Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI MỞ ĐẦU
Cây mía và nghề làm mật, đường ở Việt Nam đã có từ thời xa xưa nhưng công
nghiệp mía đường mới chỉ được phát triển từ những năm 1990. Cho đến năm 1994 cả
nước chỉ mới có 9 nhà máy đường mía với tổng công suất dưới 11.000 tấn mía/ngày và
2 nhà máy tinh luyện công suất nhỏ, thiết bị lạc hậu dẫn đến việc mỗi năm phải nhập
khẩu trung bình từ 300 ngàn đến 500 ngàn tấn đường. Nhận thấy được những lãng phí
rất lớn trong chế biến và sản xuất đường nội địa, chương trình mía đường đã được khởi
động kể từ năm 1995. Chương trình này được chọn là chương trình khởi đầu để tiến
hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn, xoá đói, giảm nghèo, giải
quyết việc làm cho lao động nông nghiệp.
Sản lượng đường Việt Nam sản xuất được trong niên vụ 2013/14 ước đạt 1,6
triệu tấn đường, chỉ chiếm khoảng 0,9% tổng sản lượng đường của cả thế giới. Niên vụ
này, năng suất mía bình quân cả nước đạt khoảng 63,9 tấn mía/ha, tăng khoảng 19,5%
so với mười năm trước đây. Nếu so với năng suất bình quân thế giới (70,2 tấn/ha) thì
còn thấp hơn 8,8% tuy nhiên khoảng cách đang dần được thu hẹp sau thời gian[25].
Đường là nguyên liệu quan trọng cho các ngành chế biến thực phẩm, là chất
điều vị trong bữa ăn hàng ngày, và là chất cung cấp năng lượng cho cơ thể. 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…Nhận thấy, cần
phải phát triền ngành công nghiệp chế biến đường hơn nữa để đáp ứng nhu cầu trong
nước và quan trọng hơn là tăng kim ngạch xuất khẩu đường ra nước ngoài.
Vì vậy, việc đầu tư phát triển vùng nguyên liệu trồng mía và xây dựng nhà máy
sản xuất đường hiện đại với năng suất 3200 tấn mía/ngày là rất cần thiết, góp phần giải
quyết được vấn đề về số lượng và chất lượng đường, đồng thời giải quyết được vấn đề
việc làm cho người dân. Như vậy, vấn đề thiết kế một nhà máy đường hiện đại là yêu
cầu có tính khả thi cao.

Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Theo em tìm hiểu thông tin thì ở Thọ Xuân- Thanh Hoá hiện nay đang quy
hoạch những vùng chuyên canh chuyên sâu cây mía đạt hiệu quả, lấy đà phát triển toàn
diện những mũi nhọn kinh tế khác…do đó, xây dựng nhà máy ở Thọ Xuân Thanh Hoá
có thể giải quyết được sự đồng bộ giữa vùng nguyên liệu và nơi đặt nhà máy, tránh
tình trạng thiếu hụt nguyên liệu trầm trọng như các nhà máy đường khác dẫn đến thua
lỗ.
1.1Đặc điểm thiên nhiên của vị trí xây dựng [29]:
Địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch và đảm bảo điều kiện
chung về phát triển kinh tế của địa phương.
Huyện Thọ Xuân là địa điểm có nhiều điều kiện thuận lợi để xây dựng nhà máy,
địa hình tương đối bằng phẳng và cao ráo, đồng thời có nhiều yếu tố thuận lợi khác về
nguồn cung cấp điện, nước, cơ sở hạ tầng, giao thông…
Cách thành phố Thanh Hoá 38km về phía Đông, cách khu công nghiệp Lam
Sơn (cùng huyện) 20km về phía Tây. Trên địa bàn huyện Thọ Xuân còn có Sân bay
quân sự Sao Vàng, tương lai sẽ trở thành sân bay dân dụng. Trên địa bàn huyện hiện
có: 1.209,0 km đường bộ, bao gồm hệ thống quốc lộ, tỉnh lộ, đường huyện, đường xã
quản lý. Và 2 tuyến sông đi qua gồm: sông Chu và sông Cầu Chày.
- Đặc điểm thiên nhiên của huyện Thọ Xuân: Nhiệt độ không khí bình quân năm
23,4
0
C. Độ ẩm không khí bình quân năm 86%. Hướng gió thịnh hành nhất vẫn là Đông
Nam và Tây Bắc. Lượng mưa bình quân năm 1.642 mm.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2Nguồn cung cấp nguyên liệu [29]:
Huyện Thọ Xuân có nền khí hậu của khu vực nhiệt đới, gió mùa. Với diện tích
đất phù sa rộng lớn thuận lợi để trồng mía, bên cạnh đó nhờ 2 con sông là sông Chu và
sông Cầu Chảy thuận lợi cho việc tưới tiêu.
Dựa vào mục tiêu chiến lược của huyện là” xây dựng cho được vùng mía
nguyên liệu với diện tích 4.554 ha ở 18 xã có diện tích mía từ 90 ha trở lên, phấn đấu
tới năm 2015 sản luợng mía phải đạt quân bình trên 80 tấn/ha, tới năm 2020 sẽ là trên
90 tấn/ha”[27], ngoài ra còn có thể thu mua mía từ Nghệ An với gần 30.000 ha có thể
đảm bảo cung cấp đầy đủ mía mía cho nhà máy đường với năng suất 3200 tấn/ngày.
Việc đảm bảo nguồn cung ứng nguyên liệu là điều kiện tiên quyết để đảm bảo
nhà máy đi vào hoạt động, duy trì và phát triển sản xuất.
1.3Giao thông vận tải:[4]
Đường bộ có quốc lộ 15, chạy theo hướng Bắc - Nam, nằm ở phía tây huyện,
qua thị trấn Lam Sơn, và quốc lộ 47 nối quốc lộ 15 với thành phố Thanh Hóa.
Đường thủy theo sông Chu gặp sông Mã rồi ra biển Đông.
Đường không có Sân bay nội địa Sao Vàng nằm ở thị trấn Sao Vàng được
khánh thành và đưa vào khai thác sử dụng từ năm 2013.
Đây là điều kiện rất thuận lợi để vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm,
máy móc thiết bị cả đường bộ và đường thủy.
1.4Nguồn cung cấp nước:
Tuỳ theo mục đích sử dụng mà từng loại nước phải đảm bảo chỉ tiêu hoá lý,
sinh học nhất định.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nhà máy sử dụng nước chủ yếu lấy từ sông Chu, sông Cầu Chày, hệ thống nước
ngầm. Ta cần phải xử lý trước khi đưa vào sản xuất tuỳ theo mục đích sử dụng. Nước
trong sản xuất có các dạng sau:
+ Nước lắng trong: nước sau khi được bơm từ sông lên được đưa đi lắng để bỏ
bớt một số tạp chất rồi cung cấp cho cá thiết bị bazomet.

+ Nước lọc trong: nước qua lắng được đưa đi lọc để loại triệt để các tạp chất mà
quá trình lắng không loại được.
+ Nước sau lọc trong đem làm mềm qua cột trao đổi ion để khử độ cứng rồi
cung cấp cho lò hơi.
Yêu cầu đặt ra cho vấn đề thoát nước của nhà máy chế biến thực phẩm rất cấp
bách.
1.5Xử lí nước thải:
Ô nhiễm môi trường đang là mối lo lắng của toàn xã hội. Vì là nhà máy có nước
thải chứa nhiều chất hữu cơ nên phải đặt công tác xử lý nước thải là một trong những
mối quan tâm hàng đầu, để góp phần làm cho môi trường trong xanh, sạch đẹp. Nước
thải của nhà máy phải tập trung lại và xử lý trước khi xả ra sông theo đường cống
riêng. Trong quá trình xử lý, rác rưởi đem đi xử lý định kỳ. Còn bùn lắng được đem ủ
yếm khí và phơi để làm phân bón vi sinh.
1.6Nguồn cung cấp điện:
Trong nhà máy đường, điện được cấp cho các thiết bị, động cơ, máy móc, máy
bơm, cấp cho hoạt động của lò hơi và cho sinh hoạt của công nhân, vì vậy lượng điện tiêu
thụ rất lớn.
Sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải về nhà máy bằng đường dây
110KV. Tại chân nhà máy có Trạm biến áp 40 MVA (110/22), mạng điện 22 KV trong
nhà máy. Để đề phòng mất điện nhà máy sử dụng máy phát điện dự phòng.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.7Nguồn cung cấp hơi:
Hơi được sử dụng chủ yếu trong quá trình sản xuất sẽ được cung cấp từ lò hơi
riêng của nhà máy. Trong quá trình sản xuất để tiết kiệm hơi ta lấy hơi thứ từ các thiết
bị bốc hơi cung cấp cho các thiết bị kế tiếp, gia nhiệt, nấu đường, cô đặc, sấy.v.v
1.8Nguồn cung cấp nhiên liệu:
Trong nhà máy lò hơi là nơi cần nhiên liệu nhiều nhất. Nhằm giảm bớt vốn đầu
tư, tăng hiệu suất tổng thu hồi nhà máy dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi. Thời kì

không có bã mía dùng nhiên liệu khác như dầu FO, củi đốt. Còn để bôi trơn cho các
thiết bị khác ta dùng dầu bôi trơn. Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện
vận chuyển được đặt mua tại các công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy.
1.9Nguồn nhân lực:
Đội ngũ kĩ sư sẽ được tuyển chọn từ trường các kĩ sư tương lai của ngành Công
Nghệ Thực Phẩm của các Trường Đại Học Bách Khoa, lực lượng nòng cốt sẽ được
đào tạo chuyên sâu hơn và có thể áp dụng chính sách thu hút nhân tài với những đãi
ngộ để thu hút nhân lực . Cán bộ kỹ thuật và công nhân được thu nhận từ các trường
đại học và các trường đào tạo nghề có chất lượng ở khu vực phía Bắc cũng như các
tỉnh trên cả nước. Đội ngũ công nhân phổ thông sẽ giúp giải quyết vấn đề việc làm cho
người dân nơi đây và các tỉnh lân cận
1.10 Thị trường tiêu thụ sản phẩm:
Nhà máy sản xuất đường sẽ giải quyết được nhu cầu tiêu thụ và sử dụng đường
làm nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác như bánh kẹo, các loại bánh truyển
thống, nước giải khát…cũng như nhu cầu tiêu thụ hàng ngày của người dân trong vùng
và vùng lân cận.
1.11 Hợp tác hóa:
Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất ở các tỉnh, thành phố khác sẽ thuận
lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
nhà máy đồng thời qua sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những
công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…
Để đạt hiệu quả kinh tế, nhà máy tiến hành hợp tác hóa với các nhà máy lân cận
để các phế liệu được sử dụng triệt để. Bã mía làm chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn
lọc từ mật chè bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh Quế Lâm ở Vĩnh Phúc, mật rỉ
của nấu đường bán cho nhà máy sản xuất rượu trong tỉnh như nhà máy rượu Hạc
Thành Habill và các nhà máy sản xuất rượu khác ở Hà Nội.
Ngoài ra, liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu quả sử

dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm.
Kết luận: Qua thăm dò và nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên cũng như cơ sở hạ tầng,
nguồn nhân lực… cho ta thấy việc xây dựng nhà máy đường tại huyện Thọ Xuân, tỉnh
Thanh Hoá là hoàn toàn khả thi. Qua đó tạo công ăn việc làm cho công nhân giải quyết
vấn đề lao động dư thừa, nâng cao đời sống nhân dân, đồng thời góp phần phát triển
kinh tế khu vực miền trung nói riêng cũng như cả nước nói chung.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1Giới thiệu về cây mía
Cây mía thuộc họ Poaceae, giống Sacarum, chúng có thân to mập, chia đốt,
chứa nhiều đường, cao từ 2 - 6 m [28]. Giống Sacarum có thể chia làm 3 nhóm chính:
- Nhóm Saccharum officinarum, là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các
chủng đang trồng phổ biến trên thế giới.
- Nhóm Saccharum Violaceum, là giống lá màu tím, cây ngắn, cứng và không trổ
cờ.
- Nhóm Saccharum Simense, cây nhỏ cứng, thân màu vàng pha nâu nhạt trồng từ
lâu ở Trung Quốc [7.Tr9].
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cây mía là một trong các nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp chế
biến đường và được trồng ở nhiều quốc gia trong khu vực khí hậu nhiệt đới và cận
nhiệt đới. Ở nước ta, mía là nguyên liệu duy nhất để sản xuất đường ăn. Mía đường là
cây trồng có nhiều ưu điểm, khả năng sinh khối lớn, khả năng tái sinh mạnh, khả năng
thích ứng rộng và có giá trị kinh tế cao [5.Tr1].
2.2 Tính chất và thành phần hóa học của mía
2.2.1 Tính chất của mía [32]
Trên cây mía, thông thường phần ngọn sẽ nhạt hơn phần gốc. Đó là đặc điểm
chung của thực vật, chất dinh dưỡng được tập trung nhiều ở phần gốc. Đồng thời, do
sự bốc hơi nước của lá mía, nên phần ngọn cây lúc nào cũng cần nước đầy đủ để cung

cấp cho lá, dẫn đến hàm lượng nước trong tỉ lệ đường/nước phần ngọn sẽ nhiều hơn
phần gốc, làm cho ngọn mía nhạt hơn.
2.2.2 Thành phần hóa học của mía [5.Tr 12-13]
Thành phần hoá học của mía thay đổi tuỳ theo điều kiện đất đai, phương pháp
canh tác, loài, giống mía vv
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của cây mía
Thành phần
Đường
Xơ
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chất chứa Nitơ
Sản phẩm của công nghiệp sản xuất đường là đường sacaroza, sacaroza là 1
disacarit có công thức C
12
H
22
0
11,
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 2.2Công thức
cấu
tạo
của sacaroza
2.3 Công nghệ sản xuất đường mía
Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất đường bao gồm: ép, làm sạch
nước mía, cô đặc và kết tinh. Người ta dựa vào tác dụng của các yếu tố như nhiệt độ,
pH, hóa chất, nồng độ, độ nhớt… lên các thành phần hóa học trong nước mía để tạo ra

sản phẩm cuối cùng là đường.
2.3.1 Làm sạch nước mía [5. tr 42]
Mục đích của quá trình làm sạch nước mía:
- 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.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Loại tất cả những chất rắn lơ lửng trong nước mía.
2.3.1.1 Tác dụng của pH [5. tr 42-43]
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 hoá lý và hoá học các chất không đường trong nước
mía và có hiệu quả rất lớn đến quá trình làm sạch. Việc thay đổi pH có các tác dụng
sau:
- Ngưng kết chất keo: Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ keo: pH trên dưới
7 và pH trên dưới 11. Điểm pH trước là pH đẳng điện, điểm pH sau là điểm
ngưng kết của protein trong môi trường kiềm mạnh. Trong quá trình làm sạch,
ta lợi dụng các điểm pH này để ngưng tụ chất keo.
- Làm chuyển hoá đường sacaroza: Khi nước mía ở môi trường axit (pH < 7) sẽ
làm chuyển hoá sacaroza thành hỗn hợp glucoza và fructoza.
- Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt,
sacaroza bị phân huỷ thành các sản phẩm rất phức tạp.
- Làm phân huỷ đường khử.
- Tách loại các chất không đường.
2.3.1.2 Tác dụng của nhiệt độ[5. tr 45]
Phương pháp dùng nhiệt độ để làm sạch nước mía là một trong những phương
pháp quan trọng. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất thu hồi
đường cần khống chế điều kiện nhiệt độ. Khi khống chế được nhiệt độ tốt sẽ thu được
những tác dụng chính sau:

- Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt. Tăng nhanh các quá trình
phản ứng hoá học.
- Có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật
vào nước mía.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ,
tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa.
2.3.1.3 Tác dụng của các chất điện ly[5. tr 46-49]
a. Tác dụng của vôi
- Trung hoà các axit hữu cơ và vô cơ.
- Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo.
- Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hoá
đường sacaroza .
- Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường: protein, pectin, chất màu…
- Phân huỷ một số chất không đường, đặc biệt là đường chuyển hoá, amit.
-Tác dụng cơ học: các chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo những chất lơ
lửng và những chất không đường khác.
- Sát trùng nước mía.
b. Tác dụng của SO
2
- Tạo kết tủa CaSO
3
có khả năng hấp thụ các chất không đường, chất màu và chất
keo có trong dung dịch.
- Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch do một phần chất keo đã bị loại.
-Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu.
- Làm tan kết tủa CaSO
3

khi dư SO
2
.
c. Tác dụng của CO
2
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Tạo kết tủa CaCO
3
với vôi có khả năng hấp thụ các chất không đường cùng kết
tủa.
- Phân ly muối sacarat canxi tạo thành sacaroza và CaCO
3
kết tủa.
- Nếu CO
2
dư sẽ làm tan kết tủa CaCO
3
làm đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt
và bốc hơi.
d. Tác dụng của P
2
O
5
P
2
O
5
dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca

3
(PO
4
)
2
, kết tủa
này có tỷ trọng lớn có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa. Khi vôi
làm sạch nước mía có đủ lượng P
2
O
5
nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng rõ rệt.
2.3.2 Cô đặc nước mía
Mục đích: bốc hơi nước mía có nồng độ 13 – 15Bx đến mật chè nồng độ 60 -
65Bx. Để bốc hơi một lượng nước lớn đồng thời tiết kiệm hơi cần thực hiện ở hệ cô
đặc nhiều hiệu. Trong quá trình cô đặc, tuy rằng tiêu hao một lượng hơi nhiều nhưng
đồng thời cũng sản sinh ra một lượng hơi thứ lớn. Hơi thứ có nhiệt độ cao, nên được
sử dụng làm nguồn nhiệt cho các công đoạn khác như nấu đường, gia nhiệt. Có
phương án bốc hơi hợp lý sẽ giảm tiêu hao năng lượng hơi và giảm giá thành. Có 3
phương án nhiệt của hệ bốc hơi:
- Phương án bốc hơi áp lực
- Phương án bốc hơi chân không
- Phương án bốc hơi áp lực chân không
2.3.3 Nấu đường và kết tinh
Nấu đường là quá trình tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hoà, sản
phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non gồm tinh thể đường và mật cái. Quá
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
trình nấu đường được thực hiện trong nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sôi của

dung dịch, tránh hiện tượng caramen hoá và phân huỷ đường. Đối với các sản phẩm
cấp thấp, quá trình kết tinh còn tiếp tục thực hiện trong các thiết bị kết tinh làm lạnh
bằng phương pháp giảm nhiệt độ.
Quá trình kết tinh đường gồm 2 giai đoạn: Sự xuất hiện của nhân tinh thể hay sự
tạo mầm và sự lớn lên của tinh thể.
2.3.3.1 Sự tạo mầm tinh thể
Trong dung dịch đường mía, các phân tử đường phân bố đều trong không gian
của phân tử nước và chuyển động hổn độn không ngừng tạo thành một dung dịch đồng
nhất. Ở một nhiệt độ nhất định trở thành nước đường bão hoà, các phân tử đường sẽ
điền đầy ổn định vào không gian của phân tử nước, kết hợp với các phân tử nước tạo
thành trạng thái cân bằng. Khi số lượng phân tử đường vượt quá số lượng phân tử lúc
bão hoà tạo thành trạng thái quá bão hoà thì sự cân bằng bị phá vỡ. Khi phân tử đường
nhiều đến một số lượng nhất định, thì khoảng cách giữa chúng ngắn lại, cơ hội va
chạm tăng lên, vận tốc giảm đi tương ứng và đạt tới mức lực hút giữa các phân tử lớn
hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đường kết hợp với nhau hình thành thể kết tinh rất
nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường ở trạng thái hoà tan trở thành đường ở thể rắn. Đó
là các tinh thể đường hình thành sớm nhất gọi là nhân tinh thể.
Các phương pháp tạo mầm tinh thể: [5. tr 74]
- Tạo mầm tự nhiên.
- Phương pháp kích thích.
- Phương pháp tinh chủng.
- Phương pháp nấu giống.
- Phương pháp đường hồ.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hiện nay các nhà máy đường ở nước ta thường dùng phương pháp đường hồ và
phương pháp nấu giống.
2.3.3.2 Sự lớn lên của tinh thể
Sau khi nhân tinh thể xuất hiện mà dung dịch đường vẫn ở trạng thái quá bão hoà

thấp thì những phân tử đường ở gần nhân tinh thể không ngừng bị mặt ngoài của nhân
tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh thể, đồng thời xếp từng lớp ngay ngắn theo
hình dạng tinh thể làm cho tinh thể lớn dần lên. Trong quá trình đó, do các phân tử
đường không ngừng lắng chìm vào tinh thể nên số lượng phân tử đường trong nước
đường gần bề mặt tinh thể giảm đi và số lượng phân tử đường trong nước đường xa bề
mặt tinh thể tăng lên tương đối, hình thành hai khu vực nồng độ thấp và nồng độ cao.
Do 2 khu vực nồng độ khác nhau nên xuất hiện hiện tượng khuếch tán của các phân tử
đường từ khu vực nồng độ cao sang khu vực nồng độ thấp, đến rìa tinh thể bị tinh thể
hút vào và lắng chìm xuống. Quá trình cứ tiếp tục như vậy làm cho tinh thể đường lớn
dần lên.
CHƯƠNG 3
CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1 Chọn phương pháp sản xuất:
Chọn phương pháp công nghệ tối ưu nhất là một trong những bước quan trọng
được đặt lên hàng đầu, để giải quyết được hai vấn đề
• Phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất
• Cho chất lượng sản phẩm tốt
Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp sản xuất
khác nhau nhằm đáp ứng được các yêu cầu sản xuất khác nhau cho từng loại sản phẩm
với chất lượng được cải tiến và dần hoàn chỉnh. Vậy, dưới những phân tích cụ thể sau
để em chọn được phương pháp sản xuất phù hợp cho nhà máy của mình.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.1.1 Công đoạn lấy nước mía:
Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử
dụng hai phương pháp:
• Ép.
• Khuếch tán.
Nhưng phương pháp ép vẫn được sử dụng phổ biến hơn, còn phương pháp khuếch

tán thì thường sử dụng cho củ cải đường. Sử dụng phương pháp ép có thể lấy nước mía
được nhanh hơn với nồng độ đường cao hơn tạo điều kiện cho quá trình bốc hơi diễn
ra nhanh, tiết kiệm hơi cho quá trình cô đặc.
Nguyên lý chung của phương pháp này là ép dập thân cây mía nhằm phá vỡ các tế bào
để lấy nước mía.
3.1.2 Công đoạn làm sạch nước mía:
Mục đích của công đoạn làm sạch nước mía là loại tối đa chất không đường ra
khỏi nước mía hỗ hợp đặc biệt là những chất có hoạt tính bề mặt và chất keo, trung hòa
nước mía hỗn hợp và loại tất cả những chất rắn dạng lơ lững trong nước mía.
Có 3 phương pháp làm sạch nước mía:
• Phương pháp gia vôi
• Phương pháp cacbonat hóa
• Phương pháp sunfit hóa
Phương pháp gia vôi tuy đơn giản nhưng hiệu suất làm sạch thấp, hiệu quả làm
sạch phụ thuộc vào chất lượng vôi, lượng vôi sử dụng nhiều, làm giảm độ tinh khiết
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
của nước mía trong, dường thu được dễ bị biến màu do đó phương pháp này phù hợp
để sản xuất đường thô.
Phương pháp cacbonat hóa tuy có nhiều ưu điểm như chất lượng sản phẩm tốt,
hiệu suất cao, đường ít biến màu nhưng yêu cầu kỹ thuật cao,sử dụng nhiều hóa chất,
sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối phức tạp do đó nếu sử dụng phương pháp này để
sản xuất đường RS thì không kinh tế.
Cuối cùng là phương pháp sunfit hóa tuy cũng có nhược điểm nhưng trang thiết
bị tương đối đơn giản, tiêu hao ít hóa chất, dễ vận hành và quan trọng là cho chất
lượng đường tốt, đảm bảo tính kinh tế.
3.1.3 Công đoạn nấu đường:
Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão
hòa. Sản phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non, gồm tinh thể đường và mật cái.

Có hai phương pháp nấu đường là:
• Nấu gián đoạn
• Nấu liên tục
Phương pháp nấu liên tục có rất nhiều ưu điểm như thời gian nấu ngắn, năng suất
cao, sự truyền nhiệt, sự bay hơi và kết tinh không bị đứt đoạn , do đó tốc độ kết tinh
tăng, giảm sự hình thành các tinh thể hoang dại. Dễ tự động hóa, ít tốn nhân công…
Tuy nhiên, đòi hỏi thiết bị phức tạp, dụng cụ kiểm tra đồng bộ, khó thao tác, đòi hỏi
tốc độ cho nguyên liệu phải ổn định. Về phương pháp nấu gián đoạn tuy thời gian nấu
lâu hơn, nhiều thiết bị, tốn nhân công nhưng thiết bị lại hoạt động đơn giản, dễ khống
chế, dễ thao tác và kiểm soát chất lượng từng nồi nấu, trình độ công nhân không yêu
cầu cao, không đồi hỏi nghiêm ngặt về khống chế lượng đường và tốc độ cho nhân tinh
thể.
Chọn chế độ nấu đường:
Mục đích của chế độ nấu đường: bảo đảm chất lượng đường thành phẩm, tăng hiệu
suất thu hồi đường, giảm tổn thất, cân bằng nguyên liệu và bán thành phẩm.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cơ sở đặt chế độ nấu đường: dựa vào độ tinh khiết mật chè sau khi làm sạch, dựa
vào yêu cầu chất lượng sản phẩm, dựa vào trình độ thao tác của công nhân và tình hình
thiết bị.
Trong sản xuất đường hiện nay, người ta thường sử dụng các chế độ nấu đường:
nấu 2 hệ, 3 hệ, 4 hệ. Đối với chế độ nấu 2 hệ, thường áp dụng cho nấu đường thô và
mật chè có độ tinh khiết thấp (<80), lượng đường trong mật cuối cao gây tổn thất. Chế
độ nấu 4 hệ giảm được tổn thất đường nhưng dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn
nhiều thiết bị nấu. Ở đây ta chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp nhất vì AP >80%, giảm
tổn thất đường và thiết bị cũng không quá phức tạp.
Sử dụng phương pháp nấu gián đoạn và chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp với nhà máy
nhất.
3.2 Quy trình công nghệ sản xuất đường RS theo phương pháp sunfit hóa

Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.3.1 Cân định lượng, cẩu mía
Mía khi đạt độ chín thích hợp được thu hoạch, sau đó vận chuyển vào nhà máy
bằng xe tải. Tại đây, tiến hành cân để xác định khối lượng và lấy mẫu phân tích chữ
đường (dựa vào chữ đường để thanh toán tiền cho nông dân). Sau đó, mía được đưa
đến bãi chứa nguyên liệu để chờ đưa vào sản xuất.Tại đây, nguyên liệu được cẩu lên
băng xả mía đưa vào bàn lùa để phân phối mía xuống băng chuyền máy băm.
3.3.2 Máy băm, đánh tơi
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Mục đích: Xử lí sơ bộ mía trước khi vào ép để tạo điều kiện ép mía dễ dàng,
nâng cao năng suất và hiệu suất ép mía.
Thiết bị xử lý sơ bộ gồm 2 máy băm và một máy đánh tơi.
1. Máy băm:
Máy gồm một trục lớn lồng cố định vào các tấm đĩa có khe để lắp lưỡi dao,
được đỡ trên hai đầu bằng ổ bi.
Máy băm có những tác dụng sau:
- San mía thành lớp dày đồng đều, mía dễ dàng được kéo vào máy ép,
không bị trượt, nghẹn.
- Nâng cao hiệu suất ép do vỏ cứng bị xé nhỏ, tế bào mía bị phá vỡ, lực ép

phân bố đều trên mọi điểm nên máy ép làm việc ổn định và luôn đầy tải
[1, tr 24].
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
Hình 3.1 Máy băm [21]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2. Máy đánh tơi:
Sau khi qua máy băm thành lớp, còn nhiều cây mía chưa
bị băm nhỏ, cần được xé ra và làm tơi để đưa vào máy ép dễ
dàng hơn, hiệu suất ép tăng lên. Do đó, người ta sử dụng
máy đánh tơi để giải quyết vấn đề này. Có hai kiểu máy đánh
tơi là máy đánh tơi kiểu búa và máy đánh tơi kiểu đĩa. Với dây chuyền thiết kế này ta
chọn máy đánh tơi kiểu búa.
3.3.3 Máy ép
Mục đích: Lấy hoàn toàn lượng nước trong mía nguyên liệu.
Nguyên lý: Dùng phương pháp thẩm thấu kép, vừa phun nước vừa sử dụng nước
mía loãng để làm nước thẩm thấu phun vào bã của các máy trước, dựa trên nguyên tắc
nước nhiều đường phun vào bã nhiều đường, nước ít đường phun vào bã ít đường [6.
tr 34].
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
Hình 3.2 Máy đánh tơi kiểu búa [5.Tr 26]
Hình 3.3 Sơ đồ nước thẩm thấu [8.Tr 46]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chọn hệ thống ép gồm 2 máy ép dập và 2 máy ép kiệt. Trong quá trình ép ta kết
hợp rửa nước thẩm thấu để thu hồi phần đường còn sót lại trong bã. Nước thẩm thấu
được dùng để thẩm thấu cho máy ép 3 và 4, nước thẩm thấu cho máy 1, 2 là nước mía
thu từ máy ép 3, 4. Nước mía hỗn hợp là nước thu được từ 2 máy ép 1 và 2. Còn bã
mía được đưa đến lò hơi làm nhiên liệu đốt lò.
3.3.4 Gia vôi sơ bộ:

Công đoạn này nhằm trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hoá
đường, kết tủa và đông tụ một số keo, ức chế sự phát triển của vi sinh vật do tác dụng
của ion Ca
2+
đối với chất nguyên sinh tế bào vi sinh vật. Gia vôi sơ bộ có nồng độ sữa
vôi 8÷10
0
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: 6,2÷6,6.
3.3.5 Gia nhiệt 1:
Đưa nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 55
÷ 60
0
C 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, tăng cường vận tốc phản ứng vì
hiệu suất hấp thụ SO
2
vào nước mía tốt nhất
là ở 75
o
C. 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.
Thiết bị gia nhiệt: Sử dụng thiết bị gia nhiệt ống chùm thẳng đứng, hơi gia nhiệt
là hơi thứ. Nước mía đi trong ống truyền nhiệt. Hơi đốt đi ngoài ống truyền nhiệt, nước
ngưng được tháo ở đáy thiết bị.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
Hình 2.2. Thiết bị gia nhiệt [ 18]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.3.5 Thông SO
2
lần 1 và gia vôi trung hoà:
Thông SO
2
lần 1: Tạo kết tủa CaSO
3
mà CaSO
3
có khả năng hấp thụ các chất
không đường, chất màu, làm cho chúng kết tủa theo.
Ca(OH)
2

+ H
2
SO
3
CaSO
3
+ 2H
2
O
Tạo được điểm đẳng điện ở pH = 3,4÷3,8 làm kết tủa các chất không đường nhiều hơn.
pH của nước mía sau khi sunfit hóa lần 1: 3,4÷3,8. Cường độ hấp thụ SO
2
: 0,7÷0,9
- Thiết bị: Quá trình thông SO
2
làm pH giảm mạnh, ở pH này đường sẽ chuyển
hóa rất lớn nên phải trung hòa nhanh do đó ta chọn thiết bị thông SO
2
lần 1 và thiết bị
trung hòa chung 1 thiết bị.
- Trung hoà: Trung hòa nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hóa đường vì
ở môi trường axit đường dễ bị chuyển hóa, pH của nước mía sau khi trung hòa:
6,8÷7,2
3.3.6 Gia nhiệt 2:
Mục đích của gia nhiệt lần 2 là tăng cường quá trình lắng vì độ nhớt giảm. Nhiệt
độ gia nhiệt lần 2: 102÷105
o
C
Thiết bị:sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm thẳng đứng như gia nhiệt 1.
3.3.7 Lắng:

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 sau khi lắng: 6,8÷7,0; nhiệt độ nước mía trong: 95÷98
o
C.
Thiết bị:có dạng hình trụ đáy nón, trong thiết bị có chia các ngăn và nghiêng so
với mặt phẳng ngang 15
o
. Bên trong có bộ phận răng cào có tác dụng đưa bã vào tâm
thiết bị.
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2
Hình 2.4. Thiết bị lắng [15]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.3.7 Lọc chân không thùng quay:
Hình 3.6.Thiết bị lọc chân không [22]
Mục đích: Nhằm thu hồi lượng đường còn sót lại trong bùn lắng.
Thiết bị cấu tạo gồm một cái thùng rỗng quay quanh một trục nằm ngang. Trên
bề mặt thùng có đục các lỗ nhỏ có lớp vải lọc (hoặc lưới lọc). Mặt bên trong thùng có
24 ngăn độc lập nhau, mỗi ngăn chiếm 15
0
theo chu vi, mỗi ngăn có đường ống nối với
trục rỗng. Trục rỗng được nối với đầu phân phối. Đầu phân phối nối liền thùng quay
với ống hút chân không và không khí nén được chia làm ba vùng:
+ Vùng 1 không nối với chân không, thông với khí trời.
+ Vùng 2 nối với khoảng không gian có độ chân không nhỏ trong khoảng từ
180÷300 mmHg.
+ Vùng 3 nối với khoảng không gian có độ chân không trong khoảng từ 400÷500
mmHg.
Tốc độ thùng quay 0,1÷0,3 v/ph, chiều dày lớp bùn từ 10÷19 mm, nhiệt độ

nước bùn đi lọc lớn hơn 85
0
C và pH = 7,5÷8. Nhờ có chân không nước bùn được hút
bám vào vải lọc thành lớp bùn. Nước lọc theo các ống góp từ các ngăn về đầu phân
Thiết kế nhà máy sản xuất đường hiện đại bằng phương pháp SO
2