Bài giảng Công nghệ sản xuất đường và bánh kẹo - Bài 2: Công đoạn khai thác nước mía - Trần Thị Thu Trà

1 CƠNG ĐOẠN KHAI THÁC NƯỚC MÍA 1 2 Mục đích quá trình ép mía  Nhằm lấy kiệt LƯỢNG ĐƯỜNG SACCHAROSE cĩ trong cây mía  Chỉ tiêu quan trọng: năng suất ép và hiệu suất ép  Công đoạn đầu tiên: ảnh hưởng đến TÍNH NĂNG SUẤT QUÁ TRÌNH ÉP Năng suất ép:  Năng suất của hệ máy ép: số tấn mía ép được trong đơn vị thời gian với hiệu suất ép nhất định.  Đơn vị: tấn mía/ngày hoặc tấn mía/h. 3 TÍNH HIỆU SUẤT QUÁ TRÌNH ÉP Hiệu suất ép: Hiệu suất ép: đánh giá khả năng làm việc của phân xưởng ép. Hiện nay hiệu suất ép thường đạt từ 92 – 96%.  Công thức tính hiệu suất ép (H): mía câyPol của x épmía Lượng hơp hỗn mía Pol nước x hợp hỗn mía nướcLượng H 4 Đường saccharose chứa ở đâu?  Trong khơng bào của tế bào thực vật Phải phá vỡ tế bào để khai thác triệt để lượng đường 2 5 Bản chất quá trình khai thác nước mía  Quá trình trích ly lỏng – rắn  Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly lỏng - rắn Nguyên liệu Mức độ phá vỡ tế bào Khả năng tái hấp thu Phương pháp thực hiện Phương pháp phá vỡ tế bào Phương pháp ép Phương pháp thẩm thấu Các phương pháp phối hợp Thiết bị Thơng số cơng nghệ Nhiệt độ Áp suất pH Thời gian Vận hành 6 Làm cách nào để phá vỡ tế bào?  Ép mía  Thêm nước Làm cách nào để khai thác đường triệt để? 7 Cây mía mới vào nhà máy  Bẩn  Cây mía: Vỏ cứng Có lớp phấn đàn hồi Cong queo Cần băm nhỏ, xé tơi cho dễ ép Cần rửa sạch Giai đoạn chuẩn bị 8 Giai đoạn chuẩn bị Mục đích: tạo điều kiện ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất ép và hiệu suất ép.  Các công đoạn chính bao gồm  Rửa mía  Khoả bằng miá  Chặt ngắn mía  Băm nhỏ mía  Xé tơi 3 9 RỬA MÍA  Trong trường hợp mía quá dơ  Gần nguồn nước Sạch mía để tiết kiệm hoá chất 10 ĐƯA MÍA VÀO DÂY CHUYỀN Mục đích: cấp liệu cho quy trình  Yêu cầu: Mía cấp xuống băng tải nâng một cách liên tục và đều đặn Phải khoả bằng trên băng chuyền  Cấu tạo thiết bị: Bàn lùa có cấu tạo từ những tấm thép lá xách Phía trên bàn lùa: máy khỏa bằng lần I quay ngược chiều chuyển động của bàn lùa. 11 Khoả bằng mía  Khoả bằng mía cây trên băng tải  Tránh mía bị nghẽn, hóc khi vào các máy tiếp theo  Nâng cao hiệu suất quá trình băm xé 12 Băm chặt mía  Có thể cần hay không cần tuỳ nhà máy  Băm mía thành mảnh nhỏ vừa, ngắn  Làm tăng năng suất che ép: do mía dễ vào Mía đã qua dao băm : 250 – 300 kg/m3 Mía cây lộn xộn nhiều hay ít : 125 – 150Kg/m3  Làm tăng hiệu suất che ép: do phá vỡ lớp vỏ mía 4 13 Máy chặt (nhà máy đường Bến Tre) Máy chặt gồm một trục lớn lồng cố định vào các tấm đĩa (có khe lắp dao) cách đều nhau.  Trên mỗi đĩa có lắp 2 lưỡi dao đối xứng nhau.  Lưỡi dao có dạng hình chữ nhật (sắc cả 2 đầu và 2 bên) để khi mòn có thể đảo lưỡi lại sử dụng tiếp. 14 Máy băm mía  Tốc độ quay của dao băm: 400 – 750 vòng/phút  Tối ưu 500 – 600 vòng/phút  Số lượng lưỡi dao: số chẵn N: số lượng lưỡi dao L: chiềâu ngang băng tải (mm) p: bước dao (mm) 1 p L N 15 Dao băm mía  Có 2 lưỡi 2 bên để có thể đảo lưỡi khi mòn  Hình dạng khác nhau nhằm  Kéo dài tuổi thọ dao  Tránh dao ngắn lại khi bị mòn 16 Hướng quay của dao băm  Các lưỡi dao khi đến phần đáy bằng quay theo chiều đi tới của băng tải 5 17 Máy kiểm tra kim loại  Tránh mảnh kim loại từ lưỡi dao băm, móc khoá, đoạn dây cáp mía  Hậu quả: Gãy lưỡi dao hay mẻ răng cho các máy tiếp theo 18 Che ép dập  Eùp dập cây mía giúp mía vào thiết bị ép chính dễ dàng hơn  Tốc độ quay phải lớn hơn ở che ép chính 19 Búa đập mía (shredder) Mục đích: do sợi màng tế bào mía chắc, lực nén không đủ phá vỡ tiếp tục phá vỡ tế bào mía  Vị trí lắp búa Không có che ép dập: Lắp đầu dàn ép sau dao băm và che ép 1 Có che ép dập: Lắp giữa che ép dập và che ép 1  Tốc độ quay: 1000 – 1200 v/p 20 6 21 22 Xé tơi mía 23 Mía sau quá trình chuẩn bị 24 Nhập mía vào che ép chính  Yêu cầu: đều đặn, liên tục  Các lực tác động: Trọng lực Lực kéo của trục che ép Lực ma sát 7 25 Ép thu nước mía Mục đích chủ yếu của quá trình này là lấy nước mía có trong cây mía tới mức tối đa cho phép. Có 2 phương pháp ép mía:  Ép thẩm thấu: phun nước nóng vào các che ép để thẩm thấu đường  Ép khuếch tán: ngâm mía trong nước nóng để khuyếch tán đường 26 Trục ép mía 27 Trục ép (nhà máy đường Bến Tre) 28 Nước mía ép ra 8 29 Máy ép 3 trục 30 Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến năng suất máy ép  Xơ mía Số lượng xơ: ảnh hưởng đến trở lực giữa mía và trục ép. Năng suất ép và phần xơ trong mía tỷ lệ nghịch. Chất lượng xơ: mềm, cứng, giòn  Giai đoạn chuẩn bị: Độ xé nát, đánh tơi. Mía được xử lý càng tốt thì hiệu suất ép càng tăng.  Tốc độ và kích thước trục ép: Năng suất ép tỷ lệ thuận với kích thước trục ép. Cùng một độ dày lớp mía như nhau, đường kính trục càng lớn khả năng lôi kéo mía vào trục ép càng tốt. Chiều dài trục ép càng dài, diện tích ép càng lớn, do dó năng suất ép càng lớn.  Răng trục ép: Răng trục ép làm tăng diện tích ép của trục. Hình dạng và độ sâu của răng có tác dụng đến việc kéo mía vào máy ép. Rãnh thoát nước mía có tác dụng thoát nước mía nhanh , nhất là đối với trục trước có lợi cho việc kéo mía vào trục và từ đó nâng cao năng suất và hiệu suất ép.  Lắp máy ép: Nếu lắp lược đáy quá cao hoặc quá thấp đều làm cho mía đi qua máy ép khó khăn, làm giảm năng suất ép. khe hở của máy ép càng lớn thì năng suất càng cao và ngược lại. 31 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép  Số lượng trục ép:Hiệu suất ép tỷ lệ thuận với số lượng trục ép.  Tốc độ quay của trục ép: tỷ lệ nghịch với hiệu suất ép. Nếu tốc độ quay của trục ép dưới 5vòng/ph thì ảnh hưởng này không đáng kể.  Áp lực trục đỉnh: Tỷ lệ thuận với hiệu suất ép . Áp lực trục đỉnh càng cao hiệu suất ép càng lớn nhưng mía qua máy ép khó khăn , làm giảm năng suất ép. 32 Bổ sung nước vào quá trình ép Mục đích: Trích kiệt lượng đường trong tế bào cây mía  Nguyên tắc thực hiên: tưới nước vào bã mía  Các vấn đề cần lưu ý: Lượng nước so với lượng bã Nhiệt độ nước Nồng độ nước Phương cách bổ sung nước  Dựa vào phương cách bổ sung nước chia thành 2 dạng Eùp thẩm thấu Eùp khuếch tán 9 33 Các phương pháp thực hiện Eùp thẩm thấu Tưới nước trực tiếp vào các trục ép mía Nhiệt độ nước < 65 o C. Hàm lượng nước được sử dụng là khoảng 25 – 30% so với lượng mía, tức 200 – 250 lần lượng xơ. Tưới nước ngay trong khi ép Nước dùng để thẩm thấu là nước ngọt lấy từ nước ngưng tụ của các thiết bị đun nóng và cô đặc. Eùp khuếch tán Ngâm mía (hay bã mía) trong nước Nhiệt độ nước = 65 – 70oC. Hàm lượng nước được sử dụng là khoảng 260-280% so với xơ có trong cây mía Thời gian 25-30 phút Nước dùng để thẩm thấu là nước ngọt lấy từ nước ngưng tụ của các thiết bị đun nóng và cô đặc. 34 Eùp thẩm thấu 35 36 Sơ đồ nước thẩm thấu  Ép thẩm thấu đơn  Eùp thẩm thấu lặp lại 1 lần Mía H2O H2O Bã Nước mía hỗn hợp Mía H2O Bã Nước mía hỗn hợp 10 37 Sơ đồ nước thẩm thấu  Ép thẩm thấu lặp lại 2 lần (Hệ thống máy ép 4 trục)  Eùp thẩm thấu hỗn hợp Mía H2O Bã Nước mía hỗn hợp Mía H2O Nước mía 1 H2O Nước mía 2 38 Biến đổi hàm lượng đường 39 40 Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất hệ máy ép  Hàm lượng xơ mía:  Khi phần xơ trong mía nhiều  Xơ cứng, giòn/mềm  Tốc độ và kích thước trục ép:  Kích thước trục ép lớn thì khả năng nạp liệu lớn  năng suất tăng.  Tốc độ quay trục ép lớn  năng suất cao.  Số lượng trục ép:  Hệ máy ép càng nhiều thì năng suất ép càng tăng.  Thẩm thấu:  Nước thẩm thấu nhiều  Nhiệt độ nước thẩm thấu cao thì sự trích ly đường trong bã tốt nhưng lại gây trương bã, dễ xảy ra hiện tượng nghẹt trục ép, ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất. 11 41 b. Phương pháp ép khuếch tán Khuếch tán bã Khuếch tán mía. Mía Băm nhỏ Đánh tơi Eùp sơ bộ Khuếch tán Eùp kiệt I Eùp kiệt II Nước mới Nước mía hỗn hợp Bã mía N ư ơ ùc e ùp k ie ät Mía Băm nhỏ Đánh tơi Khuếch tán Eùp kiệt I Eùp kiệt II Nước mới Bã mía N ư ơ ùc e ùp k ie ät 42 Khuếch tán mía Cây mía được xử lý sơ bộ nhưng còn giữ nguyên trọng lượng (toàn bộ lượng đường) Khuếch tán bã mía Ép sơ bộ: trích ly 60-65% lượng nước mía có trong cây mía. Bã được ngâm trong thiết bị khuếch tán 43 Các yếu tố ảnh hưởng tới khuếch tán Thời gian và nhiệt độ Theo thực nghiệm thì nước mía khuếch tán ở 70 o C và thời gian là 30 phút thì hiệu suất trích ly là tốt nhất Nếu thời gian tăng cần có thiết bị lớn hơn nhiều hoặc vận tốc lưu chuyển bã trong khếch tán chậm nhưng thiết bị lớn tốn kém nhiều vốn đầu tư. Nếu vận tốc lưu chuyển chậm, chênh lệch nồng độ thấp, thì hiệu suất trích ly không cao. 44 So sánh PP khuếch tán và PP thẩm thấu Phương pháp khuếch tán Phương pháp thẩm thấu Ưu điểm  Nâng cao hiệu suất tổng thu hồi, tiết kiệm năng lượng trong quá trình lấy nước mía.  Giảm vốn đầu tư.  Chất lượng mía tốt hơn.  Lượng nước dùng ít hơn nên nhiên liệu dùng bốc hơi ít.  Nồng độ chất phi đường ít hơn Nhược điểm  Tăng nhiên liệu trong quá trình bốc hơi do nước mía hỗn hợp có nồng độ thấp.  Tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tăng tổn thất đường trong mật cuối  Khả năng trích ly đường thấp hơn  Trục ép thô, nặng , lõi trục ép bằng thép hợp kim đắt tiền, giá chế tạo bảo dưỡng cao. 12 45 So sánh phương pháp khuếch tán và phương pháp thẩm thấu 46 47 Thiết bị khuếch tán (nhà máy đường Bến Tre) 48 Bã ép (nhà máy đường Bến Tre) 13 49 Bã ép mía 50 51 Vi sinh vật trong công đoạn ép mía  Độ đường 10-14%  pH=5-5,5  Nhiệt độ 23-30oC  Các loại vi sinh vật trong nước mía: Leuconostoc : sinh ra khồi nhầy bẩn Bacillus subtilis, B. cereus, B. mensentericus sinh bào tử hiếu khí Micrococcus : không sinh bào tử hiếu khí Leuconostoc mesenteroides : sinh ra dextran, phát triển ở pH khoảng 8. Ngoài ra còn có 28 loại nấm men khác nhau. Thích hợp cho VSV 52 Tác hại của vi sinh vật  Chuyển hóa là làm mất đường trong nước mía  hàm lượng đường và độ tinh khiết của nước mía giảm.  Sinh ra các khối nhầy, dẻo bám trên các thiết bị  làm trở ngại, gây mất cân bằng trong sản xuất.  Sinh ra dextran làm tăng độ nhớt của dung dịch đường  làm cho quá trình kết tinh và ly tâm gặp khó khăn. 14 53 Hạn chế tác hại của vi sinh vật  Làm vệ sinh thường xuyên băng chuyền, máy ép, máng dẫn nước mía và thùng chứa nước mía hỗn hợp  Sau mỗi kỳ ngừng máy phải vệ sinh sạch sẽ các ngóc ngách.  Dùng nước vôi loãng hay các chất diệt khuẩn như formol, nước javel phun quét các bề mặt thiết bị để chống rỉ và diệt khuẩn. Trước khi cho chạy máy phải rửa sạch vôi để tránh tạo điều kiện cho Leoconostoc phát triển. 54 Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn ép mía Đưa qua khâu làm sạch nước mía Mía Ép mía Xác định chất lượng Cân Bốc dỡ Phân phối mía Ổn định mía lần 2 Ổn định mía lần 1 Băm vụn lần 1 Băm vụn lần 2 Tách sắt Lược nước mía Sàng bã Nước mía hổn hợp Bã nhuyễn cám Sử dụng đốt lò Chuyển tải bã mía Chuyển tải bã cám Cung cấp cho trống lọc Bã to