Đề tài Thiết kế phân xưởng bốc hơi và làm sạch

NGUYEÂN LIEÄU Caây mía thuoäc loaïi hoøa thaûo (Gramieùe) gioáng Saccharum. Theo Denhin gioáng Saccharum ñöôïc chia laøm 3 nhoùm chính: Nhoùm Saccharum Officinarum: laø gioáng thöôøng gaëp & bao goàm phaàn lôùn caùc chuûng loaïi ñang troàng phoå bieán treân theá giôùi. Nhoùm Saccharum Simense: laø gioáng mía thaân coû, cöùng, thaân maøu vaøng pha naâu nhaït ñöôïc troàng töø laâu ôû Trung Quoác. Nhoùm Saccharum Violaceum: laø gioáng mía maøu tím, caây ngaén cöùng vaø khoâng troå côø. Moät soá gioáng mía troàng ôû nöôùc ta: Gioáng Vieät ñöôøng 54/143: haøm löôïng ñöôøng cao 13-15%. Gioáng POJ 3016: haøm löôïng ñöôøng cao 12-17%. Gioáng POJ 2878: haøm löôïng ñöôøng khoâng cao 6-14%. Gioáng F134: laø gioáng mía chín vöøa, haøm löôïng ñöôøng cao 9-16%. Saûn löôïng cao, xô gioøn khoù eùp, naêng suaát oån ñònh, troàng phoå bieán ôû nöôùc ta. Haøm löôïng ñöôøng duy trì khoaûng 15 ngaøy ñeán 2 thaùng tuøy ñieàu kieän thôøi tieát vaø gioáng mía. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa mía thay ñoåi theo gioáng mía, ñaát ñai, khí haäu… Ñöôøng saccharose: laø thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa mía, laø saûn phaåm cuûa coâng nghieäp saûn xuaát ñöôøng. Caùc chaát khoâng ñöôøng: taát caû caùc chaát khoâng phaûi laø saccharose coù trong nöôùc mía goàm caû ñöôøng glucose, fructose vaø rafinose. Caùc chaát khoâng ñöôøng coù trong nöôùc mía laïi coù theå chia nhö sau: Chaát khoâng ñöôøng khoâng chöùa nitô: glucose vaø fructose, axit höõu cô, chaát beùo. Chaát khoâng ñöôøng chöùa nitô: albumin vaø caùc chaát töông töï, axit amin, amit, amoniac, muoái nitrat. Chaát maøu: chaát maøu coù trong baûn thaân caây mía vaø chaát maøu sinh ra trong quaù trình saûn xuaát ñöôøng. Chaát khoâng ñöôøng voâ cô: K2O, Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg trong ñoù K2O chieám löôïng khaù lôùn. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CUÛA LAØM SAÏCH ÑÖÔØNG MÍA Nöôùc mía laø heä keo phöùc taïp : Ñoä tinh khieát cuûa nöôùc mía: 82-85% (töùc laø trong chaát khoâ chöùa 82-85% ñöôøng saccharose vaø 15-18% chaát khoâng ñöôøng). + Ngoaøi ñöôøng saccharose, trong nöôùc mía coøn coù nhöõng chaát khoâng ñöôøng vôùi tính chaát hoùa lyù khaùc nhau. + Trong chaát khoâng ñöôøng, chaát keo chieám tyû leä 0,03-0,5% (khaù cao). Ñoàng thôøi trong quaù trình thao taùc neáu nhieät ñoä cao, chaát khoâng tan bieán thaønh chaát tan vaø nhö vaäy taêng chaát keo trong dung dòch. Hôn theá nöõa, hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät trong nöôùc mía cuõng taïo neân caùc chaát keo khaùc nhau, ñaëc bieät laø Levan vaø Dextran. Chaát keo aûnh höôûng khoâng toát ñoái vôùi caùc quaù trình saûn xuaát: loïc nöôùc mía, phaân maät vaø keát tinh ñöôøng khoù khaên hôn, nöôùc mía seõ coù nhieàu boït, giaûm hieäu quaû taåy maøu, tinh cheá ñöôøng thoâ khoù khaên hôn… Baûng 1.1: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nöôùc mía trong caây mía Thaønh phaàn % Ñöôøng + Saccharose + Glucosese + Fructosese 12% 0,9% 0,9% Xô + Cellulose + Pentosan (xylan) + Araban + Linhin 5,5% 2% 0,5% 2% Hôïp chaát chöùa Nitô + Protein + Anide + Acid amine + Acid citric + Amoniac + Xantin 0,12% 0,07% 0,21% 0,01% veát veát Chaát beùo & saùp + Pectin + Acid töï do (Sucinic, malic) + Acid keát hôïp (Sucinic, malic) 2% 0,08% 0,12% Hôïp chaát voâ cô + SiO2 + K2O + Na2O + CaO + MgO + Fe2O3 + P2O5 + SO3 0,25% 0,12% 0,01% 0,02% 0,01% veát 0,07 0,02 Nöôùc 74,5% Phaân loaïi chaát keo trong dòch nöôùc mía: Theo tính ngöng tuï thuaän nghòch: Chaát keo trong nöôùc mía chia thaønh 2 loaïi: keo thuaän nghòch vaø keo khoâng thuaän nghòch. Keo khoâng thuaän nghòch laø keo khi ñaõ bò ngöng tuï (nhieät ñoä) neáu thay ñoåi ñieàu kieän moâi tröôøng thì khoâng coù khaû naêng trôû laïi traïng thaùi keo ban ñaàu. Keo thuaän nghòch laø keo sau khi ngöng tuï, neáu thay ñoåi ñieàu kieän moâi tröôøng seõ coù khaû naêng trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu. Theo tính öa nöôùc: Nöôùc mía hoãn hôïp goàm 2 loaïi keo: keo öa nöôùc vaø keo khoâng öa nöôùc. Keo öa nöôùc nhieàu nhö protein, pentosan, pectin. Keo ít öa nöôùc nhö: saéc toá, chaát beùo, saùp mía. + Caùc chaát khoâng ñöôøng coù maët trong nöôùc mía seõ laøm cho: Quaù trình boác hôi nöôùc tröïc tieáp vaø keát tinh ñöôøng raát khoù khaên vaø khoâng tinh teá. Taêng ñoä hoøa tan cuûa ñöôøng saccharose, taêng maät giai ñoaïn cuoái, taêng toån thaát ñöôøng trong maät cuoái. Vuïn mía khi ñun noùng seõ keát tuï laïi. Nuôùc mía coù tính acid gaây neân söï chuyeån hoùa ñöôøng saccharose do ñoù caàn trung hoøa nöôùc mía. Do ñoù trong quaù trình laøm saïch chuû yeáu döïa vaøo lyù thuyeát cuûa hoaù hoïc vaø chaát keo, vaø lieân quan ñeán caùc vaán ñeà sau: pH, nhieät ñoä, chaát ñieän li (voâi, SO2, CO2, P2O5,…), chaát trao ñoåi ion. Muïc ñích cuûa vieäc laøm saïch nöôùc mía hoãn hôïp : Loaïi toái ña chaát khoâng ñöôøng ra khoûi nöôùc mía hoãn hôïp ñaëc bieät laø chaát coù hoaït tính beà maët vaø nhöõng chaát keo Trung hoøa nöôùc mía hoãn hôïp. Loaïi taát caû nhöõng chaát raén lô löûng trong nöôùc. Nöôùc mía hoãn hôïp laø moät heä keo phöùc taïp do ñoù quaù trình laøm saïch chuû yeáu döïa vaøo lyù thuyeát cuûa hoùa hoïc caùc chaát keo. Nöôùc mía coù nhieàu thaønh phaàn caùc chaát khoâng ñöôøng khaùc nhau neân cuõng coù nhieàu phöông phaùp laøm saïch khaùc nhau. Hieän nay, caùc nhaø maùy ñöôøng thöôøng söû duïng caùc phöông phaùp laøm saïch: + Phöông phaùp voâi hoùa. + Phöông phaùp carbonate hoùa. + Phöông phaùp phosphatse hoùa. + Phöông phaùp sulphite hoùa. 1.2.1. Taùc duïng cuûa pH Thoâng thöôøng nöôùc mía hoãn hôïp coù pH = 5-5,5. Söï bieán ñoåi cuûa pH daãn ñeán caùc quaù trình bieán ñoåi hoùa lyù vaø hoùa hoïc caùc chaát khoâng ñöôøng coù trong nöôùc mía vaø coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán hieäu quaû laøm saïch. Neáu khoáng cheá pH toát seõ laøm taêng hieäu suaát thu hoài ñöôøng vaø chaát löôïng ñöôøng thaønh phaåm, giaûm toån thaát ñöôøng. Ngöôïc laïi, neáu khoáng cheá pH khoâng toát saccharose seõ bò chuyeån hoaù thaønh ñöôøng khöû hoaëc bò phaân huyû,… laøm toån thaát ñöôøng vaø taêng maøu saéc cuûa saûn phaåm. a. Ngöng keát chaát keo Chaát keo trong nöôùc mía chia laøm hai loaïi: keo thuaän nghòch vaø keo khoâng thuaän nghòch. Keo khoâng thaän nghòch laø keo khi ñaõ bò ngöng tuï neáu thay ñoåi ñieàu kieän moâi tröôøng seõ khoâng trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu. Keo thuaän nghòch laø keo sau khi bò ngöng tuï neáu thay ñoåi ñieàu kieän moâi tröôøng coù khaû naêng trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu. Trong nöôùc mía hoãn hôïp toàn taïi hai loaïi keo: keo öa nöôùc vaø keo khoâng öa nöôùc. Möùc ñoä öa nöôùc cuõng khaùc nhau: keo öa nöôùc nhieàu nhö protein, pentosan, pectin; keo öa nöôùc ít nhö saéc toá, chaát beùo, saùp mía. Keo toàn taïi trong nöôùc mía vaø ôû traïng thaùi oån ñònh khi keo mang ñieän tích hoaëc coù lôùp nöôùc bao boïc beân ngoaøi, neáu maát caùc tính chaát treân thì keo seõ bò ngöng tuï. Ñeå ngöng tuï chaát keo ngöôøi ta thöôøng cho vaøo nöôùc mía nhöõng chaát ñieän ly ñeå thay ñoåi pH cuûa moâi tröôøng ñeán moät ñieàu kieän nhaát ñònh keo haáp phuï chaát ñieän ly vaø daãn ñeán traïng thaùi trung hoøa ñieän, maát traïng thaùi oån ñònh vaø ngöng tuï. Trò soá pH laøm keo ngöng tuï goïi laø pH ñaúng ñieän, ñieåm ñaúng ñieän cuûa chaát keo khaùc nhau thì khaùc nhau : pHalbumin = 4,6 - 4,9; pHasparagin = 3… Baûng 1.2: Khaû naêng loaïi tröø chaát keo theo pH pH Loaïi tröø chaát keo,% Haøm löôïng CaO(g/100g chaát khoâ) 7,18 7,71 8,05 18,3 22,3 25,3 0,29 0,316 0,357 Trong kyõ thuaät saûn xuaát ñöôøng mía, coù 2 ñieåm pH laøm ngöng tuï chaát keo; pH treân döôùi 7 (pH ñaúng ñieän) vaø pH treân döôùi 11 (pH ngöng keát cuûa protein trong moâi tröôøng kieàm maïnh, ñieåm naøy khoâng goïi laø ñieåm ñaúng ñieän vì luùc ñoù trong nuôùc mía coù ñöôøng saccharose vaø löôïng voâi nhieàu seõ taïo thaønh hôïp chaát coù tính haáp phuï protein taïo thaønh hôïp chaát coù tính keát tuûa). Saûn xuaát ñöôøng theo kyõ thuaät carbonate hoaù coù theå lôïi duïng 2 ñieåm ngöng tuï keo. Ñoái vôùi phöông phaùp sulphate hoaù chæ lôïi duïng ñöôïc moät ñieåm ngöng tuï. Chaát keo trong nöôùc mía hoãn hôïp dòch chuyeån veà cöïc döông -> chaát keo trong nöôùc mía chuû yeáu laø chaát keo mang ñieän tích aâm. b. Laøm chuyeån hoùa ñöôøng saccharose ÔÛ moâi tröôøng pH < 7, saccharose chuyeån hoùa thaønh glucose vaø fructose. Ñaây laø phaûn öùng nghòch ñaûo ñöôøng. Khi môùi taïo thaønh glucose vaø fructose coù haøm löôïng töông ñöông nhau, nhöng trong maät cuoái glucose laïi cao hôn fructose, vì trong quaù trình saûn xuaát fructose bò phaân huyû nhieàu hôn. Þ Haäu quaû: - Toån thaát ñöôøng. Toác ñoä chuyeån hoaù phuï thuoäc vaøo: + [H+]: caøng lôùn toác ñoä chuyeån hoaù caøng nhanh. Caùc acid khaùc nhau seõ laøm cho toác ñoä chuyeån hoaù khaùc nhau. + [Ñöôøng], nhieät ñoä vaø thôøi gian: khi caùc yeáu toá naøy taêng thì toác ñoä chuyeån hoaù cuõng taêng. - Giaûm ñoä tinh khieát cuûa maät cheø aûnh höôûng ñeán toác ñoä keát tinh cuûa ñöôøng. c. Laøm phaân huûy saccharose Trong moâi tröôøng kieàm vaø nhieät ñoä cao, saccharose bò phaân huyû, pH caøng cao saccharose phaân huyû caøng nhieàu. Saûn phaåm: fucfurol, 5-hydroximetyl-fucfurol, metylglioxan, glixeendehit, dioxiaceton, acid lactic, acid trioxiglutaric, acid trioxibuteric, acid acetic, acid formic… Nhöõng saûn phaåm ñoù coù theå tieáp tuïc bò oxi hoaù döôùi taùc duïng cuûa khoâng khí. d. Söï phaân huûy ñöôøng khöû Trong nöôùc mía coù khoaûng 0,3-2,4% ñöôøng khöû, trong moâi tröôøng axit söï toàn taïi cuûa ñöôøng khöû töông ñoái oån ñònh. Neáu pH cuûa nöôùc mía hay dung dòch ñöôøng vöôït quaù 7 seõ phaùt sinh phaûn öùng phaân huûy ñöôøng khöû, söï phaân huûy naøy phuï thuoäc nhieät ñoä vaø toác ñoä dieãn ra cuõng töông ñoái chaäm. Saûn phaåm cuûa söï phaân huûy cuõng nhö saûn phaåm phaân huûy saccharose. Baûng 1.3: Taùc duïng cuûa pH, nhieät ñoä vaø thôøi gian ñeán söï phaân huûy ñöôøng khöû vaø saccharose pH Nhieät ñoä Thôøi gian < 7 > 7 Ñöôøng khöû Ñöôøng saccharose Khoâng bò phaân huûy Bò chuyeån hoùa thaønh ñöôøng nghòch ñaûo Phaân huûy chaäm khi t< 55oC, saûn phaåm phaân huûy khoâng maøu Phaân huûy nhieàu khi t > 55oC, saûn phaåm coù nhieàu axit höõu cô vaø chaát maøu Khoâng bò phaân huûy Nhieät ñoä taêng thì toác ñoä phaûn öùng taêng Soá löôïng saûn phaåm taïo thaønh phuï thuoäc vaø thôøi gian tieán haønh phaûn öùng e. Taùch loaïi chaát khoâng ñöôøng pH khaùc nhau coù theå taùch loaïi caùc chaát khoâng ñöôøng khaùc nhau. Khi pH = 7-10 caùc muoái voâ cô cuûa Al2O3, P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO deã bò taùch loaïi trong ñoù Al2O3, P2O5, SiO2 coù theå bò loaïi hôn 95% coøn Fe2O3, MgO coù theå bò loaïi hôn 60%. Khi pH khoaûng 7 coù theå taùch loaïi ñöôïc 50% chaát keo pentosan. Khi pH khoaûng 5,6 treân 98% protein coù theå bò taùch loaïi, caøng caùch xa giaù trò ñoù thì hieäu quaû taùch loaïi thaáp. Khi choïn pH thích hôïp ñeå loaïi chaát khoâng ñöôøng khoâng neân chæ taùch rieâng leû töøng chaát maø phaûi xeùt moät caùch toaøn dieän ñeå taùch loaïi nhieàu chaát khaùc. Hieäu quaû taùch coøn phuï thuoäc vaøo gioáng mía, ñieàu kieän sinh tröôûng, ñoä chín cuûa mía. Hình 1.1: Quan heä giöõa pH vaø hieäu quaû taùch loaïi chaát khoâng ñöôøng. 1.2.2. Taùc duïng cuûa caùc chaát ñieän ly a. Voâi Laø hoùa chaát quan troïng ñöôïc duøng nhieàu trong saûn xuaát ñöôøng, caùc phöông phaùp laøm saïch hieän nay ñeàu söû duïng voâi. Taùc duïng cuûa voâi: Ca(OH)2 + 2C12H22O11 « 2H2O + Ca(C12H21O11)2 Canxi saccharate Löôïng voâi cho vaøo nöôùc mía caàn lôùn hôn nhieàu laàn so vôùi löôïng voâi coù theå hoøa tan. Khi cho voâi vaøo nöôùc mía seõ coù nhöõng taùc duïng sau: Laøm trô phaûn öùng acid cuûa nöôùc mía hoãn hôïp vaø ngaên ngöøa söï chuyeån hoaù ñöôøng saccharose. Keát tuûa hoaëc ñoâng tuï nhöõng chaát khoâng ñöôøng, ñaëc bieät laø protein, pectin, chaát maøu vaø nhöõng acid taïo muoái khoâng tan. Phaân huyû moät soá chaát khoâng ñöôøng, ñaëc bieät ñöôøng chuyeån hoaù, amit… Taùc duïng cô hoïc: nhöõng chaát keát tuûa ñöôïc taïo thaønh coù taùc duïng keùo theo nhöõng chaát lô löûng, vaø nhöõng chaát khoâng ñöôøng khaùc. Saùt truøng nöôùc mía, vôùi ñoä kieàm coù 0,3% CaO, phaàn lôùn vi sinh vaät khoâng sinh tröôûng, ñoâi khi phaûi duøng ñeán 0,8% CaO. Taùc duïng cuûa ion Ca2+: - Loaïi phaûn öùng: keát tuûa hoaëc ñoâng tuï, Ca2+ phaûn öùng vôùi nhöõng anion ñeå taïo muoái canxi laø nhöõng chaát khoâng tan: Ca2+ + 2A- = CaA2 Neáu trong dung dòch coù acid töï do thì löôïng muoái canxi trong dung dòch taêng Theo ñoä tan cuûa muoái canxi trong nöôùc mía coù theå chia thaønh 3 nhoùm: + Muoái canxi khoâng tan: (ñoä hoøa tan: 10-3g/100g nöôùc): carbonate, oxalat, sunfate hoaëc photphat cuûa canxi. Ngoaøi ra coøn coù muoái coù ñoä hoøa tan 10-3 – 10-4 g/100g nöôùc: citrate, vinate canxi… + Muoái canxi khoù tan (ñoä hoøa tan 10g/100g nöôùc): muoái cuûa acid glicolic, malonic, añipic, sucxinic, tricarboxilic, vaø hyñroxixitronic. + Muoái canxi deã tan: muoái cuûa caùc acid: focmic, propionic, lactic, butiric, glutaric, saccharinic, aspastic, glutamic. 2CH3CHOHCOOH + Ca2+(OH)-2 = (CH3CHOHCOO)-2 Ca2+ + 2H2O Canxi lactat Muoái canxi cuûa nhöõng acid khoâng tan coù taàm quan troïng trong quaù trình laøm saïch Taùc duïng cuûa ion OH–: - Trung hoøa caùc acid töï do, ion OH- taùc duïng vôùi ion kim loaïi taïo thaønh muoái: H+ + OH- = H2O 2Al3+ + 3[Ca2+2(OH)-] = 2Al(OH)3 + 3Ca2+ Mg2+ + Ca2+2(OH)- = Mg(OH)2 + Ca2+ - Nhöõng ion treân toàn taïi trong dung dòch ôû daïng hydroxit. - Neáu trong dung dòch thöøa voâi, seõ taïo phaûn öùng kieàm vaø seõ daãn ñeán haøng loaït phaûn öùng phaân huyû. - Trong quaù trình cho voâi vaøo nöôùc mía, nhieàu axit ñöôïc taïo thaønh trong ñoù coù khoaûng 60% axit lactic. Ñoù laø keát quaû cuûa söï phaân huyû saccharose trong moâi tröôøng kieàm khi ôû nhieät ñoä cao. Trong quaù trình phaân huyû, noàng ñoä ñöôøng khöû taêng vaø ñaït ñeán moät giaù trò nhaát ñònh. - Theo Nefa[1], töø glucoza coù theå taïo thaønh 116 hôïp chaát, phaàn lôùn caùc hôïp chaát ñoù coù troïng löôïng phaân töû nhoû hôn troïng löôïng cuûa hexoza. Tieáp theo söï phaân huyû ñöôøng laø nhöõng phaûn öùng toång hôïp qua ñoù seõ taïo thaønh nhöõng saûn phaåm ngöng tuï vaø caùc chaát maøu. k3 k2 k1 Quaù trình taïo thaønh chaát maøu ñöôïc tieán haønh theo sô ñoà: Saccharose ----> ñöôøng khöû ----> saûn phaåm phaân huyû ----> chaát maøu, Trong ñoù k1, k2, k3 ---- haèng soá toác ñoä cuûa nhöõng phaûn öùng rieâng bieät. d - Fructose d – Manoza d – Glucoza Oxi hoaù Phaân caét Axit lactic Axit arabic + HCOOH (C5H10O6) Endiol Chuyeån vò Axit saccharinic b . SO2 Laáy ra töø loø ñoát löu huyønh, ñöôïc söû duïng phoå bieán trong saûn xuaát ñöôøng. SO2 ñöôïc cho vaøo dung dòch ñöôøng ôû daïng khí, loûng hoaëc muoái. Trong saûn xuaát thöôøng duøng ôû daïng khí. Vì khaû naêng giaûm pH neân SO2 coù taùc duïng maïnh hôn NaHSO3 vaø Na2SO3. Taùc duïng cuûa SO2 ñoái vôùi nöôùc mía vaø maät cheø tuøy thuoäc vaøo tính chaát trung tính hoaëc kieàm cuûa chuùng, taùc duïng nhö sau Trung hoøa löôïng voâi dö trong nöôùc mía: SO2 (H2SO3) laø moät axit maïnh coù theå trung hoøa kieàm dö cuûa nöôùc mía, phaûn öùng xaûy ra nhö sau SO2 + H2O = H2SO3 H2SO3 = H+ + HSO3- HSO3- = H+ + SO32- Khi cho SO2 vaøo nöôùc mía coù voâi dö seõ taïo ra CaSO3 laø chaát keát tuûa coù khaû naêng haáp thuï caùc chaát khoâng ñöôøng, chaát maøu, chaát keo trong dung dòch ñöôøng: Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3Ô + H2O Hoøa tan muoái canxi sunfit keát tuûa. Canxi sunfit khoâng tan trong nöôùc nhöng tan trong axit sunfurô, do ñoù khi thoâng SO2 quaù löôïng coù theå laøm cho canxi sunfit keát tuûa bieán thaønh canxi bisunfit hoøa tan: CaSO3 + SO2 + H2O = Ca(HSO3)2 Töông töï kali sunfit bieán thaønh kali bisunfit K2SO3 + SO2 + H2O = KHSO3 Giaûm ñoä nhôùt cuûa dung dòch maät cheø: maät cheø sau khi boác hôi noàng ñoä cao, ñoä nhôùt cao, xoâng SO2 laøm giaûm ñoä maøu, giaûm ñoä nhôùt (do ñaõ loaïi ra caùc chaát keo, caùc chaát maøu nhôø söï keát tuûa cuûa muoái CaSO3) thuaän lôïi cho naáu ñöôøng ñoàng thôøi haïn cheá söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät. Taåy maøu dung dòch ñöôøng SO2 laø chaát khöû coù khaû naêng bieán chaát maøu cuûa nöôùc mía hoaëc maät cheø thaønh chaát khoâng maøu hoaëc maøu nhaït hôn: caùc chaát maøu sinh ra trong quaù trình phaân huûy saccharose, ñöôøng khöû ñöôïc taåy baèng NaHSO3 ôû pH = 5,5. Thoâng SO2 khoâng ngaên ngöøa ñöôïc söï phaân huyû sacaroza vaø ñöôøng khöû, tuy nhieân noù ngaên ngöøa ñöôïc söï taïo thaønh saûn phaåm coù maøu vaø kìm haõm khaû naêng oxi hoaù vaø taùc duïng xuùc taùc cuûa ion kim loaïi. Oxi khoâng khí chæ phaùt huy taùc duïng khi coù chaát xuùc taùc, tröôùc heát, khi coù maët caùc ion Fe2+, Fe3+, Cu2+. Treân cô baûn kim loaïi gaây maøu xaùm keùm hôn caùc ion cuûa noù. Khi thoâng SO2 ngoaøi taùc duïng khöû ion saét, coøn coù taùc duïng bao vaây nhoùm cacbonyl coù khaû naêng taïo chaát maøu, ngaên ngöøa söï taïo thaønh phöùc chaát saét vaø phaûn öùng ngöng tuï vôùi nhöõng chaát khoâng ñöôøng höu cô khaùc. Trong dung dòch ñöôøng, ion HSO3- thöôøng keát hôïp vaøo saûn phaåm taïo thaønh do söï phaân huyû ôû moâi tröôøng kieàm chöù khoâng keát hôïp vaøo hexoza. Tuy nhieân, khoâng theå ngaên ngöøa söï taïo thaønh chaát maøu moät caùch hoaøn toaøn, khoaûng moät phaàn tö chaát maøu do söï phaân huyû kieàm cuûa glucoza khoâng bò maát maøu bôûi taùc duïng SO2. c. Cacbon dioxit (CO2) CO2 ñöôïc saûn xuaát töø loø voâi cuûa nhaø maùy ñöôøng, haøm löôïng CO2 chieám khoaûng 32 -35% khí loø. Taùc duïng cuûa CO2 ñoái vôùi quaù trình laøm saïch nöôùc mía: Khi thoâng CO2 vaøo nöôùc mía, CO2 taùc duïng vôùi voâi dö taïo thaønh chaát keát tuûa, phaûn öùng xaûy ra nhö sau Tröôùc tieân CO2 hoøa tan vaøo nöôùc taïo thaønh axit cacbonic vaø phaân ly theo phaûn öùng: H2CO3 H+ + HCO-3 HCO-3 H+ + CO32- Ca2+ + CO32- CaCO3 Maët khaùc CO2 coù khaû naêng phaân huûy muoái canxi sacarit thaønh ñöôøng vaø CaCO3 keát tuûa, khi nhieät ñoä ñeán 70-80oC phaûn öùng xaûy ra hoaøn toaøn: C12H22O11.CaO + CO2 = C12H22O11 + CaCO3 C12H22O11.2CaO + 2CO2 = C12H22O11 + 2CaCO3 C12H22O11.3CaO + 3CO2 = C12H22O11 + 3CaCO3 Keát tuûa CaCO3 coù khaû naêng haáp phuï caùc chaát keát tuûa khoâng ñöôøng khaùc trong dung dòch. Neáu thoâng CO2 quaù löôïng laøm cho muoái canxi keát tuûa bieán thaønh muoái tan nhöng döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao muoái naøy deã daøng chuyeån thaønh daïng keát tuûa taïo caën ñoùng trong thieát bò boác hôi vaø ñun noùng. d. Photphat pentanoxit (P2O5) Haøm löôïng P2O5 trong nöôùc mía laø yeáu toá raát quan troïng ñoái vôùi hieäu quaû laøm saïch. Baûn thaân caây mía coù moät löôïng P2O5 nhaát ñònh, ñeå naâng cao hieäu quaû laøm saïch ngoaøi cho phaân boùn trong quaù trình troàng troït caàn boå sung trong nöôùc mía. Vieäc cho P2O5 vaøo nöôùc mía ñeàu duøng ñöôïc cho taát caû caùc phöông phaùp cho voâi: cho voâi laïnh, noùng, cho voâi phaân ñoaïn, cho voâi vaø thoâng SO2… P2O5 cho vaøo nöôùc mía döôùi daïng supephotphat, dicanxi photphat, di vaø monoamoni photphat, axit photphoric. Thoâng thöôøng cho vaøo nöôùc mía döôùi daïng Ca(H2PO4)2, chaát naøy keát hôïp vôùi voâi taïo thaønh canxi photphat keát tuûa: Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + H3PO4 + H2O Keát tuûa Ca3(PO4)2 coù tyû troïng lôùn coù khaû naêng lôùn haáp phuï chaát keo vaø chaát maøu cuøng keát tuûa. Khi duøng voâi laøm saïch coù haøm löôïng P2O5 nhaát ñònh thì hieäu quaû laøm saïch seõ taêng leân roõ reät, thuaän tieän khi thao taùc nguyeân lieäu coù ñoä tinh saïch thaáp. 1.2.3. Taùc duïng cuûa nhieät ñoä - Coù theå loaïi bôùt khoâng khí trong nöôùc mía traùnh taïo boït. - Dieät truøng, traùnh söï xaâm nhaäp cuûa vi sinh vaät vaøo nöôùc mía, traùnh hieän töôïng leân men acid. - Giaûm tæ troïng nöôùc mía, ñoàng thôøi laøm cho chaát keo tuï taêng nhanh toác ñoä laéng. VD: 82oC albumin bò ngöng tuï, ôû 102 – 104oC pentosan bò ngöng tuï… - Taêng nhanh toác ñoä caùc phaûn öùng hoaù hoïc. Ví duï: taïo thaønh nhanh choùng vaø keát tuûa hoaøn toaøn CaSO3 trong phöông phaùp sunfite hoaù, vaø keát tuûa CaCO3 trong phöông phaùp carbonate hoaù. Neáu khoâng khoáng cheá nhieät ñoä toát: - Nhieät ñoä cao thuùc ñaåy phaûn öùng sinh maøu. Neáu nhieät ñoä quaù cao seõ laøm soâi nöôùc ñöôøng gaây khoù khaên cho khaâu laéng trong. - pH acid vaø nhieät ñoä laøm cho ñöôøng saccharose bò phaân huyû laøm taêng toån thaát ñöôøng. - Nhieät ñoä cao vaø thôøi gian daøi sinh hieän töôïng caramen hoaù aûnh höôûng ñeán maøu saéc cuûa nöôùc mía, laøm cho nöôùc mía coù maøu saãm. - Ñöôøng khöû bò phaân huyû taïo thaønh caùc chaát maøu vaø caùc acid höõu cô. - Ñun noùng nöôùc mía coù khaû naêng thuùc ñaåy söï thuyû phaân vuïn mía, saûn sinh chaát keo. Moät soá ñieåm nhieät ñoä ñaùnh daáu caùc coâng ñoaïn chuyeån hoaù chaát trong nöôùc mía: 38oC: pH > 7, ñöôøng khöû baét ñaàu phaân huyû. 41oC: hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät giaûm daàn. 55oC: thuùc ñaåy phaân huyû ñöôøng khöû, taïo keo, chaát maøu vaø caùc acid höõu cô. 61oC: hoaït ñoäng cuûa moät soá men vaø vi sinh vaät bò ñình chæ. 74oC: moät soá vi khuaån thoâng thöôøng ngöøng hoaït ñoäng. 81oC: toaøn boä vi khuaån bò tieâu dieät. 83oC: nhieät ñoä caàn thieát cuûa quaù trình laéng trong, albumin baét ñaàu ngöng keát, keo maát tính thuaän nghòch vaø pH giaûm. 95oC: keát tuûa raén chaéc do thoaùt nöôùc, toác ñoä keát tuûa taêng. 100oC: keát tuûa Ca2(PO4)3 khoâng theå tan trôû laïi. Baûng 1.4: AÛnh höôûng cuûa pH, nhieät ñoä vaø thôøi gian ñeán söï phaân huyû ñöôøng khöû vaø sacaroza pH Nhieät ñoä Thôøi gian < 7.0 > 7.0 Ñöôøng khöû Ñöôøng saccaroza Khoâng bò phaân huyû. Taïo ñöôøng chuyeån hoaù - Phaân huyû chaäm, khi t0 < 550C, saûn phaåm phaân huyû khoâng maøu. - Phaân huyû nhieàu, khi t0 > 550C, saûn phaåm phaân huyû coù nhieàu axid höõu cô vaø chaát maøu. Khoâng bò phaân huyû. Toác ñoä phaûn öùng hoaù hoïc taêng Soá löôïng saûn phaåm taïo thaønh phuï thuoäc vaøo thôøi gian tieán haønh phaûn öùng.  PHÖÔNG PHAÙP LAØM SAÏCH Phöông phaùp voâi hoùa Laøm saïch nöôùc mía döôùi taùc duïng cuûa nhieät voâi & thu ñöôïc saûn phaåm ñöôøng thoâ. Phöông phaùp voâi coù theå chia thaønh maáy loaïi sau Cho voâi vaøo nöôùc mía laïnh Cho voâi vaøo nöôùc mía noùng Cho voâi nhieàu laàn ñun noùng nhieàu laàn Phöông phaùp cho voâi vaøo nöôùc mía laïnh Tröôùc heát nöôùc mía hoãn hôïp ñöôïc loïc baèng löôùi loïc, ñeå loaïi caùm mía & bôm tôùi thuøng trung hoøa vaø cho voâi ñeán pH = 7.5. Moãi taán mía cho khoaûng 0.5 – 0.9 kg voâi, khuaáy ñeàu nöôùc mía, ñun noùng ñeán nhieät ñoä 1050C roài cho vaøo thuøng laéng ñeå loaïi boït & caùc chaát keát tuûa, seõ thu ñöôïc nöôùc laéng trong. Ñem loïc nöôùc buøn töø thieát bò laéng, ñöôïc nöôùc loïc trong. Hoãn hôïp nöôùc mía laéng trong & nöôùc loïc trong ñöôïc ñöa ñi coâ ñaëc. Phöông phaùp cho voâi vaøo nöôùc noùng Tröôùc heát ñun noùng nöôùc mía hoãn hôïp ñeán 1050C. Moät soá keo (albumin, silic hydroxyt) bò ngöng tuï döôùi taùc duïng cuûa nhieät & pH cuûa nöôùc mía hoãn hôïp. Cho voâi vaøo thuøng trung hoøa, khuaáy troän ñeàu ñeå keát tuûa ñöôïc hoøan toaøn, sau ñoù loaïi chaát keát tuûa laéng ôû thiieát bò laéng. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø toác ñoä laéng töông ñoái nhanh, löôïng voâi giaûm töø 15-20% so vôùi phöông phaùp treân, hieän töôïng ñoùng caën giaûm. Neáu khoáng cheá nhieät & pH khoâng toát thì ñöôøng khöû bò phaân huûy, thaäm chí pH thaáp thì saccharose bò phaân chuyeån hoùa. Ñeå traùnh hieän töôïng chuyeån hoùa & phaân huûy ñöôøng & ñeå coù theå ngöng tuï keo döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä & pH cuûa nöôùc mía coù theå duøng phöông phaùp cho voâi phaân ñoaïn. Phöông phaùp cho voâi phaân ñoaïn Tröôùc heát cho voâi vaøo nöôùc mía hoãn hôïp ñeán pH = 6.4, ñun soâi nöôùc mía laïi & cho voâi ñeán pH = 7.6 laïi tieáp tuïc ñun soâi & laéng. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø haït keát tuûa lôùn, laéng nhanh tieát kieäm ñöôïc 35% löôïng voâi so vôùi phöông phaùp cho voâi vaøo nöôùc mía laïnh , loaïi ñöôïc nhieàu chaát khoâng ñöôøng, giaûm löôïng buøn & hieäu suaát laøm saïch cao. Caùc ñieàu kieän coâng ngheä cuûa phöông phaùp voâi a. Chaát löôïng voâi Löôïng voâi coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu quaû laøm saïch. Neáu voâi coù nhieàu taïp chaát, khi cho voâi vaøo nöôùc mía seõ laøm taêng taïp chaát, laéng, loïai vaø keát tinh khoù khaên. Do ñoù, tieâu chuaån quy ñònh nhö sau: Baûng 2.1: Thaønh phaàn voâi cho vaøo laøm saïch nöôùc mía Thaønh phaàn % CaO > 85 SiO2 < 0.6 Fe2O3 > 1 MgO < 2 Al2O3 > 1 CaCO3 < 1 Trong thaønh phaàn voâi, chuû yeáu laø CaO. Ngoaøi ra coøn chuù yù ñeán haøm löôïng MgO. Neáu MgO > 0.2 % seõ gaây ra nhöõng taùc haïi sau naøy nhö : giaûm thaáp ñoä hoøa tan cuûa voâi, thôøi gian keát laéng keùo daøi, taùc duïng vôùi ñöôøng khöû, taêng maøu saéc cuûa nöôùc mía, ñoùng caën leân thieát bò boác hôi Caùc thaønh phaàn khaùc nhö : Al2O3, Fe2O3, SiO2 laøm taêng chaát keo, taêng maøu saéc cuûa chaát beùo & ñoùng caën trong thieát bò. b. Noàng ñoä söõa voâi Noàng ñoä söõa voâi thöôøng duøng trong khoaûng 10-18Be. Noàng ñoä söõa voâi quaù ñaëc seõ laøm taéc ñöôøng oáng daãn, khi taùc duïng vôùi nöôùc mía, coù theå gaây hieän töôïng kieàm cuïc boä, laøm ñöôøng khöû phaân huûy. Nhöng khi noàng ñoä söõa voâi töông ñoái cao coù taùc duïng taïo keát tuûa nhanh, giaûm löôïng nhieät boác hôi. c. Ñoä hoøa tan cuûa voâi Ñoä hoøa tan cuûa dung dòch lôùn hôn ñoä hoøa tan cuûa voâi trong nöôùc nguyeân chaát. Ñoä hoøa tan cuûa voâi giaûm khi nhieät ñoä taêng. Ñoä hoøa tan cuûa voâi cuõ, voâi môùi & voâi soáng cuõng khaùc nhau, theo baûng sau: Baûng 2.2: Ñoä hoøa tan cuûa caùc loaïi voâi theo nhieät ñoä. Nhieät ñoä,00C Ñoä hoøa tan cuûa voâi gCaO/l Voâi soáng Voâi môùi Voâi cuõ 100 0.249 0.230 0.201 90 0.302 0.254 0.210 80 0.366 0.305 0.278 70 0.573 0.405 0.333 50 1.380 0.829 0.132 d. Taùc duïng cuûa khuaáy sau khi cho voâi Khuaáy coù taùc duïng phaân boá voâi ñeàu trong nöôùc mía & caùc phaûn öùng xaûy ra hoaøn toaøn. Tröôøng hôïp noàng ñoä söõa voâi cao thì caàn khuaáy ñeå traùnh hieän töôïng kieàm cuïc boä. Keùo daøi thôøi gian khuaáy nöôùc mía sau khi cho voâi seõ coù taùc duïng laøm saïch, taêng ñoä tinh khieát cuûa nöôùc mía, dung tích buøn giaûm. Hình 2.2: Quan heä giöõa thôøi gian khuaáy vaø dung tích buøn. Vaäy thôøi gian khuaáy caøng daøi dung tích buøn giaûm caøng roõ reät. e. Caùc daïng voâi cho vaøo nöôùc mía Caùc daïng voâi cho vaøo nöôùc mía: söõa voâi, boat & canxi sacarat Tröôùc ñaây daïng boät thöôøng duøng ôû caùc nhaø maùy ñöôøng thuû coâng. Voâi boat phaûn öùng chaäm, khoù khoáng cheá löôïng chính xaùc, khi phaûn öùng toûa nhieät gaây phaân huûy ñöôøng khöû, laøm cho maøu saéc nöôùc mía ñaäm. Hieän nay khoâng söû duïng voâi boat nöõa. Voâi daïng söõa voâi coù taùc duïng laøm cho hoãn hôïp ñoàng ñeàu, khoáng cheá ñöôïc deã daøng. Nhöng baûn thaân söõa voâi coù chöùa moät löôïng nöôùc nhaát ñònh laøm taêng löôïng nhieät boác hôi. Hieän nay daïng söõa voâi ñöôïc duøng roäng raõi trong caùc nhaø maùy ñöôøng. Canxi sacarat phaûn öùng vôùi nöôùc mía töông ñoái hoaøn toaøn nhöng caàn pha cheá tröôùc, khoâng thuaän tieän nhö söõa voâi. Coù theå duøng caxi sacarat cho vaøo nöôùc mía noùng ñeå ñeà phoøng voâi laøm ñöôøng khöû phaân huûy. g. Löôïng voâi Löôïng voâi duøng phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn nöôùc mía, dao ñoäng trong khoaûng 0.5 – 0.9kg voâi treân 1 taán nöôùc mía. Trong thöïc teá saûn xuaát, thöôøng duøng pH ñeå bieåu thò löôïng voâi cho vaøo nöôùc mía. Maët khaùc, khi ñun noùng nöôùc mía ñaõ cho voâi, trò soá pH thöôøng giaûm töø 0.2 - 0.5 neân khi xaùc ñònh pH caàn caên cöù vaøo caùc yeáu toá laøm giaûm pH. Trong tröôøng hôïp cho voâi vaøo nöôùc mía laïnh, taùc duïng giöõa voâi & nöôùc mía khoâng hoaøn toaøn. Khi ñun noùng nöôùc mía thì taùc duïng naøy xaûy ra hoaøn toaøn hôn, vì vaäy laøm giaûm pH. Phöông phaùp sunfit hoùa Phöông phaùp sunfit hoùa coøn goïi laø phöông phaùp SO2, vì trong phöông phaùp naøy ngöôøi ta duøng löu huyønh döôùi daïng SO2 ñeå laøm saïch nöôùc mía. Phöông phaùp sunfit hoùa coù theå chia thaønh 3 loaïi: Phöông phaùp sunfit hoùa acid Phöông phaùp sunfit hoùa kieàm maïnh Phöông phaùp sunfit hoùa kieàm nheï Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp sunfit hoùa acid laø thoâng SO2 vaøo nöôùc mía ñeán pH acid & thu ñöôïc saûn phaåm ñöôøng traéng. Ñaây laø phöông phaùp coù nhieàu öu ñieåm neân ñöôïc duøng roäng raõi trong saûn xuaát ñöôøng. Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp sunfit hoùa kieàm maïnh laø trong quaù trình laøm saïch nöôùc mía coù 1 giai ñoaïn tieán haønh ôû pH cao. Hieäu quaû laøm saïch töông ñoái toát, ñaëc bieät ñoái vôùi loaïi nöôùc xaáu & nhieàu saâu beänh. Nhöng do söï phaân huûy ñöôøng töông ñoái lôùn, maøu mía ñaäm, toån thaát ñöôøng nhieàu neân hieän nay khoâng söû duïng. Phöông phaùp naøy laø duøng 2 ñieåm pH =7 (trung tính) & pH = 10.5-11.5 (kieàm maïnh). Do duøng pH kieàm maïnh neân coù theå loaïi ñöôïc P2O5, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO … nhöng ñieàu kieän coâng ngheä cuûa phöông phaùp naøy chöa oån ñònh. Phöông phaùp sunfit hoùa kieàm nheï (pH = 8 -9) coù ñaëc ñieåm laø chæ tieán haønh thoâng SO2 vaøo nöôùc mía khoâng thoâng SO2 vaøo maät cheø & saûn phaåm ñöôøng thoâ. Laéng Coâ ñaëc Maät cheø Nöôùc mía trong Nöôùc buøn Loïc eùp Nöôùc loïc trong Buøn Nöôùc mía hoãn hôïp Cho voâi (pH = 8-9) Ñun noùng Trung hoøa (pH= 7-7.2) Ñun noùng Ca(OH)2 (t=100- 1050C) (t = 50-600C) SO2 Hình 2.5: Sô ñoà coâng ngheä cuûa phöông phaùp sunfit hoùa kieàm nheï Treân cô sôû phöông phaùp sunfit hoùa kieàm nheï, hieän nay trong coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng cuûa nhaø maùy ñöôøng Quaõng Ngaõi & Bình Döông coù giai ñoaïn thoâng SO2 laàn II nhö sau: Nöôùc mía hoãn hôïp Ñun noùng laàn I (t=70-750C) Trung hoøa Thoâng SO2 laàn I (pH= 7-7.2) Ñun noùng laàn II (t=100- 1020C) (pH = 9-9.5) SO2 Taûn hôi, laéng Maät cheø Troän baõ Nöôùc buøn Nöôùc loïc trong Buøn Vuïn baõ mía Loïc chaân khoâng Gaït boït Nöôùc laéng trong Boác hôi nhieàu noài Thoâng SO2laàn II (pH=6.2-6.4) SO2 Hình 2.6: Coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng cuûa nhaø maùy ñöôøng Quaõng Ngaõi & Bình Döông Phöông phaùp cacbonat hoùa Phöông phaùp CO2 (coøn goïi laø phöông phaùp cacbonat hoùa) laø phöông phaùp coù nhieàu öu ñieåm. Phaân loaïi phöông phaùp naøy nhö sau: Phöông phaùp thoâng CO2 moät laàn Phöông phaùp thoâng CO2 “cheø trung gian” Phöông phaùp CO2 thoâng thöôøng (thoâng CO2 hai laàn, thoâng SO2 hai laàn). Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp thoâng CO2 moät laàn laø cho toaøn boä söõa voâi vaøo nöôùc mía moät laàn & thoâng CO2 moät laàn ñeán ñoä kieàm thích hôïp. Nhöôïc ñieåm chuû yeáu cuûa phöông phaùp naøy laø nöôùc mía chæ ñi qua moät ñieåm ñaúng ñieän, loaïi chaát khoâng ñöôøng. Ngoaøi ra vì thoâng CO2 sau khi cho voâi neân taïo phöùc “ñöôøng voâi” aûnh höôûng ñeán hieäu suaát haáp thuï CO2 vaø taïo nhieàu boït. Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp thoâng CO2 “cheø trung gian” laø sau khi ñun noùng ñeán nhieät ñoä 1000C, nöôùc mía boác hôi ñeán noàng ñoä maät cheø 35-40 Bx nöôùc mía hoãn hôïp ñöôïc xöû lyù nhö phöông phaùp CO2 thoâng thöôøng. Khi coâ ñaëc nöôùc mía ñeán noàng ñoä cao, haøm löôïng chaát khoâng ñöôøng trong nöùôc mía töông ñoái taäp trung, phaûn öùng töông ñoái hoaøn toaøn, tieát kieäm ñöôïc hoùa chaát, loaïi ñöôïc nhieàu chaát khoâng ñöôøng, trong thieát bò ít ñoùng caën. Nhöng coøn chöa xaùc ñònh ñöôïc noàng ñoä cheø trung gian thích hôïp & löôïng ñöôøng toån thaát trong buøn coøn nhieàu. Caùc bieän phaùp hoã trôï Laéng Nöôùc mía hoãn hôïp sau khi qua caùc giai ñoaïn hoùa cheá laøm saïch sinh ra raát nhieàu chaát keát tuûa vaø keo ngöng tuï phaân taùn lô löûng trong nöôùc mía. Ngöôøi ta duøng quaù trình laéng – loùng ñeå laøm trong nöôùc mía. Nguyeân lyù thöïc hieän Döïa vaøo ñoä cheânh leäch caùc khoái löôïng rieâng cuûa caùc haït keát tuûa vôùi nöôùc mía ñeå laøm saïch. Trong quaù trình laøm saïch nöôùc mía, caàn phaûi taïo ra moät löôïng lôùn caùc haït keát tuûa cuûa sunfit canxi (CaSO3) vaø photphat canxi [Ca3(PO4)2], lôïi duïng dieän tích maët ngoaøi raát lôùn cuûa caùc haït keát tuûa naøy, chuùng coù theå haáp thuï caùc maûng chaát keo ñaõ ngöng tuï ñeå cuøng laéng xuoáng. Do vaäy lôïi duïng tính chaát naøy ñeå ñaït ñöôïc muïc ñích laéng trong. Nöôùc mía ñöôïc gia nhieät tôùi 100 – 1050C roài ñöa vaøo boàn laéng. Khoaûng 80 – 85% nöôùc mía trong ñöôïc laáy ra vaø 15 – 20% nöôùc buøn ñöôïc ñöa vaøo maùy loïc. Quaù trình laéng trong ñöôïc thöïc hieän theo moät cheá ñoä raát nghieâm ngaët, khi vaän haønh boàn laéng, phaûi giöõ nhieät ñoä thaät oån ñònh. Neáu khoâng seõ daãn ñeán hieän töôïng ñoái löu trong boàn laéng laøm cho caùc haït keát tuûa ñaõ laéng xuoáng laïi noåi leân, nöôùc mía bò ñuïc ® hieäu suaát laéng giaûm. Trong quaù trình laéng caàn boå sung moät soá chaát trôï laéng – loïc, baûn chaát polyme, coù ñaëc ñieåm gioáng nhö keo nhöng khi hoøa tan trong nöôùc coù khaû naêng voùn haït keo laïi nhanh hôn, giuùp cho quaù trình laéng loïc nhanh hôn. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán toác ñoä laéng: Ñoä lôùn cuûa haït keát tuûa: Haït keát tuûa coù kích thöôùc lôùn thì laéng tröôùc, haït coù kích thöôùc nhoû thì laéng chaäm, haït nhoû coù tæ troïng gaàn baèng nöôùc mía thì khoâng laéng maø lô löûng laøm cho dung dòch nöôùc mía bò ñuïc, nhöõng haït nheï hôn thì noåi leân treân beà maët dung dòch. Noàng ñoä dung dòch: Noàng ñoä dung dòch caøng cao (Bx cao), ñoä nhôùt caøng lôùn thì keát tuûa vaø boït khí khi noåi leân beà maët seõ gaëp phaûi moät löïc caûn lôùn laøm toác ñoä laéng giaûm, hieäu quaû laéng giaûm. Nhieät ñoä: Nhieät ñoä taêng laøm ñoä nhôùt dung dòch giaûm, taêng toác ñoä laéng. Tuy nhieân nhieät ñoä phaûi ñieàu chænh thích hôïp ñeå caùc boït khí noåi leân beà maët coù theå tích lôùn nhaát maø khoâng bò vôõ. Trong quaù trình noåi leân, traùnh tuyeät ñoái ñeå nhieät ñoä cao gaây soâi dung dòch. Vì khi soâi, dung dòch bò traøn ra ngoaøi vaø caùc keát tuûa seõ bò xaùo troän gaây lô löûng trong dung dòch ñöôøng maø khoâng noåi leân ñöôïc. pH: pH coù yù nghóa quan troïng trong quaù trình laéng. Neáu pH khoâng ñuùng seõ laøm keát tuûa khoâng ôû daïng huyeàn phuø maø seõ bò tan ra hoaëc laéng xuoáng ñaùy vaø nhö theá nöôùc ñöôøng ra khoûi baøn laéng seõ bò ñuïc. Soá löôïng boït khí: Khi suïc khí vaøo nöôùc ñöôøng hoùa cheá caàn löu yù ñieàu chænh van khí ñeå ñaûm baûo löôïng boït khí ñuû ñeå coù theå loâi cuoán caùc keát tuûa leân beà maët. Loïc Quaù trình loïc nhaèm ñeå taän duïng thu hoài phaàn nöôùc ñöôøng coøn trong buøn vaø loaïi phaàn keát tuûa (buøn) thaûi ra. Nguyeân lyù thöïc hieän Loïc laø quaù trình taùch chaát raén khoûi dung dòch baèng caùch cho dung dòch ñi qua lôùp vaät ngaên, caùc chaát raén bò giöõ laïi ôû beà maët vaät ngaên, coøn nöôùc trong ñi qua. Duøng loaïi moâi chaát coù nhieàu loã ñeå dung dòch coù theå chui qua caùc loã nhoû, caùc chaát huyeàn phuø (buøn) ñöôïc giöõ laïi treân vaûi. Muoán taùch ñöôïc toát caàn taïo ra moät aùp löïc töông ñoái lôùn ôû moät phía cuûa moâi chaát naøy, hoaëc taïo neân ñoä chaân khoâng nhaát ñònh. Chæ khi ñoä cheânh leäch aùp löïc lôùn hôn toång löïc caûn cuûa moâi chaát thì dung dòch loïc môùi chaûy veà phía coù aùp löïc thaáp hôn moät caùch thuaän lôïi. Trong quaù trình loïc, trôû löïc loïc (bao goàm trôû löïc lôùp vaät ngaên vaø lôùp buøn loïc) taêng, do ñoù maùy loïc caàn laøm vieäc ôû aùp löïc cao. Lôùp buøn loïc laø moâi tröôøng loïc ñaëc bieät, coù taùc duïng giöõ laïi caùc taïp chaát raén, coøn lôùp vaät ngaên (vaûi loïc) chæ laø moâi tröôøng giöõ lôùp buøn loïc. Tính chaát cuûa lôùp buøn loïc raát quan troïng, ñaëc bieät khi loïc caùc chaát raén coù kích thöôùc baèng hoaëc nhoû hôn oáng mao quaûn cuûa lôùp vaät ngaên. ÔÛ giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình loïc, khi lôùp buøn loïc chöa ñöôïc hình thaønh, nöôùc loïc coøn ñuïc neân caàn cho ñi loïc laïi. Neáu nöôùc loïc coøn ñuïc seõ coù nhöõng taùc haïi sau ñaây: Khi xöû lyù nöôùc loïc ôû giai ñoaïn sau, chaát khoâng ñöôøng hoøa tan laïi, seõ laøm giaûm ñoä tinh khieát vaø taêng maøu saéc dung dòch. Ñoùng caën ôû thieát bò boác hôi, giaûm khaû naêng boác hôi. Taêng löôïng maät cuoái. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán chaát löôïng loïc: Chaát keát tuûa: Chaát keát tuûa lôùn raén chaéc coù daïng tinh theå seõ loïc ñöôïc nhanh. Daïng beù lô löûng khoâng ñoàng ñeàu seõ laøm taéc caùc loã vaûi (moâi chaát) loïc seõ chaäm. Keát tuûa daïng keo (protein, muoái cuûa acid pectic, acid humic) coù theå laøm taéc vaûi, laøm taêng ñoä nhôùt cuûa dung dòch. Trong quaù trình loïc caàn boå sung chaát trôï loïc nhaèm taêng tyû troïng caùc haït keát tuûa, ñoàng thôøi cuõng coù lôïi cho caùc chaát keo. AÙp löïc loïc: AÙp löïc loïc hay aùp suaát dö hai ñaàu oáng mao quaûn laø ñoäng löïc cuûa loïc. AÙp löïc loïc coù aûnh höôûng lôùn ñeán toác ñoä dung dòch ñi qua oáng mao quaûn. Neáu chaát keát tuûa daïng tinh theå khoâng bò neùn, toác ñoä loïc tyû leä thuaän vôùi aùp löïc loïc. Khi chaát keát tuûa bò neùn, toác ñoä loïc tyû leä nghòch vôùi aùp löïc loïc. Vôùi maùy eùp loïc khung baûn, aùp löïc luùc môùi loïc khoáng cheá raát nhoû ñeå khoâng cho buøn loïc bò eùp chaéc quaù sôùm, seõ coù lôïi cho toác ñoä loïc vaø keùo daøi thôøi gian loïc moät caùch höõu hieäu. Theo thôøi gian loïc caøng taêng thì löôïng buøn neùn caøng daøy daàn leân, löïc caûn loïc cuõng taêng leân thì aùp löïc loïc cuõng taêng leân. AÙp löïc loïc eùp khung baûn: 2 – 5 kg/cm2. AÙp löïc loïc chaân khoâng: 260 – 500 mmHg. Ñoä nhôùt vaø nhieät ñoä: Ñoä nhôùt cuûa nöôùc mía vaø nhaát laø caùc keo nhôùt vaø saùp mía thöôøng caûn trôû dieän tích loïc. Nhieät ñoä taêng, ñoä nhôùt chaát loûng giaûm, do ñoù toác ñoä loïc taêng. Vì vaäy, tröôùc khi loïc caàn ñun noùng dung dòch trong khoaûng 90 – 95oC. Thôøi gian loïc: Thôøi gian loïc caøng daøi, ñoä daøy lôùp buøn loïc taêng, trôû löïc loïc taêng vaø do ñoù toác ñoä loïc giaûm, löôïng nöôùc trong giaûm. PHÖÔNG PHAÙP COÂ ÑAËC Sau khi qua caùc giai ñoaïn hoùa cheá, loïc, ta ñöôïc cheø trong coù Bx = 10-14. Nöôùc mía seõ ñöôïc gia taêng ñeán noàng ñoä ñeå coù theå keát tinh ñöôøng ñöôïc. Qua heä thoáng coâ ñaëc boác hôi, nöôùc mía coù noàng ñoä Bx = 10-14 ñöôïc naâng leân noàng ñoä Bx = 60-65, ngoaøi söï boác hôi coøn giaûm moät soá taïp chaát baån trong nöôùc cheø. Heä thoáng coâ ñaëc söû duïng nhieàu noài noái tieáp nhau muïc ñích tieát kieäm löôïng hôi ñoát, hôi thöù cuûa noài ñaàu ñöôïc duøng laøm hôi ñoát cho noài keá tieáp. Nhö vaäy ta chæ caàn cung caáp hôi töø noài hôi ñeå coâ ñaëc nöôùc mía ôû noài ñaàu tieân. Heä coâ ñaëc goàm nhieàu noài hay nhieàu hieäu noái tieáp nhau coù nhieâm vuï boác hôi ñeán ñoä Bx caàn thieát. Ñeå giaûm nhieät ñoä soâi cho dung dòch ñöôøng ñeå traùnh vieäc laøm chaùy ñöôøng bò phaân huûy ôû nhieät ñoä cao ta caàn taïo aùp suaát chaân khoâng trong heä thoáng coâ ñaëc. Aùp suaát chaân khoâng trong heä giaûm daàn töø noài ñaàu ñeán noài cuoái cuøng. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Buøn Nöôùc mía hoãn hôïp Gia voâi sô boä Gia nhieät 1 Sun-phít hoùa Gia voâi trung hoøa Gia nhieät 2 Nöôùc buøn Loïc eùp (t = 55 – 750C) (pH = 6.8 – 7.2) Laéng (pH = 5.1 – 5.3) ) (pH = 7 – 7.2 ) (t = 100 – 1050C) Nöôùc loïc trong Coâ ñaëc Ca(OH)2 SO2 Ca(OH)2 Nöôùc mía trong Maät cheø Hình 2.14: Quy trình coâng ngheä phaân xöôûng boác hôi vaø laøm saïch GIAÛI THÍCH QUY TRÌNH Trong quaù trình troàng troït, do ñieàu kieän ñaát ñai, phaân boùn, khí haäu (hieän ñang laø moät vaán naïn cuûa ngaønh noâng nghieäp ôû nöôùc ta) laøm thaønh phaàn caây mía chöùa nhieàu chaát khoâng ñöôøng. Nhöõng thaønh phaàn ñoù toàn taïi trong nöôùc mía, daãn ñeán vieäc laøm saïch nöôùc mía raát khoù khaên. Bôûi vaäy, ta choïn quy trình coâng ngheä naøy chuû yeáu ñöôïc söû duïng trong caùc nhaø maùy coù chaát löôïng mía khoâng ñöôïc toát vì khaû naêng taùch loaïi caùc hôïp chaátn khoâng ñöôøng toát vaø chuû yeáu ñeå saûn xuaát caùc saûn phaåm ñöôøng mía daïng truyeàn thoáng. Cho voâi sô boä. Thöôøng nöôùc mía khoù laøm saïch coù pH thaáp (pH = 4 – 4.5), caàn cho voâi vaøo nöôùc mía ñeán pH gaàn trung tính (pH = 6.8 – 7.2) ñeå ngöng tuï keo & traùnh hieän töôïng chuyeån hoùa ñöôøng. Nhieät ñoä ñun noùng laàn thöù nhaát 55 – 750, taùc duïng cuûa noù nhö sau: Laøm maát nöôùc cuûa chaát keo öa nöôùc, taêng nhanh quaù trình ngöng tuï keo. Taêng nhanh toác ñoä phaûn öùng hoùa hoïc. Theo Honig [2] thì hieäu suaát haáp thuï SO2 vaøo nöôùc mía toát nhaát ôû nhieät ñoä 750C. Giaûm ñoä nhôùt nöôùc mía. Thoâng SO2 ñeán pH = 5.1 – 5.3. Muïc ñích: Trong moâi tröôøng acid, söï keát tuûa CaSO3 raén chaéc, laéng toát, loïc deã daøng. Trò soá pH cuûa nöôùc mía töông ñoái thaáp, coù theå loaïi phaàn lôùn chaát khoâng ñöôøng höõu cô, sau ñoù cho voâi vaøo ñeán pH gaàn trung tính, moät phaàn chaát keo coù theå ngöng tuï. pH khoâng giaûm quaù thaáp nhaèm taïo keát tuûa CaSO3 hoaøn toaøn. Neáu dung dòch quaù acid thì seõ taïo Ca(HSO3)2 hoøa tan vaø sau ñoù neáu ôû nhieät ñoä cao Ca(HSO3)2 seõ phaân ly taïo chaát keát tuûa ñoùng caën ôû caùc thieát bò truyeàn nhieät vaø boác hôi. Ñeå taïo keát tuûa CaSO3 hoaøn toaøn, caàn traùnh hieän töôïng quaù acid vì seõ taïo Ca(HSO3)2 hoøa tan vaø sau ñoù neáu ôû nhieät ñoä cao Ca(HSO3)2 seõ phaân ly taïo chaát keát tuûa ñoùng caën ôû caùc thieát bò truyeàn nhieät vaø boác hôi. Neáu nöôùc mía coù tính kieàm ñöôøng khöû seõ bò phaân huûy, taêng chaát maøu vaø acid höõu cô, taêng löôïng muoái höõu cô trong nöôùc mía. Maët khaùc, trong moâi tröôøng kieàm, do tính chaát thuûy phaân keát tuûa CaSO3 neân taïo dung tích lôùn, taêng löôïng buøn loïc vaø do ñoù taêng dieän tích eùp loïc. Ñeå traùnh caùc hieän töôïng treân, caàn khoáng cheá pH laéng trong khoaûng 7,0. Do tính chaát vaø thaønh phaàn nöôùc mía luoân thay ñoåi caàn thí nghieäm tìm trò soá pH thích hôïp. Neáu coù ñöôïc trò soá pH thích hôïp thì hieäu quaû laøm saïch toát, CaO trong nöôùc mía ít, maøu saéc nhaït,…. Muoán khoáng cheá pH laéng ôû 7,0 thì pH trung hoøa phaûi lôùn hôn 7,0 (7,2) vì töø giai ñoaïn ñeán laéng thöôøng trò soá pH giaûm töø 0,2 - 0,3 Gia voâi trung hoøa ôû pH = 7.0 – 7.2. Neáu nöôùc mía coù tính acid thì seõ laøm chuyeån hoùa ñöôøng saccharose, ñoàng thôøi laøm ñoùng caën ôû thieát bò truyeàn nhieät vaø boác hôi. Neáu nöôùc mía coù tính kieàm ñöôøng khöû seõ bò phaân huûy, taêng chaát maøu vaø acid höõu cô, taêng löôïng muoái höõu cô trong nöôùc mía. Maët khaùc, trong moâi tröôøng kieàm, do tính chaát thuûy phaân keát tuûa CaSO3 neân taïo dung tích lôùn, taêng löôïng buøn loïc vaø do ñoù taêng dieän tích eùp loïc. Ñeå traùnh caùc hieän töôïng treân, caàn khoáng cheá pH laéng trong khoaûng 7,0. Do tính chaát vaø thaønh phaàn nöôùc mía luoân thay ñoåi caàn thí nghieäm tìm trò soá pH thích hôïp. Neáu coù ñöôïc trò soá pH thích hôïp thì hieäu quaû laøm saïch toát, CaO trong nöôùc mía ít, maøu saéc nhaït… Muoán khoáng cheá pH laéng ôû 7,0 thì pH trung hoøa phaûi lôùn hôn 7,0 (7,2) vì töø giai ñoaïn gia voâi ñeán laéng thöôøng trò soá pH giaûm töø 0,2 - 0,3. Nhieät ñoä ñun noùng laàn thöù hai töø 100 – 1050C. Muïc ñích: Giaûm ñoä nhôùt vaø taêng nhanh toác ñoä laéng. Neáu nhieät ñoä quaù cao nöôùc mía soâi, laéng seõ khoâng toát. Ñoàng thôøi traùnh hieän töôïng phaân huûy ñöôøng. Hoãn hôïp sau gia nhieät seõ ñöôïc ñöa ñeán thieát bò laéng. Buøn ñöôïc taùch rieâng vaø ñem ñi loïc, sau ñoù nöôùc mía trong seõ ñöôïc troän chung vaø ñem ñi coâ ñaëc ôû thieát bò coâ ñaëc, thu maät cheø trong. KHAÂU LAØM SAÏCH Choïn thoâng soá Naêng suaát: Choïn naêng suaát nhaø maùy : 3000 taán mía/ngaøy. Thaønh phaàn nguyeân lieäu: Thaønh phaàn nöôùc mía theo khoái löôïng nhö sau: Saccharose : 13% Phi ñöôøng : 2.5% Xô : 12% Nöôùc :72% Nguyeân lieäu phuï: Theo [1]- trang132, löôïng voâi caàn duøng 2kg/taán mía. Haøm löôïng CaO trong voâi 50% Theo [1]- trang 139, löôïng S caàn duøng 0.06% so vôùi khoái löôïng mía. Tính caân baèng Hoãn hôïp tröôùc laøm saïch: Thaønh phaàn mía theo khoái löôïng nhö sau: Saccharose : 13% Phi ñöôøng : 2.5% Xô : 12% Nöôùc :72% Thaønh phaàn khoái löôïng Khoái löôïng xô = 12%*3000 = 360 (T/ngaøy) Khoái löôïng phi ñöôøng = 2.5%*3000 = 75 (T/ngaøy) Khoái löôïng saccharose = 13%*3000 = 390 (T/ngaøy) Khoái löôïng nöôùc = 72.5%*3000 = 2175 (T/ngaøy) Löôïng nöôùc mía nguyeân = mía – xô = 2640 (T/ngaøy) % nöôùc mía nguyeân so vôùi mía = *100% = 88 (%) % ñöôøng trong nöôùc mía nguyeân: Pol = *100% = 14,7 (%) % chaát tan trong nöôùc mía nguyeân: Bx = *100% = 17.61 (%) Tinh ñoä nöôùc mía nguyeân:*100% = 83,8 (%) Löôïng nöôùc thaåm thaáu: Theo [1]- trang 68, löôïng nöôùc thaåm thaáu khoaûng 25 – 30% khoái löôïng mía laø thích hôïp. löôïng nöôùc duøng thaåm thaáu : 3000 * 27,5% = 825 (T/ngaøy) Baõ mía sau eùp: Choïn thaønh phaàn (theo khoái löôïng): Xô : 50% - Nöôùc thaåm thaáu : 50% Hieäu suaát eùp : = 93% - Tinh ñoä AP : 80% Löôïng ñöôøng trong baõ = ñöôøng trong mía * (1 – ) = 390 * (1 – 0.93) = 27.3 (T/ngaøy) Giaû thieát xô khoâng thaát thoaùt theo nöôùc mía nguyeân xô trong baõ = 360 (T/ngaøy) Löôïng baõ öôùt = xô trong mía*= 720 (T/ngaøy) % ñöôøng trong baõ = Polb = *100% = 3,79% % chaát hoøa tan trong baõ = Bxb = *100% = *100% = 4.73 % Löôïng chaát hoøa tan trong baõ : 4.73%*720 = 34.056(T/ngaøy) Löôïng phi ñöôøng trong baõ = löôïng chaát hoøa tan trong baõ – löôïng ñöôøng trong baõ = 34.056 – 27.3 = 6.756 (T/ngaøy) Nöôùc mía hoãn hôïp: Löôïng nöôùc mía hoãn hôïp = (mía + nöôùc thaåm thaáu) – baõ öôùt = (3000 + 825) – 720 = 3105 (T/ngaøy) Löôïng ñöôøng trong nöôùc mía hoãn hôïp = löôïng ñöôøng trong mía – löôïng ñöôøng trong baõ = 390 – 27.3 = 362.7 (T/ngaøy) Löôïng phi ñöôøng trong nöôùc mía hoãn hôïp = löôïng phi ñöôøng trong mía – trong baõ = 75 – 6.756 = 68.244 (T/ng) Voâi vaø söõa voâi: Theo [1]- trang 32, löôïng voâi caàn duøng laø 2kg/taán mía. Haøm löôïng CaO trong voâi laø 50% löôïng voâi caàn duøng : 2**3000 = 12000 (kg voâi/ngaøy) = 12 (T/ngaøy) Voâi thöôøng ñöôïc söû duïng döôùi daïng söõa voâi 12oBe = 21,64oBx =1.09 (T/m3) löôïng söõa voâi caàn duøng : 12*= 55.453 (T/ngaøy) Theå tích söõa voâi caàn duøng : V= = = 50.874 (m3/ngaøy) Löu huyønh vaø SO2 : Theo [1]– trang 139, löôïng S caàn duøng 0,06% so vôùi khoái löôïng mía, töùc laø: 0,06% * 3000 = 1.8(T/ngaøy) Giaû thieát thieát bò kín, khoâng coù söï maát maùt SO2, S khoâng thaêng hoa, khoâng taïo SO3 löôïng SO2 thu ñöïôc: S + O2 = SO2 32 32 64 1.8 X X = = 3.6 (T/ngaøy) Theå tích khoâng khí duøng ñoát S : bieát O2 chieám 1/5 theå tích khoâng khí vaø löôïng khoâng khí ñeå ñoát S hoaøn toaøn phaûi gaáp 1.5 laàn. S + O2 = SO2 22.4*103 32 Y 1.8*106 Y = 1.5 * 5 *= 9450 (m3kk/ngaøy) Nöôùc mía trung hoøa: Khoái löôïng nöôùc mía trung hoøa = nöôùc mía hoãn hôïp + söõa voâi + SO2 = 3105 +55.453 +3.6 = 3164.053 (T/ngaøy) Löôïng chaát khoâ trong nöôùc mía trung hoøa = ñöôøng + phi ñöôøng + voâi +SO2 = 362.7 + 68.244 + 12 + 3.6 = 446.54 (T/ngaøy) Bx nöôùc mía trung hoøa = *100% =14.11% Theo baûng 1.1 , [4]– trang 10 = 1.0572 (T/ngaøy) Theå tích nöôùc mía trung hoøa : V = = = 2992.86 (m3/ngaøy) Nöôùc buøn loùng vaø buøn: Theo [1]– trang 168, löôïng buøn sau laéng = 20% so vôùi löôïng nöôùc mía trung hoøa vaø coù noàng ñoâï 15 – 20% so vôùi löôïng ñöôøng trong nöôùc mía trung hoøa. Giaû thieát : Ñoä aåm baõ buøn 80% Caùc hôïp chaát khoâng ñöôøng chieám 50% so vôùi caùc chaát khoâng ñöôøng trong nöôùc mía hoãn hôïp löôïng nöôùc buøn sau loùng: Ñöôøng : 362.7 * 20% = 72.54 (T/ngaøy) Phi ñöôøng : 68.244 * 50% = 34.122 (T/ngaøy) Voâi : 12 * 50% = 6 (T/ngaøy) SO2 : 3.6 * 50% = 1.8 (T/ngaøy) Nöôùc = Nöôùc buøn – chaát tan = 632.81 – (72.54 + 34.122 + 1.8) = 518.348 (T/ngaøy) Noàng ñoä nöôùc buøn Bx = *100% = 18.09 % buøn = 1.0745 (T/ng) Vbuøn = = 588.93 (m3/ng) Buøn sau loïc: Theo [5]– trang 562, löôïng mía duøng trôï loïc 3 – 6kg/taán mía. Löôïng mía caàn duøng {(3 + 6)/2} * 3000 = 13500 (kg/ng) = 13.5 (T/ng) Döïa theo [5]– trang 545, giaû thieát laáy thaønh phaàn baõ buøn: Aåm = 80% Pol = 2% Bx = 6% Khoái löôïng (xô + voâi + SO2) = 13.5 + 6 + 1.8 = 21.3 (T/ng) Phaàn traêm (xô + voâi + SO2) trong baõ buøn = %buøn - %ñöôøng - %phi ñöôøng - %aåm = 100% - 2% - (6% - 2%) – 80% = 14% Löôïng buøn öôùt = 21.3/14% = 152.14 (T/ng) Löôïng ñöôøng trong buøn öôùt = 152.14 * 2% = 3.0428 (T/ng) Löôïng phi ñöôøng = 152.14 * 4% = 6.0856 (T/ng) Löôïng buøn khoâ = buøn öôùt – nöôùc = 152.14 * 802% = 121.712 (T/ng) Toån thaát ñöôøng trong buøn so vôùi mía = *100% = 0.1% Nöôùc mía trong: Löôïng nöôùc mía trong = nöôùc mía trung hoøa – nöôùc buøn = 3164.053 – 632.81 = 2531.243 (T/ng) Thaønh phaàn nöôùc mía sau loùng: Ñöôøng = 362.7 – 72.54 = 290.16 (T/ng) Phi ñöôøng = 68.244 – 34.122 = 34.122 (T/ng) Voâi = 12 – 6 = 6 (T/ng) SO2 = 3.6 – 1.8 = 1.8 (T/ng) Löôïng nöôùc ngoït thu ñöôïc qua buøn loïc = (nöôùc buøn + vuïn baõ + nöôùc röûa) – buøn öôùt = 632.81 + 13.5 + 152.14 – 152.14 = 646.31 (T/ng) Vôùi nöôùc röûa loïc = 100% buøn öôùt = 152.14 (T/ng) Thaønh phaàn nöôùc ngoït qua loïc: Ñöôøng = 72.54 – 3.0428 = 69.4972 (T/ng) Phi ñöôøng = 34.122 – 6.0856 = 28.0364 (T/ng) Nöôùc = nöôùc ngoït – ñöôøng – phi ñöôøng = 646.31 – 69.4972 – 28.0364 =548.7764 (T/ng)  Thaønh phaàn nöôùc mía trong = nöôùc mía trong sau loùng + thaønh phaàn nöôùc ngoït Ñöôøng = 290.16 + 69.4972 = 359.6572 (T/ng) Phi ñöôøng = 34.122 + 28.0364 = 62.1584 (T/ng) Voâi + SO2 = 6 + 1.8 = 7.8 (T/ng) Löôïng nöôùc mía trong thu ñöôïc cuoái coâng ñoaïn: = 2531.243 + 548.7764 = 3080.0194 (T/ng) Noàng ñoä chaát hoøa tan Bxnmt = *100% = 13.95% nmt = 1.05657 taán/m3 Vnmt = = 2915.11 (m3/ngaøy) Tinh ñoä nöôùc mía trong = * 100% = 83.72% KHAÂU COÂ ÑAËC Choïn noàng ñoä chaát khoâ trong maät cheø laø 60% Löôïng nöôùc caàn boác hôi W = G* (1 - ) (T/ng) (CT IV.1 – [1]) Vôùi : Bx1 : noàng ñoä chaát khoâ nöôùc mía trong (13.95%) Bx2 : noàng ñoä chaát khoâ trong maät cheø (60%) G : löôïng nöôùc mía trong (3080.0194 T/ng) W = 2363.9 (T/ng) Löôïng maät cheø G – W = 3080.0194 – 2363.9 = 716.12 (T/ng) Löôïng ñöôøng toån thaát : = 0.01% so vôùi nguyeân lieäu mía ([1] – trang 216) = 0.01% * 3000 = 0.3 (T/ng) Löôïng ñöôøng trong maät cheø = 359.6572 – 0.3 = 359.3572 (T/ng) Maät cheø: Pol = 100% = 50.18% Bx = 100%= 59.95% AP = 100% = 83.7% Bx = 59.95% = 1.2884 (T/m3) Vmaät cheø = = 555.82 (m3/ng) Baûng 3.1: Toùm taét caùc phöông phaùp laøm saïch nöôùc mía. CO2 Ca(OH)2 Phöông phaùp voâi Phöông phaùp SO2 Phöông phaùp CO2 Löôïng voâi duøng (taán/100taán nöôùc mía) 0.79 1.15 17.1 Löôïng voâi trong nöôùc mía trong(mgCa/l) 449 540 223 Hieäu quaû laøm saïch:; Trong ñoù: M1_Haøm löôïng chaát khoâng ñöôøng trong nöôùc mía trong M2_Haøm löôïng chaát khoâng ñöôøng trong nöôùc mía hoãn hôïp 90.5 92.4 77.0 Chaát voâ cô (kg/10taán nöôùc mía) SO2 Nöôùc mía hoãn hôïp 31.8 14.5 29.4 Nöôùc mía trong 16.3 9.3 21.0 SO3 Nöôùc mía hoãn hôïp 68.1 62.8 70.2 Nöôùc mía trong 60.1 64.2 39.9 P2O5 Nöôùc mía hoãn hôïp 12.0 24.3 20.0 Nöôùc mía trong 5.9 2.1 1.6 CaO Nöôùc mía hoãn hôïp -- 14.4 4.8 Nöôùc mía trong 40.9 26.4 18.6 Toån thaát chaát ñöôøng trong buøn: 0.73 0.82 048 Löôïng buøn so vôùi nöôùc mía (%) 0.68 0.54 3.41 Toác ñoä eùp (kg buøn khoâ/m2.ngaøy ñeâm) 22.0 26.0 124.0 Löôïng vaûi loïc tieâu hao(m2/100taán mía) 2.34 1.90 3.27 Thôøi gian röûa noài (h/10000 taán mía) 10.2 104 57 Phaàn ñöôøng trong maät cuoái (So vôùi % chaát khoâng ñöôøng,%) 50.9 49.4 50.5 Chaát khoâng ñöôøng trong maät cuoái saûn xuaát 1000 ñôn vò mía Toång chaát khoâng ñöôøng 21.3 22.2 17.2 Ñöôøng khöû 8.4 8.8 6.9 Chaát voâ cô 4.2 4.3 4.3 Toån thaát ñöôøng Laøm saïch nöôùc mía hoãn hôïp -- 1.414 0.580 Boác hôi -- 6.675 0.810 Laøm saïch maät cheø -- 0.064 0.014 Trong maät cuoái -- 6.764 5.140 Toång toån thaát 8.938 6.544 Hieäu suaát laøm saïch nöôùc mía Hieäu suaát laøm saïch nöôùc mía ñöôïc ñaëc tröng bôûi tyû soá ñöôøng saccharose so vôùi chaát khoâ khoâng ñöôøng: Tyû soá ñoù goïi laø heä soá taïo maät: M Maät ñoä tinh khieát : Trong ñoù: Q_laø maät ñoä tinh khieát cuûa dung dòch ñöôøng,%; P_haøm löôïng ñöôøng trong dung dòch ñöôøng,%; S_haøm löôïng chaát khoâ trong dung dòch ñöôøng,%; Ck_noàng ñoä chaát khoâ khoâng ñöôøng trong dung dòch,%. Vaäy: Heä soá taïo maät khoâng phuï thuoäc vaøo noàng ñoä dung dòch ñöôøng maø phuï thuoäc vaøo ñoä tinh khieát Q. Hieäu suaát laøm saïch : Trong ñoù:Q1,Q2_ñoä tinh khieát cuûa dung dòch ñöôøng tröôùc & sau laøm saïch.  NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG Thieát bò cho voâi Thieát bò cho voâi chia laøm hai loaïi: thieát bò gia voâi sô boä vaø thieát bò gia voâi trung hoøa. Khi cho voâi sô boä, ngöôøi ta chæ cho vaøo nöôùc mía moät löôïng voâi döôùi daïng söõa voâi, soá söõa voâi coøn laïi cho vaøo thieát bò trung hoøa. Hình daïng hai thieát bò naøy khaùc nhau. Nöôùc mía vaø söõa voâi ñeàu cho vaøo ôû phía treân thieát bò, beân trong thieát bò coù caùnh khuaáy ñeå giuùp söõa voâi vaø nöôùc mía hoãn hôïp ñeàu, taïo nhieàu chaát keát tuûa. Sau khi trung hoøa, nöôùc mía chaûy ra ôû phía ñaùy thieát bò. Hình 4.1. Thieát bò cho voâi sô boä Hình 4.2. Thieát bò gia voâi trung hoøa 1 – thuøng trung hoøa; 2 – caùnh khuaáy; 3 – motô truyeàn ñoäng; 4 – thuøng söõa voâi. Thieát bò thoâng CO2 Thieát bò thoâng CO2 giaùn ñoaïn Thieát bò thoâng CO2 ñöôïc trình baøy sau ñaây ñöôïc duøng ôû nhaø maùy ñöôøng Vaïn Ñieåm. Ñaëc ñieåm cuûa thieát bò laø beân trong coù taám ngaên ñeå giuùp cho söï tuaàn hoaøn cuûa nöôùc mía. Nöôùc mía vaø khí CO2 chuyeån ñoäng cuøng chieàu. Öu ñieåm: caáu taïo ñôn giaûn, thao taùc ñôn giaûn, khoáng cheá quaù trình deã daøng vaø coù theå tin caäy ñöôïc vì nöôùc mía thoâng CO2 ñaõ ñöôïc coâng nhaân kieåm tra ñoä kieàm. Ñoái vôùi thieát bò thoâng CO2 lieân tuïc, ñoä kieàm thöôøng thay ñoåi theo thôøi gian. Ñieàu ñoù coù theå khaéc phuïc ñöôïc khi duøng maùy töï ñoäng kieåm tra ñoä kieàm. Thôøi kyø ñaàu cuûa quaù trình thoâng CO2, khí CO2 coù noàng ñoä cao taùc duïng vôùi nöôùc mía coù ñoä kieàm cao neân phaùt sinh moät löôïng lôùn nhaân tinh theå CaCO3 vaø thu ñöôïc moät löôïng keát tuûa coù kích thöôùc raát nhoû. Ñoái vôùi thieát bò thoâng CO2 lieân tuïc, kích thöôùc haït keát tuûa lôùn hôn nhieàu. Nhôø kích thöôùc nhoû, ñoä phaân taùn cao neân taùc duïng haáp phuï toát hôn, nöôùc mía trong hôn; nhöng toác ñoä laéng vaø loïc ngöôïc laïi chaäm vaø khoâng thuaän lôïi cho vieäc duøng thieát bò laéng vaø loïc chaân khoâng. Ñoái vôùi thieát bò thoâng CO2 lieân tuïc, toác ñoä laéng nhanh hôn vaø vieäc töï ñoäng hoùa deã daøng hôn. Do ñoù, phaàn lôùn caùc nhaø maùy hieän nay ñeàu trang bò thieát bò thoâng CO2 lieân tuïc vaø duøng ñaàu doø ñeå xaùc ñònh ñoä kieàm. Hình 4.3. Thieát bò thoâng CO2 giaùn ñoaïn 1 – oáng thoâng nöôùc mía vaøo vaø ra; 2 – boä phaän phaân phoái CO2; 3 – oáng khí CO2. 4 – oáng chaûy veà; 5 – boä phaän chöùa boït; 6 – thuøng söõa voâi; 7 – taám ngaên tuaàn hoaøn. Thieát bò thoâng CO2 lieân tuïc Thieát bò coù thaân truï, ñaùy noùn; phaàn treân phình roäng hôn chuû yeáu ñeå chöùa boït. Nöôùc mía vaøo thieát bò qua oáng 4, boä phaän phaân phoái 5. Nöôùc mía sau khi thoâng CO2 chaûy ra theo oáng 6 qua boä phaän chöùa 7 vaø ñi ñeán bôm. OÁng 8 duøng ñeå thaùo nöôùc mía coøn laïi trong thieát bò. Khí baõo hoøa CO2  (khoaûng 30%) ñi vaøo thieát bò theo oáng 9 vaøoáng troøn 10 vaø töø ñoù khí CO2 vaøo thieát bò theo ñöôøng tieáp tuyeán baèng 4 oáng nhoû 11 ñeå phaân phoái ñeàu hôn. Trong thieát bò ñaët taám ngaên 12, 13, 14 ñeå taêng hieäu suaát haáp thuï khí CO2 vaøo nöôùc mía. Khí CO2 thoaùt ra khoûi ñænh thieát bò qua boä phaän chaén 15, 16. Boït chaûy trôû veà thieát bò thoâng qua oáng 17 vaø 18. Ñeå ngaên ngöøa söï taïo boït, thænh thoaûng cho daàu vaøo thieát bò; ngoaøi ra, coøn cho hôi theo oáng 19 vaøo thieát bò ñeå phaù boït. Ñaàu ño pH ñöôïc ñaët ôû thuøng kieåm tra ñeå xaùc ñònh pH cuûa nöôùc mía. Hình 4.4. Thieát bò thoâng CO2 lieân tuïc. Thieát bò thoâng SO2 Loø ñoát löu huyønh Loø ñoát löu huyønh coù nhieàu loaïi: loaïi thuyeàn, loaïi thaùp, loaïi thuøng quay, loø ñoát löu huyønh baùn töï ñoäng. Sau ñaây laø loø ñoát löu huyønh loaïi thuøng quay. Löu huyønh ñöôïc ñoát chaùy trong thaân loø baèng gang 1. Truyeàn ñoäng loø baèng moâtô, toác ñoä 0.5 voøng/phuùt. Trong loø coù 5 laù chaén 2 ñeå ñeà phoøng löu huyønh noùng chaûy chuyeån ñoäng theo thuøng quay. Löu huyønh coù theå chaùy raát toát chæ vôùi moät löôïng ít khoâng khí. Khoâng khí vaøo loø theo oáng 3, khí SO2 theo oáng 4 bay leân. Ngoaøi ra coøn coù boä phaän laøm laïnh 5 ñeà phoøng löu huyønh thaêng hoa. Vì khoù laøm kín caùc khe neân loø ñoát thuøng quay phaûi laøm vieäc ôû ñieàu kieän chaân khoâng. Ñeå thöïc hieän chaân khoâng coù theå duøng quaït huùt hoaëc van giaûm aùp. Öu ñieåm: Dieän tích chaùy lôùn, löu huyønh chaùy hoaøn toaøn, coù theå duøng löu huyønh daïng boät hoaëc daïng cuïc ñeàu ñöôïc. Hình 4.5. Loø ñoát löu huyønh loaïi thuøng quay Thieát bò thoâng SO2 lieân tuïc daïng thaùp Thieát bò coù thaân hình truï, beân trong coù laép caùc taám ngaên. Nöôùc mía ñi vaøo ñænh thieát bò theo oáng 1, nhôø coù boä phaän phun baèng voøi hoa sen 2 vaø caùc taám ngaên coù ñuïc loã 3 neân nöôùc mía ñöôïc phaân boá ñeàu trong thieát bò. Khí SO2 theo oáng 4 ñi vaøo ñaùy thaùp chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu vôùi nöôùc mía, taêng hieäu quaû haáp thu SO2. Nöôùc mía ñaõ thoâng SO2 ñöôïc thaùo ra theo oáng 5 hình chöõ U ôû ñaùy thaùp. Ñænh thaùp coù boä phaän giaûm aùp 6 ñeå thöïc hieän chaân khoâng vaø do ñoù khí SO2 ñöôïc huùt vaøo thaùp. Öu ñieåm: Nhôø laøm vieäc ôû aùp suaát chaân khoâng neân traùnh ñöôïc hieän töôïng roø khí. Möïc nöôùc mía trong thaùp khoâng cao, khoâng xaûy ra hieän töôïng traøo boït. Khuyeát ñieåm: Thieát bò laøm baèng gang neân khoái löôïng lôùn Hieäu suaát haáp thu chæ ñaït 50 – 68% Moät phaàn khí SO2 bay ra ôû ñænh thaùp laøm toån thaát löu huyønh. Hình 4.6. Thieát bò thoâng SO2 loaïi thaùp. Thieát bò thoâng SO2 lieân tuïc coù bôm tuaàn hoaøn Thieát bò töï ñoäng 1 cho voâi vaøo nöôùc mía ôû trong thieát bò cho voâi 2 – coät voâi hoùa. Töø thieát bò cho voâi, nöôùc mía ñöôïc bôm tuaàn hoaøn 3 bôm vaøo thieát bò thoâng SO2 lieân tuïc 4. Bôm tuaàn hoaøn coù hai nhieäm vuï: Taïo söï tuaàn hoaøn nöôùc mía trong thieát bò thoâng SO2 Giaûm pH cao ôû thieát bò cho voâi baèng caùch chuyeån vaøo thieát bò moät löôïng nöôùc mía ñaõ thoâng SO2. Trong thaùp, nöôùc mía vaø khí chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu. Nhôø cung caáp SO2 ñaày ñuû, ñaùy thaùp luoân duy trì pH thích hôïp. Moät löôïng nöôùc mía ñaõ thoâng SO2 – töông öùng vôùi löôïng nöôùc mía ôû thieát bò cho voâi – ñöôïc thaùo ra ngoaøi qua boä phaän chaûy traøn 5. Moät löôïng nöôùc mía gaáp khoaûng 15 laàn löôïng nöôùc mía treân ñöôïc bôm tuaàn hoaøn vaøo phaàn treân cuûa thaùp. Van 5 seõ coù taùc duïng ñieàu chænh pH tröôùc khi nöôùc mía ra khoûi thieát bò. Toác ñoä nöôùc mía tuaàn hoaøn 3 – 5 laàn / phuùt. Hình 4.7. Thieát bò thoâng SO2 coù bôm tuaàn hoaøn lieân tuïc. Thieát bò laéng ÔÛ ñaây ta söû duïng thieát bò laéng Rapidorr 444: Phaàn treân thieát bò hình troøn, phaàn ñaùy hình noùn. Ñöôøng kính phaàn troøn khoaûng 6m vaø cao 6m. Thieát bò chia laøm 5 ngaên, ngaên treân cuøng laø ngaên döï bò coù taùc duïng taäp trung chaát keát tuûa. Ngaên cuoái ñeå coâ ñaëc nöôùc buøn. Truïc trung taâm coù theå chuyeån ñoäng ñöôïc. Treân truïc laép caùnh khuaáy cuøng chuyeån ñoäng vôùi truïc. Toác ñoä quay cuûa truïc laø 6 voøng/phuùt. Caùnh gaït buøn töø töø höôùng veà truïc trung taâm vaø laéng xuoáng ñaùy. Nöôùc mía theo oáng 1 vaøo ngaên döï bò, sau ñoù qua loã a vaøo oáng trung taâm vaø laïi töø loã a ñi caùc ngaên khaùc, Nöôùc buøn theo oáng b chuyeån xuoáng ngaên cuoái cuøng. Boït theo boä phaän 2 vaø 3, sau ñoù theo oáng 4 ñöa ñi laøm saïch. Buøn ñaëc theo van 5 theo oáng 6 vaøo thuøng 7. Trong thuøng ñaët bôm, bôm buøn ñi theo oáng 8 ñeán thieát bò loïc chaân khoâng. Tröø ngaên döï bò, caùc ngaên khaùc ñeàu coù nöôùc mía trong chaûy ra theo oáng 9 vaøo thuøng 10 vaø theo oáng 14 ñöa ñi xöû lyù tieáp ôû coâng ñoaïn sau. Neáu coù moät ngaên naøo ñoù chaûy ra ñuïc thì ñoùng van nöôùc mía vaøo thuøng 10, môû van 11 cho chaûy vaøo thuøng 12. Duøng bôm 13 bôm vaøo thieát bò hoaëc ñeán thuøng 7 ñeå xöû lyù laïi. Öu ñieåm cuûa thieát bò Thuøng laéng Rapidorr 444 khoâng ñoøi hoûi phaûi duøng chaát trôï laéng, nhöng neáu duøng seõ caûi thieän hôn vieäc laéng trong vaø giaûm bôùt thôøi gian laéng. Thuøng laéng kieåu 444 coù coâng suaát cao hôn so vôùi caùc kieåu tröôùc ñoù. Thuøng laéng laø loaïi thuøng kín, ngoaïi tröø coù moät cöûa môû treân ngaên boâng tuï. Thuøng laéng ñöôïc hoaøn toaøn boïc caùch nhieät, nhôø taùc duïng baûo oân ñoù vaø nhaát laø nhôø caùc kích thöôùc cuûa thuøng ñaõ cho moät tyû soá raát thaáp giöõa ñieän tích beân ngoaøi vaø theå tích chöùa, nöôùc mía ra khoûi thuøng coù nhieät ñoä khoaûng 99oC. Khi nhaø maùy ñöôøng ngöøng eùp vaøo ngaøy chuû nhaät vaø chaïy laïi vaøo saùng thöù hai, nhieät ñoä nöôùc mía vaãn coøn ñaït 90 – 950C. Nhö vaäy laø nöôùc mía nguoäi ñi 0,15 ñeán 0,25 ñoä/giôø ñoái vôùi thuøng laéng noùi chung coù söùc chöùa töø 100 ñeán 200m3. Nöôùc buøn vaø nöôùc trong chaûy ra rieâng bieät, neáu nöôùc mía ñuïc coù theå cho trôû laïi thieát bò ñeå xöû lyù. Nhôø coù truïc trung taâm roãng, khoâng khí trong nöôùc mía theo truïc trung taâm leân ñænh thieát bò thoaùt ra ngoaøi, loaïi tröø ñöôïc hieän töôïng “phun” khi xaû nöôùc mía trong. Nhöôïc ñieåm cuûa thieát bò Thôøi gian nöôùc mía döøng laïi trong thieát bò khaù laâu, aûnh höôûng ñeán maøu saéc vaø löôïng muoái canxi cuûa nöôùc mía trong vaø ngaên cuoái cuøng laøm khaù naëng. Hình 4.8. Thuøng laéng Rapidorr 444 Tröôùc thieát bò laéng “Rapidorr” ñaõ coù thuøng laéng kieåu Dorr “Multifeed” coù 3 ñeán 5 ngaên laéng, rieâng ngaên thaáp nhaát duøng ñeå taäp trung nöôùc buøn. Thieát bò loïc ÔÛ ñaây ta söû duïng thieát bò loïc thuøng quay chaân khoâng lieân tuïc: Hieän nay, thieát bò loïc chaân khoâng thuøng quay ñöôïc duøng roäng raõi trong caùc nhaø maùy ñöôøng. Ñöôøng kính thuøng quay 2,5 – 3m, chieàu daøi 2,5 – 4m. Caáu taïo cuûa thieát bò loïc chaân khoâng thuøng quay goàm moät caùi thuøng roãng, beà maët thuøng ñuïc nhöõng loã nhoû, treân beà maët thuøng coù lôùp vaûi loïc, maët beân trong thuøng coù nhieàu ngaên (18 – 24 ngaên), moãi ngaên coù ñöôøng oáng noái vôùi truïc roãng. Truïc roãng cuûa thuøng ñöôc noái vôùi ñaàu phaân phoái, ñaàu phaân phoái duøng ñeå noái lieàn thuøng quay vôùi caùc ñöôøng oáng huùt chaân khoâng vaø khoâng khí neùn. Thuøng ñaët trong beå chöùa nöôùc buøn, trong beå coù caùnh khuaáy giöõ cho chaát keát tuûa khoâng bò laéng xuoáng ñaùy beå. Hình 4.9. Sô ñoà vaän haønh maùy loïc thuøng quay chaân khoâng Treân thuøng quay chia nhieàu phaàn coù ñoä daøi cuõng khaùc nhau: loïc, röûa, saáy, gaït buøn. Khi thuøng quay thì caùc phaàn treân chuyeån ñoäng theo thöù töï: loïc, röûa, saáy, gaït buøn. ÔÛ nhöõng vò trí nhaát ñònh treân thuøng quay coù laép oáng nöôùc röûa vaø dao gaït buøn. Khi huùt chaân khoâng ôû caùc ngaên, nöôùc loïc qua lôùp vaûi, qua caùc loã cuûa thuøng roài vaøo caùc ngaên, töø caùc ngaên nöôùc loïc theo ñöôøng oáng ñeán truïc roãng roài ra ngoaøi, coøn chaát keát tuûa (buøn) bò giöõ laïi treân maët vaûi loïc, duøng dao gaït buøn ra ngoaøi. Toác ñoä thuøng quay 1 – 2,5 voøng/phuùt. Chieàu daøy lôùp buøn khoaûng 8 – 20mm. Khi thao taùc thieát bò loïc chaân khoâng thuøng quay caàn chuù yù caùc vaán ñeà sau: Nhieät ñoä nöôùc buøn loïc khoâng quaù cao, khoâng vöôït quaù ñieåm soâi ñeå traùnh giaûm hieäu quaû chaân khoâng. Nhöng nhieät ñoä quaù thaáp, ñoä nhôùt lôùn, loïc khoù vaø deã taéc vaûi loïc. Do ñoù caàn duy trì nhieät ñoä trong khoaûng 85 – 90oC. Döïa vaøo haøm löôïng chaát khoâ trong nöôùc buøn ñeå coù phöông phaùp xöû lyù loïc khaùc nhau. Khi löôïng keát tuûa ít hoaëc chaát löôïng keát tuûa khoâng toát coù theå theâm chaát trôï loïc taïo moät lôùp buøn treân thuøng quay (6 – 8mm) ñeå taêng naêng suaát vaø chaát löôïng nöôùc loïc. Nhieät ñoä vaø löôïng nöôùc röûa caàn döïa vaøo thöïc teá. Löôïng nöôùc röûa khoaûng 100 – 150%, nhieät ñoä nöôùc röûa laø 80oC vaø phun ñeàu treân beà maët buøn loïc. Luoân giöõ vaûi loïc saïch vì chaát löôïng cuûa vaûi coù aûnh höôûng ñeán toác ñoä loïc. Vaûi loïc caàn röûa thöôøng xuyeân vôùi dung dòch HCl (3%) moät laàn trong moät ngaøy. Hình 4.10. Thieát bò loïc thuøng quay chaân khoâng lieân tuïc TÍNH THIEÁT BÒ Loø ñoát löu huyønh Choïn loaïi loø thuøng quay: Naêng suaát Q = 1.8/24 = 0.075 T/h Choïn thôøi gian löu cuûa khí SO2 trong loø ñoát laø 10 giaây. Theå tích khoâng khí ñoát löu huyønh trong 10 giaây: V = 0.9450 m3/ng (ñaõ tính trong phaàn caân baèng vaät chaát) V10s = 1.094 m3 Choïn theå tích loø ñoát laø 1.2m3 choïn ñöôøng kính loø D = 1m chieàu cao loø H = 1.6m Thieát bò sunfit hoùa nöôùc mía vaø voâi hoùa Theå tích nöôùc mía hoãn hôïp : 2840.9m3/ng = 1972.85 (l/ph) Theå tích söõa voâi söû duïng : 50.874m3/ng = 35.33 (l/ph) Theå tích toång vaøo thieát bò voâi hoùa : 1972.85 + 35.33 = 2008.18 (l/ph) Söû duïng thieát bò xoâng SO2 lieân tuïc coù bôm tuaàn hoaøn: Do caáu taïo cuûa thieát bò, khi moät phaàn nöôùc mía ñaõ ñöôïc sunfit hoùa thaùo ra ngoaøi boä phaän chaûy traøn cuûa thieát bò thì moät löôïng nöôùc mía gaáp khoaûng 15 laàn löôïng nöôùc mía chaûy traøn ñoù ñöôïc bôm tuaàn hoaøn vaøo thieát bò. Theå tích toång vaøo thieát bò sunfit hoùa : 16 * 2008.18 = 32130.88 (l/ph) Choïn thôøi gian löu trong thieát bò laø moät phuùt. Thieát bò voâi hoùa Choïn chieàu cao möïc nöôùc trong thieát bò 1.5m Ñöôøng kính thieát bò D = = = 1.31m Choïn D = 1.4m Choïn chieàu cao thieát bò = 4/3 chieàu cao möïc nöôùc =2m Thieát bò sunfit hoùa Choïn chieàu cao möïc nöôùc trong thieát bò 5m Ñöôøng kính thieát bò D = = = 2.86m Choïn D = 3.0m Choïn chieàu cao thieát bò = 4/3 chieàu cao möïc nöôùc = 6.67m Vaäy H = 7m Thuøng hoøa cheá söõa voâi Söû duïng hai thuøng ( moät thuøng ñeå duøng, moät thuøng ñeå hoøa cheá) coù naêng suaát baèng 1.5 löôïng voâi söû duïng trong 1 giôø cuûa nhaø maùy : Vthuøng = * 1.5 = 3.18 taán Caùnh khuaáy : choïn toác ñoä 10 voøng/phuùt Chieàu cao coät söõa voâi choïn 1.5m Dthuøng = = = 1.64m Choïn D = 1.7m Choïn chieàu cao thieát bò H = 4/3 chieàu cao möïc nöôùc = 2m Thieát bò truyeàn nhieät laøm noùng nöôùc mía Trong thieát bò , hôi ñi ngoaøi oáng, nöôùc mía ñi trong oáng. Hôi sau khi caáp nhieät cho nöôùc mía, ngöng tuï thaønh nöôùc vaø thoaùt ra ôû ñaùy thieát bò. Dieän tích tryeàn nhieät: S = ln (CT 30.5 – [5]) Trong ñoù : p : löôïng nöôùc mía ñi gia nhieät (kg/h) c : tyû nhieät nöôùc mía (0.9) T : nhieät ñoä hôi ñoát (oC) to : nhieät ñoä nöôùc mía ñaàu vaøo (oC) k : heä soá trao ñoåi nhieät k = 6T()0.8 choïn u = 1.8 m/s : vaän toác nöôùc mía k = 690kcal/m2/oC/h Ta coù baûng tính toaùn (vôùi caùc T töï choïn): Ñaïi löôïng Gia nhieät 1 Gia nhieät 2 Gia nhieät 3 to (oC) t (oC) p c k (kcal/m2/oC/h) T (oC) S (m2) 30 65 3105T/ng=129375 kg/h 0.9 690 100 117 65 105 3164T/ng=131836kg/h 0.9 765.9 111 351 105 115 3080T/ng=128333kg/h 0.9 828 120 184 Döïa vaøo keát quaû, theo [5]– trang 539, choïn caùc thieát bò gia nhieät ñöùng cuûa Fives-Cail-Babcock nhö sau: Hai thieát bò gia nhieät töø 30 65oC vaø töø 105115oC, loaïi daøi: Dieän tích gia nhieät : 200 m2 Soá löôïng oáng : 320 Chieàu löu chuyeån : 8 Côõ oáng : 35.6 * 38 * 6000mm Soá oáng cuûa moät chieàt löu chuyeån : 40 Ñöôøng kính ngoaøi : 1196mm Tieát dieän löu chuyeån : 3.982 dm2 Löu löôïng : 143.3 * 1.8 = 257.94 m3/h Thieát bò gia nhieät töø 65105 oC, loaïi daøi: Dieän tích gia nhieät : 350m2 Soá löôïng oáng : 552 Chieàu löu chuyeån : 12 Côõ oáng : 35.6x38x6000mm Soá oáng cuûa moät chieàu löu chuyeån : 69 Ñöôøng kính ngoaøi : 1511mm Löu löôïng : 247.3*1.8 = 445.14m3/h Thieát bò laéng Chon thieát bò laéng Rapidor thöïc hieän laéng lieân tuïc. Theå tích nöôùc mía ñi laéng : V = 2992.86m3/ng = 124.7m3/h Naêng suaát nhaø maùy 125T/h. Döïa vaøo baûng 29.1, [5]– trang 514 : Choïn loaïi thuøng laéng Rapidor 444: Ñöôøng kính :8.534m Theå tích :322m3 Dieän tích :229m2 Coâng suaát bình thöôøng :128T/h Chieàu cao phaàn hình truï :5.5m Soá ngaân laéng :1.22m Chieàu cao ngaên buøn :1.83m Thôøi gian laéng Vthieát bò /naêng suaát laéng = 322/124.7 = 2.58 phuùt Thieát bò loïc Duøng thieát bò loïc thuøng quay chaân khoâng lieân tuïc Oliver Campell Löôïng nöôùc buøn caàn xöû lí 632.81 (T/ng) = 588.93 (m3/ng) = 24.54 (m3/h) Löôïng buøn öôùt thaûi ra 152.14 (T/ng) = 6.34 (T/h) Choïn thieát bò loïc coù kích thöôùc sau (baûng 31.2, [5]) Dieän tích loïc 0.4m2/TMG Dieän tích loïc öùng vôùi nhaø maùy 125 * 0.5 = 49.6 (m2) thieát bò loïc coù: Ñöôøng kính : 3.05m Chieàu daøi : 5.49m Dieän tích loïc : 52.53m2 Toác ñoä loïc = naêng suaát loïc/dieän tích loïc = 24.54/52.53 = 0.47 (m2) Toác ñoä quay cuûa troáng loïc 1 voøng/5 phuùt = 0.2 voøng/phuùt Ñoäng cô quay thuøng loïc 2 HP Heä thoáng boác hôi Sô ñoà heä thoáng boác hôi 4 noài: Theo [5]– trang 664, tæ leä giaûm aùp phaân boá ôû caùc noài , , , Choïn hôi ñun duøng cho noài 1 : 1200C aùp suaát 2.025 at Hôi duøng cho noài cuoái : 550C aùp suaát 0.16 at Ñoä giaûm aùp toång coäng p = 20.25 – 0.16 = 1.865 at Aùp suaát trong töøng noài : Noài 1 p1 = 20.25 – 1.865* = 1.512 at nhieät ñoä töông öùng 1110C Noài 2 p2 = 1.512 – 1.865* = 1.030 at nhieät ñoä töông öùng 1000C Noài 3 p3 = 1.030 – 1.865* = 0.580 at nhieät ñoä töông öùng 850C Noài 4 p4 = 0.580 – 1.865* = 0.160 at nhieät ñoä töông öùng 550C Choïn thang nhieät ñoä ( döïa vaøo chöông 32, [5]) Hôi nöôùc Ñoä taêng ñieåm soâi d Nöôùc mía Ñoä suït thöïc Hôi thöù 1200C Hôi noài 1 1110C 0.8 111.8 8.20C Hôi noài 2 1000C 1.3 101.3 9.70C Hôi noài 3 850C 2.1 87.1 12.90C Hôi noài 4 550C 6.1 61.1 23.90C Theo baûng 30.1-[5], giôùi haïn nhieät ñoä ñeå löïa choïn: Nhieät ñoä nöôùc mía noài 1 noài 2 noài 3 noài 4 1030C 850C 650C 300C Aån nhieät hôi nöôùc cuûa caùc noài: Noài 1 (1110C) noài 2 (1000C) noài 3 (850C) 532kcal/kg 539 kcal/kg 548 kcal/kg Trích hôi: löôïng nöôùc caàn boác hôi 2363.9 (T/ng) = 98496 (kg/h) Töø noài 3 P3 = = 5959.7 (kg/h) Töø noài 2 P2 = = 3462.4 (kg/h) Töø noài 1 P1’ = = 3157.2 (kg/h) Theâm nöõa ta trích laáy löôïng hôi caàn thieát cho 2/3 caùc noài naáu vôùi löôïng tieâu thuï öôùc tính 120kg/taán mía. Hôi trích cho caùc noài naáu: P1” = 120 * 125 * 2/3 = 10000 (kg/h) P1 = P1’+ P1” = 13157.2 (kg/h) Tính löôïng boác hôi rieâng cuûa moãi noài: X: löôïng hôi cung caáp bôûi noài 4 vaø ñi tôùi thaùp ngöng tuï. Moãi noài phaûi cung caáp hôi nöôùc caàn thieát cho noài sau vaø löôïng hôi trích cuûa noù: Noài 4 : X Noài 3 : X + P3 = X + 5959.7 Noài 2 : X + P3 + P2 = X + 5959.7 + 3462.4 Noài 1 : X + P3 + P2 + P1 = X + 5959.7 + 3462.4 + 13157.2 4X + 37961.1 = 98496 (kg/h) X = 15133.73 (kg/h) Vaäy löôïng boác hôi cuûa moãi noài e1 Noài 1 noài 2 noài 3 noài 4 37713 24555.8 21093.4 15133.73 (kg/h) Löôïng nöôùc mía trong ñi boác hôi : G = 3080.0194 (T/ng) = 128334.14 (kg/h) (ñaõ tính ôû chöông 3) Tính Bx caùc noài: Ñaàu vaøo noài 1 Bx0 = 13.95% Ñaàu ra noài 1 Bx1 = 13.95% = 19.76% Ñaàu ra noài 2 Bx2 = 19.76% = 27.1% Ñaàu ra noài 3 Bx3 = 27.1% = 39.81% Ñaàu ra noài 4 Bx4 = 9.81% = 60% Dieän tích gia nhieät caùc noài : S = Theo 32.31-[5]: C = 0.001 * (100 – B)*(T – 54) Vôùi B : Brix nöôùc mía trong noài B = T : nhieät ñoä hôi ñun trong chuøm oáng (0C) C : Tesr cuûa noài (kg hôi nöôùc/h/m2/ñoä suït thöïc) Thay caùc soá vaøo tính toaùn: Noài 1 Noài 2 Noài 3 Noài 4 C 5.49 4.29 3.06 1.55 S (m2) 837.73 590.08 534.36 407.98 S (m2) choïn 850 600 550 550 Choïn oáng truyeàn nhieät coù kích thöôùc 35.6x38.1mm Tieát dieän oáng trung taâm = ¼ tieát dieän caùc oáng = n Vôùi n laø soá oáng dtt = 0.5d0 = 17.8 (mm) = 17.8*10-3 (m) Noài 1 Noài 2 Noài 3 Noài 4 Chieàu daøi oáng 3.5 2.5 2.5 2.5 Dieän tích truyeàn nhieät cuûa oáng (m2) 0.391 0.279 0.279 0.279 Soá oáng n 2174 2151 1972 1972 Ñöôøng kính oáng trung taâm dtt (m) 0.83 0.83 0.8 0.8 Caùc oáng ñöôïc xeáp theo phöông caùch tam giaùc ñeàu, neân toaøn boä giaøn oáng ñöôïc xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu. a : soá oáng treân moät caïnh cuûa hình 6 caïnh ngoaøi cuøng b : soá oáng treân ñöôøng cheùo lôùn nhaát b = 2a – 1 t : böôùc oáng choïn t = 1.3d toång soá oáng n = 3a(a – 1) + = 3a2 – 3a + 1 Chieàu cao thieát bò: Chieàu cao thaân noài = 3 chieàu cao oáng Chieàu cao choùp = ½ ñöôøng kính thieát bò Vaäy: Noài 1 Noài 2 Noài 3 Noài 4 a 28 28 27 27 b 55 55 53 53 t (m) 0.046 0.046 0.046 0.046 D (m) 2.63 2.63 2.53 2.53 D (m) choïn 2.7 2.7 2.7 2.7 Chieàu cao thieát bò (m) 11.85 8.85 8.85 8.85 Chieàu cao thieát bò choïn (m) 12 9 9 9 Thieát bò ngöng tuï baromet Löôïng hôi caàn ngöng tuï ñi vaøo thieát bò: W = 15133 (kg/h) = 4.2 (kg/s) Löôïng nöôùc laïnh töôùi vaøo thieát bò ngöng tuï: Gn = , kg/s Trong ñoù: W = 42 (kg/s) i2 = 2430*103 (J/kg) :Enthalpy cuûa hôi ngöng cn = 4190 (J/kg.ñoä) : nhieät dung rieâng cuûa nöôùc t2d, t2c : nhieät ñoä vaøo ra cuûa nöôùc, 0C (t2d = 300C, t2c = 400C) Thay vaøo Gn = = 227 (kg/s) Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ngöng tuï : Dtr = 1.383 * (m) (CTVI.52 – [2]) Trong ñoù : W = 4.2 (kg/s) = 0.1043 (kg/m3) wh = 35 (m/s) Dtr = 1.383* = 1.48 (m) Ñeå an toaøn , choïn Dtr = 1.6 (m) Döïa vaøo baûng VI.8 – [2]: Baûng 4.1: Kích thöôùc cuûa thieát bò ngöng tuï baromet Teân caùc kí hieäu caùc kích thöôùc Kí hieäu Giaù trò(mm) Chieàu daøy cuûa thaønh thieát bò S 8 Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép cuûa thieát bò a 1300 Khoaûng caùch töø ngaên cuoái cuøng ñeán ñaùy cuûa thieát bò P 1200 Beà roäng cuûa taám ngaên b 1000 Khoaûng caùch giöõa taâm cuûa thieát bò ngöng tuï vaø thieát bò thu hoài K1 K2 1450 1355 Chieàu cao cuûa heä thoáng thieát bò H 7530 Chieàu roäng cuûa heä thoáng thieát bò T 3200 Ñöôøng kính cuûa thieát bò thu hoài D1 800 Chieàu cao cuûa thieát bò thu hoài h1 2300 Ñöôøng kính cuûa thieát bò thu hoài D2 600 Chieàu cao cuûa thieát bò thu hoài h2 1450 Khoaûng caùch giöõa caùc taám ngaên a1 400 a2 500 a3 640 a4 750 a5 880 Ñöôøng kính caùc cöûa ra vaøo: Hôi vaøo d1 600 Nöôùc vaøo d2 300 Hoãn hôïp khí vaø hôi ra d3 200 Noái vôùi oáng baromet d4 300 Hoãn hôïp khí vaø hôi vaøo thieát bò thu hoài d5 200 Hoãn hôïp khí vaø hôi ra khoûi thieát bò thu hoài d6 200 Noái töø thieát bò thu hoài ñeán Baromet d7 80 OÁng thoâng khí d8 25  TÍNH SÔ BOÄ DIEÄN TÍCH Sô boä dieän tích thieát bò trong phaân xöôûng: Toång dieän tích thieát bò = Dieän tích (thieát bò gia voâi sô boä + thieát bò gia nhieät 1 + thieát bò sun-phít hoùa + thieát bò gia voâi 2 + thieát bò gia nhieät 2 + loø ñoât löu huyønh + thuøng hoøa cheá söõa voâi + thieát bò laéng + thieát bò loïc + thieát bò coâ ñaëc ) = 7.2+1.6 +9.1 + 6 + 2.1 + 3.8 + 5.1 + 60 + 18.6 + 23.9 = 138 (m2) Dieän tích sô boä nhaø xöôûng = 3* Dieän tích sô boä thieát bò = 3 * 138 = 415 (m2) Choïn khoaûng caùch loái ñi laø 2,5m. Choïn dieän tích nhaø xöôûng 720 (m2). Coù Chieàu roäng = 24 m Chieàu daøi = 30 m TÍNH SÔ BOÄ ÑIEÄN NÖÔÙC Tính hôi Hôi cung caáp cho caùc boä phaän : Gia nhieät Löôïng nhieät caàn Q = ( Gc(t2 – t1) (kcal/h) Vôùi G : löôïng nöôùc cheø caàn gia nhieät (kg/h) c : tæ nhieät nöôùc cheø t1, t2 : nhieät ñoä vaøo vaø ra cuûa nöôùc cheø Keát quaû Gia nhieät 1 Gia nhieät 2 G (kg/h) 129375 131835.5 c (kcal/kg0C) 0.9 0.9 t1 (0C) 30 65 t2 (0C) 65 105 Q (kcal/h) 4072162.5 1154999.7 (Caùc soá lieäu tính toaùn töø chöông caân baèng vaät chaát) Löôïng hôi ñoát caàn cung caáp : Hôi caàn cung caáp cho thieát bò gia nhieät 1 (30 - 65 0C) laáy töø hôi trích cuûa noài boác hoi 2 : E1 = P2 = 3462.4 (kg/h) Hôi ñoát caàn cung caáp cho thieát bò gia nhieät 2 (65 - 1050C) laáy töø hôi trích cuûa noài boác hôi 1 : E2 = P1 = 3157.17 (kg/h) Boác hôi ÔÛ caùc thieát bò boác hôi, chæ coù noài 1 laø duøng hôi thaûi tuabin laøm hôi ñoát, coøn laïi caùc noài khaùc duøng hôi boác cuûa caùc noài tröôùc. Vaäy löôïng hoi caàn cung caáp cho noài 1 = P1 = 37713 kg/h = 905.112(T/ng) Nöôùc Caùc boä phaän trong phaân xöôûng söû duïng nöôùc ôû 3 thieát bò : nöôùc laéng, nöôùc loïc trong, ngöng tuï. Löôïng nöôùc cung caáp cho: Thaùp ngöng tuï noài boác hôi : 300 (kg/100kg mía) Thaùp ngöng tuï cuûa loïc chaân khoâng : 50 (kg/100kg mía) Laøm nguoäi loø ñoát löu huyønh :15 (kg/100kg mía) Laøm saïch vaø laøm nguoäi khí loø voâi : 18 (kg/100kg mía) Nöôùc veä sinh coâng nghieäp : 10 (kg/100kg mía) Nöôùc cho nhu caàu khaùc : 5 (kg/100kg mía) Löôïng nöôùc caàn cung caáp thöôøng xuyeân cho phaân xöôûng : 300 + 50 + 15 + 18 + 10 + 5 =383 (kg/100kg mía) Vaäy löôïng nöôùc laïnh caàn cung caáp cho phaân xöôûng laø 383kg/100 kg mía. Tuy nhieân löôïng nöôùc ngöng tuï laïi laø 400 kg. Löôïng nöôùc naøy ñöôïc ñöa ñi laøm nguoäi töï nhieân vaø ñöôïc quay laïi ñeå tham gia laøm nguoäi laø khoaûng 60 %. Vaäy löôïng nöôùc laïnh caàn cung caáp cho phaân xöôûng : 383 – 400*60% = 143 (kg/100kg mía) Vaäy löôïng nöôùc caàn cung caáp cho phaân xöôûng laø : 143 * = 4290000 (kg/ngaøy) hay 4290 m3/ngaøy Ñieän Ñieän duøng cho phaân xöôûng goàm : Ñieän ñoäng löïc : söû duïng cho caùc thieát bò maùy moùc trong daây chuyeàn saûn xuaát. Ñieän sinh hoaït : söû duïng cho caùc coâng taùc phuïc vuï saûn xuaát. Baûng keâ caùc thieát bò söû duïng ñieän: STT Teân thieát bò Soá löôïng Coâng suaát (Hp) Toång coâng suaát (Hp) 1 Bôm voâi 1 2 2 2 Bôm nöôùc mía ñi gia nhieät 3 24 72 3 Bôm nöôùc ngöng tuï 2 3 6 4 Bôm nöôùc mía ñi thoâng SO2 1 24 24 5 Bôm xiroâ ñaõ thoâng SO2 1 24 24 6 Bôm nöôùc mía ñi laéng trong 1 24 24 7 Bôm nöôùc ñi röûa buøn 1 2 2 8 Bôm nöôùc mía ñi boác hôi 1 24 24 9 Bôm maät cheø ñi naáu 1 24 24 10 Loïc chaân khoâng 1 2 2 Toång 204 Ñieän sinh hoaït : Theo [1]- trang 298, ñeå tính toaùn, ñieän chieáu saùng sinh hoaït chieám 5% löôïng ñieän chung Löôïng ñieän duøng cho thaép saùng = *5% = 11 (Hp) Toång löôïng ñieän duøng cho phaân xöôûng = 204 + 11 = 215 (Hp) TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. Nguyeãn Ngoä, Kyõ ngheä saûn xuaát ñöôøng mía, NXB Khoa hoïc vaø kyõ thuaät Haø Noäi – 1984. 2. Nguyeãn Troïng Khuoâng, Traàn Xoa, Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát taäp 1, NXB KHKTH Haø Noäi – 1999. 3. Nguyeãn Troïng Khuoâng, Traàn Xoa, cuøng nhieàu taùc giaû khaùc, Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát taäp 2, NXB KHKTH Haø Noäi – 1999. 4. Nguyeãn Vaên Thoa, cuøng nhieàu taùc giaû khaùc, Luyeän ñöôøng non vaø trôï tinh, NXB Noâng nghieäp Haø Noäi – 1996. 5. E.Hugot, Nhaø maùy ñöôøng mía, NXB Noâng nghieäp Tp.HCM – 2001. 6. Taøi lieäu internet: