ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG


ĐỀ TÀI
ÁP DỤNG SẢN SUẤT SẠCH HƠN CHO NHÀ MÁY MÍA
ĐƯỜNG BÌNH

Giáo viên hướng dẫn: Phạm Thị Thúy

NHÓM 2:
1. Lê Thị Thu Hà
2. Nguyễn Thị An
3. Bùi Kim Anh
4. Vũ Thị Dung
5. Văn Thị Thu Dung
6. Phạm Thị Dương
7. Nguyễn Thị Hà
8. Nguyễn Thị Thanh Hằng
9. Phạm Thị Loan
10. Lưu Thị Mai

Hà Nội, 2016

11. Lưu Thị Mai
1


DANH MỤC VIẾT TẮT:
SXSH

Hình 7: Sơ đồ nấu đường……………...….……………………………………………..12
Hình 8: Mật rỉ…………..………………………………………………………………..14
Hình 9: Đường cát trắng của công ty cổ phần đường Bình Định…………….………….14
Hình 10: Nước thải xả trực tiếp ra nguồn nước gây ô nhiễm môi trường……………….17
Hình 11: Xả khí ồ ạt ra môi trường………………………………………………………18
Hình 12: Tỉ lệ các chất thải………………………………………………………………18
Hình 13: Sơ đồ cân bằng vật chất dòng sacarozo……………………………..…………20
Hình 14: Sơ đồ cân bằng vật chất dòng CaO…………………………………………....21
DANH MỤC BẢNG:
Bảng 1: Thành phần hóa học của mía………………………………………………….. 8
Bảng 2: Một số định nghĩa được sử dụng: (TCVN7268-2003)………………………... 15
Bảng 3: Thông số ô nhiễm nước thải của nhà máy đường…………………………..... 15
Bảng 4: Giá trị BOD5 trong nước thải ngành mía đường……………………………... 16
Bảng 5: Đặc tính nước thải ở các công đoạn sản xuất………………………………... 16
Bảng 6: Thành phần hóa học chất thải rắn từ sản xuất mía đường…………………... 19

MỤC LỤC:


I.
TỔNG QUAN:
1. Sơ lược về ngành sản xuất mía đường:
1.1.
Thế giới:
• Tính đến nay, ngành sản xuất đường là một trong những ngành công nghiệp chế biến

nông sản lâu đời nhất trên thế giới, với hơn 100 quốc gia và vùng lãnh thổ tham gia
vào chuỗi giá trị. Quy mô sản lượng đường toàn cầu khoảng 174,8 triệu tấn trong mùa
vụ 2013/14 (USDA) và đạt mức tăng trưởng trung bình khoảng 2%/năm (Credit
Suise). Đường có thể được sản xuất từ hai loại nguyên liệu chính: Mía (75 - 80%

Định. Thực hiện chương trình cổ phần hoá DNNN, ngày 31/3/2003, UBND tỉnh Bình
Định có quyết định số 62/2003/QĐ – UB chuyển Công ty Đường Bình Định thành
Công ty Cổ phần Đường Bình Định, với vốn điều lệ là 34 tỷ đồng hoạt động tại xã
Tây Giang, huyện Tây Sơn, tỉnh Bình Định với diện tích 8 ha.
• Vùng mía nguyên liệu của nhà máy tương đối tập trung, với tổng diện tích được quy
hoạch là 16.000 ha, có năng suất và chất lượng cao, cự ly vận chuyển trung bình
40km. Công ty đã ban hành nhiều chính sách phát triển vùng nguyên liệu về cả năng
suất và chất lượng, đưa cơ giới vào công việc canh tác, đốn chặt mía, được bà con
nông dân hết sức tin tưởng và phấn khởi.
• Từ năng lực sản xuất ban đầu là 1.000 tấn mía/ngày, hiện nay công suất ép của công
ty đã được tăng lên 5.000 tấn mía/ngày.
• Sản phẩm chính của Công ty hiện nay là đường cát trắng và ván dăm. Bên cạnh đó,
còn có các sản phẩm phụ như phân vi sinh, bao bì các loại và ván ép.
•

II.
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT:
1. Mía [1]:


Hình 2:Hình ảnh minh họa cho mía đường
• Đường chúng ta sử dụng hàng ngày được chế biến từ mía hay củ cải đường. Cây mía
thường trồng ở khu vực nhiệt đới, chủ yếu là các nước đang phát triển, củ cải đường
trồng ở vùng khí hậu ôn đới (phần lớn là các nước phát triển). Từ năm 1915, đường
chủ yếu được sản xuất từ mía (60%).
Mỗi tấn mía tạo ra được khoảng 100 kg đường tinh luyện. Thu hoạch mía trung bình
khoảng 60 tấn/ha. Tuy nhiên, ở các nước khá phát triển, do áp dụng tiến bộ kỹ thuật
vào nông nghiệp, lượng mía thu được lên đến 80 tấn/ha.
• Mía được thu hoạch khi chín. Mía chín là lúc hàm lượng đường trong thân mía đạt tối
đa và lượng đường khử còn lại ít nhất (cùng lúc đó tỉ lệ nước thấp, tỉ lệ xơ có phần

1.2.
Thành phần mía và nước mía [4]:
• Thành phần hóa học của mía phụ thuộc vào giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ chín,
sâu bệnh,…
Bảng 1: Thành phần hóa học của mía.
Thành phần
Nước
Đường
Xơ
Đường khử
Chất không đường khác

Hàm lượng (%)
70 – 75
9 – 15
10 – 16
0.01 – 2
1- 3

2. Hóa chất làm trong và tẩy màu [4]
 Vôi:
+ Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía.
+ Phản ứng với axit photphoric tạo Ca3(PO4)2.
+ Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin.
 Khí SO2:
+ Trung hòa lượng vôi thừa: Ca(OH)2+ H2SO3 = CaSO3+H2O.
+ Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch.
+ Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu.
 P2O5: Tạo kết tủa Ca3(PO4)2 có tỷ trọng lớn có khả năng hấp phụ chất keo và chất màu


thêm vào bao gồm: bổ sung lượng sữa vôi nhằm khống chế pH (6,4 - 6,6), tiếp theo là
H3PO4 để nồng độ P2O5 là 350 - 400ppm [7].
2. Công đoạn làm sạch: có tác dụng:
• Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những chất có
hoạt tính bề mặt và chất keo.
• Trung hoà nước mía hỗn hợp.
• Loại tất cả những chất rắn dạng lơ lửng trong nước mía.

Hình 6: Sơ đồ công nghệ làm sạch mía


Nước mía hỗn hợp được gia vôi sơ bộ (pH = 6,4 - 6,6) nhằm giảm sự chuyển hóa
đường do pH thấp (ở điều kiện axit đường saccaroza sẽ bị chuyển hóa thành fructoza và
glucoza), đồng thời, tạo nhiều ion Ca2+.
Gia nhiệt lần 1, tăng nhiệt độ dung dịch 55 - 60oC nhằm tăng quá trình ngưng tụ keo. Sau
đó, xông SO2 lần 1 để đưa pH về trung tính, tránh sự chuyển hóa saccaroza và phân hủy
đường. Gia nhiệt lần 2 ở 103 - 105 oC để tiếp tục tạo kết tủa, giảm độ nhớt và tăng độ
lắng. Qua quá trình lắng, ta thu được nước lắng trong và nước bùn. Nước bùn qua lọc
chân không thu lại được lượng nước lọc trong, quay lại tham gia tiếp quá trình gia nhiệt 3
ở 115 - 117oC. Lượng bùn thải sẽ được đem sử dụng làm phân bón cho mía, cà phê, cao
su. Sau khi gia nhiệt, toàn bộ lượng dung dịch đem bốc hơi, cô đặc đường thành dạng mật
chè, chuẩn bị cho công đoạn nấu đường. Trong quá trình bốc hơi, do tác dụng của nhiệt
độ cao và cô đặc dung dịch đường nên thường xảy ra các quá trình hóa học. Điều đó ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm, thu hồi và giảm hiệu năng bốc hơi.
Lúc này bán thành phẩm thu được là chè thô có lẫn màu tạp chất. Chè thô sau khi qua
thiết bị xông SO2 để loại bỏ các tạp chất màu được gọi là chè tinh, chúng được tiếp tục
được đưa sang khâu nấu đường [8,9].
3. Công đoạn nấu đường:
Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hòa.
Sản phẩm nhận được khi nấu gọi là đường non gồm tinh thể đường và mật cái. Quá trình

nhiều tạp chất, độ nhớt lớn, không dùng nấu lại được, cần làm tinh thể đường hấp thụ
phần đường trong mẫu dịch ở mức độ cao nhất để giảm tổn thất đường trong mật. Do đó
trợ tinh đường non C được xem là một trong những khâu quan trọng nhất để tăng hiệu
suất thu hồi, giảm tổn thất cho nhà máy. Thời gian trợ tinh là 22 ÷ 32 giờ [11].
4. Công đoạn ly tâm:
Đường non A, B, C sau khi trợ tinh xong được đưa xuống bộ phận ly tâm. Đây là giai
đoạn tách tinh thể đường ra khỏi mật bằng lực ly tâm với tốc độ cao, sau ly tâm ta nhận
được đường Cát A, Cát B, Cát C, mật nâu và mật trắng. Đường non sau khi được trợ tinh
xả xuống máng phân phối, khuấy đều và phân phối về các máy ly tâm. Quá trình ly tâm:
Mở máy ly tâm quay khi đạt tốc độ ly tâm cho đường non vào phân phối đều trong thùng,
khi máy đạt tốc độ cực đại phần lớn mật trong đường non được tách ra (mật rỉ).


Hình 8: Mật rỉ [12]
Sau đó đường A (thành phẩm) được rửa nước và rửa hơi để rửa nước mật rỉ còn bám
trên mặt đường, ta được đường trắng thành phẩm. Đường non B, C được thực hiện theo
quá trình trên. Đường sau khi ly tâm được đưa xuống sàng lắc rồi được gầu tải chuyển
xuống máy sấy. Sấy đường làm cho hạt đường khô (tách phần nước trên bề mặt hạt
đường), bóng, sáng màu, không biến chất khi bảo quản. Đường sấy xong được làm nguội
đến nhiệt độ phòng.
Sau khi sấy và được làm nguội được băng tải chuyển đến bộ phận đóng bao
(50kg/bao), đường thành phẩm được bảo quản trong kho chứa đủ tiêu chuẩn đảm bảo
đường không bị ẩm hay bị biến chất.
Chè tinh sau khi nấu bao gồm có đường non A, đường non B, đường non C. Cả ba
loại đường này khi cho qua thiết bị ly tâm sẽ thu được mật A, B, C; đường B, đường C và
sản phẩm chính là đường cát trắng sẽ được đưa sang khâu sấy, phân loại rồi đem đóng
bao và nhập kho.

Hình 9: Đường cát trắng của công ty
cổ phần đường Bình Định [13]


Nước mía thu được sau khi xử lý làm sạch.
Phần còn lại của nước bùn sau khi tách nước mía lọc trong
Phần còn lại của nước mía sau khi bốc hơi có nồng độ 60 Bx - 65 Bx.
Mật chè chưa qua xử lý làm sạch.
Mật chè thô đã qua xử lý làm sạch.
Hỗn hợp tinh thể đường và mẫu dịch khi xả đường từ nồi nấu đường chân không.
Dựa theo thứ tự nấu đường có được đường non A, B, C.

IV.
CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG:
1. Nước thải:

Trong quá trình sản xuất, Công ty Cổ phần Mía đường Bình Định đã sử dụng một
lượng nước lớn. Đặc trưng của nước thải ngành mía đường:
Bảng 3: Thông số ô nhiễm nước thải của nhà máy đường [14]
STT

Chỉ Tiêu

Đơn Vị

Gía Trị

1
2
3
4
5


NM đường
NM tinh chế
thô(mg/L)
đường(mg/L)
Nước rửa mía cây
20 - 30
Nước ngưng tụ
30 - 40
4 - 21
Nước bùn lọc
2900 - 11000
730
Chất thải than
750 - 1200
Nước rửa xe các loại
15000 - 18000


Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất
vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ
các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể. Chỉ có một phần than hoạt
tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ
lửng trong nước. Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các
chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao.
Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng
đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và
cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các
cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ
(Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg và K2O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều
ion H+, OH-.

này dễ bị phân hủy bởi các vsv gây mùi hôi thối, làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận.
Phần lớn chất rắn lơ lửng ở dạng vô cơ, khi thải ra môi trường tự nhiên các chất này
có thể lắng và tạo thành một lớp trầm tích đáy, phá hủy hệ sinh vật làm nguồn thức ăn
cho cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và
tạo ra các loại khí như H 2S gây mùi thối, CO2 và CH4 là những khí gây ra hiệu ứng nhà
kính.
Ngoài ra, nước thải nhà máy đường,từ các công đoạn làm mát, thường có nhiệt độ
cao, làm ức chế hoạt động của vsv và các loài động thực vật thủy sinh.


Hình 10: Nước thải xả trực tiếp ra nguồn nước gây ô nhiễm môi trường [17]
2. Khí thải: [17]
• Các chất gây ô nhiễm môi trường không khí của quá trình sản xuất đường không lớn.
Khí thải phát sinh chủ yếu từ lò hơi dùng bã mía làm nhiên liệu, từ quá trình xử lý
nước mía bằng CO2 và SO2 của công đoạn bổ sung.
•

Khói của lò đốt bã mía và than. Đây là nguồn ô nhiễm chính mà bất kỳ nhà máy sản
xuất công nghiệp nào cũng cần lưu ý để xử lý. Khi đốt lò tạo ra CO 2, tro và khí than.
Trong mía không có các kim loại nặng và chất độc hại, chủ yếu là lượng khí than thải
vào không khí.

•

Hơi của lò đốt lưu huỳnh khi gặp sự cố có thể thoát 1 phần ra ngoài. Khí SO 2 rất độc
cho người, hấp thụ hơi nước tạo thành axit H2SO4 gây ăn mòn các bề mặt kim loại.

•

Sự tỏa hơi của nước mía có chứa một lượng đường nhỏ phát tán vào không khí và bụi

Bảng 6: Thành phần hóa học chất thải rắn từ sản xuất mía đường
(Đơn vị: phần trăm theo khối lượng) [19]
Mật rỉ
Nước
Đường
Chất khử
Hợp chất Nito
Axit hữu cơ
Tro
Chất màu

Bã mía

Bùn lọc
26
51
3
4,5
5,6
10,6
0,5

Nước
Sáp, chất béo
Xơ
Đường
Protein
Tro

75

Tính toán cân bằng dòng vật chất- dòng saccarozo (cho trọng lượng 5000 tấn mía
ngày):
• Các thông số ban đầu:
 Hàm lượng đường saccaroza trong mía: 11,2%.
 Hiệu suất ép: 97%.
 Pol bùn = 2,5%.
 Khối lượng bùn là 210 tấn.
 Mật rỉ 175 tấn.
 Lượng đường saccaroza thành phẩm = 460,72 tấn.
− Hàm lượng đường saccaroza ban đầu trong mía = (5000 * 11,2)/100 = 560 tấn
− Khối lượng saccaro trong nước mía hỗn hợp = khối lượng đường trong mía x hiệu
−
−
−
−

suất ép = 560 * 97/100 = 543,2 tấn
Khối lượng đường trong bã = 560 - 543,2 =16,8 tấn.
Khối lượng đường tổn thất theo bùn = khối lượng bùn * pol bùn = 5,25 tấn
Khối lượng đường trong mật chè = khối lượng đường trong nước mía hỗn hợp - khối
lượng đường trong bùn = 537,95 tấn
Hàm lượng đường saccaroza trong mật rỉ chiếm 44% nên hàm lượng đường trong mật
rỉ = 77 tấn.


− Hàm lượng đường còn lại trong đường tinh thể = 537,95 - 77 = 460,95 tấn.
− Lượng đường thất thoát = 460,95 - 460,72 = 0,23 tấn

Áp dụng sản xuất sạch hơn ở giai đoạn ép:
2. Dòng CaO :

•












VI.








%CaO trong nước rửa giải vôi: 0,02%.
Thể tích nước rửa giải vôi: 720 lít.
Khối lượng mật rỉ: 175 tấn.
Phần trăm CaO trong mật rỉ: 0,32%.
%CaO trong đường là 0%
Các phản ứng xảy ra:
3Ca2+ + 2PO43- = Ca3(PO4)2.
Ca(OH)2 + H2SO3= CaSO3 +2H2O.

3. Hoàng Minh Nam, Báo cáo quy trình công nghệ sản xuất đường mía.


4. Vũ Thị Thanh Đào, TLGD Công nghệ sản xuất đường mía, 3/2013.
5. />6. />
tn-02.jpg
7. Noname, Báo cáo chuyên đề “ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH LỒNG GHÉP ĐÁNH GIÁ
SẢN XUẤT SẠCH HƠN VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ TẠI CÔNG
TY CP ĐƯỜNG BÌNH ĐỊNH”
8. Vũ Thị Thanh Đào, 2013, “TLGD CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG”
9. Noname, báo cáo “QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG”
10. TS Trương Minh Hạnh, GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG- BÁNHKẸO
11. Nguyễn Thế Bá, 2013, “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG KẾ HOẠC HACCP CHO QUY
TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA”
12. />13. />14. />15. C. Gallert, J. Winter, Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of sourcesorted organic wastes: effect of ammonia on glucose degradation and methane
production
16. :8080/dspace/bitstream/123456789/6075/1/5705-4.pdf
17. /> />18. />19. />