Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía ngày

CẢM
ĐẠILỜI
HỌC
ĐÀ ƠN
NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG CÔNG NGHIỆP
PHƯƠNG PHÁP VÔI NĂNG SUẤT 6740 TẤN MÍA/NGÀY
Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HÓA

Đà Nẵng – Năm 2019

i


LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, bạn bè. Không những thế quá trình làm đồ
án tốt nghiệp đã giúp em phần nào nắm kỹ hơn những kiến thức về sản phẩm đường,
dây chuyền công nghệ, cách bố trí thiết bị trong phân xưởng cũng như cách tính toán,
lựa chọn phương án lắp đặt, thiết kế nhà máy một cách kinh tế và hiệu quả nhất.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Hóa,
ngành công nghệ thực phẩm trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho
em được học tập và nghiên cứu trong môi trường học tập khoa học, giúp cho em có kiến
thức vững vàng trước khi bước vào đời. Trong quá trình làm đồ án với sự nỗ lực của bản
thân, sự giúp đỡ của bạn bè đã chia sẻ kiến thức cũng như kinh nghiệm, tài liệu và cùng
với sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn công nghệ thực phẩm.
Đặc biệt em xin chân thành cám ơn sự chỉ bảo của cô Trương Thị Minh Hạnh, cô đã tận

tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các
quý thầy cô trong khoa đã dạy bảo em trong suốt chặng đường đại học. Cảm ơn sự quan
tâm động viên của gia đình và bạn bè đã giúp em vượt qua những khó khăn để hoàn
thành tốt đề tài tốt nghiệp này.
Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn chưa chuyên sâu, chưa trải nghiệm
thực tế nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiế u sót mong thầy cô và
bạn bè góp ý.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

ii


CAM ĐOAN

Em xin cam đoan các số liệu và kết quả tính toán trong đồ án tốt nghiệp này là
trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Các thông tin về thiết bị đều
được trích dẫn chính xác từ các tài liệu đã được nêu trong mục tài liệu tham khảo với
chú thích cụ thể.
Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định cũng được thực
hiện theo đúng quy định của nhà trường.

Đà Nẵng, ngày…..tháng…..năm 2019
Sinh viên

TRẦN THỊ HÓA

iii

MỤC LỤC

TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................ i
CAM ĐOAN .............................................................................................................................ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ........................................................................................ viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................................xi
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ......................................................... 2
1 .1 . Đặc điểm thiên nhiên ....................................................................................................... 2
1 .2 . Vùng nguyên liệu.............................................................................................................. 3
1 .3 . Hợp tác hóa........................................................................................................................ 3
1 .4 . Nguồn cung cấp điện........................................................................................................ 4
1 .5 . Nguồn cung cấp nước ...................................................................................................... 4
1 .6 . Nhiên liệu .......................................................................................................................... 4
1 .7 . Nguồn cung cấp hơi.......................................................................................................... 4
1 .8 . Hệ thống giao thông ......................................................................................................... 4
1 .9 . Xử lý nước thải – Rác thải – Khí thải ............................................................................ 5
1 .1 0 . Nguồn nhân lực............................................................................................................... 5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................ 6
2 .1 . Nguyên liệu mía................................................................................................................ 6
2 .1 .1 . Giới thiệu về cây mía .................................................................................................... 6
2.2.2. Các tính chất hóa học của mía và nước mía ............................................................... 7
2 .2 . Cơ sở lý thuyết trong quá trình sản xuất đường............................................................ 9
2 .2 .1 . Quá trình lấy nước mía ra khỏi cây mía ..................................................................... 9
2 .2 .2 . Quá trình làm sạch nước mía .....................................................................................10
2.3.3. Quá trình cô đặc...........................................................................................................11
2 .2 .4 . Quá trình nấu đường và kết tinh ................................................................................12

2 .2 .5 . Quá trình ly tâm và sấy đường...................................................................................13
2 .3 . Các chỉ tiêu của đường thô ............................................................................................13
2 .3 .1 . Chỉ tiêu cảm quan của đường thô ..............................................................................14
2 .3 .2 . Chỉ tiêu lý – hóa của đường thô.................................................................................14
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ..............15
3 .1 . Chọn quy trình công nghệ .............................................................................................15
3 .1 .1 . Chọn phương pháp làm sạch......................................................................................15
3 .1 .2 . Phương pháp lấy nước mía.........................................................................................16
3 .1 .3 . Phương pháp bốc hơi ..................................................................................................17
3 .1 .4 . Chọn phương pháp nấu và chế độ nấu ......................................................................17
3 .2 . Thuyết minh quy trình công nghệ: ...............................................................................20
3 .2 .1 . Xử lý mía trước khi ép ................................................................................................20
3 .2 .2 . Ép mía ...........................................................................................................................20
3 .2 .3 . Cho vôi sơ bộ............................................................................................................... 21
iii


3 .2 .4 . Gia nhiệt lần 1 ............................................................................................................. 22
3 .2 .5 . Cho vôi lần 2 ............................................................................................................... 22
3 .2 .6 . Gia nhiệt lần 2 ............................................................................................................. 22
3 .2 .7 . Lắng trong.................................................................................................................... 22
3 .2 .8 . Lọc chân không ........................................................................................................... 23
3 .2 .9 . Gia nhiệt 3.................................................................................................................... 23
3 .2 .1 0 . Cô đặc......................................................................................................................... 24
3 .2 .1 1 . Lọc kiểm tra............................................................................................................... 24
3 .2 .1 2 . Nấu đường ................................................................................................................. 25
3 .2 .1 3 . Trợ tinh....................................................................................................................... 26
3 .2 .1 4 . Ly tâm ........................................................................................................................ 27
3 .2 .1 5 . Sấy đường .................................................................................................................. 28
3 .2 .1 6 . Làm nguội, phân loại, đóng gói và bảo quản ........................................................ 28

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................. 29
4 .1 . Ép mía .............................................................................................................................. 29
4 .1 .1 . Thành phần mía........................................................................................................... 29
4 .1 .2 . Bã mía ......................................................................................................................... 29
4 .1 .3 . Nước thẩm thấu .......................................................................................................... 30
4 .1 .4 . Nước mía hỗn hợp ...................................................................................................... 30
4 .2 . Tính toán công đoạn làm sạch ...................................................................................... 31
4 .2 .1 . Tính vôi và sữa vôi ..................................................................................................... 31
4 .2 .2 . Tính nước mía gia vôi ................................................................................................ 32
4 .2 .3 . Tính nước bùn ............................................................................................................. 32
4 .2 .4 . Tính nước mía lắng trong........................................................................................... 32
4 .2 .5 . Tính lượng bùn lọc ..................................................................................................... 33
4 .2 .6 . Tính khối lượng đường tổn thất trong bùn lọc ........................................................ 33
4 .2 .7 . Tính nước mía trong (chè trong)............................................................................... 33
4 .2 .8 . Tính mật chè ................................................................................................................ 34
4 .2 .9 . Lọc kiểm tra................................................................................................................. 34
4 .3 . Công đoạn nấu đường.................................................................................................... 35
4 .3 .1 . Lượng đường thành phẩm.......................................................................................... 35
4 .3 .2 . Lượng mật rỉ ................................................................................................................ 35
4 .3 .3 . Tính đường non C ....................................................................................................... 36
4 .3 .4 . Tính phối liệu nấu C: .................................................................................................. 36
4 .3 .5 . Tính đường non B ....................................................................................................... 37
4 .3 .6 . Tính phối liệu nấu B ................................................................................................... 37
4 .3 .7 . Tính đường non A....................................................................................................... 39
4 .3 .8 . Khối lượng các sản phẩm theo năng suất nhà máy................................................. 40
CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NHIỆT .................................................................................. 42
5 .1 . Hệ bốc hơi cô đặc nhiều nồi ......................................................................................... 42
5 .1 .1 . Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc ............................................................... 42
5 .1 .2 . Nồng độ Bx ở các hiệu ............................................................................................... 42
5 .1 .3 . Xác định áp suất và nhiệt độ trong mỗi hiệu ........................................................... 43

5 .1 .4 . Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi................................................. 44
5 .1 .5 . Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi .................................................45
5 .1 .6 . Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (ti)..............................................................45
iv


5 .2 . Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng...................................................................................46
MỤC LỤC
5 .3 . Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường ................................................................................46
5 .3 .1 . Nấu non A ....................................................................................................................47
5 .3 .2 . Nấu non B.....................................................................................................................49
5 .3 .3 . Nấu non C.....................................................................................................................51
5 .3 .4 . Nấu giống B,C .............................................................................................................52
5 .4 . Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc........................................................................................54
5 .4 .1 . Tính lượng hơi nước bốc hơi .....................................................................................54
5 .4 .2 . Lượng hơi dùng cho hệ thống cô đặc........................................................................55
5 .4 .3 . Tính sai số ....................................................................................................................57
5 .5 . Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác .................................................................................57
5 .5 .1 . Nhiệt lượng dùng cho hồi dung C và đường hồ B ..................................................58
5 .5 .2 . Nhiệt dùng cho gia nhiệt nguyên liệu nấu đường....................................................58
5 .5 .3 . Nhiệt đun nóng nước rửa bùn lọc..............................................................................58
5 .5 .4 . Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu ...............................................................59
5 .5 .5 . Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị ................................................................................59
5 .5 .6 . Nhiệt dùng cho quá trình sấy đường .........................................................................59
CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ...................................................................61
6 .1 . Chọn bộ máy ép ..............................................................................................................61
6 .2 . Băng tải mía ...................................................................................................................62
6 .3 . Máy băm ..........................................................................................................................62
6 .3 .1 . Máy băm 1....................................................................................................................62
6 .3 .2 . Máy băm 2...................................................................................................................63

6 .4 . Máy đánh tơi ...................................................................................................................63
6 .5 . Cân định lượng ..............................................................................................................64
6 .6 . Thiết bị gia vôi ................................................................................................................65
6 .7 . Thiết bị gia nhiệt.............................................................................................................65
6 .8 . Thiết bị lắng trong ..........................................................................................................67
6 .9 . Thiết bị lọc chân không..................................................................................................68
6 .1 0 . Thiết bị cô đặc...............................................................................................................68
6 .1 0 .1 . Nhiệt lượng cung cấp cho buồng đốt các hiệu.......................................................68
6 .1 0 .2 . Bề mặt truyền nhiệt các hiệu....................................................................................69
6 .1 0 .3 . Các thông số kĩ thuật ................................................................................................69
6 .1 1 . Thiết bị lọc kiểm tra .....................................................................................................71
6 .1 2 . Thiết bị nấu đường .......................................................................................................71
6 .1 2 .1 . Hệ số truyền nhiệt .....................................................................................................71
6 .1 2 .2 . Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường .....................................................................71
6 .1 2 .3 . Bề mặt truyền nhiệt ...................................................................................................72
6 .1 3 . Thiết bị trợ tinh .............................................................................................................74
6 .1 3 .1 . Tính số lượng thiết bị................................................................................................74
6 .1 3 .2 . Kích thước thiết bị trợ tinh .......................................................................................75
6 .1 4 . Thiết bị ly tâm đường a, b ...........................................................................................75
6 .1 5 . Chọn thiết bị ly tâm đường c .......................................................................................76
6 .1 6 . Thiết bị sấy đường ....................................................................................................... 77
CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG..................................................................................... 80
7 .1 . Tính nhân lực lao động.................................................................................................. 80
7 .1 .1 . Chế độ làm việc của nhà máy....................................................................................
v
80


7 .1 .2 . Thời gian hoạt động sản xuất của nhà máy ............................................................. 80
7 .1 .3 . Số công nhân trực tiếp sản xuất trong phân xưởng ................................................ 81

7 .2 . Đặc điểm khu đất ........................................................................................................... 82
7 .2 .1 . Địa hình ........................................................................................................................ 83
7 .2 .2 . Địa chất ........................................................................................................................ 83
7 .2 .3 .Vệ sinh công nghiệp .................................................................................................... 83
7 .3 . Các công trình xây dựng của nhà máy ........................................................................ 83
7 .3 .1 . Phân xưởng sản xuất chính ........................................................................................ 83
7 .3 .2 . Nhà hành chính ........................................................................................................... 84
7 .3 .3 . Hội trường.................................................................................................................... 84
7 .3 .4 . Nhà bảo vệ ................................................................................................................... 84
7 .3 .5 . Nhà để xe ôtô............................................................................................................... 84
7 .3 .6 . Nhà để xe CBCNV ..................................................................................................... 84
7 .3 .7 . Nhà ăn .......................................................................................................................... 84
7 .3 .8 . Nhà tắm ........................................................................................................................ 85
7 .3 .9 . Nhà vệ sinh .................................................................................................................. 85
7 .3 .1 0 . Nhà kiểm tra chữ đường........................................................................................... 85
7 .3 .1 1 . Nhà cân mía ............................................................................................................... 85
7 .3 .1 2 . Bãi mía ....................................................................................................................... 85
7 .3 .1 3 . Khu xử lý mía ............................................................................................................ 85
7 .3 .1 4 . Kho chứa đường thành phẩm .................................................................................. 85
7 .3 .1 5 . Bể mật rỉ ..................................................................................................................... 86
7 .3 .1 6 . Khu lò hơi .................................................................................................................. 86
7 .3 .1 7 . Kho chứa vôi và pha vôi .......................................................................................... 86
7 .3 .1 8 . nhà chứa bã mía ........................................................................................................ 86
7 .3 .1 9 . Bãi chứa xỉ ................................................................................................................. 86
7 .3 .2 0 . Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa ...................................................................................... 86
7 .3 .2 1 . Nhà làm mềm nước................................................................................................... 86
7 .3 .2 2 . Bể lắng........................................................................................................................ 86
7 .3 .2 3 . Bể lọc.......................................................................................................................... 87
7 .3 .2 4 . Bể chứa nước lọc ...................................................................................................... 87
7 .3 .2 5 . Trạm bơm nước ......................................................................................................... 87

7 .3 .2 6 . Công trình xử lý nước thải....................................................................................... 87
7 .3 .2 7 . Khu phát điện và máy phát dự phòng..................................................................... 87
7 .3 .2 8 . Trạm biến áp.............................................................................................................. 87
7 .3 .2 9 . Phân xưởng cơ khí .................................................................................................... 87
7 .3 .3 0 . Kho vật tư .................................................................................................................. 87
7 .3 .3 1 . Khu đất mở rộng ....................................................................................................... 87
7 .3 .3 2 . Bể chứa nước cứu hỏa .............................................................................................. 87
7 .4 . Tính khu đất xây dựng nhà máy ................................................................................... 89
7 .4 .1 . Diện tích khu đất......................................................................................................... 89
7 .4 .2 . Tính hệ số sử dụng của nhà máy ............................................................................... 89
CHƯƠNG 8: TÍNH HƠI - NƯỚC .................................................................................... 90
8.1. Tính hơi ............................................................................................................................ 90
8 .1 .1 . Cân bằng chất đốt cho lò hơi ..................................................................................... 90
8 .1 .2 . Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò .................................... 91
8 .2 . Tính nước.........................................................................................................................
vi
91


8 .2 .1 . Nước lắng trong ...........................................................................................................
91
MỤC LỤC
8 .2 .2 . Nước lọc trong ............................................................................................................. 91
8 .2 .3 . Nước ngưng tụ ............................................................................................................. 92
8 .2 .4 . Nước ở tháp ngưng tụ ................................................................................................. 93
8 .2 .5 . Nước thải của nhà máy ............................................................................................... 93
CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ............................................................................ 94
9 .1 . Kiểm tra sản xuất ............................................................................................................ 94
9 .2 . Cách xác định một số chỉ tiêu ....................................................................................... 95
9 .2 .1 . Kiểm tra nguyên liệu mía đầu vào ............................................................................ 95

9 .2 .2 . Phân tích trong phòng thí nghiệm ............................................................................. 95
CHƯƠNG 10: AN TOÀN LAO đỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP.......................... 97
10 .1 . An toàn lao động........................................................................................................... 97
10 .1 .1 . Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động trong quá trình sản xuất và biện
pháp khắc phục ....................................................................................................................... 97
10 .1 .2 . Những an toàn cụ thể trong nhà máy ...................................................................... 98
10 .2 . Vệ sinh công nghiệp..................................................................................................... 99
KẾT LUẬN ..........................................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................101

vii


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1. Thành phần hóa học của mía và nước mía......................................................... 7
Bảng 2. 2. Độ hòa tan của saccaroza trong nước ................................................................. 8
Bảng 2. 3. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường ........ 8
Bảng 2. 4. Chỉ tiêu cảm quan của đường thô ..................................................................... 14
Bảng 2. 5. Chỉ tiêu lý – hóa của đường thô ........................................................................ 14
Bảng 4. 1. Thành phần chất khô của cây mía ..................................................................... 29
Bảng 4. 2. Chọn chế độ nấu đường 3 hệ ............................................................................. 35
Bảng 4. 3. Bảng tổng kết phối liệu nấu đường non C........................................................ 37
Bảng 4. 4. Tổng kết nấu đường non B................................................................................. 38
Bảng 4. 5. Tổng kết tính phối liệu nấu đường non A ........................................................ 39
Bảng 4. 6. Khối lượng sản phẩm và bán thành phẩm tính theo từng công đoạn nấu đường
.......................................................................................................................................40
Bảng 4. 7. Bảng tổng kết cân bằng vật chất sản xuất đường thô ..................................... 41
Bảng 5. 1. Hơi thứ của hệ bốc hơi và nồng độ chất khô của nước mía ở các hiệu........ 43
Bảng 5. 2. Áp suất hơi đốt vào mỗi hiệu của hệ cô đặc .................................................... 43

Bảng 5. 3. Áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của hơi đốt và hơi thứ của các hiệu cô đặc............ 44
Bảng 5. 4. Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi.................................................................... 45
Bảng 5. 5. Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ......................................................... 46
Bảng 5. 6. Lượng nguyên liệu dùng để nấu non A ............................................................ 47
Bảng 5. 7. Kết quả tính toán các thông số nấu non A ....................................................... 48
Bảng 5. 8. Lượng nguyên liệu dùng để nấu non B ............................................................ 49
Bảng 5. 9. Kết quả thông số nấu non B ............................................................................... 50
Bảng 5. 10. Lượng nguyên liệu dùng để nấu non C .......................................................... 51
Bảng 5. 11. Kết quả thông số nấu non C............................................................................. 52
Bảng 5. 12. Lượng nguyên liệu dùng để nấu giống B, C .................................................. 52
Bảng 5. 13. Kết quả thông số nấu nấu giống B và C ......................................................... 53
Bảng 5. 14. Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu ................................................................. 54
Bảng 5. 15. Hàm nhiệt của hơi ............................................................................................. 55
Bảng 5. 16. Hàm nhiệt nước ngưng và nhiệt dung riêng của dung dịch......................... 55
Bảng 5. 17. Lượng hơi phụ lấy ra ở các hiệu ..................................................................... 55
Bảng 5. 18. Nhiệt độ sôi của dung dịch ở các hiệu ........................................................... 56
Bảng 5. 19. Kết quả tính sai số............................................................................................. 57
Bảng 5. 20. Tổng kết nhiệt đường hồ B và hồi dung C..................................................... 58
Bảng 5. 21. Nhiệt lượng dùng gia nhiệt nguyên liệu nấu đường ..................................... 58
Bảng 5. 22. Tổng kết lượng hơi đốt dùng trong nhà máy ................................................. 60
Bảng 6. 1. Bề mặt truyền nhiệt của các thiết bị gia nhiệt ................................................. 66
Bảng 6. 2. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt ......................................................................... 69
Bảng 6. 3. Kết quả tính bề mặt truyền nhiệt ở các hiệu .................................................... 69
Bảng 6. 4. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường ............................................................... 71
Bảng 6. 5. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu ................................................ 72
Bảng 6. 6. Kết quả tính toán thiết bị nấu ............................................................................ 74
viii


Bảng 6. 7. Số lượng thiết bị trợ tinh.....................................................................................74

Bảng 6. 8. Tổng kết kích thước của các thiết bị chính.......................................................77
Bảng 7. 1. Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch ........................................................80
Bảng 7. 2. Số công nhân làm việc trong một ca và một ngày...........................................81
Bảng 7. 3. Phân bố lao động gián tiếp .................................................................................82
Bảng 7. 4. Bảng tổng diện tích các công trình xây dựng...................................................88
Bảng 8. 1. Sự phân bố nước lắng trong ...............................................................................91
Bảng 8. 2. Sự phân bố nước lọc trong .................................................................................91
Bảng 8. 3. Sự phân bố nước ngưng ......................................................................................92

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 2. 1. Cây mía ................................................................................................................... 6
Hình 2. 2. Đồ thị quá bão hóa của sacaroza ....................................................................... 12
Hình 3. 1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất đường thô ............................................... 19
Hình 3. 2. Dao băm ................................................................................................................ 20
Hình 3. 3. Máy ép 3 trục ép .................................................................................................. 21
Hình 3. 4. Thiết bị gia nhiệt ống chùm ............................................................................... 22
Hình 3. 5. Thiết bị lắng trọng lực......................................................................................... 23
Hình 3. 6. Thiết bị lọc chân không ...................................................................................... 23
Hình 3. 7. Thiết bị cô đặc dạng ống chùm .......................................................................... 24
Hình 3. 8. Thiết bị lọc ống .................................................................................................... 24
Hình 3. 9. Thiết bị nấu đường ống chùm thẳng đứng........................................................ 25
Hình 3. 10. Thiết bị trợ tinh .................................................................................................. 26
Hình 3. 11. Thiết bị trợ tinh non Avà B .............................................................................. 27
Hình 3. 12. Thiết bị trợ tinh cho non C ............................................................................... 27
Hình 3. 13. Thiết bị ly tâm đường........................................................................................ 28
Hình 3. 14. Thiết bị sấy thùng quay .................................................................................... 28
Hình 5. 1. Sơ đồ hệ thống bốc hơi nhiều nồi ...................................................................... 42

Hình 6. 1. Cân định lượng..................................................................................................... 64
Hình 6. 2. Thiết bị gia vôi..................................................................................................... 65
Hình 6. 3. Thiết bị truyền nhiệt............................................................................................ 67
Hình 6. 4. Thiết bị lắng ......................................................................................................... 67
Hình 6. 5. Thiết bị cô đặc .................................................................................................... 69
Hình 6. 6. Thiết bị nấu đường .............................................................................................. 72
Hình 6. 7. Thiết bị trợ tinh ................................................................................................... 75
Hình 6. 8. Thiết bị ly tâm gián đoạn.................................................................................... 75
Hình 6. 9. Thiết bi ly tâm liên tục ........................................................................................ 76

x


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
KL: Khối lượng
NM: Nước mía
NMHH: Nước mía hỗn hợp
GVSB: Gia vôi sơ bộ
KXĐ: Không xác định
LKT: Lọc kiểm tra
NDR: Nhiệt dung riêng
CBCNV: Cán bộ công nhân viên

xi



Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

LỜI MỞ ĐẦU

“… Trong bối cảnh ngành đường thế giới và trong nước dần bước vào giai đoạn
bão hòa, sức ép cạnh tranh từ nhà xuất khẩu đường thứ 2 thế giới (Thái Lan) đối với
Việt Nam là vô cùng lớn. Nội tại ngành đường Việt Nam vẫn chưa đủ sức cạnh tranh,
cả về quy mô lẫn chất lượng sản phẩm. Trong ngắn hạn, ngành đường Việt Nam kém
khả quan sau hội nhập. Những nỗ lực thay đổi tư duy sản xuất tại các nhà máy đường
và các chính sách của chính phủ nhằm hỗ trợ nông dân – doanh nghiệp, định hướng phát
triển đường và phụ phẩm, được kỳ vọng sẽ mang lại tương lai sáng hơn cho ngành đường
giai đoạn 2020 – 2030…” [1].
Ngoài những điều được nêu trên, chúng ta cũng được biết đường là một gia vị
đặc trưng không thế thiếu cho sự tiêu dùng hằng ngày và mía là cây trồng có sự gắn kết
chặt chẽ nhất giữa nông dân và các doanh nghiệp chế biến. Nó mang lại ý nghĩa xã hội,
giúp kinh tế vùng nông thôn phát triển, gia tăng việc làm. Ngành đường Việt Nam thì
còn non trẻ và đang ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển, ngành còn mang tính tự
cung tự cấp, sản lượng trong nước còn xấp xỉ nhu cầu tiêu dùng và có năm phải nhập
khẩu thêm vì thiếu hụt sản lượng cho nhu cầu tiêu thụ.
Với những điều trên, việc xây dựng các nhà máy đường có năng suất cao để đáp
ứng nhu cầu của thị trường là điều rất cần thiết. Hai loại đường được sử dụng thông
dụng nhất là đường thô và tinh luyện nhưng ngày nay mọi người có nhu cầu chuyển
sang sử dụng đường thô thay đường tinh luyện vì nó không qua quá trình tẩy màu, ít lẫn
tạp chất. Ngoài ra trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo sử dụng đường thô để sản phẩm
có màu sắc đẹp hơn. Hơn thế hiện tại nước ta có nhiều nhà máy lớn sản xuất đường tinh
luyện từ nguyên liệu đường thô. Nhưng các nhà máy sản xuất đường thô trong nước vẫn
chưa đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu cho các nhà máy này. Tất cả những điều trên
việc xây dựng một nhà máy đường thô công nghiệp rất cần thiết, thông qua đồ án tốt
nghiệp này, em đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG
CÔNG NGHIỆP PHƯƠNG PHÁP VÔI NĂNG SUẤT 6740 TẤN MÍA/NGÀY”

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

1


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Việc tìm 1 địa điểm để xây dựng một nhà máy đường dựa vào rất nhiều yếu tố, một
trong những yếu tố đầu tiên nên xem xét đó là nguồn cung cấp nguyên liệu. Hiện tại trên
khắp nước Việt Nam có gần 50 nhà máy phân bố đều từ Bắc vào Nam, nhưng tại miền
Trung thì rất là ít nhà máy sản xuất đường nhưng nhu cầu sử dụng đường ở đâu cũng rất
là cần thiết. Ở Thừa Thiên Huế có rất nhiều nơi có nguồn nguyên liệu mía rất dồi dào
nhưng rất khó tiêu thụ. Đặc biệt là ở xã Quảng Phú, huyện Quảng Điền là vựa mía lớn
nhất tỉnh từ lâu, không như các vùng chuyên canh trồng mía lớn trong cả nước, hiện nay
mía tại Thừa Thiên Huế vẫn không có đầu mối đứng ra thu mua cho người dân [2].
Ngoài ra những năm gần đây, huyện Phong Điền đang có rất nhiều dự án “Phát
triển cây mía” [3], nhận thấy rằng diện tích đất cát nội đồng ở đây rất phù hợp cho việc
trồng mía, không những thế hiệu quả kinh tế còn cao hơn với một số loại cây khác.
Nguồn cung cấp ở những nơi này là một trong những yếu tố có thể giúp ta chọn lựa việc
xây dựng nhà máy đường tại huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Phong Điền là vùng kình tế trọng điểm phía Bắc của tỉnh Thừa Thiên Huế, là một
huyện nằm ở Cực Bắc của tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Tây Bắc giáp huyện Hải Lăng tỉnh
Quảng Trị. Phía Đông Bắc giáp biển Đông, phía Đông Nam giáp huyện Quảng Điền, thị
xã Hương Trà, phía Nam giáp huyện A Lưới. Phong Điền có trục giao thông quan trọng
của quốc gia chạy qua (quốc lộ 1A, tuyến đường sắt xuyên Việt,...) và nằm trong tuyến
hành lang kinh tế Đông – Tây tạo điều kiện cho Phong Điền có điều kiện khá thuận lợi

trong việc giao lưu kinh tế với các huyện trong tỉnh với cả nước, trong khu vực [4].
1.1 . Đặc điểm thiên nhiên
Xã Phong Hiền thuộc vùng đồng bằng, bằng phẳng chạy dài theo quốc lộ 1A và
phần lớn là đất phù sa do sông Bồ và sông Ô Lâu bồi đắp hàng năm nên thích hợp c ho
nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy.
Khí hậu Phong Điền mang đặc điểm khí hậu tỉnh Thừa Thiên Huế, có nền tảng
chung với khí hậu cả nước. Đó là tính chất khí hậu nhiệt đới gió mùa, phân hóa mạnh
mẽ, diễn biến bất thường. Trong năm chịu sự khống chế c ủa hai mùa gió chính là gió
mùa Đông và gió mùa Hè. Về gió mùa Đông từ tháng 9 năm trước đến tháng 4 năm sau,
hướng gió thịnh hành ở vùng đồng bằng là hướng Tây Bắc và Đông Bắc. Gió mùa Hè
bắt đầu từ tháng 3 tháng 4 đến tháng 9. Từ tháng 3 tháng 4 trở đi gió có hướng Tây Nam,
mang theo không khí nóng ẩm từ biển vào.

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

2


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

Phong Điền có nền nhiệt độ cao tiêu biểu cho chế độ nhiệt ở vùng nhiệt đới. Nhiệt
độ trung bình năm trên đại bộ phận lãnh thổ đạt 20 – 25oC. Nhiệt độ trung bình tháng
lạnh nhất là tháng giêng: 19 - 20 oC, tháng nóng nhất là tháng 7: 29,4 oC.
Độ ẩm tương đối trung bình đạt 83 – 87%, phân hóa theo không gian và thời gian
trong năm. Theo không gian, độ ẩm tăng từ Đông sang Tây, từ đồng bằng lên miền núi,
ngược lại với nhiệt độ. Ở đồng bằng độ ẩm tương đối trung bình 83 – 84%. Theo thời
gian từ tháng 3 đến tháng 8 có độ ẩm thấp, từ tháng 9 năm trước đến tháng 2 năm sau
có độ ẩm cao. Thời kỳ độ ẩm xuống thấp nhất trong năm trùng với thời kỳ có gió Tây

khô nóng thổi mạnh. Vào lúc này độ ẩm tương đối có thể xuống 45 – 47% [5].
Địa điểm xây dựng nhà máy ở xã Phong Hiền, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên
Huế là một địa điểm mà ở đó có nguồn cung cấp nguyên liệu tốt cho nhà máy [3], ngoài
ra quanh khu vực đó có rất nhiều nguồn nguyên liệu khác với cự ly không xa khoảng 50
đến 80km.
1.2 . Vùng nguyên liệu
Nguồn cung cấp chính cho nhà máy chính là vùng nguyên liệu tại huyện Phong
Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Nhưng với năng suất 6740 tấn/ ngày thì lượng cung cấp đó
vẫn rất là thấp. Ngoài huyện Phong Điền thì ở tỉnh Thừa Thiên Huế vẫn còn rất nhiều
nguồn cung cấp mía lớn như huyện Quảng Điền, Hương Trà, Phú Lộc và Phú Vang.
Đến khi nguyên liệu trong tỉnh không đủ thì có thể nhập thêm nguồn nguyên liệu ở các
tỉnh lân cận như: Quảng Trị, Quảng Bình, Quảng Nam.
Một số vùng có lượng nguyên liệu ổn định như xã Phong Điền, một xã nhỏ ở vùng
đồng bằng huyện Phong Điền có hơn 25ha trồng mía, với 300 hộ tham gia trồng mía
[3]. ở xã Quảng Phú gần 30ha trồng mía và đang khuyến khích việc mở rộng diện tích
trồng [2]. Xã Quảng Lợi toàn xã có hơn 800 hộ dân tham gia trồng mía v ới hơn 320 ha
[6].
1.3 . Hợp tác hóa
Việc hợp tác hóa, liên hợp hóa có vai trò rất quan trọng của một nhà máy muốn tồn
tại và phát triển lâu dài thì cần phải hợp tác hóa với các nhà máy và nhà cung cấp nguyên
liệu trong và ngoài tỉnh để nâng cao hiệu quả kinh tế.
Nhà máy sản xuất đường sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản
xuất thực phẩm tại tỉnh Thừa Thiên Huế và các tỉnh lân cận như nhà máy bánh kẹo Huế,
kỹ kệ Á Châu,... Ngoài ra nhà máy sản xuất đường thô sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu
cho các nhà máy sản xuất đường tinh luyện. Sự liên kết với các nhà máy này giúp cho
sản phẩm tiêu thụ nhanh hơn, đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục.

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

3


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

Để đạt được hiệu quả kinh tế thì hầu hết các phế liệu được sử dụng triệt để. Bã mía
là chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn lọc từ mật chè được bán cho các cơ sở sản xuất
phân vi sinh, mật rỉ sau nấu đường được bán cho nhà máy sản xuất cồn thô trong và
ngoài tỉnh.
Hiện nay việc sử dụng hộp bã mía thay cho bao bì đang là xu hướng sống xanh
được mọi người chọn lựa tuy là mới một phần nhỏ và chưa được sử dụng nhiều nhưng
đó là cũng tiềm năng cho việc sử dụng phế liệu từ sản xuất đường.
1.4 . Nguồn cung cấp điện
Tuabin phát điện dùng hơi quá nhiệt từ việc tận dụng bã mía cũng là nguồn điện
chính cung cấp cho quá trình sản xuất. Ngoài ra hệ thống cung cấp điện cho nhà máy
nằm trong mạng lưới điện cung cấp cho khu công nghiệp và để đảm bảo cho nhà máy
được sản xuất xuất liên tục thì lắp thêm một máy phát điện dự phòng khi mất điện.
1.5 . Nguồn cung cấp nước
Nhà máy sử dụng nước chủ yếu lấy từ Ô Lâu, Phá Tam Giang, hệ thống nước ngầm
[5]. Ta cần phải xử lí trước khi đưa vào sản xuất tùy theo mục đích sử dụng. Nước trong
sản xuất có các dạng sau:
- Nước lọc trong: nước lắng trong được đưa đi lọc để loại triệt để các tạp chất mà quá
trình lắng không loại được.
- Nước sau lọc trong được làm mềm qua cột trao đổi ion để khử độ cứng rồi cung cấp lò
hơi.
1.6 . Nhiên liệu
Nguồn nhiên liệu chính là nhiên liệu từ việc đốt lò bằng bã mía nhằm giảm chi phí
và tăng hiệu suất tổng thu hồi của nhà máy. Ngoài ra còn sử dụng củi đốt và dầu FO để
bôi trơn các thiết bị trong sản xuất.

1.7 . Nguồn cung cấp hơi
Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho các công
đoạn sản xuất: đun nóng, bốc hơi, cô đặc. Trong quá trình sản xuất, ta tận dụng hơi thứ
của thiết bị bốc hơi để đưa vào sử dụng trong quá trình đun nóng, nấu nhằm tiết kiệm
hơi của nhà máy.
1.8 . Hệ thống giao thông
Phong Điền có các trục giao thông quan trọng của quốc gia chạy qua (Quốc lộ 1A,
tuyến đường sắt xuyên Việt,..) và nằm trong tuyến hành lang kinh tế Đông Tây tạo điều
kiện cho Phong Điền có điều kiện khá thuận lợi trong việc giao lưu kinh tế với các huyện
trong tỉnh và cả nước, trung khu vực [5].

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

4


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

1.9 . Xử lý nước thải – Rác thải – Khí thải
Đối với nước thải trước khi đưa ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 [7].
Do đó, nước thải sau khi sản xuất cần được tập trung và xử lí đạt yêu cầu trước khi đổ
ra sông, rác được đem đi xử lý định kì, bùn lắng được dùng làm phân vi sinh và khí thải
nhiều bụi, khói từ lò hơi, lò sấy cần được tách bụi bằng xyclon rồi mới thải ra ngoài môi
trường.
1.10 . Nguồn nhân lực
Đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật và quản lý: nhà máy sẽ tiếp nhận cán bộ kỹ thuật
của các trường đại học miền Trung đặc biệt là trường đại học Bách khoa Đã Nẵng, Nông
lâm Huế. Đây là lực lượng nòng cốt của nhà máy, được đào tạo cơ bản, dễ dàng nắm bắt

được các tiến bộ của các thành tựu khoa học kỹ thuật mới của các nước tiên tiến trên thế
giới, góp phần cải tiến kỹ thuật, công nghệ của nhà máy. Ngoài ra nhà máy phải chú
trọng kêu gọi và đãi ngộ đội ngũ cán bộ thế hệ đi trước trên toàn đất nước để có những
bài học và những kinh nghiệm cần thiết.
Công nhân nhà máy được tuyển có trình độ học vấn lớp 9 – 12, được học qua khóa
đào tạo vận hành thiết bị và mọi hoạt động khác, chắc chắn sẽ được đội ngũ công nhân
lành nghề, đảm bảo cho nhà máy hoạt động tốt.

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

5


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 . Nguyên liệu mía
2 .1 .1 . Giới thiệu về cây mía
Mía là tên gọi chung của một số loài trong chi mía (Saccharum), bên cạnh các loài
lau, lách. Chúng là các loại cỏ sống lâu năm, thuộc tông Andropogoneae của họ Hóa
Thảo (Poaceae), bản địa khu vực nhiệt đới và ôn đới ấm. Chúng có thân to mập, chia
đốt chứa nhiều đường được trồng ngày nay đều là các dạng lai ghép nội chi phức tạp.
Chúng được trồng để thu hoạch nhằm sản xuất đường.

Hình 2. 1. Cây mía [8]
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 ở phần gốc. Đồng thời, do sự bốc hơi nước

của lá mía, nên phần ngọn cây lúc nào cũng phải được cung cấp nước đầy đủ để cung
cấp cho lá, gây ra hàm lượng nước trong tỉ lệ đường/nước phần ngọn sẽ nhiều hơn phần
gốc, làm cho ngọn cây mía nhạt hơn.
- Đặc điểm sinh trưởng:
+ Nhiệt độ: Mía là loại cây nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm rất cao. Nhiệt độ bình
quân thích hợp cho sự sinh trưởng của cây mía là 15 – 16 oC.
+ Ánh sáng: Mía là cây nhạy cảm với ánh sáng và đòi hỏi cao về ánh sáng. Thiếu ánh
sáng, mía phát triển không tốt, hàm lượng đường thấp. Mía cần tối thiểu 1200 giờ tốt
nhất là trên 2000 giờ.
+ Độ ẩm: Mía là câ cây cần nước nhưng lại sợ úng nước. Mía có thể phát triển tốt ở
những vùng có lượng mưa từ 1500mm/năm. Giai đoạn sinh trưởng mía yêu cầu lượng
mưa từ 100 – 170mm/tháng.
+ Độ cao: có liên quan đến cường độ chiếu sáng cũng như mức chênh lệch nhiệt độ giữa
ngày và đêm, do đó ảnh hưởng đến khả năng tích tụ đường trong mía.
SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

6


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

+ Đất trồng: Mía là loại cây công nghiệp khỏe, dễ tính, không kén đất, vậy có thể trồng
mía trên nhiều loại đất khác nhau, từ 70% sét đến 70% cát. Đất thích hợp nhất cho mía
là những loại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước [8].
2.2.2. Các tính chất hóa học của mía và nước mía
Thành phần hóa học của mía thay đổi tùy theo điều kiện đất đai, phương pháp canh
tác, loại, giống mía,...
Bảng 2. 1. Thành phần hóa học của mía và nước mía [9]

Thành phần của mía
Nước

70 – 75%

Đường

9 – 15%

Xơ

10 – 16%

Đường khử

0,01 – 2%

Chất không đường

1 – 3%

Thành phần nước mía
Chất rắn hòa tan

100%

Đường
Sacaroza

75 – 92%

70 – 88%

Glucoza

2 – 4%

Fructoza
Các loại muối

2 – 4%
3,0 – 7,5%

Muối axit vô cơ

1,5 – 4,5%

Muối axit hữu cơ

1 – 3%

Axit hữu cơ tự do

0,5 – 2,5%

Chất không đường hữu cơ khác
Anbumin
Tinh bột

0,5 – 0,6%
0,001 – 0,05%

Chất keo

0,3 – 0,6%

Chất béo, sáp mía

0,05 – 0,15%

Chất không đường chưa xác định

3 – 5%

Thành Phần hóa học của cây mía bao gồm: Đường, xơ, chất chứa N 2 , chất vô cơ,
nước. Trong đường thành phần sacaroza có hàm lượng cao nhất và cũng chính là thành
phần quan trọng nhất trong mía.
Sacaroza có công thức phân tử C12H22O11 là một disacarit gồm 2 đường đơn
glucoza và fructoza tạo thành.

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

7


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

- Tính chất lí học của saccaroza: Tinh thể đường Sacaroza thuộc hệ đơn tà, trong suốt,
không màu. Tỉ trọng 1.5878. Nhiệt độ nóng chảy là 186 - 188 ºC .

+ Đường sacaroza rất dễ hoà tan trong nước. Độ hòa tan tăng theo chiều tăng của nhiệt
độ [9].
Bảng 2. 2. Độ hòa tan của saccaroza trong nước [10]
Nhiệt độ oC

Độ hòa tan g saccaroza
/ 100g nước

Độ hòa tan g saccaroza

Nhiệt độ oC

/ 100g nước

0

179,2

60

287,36

10

190,5

70

302,5

20

203,9

80

362,2

30

219,5

90

415,7

40

238,1

100

487,2

50

260,1

+ Độ nhớt của dung dịch đường sacaroza tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm theo
chiều tăng nhiệt độ.

Bảng 2. 3. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường [10]
Độ ẩm, %

Độ nhớt, 10 -2 N.s/m2
20 o C

40 o C

60o C

70 oC

20

1,96

1,19

0,81

0,59

40

6,21

3,29

0,91

1,32

60

58,93

21,19

9,69

5,22

70

485,0

114,8

39,1

16,9

+ Độ ngọt: Nếu lấy độ ngọt của đường sacaroza là 100 để so sánh thì: lactose (16) <
maltose (32) < glucoza (74) < sacaroza (100) < fructoza (173).
+ Độ quay cực: Dung dịch sacaroza có tính quay phải, độ quay cực riêng của sacaroza
rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Trị số độ quay cực trung bình của sacaroza là
+66,50.
+ Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 22 0C tới 510C là 0,3019
kJ/kg.độ.
- Tính chất hóa học của sacaroza:

+ Tác dụng với axit: Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thuỷ phân thành glucoza và
fructoza theo phản ứng:
C12H22O11 + H2O
sacaroza
+ 66,5 0
SVTH: Trần Thị Hóa

H+

C6 H12O6 + C6H12 O6
glucoza
+ 52,5 0

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

fructoza
- 93,0 0
8


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

+ Tác dụng với kiềm: Phân tử sacaroza không có nhóm hidroxyt glucozit nên không có
tính khử. Trong môi trường kiềm, sacaroza có thể coi như một axit yếu, vì vậy nó tác
dụng với vôi tạo thành sacarat, phản ứng này phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, lượng
kiềm và lượng sacaroza.
+ Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (160-1800C), đường sacaroza bị mất nước tạo thành
sản phẩm có màu như caramenlan, caramenlen, caramenlin. Chất màu caramen được coi
là hợp chất humin. Đó là sự polyme hóa ở mức độ khác nhau của ß-anhidrit.
+ Tác dụng với enzim: Dưới tác dụng của enzim invectaza, sacaroza sẽ chuyển hoá

thành glucoza và fructoza. Sau đó dưới tác dụng của phức hệ enzim, glucoza và fructoza
sẽ chuyển hoá thành ancol và CO2 [10].
2.2 . Cơ sở lý thuyết trong quá trình sản xuất đường
2 .2 .1 . Quá trình lấy nước mía ra khỏi cây mía
Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử
dụng hai phương pháp chính là phương pháp ép và phương pháp khuếch tán.
- Phương pháp ép: Sử dụng hệ thống thiết bị ép để xé và ép dập cây mía nhằm phá vỡ
các tế bào để lấy nước mía. Ép mía là công đoạn đầu tiên của cả quá trình sản xuất
đường, được chia làm các giai đoạn nhỏ như sau: vận chuyển cấp mía vào máy ép, xử
lý mía trước khi ép, ép dập và ép kiệt .
+ Ép dập: Có tác dụng lấy nước mía, vừa làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp
mía để cho hệ thống máy ép làm việc ổn định, tăng năng suất ép, hiệu suất ép và giảm
bớt công suất tiêu hao.
+ Ép kiệt: Lấy kiệt lượng nước mía có trong mía tới mức tối đa cho phép.
- Phương pháp khuếch tán: Dựa vào hiện tượng khuếch tán có nghĩa là hai dung dịch có
nồng độ khác nhau tập trung lại sát bên nhau hoặc chỉ cách nhau một màng mỏng, tự
trao đổi với nhau bằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng đó. Phương Pháp khuếch tán
được dùng nhiều năm nay trong tất cả các nhà máy đường củ cải. Đối với mía thì mới
được dùng mới đây. Phương pháp khuếch tán có rất nhiều ưu điểm, đặc biệt là hiệu suất
lấy nước mía cao hơn phương pháp ép. Tuy nhiên việc khuếch tán củ cải và mía không
hoàn toàn giống nhau. Ở nhà máy đường củ cải chỉ cần dùng thiết bị khuếch tán là đủ,
nhưng mía, do tính chất của mía, cần phải dùng một số máy ép để xử lý trước và sau
khuếch tán [10].

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

9

Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

2 .2 .2 . Quá trình làm sạch nước mía
Mục đích: Trung hòa axit trong nước mía hỗn hợp để hạn chế đường sacaroza
chuyển hóa. Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp, đặc biệt các
chất có hoạt tính bề mặt và chất keo để nâng cao hiệu suất thu hồi đường. Loại bỏ những
chất rắn dạng lơ lửng, các chất màu để nâng cao phẩm chất đường thành phẩm
2 .3 .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 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 [10].
2 .3 .2 .2 . Tác dụng của nhiệt độ
Phương pháp dùng nhiệt độ để làm sạch nước mía là một trong những phương pháp
quan trọng. 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 tiệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật vào
nước mía.
- 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 [10].
2 .3 .2 .3 . Tác dụng của các chất điện ly
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…
SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

10


Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 6740 tấn mía/ngày

- 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 [10].
b. Tác dụng của SO2
- Tạo kết tủa CaSO3 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 CaSO3 khi dư SO2 [10].
c. Tác dụng của CO2
- Tạo kết tủa CaCO3 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 CO2 dư sẽ làm tan kết tủa CaCO3 làm đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt và bốc
hơi [10].
d. Tác dụng của P2O5
P2O5 dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca 3(PO4)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 P2O5 nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng rõ rệt [10].
2.3.3. Quá trình cô đặc
Mục đích của quá trình cô đặc là bốc hơi nước mía có nồng độ 13 – 15Bx đến mật
chè nồng độ 60 – 65Bx. Nếu cô đặc nước mía đến Bx quá cao > 70Bx sẽ xuất hiện tinh
thể đọng lại trong đường ống và bơm. Nồng độ lớn dẫn đến độ nhớt lớn, lọc khó khăn.
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.
Trong quá trình bốc hơi, dưới tác dụng của nhiệt độ cao nên sẽ xảy ra nhiều phản
ứng hoá học và hoá lý dẫn đến sự thay đổi thành phần và đặc tính của dung dịch đường:
- Sự chuyển hoá sacaroza .
- Sự phân huỷ sacaroza và tăng màu sắc.
- Độ tinh khiết tăng cao.
- Sự thay đổi độ kiềm.
- Sự tạo cặn [10].

SVTH: Trần Thị Hóa

GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

11