Đồ án thiết kế phân xưởng làm sạch nhà máy đường RS

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4
1.1. Đường sacaroza 4
1.2. Cơ sở lý thuyết quá trình làm sạch nước mía 6
CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG 10
NGHỆ 10
2.2. Quy trình công nghệ làm sạch bằng phương pháp sulfit hoá axit tính 11
2.3. Thuyết minh quy trình công nghệ 14
CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 19
3.2. Công đoạn làm sạch 21
CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHỦ YẾU 30
4.1 Cân tự động 30
4.2 Gia vôi sơ bộ 30
4.3 Thiết bị gia nhiệt 31
4.4. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà 34
4.5. Thiết bị thông SO2 lần 2 35
4.6. Thiết bị lắng 36
4.7. Thiết bị lọc chân không 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

SVTH:VŨ THỊ MÙI 1
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế, nhu cầu ăn uống cũng như thực phẩm
chất lượng ngày càng được chú trọng. Chính vì thế công nghệ thực phẩm ngày càng
được quan tâm và phát triển hơn. Trong đó, sản xuất đường là một trong những ngành
có nhiều ảnh hưởng đến các sản phẩm thực phẩm khác.
Đường có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể con người, cung
cấp năng lượng cao. Đường là hợp phần chính và không thể thiếu được trong các món

ăn. Đường còn là nguyên liệu quan trọng của nhiều ngành công nghiệp (CN) hiện nay
như CN bánh kẹo, đồ hộp, đồ uống, CN lên men, sữa, CN dược phẩm, hóa học v.v.
Nhu cầu tiêu thụ đường trong nước năm 2014 dự báo khoảng 1,2 triệu tấn, tăng 15%
so với năm 2013. Trước nhu cầu đó, ngành đường nước ta đã không ngừng phát triển.
Dự báo niên vụ 2014- 2015, ngành mía Việt Nam dự kiến sẽ sản xuất khoảng 300.000
ha, năng suất bình quân 64 tấn/ha và đạt 1,6 triệu tấn [1].
Mặc dù lượng tiêu thụ lớn tuy nhiên ngành đường Việt Nam đang gặp khó khăn
với vấn đề đường lậu. Theo thống kê, lượng đường lậu chiếm đến 30 % đường trong
nước. Vì vậy, để phân biệt được với đường lậu ngành đường cần nâng cao hơn nữa
chất lượng sản phẩm. Với đường RS, để đạt chất lượng tốt thì công đoạn làm sạch
nước mía là một công đoạn vô cùng quan trọng. Hiểu rõ được tầm quan trọng đó cùng
với sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh em đã chọn đề tài “Thiết kế
phân xưởng làm sạch nhà máy đường RS” làm đồ án công nghệ 2 để thiết kế phân
xưởng làm sạch của một nhà máy đường hiện đại.
Để hoàn thành tốt đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn đến cô Trương Thị Minh
Hạnh đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ
án. Trong thời gian làm việc với Cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ
ích mà còn học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc,
hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công việc
sau này. Em xin chân thành cảm ơn Cô !
Sinh viên thực hiện
Vũ Thị Mùi
SVTH:VŨ THỊ MÙI 2
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
SVTH:VŨ THỊ MÙI 3
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Đường sacaroza
1.1.1 Tính chất lý học của sacaroza
Tinh thể đường sacaroza thuộc hệ đơn tà, trong suốt không màu. Tỷ trọng

1,5878, nhiệt độ nóng chảy 186-188
o
C. 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 thuỷ phân biến thành caramen.
Độ hoà tan của đường sacaroza trong nước tăng theo chiều tăng nhiệt độ.
Bảng 1.2. Độ hoà tan của sacaroza trong nước
Nhiệt độ(
o
C) Độ hoà tan
(g sacaroza/100g
nước)
Nhiệt độ (
o
C) Độ hoà tan
(g sacaroza/100g
nước)
0 179.20 60 287.36
10 190.50 70 302.50
20 203.90 80 362.20
30 219.50 90 415.70
40 238.10 1000 87.20
50 260.10
Độ hoà tan của sacaroza còn phụ thuộc vào các chất không đường có trong
dung dịch đường. Đường sacaroza không hoà tan trong dầu hoả, cloroform, CCl
4
, CS
2
,
benzen, tecpen, ancol, glixerin khan. Trong dung dịch ancol có nước, sacaroza hoà tan

một ít.
Đường sacaroza còn hoà tan giới hạn trong anilin, piridin, etyl axetat, amyl
axetat, phenol và amoniac.
Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nông độ và giảm theo chiều
tăng nhiệt độ.
Nhiệt dung riêng của sacaroza tính theo công thức C= 4,18 x (0,2387+
0,00173t) kj/ kg độ. Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 22-51
o
C là 0,3019.
SVTH:VŨ THỊ MÙI 4
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
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]
20
= + 66,469 + 0,00870C – 0,00235C
2
(C:
nồng độ sacaroza trong 100ml nứơc ). Trị số quay cực trung bình của sacaroza [α]
20
=
66,5
o
.
Kiềm, muối của axit yếu làm giảm độ quay cực của sacaroza. [3]
1.1.2. Tính chất hoá học của sacaroza
 Tác dụng với axit:
Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thuỷ phân thành glucoza và fructoza theo phản
ứng:

C
12
H
22
O
11
+ H
2
O C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
Sacaroza Glucoza Fructoza
Hỗn hợp có góc quay trái ngược với góc quay phải của sacaroza. Do đó phản
ứng trên là phản ứng nghịch đảo và hỗn hợp là đường nghịch đảo.
 Tác dụng của kiềm:
Phân tử đường sacaroza không có nhóm hydroxyl glucozit nên không có tính khử.
Khi tác dụng với kiềm hoặc kiềm thổ, sacaroza tạo thành sacarat. Trong sacarat, hydro
của nhóm hydroxyl được thay thế bằng kim loại. Như vậy trong môi trường này có thể
coi sacaroza như một axit yếu. Phản ứng tạo sacarat phụ thuộc vào: nồng độ của dung
dịch, lượng kiềm và lượng sacaroza.
- Trong dung dịch đậm đặc và kiềm dư, sacaroza sẽ tạo nên nhiều sacarat [3].

C
12
H
22
O
11
+ NaOH HOH + NaC
12
H
21
O
11

- Khi tác dụng với vôi sẽ thu được các phức sacarat như sau:
C
12
H
22
O
11
.CaO.H
2
O : monocanxi sacarat
C
12
H
22
O
11
.2CaO.2H

2
O: dicanxi sacarat
SVTH:VŨ THỊ MÙI 5
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
C
12
H
22
O
11
.3CaO.3H
2
O: tricanxi sacarat. Ít hoà tan trong nước nên được ứng dụng
để lấy đường sacaroza ra khỏi rỉ đường củ cải.
- Ở trong dung dịch kiềm loãng và dung dịch đường lạnh hầu như không có tác
dụng. Nếu kiềm đặc và ở nhiệt độ thấp, đường cũng bị phân giải. Ở pH = 8-9 và đun
nóng một thời gian, sacaroza bị phân hủy thành hợp chất có màu vàng và màu nâu [3].
Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao, đường bị phân huỷ tạo ra các axit và chất
màu Tốc độ phân huỷ tăng theo độ pH, ở nhiệt độ sôi (trong 1h) và pH = 8-9
sacaroza chỉ bị phân huỷ 0,05%. Nếu cùng nhiệt độ trên nhưng pH = 12 thì sự phân
huỷ đó tăng 0,5% [3].
Sự phân huỷ và tạo thành các sản phẩm có màu thường do những phản ứng sau:
C
12
H
22
O
11
C
12

H
20
O
10
C
12
H
18
O
9
C
36
H
50
O
25

Sacaroza Izosacaran Caramelan Caramelan
(không màu) (không màu) Ehrlich sacaran

C
36
H
48
O
24
C
96
H
102

O
50
(C
12
H
8
O
4
)
n
hoặc (C
3
H
2
O)
Caramelin Humin
Chất màu caramen được coi như là hợp chất humin. Đó là sự polyme hoá ở mức độ
khác nhau của β- anhidrit.
1.2. Cơ sở lý thuyết quá trình làm sạch nước mía
1.2.1 Mục đích quá trình làm sạch nước mía
- Trung hòa acid trong nước mía hỗn hợp để hạn chế đường sacccaroza chuyển
hóa.
- Loại bỏ những chất rắn dạng lơ lững các chất màu để nâng các phẩm chất
đường thành phẩm.
- Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hổn hợp, đặc biệt các chất
có hoạt tính bề mặt và chất keo để nâng cao hiệu suất thu hồi đường [3].
1.2.2 Nguyên lý chung quá trình làm sạch nước mía
SVTH:VŨ THỊ MÙI 6
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Nguyên lý chung của quá trình làm sạch là sử dụng nhiệt độ, vôi [Ca(OH)

2
], khí
SO
2
nhằm mục đích loại các chất phi đường hữu cơ và vô cơ ra khỏi dung dịch mật
chè, hạn chế sự phân huỷ và chuyển hoá 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 hào 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 hoà về điện người ta cho vào mía các chất
điện giải mang điện tích trái giấu với phân tử keo [3].
- Dựa vào khả năng hấp thụ keo của các chất: trong thực tế có nhiều chất có khả
năng hấp phụ keo. Tính chất này phù 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
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 nháu lắng xuống [4].
- Dựa vào khả năng tẩy màu của các chất hoá học: các chất tẩy màu hay được sử
dụng như than xương, các muối Ca
2+
như Ca
3
(PO
4
)
2
, CaSO
3

, CaCO
3
…Ngoài ra tẩy
màu thường dùng các chất Oxy hóa khữ như SO
2
, Na
2
SO
3
.
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc làm sạch nước mía
1.2.3.1 Tác dụng của pH
Tác dụng của pH trong việc làm sạch nước mía như sau:
 Ngưng kết chất keo
Keo tồn tại trong nước mía ở trạng thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc có
lớp nước bao bọc bên ngoài. Keo sẽ ngưng kết lại nếu mất các tính chất trên. Để ngưng
kết keo thường cho vào nước mía những chất điện li để thay đổi pH của môi trường,
keo hấp phụ chất điện li và trung hoà về điện. lúc đó, keo mất trạng thái ổn định và
ngưng kết [3].
 Làm chuyển hoá đường sacaroza
SVTH:VŨ THỊ MÙI 7
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Khi nước mía ở môi trường axit sẽ làm chuyển hoá đường sacaroza tạo thành
hỗn hợp đường glucoza và fructoza gọi là phản ứng nghịch đảo:
C
12
H
22
O
11

+ H
2
O C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
Sacaroza glucoza fructoza
Tốc độ chuyển hoá tăng theo sự tăng nồng độ [H
+
] trong nước mía [3].
 Làm phân huỷ đường sacaroza
Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt độ, sacaroza bị phân huỷ. Khi
pH càng cao lượng chất phân huỷ càng lớn. Sản phẩm phân huỷ sacaroza rất phức tạp:
fufurol, 5 – hidroximetyl–fucfurol, axit lacic, axit axetic Những sản phẩm đó có thể
tiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của oxi không khí [3].
 Làm phân huỷ đường khử
Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3 – 2,4% đường khử tồn tại tương đối ổn
định trong môi trường axit. Khi pH > 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân huỷ đường
khử, sự phân huỷ phụ thuộc vào pH hay nhiệt độ.
 Tách loại các chất không đường
Với pH khác nhau có thể tách loại các chất không đường khác nhau.
Khi pH = 7 – 10, các muối vô cơ của Al

2
O
3,
P
2
O
5
, SiO
2
dễ bị tách loại. Khi pH =
7 tách loại được 50% chất keo (pentozan). pH = 5,6 trên 98% protein có thể bị tách
loại, nếu vượt quá giá trị đó, hiệu quả làm sạch thấp [4].
1.3.3.2. Tác dụng của nhiệt độ
- Loại không khí trong nước mía, giảm sự tạo bọt.
- Tăng nhanh các quá trình phản ứng hoá học.
- Tác dụng tiệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật vào
nước mía.
- Giảm tỉ trọng nước mía, ngưng tụ chất keo, tăng tốc độ lắng chất kết tủa [3].
1.3.3.3. Tác dụng của vôi
SVTH:VŨ THỊ MÙI 8
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
- Trung hoà các axit hữu cơ và vô cơ, tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết một số
chất keo, làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa chuyển hoá đường
sacaroza.
- Kết tủa hoặc đông tụ các chất không đường, đặc biệt protein, pectin, chất màu và
những axit tạo muối không tan, phân huỷ một số chất không đường, đặc biệt đường
chuyển hoá, amit.
- Tác dụng cơ học: Kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo những chất lơ lửng và
những chất không đường khác.
- Sát trùng nước mía: với độ kiềm khi có 0,35% CaO phần lớn vi sinh vật không

sinh trưởng, tuy nhiên có trường hợp phải dùng đến 0,8% CaO [4].
1.3.3.4. Tác dụng của P
2
O
5
P
2
O
5
kết hợp với vôi tạo thành kết tủa photphat canxi:
Ca(H
2
PO
4
)
2
+ Ca(OH)
2
= Ca
3
(PO
4
)
2
+ H
3
PO
4
+ H
2

O
Kết tủa Ca
3
(PO
4
)
2
có tỷ trọng lớn, có khả năng hấp phụ chất keo và chất màu cùng kết
tủa.

SVTH:VŨ THỊ MÙI 9
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ
2.1. Chọn phương pháp làm sạch
Làm sạch là 1 công đoạn rất quan trọng, nhằm trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn
ngừa chuyển hoá đường saccarose, loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn
hợp, đặc biệt là chất có hoạt tính bề mặt và chất keo, loại những chất rắn dạng lơ lửng
ra khỏi nước mía, quyết định chất lượng thành phẩm và tổng hiệu suất thu hồi.
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, sản xuất đường trắng là phương pháp cacbonat hoá và sunfit
hoá.
Phương pháp CO
2
cho hiệu suất thu hồi 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.Do đó để sản xuất đường trắng thì

tôi chọn phương pháp SO
2
: lưu trình công nghệ tương đối ngắn, thiết bị tương đối ít,
hoá chất dùng ít, quản lý và thao tác thuận lợi đồng thời sản phẩm đáp ứng được các
chỉ tiêu đường RS.
2.1.1. 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.
2.1.2. 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).
2.1.3. Phương pháp sunfit hoá axit tính
Thông SO
2
vào nước mía đến pH axit cao (pH = 3,4 ÷ 3,8), lợi dụng điểm dẳng
điện ngưng kết keo và thông SO
2
vào mật chè tẩy màu, sản phẩm là đường kính trắng.
Mặc dù vẫn có những nhược điểm:
SVTH:VŨ THỊ MÙI 10
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
- 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 hưởng 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 nhiều, đường khử bị phân huỷ, tổn thất
đường trong bùn lọc cao.
- Trong quá trình bảo quản đường dễ bị biến màu dưới tác dụng của oxi không khí.
- Chất lượng đường thành phẩm không bằng phương pháp CO
2.
Tuy nhiên, tôi lựa chọn phương pháp sunfit hoá axit tính để sản xuất vì:
- Mục đích của tôi là sản xuất đường RS (sản phẩm đường kính trắng) nên với
phương pháp sunfit hoá axit tính sẽ vẫn cho sản phẩm đạt yêu cầu.
- Lượng tiêu hao hoá chất tương đối ít.
- Sơ đồ công nghệ, thiết bị tương đối đơn giản, thao tác dễ dàng.
- Vốn đầu tư ít.
2.2. Quy trình công nghệ làm sạch bằng phương pháp sulfit hoá

axit tính
Tóm tắt qui trình:
Nước mía hỗn hợp sau khi ép được bổ sung Ca(OH)
2
vào gia vôi sơ bộ. Do nước
mía ban đầu có chứa các axit hữa cơ nên có tính axit ta cần trung hòa để tránh hiện
tượng thủy phân đường sacarozo thành đường khử. Sau đó, dịch đường được đun nóng
lần 1( 55- 60
o
C). Tiếp tục được sục SO
2
lần 1 pH giảm xuống còn 3.4- 3.8 ngay lập tức
được trung hòa bởi Na(OH)
2
tránh quá trình chuyển hóa đường bởi môi trường pH
thấp.
Tiếp theo, nước mía được đun nóng lần 2( 102- 105

o
C) tạo chênh lệch khối lượng
cho quá trình lắng. Bùn sau khi lắng, lọc chân không thu nước lọc trong cùng với nước
mía trong của quá trình lắng đi đun nóng lần 3 (110- 115
o
C) tạo nhiệt độ ban đầu và
chuyển sang thiết bị cô đặc. Tiếp đến mật chè được sông SO
2
lần 2(pH: 6.2-6.6) để tẩy
màu và giảm độ nhớt. Kết thúc quá trình lọc kiểm tra ta thu được mật chè trong.
SVTH:VŨ THỊ MÙI 11
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Quy trình công nghệ

SVTH:VŨ THỊ MÙI 12
Nước bùn
Lọc chân
không
Nước lọc trong
Ca(OH)
2
SO
2
Ca(OH)
2
SO
2
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH

SVTH:VŨ THỊ MÙI 13

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
2.3. Thuyết minh quy trình công nghệ
2.3.1. Gia vôi sơ bộ
 Mục đích
- Làm trung hoà các axít hữu cơ và vô cơ tránh phân hủy đường thành đường khử.
- Tạo nhũng 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.
- Hình thành kết tủa Ca
2
(PO
4
)
3
kéo theo các chất không đường khác cùng kết lắng.
- Với độ kiềm có thể đạt đến 0,35% CaO có tác dụng diệt trùng ngăn ngừa sự phát
triển của vi sinh vật.
 Thiết bị
Thiết bị gia vôi sơ bộ là thiết bị hình trụ có lắp mô tơ và cánh khuấy. Tại thiết bị
này nước mía được trộn đều với sữa vôi. Nồng độ sữa vôi khoảng 8÷10 Be. Liều lượng
sữa vôi khoảng 20% tổng lượng sữa vôi. Có thể bổ sung P
2
O
5
dưới dạng dung dịch
H
3
PO
4
; sau đó nước mía được bơm đi gia nhiệt lần 1.

2.3.2. Gia nhiệt lần 1
 Thông số kĩ thuật
Nhiệt độ ( 55: 60
o
C)
 Mục đích
- Nhằm tách một phần không khí trong nước mía để giảm sự tạo bọt.
- Làm mất nước một số keo ưa nước tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo.
- Để kết tủa CaSO
3
và CaSO
4
được hoàn toàn hơn vì ở nhiệt độ cao sự hòa tan của
các muối này giảm, đồng thời giảm sự tạo thành Ca(HSO
3
)
2
hòa 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.
Tăng cường vận tốc phản ứng vì hiệu suất hấp thụ SO
2
vào nước mía tốt nhất là ở
75
o
C.
 Thiết bị
SVTH:VŨ THỊ MÙI 14
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Thiết bị sử dụng cho gia nhiệt là thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm.

2.3.3. Thông SO
2
lần 1 và gia vôi trung hoà
 Mục đích
- Tạo kết tủa CaSO
3
có tính hấp thụ các chất không đường, chất màu, chất keo có
trong nước mía cùng kết tủa.
- Một số phản ứng đặc trưng của quá trình trên.
SO
2
+ H
2
O = H
2
SO
3

Ca(OH)
2
+ H
2
SO
3
= CaSO
3
+ H
2
O
 Thông số kĩ thuật

Sau khi thông SO
2
lần một, nước mía có pH = 3,4 ÷ 3,8, 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 6,8 ÷ 7,2.
 Thiết bị
Thiết bị trung hòa đường ống kiểu đứng.
2.3.5. Gia nhiệt 2
 Thông số kĩ thuật
Nhiệt độ 102- 105
o
C.
 Mục đích
- Gia nhiệt lần 2 làm giảm độ nhớt nhờ nhiệt độ cao nhằm tạo ra sự chênh lệch
trọng lượng tạo điều kiện lóng tốt.
- Tiêu diệt vi sinh vật.
 Thiết bị
Thiết bị gia nhiệt ống chùm.
2.3.6. Lắng
 Mục đích:
Quá trình lắng tách các chất cặn, bùn, các hạt keo đã ngưng tụ và các phần tử chất
rắn lơ lửng ra khỏi nước mía để thu được nước mía trong.
SVTH:VŨ THỊ MÙI 15
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
 Nguyên lý lắng trong:
Dựa vào sự chênh lệch khối lượng riêng giữa các chất rắn và nước mía. Nước mía
nồng độ 13÷15
0
Bx có khối lượng riêng 1,05÷1,10 kg/dm
3

các hạt kết tủa vô cơ và bùn
cát có khối lượng riêng khoảng 2-3 kg/dm
3
nên lắng xuống, các hạt sáp có khối lượng
riêng nhỏ hơn nước mía thì cùng với bọt nổi lên trên mặt lớp nước mía.
 Thiết bị:
Thiết bị lắng liên tục có cánh khuấy.
2.3.7. Lọc chân không thùng quay
 Mục đích
Nước bùn thu được ở thiết bị lắng thường chứa khoảng 95% nước đường. Vì vậy
cần phải tiến hành lọc bùn để thu hồi phần đường.
 Nguyên lý lọc
Lọc nước bùn củng tuân theo nguyên lý lọc cơ bản là cho nước bùn đi qua lớp vật
liệu lọc (vải, lưới kim loại) nước đường đi qua các ống mao quản của vật liệu lọc còn
các huyền phù thì được giữ lại bên trên lớp vật liệu lọc. Trong quá trình lọc người ta
tạo ra độ chân không nhất định giữa hai phía vật liệu lọc để tạo ra chênh lệch áp suất.
 Thiết bị
Thiết bị lọc trống chân không.
2.3.8. Gia nhiệt lần 3
 Mục đích
- Tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào nồi cô đặc, không mất thời gian đun sôi
ở thiết bị cô đặc.
 Thông số
- Nhiệt độ gia nhiệt lần 3: 110÷115
o
C.
 Thiết bị
- Thiết bị gia nhiệt ống chùm.
2.3.9. Bốc hơi
 Mục đích

- Nhằm bốc hơi nước, đưa nồng độ Bx của nước mía hỗn hợp từ 13÷15% lên Bx =
55÷65% để tạo điều kiện cho quá trình kết tinh.
SVTH:VŨ THỊ MÙI 16
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
 Thông số
- Thường độ chân không của hiệu cuối hệ cô đặc 4÷5 hiệu khoảng 550 ÷ 600
mmHg. Lượng hơi thứ dùng cho nấu đường khoảng 60÷70% tổng lượng hơi của nấu
đường.
 Thiết bị
Thiết bị bốc hơi thẳng đứng ống tuần hoàn trong.
2.3.10. Thông SO
2
lần 2
 Mục đích
Thông SO
2
lần 2 chủ yếu để ngăn ngừa sự tạo thành chất màu khử chất màu thành
chất không màu, làm giảm độ kiềm, độ nhớt, tạo điều kiện cho quá trình nấu, kết tinh
đường được thuận lợi hơn.
 Cơ sở của việc tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu.
- Tẩy màu
SO
2
+ H
2
O = H
+
+ HSO
3
-

HSO
3
-
+ H
2
O = HSO
4
-
+ H
2


C=C + H
2
= H-C-C-H

Chất màu Chất không màu
- Ngăn ngừa sự tạo màu
SO
2
không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự tạo màu. Cơ chế ngăn ngừa sự
tạo màu là SO
2
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 nhũng chất không đường hữu cơ
khác. Theo sơ đồ sau.
SO
2
+ H

2
O = H
+
+ HSO
3
-

HSO
3
C = O + H
2
O + SO
2
= C
OH
SVTH:VŨ THỊ MÙI 17
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Nhờ vậy ngăn ngừa được khả năng tạo melanoidin.
SO
2
còn là chất xúc tác chống oxy hoá (O
2
không khí chỉ phát huy tác dụng khi
có chất xúc tác ví dụ như khi có mặt của Fe
2+
, Fe
3+
, Cu
2+
). SO

2
khử Fe
3+
thành Fe
2+
. Khi
tiến hành thông SO
2
, khí SO
2
có tác dụng khử ion sắt.
Quá trình được tiến hành như ở thiết bị thông SO
2
lần 1 nhưng không có công đoạn
cho sữa vôi. Sau khi thông SO
2
lần 2 pH = 6,2÷6.6.
 Thiết bị
Thiết bị thông SO
2
kiểu thẳng đứng.
2.3.11. Lọc kiểm tra
 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
Thiết bị lọc ống.
SVTH:VŨ THỊ MÙI 18
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

 Các thông số ban đầu:
+ Hàm lượng đường sacaroza : 12.43%
+ Chất không đường : 3.02%
+ Thành phần xơ : 11.04%
+ GP bã : 75.86%
+ Hiệu suất lấy nước mía : 97.00%
+ Độ ẩm bã : 49.35%
+ Lượng nước thẩm thấu: chọn trong khoảng từ w = 22-27%
+ Hàm lượng nước = 100% - (12.43%+ 3.02%+ 11.04%)= 73.51%
3.1. Công đoạn ép
Cơ sở tính toán cho 100 tấn mía.
3.1.1. Thành phần mía
1. K.lượng đường trong mía = 100 x % sacaroza trong mía
= 100 x 12.43% = 12,43 (tấn)
2. K.lượng chất xơ trong mía = 100 x % chất xơ
= 100 x 11.04% = 11.04 (tấn)
3. K.lượng chất không đường trong mía = 100 x % chất không đường
= 100 x 3.02% = 3.02 (tấn)
4. K.lượng nước trong trong mía = 100 x % nước trong mía
SVTH:VŨ THỊ MÙI 19
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
= 100 x 73.51% = 73.51 (tấn)
5. K.lượng nước thẩm thấu = 100 x % nứơc thẩm thấu
= 100 x 25 % = 25 ( tấn )
6. K.lượng đường ép được từ mía = KL đường trong mía x hiệu suất ép
= 12.43 x 97 % = 12.057 (tấn)
7. K.lượng chất tan trong mía = KL đường + KL chất không đường
= 12.43 +3.02 = 15.45 (tấn)
8. Phần trăm chất tan trong cây mía = KL chất tan : KL mía
= 15.45 : 100 = 14.5 tấn

3.1.2 Bã mía
- KL đường = TL đường của mía x (100- Hiệu suất ép)/ 100
= 12.43 x ( 100- 97)/ 100= 0.373 (tấn)
- KL chất khô của bã = TL đường của bã x 100
GP bã
= (0.373 x 100) : 75.86 = 0.492 (tấn)
- KL bã = KL xơ + KL chất khô của bã
100 - Ẩm bã
= (11.04 + 0.49) x 100 : (100 – 49.37) = 22.77 (tấn)
3.1.3 Nước thẩm thấu
Lượng nước thẩm thấu cho 100 tấn mía = 100 x Nước thẩm thấu
= 100 x 25% = 25 (tấn)
3.1.4. Nước mía hổn hợp (NMHH)
1. KL NMHH = KL mía ép + KL nước thẩm thấu - KL bã
= 100 + 25 – 22.77 = 102.23 (tấn)
2. KL đường trong NMHH = Kl đường mía- KL đường trong bã
= 12.43 – 0.373 = 12.057 (tấn)
3. KL chất khô trong NMHH = KL chất khô trong mía - KL chất khô trong bã
= 15.45 – 0.492 = 14,958 (tấn)
4. % Đường trong NMHH = KL đường trong NMHH x 100%
SVTH:VŨ THỊ MÙI 20
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
KL NMHH
= (12.057 : 102.23) x 100% = 11.79%
5. Nồng độ chất khô trong NMHH:
Bx = (KL chất khô : KL NMHH) x 100%
= (14.958 : 102.03) x 100 %
= 14.66 %
Với Bx = 14.66% suy ra tỷ trọng 1.060 (tấn/m
3

)
6. Thể tích nước mía = KL NMHH : Tỷ trọng
= 102.23 : 1.060 = 96.443 (m
3
)
7. Ðộ tinh khiết NMHH = KL đường trong NMHH x 100%
KL chất khô trong NMHH
= (12.057 : 14.958) x 100 % = 80.61 %
8. KL chất không đường trong NMHH = KL chất không đường trong mía - KL chất
không đường trong bã
= 3.02 – ( 0.492 – 0.373) = 2.901 (tấn)
9. % chất không đường trong NMHH
= KL chất không đường trong NMHH / KL NMHH x 100
= (2.901 : 102.23) x 100 % = 2.84 %
3.2. Công đoạn làm sạch
Cơ sở tính cho 100 tấn mía
3.2.1. Tính lượng lưu huỳnh và SO
2

Với phương pháp SO
2
axit tính lượng lưu huỳnh cần dùng là 0,05-0,09% so với nước
mía. Chọn giá trị 0,09% [4].
1. Lưu huỳnh : KL lưu huỳnh = KL mía ép x % lưu huỳnh so với mía
= (100 x 0.09) : 100 = 0.09 (tấn)
2. SO
2

SVTH:VŨ THỊ MÙI 21
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH

Ta có : S + O
2
→ SO
2

32 64
Suy ra, khối lượng SO
2
= 0,09 x 2 = 0,18 (tấn)
Trong quá trình thông SO
2
ta tiến hành thông 2 lần. Lượng SO
2
thông lần 1 dùng
80% tổng lượng SO
2
[6].
Lượng SO
2
thông lần 1 = 0.18 x 80% = 0.144 (tấn).
Lượng SO
2
thông lần 2 = 0.18 – 0.144 = 0.036 (tấn).
3.2.2 Tính vôi và sữa vôi
- Lượng CaO có hiệu so với mía 0,14- 0,18%, theo thực tế sản xuất chọn 0,18%.
CaO có hiệu so với mía = KL mía ép x CaO có hiệu / 100
= ( 100 x 0.18) : 100 = 0.18 (tấn).
Hàm lượng CaO có hiệu trong vôi, yêu cầu >75%.Chọn 80%. [4].
Vậy lượng vôi cần dùng = x100 = 0.225 (tấn).
1. KL sữa vôi = ( KL CaO có hiệu với mía / HL CaO có hiệu trong vôi) x 100

Pha sữa vôi với nồng độ 12
o
Bx. Hàm lượng sữa vôi có hiệu 5.74 %, 1.048 (kg/m
3
) [5].
Suy ra, khối lượng sữa vôi = (0.18 : 5.74) x 100 % = 3.136 (tấn)
1. KL nước trong sữa vôi = KL sữa vôi - KL vôi = 3.136 – 0.225 = 2.911 (tấn).
KL sữa vôi 3.136
2. Thể tích sữa vôi = = = 2.992 (m
3
).
D 1.048
3. Trong sản xuất người ta chia 2 giai đoạn:
a. Gia vôi sơ bộ: dùng 1/3 lượng vôi [5].
- KL vôi dùng gia vôi sơ bộ = 1/3 x 0.225 = 0.075 (tấn).
SVTH:VŨ THỊ MÙI 22
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
- KL sữa vôi dùng để gia vôi sơ bộ = 1/3 x 3.136 = 1.045 (tấn).
b. Gia vôi trung hoà : dùng 2/3 tổng lượng vôi [5].
- KL vôi dùng trong trung hoà = 2/3 x 0.225 = 0.15 (tấn).
- KL sữa vôi dùng trong trung hoà = 2/3 x 3.136 =2.090 (tấn).
3.2.3. Nước mía hổn hợp gia vôi sơ bộ (NMHHGVSB)
1. K.lượng NMHH sau GVSB = K.lượng NMHH + K.luợng sữa vôi GVSB
= 102.23 + 1.045 = 103.275 (tấn)
1. K.lượng chất tan trong NMHH sau GVSB
= K.lượng chất tan trong NMHH + K.lượng vôi GVSB
= 15.45 + 0.075 = 15.525 (tấn)
2. % chất tan trong NMHH = (15.45 : 102.23) x 100 = 15.11 %
3. Thể tích nước mía GVSB :
Ta có: Tại Bx = 15.11%, ρ = 1.062 (tấn/ m

3
)
Thể tích = 103.275 : 1.062 = 97.246 m
3
5. Độ tinh khiết NMHH sau GVSB= (12.057 : 15.525) x 100 = 77.66 %
3.2.4. Thông SO
2
lần I
Trong quá trình thông SO
2
ta xem như SO
2
hấp thụ hoàn toàn.
1. K.lượng NMHH sau thông SO
2
lần 1
= K.lượng NMHH sau GVSB + K.lượng SO
2
= 103.275 + 0.144 = 103.419 (tấn)
1. Khối lượng chất tan trong NMHH sau thông SO
2
lần I
= K.lượng chất tan trong NMHH sau GVSB+K.lượng SO
2
(I)
= 15.525 + 0.144 = 15.669 (tấn)
2. Bx NMHH sau thông SO
2
lần 1
KL chất tan sau thông so

2
lần 1 15.669
SVTH:VŨ THỊ MÙI 23
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
= x 100 = x 100 = 15.15 %
KL NMHH sau thông so
2
lần 1
4. Thể tích sau thông SO
2
lần 1
Tại Bx = 15.15%, ρ = 1.062 tấn / m
3
Thể tích = 103.419 : 1.062 = 97.381 m
3
3.2.5. Trung hoà
1. Khối lượng NMHH sau trung hoà
= Khối lượng NMHH sau thông SO
2
lần 1+ Khối lượng sữa vôi trung hoà
=103.419+ 2.090 = 105.509 (tấn)
1. Khối lượng chất tan trong NMHH sau trung hoà
= KL chất tan trong NMHH sau khi thông SO
2
lần I + KL vôi trung hoà
= 15.669 + 0.15 = 15.819 (tấn)
2. Bx NMHH sau trung hoà
KL chất tan sau trung hòa 15.819
Bx = x 100 = x 100 = 14.99 %
KL NMHH sau trung hòa 105.509

Tại Bx = 14.99 %; ρ = 1.061 tấn/ m
3
4. Thể tích nước mía sau trung hòa
V = 105.509 : 1.061 = 99.443 m
3
5. Độ tinh khiết NMHH sau trung hòa = 12.057 : 15.819 = 76.22 %
3.2.6. Tính nước bùn
Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng là 25% so với khối lượng nước mía sau
trung hoà [4].
Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng = 25% x 105.509 = 26.377 (tấn)
SVTH:VŨ THỊ MÙI 24
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II[TYPE HERE] GVHD: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Theo thực tế sản xuất bùn có ρ = 1.18 tấn/m
3
[5].
Thể tích nước bùn = 26.377 : 1.18 = 22.35 ( m
3
)
3.2.7. Tính bùn lọc
Lượng bùn lọc chiếm 2.5% so với mía [4].
1. Khối lượng bùn lọc = 100 x 2.5 % =2.5 tấn.
1. Khối lượng nước rửa bùn lọc 150: 200 % bùn lọc. Ta chọn 180%.
KL nước rửa bùn lọc = ( 2.5 x 180) : 100 = 4.5 (tấn)
3. Thực tế sản xuất bùn lọc chiếm 68% là nước [5].
KL nước trong bùn lọc = 2.5 x 68 % = 1.7 (tấn ).
4. Khối lượng bùn khô = 2.5 – 1.7 = 0.8 (tấn).
5. Khối lượng đường tổn thất trong bùn khô chọn 15% [5].
KL = 0.8 x 15% = 0.12 (tấn)
3.2.8. Nước mía sau khi lắng trong
1. KL nước mía lắng trong = KL NMHH sau trung hoà – KL nước bùn

= 105.509 – 26.078 = 79.431 (tấn)
1. KL nước lọc trong = KL nước bùn + KL nước rửa - KL bùn lọc
= 26.078 + 4.5 – 2.5 = 28.078 (tấn)
2. KL nước mía sau lắng lọc = KL nước lắng trong + KL nước lọc trong (chè trong)
= 79.431 + 28.078 = 107.509 (tấn)
3. KL chất khô trong chè trong = KL chất khô trong NMHH sau trung hoà – KL chất
khô tách ra do lắng lọc.
= 15.819 – 1.7 = 14.119 (tấn)
5. Khối lượng đường tổn thất KXĐ chiếm 0.5 -1% [5]. Chọn 0.8%.
KL đường tổn thất KXĐ = 12.43 – 12.43 x 0.8% = 0.099 (tấn).
SVTH:VŨ THỊ MÙI 25