Thiết kế nhà máy sản xuất đường rs năng suất 4450 tấn mía ngày

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
*

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS TỪ MÍA
NĂNG SUẤT 4450 TẤN MÍA/NGÀY

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THANH TRUYỀN

Đà Nẵng – Năm 2018


TÓM TẮT

Yêu cầu trong đồ án này là thiết kế nhà máy sản xuất đường RS với năng suất
4450 tấn mía/ ngày, bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ.
Về phần thuyết minh gồm 10 chương về những nội dung sau: Lập luận kinh tế kĩ
thuật nhằm chọn địa điểm xây dựng nhà máy phù hợp, tổng quan chung về đường,
chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ, cân bằng vật chất. Sau cùng là tính xây
dựng tổ chức nhà máy, tính hơi - nước trong nhà máy, kiểm tra sản xuất và cuối cùng
là an toàn lao động. Về phần bản vẽ gồm có 5 bản vẽ được thể hiện trên cỡ giấy A0
gồm:
- Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính: thể hiện được cách bố trí, khoảng
cách giữa các thiết bị trong nhà máy như thế nào.
- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: thể hiện được hình dạng của gần hết
thiết bị trong phân xưởng theo mặt cắt đứng, kết cấu tường, kết cấu mái nhà.
- Bản vẽ đường ống hơi - nước: giúp cụ thể hóa cách bố trí các đường ống trong
phân xưởng, bao gồm đường ống dẫn hơi, nước, nước ngưng và nước thải.

- Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy: thể hiện được cách bố trí và xếp đặt phân
xưởng sản xuất và các cơng trình phụ trong nhà máy.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HĨA

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ THANH TRUYỀN Số thẻ sinh viên: 107130090
Lớp: 13H2A

Khoa: Hóa

Ngành: Cơng Nghệ Thực Phẩm

1. Tên đề tài đồ án
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS TỪ MÍA NĂNG SUẤT 4450 TẤN
MÍA/NGÀY
2. Đề tài thuộc diện: Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện.
3. Các số liệu và dữ kiệu ban đầu
Thành phần cây mía (tính % theo CK của mía)
- Sacaroza
: 12,63
- Xơ
: 11,50
- Chất Khơng đường

: 2,95
- GP bã
: 75,45
- Độ ẩm bã
: 51,20
- Nước thẩm thấu
: tự chọn từ 22 đến 25%
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn
- Mở đầu.
- Lập luận kinh tế kỹ thuật.
- Tổng quan.
- Chọn và thuyết minh qui trình cơng nghệ.
- Tính cân bằng vật chất.
- Tính cân bằng nhiệt.
- Tính và chọn thiết bị các thiết bị chủ yếu
- Tính xây dựng.
- Tính hơi - nước.
- Kiểm tra sản xuất.
- An tồn lao động, vệ sinh xí nghiệp, phòng cháy và chữa cháy.
- Kết luận.
- Tài liệu tham khảo.
5. Các bản vẽ và đồ thị
- Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính

(A0)

- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính

(A0)

- Bản vẽ đường ống hơi - nước.
(A0)
- Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy
(A0)
6. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hồn thành đồ án:

24/01/2018
20/05/2018

Thơng qua bộ mơn
Ngày……tháng……năm 2018
TỔ TRƯỞNG BỘ MƠN

PGS.TS. Đặng Minh Nhật
Kết quả điểm đánh giá:

Ngày…… tháng…… năm 2018
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký, ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Sinh viên đã hoàn thành và
nộp toàn bộ bản báo cáo cho bộ môn
Đà Nẵng, ngày… tháng … năm 2018
(Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI NĨI ĐẦU

Đường là ngun liệu khơng thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày, đường được
sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Hiện nay, ở nước ta đã có nhiều nhà máy
đường nhưng năng suất thấp và chất lượng khơng cao, đây là khó khăn cũng là cơ hội
để ngành đường phát triển hơn, nên việc xây dựng một nhà máy với năng suất cao, áp
dụng các thiết bị máy móc hiện đại, sử dụng phương pháp hợp lí là rất cần thiết. Vì
vậy tơi được giao đề tài: ‘Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn
mía/ ngày’.
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, tơi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè, đến nay tơi đã có thể
hồn thiện được đồ án.
Tôi xin gửi lời cản ơn chân thành đến cô Trương Thị Minh Hạnh, cô là người tận
tình hướng dẫn cho tơi những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong
suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cơ trong khoa
Hóa, đặc biệt là q thầy cơ trong bơ mơn Cơng Nghệ Thực Phẩm đã tận tình giảng
dạy và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập tại trường.

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi: Nguyễn Thị Thanh Truyền xin cam đoan:
- Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn thực tế trên cơ sở các
số liệu thực tế và được thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.
- Đồ án được thực hiện hoàn tồn mới, là thành quả của riêng tơi, khơng sao chép
theo bất cứ đồ án tương tự nào.
- Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu

trong báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo.
- Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, tơi xin hồn toàn
chịu trách nhiệm

ii


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn .................................................................................................. i
Lời cam đoan liên chính học thuật ............................................................................... ii
Mục lục ...................................................................................................................... iii
Danh sách các bảng .................................................................................................... iv
Danh sách các hình ...................................................................................................... v
Danh sách các chữ viết tắt .......................................................................................... vi
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .................................................. 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN...................................................................................... 6
2.1. Một số danh từ thường dùng trong nhà máy đường ............................................ 6
2.2. Nguyên liệu ....................................................................................................... 7
2.3. Làm sạch nước mía .......................................................................................... 10
2.4. Q trình lắng, lọc ........................................................................................... 12
2.5. Q trình cơ đặc............................................................................................... 12
2.6. Quá trình nấu đường và kết tinh ....................................................................... 13
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ........ 16
3.1. Chọn phương pháp sản xuất ............................................................................. 16
3.2. Quy trình công nghệ sản xuất đường RS theo phương pháp sunfit hóa ............. 18
3.3. Thuyết minh quy trình cơng nghệ .................................................................... 19

3.4. Tiêu chuẩn đường thành phẩm RS ................................................................... 34
CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................................................. 36
4.1. Số liệu ban đầu ................................................................................................ 36
4.2. Công đoạn ép ................................................................................................... 36
4.3. Công đoạn làm sạch ......................................................................................... 38
4.4. Công đoạn bốc hơi, làm sạch mật chè ............................................................. 45
4.5. Nấu đường ....................................................................................................... 49
CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG .......................................................... 56
5.1. Cân bằng cho hệ cô đặc nhiều nồi .................................................................... 56
5.2. Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ...................................................................... 59
5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường .................................................................... 60
5.3. Nấu non C ....................................................................................................... 64
iii


5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc ........................................................................... 67
5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác ..................................................................... 70
CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................ 74
6.1. Thiết bị ép ....................................................................................................... 74
6.2. Băng tải mía .................................................................................................... 75
6.3. Máy băm ......................................................................................................... 75
6.4. Máy đánh tơi ................................................................................................... 77
6.5. Thiết bị gia vôi sơ bộ ....................................................................................... 77
6.6. Thiết bị gia nhiệt .............................................................................................. 77
6.7. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hồ................................................... 79
6.8. Thiết bị thơng SO2 lần 2................................................................................... 80
6.9. Thiết bị lắng .................................................................................................... 81
6.10. Thiết bị lọc chân không.................................................................................. 82
6.11. Thiết bị lọc ống PG ....................................................................................... 82
6.12. Thiết bị cô đặc ............................................................................................... 83

6.13. Thiết bị nấu đường ......................................................................................... 85
6.13. Trợ tinh.......................................................................................................... 88
6.14. Máy li tâm đường A, B .................................................................................. 89
6.15. Máy li tâm đường C ....................................................................................... 90
6.16. Máy sấy đường .............................................................................................. 90
CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG ........................................................................... 92
7.1. Tính nhân lực lao động .................................................................................... 92
7.2. Các cơng trình xây dựng của nhà máy ............................................................. 96
7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy ..................................................................... 100
CHƯƠNG 8: TÍNH HƠI - NƯỚC ........................................................................ 102
8.1. Tính hơi ......................................................................................................... 102
8.2. Nhu cầu nước ................................................................................................ 103
CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ................................................................ 106
9.1. Phương pháp lấy mẫu .................................................................................... 106
9.2. Các phương pháp phân tích mẫu .................................................................... 107
CHƯƠNG 10: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ................... 112
10.1. An toàn lao động.......................................................................................... 113
10.2. Vệ sinh xí nghiệp ......................................................................................... 114
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 117
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 119
iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Độ hòa tan của đường sacaroza trong nước.
Bảng 3.1. Một số ưu, nhược điểm của hai phương pháp ép, khuếch tán.
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu cảm quan của đường RS.
Bảng 3.3. Các chỉ tiêu hoá lý của đường thành phẩm.

Bảng 4.1. Số liệu ban đầu.
Bảng 4.2. Thơng số trong phương pháp sunfit hóa axit tính.
Bảng 4.3 : Tổng kết thành phần nguyên liệu sau làm sạch bốc hơi.
Bảng 4.4: Bảng chế độ nấu đường 3 hệ.
Bảng 4.5: Bảng tổg kết nguyên liệu nấu non C.
Bảng 4.6: Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non B.
Bảng 4.7: Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non A.
Bảng 4.8: Bảng tổng kết khối lượng thành phần các nguyên liệu nấu đường.
Bảng 4.9: Bảng tổng kết thành phần các nguyên liệu nấu đường.
Bảng 6.1. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt.
Bảng 6.2. Kết quả tính tốn diện tích truyền nhiệt nồi bốc.
Bảng 6.3. Kết quả tính nhiệt nồi nấu.
Bảng 6.4. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu.
Bảng 6.5. Kết quả tính tốn thiết bị nấu.
Bảng 6.6. Kết quả tính tốn thiết bị trợ tinh.
Bảng 6.7.Bảng tổng kết kích thước của các thiết bị chính.
Bảng 7.1. Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch.
Bảng 7.2. Bảng phân bố lao động gián tiếp.
Bảng 7.3. Bảng phân bố lao động trực tiếp.
Bảng 7.3: Bảng tổng kết xây dựng.
Bảng 8.1. Sự phân bố nước lắng trong.
Bảng 8.2. Sự phân bố nước lọc trong.
Bảng 8.3. Sự phân bố nước ngưng.
Bảng 9.1. Trình tự thực hiện kiểm tra sản xuất

v


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cây mía
Hình 3.1. Sơ đồ chế độ nấu 3 hệ
Hình 3.2. Máy đánh tơi kiểu búa
Hình 3.3. Sơ đồ hệ thống ép mía và chế độ thẩm thấu.
Hình 3.4. Máy ép ba trục ép
Hình 3.5: Thiết bị gia vơi
Hình 3.6. Thiết bị gia nhiệt ống chùm
Hình 3.7. Thiết bị sunfit hóa – trung hịa
Hình 3.8. Thiết bị lắng
Hình 3.9. Máy lọc chân khơng
Hình 3.10. Thiết bị cơ đặc
Hình 3.11. Thiết bị lọc kiểm tra
Hình 3.12. Nồi đường
Hình 3.13. Thiết bị trợ tinh
Hình 3.14. Thiết bị trợ tinh A, B
Hình 3.15. Thiết bị trợ tinh C
Hình 3.16. Thiết bị ly tâm đường non A, non B
Hình 3.17. Thiết bị ly tâm đường non C
Hình 3.15: Thiết bị sấy thùng quay
Hình 6.1. Máy ép mía
Hình 6.2. Dao băm mía
Hình 6.3. Thùng gia vơi sơ bộ
Hình 6.4. Thiết bị gia nhiệt
Hình 6.5: Thiết bị sunfit trung hịa
Hình 6.6: Thiết bị lắng
Hình 6.7: Thiết bị lọc chân khơng
Hình 6.8: Thiết bị cơ đặc
Hình 6.9. Nồi nấu
Hình 6.10.Thùng trợ tinh
Hình 6.11: Thiết bị ly tâm gián đoạn

Hình 6.12: Thiết bị ly tâm liên tục

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. NDR: nhiệt dung riêng.
2. KL: khối lượng.
3. NMHH: nước mía hỗn hợp.
4. GVSB: gia vơi sơ bộ.
5. NMTH: nước mía trung hịa.
6. CBVC: cân bằng vật chất.
7. Ap: độ tinh khiết của dung dịch nước mía.
8. Bx: nồng độ chất khơ của dung dịch nước mía.
9. GP bã: hàm lượng chất khơ trong bã.
10. CCS: chữ đường.

vii


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

LỜI MỞ ĐẦU

Đường là một nguyên liệu được sử dụng nhiều trong chế biến và bảo quản thực
phẩm. Trong sản xuất người ta thường phải cho thêm vào sản phẩm với nhiều mục
đích khác nhau. Đường là nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm thực phẩm như công
nghiệp thực phẩm bánh kẹo, nước giải khát, sữa, đồ hộp thịt cá, … [12].
Ngành công nghiệp sản xuất đường phát triển thì kéo theo các ngành nơng

nghiệp khác phát triển dẫn đến cơ sở sẽ được xây dựng và cải tiến rất lớn: ngành làm
giấy, xenlulose, ván ép sản xuất từ bã mía; ngành sản xuất phân bón vi sinh từ bùn lọc;
các ngành công nghệ lên men, cơng nghệ sản xuất rượu cồn, bột ngọt, mì chính, các
axit hữu cơ, axit axetic, axit xitric, axit lactic và thức ăn gia súc. Mía là cây cơng
nghiệp ngắn ngày cho hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt là ở các vùng không trồng được
các cây công nghiệp khác, tạo công ăn việc làm cho người dân, cải tiến đời sống cho
nhân, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân đi lên.
Theo số liệu thống kê của Bộ NN và PTNT, niên vụ 2016 - 2017 diện tích mía cả
nước chỉ đạt 268.300ha. Trong đó, diện tích ở vùng ngun liệu tập trung của 25 tỉnh
có nhà máy đường là 257.600ha. Đối với những diện tích có hợp đồng và tiêu thụ sản
phẩm chỉ đạt 218.343 ha, chiếm 80% tổng diện tích cả nước [13]. Tuy nhiên ngành
mía đường Việt Nam cũng đang gánh chịu một áp lực rất lớn là cạnh tranh về giá cả
khi đường do chúng ta sản xuất ra có giá cao hơn so với các nước bạn (Thái Lan,
Philippiness, Trung Quốc…) mà nguyên nhân một phần do kỹ thuật canh tác, các
chính sách chưa hợp lý, thì lý do chính là dây chuyền cơng nghệ, thiết bị của nhà máy
đã cũ, lỗi thời khơng cịn phù hợp khiến chi phí tăng dẫn đến tăng giá thành của sản
phẩm. Từ những phân tích trên cho thấy việc xây dựng một nhà máy đường mới, áp
dụng công nghệ hiện đại, dự tính hợp lý về vùng mía nguyên liệu thì giá trị sử dụng
của nhà máy sẽ hiệu quả hơn, góp phần giải quyết được vấn đề về số lượng và chất
lượng đường.
Với mục tiêu giải quyết vùng nguyên liệu, tạo công ăn việc làm cho người dân
trồng mía, góp phần phát triển nền kinh tế nước nhà và hòa nhập cạnh tranh với các
sản phẩm trong và ngồi nước. Vì vậy, trong đồ án tốt nghiệp này, tôi đã thực hiện đề
tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS từ mía năng suất 4450 tấn mía/ngày” .

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

1

Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Tỉnh Thừa Thiên Huế nằm giữa khu vực miền trung, là một tỉnh cịn nghèo, diện
tích khá rộng, dân đơng nhưng lại sống chủ yếu về nông nghiệp, đồng thời tỉnh có các
huyện miền núi, trung du với diện tích khá rộng, đất đai màu mỡ, phì nhiêu, rất phù
hợp để phát triển các cây công nghiệp như cà phê, cao su, hố tiêu và cây mía. Ngày
nay ngành cơng nghiệp mía đường được xem là ngành mang lại nhiều lợi ích cho nền
kinh tế quốc dân. Nhiều năm trở lại đây ngành công nghiệp ở tỉnh Thừa Thiên Huế
phát triển khá mạnh thu hút vốn đầu tư trong nước lẫn nước ngồi, chú trọng ở các khu
cơng nghiệp như: Phú Bài, Hương Sơ, Tứ Hạ, Nam Vĩ Dạ, Phú Thứ... Trong đó có các
nhà máy chế biến thực phẩm, rượu tiêu thụ lớn sản lượng đường.
Trước đây, ở tỉnh Thừa Thiên Huế có 2 nhà máy đường: 1 ở xã Bình Điền huyện
Hương Trà đã phá sản mà nguyên nhân chính là thiếu trang thiết bị kĩ thuật, nguồn tiêu
thụ sản phẩm…, nhà máy đường KCP ở huyện Phong Điền chưa đi vào hoạt động thì
lại đình cơng vì yếu tố khách quan với đối tác nước ngoài (Ấn Độ). Như vậy hiện nay
ở tỉnh Thừa Thiên Huế không có nhà máy đường nào, nên nguồn nguyên liệu chưa
được sử dụng thích đáng. Vì vậy việc đầu tư xây dựng nhà máy đường ở đây là rất cần
thiết và cấp bách. Từ những lí do trên tơi đã quyết định đặt nhà máy xã Bình Điền,
huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế.
1.1. Đặc điểm thiên nhiên, vị trí xây dựng nhà máy [14]
Xã Bình Điền, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế 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
thơng...
Tiếp giáp: phía Đơng là sơng Bình Điền, phía Nam giáp huyện Hương Thuỷ,
phía Bắc giáp huyện Phong Điền, phía Tây là vùng đồi núi. Vùng đất màu mở cho

năng suất mía cao và vùng đất trồng rộng.
Điều kiện tự nhiện:
Nhiệt độ bình quân 250C, độ ẩm bình qn mùa hè là 76%, mùa đơng là 86%.
Lượng mưa bình quân 25000 mm/năm phân bố ở các tháng trong năm, phù hợp
cho cây mía phát triển tốt.
Hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam - Tây Bắc.
1.2. Vùng nguyên liệu

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

2


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

Nguyên liệu cung cấp chính cho nhà máy là những vùng lân cận như: xã Bình
Thành, Hương Thọ, Hương Bình, Hồng Tiến … thuộc huyện Hương Trà, xã Phong An
Phong Mỹ, Phong Chương, Phong Sơn, Phong Thu… thuộc huyện Phong Điền.
Ngoài ra, khi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta
cần mở rộng thêm vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho nơng dân, khuyến khích
dùng giống mới đạt năng suất cao.
1.3. Hợp tác hoá và liên hiệp hoá
Nhà máy đặt ở xã Bình Điền huyện Hương Trà là nhà máy sản xuất ra đường
thuận lợi cho việc hợp tác với các nhà máy: nhà máy bánh kẹo Huế, công ty cổ phần
thực phẩm Huế, nhà máy chế biến thực phẩm 118B Lý Thái Tổ (khu công nghiệp Bắc
An Hoà), nhà máy chế biến rượu ở xã Thuỷ Dương thị xã Hương Thuỷ, nhà máy nước
khoáng Thanh Tân ở xã Phong An huyện Phong Điền, bã bùn làm phân bón vi sinh...
Ngồi ra việc liên kết với các nhà máy lân cận sẽ tăng cường khả năng sử dụng những

cơng trình về điện, nước, giao thơng… giúp cho q trình sản xuất và tiêu thụ sản
phẩm được thuận lợi, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động, giảm chi phí vận
chuyển…
1.4. Nguồn cung cấp điện
Nguồn cung cấp điện được lấy chủ yếu từ tuabin hơi của nhà máy khi hoạt động.
Ngồi ra nhà máy cịn sử dụng nguồn điện do sở điện lực Thừa Thiên Huế cung cấp từ
mạng lưới điện quốc gia 500 KV được hạ thế xuống 220V/380 nhằm hổ trợ cho sản
xuất lúc khởi động máy, chạy thiết bị.
1.5. Nguồn cung cấp hơi
Nguồn hơi chủ yếu lấy từ lị hơi của nhà máy. Trong q 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,…
1.6. Nguồn 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 lị hơi. Thời kì
khơng có bã mía dùng nhiên liệu khác như dầu FO. Cịn 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.
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước
Nhà máy đường sử dụng một lượng nước rất lớn. Theo tính chất cơng nghệ, thiết
bị khác nhau thì khối lượng nước sử dụng cũng nhue chất lượng là khác nhau.

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

3


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

Nhà máy sử dụng lượng nước chủ yếu được lấy từ hệ thống nguồn nước ngầm rồi
được đưa vào bể lắng để xử lý sơ bộ. Nước sau đi lắng được sử dụng cho một số nhu
cầu như: dùng làm nước vệ sinh cá nhân, vệ sinh công nghiệp, nước cứu hỏa,..
Nước sau lắng muốn đưa vào sản xuất thì tiếp tục đem đi xử lý. Nước trong sản
xuất có các dạng sau:
- Nước lọc trong: là nước qua lắng được đưa đi lọc để loại triệt để các tạp chất
mà q trình lắng khơng loại được. Nước lọc trong được dùng cho một số nhu cầu
như: nước làm nguội trục ép, làm nguôi tua bị, nước cho phịng thí nghiệm,…
- Nước sau lọc trong đem làm mềm qua cột trao đổi ion để khử độ cứng rồi cung
cấp cho lị hơi.
1.8. Xử lý nước thải
Ơ nhiễm mơi trường đang là mối lo lắng của tồn 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 mơi 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. Cịn bùn lắng được đem ủ
yếm khí phơi để làm phân bón vi sinh.
1.9. Giao thơng vận tải
Giao thơng vận tải đóng vai trị quan trọng đối với các nhà máy đường. Nhà máy
phải vận chuyển hàng ngày một khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu…về nhà máy
cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ.
Nhà máy có vị trí gần quốc lộ và xung quanh khu vực có một hệ thống đường
liên thơn liên xã nâng cấp khá tốt sẽ là lợi thế để giảm chi phí vận chuyển, lưu thơng
hoạt động dễ dàng.
1.10. Năng suất nhà máy
Dựa vào vị trí địa lí thuận lợi cả về vùng nguyên liệu và khả năng tiêu thụ sản
phẩm nên chọn năng suất nhà máy là 4450 tấn mía/ngày.
1.11. Cung cấp nhân cơng
Tỉnh Thừa Thiên Huế là một tỉnh cịn nghèo. Dân số đơng, cuộc sống nhân dân

cịn nhiều cơ cực, và tỉnh có các huyện miền núi đông dân cư. Nên việc xây dựng nhà
máy sẽ giải quyết được một phần lao động trong khu vực, tạo điều kiện cho tỉnh nhà
phát triển.
Đội ngũ cán bộ kĩ thuật, quản lý được đào tạo ở đại học Huế, Đà Nẵng. Đội ngũ
công nhân cũng được đào tạo vững tại các trường Trung cấp và đào tạo nghề trong và
ngoài tỉnh. Như vậy đội ngũ cán bộ, công nhân phục vụ nhà máy là những người đã
qua đào tạo và đủ nghiệp vụ lãnh đạo.
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

4


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

1.12. Nguồn tiêu thụ sản phẩm
Sản phẩm đường ở nước ta tiêu thụ hàng năm với một lượng lớn, lượng đường
sản xuất ra vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của xã hội, đặc biệt là nông thôn và vùng
núi. Sản phẩm của nhà máy đường đặt ở xã Bình Điền huyện Hương Trà một mặt cung
cấp cho các nhà máy chế biến thực phẩm 118B Lý Thái Tổ, nhà máy chế biến rượu
Sake ở xã Thuỷ Xuân huyện Hương Thuỷ, nhà máy nước khoáng Thanh Tân ở xã
Phong An huyện Phong Điền… một mặt cung cấp đầy đủ cho người tiêu thụ các khu
vực lân cận Bắc miền Trung (Quảng Trị, Đơng Hà, Qng Bình…). Việc thiết kế nhà
máy đường hiện đại sản xuất đường RS với năng suất 4450 tấn mía/ngày ở xã Bình
Điền huyện Hương Trà tỉnh Thừa Thiên Huế là cần thiết và hợp lý với việc giải quyết
vùng nguyên liệu và tình hình phát triển kinh tế khu vực.
Tóm lại
Qua phân tích ở trên thì việc xây dựng nhà máy đường hiện đại sản xuất đường
RS năng suất 4450 tấn mía/ngày ở xã Bình Điền, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên

Huế là phù hợp.

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

5


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Một số danh từ thường dùng trong nhà máy đường
1. Đường khử (Reducing sugar RS): Tức là đường không thể kết tinh như
glucoza, fructoza…cho biết mức độ chuyển hóa của mật chè. Đường khử càng cao thì
ngun liệu càng xấu, khó kết, kết lâu, hạt nhỏ, vì đường khử cao làm mật dẻo, đối lưu
và kết tinh kém. Khi cây mía cịn non tỉ lệ RS cao và mía càng già tỉ lệ RS càng giảm.
Thường khi mía chín, tỉ lệ RS chỉ cịn trên dưới 1% [1 tr 6].
2. Đường thơ: là một loại đường sacaroza được dùng làm nguyên liệu để sản
xuất đường tinh luyện. Chất lượng đường thô phụ thuộc vào tình hình ngun liệu mía,
trình độ kỹ thuật của mỗi nước [1 tr 7].
3. Đường RE (Refined sugar extra): Là đường tinh luyện, là đường sacaroza
được tinh chế và kết tinh, là sản phẩm đường cao cấp, được sản xuất trực tiếp từ mía,
từ đường thơ hoặc từ các nguyên liệu khác. Đường tinh luyện được dùng làm nguyên
liệu cho các sản phẩm cao cấp của Công nghệ thực phẩm [1 tr 7].
4. Đường RS (Refined sugar, white sugar): Đường trắng, đường trắng đồn điền
hay đường trắng trực tiếp. Phần lớn các nhà máy đường hiện đại của nước ta sản xuất
các loại đường này như: Lam Sơn, Quảng Ngãi, Bình Định…
5. Độ Bx: Biểu thị tỉ lệ % trọng lượng các chất hòa tan so với trọng lượng nước

mía. Nói cách khác cho ta biết nồng độ các chất hịa tan có trong dung dịch nước mia
hay dung dịch đường là bao nhiêu phần trăm
6. Độ đường: Biểu thị thành phần đường sacaroza có trong dung dịch tính theo
phần trăm trọng lượng dung dịch. Tức là 100g dung dịch có bao nhiêu gam đường
sacaroza.
- Độ đường theo Pol: Pol là thành phần có trong dung dịch đường xác định trực
tiếp bằng đường kế.
- Độ đường theo sac : là thành phần đường sacaroza có trong dung dịch tính theo
% trọng lượng dung dịch căn cứ vào kết quả đo và phân tích chính xác của phịng thí
nghiệm cịn gọi là phương pháp chuyển hóa. Nó loại trừ những sai số do ảnh hưởng
của những chất không phải đường gây nên trong quá trình xác định [1 tr 6].
7. Độ tinh khiết: Chỉ mức độ trong sạch của dung dịch nước mía. Biểu thị bằng
% trọng lượng đường sacaroza so với trọng lượng chất hịa tan có trong dung dịch.
- Trong công nghiệp đường người ta thường dùng hai khái niệm là độ tinh khiết
đơn giản AP và độ tinh khiết trọng lực GP.

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

6


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

AP =

𝑃𝑜𝑙
𝐵𝑥

và GP =

𝑠𝑎𝑐
𝐵𝑥

[1 tr 6]

2.2. Nguyên liệu
2.2.1. Giới thiệu về cây mía
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 và được trồng từ Bắc tới
Nam.
Mía đường là cây trồng có nhiều ưu
điểm và có giá trị kinh tế cao. Mía thuộc họ

Hình 2.1: Cây mía

Poaceae, giống Saccharum. Chúng có thân to mập, chia đốt, chứa nhiều đường, cao từ
2÷6 m.
2.2.2. Thành phần cây mía
Thành phần hóa học của cây mía thay đổi tùy thuộc theo điều kiện đất đai,
phương pháp canh tác và giống mía…v…v..
Thành phần hóa học của mía bao gồm nhiều loại mà trong đó hàm lượng đường
sacaroza chiếm cao nhất.
2.2.3. Đường sacaroza
Là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản phẩm của ngành cơng nghiệp sản

xuất đường, là một disaccarit có cơng thức C12H22O11. Khối lượng phân tử của
sacaroza là 342,3 đvC [1 tr 12].
Sacaroza được cấu tạo từ hai đường đơn là α, d – glucoza và β, d – fructoza.
Công thức của sacaroza được biểu diễn như sau:

Sacaroza có tính ức chế rất mạnh trong việc tổng hợp vitamin B1 trong cơ thể.
Dùng đường quá nhiều khơng có lợi, nhất là đối với người lao động nặng, vì nếu bổ
sung vitamin B1 khơng đủ khi chuyển hóa gluxit sinh axit lactac dễ tăng mệt mỏi.
Ngồi ra nếu ăn nhiều đường thì lượng máu trong đường tăng đột ngột đến 200– 400
mg% ( giới hạn là 80 – 120 mg%) tế bào tủy sẽ không tạo đủ lượng insulin để chuyển

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

7


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

hóa đường glucoza thành glucogen dự trữ ở gan và cơ, thận sẽ làm việc quá tải và
đường sẽ theo nước giải ra ngoài [1 tr 12].
1. Tính chất lý học của sacaroza
Sacaroza tinh khiết tồn tại ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu, khối lượng
riêng là 1,5879g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186 – 1880C, khối lượng phân tử là 342,3
đvC.
Độ hòa tan:
Đường rất dễ tan trong nước và độ hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng.
Phụ thuộc vào các chất khơng đường có trong dung dịch đường.
Không tan trong dầu hỏa, clorofom, CCl4, CS2, benzen, tecpen, ancol và glixerin

khan. Trong dung dịch ancol có nước, đường sacaroza hịa tan ít. Đường sacaroza cịn
hịa tan giới hạn trong anilin, piridin, etyl axetat, amyl axetat, phenol.
Bảng 2.1. Độ hòa tan của đường sacaroza trong nước [1 tr 13].
Nhiệt độ, 0C

Độ hòa tan
sacaroza/100g nước

Nhiệt độ, 0C

Độ hòa tan
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

100

487,20

50

260,10

Độ nhớt: Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm
theo chiều tăng nhiệt độ.
Độ ngọt: Nếu lấy độ ngọt của đường sacaroza là 100 để so sánh thì: lactoza (16),

maltoza (32), glucoza (74), fructoza (173).
Tính chất khúc xạ của dung dịch đường: Nồng độ dung dịch đường càng lớn
thì chiết xuất càng lớn. Lợi dụng tính chất này người ta chế tạo ra dụng cụ để đo nồng
độ chất khô trong dung dịch đường có tên là chiết quang kế hay khúc xạ kế.
Tính chất quay cực của đường sacaroza: Dung dịch đường có tính quay phải,
độ quay cực riêng rất 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 trung bình là +66,5 0

[α ]20D = 66,469 + 0,00870×C – 0,000235×C2 (C: nồng độ của sacaroza trong 100ml)
Nhiệt dung riêng(C): NDR trung bình của sacaroza từ 22 – 510C là 0,3019.
C = 4,18× (0,2387 + 0,00173×t) [kJ/kg độ].
2. Tính chất hóa học của sacaroza
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

8


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

Tác dụng của axit: Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza
và fructoza theo phản ứng:

Tác dụng của kiềm:
Phân tử đường sacaroza khơng có nhóm hydroxyl glucozit nên khơng có tính
khử. Khi tác dụng với kiềm hoặc kiềm thổ, sacaroza sẽ tạo thành sacarat. Trong
sacarat, hydro của nhóm hydroxyl được thay thế bởi kim loại. Như vậy trong mơi
trường này, có thể coi sacaroza như một axit yếu. Phản ứng tạo thành sacarat phụ
thuộc vào: nồng độ của dung dịch, lượng kiềm sử dụng và lượng sacaroza [1 tr 14].

Trong dung dịch đậm đặc và dư kiềm, sacaroza sẽ tạo nhiều sacarat:
C12H22O11
+ NaOH
HOH +
NaC12H21O11
Khi tác dụng với vôi, ta sẽ thu được các phức sacarat như sau:
C12H22O11.CaO.H2O:
monocanxi sacarat
C12H22O11.2CaO.2H2O:
dicanxi sacarat
C12H22O11.3CaO.3H2O:
tricanxi sacarat
Hai dạng monocanxi sacarat và dicanxi sacarat dễ hịa tan trong nước trong khi
đó dạng tricanxi sacarat rất ít hịa tan trong nước nên phản ứng tạo thành tricanxi
sacarat được ứng dụng để lấy đường sacaroza ra khỏi rỉ đường của củ cải đường.
Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc thì khơng cần
nhiệt độ cao, sacaroza bị phân hủy thành glucoza, fructoza, lactoza, axit hữu cơ và các
tạp chất có màu vàng, vàng nâu. Mơi trường có pH càng lớn thì đường sacaroza bị
phân hủy càng nhiều. Ở nhiệt độ sôi (trong một giờ) và pH = 8 – 9, sacaroza chỉ bị
phân hủy 0,5%. Nếu cũng ở nhiệt độ trên nhưng với pH = 12 thì sự phân hủy đó tăng
0,5%.
Sự phân hủy và tạo thành các sản phẩm có màu thường do các phản ứng sau:
-H20
C12H22011
C12H20O10 -H20 C12H18O9 -2H2O C36H50O25 -H2O
Sacaroza
Izosacaran
Caramenlan
Caramelan
(không màu)

(không màu)
(màu đậm)
-H20
C36H48O24
C96H102O50 -H20
(C12H8O4)n hoặc (C3H2O)x
Caramelin
Humin
Chất màu caramen được coi như là hợp chất humin. Đó là sự polyme hóa ở mức
độ khác nhau của β- andehit [1 tr 15].

Tác dụng của enzyme

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

9


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

Dưới tác dụng của enzim invertaza, sacaroza bị chuyển thành glucoza và
fructoza. Sau đó, dưới tác dụng của phức hệ enzim, glucoza và fructoza sẽ chuyển
thành rượu và CO2.
enzim

C6H12O6
2.2.4. Các chất không đường

2C2H5OH + CO2

Trong ngành đường, người ta gọi tất cả những chất có trong nước mía trừ
sacaroza là những chất khơng đường, kể cả glucoza và fructoza. Các chất khơng
đường trong nước mía có thể chia như sau:
-

Chất không đường không chứa nitơ.

-

Chất không đường chứa nitơ.
Chất màu.
Chất không đường vô cơ.

2.3. Làm sạch nước mía
Làm sạch nước mía là khâu quan trọng của ngành sản xuất đường. Vì thế, việc
làm sạch nước mía đã được chú ý thích đáng từ khi bắt đầu phát sinh công nghệ chế
biến đường. Trong công nghệ sản xuất đường, phải tiến hành làm sạch nước mía để:
Loại tối đa các chất khơng đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những
chất có hoạt tính bề mặt, chất keo.
Trung hịa nước mía hỗn hợp.
Loại tất cả những chất rắn lơ lửng ra khỏi nước mía.
Cơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch
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 q trình biến đổi hố lý và hố học các chất khơng đường trong nước
mía và có hiệu quả rất lớn đến quá trình làm sạch.
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 mơi trường axit (pH < 7) sẽ
làm chuyển hoá sacaroza thành hỗn hợp glucoza và fructoza gọi là phản ứng nghịch
đảo, gây tổn thất đường và làm giảm độ tinh khiết của mật chè, ảnh hưởng đến tốc độ
kết tinh đường.
+
C12H22O11 + H2O [H ] C6H12O6 + C6H12O6
sacaroza
glucoza
fructoza

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

10


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

Làm phân huỷ sacaroza: Trong mơi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt,
sacaroza bị phân huỷ thành các sản phẩm rất phức tạp: Fufurol, metylglioxan, axit
lactic, dioxiaxeton…
Làm phân huỷ đường khử.
Tách loại các chất không đường.
2. Tác dụng của nhiệt độ: nếu khống chế được nhiệt độ tốt sẽ thu được những tác
dụng chính sau:
Loại khơng khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt, tăng nhanh các q trình
phản ứng hố 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.
3. Tác dụng của các chất điện ly
a. Tác dụng của vơi
Trung hồ các axit hữu cơ và vơ 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 hố đường
sacaroza.
Kết tủa hoặc đơng tụ những chất không đường: protein, pectin, chất màu…
Phân huỷ một số chất khơng đường, đặc biệt là đường chuyển hố, amit.
Tác dụng cơ học: các chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo những chất lơ
lửng và những chất khơng đường khác.
Sát trùng nước mía.
Ion Ca2+: kết hợp với các anion tạo muối canxi không tan .............................................
Ca2+ + 2A = CaA2
Ion OH-: trung hòa axit tự do. Ion OH- tác dụng với ion kim loại tạo thành muối
2Al3+ + 3Ca2+ + 2(OH)- = 2Al(OH)3 + 3Ca2+
Mg2+ + Ca2+ + 2(OH)- = 2Mg(OH)2 + Ca2+
b. Tác dụng của SO2
Tạo kết tủa CaSO3 có khả năng hấp phụ các chất khơng đường, chất màu và chất
keo có trong dung dịch.
Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + H2O
Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của mật chè do một phần chất keo đã bị loại.
Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu.
c. Tác dụng của CO2
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

11


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

Tạo kết tủa CaCO3 với vơi có khả năng hấp thụ chất không đường cùng kết tủa.
CO2 + H2O = H2CO3
CaO + H2O = Ca(OH)2`
Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + H2O
Phân ly muối sacarat canxi tạo thành sacaroza và CaCO3 kết tủa.
Nếu CO2 dư sẽ làm tan kết tủa CaCO3 làm đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt và
bốc hơi.
d. Tác dụng của P2O5
P2O5 ở dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2, kết
tủa này có tỷ trọng lớn có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa. Khi vơi
làm sạch nước mía có đủ lượng P2O5 nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng rõ rệt.
2.4. Quá trình lắng, lọc
2.4.1. Quá trình lắng
Nguyên tắc: Các chất rắn trong dung dịch chịu tác dụng của 2 lực là trong lực, và
lực đẩy Archimet. Nếu trọng lực lớn hơn lực đẩy thì chất kết tủa lắng xuống, ngược lại
chất rắn nổi lên. Do đó chất kết tủa trong thiết bị lắng, lắng nhanh hay chậm quyết
định bởi hiệu số khối lượng riêng, kế đó là độ nhớt cửa dung dịch. Khi độ nhớt càng
lớn, lúc này chất kết tủa lắng cùng dung dịch sản sinh lực ma sát càng lớn thì chất kết
tủa càng khó lắng.
2.4.2. Q trình lọc
Nguyên tắc: Dùng vật liệu nhiều lỗ như vải lọc, lưới kim loại, cát, than hoạt tính
làm lớp lọc. Nước có chứa các chất rắn hoặc bùn đi qua lớp lọc sẽ xảy ra quá trình
phân ly rắn, lỏng. Nước bùn đi qua lớp lọc sẽ cho nước lọc trong và chất kết tủa lưu lại
gọi là bùn lọc.

Lúc đầu, lớp lọc khơng đủ dày nên dịch lọc đầu cịn đục, chỉ khi lớp lọc hình
thành lớp bùn đủ dày nước lọc mới trong.
Để lọc tốt, một bên của lớp lọc (vải lọc hoặc lớp lưới kim loại) cần có áp lực
tương đối lớn cịn mặt kia hình thành chân không để hai bên lớp lọc tạo thành hiệu số
áp suất thích đáng. Chỉ khi nào hiệu số áp suất lớn hơn trở lọc của môi trường (vải lọc,
bùn,..) nước lọc mới có thể chảy ra thuận lợi. Nếu áp lực lọc thấp, q trình lọc khơng
thể diễn ra.
2.5. Q trình cơ đặc
Nước mía sau khi làm sạch có nồng độ chất khô khoảng 13– 15Bx. Để đáp ứng
nhu cầu nấu đường, cần cơ đặc nước mía đến khoảng 60- 65Bx gọi là mật chè và do đó
cần bốc hơi một lượng nước lớn. Để tiết kiệm hơi cần thực hiện ở hệ bốc hơi nhiều
hiệu. Trong quá trình bốc hơi, tuy tiêu hao một lượng hơi nhiều nhưng đồng thời cũng
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

12


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

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. Do đó, cơng đoạn bốc
hơi là trung tâm hệ thống nhiệt của toàn nhà máy, là trạm cung cấp hơi áp lực thấp. Có
3 phương án nhiệt của hệ bốc hơi:
1. Phương án bốc hơi áp lực
Ưu điểm: sử dụng triệt để hơi thứ, không cần tháp ngưng tụ hoặc bơm chân
không mà chỉ cần một bơm nhỏ để thực hiện dòng chảy ban đầu.
Nhược điểm: tổn thất đường cao và không thỏa mãn được các yêu cầu công nghệ.
2. Phương án bốc hơi chân không

Ưu điểm: giảm sự phân hủy chuyển hóa đường, màu sắc tốt hơn và thỏa mãn các
điều kiện công nghệ khác.
Nhược điểm: không sử dụng được hơi thứ và đầu tư thiết bị tốn kém.
3. Phương án bốc hơi áp lực chân không
Ưu điểm: vận dụng được hơi thứ vừa thỏa mãn được yêu cầu công nghệ, đáp ứng
nhu cầu dùng hơi nấu đường, gia nhiệt.
Nhược điểm: nhiệt độ cao dẫn đến chuyển hóa đường, tổn thất đường và màu sắc.
Để khắc phục được nhược điểm này cần thời gian lưu nước mía trong nồi bốc hơi.
Trong q trình bốc hơi, dưới tác dụng của nhiệt độ cao xảy ra nhiều phản ứng
hoá học và hoá lý dẫn đến sự thay đổi thành phần và đặc tính của dung dịch đường
như: sự chuyển hoá sacaroza, sự phân huỷ sacaroza và tăng màu sắc, độ tinh khiết tăng
cao, sự thay đổi độ kiềm và tạo cặn.
2.6. Quá trình nấu đường và kết tinh
Nấu đường là 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 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, q
trình kết tinh cịn 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.
2.5.1. Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm tinh thể
Sacaroza là một trong những chất rất khó tự xuất hiện nhân tinh thể trong dung
dịch bão hòa của nó. Theo tài liệu, nó chỉ xuất hiện khi có độ q bão hịa 1,3-1,4
trong dung dịch đường khơng tinh khiết. Để tăng nhanh sự xuất hiện nhân tinh thể
người ta dùng các phương pháp kích thích tạo mầm hay phương pháp tinh chủng, lúc

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

13


Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4450 tấn mía/ ngày

đó tinh thể đường sẽ xuất hiện ở giá trị α = 1,2-1,25. Trong vùng này, tinh thể khơng
chỉ lớn lên mà cịn xuất hiện một lượng tinh thể mới [5 tr 162].
Các tinh thể xuất hiện nằm trong 2 ranh giới giữa kết tinh và hòa tan.
Khi số lượng phân tử đường vượt quá số lượng phân tử lúc bão hoà tạo thành
trạng thái quá bão hồ 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.
2.6.2. 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 khơng ngừng bị mặt ngồi 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 q trình đó, do các phân tử đường khơng 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.
2.6.3. Động học của quá trình kết tinh đường
Kết tinh là q trình phức tạp trong đó thực

hiện đồng thời các q trình truyền nhiệt,
chuyển dịch vật chất và tuần hồn đường non
trong nồi. Có 2 lực tương tác ảnh hưởng đến q
trình kết tinh, đó là động lực và trở lực kết tinh.
Do đó, nếu khắc phục được trở lực thì tốc độ kết
tinh tăng [3 tr 163]. Quá trình kết tinh đường
gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Sự xuất hiện nhân tinh thể
được biểu diễn theo đồ thị. Trạng thái của dung
dịch sacaroza chia làm 3 vùng quá bão hòa:
Vùng ổn định:  = 1,1- 1,15, vùng này tinh

SVTH: Nguyễn Thị Thanh Truyền

Đồ thị quá bão hòa của sacaroza
[ 1 tr 63]

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

14