Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG

MỞ ĐẦU
Từ xưa đến nay, trải qua hàng triệu năm phát triển nhu cầu của con người ngày
càng được nâng cao, trong đó nhu cầu dinh dưỡng được chú ý rất nhiều. Trong các
ngành sản xuất thực phẩm, công nghiệp sản xuất đường rất quan trọng, nó đóng vai trò
chủ đạo vì đường là nguyên liệu của rất nhiều loại thực phẩm khác nhau: bánh kẹo, chế
biến các sản phẩm từ sữa, nước giải khát, trong công nghiệp dược. [6 tr3]
Nước ta thuộc khu vực nhiệt đói gió mùa nên thích hợp với việc trồng và phát
triển cây mía. Theo hiệp hội mía đường Việt Nam, vụ mía đường 2008-2009, cả nước
sản xuất 915 nghìn tấn đường công nghiệp và 100 nghìn tấn đường thủ công. Thời gian
vừa qua giá đường liên tục tăng và giữ ở mức cao, trong khi giá phân bón giảm, bên
cạnh đó là các nguồn vốn kích cầu của chính phủ khiến nông dân thêm phấn khởi và
động viên các nhà máy đường. [16]
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, đồng thời giải quyết được vấn đề việc làm cho người dân. Như vậy, vấn đề thiết
kế một nhà máy đường hiện đại là yêu cầu có tính khả thi cao.
Để đáp ứng yêu cầu đó, việc xây dựng nhà máy đường sản xuất đường RS theo
phương pháp hiện đại năng suất 4500 tấn mía/ngày là phù hợp tình hình hiện tại của
Việt Nam.
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:1- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT
Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất đường nhưng vẫn chưa đáp ứng
được nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu. Do vậy, việc xây dựng một nhà máy
đường mới là rất cần thiết để góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt đường hiện nay.
Quảng Trị là một trong những tỉnh đang phát triển về công nghiệp và nông nghiệp. Tỉnh
có nhiều điều kiện về vị trí địa lý và vùng khi hậu nóng ẩm, thích hợp cho cây mía phát

chất gắn bó giữa các nhà máy nên giải quyết được đầu ra cho sản phẩm.
1.4. Nguồn cung cấp điện
Mạng lưới điện quốc gia 500kV hạ thế xuống 220V/380V do sở điện lực Quảng
Trị cấp.
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.
1.5. 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. 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.
1.6. Nhiên liệu
Dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi nhằm giảm bớt chi phí tăng hiệu suất tổng
thu hồi của nhà máy.
Dùng dầu bôi trơn để bôi trơn thiết bị trong sản xuất
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước
Tùy theo mục đích sử dụng mà nước phải bảo đảm các chỉ tiêu về hóa lý và sinh
học nhất định.
Nhà máy sử dụng nguồn nước chính lấy từ sông Thạch Hãn. Cần xử lý nuớc
trước khi đưa vào sản xuất đảm bảo các yêu cầu về công nghệ. Làm mềm nước bằng các
phương pháp hóa học hoặc bằng nhựa trao đổi ion.
Nhà máy sử dụng nguồn nước phụ do các nhà máy nước cung cấp đã qua giai
đoạn lắng lọc và khử trùng.
1.8. Thoát nước và khí thải
Do nước thải chứa nhiều chất bẩn nên cần xử lý trước khi đưa ra môi trường
xung quanh.
Rác được đem đi xử lý định kì.
Bùn lắng được dùng làm phân vi sinh.
Khí thải nhiều bụi, khói từ lò hơi, lò sấy cần được tách bụi bằng xiclon rồi mới
thải ra môi trường

dại đã trở thành một trong những cây công nghiệp quan trọng trên thế giới. Mía trồng
nhiều nhất ở châu Mỹ và châu Á.
Ở nước ta mía được trồng từ miền Bắc tới miền Nam.
Cây mía thuộc họ hòa thảo (Graminee), giống Sacarum. Theo Penhin, giống
Sacarum có thể chia làm 3 nhóm chính:
• Nhóm Saccharum officinarum, là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các
chủng đang trồng phổ biến trên thế giới.
• Nhóm Saccharum Violaceum, là giống lá màu tím, cây ngắn, cứng và không trổ
cờ.
• Nhóm Saccharum Simense, cây nhỏ cứng, thân màu vàng pha nâu nhạt trồng từ
lâu ở Trung Quốc. [6 tr9]
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:5- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
2.2. Thành phần hóa học trong cây mía
[3-tr11]
2.3. Tính chất lý
hóa của
sacaroza:
Sacaroza
là một disaccarit,
công thức phân
tử là C
12
H
22
O
11
,
trọng lượng phân
tử là 342,3.

2,0
0,5
2,0
Chất chứa Nitơ
Anbumin
Amit
Axit
NH
3
Xantin
0,12
0,07
0,21
Có vết
Có vết
Chất vô cơ
SiO
2
K
2
O
Na
2
O
CaO
MgO
Fe
2
O
3

dịch đường.
Độ nhớt: độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ va giảm
theo chiều tăng nhiệt độ.
Nhiệt dung riêng của đường tính theo công thức:
C = 4,18( 0,2387 + 0,00173t) kj/kg độ. [3 tr13]
Trong đó t là nhiệt độ.
Độ quay cực: dung dịch đường có tính quay phải. Độ quay cực riêng của
saccaroza 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.
[α]
D
20
=66,496 +0,00870c – 0,000235c
2
Trong đó c : nồng độ saccaroza trong 100ml
2.3.2. Tính chất hóa học của saccaroza
Tác dụng của axit:
Dưới tác dụng của axit saccaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza theo
phản ứng :
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O H
+
C

Nếu kiềm đậm đặc, dù ở nhiệt độ thấp đường cũng bị phân giải.
Ở pH từ 8 đến 9 và đun nóng trong một thời gian dài, saccaroza bị phân hủy tạo
ra các axit và các chất màu.v.v.v… Tốc độ phân hủy tăng theo độ pH. Ở nhiệt độ sôi
( trong 1 giờ) và pH =8-9, saccaroza chỉ bị phân hủy 0,05%. Nếu cùng nhiệt độ 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:
C
12
H
22
0
11

-H20
C
12
H
20
O
10

-H20
C
12
H
18
O
9

-2H2O

O
4
)
n
hoặc (C
3
H
2
O)
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.[3 tr15]
Tác dụng của enzim:
Dưới tác dụng của enzim invertaza, saccaroza bi chuyển thành glucoza và
fructoza. Sau đó, dưới tác dụng của phức hệ enzim, glucoza và fructoza sẽ chuyển thành
rượu và CO
2
C
6
H
12
O
6

enzim
2C
2
H

+ Tổng hiệu suất thu hồi đường thấp. [3 tr35]
b) Phương pháp khuếch tán:
Ở nhà máy đường, khuếch tán là phương pháp trong đó những tế bào của củ
cải đường hay mía ngâm vào trong nước hay trong một dung dịch có nồng độ đường
thấp hơn nồng độ đường của củ cải hay mía, nhường lại cho nước hay dung dịch đó
một phần hay tổng lượng đường có trong đó.
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:9- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
-Ưu điểm:
+ Hiệu suất lấy nước mía cao: 98%-99%
+ Tiêu hao năng lượng cho hệ khuếch tán ít hơn cho một bộ máy ép.
+ Vốn đầu tư thấp hơn.
+ Tiết kiệm lao động, điện, nhiệt.
-Nhược điểm:
+ Tăng nhiên liệu dùng cho bốc hơi.
+ Tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tăng tổn thất
đường trong mật cuối. [3 tr35]
Trong hai phương pháp trên thì phương pháp khuếch tán có nhiều ưu điểm hơn,
nhưng trong điều kiện các nhà máy đường của nước ta hiện nay thì phương pháp ép phù
hợp hơn do dễ vận hành, phù hợp với trình độ của công nhân. Vì vậy, ta chọn phương
pháp ép để lấy nước mía.
3.1.2. Công đoạn làm sạch nước mía:
Đây là công đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất đường. Nó quyết định
rất lớn đến phẩm chất của đường thành phẩm cũng như hiệu suất của quá trình nấu
đường. Có ba phương pháp chính để làm sạch nước mía, đó là phương pháp vôi,
phương pháp sunfit hóa và phương pháp cacbonat hóa.
Phương pháp vôi chỉ phù hợp để sản xuất đường thô, chất lượng đường không
cao, hiệu suất thu hồi thấp nên ta không sử dụng
Phương pháp cabonat hóa tuy cho sản phẩm chất lượng tốt, hiêu suất thu hồi cao
nhưng quy trình công nghệ phức tạp, tốn kém, yêu cầu kỹ thuật cao nên chỉ phù hợp để

vào yêu cầu chất lượng sản phẩm, dựa vào trình độ thao tác của công nhân và tình hình
thiết bị.
Trong sản xuất đường hiện nay, người ta thường sử dụng các chế độ nấu đường:
nấu 2 hệ, 3 hệ, 4 hệ. Đối với chế độ nấu 2 hệ, thường áp dụng cho nấu đường thô và mật
chè có độ tinh khiết thấp, lượng đường trong mật cuối cao gây tổn thất. Chế độ nấu 4 hệ
giảm được tổn thất đường nhưng dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn nhiều thiết bị nấu.
Ở đây ta chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp nhất vì AP >80%, giảm tổn thất đường và
thiết bị cũng không quá phức tạp.
Kết luận:
Sử dụng phương pháp nấu gián đoạn và chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp với nhà
máy nhất.

SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:11- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
Quy trình công nghệ sản xuất đường RS theo phương pháp sunfit hóa axit tính
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:12- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đốt lò
Mía nguyên liệu
Máy băm 1
Máy băm 2
Máy đánh tơi
Máy ép Băng tải bãNước thẩm thấu
Lọc sàng cong
Nước mía hổn hợp (pH = 5 - 5,5)
Cân định lượng
Gia vôi sơ bộ ( pH = 6,2 – 6,6)
Ca(OH)
2
Gia nhiệt lần 1 ( t
o

2
Lọc kiểm tra
Mật chè
Nấu non BNấu non A Nấu non C
Trợ tinh A Trợ tinh B
Trợ tinh C
Máng phân phốiMáng phân phối Máng phân phối
Ly tâm A Ly tâm B Ly tâm C
Cát CLoãng A Nguyên A Cát B Mật BCát A Mật C
Nấu giống B, C
Hồ dung nấu non
A
Nước lọc trong
Nước mía trong
Sàng rung Băng tải làm nguội Sàng phân loại
Xilo chứaThành phẩm
Bảo quản
Máy sấy
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
3.3. Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
3.3.1. Lấy nước mía:
3.3.1.1. Vận chuyển và cấp mía vào máy ép:
Mía được vận chuyển bằng đường thủy, đường bộ hoặc đường sắt tới nhà mấy,
tập kết ở bãi trong nhà máy. Có thể sử dụng các phương tiện cần cẩu, cầu cẩu, máy cào,
băng chuyền… để đưa dần mía từ bãi vào ép.
3.3.1.2. Xử lý cây mía trước khi ép:
Mục đích: xử lý cây mía trước khi vào ép để tạo điều kiện ép mía dễ dàng, nâng
cao năng suất và hiệu suất ép mía.
Thiết bị xử lý sơ bộ gồm 2 máy băm và một máy đánh tơi.
1. Máy băm:

tủa hoặc đông tụ các chất không đường, phân hủy một số chất không đường, đặc biệt là
đường chuyển hoá, amit. Với độ kiềm có thể đạt đến 0,35% CaO có tác dụng diệt trùng
ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật. Thiết bị gia vôi sơ bộ là thiết bị hình trụ có lắp
mô tơ và cánh khuấy. Tại thiết bị này nước mía được trộn đều với sữa vôi. Nồng độ sữa
vôi khoảng 8
÷
10 Be. Liều lượng sữa vôi khoảng 20% tổng lượng sữa vôi. Có thể bổ
sung P
2
O
5
dưới dạng dung dịch H
3
PO
4
; sau đó nước mía được bơm đi gia nhiệt lần 1.
3.3.2.2. Đun nóng lần một.
Mục đích của việc đun nóng lần một: Nâng nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 50
÷
60
0
C.
Việc nâng nhiệt độ này có tác dụng tách một phần không khí giảm sự tạo bọt, ngưng kết
keo, tăng cường vận tốc các phản ứng hoá học và hạn chế sự phát triển của các vi sinh
vật. Dùng thiết bị gia nhiệt ống chùm. với thiết bị này nước mía đi vào và ra ở đỉnh thiết
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:15- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Mía vào
Nước mía hỗn hợp
Bã
Nước nóng

= CaSO
3
+ H
2
O
Sau khi thông SO
2
lần một, nước mía có pH = 3,4 – 3,8, với pH này sẽ gây chuyển hoá
đường. Vì vậy phải tiến hành trung hoà ngay bằng sữa vôi để nâng pH nước mía lên 6,8 –
7,2. Thiết bị của công đoạn này là thiết bị trung hoà kiểu ống đứng. Với thiết bị này thì quá
trình thông SO
2
và quá trình trung hoà được tiến hành trong cùng một thiết bi, có tác dụng
giảm sự chuyển hoá đường.
Thiết bị gồm hai phần: phần trên có tác dụng là nơi thực hiện quá trình xông SO
2
cho nước mía phần dưới có tác dung là nơi thực hiện quá trình trung hòa. Với thiết bị
này thì khí SO
2
tự vào, hệ thống lưu huỳnh làm việc áp suất âm, không cần thiết bị nén
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:16- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
không khí, SO
2
không ra ngoài không khí. Hiệu suất hấp thụ tương đối cao trên 90 –
95% đạt cường độ SO
2
cao có thể tới 15 - 18ml.

1. Ống sữa vôi

5. Ống nước mía trong
6. Ống nước mía trong chảy ra
7. Ống quan sát nước bùn
8. Thùng chứa nước mía trong
9. Đáy thiết bị
10. Ống trung tâm
11. Ống khí thoát ra
12. Bộ phận truyền động
Hình 3.7. Thiết bị lắng liên tục [14-Tr99]
3.3.2.6. Lọc chân không thùng quay.
Mục đích: Nước bùn thu được ở thiết bị lắng thường chứa khoảng 95% nước
đường. Vì vậy cần phải tiến hành lọc bùn để thu hồi phần đường. Thiết bị cấu tạo gồm
một cái thùng rỗng quay quanh một trục nằm ngang. Trên bề mặt thùng có đục các lỗ
nhỏ có lớp vải lọc (hoặc lưới lọc). Mặt bên trong thùng có 24 ngăn độc lập nhau, mỗi
ngăn chiếm 15
0
theo chu vi, mỗi ngăn có đường ống nối với trục rỗng. Trục rỗng được
nối với đầu phân phối. Đầu phân phối nối liền thùng quay với ống hút chân không và
không khí nén được chia làm ba vùng:
- Vùng 1 không nối với chân không, thông với khí trời.
- Vùng 2 nối với khoảng không gian có độ chân không nhỏ trong khoảng từ 180 - 300 mmHg.
- Vùng 3 nối với khoảng không gian có độ chân không trong khoảng từ 400 - 500 mmHg.
Tốc độ thùng quay 0,1 – 0,3 v/ph, chiều dày lớp bùn từ 10 – 19 mm, nhiệt độ nước
bùn đi lọc lớn hơn 85
0
C và pH = 7,5 – 8 [5-Tr100].
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:18- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Hình 3.8 Máy lọc chân không [21]

+ HSO
3
-
HSO
3
-
+ H
2
O = HSO
4
-
+ H
2
C=C + H
2
= H-C-C-H

Chất màu Chất không màu [3 tr44]
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:19- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Hình 3.9. Thiết bị bốc hơi
ống chùm thẳng đứng
2
4
1
3
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
 Ngăn ngừa sự tạo màu:
SO
2
không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự tạo màu. Cơ chế ngăn ngừa sự

2+
, Fe
3+
, Cu
2+
). SO
2
khử Fe
3+
thành Fe
2+
. Khi tiến
hành thông SO
2
, khí SO
2
có tác dụng khử ion sắt.
Quá trình được tiến hành như ở thiết bị thông SO
2
lần 1 nhưng không có công
đoạn cho sữa vôi. Sau khi thông SO
2
lần 2 pH = 6,2
÷
6.6.
3.3.2.10 Lọc kiểm tra.
Nhằm tách triệt để cặn còn lại và mới sinh ra trong khi cô đặc và sulfit hoá lần 2
tạo độ tinh khiết cho mạch chè ta tiến hành lọc kiểm tra.
Hình 3.10. Thiết bị lọc ống [22]
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:20- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh

Đây là sản phẩm trung gian trong chế độ nấu đường 3 hệ. Kích thước, số lượng
và độ tinh khiết của đường B ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng, chất lượng và hiệu suất
thu hồi đường A.
Chế độ cơ bản giống đường A, yêu cầu kích thước hợp lý, tinh thể đều đặn, làm
giống cho A thuận lợi đồng thời duy trì AP mật B thích ứng với non C để giảm tổn thất
trong mật cuối.
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:21- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
3.4.1.3. Đường non C
Nguyên liệu là mật chè, mật B, giống C.
Là sản phẩm cuối cùng trong chế độ nấu đường 3 hệ, một mặt cần đảm bảo chất
lượng đường C nhưng đồng thời lại lấy tối đa lượng đường trong mật C. Vì mật C là
mật cuối không thể lấy được đường ra, do đó Ap phải thấp.
Yêu cầu: cần có diện tích kết tinh đầy đủ, cần có độ chân không cao hơn so với
non A. Thiết bị cần có cánh khuấy, cần pha loãng dung dịch vào nấu.
3.4.1.4. Nấu giống B, C
Nguyên liệu để nấu giống B, C là mật chè, mật nguyên A. Chế độ nấu giống
tương tự như nấu non A. Tuy nhiên, với đường giống thì khống chế số lượng hạt tinh
thể nhiều hơn, kích thước bé hơn so với đường non.
Hình 3.16 Nồi đường [21]
3.4.2. Kết tinh
Ở giai đoạn cuối của quá trình nấu đường, tinh thể tuy đã đạt kích thước nhất
định, nhưng đường non rất nhớt, nếu để lâu trong nồi nấu thì tốc độ kết tinh sẽ rất chậm,
thời gian kéo dài, ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm, nên cần cho vào thiết bị trợ
tinh để kết tinh thêm, đồng thời cho đường non thích ứng với điều kiện li tâm.
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:22- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
Hình 3.17 Thiết bị trợ tinh ngang [21]
3.4.3. Ly tâm
3.4.3.1 Mục đích và chế độ ly tâm


Hình 3.20. Thiết bị sấy thùng quay
3.4.4.2. Sàng phân loại.
Sàng phân loại nhằm đảm bảo kích thước hạt đường theo tiêu chuẩn thành phẩm
và đồng đều hơn.
3.4.4.2. Cân - Đóng bao - Bảo quản.
Mục đích phân phối lượng đường cho từng bao, tạo điều kiên thuận lợi cho quá
trình vận chuyển, bảo quản, buôn bán. Quá trình được thực hiện trên cân tự động 50 kg/
bao. Bảo quản đường trong kho khô ráo.
SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:24- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh
Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG
3.5. Chỉ tiêu chất lượng đường RS thành phẩm.
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu cảm quan [3 tr8]
Chỉ tiêu
Yêu cầu
Hạng A Hạng B
Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước đồng đều, tơi khô, không vón cục
Mùi, vị
Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt không
có vị lạ
Màu sắc
Tinh thể màu trắng. Khi
pha vào nước cất dung
dịch trong
Tinh thể màu trắng ngà đến trắng. Khi
pha vào nước cất cho dung dịch tương
đối trong
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu lý hóa [3 tr8]
Tên chỉ tiêu
Mức