. Bảo quản đường thành phẩm là
một công đoạn quan trọng, ảnh hưởng đến thời gian sử dụng và chất lượng
đường thành phẩm.

18
PHẦN 3
CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Một số thông số kỹ thuật (theo số liệu nhà máy đường Phổ Phong - Quảng Ngãi)
và [5, 10]
Năng suất nhà máy: 10000 tấn mía/ngày.
Hiệu suất ép: 95,55 %
Độ ẩm bã: 49,52 %
Độ tinh khiết bã: 76,935 %
% nước thẩm thấu so với mía: 28 %
Nhiệt độ nước thẩm thấu: 55
0
C
Hàm lượng các chất trong mía: (%)
Đường sacaroza: 11,037 %
Chất xơ: 12,6 %
Chất không đường: 2,85%
Nước: 73,513 %
3.1. Công đoạn ép: (Cơ sở tính cho 100 tấn mía) [5- 310]
3.1.1. Tính mía nguyên liệu
- Khối lượng đường sacaroza trong mía
G
1
= % sacaroza x 100
= 11,037 % x 100 = 11,037 tấn
- Khối lượng đường ép được

G
2
= khối lượng đường trong mía x hiệu suất ép

= 11,037 x 95,55 % = 10,546 tấn
- Khối lượng xơ trong mía
G
3
= % xơ trong mía x 100
= 12,6 % x 100 = 12,6 tấn
- Khối lượng chất không đường
G
4
= % chất không đường x 100
19
= 2,85 % x 100 = 2,85 tấn
- Khối lượng nước trong mía

G
5
= % nước trong mía x 100
= 73,513 % x 100 = 73,513 tấn
- Khối lượng chất tan trong mía
G
6
= khối lượng đường trong mía + khối lượng chất không đường trong mía
= 11,037 + 2,85 = 13,887 tấn
- Phần trăm chất tan trong mía
G
7
= x 100 %
=
13,887
100

x 100 % = 13,887 %
3.1.2. Tính lượng nước mía nguyên
- Khối lượng nước mía nguyên
G
8
= 100 - khối lượng xơ
= 100 - 12,6 = 87,4 tấn
- Phần trăm đường có trong mía nguyên
G
9
= x 100 %
=
11,037
87,4
x 100% = 12,628 %
- Bx của nước mía nguyên
G
10
= x 100 %
=
13,887
87,4
x 100% = 15,889 %
- Độ tinh khiết của nước mía nguyên
G
11
= x 100 %
=
12,628
15,889

x 100% = 83,597 %
- Phần trăm nước trong nước mía nguyên
G
12
= x 100 %
20
=
73,513
87,4
x 100% = 84,111 %
- Phần trăm nước mía nguyên so với mía
G
13
= x 100 %
=
87,4
100
x 100% = 87,4 %
3.1.3. Tính bã mía
- Khối lượng đường sacaroza trong bã
G
14
= khối lượng đường trong mía - khối lượng đường ép được
= 11,037 - 10,546 = 0,491 tấn
- Khối lượng chất tan có trong bã
G
15
= x 100 %
=
0,491

76,935
x 100 % = 0,638 tấn
- Khối lượng bã
G
16
= x 100 %
=
12,6 0,638
100% 49,52
+
−
x 100 % = 26,224 tấn
- Khối lượng chất không đường trong bã
G
17
= khối lượng chất tan - khối lượng đường trong bã
= 0,638 - 0,491 = 0,147 tấn
- Phần trăm bã so với mía
G
18
= x 100 % =
26,224
100
x 100 % = 26,224 %
- Phần trăm xơ mía trong bã
G
19
= x 100 %
=
12,6

26,224
x 100 % = 48,048 %
- Phần trăm khối lượng chất tan trong bã
21
G
20
= x 100 %
=
0,638
26,224
x 100 % = 2,433 %
- Phần trăm đường trong bã
G
21
= x 100 %
=
0,491
26,224
x 100 % = 1,872 %
- Khối lượng nước trong bã
G
22
= khối lượng bã x % nước trong bã
= 26,224 x 49,52 % = 12,986 tấn
3.1.4. Tính nước thẩm thấu
- Khối lượng nước thẩm thấu
G
23
= % nước thẩm thấu x 100
= 28 % x 100 = 28 tấn

3.1.5. Tính nước mía hỗn hợp
- Khối lượng nước mía hỗn hợp
G
24
= 100 + nước thẩm thấu - khối lượng bã
= 100 + 28 - 26,224 = 101,776 tấn
- Phần trăm nước mía hỗn hợp so với mía
G
25
= x 100 %
=
101,776
100
x 100 % = 101,776 %
- Khối lượng đường trong nước mía hỗn hợp
G
26
= khối lượng đường trong nước mía - khối lượng đường trong bã
= 11,037 - 0,491 = 10,546 tấn
- Khối lượng chất tan trong nước mía hỗn hợp
G
27
= khối lượng chất tan trong nước mía - khối lượng chất tan trong bã
= 13,887 - 0,638 = 13,249 tấn
- Bx của nước mía hỗn hợp
22
G
28
= x 100 %
=

13,249
101,776
x 100 % = 13,018 %
Từ Bx = 13,018 %
 Khối lượng riêng của nước mía hỗn hợp ρ = 1,0526 tấn/m
3
[13- 58]
- Thể tích của nước mía hỗn hợp
G
29
=
=
101,776
1,0526
= 96,69 m
3
- Phần trăm đường trong nước mía hỗn hợp
G
30
= x 100 %
=
10,546
101,776
x 100% = 10,362 %
- Độ tinh khiết của nước mía hỗn hợp
G
31
= x 100 %
=
10,362

13,018
x 100% = 83,597 %
- Khối lượng chất không đường trong nước mía hỗn hợp
G
32
= khối lượng chất không đường trong mía - khối lượng chất không
đường trong bã = 2,85 - 0,147 = 2,703 tấn
- Phần trăm chất không đường trong nước mía hỗn hợp
G
33
= x 100 %
=
2,703
101.776
x 100% = 2,656 %
- Khối lượng nước trong nước mía hỗn hợp
G
34
= khối lượng nước mía hỗn hợp - khối lượng chất tan trong nước
mía hỗn hợp = 101,776 - 13,249 = 88,527 tấn
- Tổn thất đường trong nước mía hỗn hợp
G
35
= 100 % - 95,55 % = 4,45 %
Kết quả tính toán cân bằng cho công đoạn ép được thể hiện qua bảng 3.1.
23
Bảng 3.1. Tổng kết công đoạn ép mía
TT Hạng Mục
KL tính cho
100 tấn

%
KL theo
năng suất
1 Khối lượng đường trong mía 11,037 1103,7
2 Khối lượng đường ép được 10,546 1054,6
3 Khối lượng xơ trong mía 12,6 1260
4 KL chất không đường trong mía 2,85 285
5 Khối lượng nước trong mía 73,513 7351,3
6 Khối lượng chất tan trong mía 13,887 291,627
7 Phần trăm chất tan trong mía 13,887
8 Khối lượng nước mía nguyên 87,4 8740
9 % đường có trong nước mía nguyên 12,628
10 Nồng độ của nước mía nguyên 15,889
11 Độ tinh khiết của nước mía nguyên 79,476
12 % nước trong nước mía nguyên 84,111
13 % nước mía nguyên so với mía 87,4
14 Khối lượng đường trong bã 0,491 49,1
15 Khối lượng chất tan trong bã 0,638 63,8
16 Khối lượng bã 26,224 2622,4
17 KL chất không đường trong bã 0,147 14,7
18 Phần trăm bã so với mía 26,224
19 Phần trăm xơ trong bã 48,048
20 Phần trăm chất tan trong bã 2,433
21 Phần trăm đường trong bã 1,872
22 Khối lượng nước trong bã 12,986 1298,6
23 Khối lượng nước thẩm thấu 28 2800
24 Khối lượng nước mía hỗn hợp
101,776 10177,6
25 % nước mía hỗn hợp so với mía
101,776

26 KL đường trong nước mía hỗn hợp 10,546 1054,6
27 KL chất tan trong nước mía hỗn hợp
13,249 1324,9
28 Nồng độ chất khô 13,018
24
29 Thể tích nước mía hỗn hợp (m
3
) 96,69 9669
30 % đường trong nước mía hỗn hợp 10,362
31 Độ tinh khiết của nước mía hỗn hợp 83,597
32 KL chất không đường trong NMHH 2,703 270,3
33 % chất không đường trong NMHH 2,656
34 Khối lượng nước trong NMHH 88,527 8852,7
35 Tổn thất đường trong quá trình ép 4,45
3.2. Công đoạn làm sạch [5- 314]
3.2.1. Tính lượng S và SO
2
Với phương pháp làm sạch bằng SO
2
một lần thì lượng lưu huỳnh cần
dùng là: 0,05÷0,09 % so với lượng nguyên liệu mía. Chọn lưu huỳnh dùng là
0,08 % so với mía trong đó:
Lượng SO
2
thông so với tổng lượng SO
2
dùng là 80 %.
Hiệu suất thông SO
2
đạt 80 %. [5- 139]

- Khối lượng S cần dùng

G
1
= 100 x
0,08
100
= 0,08 tấn
- Khối lượng SO
2
Phản ứng đốt lưu huỳnh:
S + O
2
= SO
2
32 64
0,08 G
2
 Lượng SO
2
sinh ra
G
2
= x 0,04 = 0,16 tấn
- Lượng SO
2
cần thông lần 1 G
2’
= 100% x 0,16 = 0,128 tấn
- Lượng SO

2
thông lần 2 G
2’’
= 0,16 - 0,128 = 0,032 tấn
3.2.2. Tính vôi và sữa vôi
- Lượng CaO có hiệu quả so với mía: 0,2÷0,3 %. Chọn 0,25 %. [5- 132]
- Lượng CaO có hiệu quả so với vôi: 68÷75 %. Chọn 75 %. [11- 54]
25