Kiểm soát ô nhiễm môi trường từ hoạt động sản xuất mía đường
Mục lục
Chương 1: Mở Đầu..........................................................................................................5
1.1 Đặt vấn đề...................................................................................................................5
1.2 Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................................6
1.3 Nội dung nghiên cứu..................................................................................................6
1.4 Đối tượng nghiên cứu.................................................................................................6
1.5 Ý nghĩa của đề tài.......................................................................................................6
Chương 2: Tổng Quan.....................................................................................................7
2.1 Tổng quan về ngành sản xuất đường........................................................................7
2.1.1 Trên thế giới.............................................................................................................7
2.1.2 Nước ta..................................................................................................................... 9
2.2 Quy trình công nghệ sản xuất đường......................................................................13
2.2.1 Nguyên liệu mía đầu vào.......................................................................................13
2.2.1.1 Phân loại.............................................................................................................. 13
2.2.1.2 Thu họach và bảo quản mía...............................................................................13
2.2.2 Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía quy mô lớn hiện đại .................13
2.2.2.1 Sơ đồ công nghệ..................................................................................................14
2.2.2.2 Thuyết minh quy trình.......................................................................................15
2.2.2.2.1 Trích nước mía................................................................................................15
2.2.2.2.2 Làm sạch nước mía..........................................................................................16
1
2.2.2.2.3 Lọc bùn.............................................................................................................19
2.2.2.2.4 Tẩy màu............................................................................................................19
2.2.2.2.5 Bốc hơi nước mía.............................................................................................20
2.2.2.2.6 Kết tinh đường.................................................................................................21
2.2.2.2.7 Phương pháp nấu đường.................................................................................23
2.2.2.2.8 Ly tâm..............................................................................................................25
2.2.2.2.9 Sấy đường.........................................................................................................25
2.2.2.2.10 Vận chuyển và bảo quản đường...................................................................26
2.2.3 Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía quy mô nhỏ truyền thống.........26
2.2.3.1 Sơ đồ công nghệ ................................................................................................26
2.2.3.1 Thuyết minh quy trình.......................................................................................27
2.2.3.2.1 Ép mía..............................................................................................................27
2.2.3.2.2 Tinh chế nước mía...........................................................................................27
2.2.3.2.3 Chưng cất.........................................................................................................27
2.2.3.2.4 Kết tinh đường.................................................................................................27
2.2.3.2.5 Phân tách..........................................................................................................27
2.2.3.2.6 Chưng cất.........................................................................................................28
2
Chương 3: Các Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường Phát Sinh Trong Quá Trình Sản
Xuất................................................................................................................................. 29
3.1 Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển,bảo quản.............29
3.2 Nước thải................................................................................................................... 29
3.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải trong quá trình sản xuất...................................29
3.2.2 Đặc trưng của nước thải nhà máy đường............................................................30
3.3 Khí thải...................................................................................................................... 32
3.4 Chất thải rắn.............................................................................................................32
3.5 Ô nhiễm mùi.............................................................................................................33
Chương 4: Kiểm Soát Ô Nhiễm Trong Toàn Bộ Quy Trình Sản Xuất Mía Đường..34
4.1 Các phương pháp xử lý nước thải..........................................................................34
4.1.1 Hạn chế mất đường theo nước thải......................................................................34
4.1.2 Tồn trữ nước thải..................................................................................................34
4.1.3 Hồi lưu nước thải...................................................................................................34
4.1.4 Lọc nước thải.........................................................................................................35
4.1.5 Xử lý nước thải bằng vi sinh.................................................................................35
4.2 Áp dụng sản xuất sạch hơn trong toàn bộ quy trình sản xuất..............................35
4.3 Các giải pháp không tốn chi phí và chi phí thấp....................................................36
4.3.1 Tuần hoàn nước làm mát......................................................................................36
4.3.2 Giảm tiêu thụ điện.................................................................................................37
3
4.3.3 Giảm tiêu thụ than................................................................................................37
4.4 Các giải pháp đầu tư lớn..........................................................................................37
4.5 Kế hoạch giám sát môi trường................................................................................39
Chương 5: Công Nghệ Xử Lí Nước Thải......................................................................40
5.1 Công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ và trung bình..........................................40
5.1.1 Sơ đồ công nghệ.....................................................................................................40
5.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ........................................................................40
5.2 Công nghệ xử lý nước thải quy mô lớn...................................................................42
5.2.1 Sơ đồ công nghệ.....................................................................................................42
5.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ........................................................................43
Chương 6: Kết Luận Và Kiến Nghị..............................................................................44
6.1. Kết luận.................................................................................................................... 44
6.2 Kiến nghị...................................................................................................................44
Chương 7: Tài Liệu Tham Khảo...................................................................................45
Danh sách nhóm 6..........................................................................................................46
4
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề.
Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí
quan trọng trong nền kinh tế nước ta.Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được
700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.Trong những năm
gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không
ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm.
Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lượng lớn
các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phoátpho. Caùc chaát naøy deã bò
phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät, gaây muøi thoái laøm oâ nhieãm nguoàn nöôùc tieáp nhaän.
Phaàn lôùn chaát raén lô löûng coù trong nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng ôû
daïng voâ cô. Khi thaûi ra moâi tröôøng töï nhieân, caùc chaát naøy coù khaû naêng laéng vaø taïo
thaønh moät lôùp daøy ôû ñaùy nguoàn nöôùc, phaù huûy heä sinh vaät laøm thöùc aên cho caù.Lôùp
buøn laéng naøy coøn chöùa caùc chaát höõu cô coù theå laøm caïn kieät oxy trong nöôùc vaø taïo
ra caùc lọai khí nhö H2S, CO2, CH4. Ngoaøi ra, trong nöôùc thaûi coøn chöùa moät löôïng
ñöôøng khaù lôùn gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc.
Để hạn chế ô nhiễm môi trường do các nhà máy sản xuất đường gây ra, nhóm đã
đề xuất một số biện pháp nhằm “Kiểm soát ô nhiễm môi trường từ hoạt động sản
xuất mía đường”cụ thể như: cải tiến dây chuyền công nghệ sản xuất; thay thế
nguyên, nhiên liệu gây ô nhiễm nặng bằng những nguyên, nhiên liệu sạch hơn; thực
hiện sản xuất sạch hơn và quản lý nội vi nhà máy…
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Kiểm soát ô nhiễm phát sinh trong toàn bộ quy trình sản xuất mía đường
của nhà máy.
Đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp.
5
Đưa ra giải pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm nhằm nâng cao lợi ích kinh
tế và môi trường.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất mía đường.
Hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải, khí thải, chất thải rắn, mùi, tiếng
ồn,…. từ quá trình sản xuất đường
Áp dụng sản xuất sạch hơn trong toàn bộ quy trình sản xuất và kiểm soát các
dạng ô nhiễm phát sinh.
1.4 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các loại chất thải phát sinh trong hoạt động sản xuất
đường saccharose từ mía. Trong đó, nước thải là đối tượng được chú trọng nghiên
cứu hơn cả. Bởi đây là một trong những loại nước thải gây ô nhiễm nặng nề cho
môi trường do tải lượng ô nhiễm hữu cơ cao, nước thải có tính acid, lượng vi sinh
vật trong nước thải khá lớn và có độ màu cao. Khi thải ra kênh rạch không thông
qua quá trình xử lý có thể gây nguy hại cho hệ động thực vật thủy sinh, gây mùi
hôi thối do phân hủy kị khí.
Các dạng ô nhiễm khác như: khí thải, chất thải rắn, ô nhiễm mùi và tiếng ồn.
1.5 Ý nghĩa của đề tài
Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm môi trường trong toàn bộ
chu trình sản xuất của nhà máy,góp phần giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường tự
nhiên và ảnh hưởng đến sức khỏe con người do chất thải phát sinh từ hoạt động sản
xuất mía đường gây ra.
6
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1.
Tổng quan về ngành sản xuất đường.
2.1.1
Trên thế giới
Ngành mía đường trên thế giới phát triển khá lâu đời, vào khoảng thế kỷ 16, khi sự
khai thác đầu tiên được hình thành ở Puerto Rico, rồi đến Cuba, nguyên liệu sản xuất
đường chủ yếu lúc này là cây mía, vì thế sản lượng đường thu được không cao. Cho
đến thế kỷ 19, khi chúng ta biết tinh lọc ra đường từ cây củ cải đường, đã mở ra một
ngành công nghiệp sản xuất đường ở Châu Âu. Từ đó, sản xuất đường đạt đượcnhiều
đột phá: từ khoảng 820,000 tấn vào đầu những năm đầu cách mang công nghiệp,đến
18 triệu tấn trước chiến tranh thế giới I (1914 - 1918).
Hiện nay, trên thế giới, sản xuất đường đạt khoảng 160 triệu tấn/năm. Các nước
sản xuất đường lớn trên thế giới là Brazil, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc chiếm 50%
sản lượng và 56% xuất khẩu của thế giới. Theo báo cáo mới nhất từ Hiệp hội mía
đường thế giới ISO, sau 2 năm nhu cầu tiêu thụ vượt tổng cung thế giới lên đến 15
triệu tấn, lượng đường tồn kho đang ở mức rất thấp và phải cần ít nhất 2 năm để phục
hồi lại mức tồn kho trước đây.
Trong vụ mùa mới 2011-2012 bắt đầu từ tháng 10 sắp tới, lượng đường thặng dư
được dự báo chỉ đạt khoảng 779,000 tấn đường, sụt giảm mạnh so với dự báo sẽ
thặng dư khoảng 3 triệu tấn đường, nguyên nhân xuất phát từ sự sụt giảm sản lượng
bất ngờ tại Brazil.
Tại Braxin, quốc gia sản xuất đường lớn nhất thế giới, sản lượng đường năm tới
dự kiến sẽ giảm lần đầu tiên trong vòng 1 năm qua bởi những ảnh hưởng của cuộc
7
khủng hoảng tín dụng đối với hoạt động tái trồng mía và sử dụng phân bón. Thêm
vào đó, thời tiết khô hạn ở miền Nam – các khu vực sản xuất đường nhiều nhất của
quốc gia - cũng làm sản lượng giảm đáng kể.
Ấn Độ, nước sản xuất đường lớn thứ hai và tiêu thụ lớn nhất thế giới, được dự báo
tăng sản lượng lên 24,5 triệu trong năm nay và sẽ có lần đầu tiên trong vòng 3 năm
nguồn cung vượt cầu. Ấn Độ cũng là nước sản xuất đường lớn duy nhất đựơc dự báo
sản lượng tăng.
Ở Trung Quốc, sản lượng đường năm 2011 dự kiến chỉ đạt 11 triệu tấn, trong khi
tiêu thụ 14,62 triệu tấn. Điều này có nghĩa Trung Quốc sẽ phải đối mặt với sự thiếu
hụt đường hơn nữa sau khi nguồn dự trữ quốc gia sụt giảm mạnh khiến nước này
phải tăng nhập tới hơn 60% trong năm nay. Tính đến tháng 12/2010, dự trữ đường
của chính phủ Trung Quốc còn khoảng 1 triệu tấn, thấp hơn nhiều so với mức dự trữ
được coi là an toàn cho 3 tháng như thường lệ, tương đương 4 triệu tấn.
Tại Australia, tình trạng mưa nhiều tiếp tục gây khó khăn cho công tác thu hoạch
mía, sản lượng đường năm nay dự kiến sẽ giảm khoảng 21% xuống mức 3,58 triệu
tấn, mức thấp nhất trong vòng 2 thập kỷ qua. Australia đẩy nhanh tiến độ vụ mùa
2011-2012. Vụ mùa ép mía tại Australia đã được bắt đầu và hiện đã thu hoạch được
25% tổng sản lượng mía, trong vụ mùa năm nay sản lượng mía tại Australia dự báo
khoảng 30 triệu tấn, cao hơn so với mức 27.5 triệu tấn trong vụ mùa năm trước.
Tại Philippin, sản lượng đường năm tới dự kiến giảm 5% xuống khoảng 1,87 triệu
tấn do hiện tượng thời tiết El Nino đã làm chậm tiến trình trồng mía. Hiện nước này
đang lên kế hoạch nhập đường nhằm đáp ứng nhu cầu cho 5 tháng đầu năm 2011.
Tại Inđônêxia, nhu cầu mạnh từ các ngành sản xuất thực phẩm và đồ uống khiến
chính phủ nước này đã lên kế hoạch nhập khẩu 2,425 triệu tấn đường thô trong năm
2011, tăng 5% so với năm 2010.
Ở Thái Lan, nước xuất khẩu đường lớn thứ hai thế giới, lượng đường dành cho
xuất khẩu trong năm nay dự báo giảm 5% xuống 4,4 triệu tấn - mức thấp nhất kể từ
năm 2006.
8
2.1.2
Nước ta
Ngành sản xuất đường tại Việt Nam đã có từ lâu đời, từ khi người dân chúng ta
biết làm nên mật mía từ cây mía, nhưng ngành công nghiệp mía đường tại Việt Nam
chỉ mới bắt đầu phát triển vào đầu những năm 1990, vẫn còn rất non trẻ và khá lạc
hậu. Cho đến giai đoạn hiện nay ngành mía đường tại Việt Nam vẫn chưa phát triển
mạnh để có thể trở thành ngành công nghiệp chủ lực của nền kinh tế.Nước ta sản xuất
3 loại đường chính:
− Đường tinh luyện RE hay còn gọi là đường cát trắng
− Đường vàng RS
− Đường xay (hay đường thô)
Đặc trưng của ngành mía đường Việt Nam là có tính thời vụ, thường chủ yếu thu
hoạch, vận chuyển và sản xuất trong thời gian khoảng 5 tháng (tháng 11 đến tháng 4
năm sau), sau đó tồn kho thành phẩm để bán cho các tháng còn lại trong năm. Vì vậy
nên chi phí tồn trữ hàng hóa này rất cao và giá thành sản phẩm khá cao. Hiện tại, sản
xuất đường trong nước mới chỉ đáp ứng được khoảng 70% nhu cầu tiêu thụ, phần còn
lại chủ yếu nhập khẩu từ Trung Quốc và Thái Lan.
Nhìn chung qua các năm, tình trạng cạnh tranh không diễn ra dữ dội do nguồn
cung yếu hơn cầu. Tuy nhiên trong năm 2011, sản lượng đường trong nước đã đáp
ứng được nhu cầu tiêu thụ, Bộ Công Thương lại cho nhập 250.000 tấn đường gây
tình trạng dư thừa. Sản lượng sản xuất trong nước các năm gần đây chỉ dao động
quanh mức 900.000 tấn – 1,1 triệu tấn/năm; trong khi nhu cầu khoảng 1,4 – 1,5 triệu
tấn. Loại trừ các khoản nhập khẩu lậu qua biên giới, mỗi năm Việt Nam cần nhập
khẩu trong hạn ngạch khoảng 300.000 tấn đường. Việt Nam phải nhập khẩu đường
9
gần 30% sản lượng tiêu thụ hàng năm, trong khi sự cạnh tranh của các doanh nghiệp
nội địa còn thấp, do vậy giá đường trong nước bị tác động lớn bởi giá đường thế giới.
Ngành công nghiệp mía đường trong nước luôn trong tình trạng thiếu hụt nguyên
liệu, nguyên nhân:
− Việc trồng mía là sự thỏa thuận giữa hai bên: người trồng mía và các chủ
doanh nghiệp sản xuất mía. Chính vì yếu tố này mà diện tích trồng mía không
được ổn định và năng suất mía chưa thực sự cao. Chưa chủ động được nguồn
cung mía nguyên liệu. Hầu hết các nhà máy đều thu mua mía trong dân mà
chưa có các vùng trồng riêng. Do vậy, chất lượng mía và sản lượng đều chưa
đáp ứng được.
− Vùng nguyên liệu mía liên tục bị thu hẹp, người trồng mía dần chuyển hướng
chọn các cây cho giá trị kinh tế cao khác do chi phí trồng và thu hoạch mía
khá cao, cộng với giá mía biến động thất thường đôi khi không đủ bù đắp
được tiền công thu hoạch, tạo tâm lý bấp bênh cho người trồng mía .Đã có
những vụ mùa người trồng mía chỉ bán nhỏ lẻ cho các cơ sở làm mật, đường
nhỏ lẻ thủ công thay vì bán cho nhà máy do giá mía quá rẻ.
− Diện tích mía trước thời điểm kết thúc chương trình 1 triệu tấn đường (năm
2000) đã đạt đỉnh 344.000 héc ta và sản lượng mía trên 15 tấn thì đến năm
2006 cũng vẫn ở mức 288.000 héc ta và sản lượng mía vẫn là 16,7 triệu tấn,
cho nên chỉ cần sản lượng mía tăng bình quân 3,9%/năm là đã có đủ mía
nguyên liệu để đạt được mục tiêu 1,5 triệu tấn đường, do công suất của các
nhà máy đường đã quá lớn.
− Tuy nhiên, trong khi sản lượng mía năm 2010 chỉ mới đạt xấp xỉ 16 triệu tấn,
còn sản lượng đường niên vụ này được đánh giá là sẽ đạt gần 1,1 triệu tấn,
tăng 100.000 tấn so với dự báo và cũng chỉ tăng khoảng 150.000-200.000 tấn
so với niên vụ trước cho thấy. Năng suất mía thấp. Năng suất mía trung bình
trên thế giới hiện ~70 tấn/ha, trong khi đó, năng suất trung bình của Việt Nam
10
chỉ đạt ~58,6 tấn/ha (niên vụ 2010 đang chỉ đạt xấp xỉ 52 tấn/ha) với chất
lượng còn kém hơn…
−
Quy mô sản xuất nhỏ, năng suất thấp hơn so với thế giới. Hiện quy mô sản
xuất ngành mía đường nước ta rất bé, thấp hơn so khá nhiều so với mức trung bình
thế giới. Do công nghệ lạc hậu – phần lớn các nhà máy đều sử dụng dây chuyền
công nghệ thiết bị cũ của Trung Quốc (ngoại trừ một số nhà máy liên doanh và có
vốn đầu tư nước ngoài) khó khăn về nguyên liệu.
Hiện nay cả nước có khoảng 40 nhà máy sản xuất mía đường đa số là nhà máy
quốc doanh. Các nhà máy lớn như là: nhà máy đường Nghệ An Tatte & Lyle, nhà
máy đường Sơn La, nhà máy đường Biên Hòa, nhà máy đường Lam Sơn, nhà máy
đường BourbonTây Ninh…
Danh mục các nhà máy sản xuất mía đường ở nước ta (Nguồn: Báo cáo thường niên của
Hiệp hội mía đường Việt Nam năm 2011)
TÊN NHÀ MÁY
CÔNG
SUẤT
TÊN NHÀ MÁY
(tấn mía/
ngày)
CÔNG
SUẤT
(tấn mía/
ngày)
CAO BẰNG
700 ĐĂK LĂK
1000
TUYÊN QUANG
700 NINH HÒA
1250
SƠN DƯƠNG
1000 DIÊN KHÁNH
THÁI NGUYÊN - ĐÀI
LOAN
2000 CAM RANH
3000
1000 ĐỨC TRỌNG
2500
SƠN LA
VIỆT TRÌ
500 NINH THUẬN - ẤN ĐỘ
700 PHAN RANG
HOÀ BÌNH
11
400
2500
350
THANH HOÁ - ĐÀI LOAN
6000 NINH THUẬN
1000
LAM SƠN
6000 BÌNH PHƯỚC
2000
NÔNG CỐNG
1500 LA NGÀ
2000
NGHỆ AN – ANH
6000 TRỊ AN
1000
SÔNG CON
1250 BÌNH DƯƠNG
2000
SÔNG LAM
350 NƯỚC TRONG
900
LINH CẢM
1000 TÂY NINH - PHÁP
8000
QUẢNG BÌNH
1500 THÔ TÂY NINH
2500
THỪA THIÊN HUẾ - ẤN
ĐỘ
2500 HIỆP HÒA
2000
1000 LONG AN - ẤN ĐỘ
3500
4500 BẾN TRE
1000
1000 TRÀ VINH - ẤN ĐỘ
2500
1000 SÓC TRĂNG
1000
1000 PHỤNG HIỆP
1250
2800 VỊ THANH
1000
QUẢNG NAM
QUẢNG NGÃI
NAM QUẢNG NGÃI
KON TUM
BÌNH ĐỊNH
GIA LAI - PHÁP
ĐỒNG XUÂN
TUY HÒA
SƠN HÒA
EAKNỐP
100 KIÊN GIANG
1250 THỚI BÌNH
1000
1000
3000 VẠN ĐIỂM (đường luyện)
200
500 BIÊN HÒA (đường luyện)
300
KHÁNH HỘI (đường luyện)
180
Ngành đường Việt Nam không có tính cạnh tranh cao so với các nước trong khu
vực và trên thế giới, do giá thành sản xuất cao, một phần là do giá mua nguyên liệu
mía cao hơn các nước trong khu vực khoảng 30%, đồng thời dây chuyền sản xuất mía
12
nước ta chưa cao so với các nước trên thế giới. Đây là một trong những khó khăn
ngành đường phải đối mặt để cạnh tranh với các nước công nghiệp đường phát triển
trong khu vực và trên thế giới.
2.2.
Quy trình công nghệ sản xuất đường từ mía
2.2.1.
Nguyên liệu mía đầu vào.
2.2.1.1.
Phân loại
Cây mía thuộc họ hoà thảo, giống sacarum, được chia làm 3 nhóm chính
Nhóm Sacarum officinarum: là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các
chủng đang trồng phổ biến trên thế giới.
Nhóm Sacarum violaceum: Lá màu tím, cây ngắn cứng và không trổ cờ.
Nhóm Sacarum simense: Cây nhỏ cứng, thân màu vàng nâu nhạt, trồng từ
lâu ở Trung Quốc.
Do mía là cây công nghiệp và chín theo mùa vụ nên công nghệ sản xuất đường
saccharose từ mía được chia làm hai nhánh là “Sản xuất đường thô và Tinh luyện
đường”.
Khi mía chín, các nhà máy tập trung chủ yếu vào ép mía, lọc sơ bộ và kết tinh để
thu được đường thô. Ngoài các vụ mía, các nhà máy sẽ hòa tan đường thô, tinh lọc để
sản xuất đường tinh luyện.
2.2.1.2.
Thu hoạch và bảo quản mía
Dấu hiệu mía chín, mía chín là lúc hàm lượng đường saccharose trong mía đạt tối
đa và lượng đường khử còn lại ít nhất.Thu hoạch mía tốt nhất là khi mía đạt độ chín
kỹ thuật, có hàm lượng đường phần gốc và phần ngọn tương đương nhau.
Sau thu hoạch mía hàm lượng đường saccharose giảm nhanh, do đó mía cần được
vận chuyển về nhà máy và ép càng sớm càng tốt.
13
Để giảm suy thoái mía người ta nên đốn mía khi trời mát và cho mía ngả về một
phía sao cho ngọn của hàng đốn sau phủ lên gốc của mía đốn trước để không bị phơi
Mật
nắng. Khi chuyên chở lấy lá mía phủ lên lớp mía, nếu trời nắng gắt thì tưới nước lên
Đường
Mía cây
mía.
thô
Nước
2.2.2.
Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía (quy mô lớn - sản xuất
siêu nhiệt
Rửa đường
hiện đại)
Xử lý cơ
học
2.2.2.1. Sơ đồ công nghệ.
Ly tâm
Ép mía
Bã
mía
Hòa đường
Ca(OH)
Anion
2
Gia nhiệt
Lắng
Trung hòa
Lọc bùn
Cô đặc
Lắng
Cô đặc
Tẩy màu
Bã
bùn
Than hoạt
tính
Trao đổi ION
Lọc
Kết tinh
Kết tinh
Ly tâm
Lọc
Mật
rỉ
Sấy đường
Ly tâm
Sấy đường
14
Đường
Đường tinh
luyện
Mật
guyên
Kiềm hóa
2.2.2.2. Thuyết minh quy trình
2.2.2.2.1. Trích nước mía
Mục đích
Nhằm lấy kiệt lượng đường trong cây mía.Chỉ tiêu quan trọng của công đoạn này
là năng suất trích và hiệu suất trích (E)
Năng suất trích là số tấn mía ép được trong một đơn vị thời gian với hiệu suất nhất
định.
Tiến hành trích nước mía
Có 2 phương pháp lấy nước mía:
Phương pháp ép( thực chất là ép có kết hợp với thẩm thấu nước).
Phương pháp khuếch tán( thực chất là khuếch tán kết hợp ép).
• Phương pháp ép
Ép khô: ép mía không cho nước vào (không thẩm thấu), sản phẩm thu được là
nước mía nguyên. Phương pháp này hiệu suất lấy đường thấp, đạt từ 92 – 95%,
nhưng thuận lợi cho quá trình bốc hơi. Nó chỉ áp dụng ở các xe nước mía, lò mía thủ
15
công, hoặc trong nhà máy nhưng vào đầu vụ sản xuất và những lúc muốn kiểm tra
máy ép.
Ép ướt: ép mía có cho nước sạch thẩm thấu vào bã. Gồm 3 phương pháp nhỏ :
Ép thẩm thấu đơn: có cho nước thẩm thấu vào bã nhưng không cho nước mía
loãng hoàn lưu về giàn ép.
Ép thẩm thấu kép: có cho nước thẩm thấu và có hoàn lưu nước mía loãng về giàn
ép theo nguyên tắc thẩm thấu kép theo nguyên tắc : nước mía loãng đưa về bã còn ít
đường, nước mía đặc hơn đưa về bã còn nhiều đường hơn.
Ép thẩm thấu kết hợp : phương pháp này áp dụng ở các nhà máy có số bộ máy ép
từ 5 bộ trở lên, dùng cho các nhà máy muốn nâng công suất ép. Sử dụng thẩm thấu
bằng hai vòng thẩm thấu kép.
•
Phương pháp khuếch tán
Có hai hệ khuếch tán đường chủ yếu là khuếch tán mía và khuế tán bã.
Khuếch tán mía : mía được xử lý sơ bộ, sau đó toàn bộ lượng mía đi vào thiết bị
khuếch tán.
Khuếch tán bã : mía sau khi xử lý được qua máy ép để lấy 60 – 70% đường trong
mía, phần còn lại trong bã đi vào thiết bị khuếch tán. Nhờ đó, thời gian khuếch tán
được rút ngắn, tăng hiệu suất trích và hạn chế sự chuyển hóa đường saccharose.
2.2.2.2.2. Làm sạch nước mía
Mục đích
Nước mía sau khi được trích ra khỏi cây mía có tính acid với pH = 4,0 – 5,5 và
chứa nhiều tạp chất không đường khác. Các tạp chất trong nước mía hỗn hợp có thể
chia thành ba nhóm ( các tạp chất thô không hòa tan tồn tại dạng huyền phù làm nước
mía đục, các chất màu như carotene, antoxian, clorofil…làm sẫm màu nước mía và
các chất không đường hòa tan).
Trung hòa nước mía hỗn hợp và loại bỏ tối đa các chất không đường nhằm tăng
thu hồi đường saccharose và tăng chất lượng thành phẩm.
16
Các phương pháp làm sạch nước mía
Phương pháp vôi
Phương pháp vôi sử dụng để sản xuất đường phèn, đường cát vàng. Sản phẩm thu
được qua làm sạch nước mía dưới tác dụng của nhiệt và vôi.
Phương pháp vôi chia thành 3 dạng sau :
− Vôi hóa lạnh ( Vôi – Nhiệt)
− Vôi hóa nóng ( Nhiệt – Vôi)
− Vôi hóa phân đoạn
• Vôi hóa lạnh
Phương pháp này cho sữa vôi vào nước mía, nâng pH nước mía từ (5,0 - 5,5) lên
(7,0 – 7,2) rồi mới gia nhiệt lên 105 0C nhằm giảm sự chuyển hóa đường. Lượng vôi
cho vào khoảng 0,5– 0,9 kg cho mỗi tấn mía.
• Vôi hóa nóng
Nước mía hỗn hợp (pH = 5,0 - 5,5) gia nhiệt lên 105 0C rồi mới cho sữa vôi vào
nâng pH lên (7,0 – 7,2) để kết tủa.
Đối với phương pháp vôi – nhiệt đường saccharose ít bị chuyển hóa do nước mía
được trung hòa trước khi xử lý nhiệt, tuy nhiên lượng kết tủa và keo tụ ít. Ngược lại,
ở phương pháp nhiệt – vôi, lượng keo tụ, kết tủa thu được nhiều nhưng nước mía bị
gia nhiệt trong điều kiện pH thấp nên đường saccharose bị chuyển hóa nhiều hơn.
• Vôi hóa phân đoạn (vôi – nhiệt – vôi – nhiệt)
Phương pháp này, pH và nhiệt độ nước mía nâng lên từ từ, xen kẽ nhau.
Công đoạn gia vôi 1 nâng pH nước mía lên (6,0 – 6,5) nhằm giảm sự chuyển hóa
đường do pH thấp trước công đoạn gia nhiệt 1. Đồng thời gia vôi sơ bộ tạo nhiều ion
Ca2+.
17
Gia nhiệt 1: nâng nhiệt độ dung dịch lên 90 – 100 0C để tăng tốc độ phản ứng keo
tụ, kết tủa. Ngay sau đó, gia vôi lần 2 nâng pH dung dịch lên 7,2 – 7,5; ở pH này xảy
ra hàng loạt phản ứng keo tụ kết tủa và keo tụ.
Gia nhiệt 2 : nâng nhiệt độ dung dịch lên 103 – 105 0C để tiếp tục tạo kết tủa và
giảm độ nhớt dung dịch, tăng tốc độ lắng.
Phương pháp phân đoạn tuy phức tạp hơn nhưng có nhiều ưu điểm như : tiết kiệm
được lượng vôi sử dụng, giảm được tổn thất đường saccharose, độ tinh khiết nước
mía cao, hiệu suất làm sạch tốt.
Phương pháp sunfit hóa
Phương pháp sunfit hóa thường sử dụng SO2 xông vào nước mía kết hợp với vôi
hóa để làm sạch. Có thể chia làm 2 dạng sau :
• Phương pháp sunfit hóa acid
Nước mía hỗn hợp được gia vôi sơ bộ đến pH = (6,2 – 6,6) và nhiệt độ 50 – 60 0C.
Sau đó, SO2 được xông vào để giảm pH xuống 3,4 – 4,0 đi qua pH đại diện nên có
nhiều keo ngưng kết. Đồng thời, SO2 phản ứng với Ca2+ tạo ra muối CaSO3.Thời gian
xông SO2 rất ngắn, vì ngay sau tạo kết tủa sữa vôi được cho vào một mặt tạo thêm
muối CaSO3, đồng thời trung hòa dịch đường, tránh sự chuyển hóa đường trong điều
kiện nhiệt độ cao và pH thấp.
Đây là phương pháp phổ biến sản xuất đường kính trắng, đường thu được có chất
lượng cao. Tuy nhiên, đường bị chuyển hóa nhiều do pH thấp nên thu hồi thấp.
•
Sunfit hóa kiềm nhẹ
Nước mía hỗn hợp được gia nhiệt lên 70 – 75 0C, và thêm sữa vôi vào nâng pH
dung dịch lên 8 – 8,3 để tạo nhiều nhân Ca 2+. Sau đó tiến hành xông SO 2 làm giảm
pH đến 6,0 – 6,5. Trong điều kiện nhiệt độ cao và nhân Ca 2+ đã hình thành trước,
phản ứng tạo kết tủa CaSO3 xảy ra nhanh và mạnh mẽ.
Nước mía sau khi xông SO2 sẽ được trung hòa bằng sữa vôi, nhằm tạo thêm keo
ngưng kết và thêm kết tủa CaSO3..
18
Sản phẩm làm sạch bằng phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ yêu cầu chất lượng
nguyên liệu cao hơn so với phương pháp acid. Tuy nhiên, đường ít bị chuyển hóa nên
thu hồi cao.
Phương pháp carbonat hóa
•
Mục đích
Tách loại các chất kết tủa và các keo ngưng tụ phân tán lơ lửng sinh ra trong giai
đoạn tạo tủa.Cuối quá trình này, khoảng 80 – 85 % nước mía trong được lấy ra và 15
– 20 % nước bùn được đưa vào thiết bị lọc.
• Nguyên tắc
Dựa vào độ chênh lệch khối lượng riêng của các hạt kết tủa để phân lớp.Vận tốc
lắng hay nổi của các chất kết tủa phụ thuộc vào độ nhớt, kích thước của tủa và độ
chênh lệch khối lượng riêng giữa tủa và dung dịch nước mía hỗn hợp. Nước mía hỗn
hợp được gia nhiệt vôi sơ bộ nâng pH lên (6,2 – 6,6) nhằm giảm chuyển hóa đường
và tạo kết tủa một số keo hữu cơ. Sau đó nước mía được gia nhiệt lần 1 nâng nhiệt độ
lên 50 – 550C và bổ sung Ca(OH)2, CO2 nâng pH lên pH đại diện 10,5 tạo kết tủa.
Sau đó dung dịch được trung hòa bằng P2O5. P2O5 ngoài tác dụng trung hòa nước
mía, nó còn tạo kết tủa Ca3(PO4)2 có khả năng tẩy màu rất mạnh. Do đó, đường được
làm sạch làm sạch bằng phương pháp carbonat hóa rất trắng.
•
Thiết bị
Bàn lóng : có cấu tạo hình hộp chữ nhật, đáy nghiêng một góc 300, được gia nhiệt
thông qua vách truyền nhiệt. Phương pháp hoạt động của bàn lóng như sau : thổi
không khí vào đường ống dẫn dung dịch đường đến bể lóng, tạo áp suất cao hơn áp
suất khí quyển. Khi ra khỏi đường ống, dưới tác dụng của áp suất sẽ tạo thành các bọt
khí nhỏ li ti phân tán đều trong dung dịch. Các bọt khí này sẽ hấp phụ trên bề mặt các
kết tủa và kéo theo kết tủa nổi lên trên và được gạt ra ngoài. Phần kết tủa có trọng
lượng riêng nặng hơn sẽ chìm xuống đáy bàn lóng, sau đó được đưa qua máy lọc bùn.
19
Các thiết bi lắng đều có dạng thân hình trụ có nhiều ngăn và đáy hình nón.Nước
mía sau khi được kết tủa và trung hòa sẽ được gia nhiệt và đưa đến các thiết bị lắng.
Nước mía được cho vào từ đỉnh thiết bị theo ống trung tâm phân phối vào các ngăn
lắng. Nước mía trong thu hồi, phần nước bùn sẽ được đưa qua thiết bị lọc bùn.
2.2.2.2.3. Lọc bùn
Nhằm mục đích tận thu lượng đường sót trong bùn. Thông thường người ta thường
sử dụng thiết bị lọc khung bản hoặc thiết bị lọc chân không thùng quay.
2.2.2.2.4. Tẩy màu
Mục đích
Tẩy màu nhằm mục đích hoàn thiện, loại bỏ các chất màu trong dung dịch, nhằm
chuẩn bị để dung dịch nước đường được trong suốt và quá trình kết tinh diễn ra dễ
dàng hơn.
Phương pháp thực hiện
Tẩy màu bằng phương pháp hóa lý : nước đường được bổ sung than hoạt tính.
Than sẽ hấp phụ các chất màu phân tán trong dung dịch ở dạng keo.
Tẩy màu bằng phương pháp hóa học : dựa vào khả năng ony hóa các chất màu của
khí SO2, người ta sục khí SO2 vào nước mía sau cô đặc, các gốc mang màu sẽ bị oxy
hóa làm cho nước mía mất màu.
2.2.2.2.5. Bốc hơi nước mía
Mục đích
Bốc hơi nước mía có nồng độ từ 13 – 15 0Bx đến nồng độ 60 – 65 0Bx – nồng độ
thích hợp để chuẩn bị cho quá trình kết tinh đường.
Các biến đổi của nguyên liệu
Nồng độ dung dịch tăng do sự bốc hơi nước, saccharose bị caramel hóa gây sẫm
màu nước đường.
20
- Xem thêm -