BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
========

NGUYỄN THỊ LẬP PHỤNG

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG NẤU VÀ KẾT TINH
ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 1200 TẤN MÍA/ NGÀY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Nha Trang, tháng 6 năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
========

NGUYỄN THỊ LẬP PHỤNG

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG NẤU VÀ KẾT TINH
ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 1200 TẤN MÍA/ NGÀY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: TS. THÁI VĂN ĐỨC


..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Kết luận: ...............................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Nha Trang, ngày

tháng

năm

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


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, cán bộ công nhân viên Công ty Mía
đường Tuy Hòa, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Thái Văn Đức đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Nha
Trang nói chung, các thầy cô trong khoa Công nghệ thực phẩm nói riêng đã dạy dỗ
cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em
có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập.

3. Sự liên hợp hóa và hợp tác hóa.................................................................... 10
4. Nguồn tiêu thụ sản phẩm............................................................................. 11
5. Giao thông vận tải ....................................................................................... 11
6. Nguồn nhân lực ........................................................................................... 12
7. Nguồn cung cấp điện................................................................................... 12
8. Nguồn cung cấp hơi .................................................................................... 12
9. Nguồn cung cấp nhiên liệu .......................................................................... 13
10. Nguồn cung cấp nước ............................................................................... 13
11. Xử lí nước thải. ......................................................................................... 13


iii

PHẦN III. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ........ 14
I. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ................................................... 14
1. Chọn phương pháp lấy nước mía................................................................. 14
2. Chọn phương pháp làm sạch ....................................................................... 16
3. Chọn phương pháp nấu và chế độ nấu ......................................................... 17
II. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. ............................................................ 19
III. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG NẤU – KẾT
TINH ĐƯỜNG .................................................................................................. 20
1. Công đoạn nấu đường ................................................................................. 20
2. Công đoạn trợ tinh ...................................................................................... 21
3. Công đoạn ly tâm ........................................................................................ 21
PHẦN IV. CÂN BẰNG VẬT CHẤT .................................................................. 22
I. CÔNG ĐOẠN ÉP MÍA .................................................................................. 22
II. CÔNG ĐOẠN LÀM SẠCH .......................................................................... 23
III. CÔNG ĐOẠN BỐC HƠI – LÀM SẠCH MẬT CHÈ ................................... 28
IV. CÔNG ĐOẠN NẤU ĐƯỜNG ..................................................................... 29
V. CÂN BẰNG PHẦN ĐƯỜNG VÀ HIỆU QUẢ SẢN XUẤT ......................... 35

10. Bơm hồi dung ........................................................................................... 63
11. Bơm sirô ................................................................................................... 63
B. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ ............. 64
I. THIẾT BỊ NẤU ĐƯỜNG ............................................................................... 64
1. Cấu tạo........................................................................................................ 64
2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 65
II. THIẾT BỊ TRỢ TINH ĐƯỜNG NON ........................................................... 66
1. Trợ tinh ngang ............................................................................................ 66
2. Trợ tinh đứng .............................................................................................. 68
III. THIẾT BỊ TRỢ TINH GIỐNG (TRỢ TINH CHÂN KHÔNG) .................... 70
1. Cấu tạo........................................................................................................ 70
2. Nguyên lí hoạt động .................................................................................... 71
IV. THIẾT BỊ LY TÂM ..................................................................................... 71
1. Thiết bị ly tâm A (ly tâm gián đoạn) ........................................................... 71
2. Thiết bị ly tâm B, C (ly tâm liên tục) ........................................................... 73


v

PHẦN VII. TÍNH ĐIỆN - NƯỚC – XÂY DỰNG .............................................. 75
I. TÍNH ĐIỆN .................................................................................................... 75
1. Điện dùng chiếu sáng .................................................................................. 75
2. Điện năng dùng cho động lực ...................................................................... 76
3. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm ............................................................... 77
II. TÍNH NƯỚC ................................................................................................. 78
1. Nước lọc trong ............................................................................................ 78
2. Nước ngưng tụ ............................................................................................ 78
3. Nước thải từ các bộ phận phân xưởng ......................................................... 79
III. XÂY DỰNG ................................................................................................ 79
1. Địa điểm xây dựng phân xưởng .................................................................. 79

2.8. Xác định độ màu ICS ............................................................................ 98
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Các chữ viết tắt đã sử dụng
TL

Trọng lượng

TLCK

Trọng lượng chất khô

TLCKNM

Trọng lượng chất khô nước mía

NMHH

Nước mía hỗn hợp

HSE

Hiệu suất ép

HSTH

Bảng 5.4. Kết quả tính toán các thông số nấu non B .............................................. 44
Bảng 5.5. Nguyên liệu nấu C ................................................................................. 45
Bảng 5.6. Kết quả tính toán các thông số nấu non C .............................................. 47
Bảng 6.1. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường..................................................... 50
Bảng 6.2. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu ........................................ 51
Bảng 6.3. Kết quả tính thiết bị nấu......................................................................... 54
Bảng 6.4. Thế tích nấu hữu hiệu tính theo năng suất .............................................. 54
Bảng 6.5. Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh ........................................................... 57
Bảng 6.6. Tính lượng nước làm nguội đường non trợ tinh ..................................... 59
Bảng 7.1. Thông số điện năng chiếu sang .............................................................. 75
Bảng 7.2. Thông số điện năng động lực ................................................................. 76
Bảng 7.3. Lượng nước lọc trong dùng cho phân xưởng ........................................ 78
Bảng 7.4. Lượng nước thải từ các bộ phận của phân xưởng ................................... 79
Bảng 7.5. Kích thước các thùng nguyên liệu .......................................................... 83
Bảng 8. Số công nhân làm việc trong 1 một ca và một ngày .................................. 90
Bảng 9. Bảng nhiệm vụ kiểm tra sản xuất .............................................................. 94


ix

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nguyên liệu mía ....................................................................................... 3
Hình 1.2. Đường RS ................................................................................................ 8
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ..................................................................... 19
Hình 3.2. Sơ đồ nấu đường 3 hệ ............................................................................ 20
Hình 6.1. Cấu tạo của nồi nấu đường ..................................................................... 64
Hình 6.2. Nồi nấu đường ....................................................................................... 65
Hình 6.3. Cấu tạo thiết bị trợ tinh ngang ................................................................ 66
Hình 6.4. Thùng trợ tinh ngang.............................................................................. 67
Hình 6.5. Cấu tạo thiết bị trợ tinh đứng................................................................. 68

lượng đường, đồng thời giải quyết được vấn đề việc làm cho người dân, duy trì
được truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời.
Vài năm gần đây, ở nước ta đã xây dựng được một số nhà máy có công suất
trung bình và lớn, tuy nhiên do đặc thù của cây mía không vận chuyển được xa,
lượng đường dễ hao hụt trong thời gian bảo quản. Do vậy, các tỉnh có diện tích đất
trồng mía đang gấp rút xây dựng nhà máy đường của tỉnh mình.
Trên cơ sở đó, trong đồ án tốt nghiệp này, em đã được phân công thực hiện đề
tài “Thiết kế phân xưởng nấu và kết tinh đường với năng suất 1200 tấn mía/
ngày”.
Sau thời gian nghiên cứu, với sự giúp đỡ tận tình của TS. Thái Văn Đức, Ban
giám đốc Công ty cổ phần mía đường Tuy Hòa cùng tập thể cán bộ công nhân viên
nhà máy, nên đề tài mà em đảm nhiệm đã hoàn thành.


2
Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy Thái Văn Đức, Ban giám đốc Công ty
cổ phần mía đường Tuy Hòa cùng tập thể cán bộ công nhân viên nhà máy đã giúp
đỡ em trong thời gian qua.
Dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian ngắn, kiến thức căn bản còn hạn chế
nên bản đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được những lời
nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Nha trang, tháng 06 năm 2015.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Lập Phụng


3

PHẦN I: TỔNG QUAN

Đường

Sacaroza

12,0

Glucoza

Tỷ lệ (%)

Xeluloza

5,5

0,9

Pentosan

2,0

Fructoza

0,6

Chất keo

0,5

Chất chứa


Na2O

0,01

NH3

Có vết

CaO

0,02

Xantin

Có vết

MgO

0,01

Chất béo và

Pectin

0,2

Fe2O3

Có vết


Có vết

Trong ngành đường, chỉ có đường sacaroza mới gọi là đường. Tất cả các chất
khác không phải sacaroza được gọi là chất không đường (chất phi đường). Trong
sản xuất đường, người ta chỉ quan tâm đến sacaroza, các chất phi đường bị tìm cách
loại bỏ trong quá trình sản xuất (ngoại trừ P2O5).
3. Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến năng suất mía đường [10]
Nhiệt độ: Mỗi giống mía đều cần một lượng nhiệt nhất định trong suốt cả chu
kỳ sinh trưởng của nó và ở mỗi thời kỳ sinh trưởng mía cũng cần những nhiệt độ
thích hợp riêng. Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và khả năng tích
lũy đường trong mía. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây
mía là 25 – 350C. Giống mía nhiệt đới sinh trưởng chậm khi nhiệt độ thấp hơn 200C
và cao hơn 350C, ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ dưới 100C và cao hơn 400C. Thời
kì mía chín cần có biên độ nhiệt giữa ngày và đêm lớn để giúp quá trình chuyển hóa
và tích lũy đường thuận lợi.


5
Ánh sáng: mía là cây nhạy cảm với ánh sáng và đòi hỏi cường độ ánh sáng
mạnh. Thiếu ánh sáng, mía phát triển không tốt, nhóng cao, hàm lượng đường thấp,
dễ bị sâu bệnh. Trong một chu kì sinh trưởng cây mía cần từ 2000 – 3000 giờ chiếu
sáng, tối thiểu 1200 giờ. Vì vậy ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới mía vươn cao mạnh
nhất khi bắt đầu vào mùa hè có độ dài ngày tăng lên.
Độ ẩm: Mía là cây cần nhiều 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. Khi chín cần khô ráo, mía thu hoạch sau một
thời gian khô ráo khoảng 2 tháng sẽ cho tỉ lệ đường cao. Ẩm độ tối ưu khoảng 65 –
80% cho thời kì sinh trưởng và 50 – 65% ở thời kì mía chín.
Độ cao: 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.

nhu cầu trong nước. Brazil, Thái Lan, Úc, Nam Phi sẽ mở rộng xuất khẩu, trong khi
Cuba và Mexico sẽ giảm lượng xuất khẩu. Các nước nhập khẩu chủ yếu là Mỹ,
Indonesia, Hàn Quốc, Canada, Trung Quốc, Nhật Bản.
2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ đường ở Việt Nam [8], [9], [11]
Ngành công nghiệp mía đường Việt Nam thực sự bắt đầu hình thành tại miền
Nam Việt Nam từ đầu thế kỷ XX, tập trung nhiều ở miền Trung và Đồng bằng sông
Cửu Long. Tính đến năm 2012, Việt Nam có 40 nhà máy đường chủ yếu là quy mô
nhỏ.
Sản lượng khai thác mía của Việt Nam hiện nay đang đứng ở vị trí thứ 21 trong
tổng số các quốc gia sản xuất đường trên thế giới. Năng suất khai thác cao nhất là ở
Đồng bằng Sông Cửu Long, tuy nhiên chất lượng mía ở vùng này thấp hơn so với
các khu vực còn lại.
Theo Bộ Nông nghiệp và PTNT thì công nghệ chế biến lạc hậu, phương thức tổ
chức thu mua chưa hợp lý và cơ cấu giống mía chưa phù hợp là 3 nguyên nhân
chính làm tăng mức tiêu hao nguyên liệu trong chế biến đường ở Việt Nam lên 11,2
mía/1 đường (trong khi các nước lân cận như Thái Lan, Trung Quốc hiện chỉ
khoảng 8 mía/1 đường), chữ đường trung bình trong khoảng 9 – 10 CCS, thấp hơn
so với các quốc gia khác khoảng 1 – 2 CCS. Ngoài ra hiện nay ngành mía đường
Việt Nam còn phải đối diện với lượng tồn kho lớn và sự cạnh tranh của đường nhập


7
lậu. Tất cả những yếu tố này làm giảm sự cạnh tranh của ngành mía đường Việt
Nam trên thị trường trong nước cũng như quốc tế.
Nhu cầu đường nội địa: đường từ nhà máy sản xuất ra có thể được đưa đến
người tiêu dùng trực tiếp hoặc xuất bán để làm nguyên liệu đầu vào cho ngành công
nghiệp sản xuất thực phẩm, bánh kẹo… Tại Việt Nam, khả năng tiêu thụ đường
trong nước đạt khoảng hơn 1,4 triệu tấn/năm và hầu như không có sự tăng trưởng
đáng kể trong giai đoạn 3 vụ gần nhất. Mức tiêu thụ bình quân đầu người hiện tại
của Việt Nam vào khoảng 16 kg/năm, khá thấp so với mức trung bình gần 20


Hạng B

Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tương đối
khô, không vón cục.

Mùi vị

Tinh thế đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt và
không có mùi lạ.

Màu sắc

Tinh thể màu trắng. Khi pha

Tinh thể màu trắng ngà đến trắng.

trong nước cất cho dung dịch Khi pha trong nước cất cho dung
trong.

dịch tương đối trong.

Bảng 1.3. Các chỉ tiêu hóa lí của đường RS [13]
STT

Tên chỉ tiêu

Mức
Hạng 1


0.06

0.07

khối lượng không lớn hơn

Hình 1.2. Đường RS


9

PHẦN II: LUẬN CHỨNG KINH TẾ
Việt Nam là nước có tiềm năng trung bình để phát triển cây mía. Địa hình Việt
Nam có đủ đất đồng bằng, lượng mưa khá, nhiệt độ thích hợp cho cây mía phát
triển, đặc biệt là ở các vùng như Đông Nam Bộ, Duyên hải miền Trung có khả năng
cho sản lượng đường cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn, diện tích, năng suất và sản lượng mía sẽ tiếp tục tăng từ nay đến năm 2020.
Bên cạnh đó, trong những niên vụ 2012 – 2013 vừa qua, hoạt động xuất khẩu
đường của Việt Nam có dấu hiệu tăng trưởng. Cụ thể sau nhiều năm nhập siêu
đường thì niên vụ này Việt Nam đã xuất siêu đường. Chương trình sản xuất “1 triệu
tấn đường” của Chính phủ đề ra năm 2005 đã hoàn thành và đang hướng tới 2 triệu
tấn đường vào năm 2020 nhằm phục vụ tiêu thụ trong nước, đồng thời đẩy mạnh
xuất khẩu.
Nắm bắt xu hướng trên, hiện nay, nhiều nhà máy sản xuất đường dần được hình
thành ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là các tỉnh miền Trung như Phú Yên,
Bình Định, Quảng Ngãi… Việc xây dựng các nhà máy sản xuất đường không
những đáp ứng được nhu cầu thị trường mà còn giải quyết được vấn đề lao động tại
địa phương, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ… Góp phần giảm được giá thành
sản phẩm và tạo điều kiện phát triển đất nước. Qua khảo sát tình hình thực tế, em
nhận thấy rằng huyện Sông Hinh, tỉnh Phú Yên là một địa bàn có điều kiện tự nhiên

khoảng 24.700 ha chuyên canh mía, tập trung ở huyện Sông Hinh, Sơn Hòa, Đồng
Xuân, Đông Hòa. Tổng sản lượng mía thu hoạch mỗi năm lên đến 1,5 triệu tấn.
Nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho nhà máy chủ yếu lấy từ tại địa phương
huyện Sông Hinh và một số huyện lân cận như Sơn Hòa, Tây Hòa.
Ngoài ra, để đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động thường xuyên thì nhà máy
cần mở rộng vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho người dân như giống, phân
bón và kỹ thuật. Như thế vấn đề thiếu hụt nguyên liệu được nhanh chóng giải quyết,
đồng thời tăng năng suất cho nhà máy.
3. Sự liên hợp hóa và hợp tác hóa
Một nhà máy hoạt động hiệu quả và tăng nguồn thu nhập cũng như giảm bớt chi
phí trong quá trình hoạt động thì vấn đề hợp tác hóa và liên hợp hóa là không thể
thiếu đối với một nhà máy trong nền kinh tế thị trường hiện nay. Đối với nhà máy
đường phải hợp tác chặt chẽ với nông nghiệp trồng mía để thu hoạch đúng thời


11
gian, đúng độ già chín phù hợp. Kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứu giống
cây trồng, sở nông nghiệp và phát triển nông thôn để kịp thời đưa đến cho người
trồng các loại giống mía cho năng suất cao, đảm bảo chất lượng.
Bên cạnh hợp tác với ngành nông nghiệp, việc hợp tác hóa - liên hợp hóa với cơ
giới, giao thông… cũng hết sức quan trọng. Bởi cây mía là nguyên liệu tươi, sau khi
thu hoạch phải đem sản xuất ngay nếu để lâu gây tổn thất đường cũng như tạo ra
các hư hại khác.
Sản phẩm của nhà máy là đường trắng là nguyên liệu chính phục vụ sản xuất
đường tinh luyện. Việc liên kết với các nhà máy đường tinh luyện là yêu cầu rất cần
và cũng là nguồn giải quyết đầu ra cho sản phẩm của nhà máy đường. Ngoài sản
phẩm chính là đường, còn có những phụ phẩm khác. Để đạt hiệu quả kinh tế thì hầu
hết các phụ phẩm được sử dụng triệt để. Bã mía làm nguyên liệu đốt lò, hoặc làm
bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc. Từ mật rỉ đem đi sản xuất cồn, sản xuất
men các loại. Từ bùn lọc có thể rút ra sáp mía để sản xuất nhựa xerin làm sơn, xi

tỉnh. Thường xuyên thực hiện các lớp đào tạo cơ bản cho công nhân, đội ngũ cán bộ
kĩ thuật để dễ dàng nắm bắt được các tiến bộ và thành tựu kỹ thuật mới của các
nước tiên tiến trên thế giới, góp phần cải tiến kĩ thuật – công nghệ phục vụ cho quá
trình sản xuất.
7. Nguồn cung cấp điện
Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích: cho các thiết bị hoạt động, chiếu
sáng trong sản xuất, sinh hoạt…. Nguồn điện sử dụng với hiệu điện thế 220V và
nguồn điện lấy từ đường dây cao thế của nguồn điện quốc gia và trạm phát điện của
nhà máy. Huyện Sông Hinh là nơi có nhiều hồ thủy điện như thủy điện Sông Hinh,
thủy điện Sông Ba Hạ, thủy điện Krong H’Năng rất thuận lợi cho hoạt động sản
xuất mía đường.
Để đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục thì lắp thêm một máy phát điện dự
phòng khi có sự cố mất điện.
8. Nguồn cung cấp hơi
Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho các
quá trình: đun nóng, bốc hơi, cô đặc, sấy… Trong quá trình sản xuất ta tận dụng hơi
thứ của thiết bị bốc hơi để đưa vào sử dụng trong quá trình gia nhiệt, nấu nhằm tiết
kiệm hơi của nhà máy.


13

9. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Trong nhà máy, lò hơi là nơi sử dụng nhiên liệu nhiều nhất. Bã mía được tận
dụng làm hơi đốt cho nồi hơi. Trong thời kì đầu vụ, bã mía không đủ thì người ta sử
dụng nhiên liệu khác như dầu FO, củi đốt. Còn để bôi trơn cho các thiết bị khác ta
dùng dầu bôi trơn. Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện vận chuyển
được đặt mua tại các công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy. Củi đốt cũng được
mua tại địa phương.
10. Nguồn cung cấp nước