ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HĨA BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên : NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC Lớp : 15H2B Ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÀM SẠCH NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG SUẤT 2560 TẤN MÍA/NGÀY II CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hàm lượng đường sacaroza : 12,48% + Chất không đường : 3,11% + Thành phần xơ: 11,40% + GP bã + Hiệu suất lấy nước mía: 97,2% + Độ ẩm bã : 76,12% : 47,82% + Lượng nước thẩm thấu: chọn khoảng từ w = 22-27% III NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: - Mở đầu - Tổng quan - Chọn thuyết minh dây chuyền công nghệ - Tính cân vật chất - Tính chọn thiết bị - Kết luận - Tài liệu tham khảo IV CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ: - Bản vẽ mặt mặt cắt phân xưởng sản xuất chính.( A0 A1 mở rộng) V GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh VI NGÀY GIAO ĐỀ TÀI 12-02-2019 VII NGÀY HOÀN THÀNH: 12-05-2019 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày MỤC LỤC NHIỆM VỤ PHỤ LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính chất thành phần nước mía 1.2 Đường saccaroza .8 1.2.1 Cấu tạo 1.2.2 Tính chất sinh học .8 1.2.3 Tính chất lý học Độ hòa tan Độ nhớt Nhiệt dung riêng 10 Độ quay cực 10 1.2.4 Tính chất hóa học 10 Tác dụng axit 10 Tác dụng kiềm 10 Tác dụng nhiệt độ 11 1.3 Đường RS 11 1.3.1 Định nghĩa .11 1.3.2 Các tiêu đường RS 11 1.4 Quá trình làm nước mía 12 1.4.1 Mục đích trình làm nước mía 12 1.4.2 Nguyên lý chung trình làm nước mía .12 1.4.2.1 Tác dụng pH 13 1.4.2.2 Tác dụng nhiệt độ 14 1.4.2.3 Tác dụng chất điện ly 14 1.4.3 Các phương pháp làm .16 1.4.3.1 Phương pháp vôi 16 1.4.3.2 Phương pháp cacbonat hóa 16 SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày 1.4.3.3 Phương pháp sunfit hóa 17 CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ .19 2.1 Chọn phương pháp 19 2.1.1 Phương pháp lấy nước mía 19 2.1.2 Phương pháp làm nước mía hỗn hợp (NMHH) .19 2.2 Quy trình cơng nghệ làm nước mía sản xuất đường RS [1-49] 20 2.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 21 2.3.1 Gia vôi sơ 21 2.3.2 Gia nhiệt .22 2.3.3 Thông SO2 lần gia vơi trung hồ 23 2.3.4 Gia nhiệt .24 2.3.5 Lắng 25 2.3.6 Lọc chân không thùng quay 25 2.3.7 Gia nhiệt lần 27 2.3.8 Bốc 27 2.3.9 Sunfit hóa lần .28 2.3.10 Lọc kiểm tra 28 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .29 3.1 Công đoạn ép 29 3.1.1.Tính thành phần mía nguyên liệu .29 3.1.2 Tính nước mía nguyên 29 3.1.3 Tính bã mía .30 3.1.4 Tính nước thẩm thấu .30 3.1.5 Tính nước mía hỗn hợp( NMHH ) 30 3.2 Công đoạn làm 31 3.2.1 Các thông số tự chọn (theo tài liệu [2-215,216,230,231]) .31 3.2.2 Tính lượng lưu huỳnh SO2 31 3.2.3 Tính vơi sữa vơi 32 3.2.4 Nước mía hỗn hợp sau gia vơi sơ (NMHH sau GVSB) 33 3.2.5 Thông SO2 lần 33 3.2.6 Nước mía hỗn hợp sau gia vơi trung hòa (NMHH sau GVTH) .34 3.2.7 Tính nước bùn 34 SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày 3.2.8 Tính bùn lọc 35 3.2.9 Nước mía sau lắng 35 3.3 Công đoạn bốc – làm mật chè 37 3.3.1 Bốc 37 3.3.2 Thông SO2 lần 37 3.3.3 Lọc kiểm tra 38 CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 41 4.1 Cân định lượng 41 4.2 Thiết bị gia vôi sơ .41 4.3 Các thông số ban đầu 42 4.4 Cân cho thiết bị gia nhiệt 42 4.5 Thiết bị gia nhiệt .43 4.5.1 Thiết bị gia nhiệt 44 4.5.2 Thiết bị gia nhiệt 45 4.5.3 Thiết bị gia nhiệt 45 4.5.4 Chọn thiết bị gia nhiệt .46 4.6 Thiết bị thơng SO2 lần gia vơi trung hồ 47 4.6.1 Bộ phận sunfit hoá 47 4.6.2 Bộ phận gia vôi trung hòa .48 4.6.3 Thùng trung hòa 48 4.7 Thiết bị thông SO2 lần 49 4.8 Thiết bị lắng 49 4.9 Thiết bị lọc chân không 50 4.10 Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra) 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày PHỤ LỤC Bảng 1.1 Thành phần hóa học mía nước mía Bảng 1.2 Thành phần chủ yếu nước mía hỗn hợp sau ép Bảng 1.3 Độ hòa tan sacaroza nước Bảng 1.4 Độ hòa tan sacaroza dung dịch nước chứa loại muối Bảng 1.5 Ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ đến độ nhớt dung dịch đường Bảng 1.6 Quy định tiêu cảm quan đường trắng RS Bảng 1.7 Quy định tiêu lý hóa đường trắng RS Bảng 1.8 Tốc độ chuyển hóa sacaroza axit khác Bảng 2.1 Ảnh hưởng nhiệt dộ gia nhiệt đến hiệu làm Bảng 2.2 Ảnh hưởng cường độ SO2 đến chất lượng nước mía Bảng 3.1 Bảng tổng kết cơng đoạn ép làm nước mía Bảng 4.1 Tổng kết lượng dùng cho gia nhiệt Bảng 4.2 Bề mặt truyền nhiệt thiết bị gia nhiệt Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo sacaroza Hình 2.1 Hệ thống gia vơi có cánh khuấy [Nhà máy đường Phổ Phong-Quảng Ngãi] Hình 2.2 Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng Hình 2.3 Thiết bị lắng có cánh khuấy Hình 2.4 Trống lọc chân khơng thùng quay Hình 2.5 Hệ thống bốc hiệu Hình 4.1 Sơ đồ cân tự động Hình 4.2 Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm Hình 4.3 Thiết bị sunfit Hình 4.4 Sơ đồ thơng SO2 lần Hình 4.5 Thiết bị lắng Hình 4.6 Thiết bị lọc ống PG SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày LỜI MỞ ĐẦU Mía đường từ lâu xem ngành kinh tế mũi nhọn nhiều quốc gia Việt Nam không ngoại lệ Không cung cấp đường cho tiêu dùng sản xuất, ngành mía đường mang lại nguồn thu nhập cho nhiều nông dân, tạo công ăn việc làm cho người lao động, góp phần khơng nhỏ việc phát triển kinh tế địa phương Đối với số quốc gia, đường sản phẩm xuất quan trọng, mang nguồn thu ngoại tệ lớn [11] Đường có ý nghĩa quan trọng dinh dưỡng thể người, nguồn cung cấp lượng cao nhanh chóng cho thể (1g đường cung cấp 3,94kcal cho thể) Do đường có ý nghĩa quan trọng dinh dưỡng cho thể, hợp phần khơng thể thiếu thực đơn hàng ngày Đường ngun liệu quan trọng nhiều ngành cơng nghiệp như: công nghiệp bánh kẹo, công nghiệp đồ uống, công nghiệp lên men, công nghiệp chế biến sữa sản phẩm từ sữa, công nghiệp dược phẩm, cơng nghiệp hóa học,… Do đó,vấn đề sản xuất đường đóng vai trò quan trọng Thơng qua sách khuyến khích, định hướng hoạt động, phủ nước tạo điều kiện thuận lợi để ngành mía đường có lợi cạnh tranh hiệu thị trường [11] Trước ngưỡng cửa hội nhập đòi hỏi ngành mía đường nước phải nỗ lực tích cực tái cấu, nâng cao sức cạnh tranh Theo giới phân tích, bên cạnh thách thức hội tăng trưởng cho mía đường Việt Nam lớn thời gian tới để trụ vững được, doanh nghiệp lĩnh vực mía đường phải có tiềm lực mạnh [12] Trong mía đường giới bão hòa ngành đường Việt Nam tiếp tục tăng trưởng Một thuận lợi ngành đường Việt Nam, theo chuyên gia lĩnh vực mía đường, cấu dân số trẻ Việt Nam hội cho ngành tiêu dùng phát triển tương lai Gia tăng tỷ lệ dân số sẵn sàng chi trả giá cao cho sản phẩm thực phẩm an toàn cho sức khỏe động lực tăng cầu tiêu thụ đường [12] Do việc nâng cao, kiểm sốt chất lượng đường thành phẩm vấn đề đáng quan tâm nhà máy sản xuất Để sản xuất đường đạt chất lượng tốt, nhà máy cần kiểm soát chặt chẽ tất công đoạn: từ nhập nguyên liệu đến thành phẩm Và công đoạn làm công đoạn quan trọng định chất lượng đường thành phẩm Hiểu vai trò đó, đồ án thiết kế em thực nhiệm vụ “Thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS” SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính chất thành phần nước mía Mía nguyên liệu để chế biến đường, q trình gia cơng điều kiện kỹ thuật chế biến đường vào mía, đặc biệt tính chất thành phần nước mía Do đó, trước tiên cần nắm vững cách có hệ thống tính chất thành phần mía Thành phần hóa học mía tùy thuộc vào giống mía, thổ nhưỡng, khí hậu, mức độ chín sâu bệnh… Bảng 1.1 Thành phần hóa học mía nước mía [2-13] Thành phần Thành phần mía - Nước - Đường - Xơ - Đường khử - Chất khơng đường khác Thành phần nước mía Chất rắn hòa tan Phần đường - Sacaroza - Glucoza - Fructoza Các loại muối - Muối axit vô - Muối axit hữu - Axit hữu tự Chất không đường hữu khác - Anbumin - Tinh bột - Chất keo - Chất béo, sáp mía Chất không đường chưa xác định Hàm lượng (%) 70 – 75 - 15 10 - 16 0,01 - 1-3 100 75 – 92 70 – 88 2–4 2–4 3,0 – 7,5 1,5 – 4,5 1,0 – 3,0 0,5 -2,5 0,5 – 0,6 0,001 – 0,05 0,3 – 0,6 0,05 – 0,15 3,0 – 5,0 Lúc mía chín, phần đường cao, chất khơng đường thấp, độ tinh khiết tương đối cao, đồng thời phần nước giảm, phần xơ tăng lên [2-12,13] SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Bảng 1.2 Thành phần chủ yếu nước mía hỗn hợp sau ép [3-12] Thành phần Hàm lượng (%) Đường - Sacharoza Glucoza Fructoza 12,00 0,90 0,50 - Xenluloza Pentosan Araban Linhin 5,50 2,00 0,50 2,00 Xơ Chất không đường hữu - Protein - Amit - Acid amin - Acid nitoric - NH3 - Xantin Chất không đường vô - SiO2 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 P2O5 SO2 Cl 0,12 0,07 0,21 Vết Vết 0,25 0,12 0,01 0,02 0,01 Vết 0,07 0,02 Vết Chất béo sáp - Pectin Acid tự Acid kết hợp Nước 1.2 Đường saccaroza 0,20 0,08 0,12 80 - 85 1.2.1 Cấu tạo Sacaroza thành phần quan trọng mía, sản phẩm cơng nghiệp sản xuất đường, disacarit có công thức phân tử C12H22O11 Trong lượng phân tử 342,30 SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Sacaroza cấu tạo từ hai đường đơn α,d-glucoza β,d-fructoza Công thức cấu tạo sacaroza biểu diễn sau: Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo sacaroza Theo công thức trên, sacaroza α,d-glucopỷanozit - β,d-fructofuranozit [1-11,12] 1.2.2 Tính chất sinh học Sacaroza có tính ức chế mạnh việc tổng hợp vitamin B1 thể Dùng đường q nhiều khơng có lợi, người lao động nặng, bổ sung vitamin B1 khơng đủ, chuyển hóa gluxit sinh ứa lactat, dễ tăng mệt mỏi (ứa nhiều sinh phù) Ngoài ăn nhiều đường lúc, lượng đường máu tăng đột ngột đến 200 – 400 mg% (giới hạn 80 – 120 mg%) tế bào tủy không tạo đủ lượng insulin làm cho vệc chuyển đường glucoza thành glucogen để dự trữ gan cơ, thận làm việc tải đường theo nước giải ngồi [1-12] 1.2.3 Tính chất lý học Tinh thể đường saccaroza thuộc hệ đơn tà, suốt không màu Tỷ trọng 1,5878, nhiệt độ nóng chảy 186-1880C Nếu ta đưa từ từ đến nhiệt độ nóng chảy đường biến thành dạng đặc sệt suốt Nếu kéo dài thời gian đun đem đun nhiệt độ cao, đường bị nước bị thủy phân biến thành caramel Độ hòa tan Độ hòa tan đường saccaroza nước tăng theo chiều tăng nhiệt độ Độ hòa tan saccaroza phụ thuộc vào chất khơng đường có dung dịch đường Đường saccaroza khơng hòa tan dầu hỏa, chloroform, CCl4, CS2, benzene, tecpen, ancol, glixerin khan Trong dung dịch ancol có nước, saccaroza hòa tan Đường sacaroza hòa tan giới hạn alanine, piridin, etyl axetat, amyl axetat, phenol ammoniac SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Bảng 1.3 Độ hòa tan sacaroza nước [1-13] Nhiệt độ (0C) 10 20 30 40 50 Độ hòa tan (g sacaroza/100g nước) 179,20 190,50 203,90 219,50 238,10 260,10 Nhiệt độ (0C) 60 70 80 90 100 Độ hòa tan (g sacaroza/100g nước) 287,36 302,50 362,20 415,70 487,20 Bảng 1.4 Độ hòa tan sacaroza dung dịch nước chứa loại muối [1-13,14] Nhiệt độ (0C) 30 70 Lượng muối (g/100g dung dịch) 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 Độ hòa tan (g sacaroza/100g dung dịch ) KCl KBr KNO3 NaCl CaCl2 219,5 216,0 221,0 228,0 237,5 320,5 320,0 334,0 345,0 357,0 370,0 384,0 219,5 218,0 220,0 224,0 228,0 320,5 324,0 328,0 334,0 341,0 349,0 357,0 219,5 217,0 219,5 210,0 219,5 197,0 320,5 321,0 324,0 327,0 331,0 334,0 337,0 320,5 323,0 330,0 344,0 361,0 384,0 406,0 320,5 295,0 286,0 286,0 295,0 308,0 327,0 Độ nhớt Độ nhớt dung dịch đường tăng theo chiều nồng độ giảm theo chiều tăng nhiệt độ Bảng 1.5 Ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ đến độ nhớt dung dịch đường [2-14] Nồng độ (%) 20 40 60 70 200C 1,96 6,21 58,93 485,0 SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B Độ nhớt, 10-2 n.s/m2 400C 600C 1,19 0,81 3,29 0,91 21,19 9,69 114,80 39,10 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 700C 0,59 1,32 5,22 16,90 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày KL bùn khơ = KL bùn lọc kiểm tra x = 5,12 x = 1,6384 (tấn/ngày) Theo thực tế sản xuất, lượng đường tổn thất theo bùn khô 15% [2-231] KL đường tổn thất = KL bùn khô x 15% = 1,6384 x 15% = 0,24576 (tấn/ngày) KL mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = KL mật chè sau thông SO2 lần – KL bùn lọc kiểm tra = 623,961 – 5,12 = 618,841 (tấn/ngày) KL chất khô mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = KL chất khô mật chè sau thông SO2 lần - KL bùn khô = 374,65 – 1,6384 = 373,012 (tấn/ngày) KL đường mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = KL đường chè – KL đường tổn thất = 304,781 – 0,24576 = 304,535 (tấn/ngày) Nồng độ chất khô mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = x100 = x 100 = 60,28% Với Bx = 60,28 %, theo công thức nội suy tra bảng 1.86 [4-61], ta có khối lượng riêng dung dịch đường 20 oC = 1290,387 (kg/m3 ) = 1,290387 (tấn/m3) Thể tích mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = = = 479,58 (m3/ngày) % mật chè tinh so với mía = x 100 = x 100 = 24,17% 10 Độ tinh khiết mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra (AP) = x 100 = x 100 = 81,64% 10 Chênh lệch độ tinh khiết trước sau làm = Độ tinh khiết mật chè đặc – Độ tinh khiết NMHH = 81,64 – 80,17 = 1,47% 11 Hiệu suất làm = x 100 = x 100 = 9,08% SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 38 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 39 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Bảng 3.1 Bảng tổng kết cơng đoạn ép làm nước mía ST T Hạng mục AP (%) Bx (%) Chất khô (tấn/ngày ) Nước mía hỗn hợp (NMHH) Bã Nước thẩm thấu CaO có hiệu so với mía Vơi Sữa vơi NMHH sau GVSB NMHH sau thông SO2 lần NMHH sau GVTH Nước bùn Nước lắng Bùn lọc Nước lọc Chè Mật chè thô (sau bốc chè trong) Chè đặc sau thông SO2 lần Mật chè tinh 80,17 30,1 387,344 10 11 12 13 14 15 16 17 11,76 29,68 29,83 389,054 391,844 29,04 395,254 81,64 SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B Thể tích (m3/ngày) 1139,456 581,83 691,2 4,096 5,12 71,36 1310,76 1313,55 68,09 1162,58 1164,32 26,44 373,954 373,954 1361,12 340,28 1020,84 66,56 393,528 1414,368 623,265 60,04 374,65 623,961 484,076 60,87 373,012 618,841 479,58 21,3 81,5 Khối lượng (tấn/ngày ) 1286,97 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 1210,52 128,41 1307,03 552,11 40 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 4.1 Cân định lượng Thiết kế cân định lượng chất lỏng khơng gas tự động loại nước mía/mẻ  Khối lượng nước mía hỗn hợp qua cân: 1286,97 (tấn/ngày) = 53,624 (tấn/h) (bảng 3.1)  Thể tích nước mía hỗn hợp qua cân: 47,48 m3/h  Số mẻ giờ: = 26,812 mẻ  �27 mẻ Thể tích mẻ qua cân: V' = V/số mẻ = = 1,759 (m3/mẻ)  Thể tích thùng cân: Vt = V'/ Với  hệ số chứa đầy Chọn  = 0,85  Vt = = 2,069 (m3) Thùng cân có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt: Chọn D = (m), d= 0,25 (m), h2 = 0,7 m Gọi V2 thể tích hình nón cụt V2 = = = 0,241 (m3) Hình 4.1 Sơ đồ cân tự động V1 = Vt − V2 = 2,069 – 0,241 = 1,828 (m3) Chiều cao phần trụ h1: h1 = = 2,327 (m) Chiều cao thiết bị H = h1 + h2 = 2,327 + 0,7 = 3,027 (m) Vậy kích thước thùng cân là: D×H =1000 × 3027 mm 4.2 Thiết bị gia vôi sơ Chọn thiết bị gia vơi sơ loại hình trụ, làm việc liên tục có cánh khuấy Thể tích NMHH sau gia vơi sơ bộ: V = 1162,58 (m3/ngày) = 48,44 (m3/h) (bảng 3.1) Thể tích thùng: Vt = (m3) Trong đó: V : Thể tích nước mía, (m3/h) T : Thời gian nước mía lưu thùng Chọn T = phút  : Hệ số chứa đầy, chọn  = 0,8 n : Số lượng thùng, n =  Vt = = 5,05 (m3) SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 41 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Chọn đường kính thùng D = 1,5 m Chiều cao thùng: H = = 2,858 (m) Do đó, kích thước thiết bị: D × H = 1500 × 2858 mm 4.3 Các thông số ban đầu Gia nhiệt nước mía hỗn hợp, nước mía trung hòa (phương pháp SO2) Nguồn nhiệt: thải thứ Để chọn diện tích gia nhiệt hợp lý, nhiệt độ gia nhiệt T nhiệt dộ sau gia nhiệt nước mía t2 cần đạt khoảng cách sau:  Nhiệt độ thứ hiệu đem gia nhiệt I : 890C  Nhiệt độ thứ hiệu đem gia nhiệt II : 1120C  Nhiệt độ thứ hiệu đem gia nhiệt III : 1220C Do thiết kế, để lợi dụng hợp lý thứ, tiết kiệm hơi, gia nhiệt nước mía thường dùng hai cấp, đơi ba cấp 4.4 Cân cho thiết bị gia nhiệt Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt độ nước mía từ tđ đến nhiệt độ sôi ts xác định theo công thức sau: [9-191] (4.1) Trong đó: G: khối lượng nước mía vào gia nhiệt, kg/h C: nhiệt dung riêng nước mía, kcal/kg0C C = 1- 0,006 × Bx [2-254] (4.2) Δt = tc –tđ : hiệu nhiệt dộ trước sau đun nón, 0C β : hệ số tổn thất nhiệt xạ, β = 1,03-1,1 [9-192] Theo cơng thức (4.1) (4.2) ta có bảng sau: SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 42 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Bảng 4.1 Tổng kết lượng dùng cho gia nhiệt ST Hạng mục Gia nhiệt I Gia nhiệt II Gia nhiệt III 54615 56713,33 58932 1,05 1,07 1,1 25-60 29,68 58-100 29,04 100-115 26,44 0,82192 0,82576 0,84136 1649676,65 2104612,07 818119,9541 T KL dung dịch G (kg/h) Hệ số tổn thất nhiệt β Phạm vi gia nhiệt Nồng độ chất khô Bx (%) Nhiệt dung riêng dung dịch (kcal/kg0C) C= 1-0,006 × Bx Nhiệt lượng Q (kcal/h) Nhiệt lượng đun nóng lần I hiệu III cung cấp Nhiệt lượng đun nóng lần II hiệu II cung cấp Nhiệt lượng đun nóng lần I hiệu I cung cấp 4.5 Thiết bị gia nhiệt Chọn thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm Bề mặt truyền nhiệt tính theo cơng thức: (m2) [7-60] Trong đó: Q : nhiệt lượng dùng để gia nhiệt (kcal/h) ΔtTB : hiệu số nhiệt độ có ích, 0C [7-66] Trong đó: Δtđ = T − tđ , Δtc = T − tc T: nhiệt độ đốt, 0C tđ: nhiệt độ nước mía trước gia nhiệt, 0C tc: nhiệt độ nước mía sau gia nhiệt, 0C K: hệ số truyền nhiệt, (kcal/m2.0C) với [10-35] V: vận tốc nước mía ống, chọn V = 1,5 m/s SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 43 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Bảng 4.2 Bề mặt truyền nhiệt thiết bị gia nhiệt Q T tđ tc K F (kcal/h) (oC) (oC) (oC) (oC) (kcal/h.m2.0C) (m2) Gia nhiệt 1649676,659 89 25 60 53,67 552,23 55,66 Gia nhiệt 2104612,076 112 58 100 27,96 694,94 108,31 Gia nhiệt 818119,9541 122 100 115 13,11 756,990 82,44 4.5.1 Thiết bị gia nhiệt Thiết bị có diện tích truyền nhiệt F = 55,66 (m2) Xếp ống truyền nhiệt theo kiểu sáu cạnh đều, kích thước thiết bị tính sau: Đường kính thiết bị tính theo cơng thức: Dtr = 1,05 × [7-119] Trong đó: nc: số ống tiêu chuẩn t: bước ống, t = (1,3 �1,6)dn, chọn t = 1,5dn K: hệ số xếp ống, K=0,7 �0,85, chọn K = 0,8 Đường kính ống dn = 45 mm Chọn chiều dài ống truyền nhiệt l = (m) Số ống truyền nhiệt: = 98,48 Số ống qui chuẩn nc = 127 (ống) [5-48] Bước ống t =1,5 x 0,045 = 0,068(m) = 0,900 (m) Chọn bề dày thiết bị 1,5(cm) Đường kính ngồi thiết bị Dn = Dtr + = 0,900 + x 0,015 = 0,93 (m) Chọn khoảng cách từ bề mặt ống đến bề mặt thiết bị: 0,25(m) Chiều cao thiết bị H = + 0,25 × = 4,5 (m) Do đó, kích thước thiết bị: D × H = 930 × 4500 (mm) 4.5.2 Thiết bị gia nhiệt Thiết bị có diện tích truyền nhiệt F = 108,31 (m2) Xếp ống truyền nhiệt theo kiểu sáu cạnh đều, kích thước thiết bị tính sau: Đường kính thiết bị tính theo cơng thức: Dtr = 1,05 × [7-119] Trong đó: nc: số ống tiêu chuẩn t: bước ống, t = (1,3 �1,6)dn, chọn t = 1,5dn K: hệ số xếp ống, K=0,7 �0,85, chọn K = 0,8 Đường kính ống dn = 45 mm SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 44 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Chọn chiều dài ống truyền nhiệt l = (m) Số ống truyền nhiệt: = 191,53 Số ống qui chuẩn nc = 241 (ống) [5-48] Bước ống t =1,5 x 0,045 = 0,068(m) = 1,239 (m) Chọn bề dày thiết bị 1,5(cm) Đường kính ngồi thiết bị Dn = Dtr + = 1,239 + x 0,015 = 1,269 (m) Chọn khoảng cách từ bề mặt ống đến bề mặt thiết bị: 0,25(m) Chiều cao thiết bị H = + 0,25 × = 4,5 (m) Do đó, kích thước thiết bị: D × H = 1269 × 4500 (mm) 4.5.3 Thiết bị gia nhiệt Thiết bị có diện tích truyền nhiệt F = 82,44 (m2) Xếp ống truyền nhiệt theo kiểu sáu cạnh đều, kích thước thiết bị tính sau: Đường kính thiết bị tính theo cơng thức: Dtr = 1,05 × [7-119] Trong đó: nc: số ống tiêu chuẩn t: bước ống, t = (1,3 �1,6)dn, chọn t = 1,5dn K: hệ số xếp ống, K=0,7 �0,85, chọn K = 0,8 Đường kính ống dn = 45 mm Chọn chiều dài ống truyền nhiệt l = (m) Số ống truyền nhiệt: = 145,86 Số ống qui chuẩn nc = 187 (ống) [5-48] Bước ống t =1,5 x 0,045 = 0,068(m) = 1,092 (m) Chọn bề dày thiết bị 1,5(cm) Đường kính ngồi thiết bị Dn = Dtr + = 1,092 + x 0,015 = 1,122 (m) Chọn khoảng cách từ bề mặt ống đến bề mặt thiết bị: 0,25(m) Chiều cao thiết bị H = + 0,25 × = 4,5 (m) Do đó, kích thước thiết bị: D × H = 1122 × 4500 (mm) 4.5.4 Chọn thiết bị gia nhiệt SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 45 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Chọn thiết bị có diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn F = 108,31 (m2) Kích thước thiết bị: D × H = 1269 × 4500 (mm) Số lượng: thiết bị thiết bị dự phòng cho lần gia nhiệt Hình 4.2 Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 46 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày 4.6 Thiết bị thơng SO2 lần gia vơi trung hồ Chọn thiết bị trung hòa kiểu phun đường ống hút đứng [7-97] Thiết bị gồm phần chính: phần thiết bị thơng SO2, phần thiết bị trung hòa, phần thùng trung hòa D Hình 4.3 Thiết bị sunfit hóa - gia vơi trung hòa 4.6.1 Bộ phận sunfit hố hatrung hòa Thể tích phận sunfit hóa: (m3) Trong đó: V1: Thể tích nước mía vào, (m3) (bằng thể tích nước mía sau gia vơi sơ bộ) V1 = 1162,58 (m3/ngày) = 48,44 (m3/h) (bảng 3.1) t: Thời gian nước mía lưu lại thiết bị, t = phút  : Hệ số chứa đầy,  = 0,6 n : Số thiết bị, n = � Vt = 6,728 (m3) Chọn đường kính phận sunfit hóa: D1 = 1500 (mm), đường kính đáy phận sunfit hóa D2 = 400 (mm) Chiều cao phần chóp: hchóp = 450 (mm) Vchóp = = 0,945 (m3) Vậy Vtrụ = Vt – Vchóp = 6,728 – 0,945 = 5,783 (m3) Chiều cao hình trụ: htrụ = = 3,273 (m) � h1 = htrụ + hchóp = 3273 + 450 = 3723 (m) SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 47 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày 4.6.2 Bộ phận gia vơi trung hòa Thiết bị dạng hình trụ, nằm thơng SO2 Chọn: Ðường kính thiết bị: D2 = 400 (mm) Chiều cao thiết bị: h2 = 3500 (mm) 4.6.3 Thùng trung hòa + Thể tích nước mía sau trung hòa: V2 = 1210,52 (m3/ngày) = 50,44 (m3/h) (bảng 3.1) + Thể tích thùng trung hòa: Vt = (m3) Trong đó: Vt : Thể tích thùng (m3) V1 : Thể tích nước mía sau trung hòa (m3) t : Thời gian nước mía lưu lại thiết bị, t = (phút)  : Hệ số chứa đầy, chọn  = 0,85 n: số thiết bị, n = => Vt = = 4,95 (m3) Chọn đường kính thùng trung hòa: D3 = 2000 (mm) Chiều cao thùng trung hòa: H3 = = = 1,576 (m) => D × H = 2000 × 1576 mm SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 48 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày 4.7 Thiết bị thông SO2 lần Chọn thiết bị thông SO2 liên tục loại tháp Cấu tạo: Thiết bị có thân hình trụ, bên thiết bị có lắp ngăn, nước mía vào từ đỉnh thiết bị, khí SO2 ngược từ lên, nhờ phận vòi phun mà nước mía phân phối thiết bị tăng hiệu suất hấp thụ SO2 , thiết bị làm việc điều kiện chân không Thể tích mật chè vào V1 = 23 (m3 /h) (bảng 3.1) Vt : Thể tích thùng (m3) Chọn thời gian lưu t = phút Hệ số chứa đầy  = 0,6 n: số thiết bị, n = � Vt = = 3,194 (m3) Hình 4.4 Sơ đồ thơng SO2 lần Chọn đường kính thiết bị D = 1(m) Chiều cao thiết bị là: H = = = 1,807 (m) => D x H = 1000 x 1807 mm 4.8 Thiết bị lắng Chọn thiết bị lắng liên tục, gồm ngăn, ngăn ngăn phân phối, bên có cánh khuấy + Bề mặt chung tính theo cơng thức: , (m2) [10] Trong đó: Q0 : Thể tích nước mía hỗn hợp vào lắng, (m3/h) Q0=1210,52 (m3/ngày) = 50,44 (m3/h)(bảng 3.1) Q2 : thể tích nước bùn Q2 = 128,41 (m3/ngày) = 5,35 (m3/h) V0: tốc độ lắng, m = 0,3 �0,6 (m/h) [10-50] D h1 Chọn m = 0,6 (m/h) Vậy F = = 75,15(m2) + Diện tích lắng ngăn: f = = 15,03 (m2) SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh d h2 49 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày + Ðường kính thiết bị: = = 4,37 (m) + Thể tích thiết bị lắng: , (m3) Trong đó: V : Thể tích nước mía lắng, V = 50,44 (m3/h)Hình 4.5 Thiết bị lắng T : Thời gian nước mía lưu thiết bị, T = 2(h) [7-176]  : Hệ số chứa đầy,  = 0,9 n : Số thiết bị, chọn n =  Vt = = 112,09 (m3) + Tính kích thước chủ yếu thùng lắng Chọn  = 150, đường kính đáy chóp cụt: d = 2000 (mm) Chiều cao chóp nón cụt: h2 = = = 0,318 (m)  Thể tích phần nón cụt: V2 = (D2 + d2 + Dd) = 2,65 (m3)  Thể tích phần hình trụ: V1 = Vt −V2 = 112,09 – 2,65 = 109,44 (m3)  Chiều cao phần hình trụ: h1 = = 7,297 (m) Vậy chiều cao toàn thiết bị là: H = h1 + h2 = 7,297 + 0,318 = 7,615 (m) 4.9 Thiết bị lọc chân không Chọn thiết bị lọc chân không thùng quay + Thể tích nước bùn đem lọc: V = 128,41 (m3/ngày) = 5,35 (m3/h) (bảng 3.1) + Diện tích lọc: F =, (m2) [7-219] Trong đó: V : Thể tích nước bùn, (m3/h) C : Tốc độ lọc, chọn C= 0,02 (m3/m2.phút) (Thực nghiệm)  : Hệ số sử dụng diện tích lọc,  = 0,25 �0,3 Chọn  = 0,3  F = = 14,861 (m2) Chọn đường kính thùng D = 1,5 (m)  Chiều dài thùng quay L= = 3,154 (m) Chọn thiết bị lọc chân không với đặc tính kỹ thuật sau: + Kích thước thùng lọc: D x L = 1500 × 3154 (mm) + Số lượng thiết bị: 4.10 Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra) Thể tích mật chè lọc: V = 552,11 (m3/ngày) = 23,005 (m3/h) (bảng 3.1) Diện tích lọc: F =, (m2) Trong đó: V : Thể tích mật chè lọc, (m3/h) SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 50 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày C : Tốc độ lọc, chọn C = 0,025 (m3/m2.phút) (Thực nghiệm)  : Hệ số sử dụng diện tích lọc,  = 0,3  F = = 51,122 (m2) Chọn thiết bị lọc ống PG-40, với đặc tính kĩ thuật sau: + Diện tích lọc: 40 m2 + Đường kính D: 800 mm + Chiều cao tổng: 2565 mm + Chiều cao H1: 1565 mm + Chiều cao H2: 700 mm + H3 : 1000 mm Số lượng máy lọc cần dùng: N == 1,278 Chọn máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh, Bài giảng Công nghệ sản xuất đường- bánh kẹo, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2017 [2] PGS Nguyễn Ngộ, Cơng nghệ đường mía, Trường ĐHBK Hà Nội, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội (2011) https://www.slideshare.net/HangBui13/nguyn-ng-cng-ngh-ng-ma [3] Lương Nguyên Thành, Công nghệ chế biến đường sản phẩm đường https://www.slideshare.net/luongnguyenthanh/cong-nghe-che-bien-duong-va-san-phamduong [4] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (hiệu đính), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004 [5] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004 [6] Phạm Xuân Toàn, Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm – Tập Các trình thiết bị truyền nhiệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2008 [7] GS Lê Văn Lai (biên dịch), Làm nước mía phương pháp sunfit hóa, Nhà xuất nơng nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 51 Hình 4.6 Thiết bị lọc ống PG Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày https://www.ebookbkmt.com/2016/06/sach-scan-lam-sach-nuoc-mia-bang-phuong.html [8] Trần Mạnh Hùng (chủ biên) – Lương Văn Bình – Bùi Thị Lẻ - Phạm Thanh Sơn, Giáo trình Cơng nghệ sản xuất đường mía, Bộ NN&PTNT, Trường công nhân điện II, Nhà xuất nông nghiệp, Hà Nội – 2000 https://xemtailieu.com/tai-lieu/giao-trinh-cong-nghe-san-xuat-duong-mia-tran-manhhung-va-nhung-nguoi-khac-1150427.html [9] PGS Nguyễn Ngộ (1984), Cơng nghệ sản xuất đường mía, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [10] PGS Nguyễn Ngộ (1998), Cơ sở thiết kế nhà máy đường mía - chương trình đào tạo mía đường, Hà Nội [11] Huỳnh Thu, Chính sách cho ngành mía đường: Bài tốn khó giải? Kỳ 1: Chính sách nước khu vực Đơng Nam Á, 14:35 27/02/2019, Diễn đàn báo Công Thương https://congthuong.vn/chinh-sach-cho-nganh-mia-duong-bai-toan-kho-giai-ky-1-chinhsach-tai-cac-nuoc-khu-vuc-dong-nam-a-116298.html [12] Hà Nguyên, Cơ hội cho ngành mía đường Việt Nam, 22:47 23/03/2019, Báo Đầu tư chứng khoán https://tinnhanhchungkhoan.vn/chuyen-dong-doanh-nghiep/co-hoi-nao-cho-nganh-miaduong-viet-nam-223368.html SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 52 ... PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 19 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày 2.2 Quy trình cơng nghệ làm nước mía sản xuất đường RS [1-49] Nước mía hỗn hợp Ca(OH)2... phương pháp làm SVTH: Nguyễn Thị Bích Ngọc- 15H2B GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 15 Đồ án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Trong cơng nghệ sản xuất đường phương... án thiết kế phân xưởng làm nhà máy sản xuất đường RS suất 2560 mía/ngày Tác dụng kiềm Đường sacaroza môi trường kiềm tương đối ổn định Lúc pH khoảng 9,0, tác dụng nhiệt, đường sacaroza bị phân