TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN NẤU ĐƯỜNG(Lưu hành nội bộ-Dành cho trưởng ca sản xuất)

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐƯỜNG BIÊN HÒABIEN HOA SUGAR JOINTSTOCK COMPANY

ĐC: Khu Công Nghiệp Biên Hòa I – Đồng NaiAdd: Bien Hoa Industrial Zone I – Dong Nai

Tel: 061 3836199 – 3836837 ; Fax: 061 3836213 Web: www.bhs.vn E-mail: bhs@bhs.vn

CÔNG TY ĐƯỜNG BIÊN HÒA

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN NẤU ĐƯỜNG

I- Mục đích :

Dùng trong quá trình huấn luyện, giảng dạy về công đoạn nấu đường trong công nghệ sản xuất đường tinh luuyện tại Công ty Đường Biên Hòa

II- Phạm vi áp dụng :

Áp dụng cho các cán bộ làm giảng viên khi thực hiện công tác đào tạo cho trưởng ca, công nhân sản xuất trực tiếp trên dây chuyền công nghệ sản xuất đường tinh luyện tại Công ty Đường Biên Hòa

III- Tài liệu tham khảo :

Công nghệ sản xuất đường miá – Nguyễn Ngộ, 1984Cane Sugar handbook – Jame C.P. Chen, Chung Chi Chou, 1th EditionHandbook of Cane sugar engineering – E. Hugot, 1986IV- Nội dung chính :A/ CÁC THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG TRONG NGÀNH ĐƯỜNG :

Đường được hiểu là đường Saccharose (C12H22O11). Chất không đường : là các chất có trong dung dịch đường hay mật ngoại trừ nước và đường

Saccharase. Ví dụ : đường Glucose, Fructose, các chất keo, chất màu, Tinh bột, Dextran, Tro, . . .

Bx: phần trăm trọng lượng chất rắn hòa tan trong dung dịch (so với trọng lượng dung dịch) được xác định bằng tỷ trọng kế hay khúc xạ kế (Brix kế).

Pol: phần trăm trọng lượng đường sac trong mẫu (so với trọng lượng mẫu) được xác định bằng Polarimeter hay Sacchrimeter.

Tinh độ biểu kiến AP= Bx

Sucrose x 100% hay phần trăm trọng lượng đường sac hoà tan so

với chất khô hòa tan của dung dịch. DS: (Dry substance ) là phần trăm trọng chất rắn hoà tan trong dung dịch được xác định bằng

phương pháp sấy ở điều kiện đặc biệt. Sucrose: Là phần trăm trọng lượng đường sac trong dung dịch được xác định theo phương

pháp Clerget. Hay là phần trăm trọng lượng thực của đường sac có trong dung dịch

Tinh độ thực TP= x 100% hay phần trăm trọng lượng đường sac hoà tan trong dung

dịch được xác định theo phương pháp Clerget so với trọng lượng chất khô hòa tan của dung dịch được xác định bằng phương pháp sấy ở điều kiện đặc biệt..

Tinh độ trọng lực GP= x 100% hay phần trăm trọng lượng đường sac hoà tan trong

dung dịch được xác định theo phương pháp Clerget so với trọng lượng chất khô hòa tan của dung dịch được xác định bằng được xác định bằng tỷ trọng kế hay khúc xạ kế (Brix kế).

Độ hoà tan của một chất tan - hệ số hòa tan: là khả năng tan của chất tan trong dung môi ở một điều kiện xác định.Độ hòa tan của một một chất ở điều kiện (nhiệt độ, áp suất) xác định là nồng độ của chất tan trong dung dịch bão hòa chất tan. Có 3 cách tính độ hòa tan của đường trong dung dịch tinh khiết (Jame C.P. Chen & Chung Chi Chou) là:

- Phần trăm trọng lượng đường sac tan trong dung dịch.- Tỉ số: trọng lượng đường sac tan trong dung dịch/ trọng lượng nước trong dung dịch.- Trọng lượng đường sac tan trong 100 trọng lượng nước. Độ hoà tan của đường là lượng đường hoà tan đến mức tối đa trong dung dịch ở nhiệt độ, áp suất nhất định.

Hệ số bão hòa :- Độ hòa tan của đường sac trong dung dịch không tinh khiết thường khác với độ hòa tan

của đường sac trong dung dịch tinh khiết. Có tạp chất làm tăng độ hòa tan của đường, cũng có tạp chất làm giảm độ hòa tan của đường

- Để đánh giá ảnh hưởng của tạp chất lên độ hòa tan của đường ta có hệ số bão hòa. Định nghĩa hệ số bão hòa ( ) như sau :

* Độ hòa tan của đường sac trong dung dịch không tinh khiết ở nhiệt độ t chia cho Độ hòa tan của đường sac trong dung dịch đường tinh khiết ở nhiệt độ t

* Trọng lượng đường tan trong 100 trọng lượng nước của dung dịch không tinh khiết bão hoà ở nhiệt độ t chia cho Trọng lượng đường tan trong 100 trọng lượng nước của dung dịch tinh khiết bão hoà ở nhiệt độ t.

> 1 tạp chất làm tăng độ hòa tan. < 1 tạp chất làm giảm độ hòa tan. = 1 tạp chất không thay đổi độ hòa tan.

Hệ số quá bão hòa:Dung dịch quá bão hòa là dung dịch có nồng độ chất tan cao hơn nồng độ chất tan của dung dịch bão hòa.Định nghĩa hệ số quá bão hòa (’) như sau:

(TL đường tan trong dd cần đánh giá/ TL nước của dd cần đánh giá ở nhiệt độ t, tinh độ P(TL đường tan trong dd bão hòa / TL nước của dd bão hòa ở nhiệt độ t, tinh độ P)

’= 1 dung dịch bão hòa’< 1 dung dịch chưa bão hòa’> 1 dung dịch qúa bão hòa

Nước mía hỗn hợp (Mixed Juice) là nước mía thu được thực tế sau khi tách loại bã. Nước miá lắng trong (ESJ) là nước miá thu được sau khi xử lý hoá chế để tách loại các tạp

chất. Syrup hay mật chè là nước chè trong sau khi cô đặc. Đường non (Massecuite) : là hỗn hợp thu được sau quá trình nấu đường. Đường tinh luyện (Refined sugar): Đường tinh luyện là đường thành phẩm của nhà máy

đường luyện. Mật (Molasses): là phần chất lỏng thu được sau khi ly tâm đường non. Mật rỉ (Final molasses) : là mật thu được sau khi phân mật đường non hạ phẩm, không còn

sử dụng để kết tinh đường, là phế thải của nhà máy đường. Đường non cao phẩm : là đường non sau khi nấu xong sẽ được đem ly tâm để lấy đường

thành phẩm. Đường non hạ phẩm : là đường non sau khi nấu xong sẽ được đem ly tâm để tách loại mật

rỉ thải ra ngoài dây chuyền. Đường non trung phẩm : là đường non trung gian giữa cao phẩm và hạ phẩm (tức sau khi

ly tâm cả đường và mật đều là bán chế phẩm). Magma hay đường hồ : là hỗn hợp gồm hạt đường trộn với mật hay syrup.

Hiệu suất nấu đường theo chất khô : là trọng lượng chất khô đường thu được so với trọng lượng chất khô đường non.

Hiệu suất nấu đường theo đường Saccharose : là trọng lượng đường Saccharose có trong đường thu được so với trọng lượng đường Saccharose có trong đường non.

Bồi tinh : là quá trình làm nguội đường non sau khi nấu xong để tiếp tục duy trì độ quá bão hoà cuả mật cái có trong đường non nhằm tiếp tục kết tinh phần đường còn sót lại trong mật.

B/ LÝ THUYẾT VỀ SỰ TẠO THÀNH TINH THỂ :Phân tử đường Saccharose có khả năng hoà tan tốt trong nước, nhiệt độ càng cao sự hoà

tan càng nhiều. Ở một nhiệt độ nhất định lượng đường hoà tan là nhất định, lúc đó nếu ta tiếp tục thêm các hạt đường vào dung dịch thì việc khuấy trộn không làm các hạt đường tan thêm vào, dung dịch lúc này ở trạng thái bão hoà. Độ bão hoà của dung dịch đường ở một nhiệt độ xác định chính là lượng đường hoà tan trong dung dịch ở nhiệt độ đó. Đun nóng dung dịch lên các hạt đường sẽ tiếp tục hoà tan để sau đó đạt đến trạng thái bão hoà mới (nếu như lượng các hạt đường có dư). Khi làm nguội dung dịch xuống nhiệt độ thấp hơn, dung dịch sẽ ở trạng thái quá bão hoà. Độ quá bão hoà chính là trọng lượng đường thực tan trong dung dịch so với trọng lượng đường hoà tan tối đa trong dung dịch đó ở cùng nhiệt độ (tính bằng %). Khi một dung dịch ở trạng thái quá bão hoà thì các phân tử đường dư ra có khả năng tự kết hợp vào nhau để tạo thành các tinh thể (hạt) ở dạng rắn.

Quá trình nấu đường là quá trình làm bay hơi nước để làm tăng nồng độ dung dịch tức là làm thay đổi trạng thái của dung dịch từ chưa bão hoà trở thành bão hoà rồi sau đó là quá bão hoà để từ đó tạo thành các tinh thể.

Một nét đặc biệt của dung dịch đường nói riêng cũng như nhiều dung dịch khác nói chung là nhiều dung dịch có khả năng tồn tại ổn định ở trạng thái quá bão hoà. Đó là trạng thái mà dung dịch vẫn không tạo thành các tinh thể dạng rắn, mặc dù đã có một lượng dư các phân tử hoà tan so với khả năng hoà tan tối đa. Điều kiện để một dung dịch ở trạng thái quá bão hoà tồn tại ổn định thông thường là độ quá bão hòa thấp, dung dịch phải tinh khiết không có các hạt tinh thể bên trong (cùng loại hay khác loại), ổn định trạng thái vật lý (không bị rung động, không bị kích thích).

Sau khi tinh thể đã hình thành, các phân tử đường có dư trong dung dịch sẽ tiếp tục kết tinh lên bề mặt tinh thể, tinh thể sẽ lớn lên đồng thời dung dịch sẽ dần dần trở về trạng thái bão hoà. Để tinh thể tiếp tục lớn lên, người ta phải tiếp tục cung cấp các phân tử đường ở dạng hoà tan có trong nguyên liệu (thường là Syrup hay mật) vào nấu. Giai đoạn này gọi là nuôi tinh thể. Sự lớn lên của tinh thể phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ (độ quá bão hoà) và nhiệt độ. Qua các nghiên cứu, người ta thấy rằng :Lượng đường kết tinh (S) phụ thuộc vào tốc độ kết tinh (K) như sau :

S = K.F.T (1)Tốc độ kết tinh (tính bằng mg/m2.phút) :

K = S/(F.T) (2)Trong đó : F : diện tích bề mặt kết tinh

T : Thời gian kết tinh.Biết rằng, khi nhiệt độ tăng thì độ hoà tan và bão hoà tăng, do đó hàm lượng đường hoà

tan trong dung dịch tăng theo (Xem bảng Độ hoà tan và bão hoà phụ thuộc vào nhiệt độ), ở cùng một nhiệt độ, dung dịch có hàm lượng đường càng cao thì độ quá bão hoà càng lón. Như vậy tốc độ kết tinh (K) sẽ tăng theo độ quá bão hoà.

Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng : Quá trình lớn lên của tinh thể là quá trình khuyếch tán của các phân tử đường có trong dung dịch vào bề mặt tinh thể.

Sau khi tinh thể đã hình thành, nếu như quá trình nấu đường ngưng lại (ngưng bốc hơi, ngưng khuấy trộn) thì tinh thể bị bao quanh bởi một dung dịch đứng yên không thay đổi có chiều dày là d, lớp dung dịch này ở trạng thái bão hoà có nồng độ C. Sở dĩ lớp này ở trạng thái bão hoà là vì toàn bộ lượng đường dư (do dung dịch quá bão hoà có nồng độ C’ trước đó đã bị kết tinh hết vào tinh thể). Hiệu số C’ - C gọi là Gradien nồng độ, đây chính là động lực cuả quá trình khuyếch tán các phân tử đường đi qua khoảng cách chiều dài d và kết tinh lên bề mặt phân tử.

Theo định luật FICK, lượng đường khuyếch tán (S) tỷ lệ thuận với Gradien nồng độ (C’ - C), diện tích bề mặt khuyếc tán (F) và thời gian khuyếch tán (T), tỷ lệ nghịch với khoảng cách khuyếch tán (d) :

S = Kt.(C’-C).F.T / d (3)Trong đó K là hệ số khuyếch tán.Hệ số khuyếch tán (Kt) phụ thuộc vào nhiệt độ và độ nhớt theo phương trình :

Kt = K1. to / Trong đó : K1 là hằng số

to : nhiệt độ : độ nhớt.

Thay vào ph/trình (3), ta có : S = K1. to (C’-C).F.T/ d. (4)Khi F = 1 m2 và T = 1 phút thì lượng đường kết tinh (S) chính là tốc độ kết tinh, do đó :

S = K = K1. to (C’-C) / d. ( gram/m2. Phút) (5)Như vậy : tốc độ kết tinh K phụ thuộc vào nhiệt độ kết tinh, nồng độ dung dịch, chiều dày lớp khuyếch tán và độ nhớt.

C/ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ KẾT TINH :

1. Độ quá bão hoà : Theo ph/trình (5), tốc độ kết tinh tỷ lệ thuận với (C’ - C). Khi nấu ở một nhiệt độ nhất

định thì C không đổi, do đó nồng độ quá bão hoà càng lớn thì tốc độ kết tinh càng lớn. (C’-C) chính là động lực của quá trình kết tinh.

Biết rằng, tuỳ thuộc vào độ quá bão hoà () mà dung dịch có thể ở trong các trạng thái khác nhau : Khi < 1 : dung dịch chưa bão hoà, hạt đường không thể lớn lên được mà có thể bị hoà

tan. Khi 1,20 1 : dung dịch ở trạng thái bão hoà thấp, (vùng ổn định), hạt đường sẽ lớn

lên và ít sinh ra hạt mới. Khi 1,30 > 1,20 : dung dịch ở trạng thái bão hòa khá cao (vùng trung gian), hạt đường

sẽ lớn lên nhanh, có khả năng sinh ra hạt mới. Khi 1,30 : dung dịch ở trạng thái bão hoà cao (vùng biến động), hạt đường không

những lớn lên rất nhanh mà còn có khả năng tự sinh ra các hạt mới nhiều làm ảnh hưởng xấu tới quá trình nấu đường.

Khi nấu đường cần phải khống chế tốt độ quá bão hoà của dung dịch để đạt được mục đích : Nuôi hạt : khống chế 1,20 1 để hạt chỉ lớn lên mà thôi. Gây mầm bằng phương pháp bỏ bột đường (không tạo thêm hạt mới): 1,15 1,05 Gây mầm bằng phương pháp bỏ bột đường và kích thích (có sinh thêm hạt giống mới) :

1,35 1,25. Gây mầm bằng phương pháp kích thích tự nhiên : 1,4.

2- Độ nhớt : Theo Ph/trình (5), tốc độ kết tinh giảm khi độ nhớt tăng. Khi độ quá bão hoà tăng thì độ

nhớt cũng tăng theo, độ nhớt còn phụ thuộc vào độ tinh khiết (AP) của nguyên liệu đem nấu đường do đó tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu đem nấu mà lựa chọn giá trị độ quá bão hoà cho thích hợp để hạn chế ảnh hưởng xấu của độ nhớt. Độ nhớt tăng còn làm tăng chiều dày d của lớp mật bao quanh hạt đường làm giảm thêm tốc độ kết tinh.

3- Độ tinh khiết : Nghiên cứu về tốc độ kết tinh và độ tinh khiết cho kết quả Độ tinh khiết Hệ số quá bão hoà

(AP) 1,03 1,06 1,09 1,12 1,15100 1.120 2.360 4.050 6.900 -92 620 1.540 2.390 2.850 3.30080 235 415 580 700 84070 40 65 85 105 125

Như vậy : khi AP tăng từ 70 lên 100 thì tốc độ kết tinh tăng từ 30 - 65 lần.Khi AP thấp, tốc độ kết tinh chậm do các chất không đường tăng lên làm tăng độ Brix

do đó làm tăng độ nhớt, ngoài ra một số chất không đường như tinh bột, dextran có hoạt tính bề mặt rất mạnh, hấp phụ lên bề mặt tinh thể làm cản trở quá trình kết tinh.

4- Nhiệt độ : Theo Ph/trình (5), tốc độ kết tinh tăng khi nhiệt độ tăng, mặc khác nhiệt độ tăng còn làm

độ nhớt giảm nên rất có lợi cho quá trình kết tinh. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đối với dung dịch đường nguyên chất khi nhiệt độ tăng 10oC thì tốc độ kết tinh tăng hai lần, khi ở cùng độ quá bão hoà, nhiệt độ kết tinh cao cho thấy sự kết tinh dễ dàng và nhanh chóng hơn. Đối với dung dịch đường không tinh khiết thì tốc độ và nhiệt độ kết tinh còn phụ thuộc vào thành phần của dung dịch. Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ kết tinh kèm theo sự gia tăng các phản ứng hóa học làm tăng thêm chất màu và tăng mất mát đường trong suốt quá trình nấu.

5- Khuấy trộn : Sự khuấy trộn làm giảm chiều dày d của lớp mật ở trạng thái bão hoà bao quanh tinh

thể, giúp cho các tinh thể đường trong lớp quá bão hoà ở các vùng lân cận có điều kiện tiếp xúc với hạt đường và do đó làm giảm d tức làm tăng tốc độ kết tinh. Sự khuấy trộn đặc biệt có ý nghiã đối với các loại đường non hạ phẩm vì độ nhớt của đường non này rất cao. Khi sự khuấy trộn đã tạo được chiều dày d tối thiểu rồi thì sự gia tăng thêm tốc độ khuấy trộn là không làm tăng thêm tốc độ kết tinh, ngược lại lúc đó sẽ làm tăng thêm các rủi ro và hao tốn không cần thiết khác như gãy cánh khuấy, tốn điện năng. Tốc độ khuấy trộn thường là 0,25 đến 1 vòng/phút là thích hợp.

6- Nấu đường

6.1 Định nghiã nấu đường : Nấu đường là quá trình làm bay hơi nước để làm tăng nồng độ dung dịch tức là làm thay

đổi trạng thái của dung dịch từ chưa bão hoà trở thành bão hoà rồi sau đó là quá bão hoà để từ đó tạo thành các tinh thể đường. Quá trình nấu đường hoàn hảo khi các tinh thể đường thu được có tinh độ cao nhất và lượng đường còn hoà tan trong mật cái bao quanh hạt đường là thấp nhất.

Về mặt vật lý, quá trình nấu đường là quá trình bốc hơi và kết tinh để làm sạch và tách loại các chất không đường ra khỏi dung dịch đường để thu được đường Saccharose ở độ tinh khiết cao nhất có thể được. Trong nhà máy đường thì đây chính là quá trình lớn nhất và quan trọng nhất.

6.2 Phương pháp nấu đường : Trong thực tế hiện nay có hai loại phương pháp nấu đường là phương pháp nấu gián

đoạn và phương pháp nấu liên tục. Phương pháp nấu gián đoạn trước đây rất phổ biến, phương pháp nấu liên tục ngày nay được quan tâm và áp dụng ngày càng rộng rãi hơn.

Về nguyên tắc cả hai phương pháp đều có các bước thực hiện gần giống nhau. Chỉ khác nhau chủ yếu là thời gian của mỗi bước trong một chu kỳ. Các bước quan trọng của quá trình nấu gián đoạn là : cô đặc, gây mầm, nuôi tinh thể, cô đặc cuối. Các bước phụ là : tạo chân không, vệ sinh nồi và chuẩn bị nồi. Chi tiết cơ bản như sau :

6.2.1 Vệ sinh nồi nấu : Mở van xả đường non và van phá chân không, mở van hơi xông nồi, van nước để hoà

tan và làm sạch hoàn toàn nối nấu. Nồi sau khi vệ sinh xong phải sạch, không còn các hạt đường cũ của mẻ nấu trước đó. Lượng nước rửa càng ít càng tốt để không làm loãng đường non mẻ trước đó. Để tăng hiệu quả rửa nồi cần phải cô lập chân không và nước làm nguội vào Baromet condenser (cột ngưng tụ).

6.2.2 Tạo chân không và rút nguyên liệu : Sau khi vệ sinh xong, đóng kín van xông hơi, van nước rửa, van xả đường non và van

phá chân không. Tiến hành cấp nước làm nguội và rút chân không cho nồi. Kiểm tra toàn nồi cho đến khi chân không đạt yêu cầu (từ 600 đến 700 mmHg). Khi chân không trong nồi đạt yêu cầu, tiến hành mở van nguyên liệu thích hợp để rút nguyên liệu vào nồi cho đến khi ngập hoàn toàn buồng đốt của nồi để tránh việc làm cháy đường trên bề mặt ống tuyền nhiệt. Ưu tiên dùng nguyên liệu tinh độ cao để làm chân. Thông thường lượng làm chân chiếm 25-40% thể tích đường non.

6.2.3 Mở hơi và cô đặc : Từ từ mở van hơi vào buồng đốt để đun nóng nguyên liệu đến nhiệt độ sôi. Cô đặc

nguyên liệu đến độ quá bão hoà nhất định tuỳ phương pháp gây mầm (Gây mầm bằng phương pháp bỏ bột đường (không tạo thêm hạt mới): 1,15 1,05). Trong quá trình này tiếp tục bổ sung thêm nguyên liệu để mực nguyên liệu trong nồi luôn luôn cao hơn bề mặt buồng đốt chừng 200 mm. Trường hợp dùng phương pháp phân cắt thì không cần cô đặc dung dịch đến quá bão hoà. Lưu ý nếu như trong nguyên liệu có hạt nhỏ thì cần mở thêm nước để hoà tan hết trước khi cô đặc.

Khi nguyên liệu còn lỏng cần chú ý không được mở van nguyên liệu quá lớn vì có thể làm tràn nguyên liệu ra ngoài qua đường chân không. Một số loại mật tồn trữ lâu cũng xảy ra tình trạng này nếu mở hơi vào buồng đốt quá nhanh, lúc đó dung dịch trong nồi sôi mạnh, có nhiều bọt và bị rút ra ngoài.Đối với nồi nấu liên tục ba bước này được thực hiện tương tự sau khi ngưng vệ sinh nồi định kỳ

6.2.4 Gây mầm tinh thể : Có nhiều phương pháp khác nhau, thường dùng hơn cả là phương pháp bỏ bột đường

(tại PX đường luyện khi nấu giống, đường nhuyễn và trung hạ phẩm) hay phương pháp đường hồ (PX đường thô Tây Ninh). Sau khi tinh thể đã xuất hiện, dựa vào kinh nghiệm để xác định số lượng tinh thể đạt yêu cầu (nếu quá nhiều phải phá bớt, quá ít phải gieo hạt lại lần 2) thì dùng nước, syrup hay điều chỉnh độ chân không để đạt độ quá bão hoà từ 1,1 đến 1,2 để cố định tinh thể (không cho tinh thể mới xuất hiện và không làm tan tinh thể hiện có). Để cố định tinh thể ta thường dùng nước hay syrup để pha loãng sau đó cô đặc lại từ 1 đến 4 lần. Đây là bước khó khăn và phức tạp nhất của quá trình nấu. Cần phải lấy mẫu thường xuyên để kiểm tra hạt và xử lý kịp thời nhằm tạo ra mầm tinh thể cứng, đủ số lượng, không làm tan hay sinh ra hạt mới. Nếu có sự ngụy tinh cần phải dùng nước hoà tan kịp thời.

6.2.5 Nuôi tinh thể : Sau khi tinh thể đã ổn định, tiến hành ăn nguyên liệu vào để nuôi tinh thể. Để dễ nấu và

cho thu hồi nấu cao cần dùng nguyên liệu có tinh độ cao trước. Nhiệt độ của nguyên liệu cần cao hơn nhiệt độ nấu chừng 3 đến 5oC để nồi nấu sôi tốt, tuần hoàn mạnh giúp tốc độ kết tinh nhanh. Giai đoạn này có thể ăn nuyên liệu liên tục hay gián đoạn. Có thể áp dụng các cách :

- Ăn nguyên liệu nhanh, nấu nước chậm (gián đoạn).- Ăn nguyên liệu liên tục, kết hợp cô đặc dần, sau đó phân đoạn nấu nước (bán liêntục).- Nấu đều đặn để nâng dần mực độ nồi, sắp kết thúc dùng nước pha loãng (liên tục).

Nên dùng phương pháp liên tục vì độ quá bão hoà trong nồi luôn ổn định, nồi đối lưu tốt, kết tinh nhanh, tránh được ngụy tinh, tiết kiệm hơi.

Việc phân đoạn nấu nước và thời gian nấu nước tuỳ thuộc vào tình hình nồi nấu tốt hay xấu, tốc độ kết tinh, độ nhớt đường non. Khi nguyên liệu thấp thì cần nấu nước nhiều lần hơn để cải thiện tốc độ kết tinh.

Tốc độ ăn nguyên liệu cần được khống chế để không làm dư mật, lúc này các hạt tinh thể sẽ xa nhau ra, quá trình khuyếch tán phân tử Sac vào tinh thể khó do đó dễ sinh hạt mới giữa các hạt đã có. Để các phân tử đường Sac dễ kết tinh vào tinh thể cần phân đoạn nấu nước giúp giảm độ nhớt.

Trường hợp nguyên liệu có hạt nhỏ cần phải xông hơi làm tan hạt hay kết hợp ăn nước đồng thời nguyên liệu để phá tan hết hạt.

Việc chỉnh lý hạt (làm tan các hạt nhỏ) chỉ thực hiện khi mực độ nồi nấu còn thấp bằng cách dùng nước nóng. Lượng sử dụng cần vừa phải để tránh làm tan các hạt tốt, sử dụng nước quá nhiều sẽ làm tăng thời gian nấu, không có lợi về màu sắc đường, lãng phí hơi đốt.

Nồng độ trong giai đoạn này cần được nâng dần lên vì khi hạt lớn dần lên thì diện tích bề mặt kết tinh cũng tăng theo, các phân tử đường Sac dễ bị hút vào tinh thể, đồng thời do tinh độ của mật cái thấp dần đi nên cần phải có độ quá bão hoà cao hơn để lấy được nhiều đường hơn trong mật cái.

Cần thường xuyên lấy mẫu để kiểm tra kịp thời tình trạng ngụy tinh. Thường xuyên kiểm tra mực độ thùng nuyên liệu để tránh tình trạng hết nguyên liệu rút

không khí vào nồi làm mất chân không.

6.2.6 Cô đặc cuối : Khi nồi đã đạt thể tích nấu nhất định, ngưng ăn nguyên liệu vào và tiến hành cô đặc cuối. Cô đặc cuối có hai giai đoạn : Aên nước kết hợp cô đặc để tạo điều kiện cho phần lớn các phân tử Sac còn trong mật cái

tiếp tục kết tinh vào các tinh thể nhằm hạ tinh độ mật cái. Khi nồi đường đã đủ thể tích, trong mật cái hàm lượng tạp chất tăng cao, tốc độ kết tinh giảm và thấp hơn tốc độ bốc hơi, việc ăn nước giúp các phân tử đường sac đủ thời gian khuyếch tán vào tinh thể. Lượng nước cho vào nhiều hay ít phụ thuộc vào lượng đường còn sót lại trong mật cái để vừa lấy được nhiều đường vừa không làm sinh thêm bụi khi cô đặc cuối.

Cô đặc cuối để đưa nồng độ dung dịch đạt Brix tối đa (Thông thường, Đường non A = 94, đường non B = 95 và đường non C = 96) giúp kết tinh hết phân tử đường Sac và nhằm tạo độ quá bão hoà cao cho mật cái để đạt hiệu quả kết tinh cao trong giai đoạn bồi tinh về sau. Việc cô đặc cuối đạt yêu cầu là đặc biệt cần thiết cho đường non hạ phẩm vì nó giúp hạ AP mật rỉ đến mức thấp nhất do đó giúp tăng cao thu hồi.

Khi nồng độ đường non cao cần phải giảm cấp hơi đốt hay giảm độ chân không (tăng nhiệt độ nấu) để bảo đảm sự tuần hoàn tốt do lúc này độ nhớt của đường non rất cao rất dễ xảy ra lắng hạt hoặc đối lưu cục bộ từng đợt làm rung chuyển cả nồi đường.

6.2.7 Xuống đường :

Sau khi cô đặc cuối xong, tiến hành đóng van hơi vào buồng đốt, cô lập chân không và nước làm nguội ngưng tụ, mở van phá chân không và mở van xả nồi để tháo hết đường non xuống máng chứa hay thùng bồi tinh. Người vận hành trước đó cần kiểm tra và chuẩn bị sẵn máng chứa đường để tránh làm tràn đường non ra sàn. Trước khi xuống đường cần cố gắng giảm thấp tối đa nhiệt độ đường non.

Một số lưu ý khác khi nấu đường : Kiểm tra chất lượng nước ngưng tụ để tránh tình trạng nước ngưng tụ có đường. Sử dụng hơi hợp lý, nhịp nhàng với các nồi khác. Tránh dội hơi hoặc thiếu hơi. Nếu sử dụng giống Magma, cần kiểm tra kỹ tình trạng thùng giống (cỡ hạt, độ Bx, AP)

trước khi ăn. Không được để giống lắng làm nghẹt ống. Không được để thiếu mực độ làm đường bị cháy trên bề mặt ống truyền nhiệt. Ăn nguyên liệu theo quy định, không được phối liệu sai làm thay đổi AP đường non so với

bảng Cân bằng Vật chất đã cho. Khi thay đổi nguyên liệu ăn vào nồi từ AP cao sang AP thấp bắt buộc phải ăn nước để nồi

nấu tốt. Vệ sinh phễu giống sau khi cho giống. Vệ sinh ống dẫn magma giống sau khi sữ dụng. Sử dụng chất giảm độ nhớt và dầu phá bọt (nếu có) đúng quy định về số lượng và thời

điểm. Thỉnh thoảng kiểm tra bộ phân ly để biết tình trạng đường non có bị kéo theo hơi thứ hay

không.

6.3 Nấu đường liên tục

6.3.1 Ưu nhược điểm của nấu đường liên tục :

Ưu điểm : Tiết kiệm được thời gian phụ, nâng cao năng suất thiết bị : Nồi nấu đường liên tục không

có giai đoạn bốc hơi cô đặc, tạo mầm tinh thể và cố định hạt, giảm nhiều thời gian vệ sinh nồi do đó làm tăng năng suất. Ví dụ : nấu đường non A giúp giảm thời gian nấu chừng 25% do thời gian nấu một nồi đường non A gián đoạn chừng 100 phút, trong đó có 25 phút để bốc hơi cô đặc, tạo mầm tinh thể và cố định hạt.

Độ chân không, nhiệt độ nấu cũng như cường độ tải của các thiết bị phụ như bơm chân không, bơm nước ngưng tụ của nồi nấu luôn luôn ổn định do không có sự thay đổi trạng thái làm việc của nồi khi nấu và xuống đường.

Tiêu hao hơi ổn định và tiết kiệm, giúp ổn định và giảm công suất lắp đặt nguồn sinh hơi (lò hơi) do đó tiết kiệm được nhiên liệu.

Giảm tổn thất đường do giảm được các quá trình thủy phân, phân hủy sinh màu trong quá trình nấu nhờ giảm thời gian nấu. Liên tục hoá quá trình.

Dễ dàng tự động hoá quá trình nấu đường do đó giảm nhẹ được cường độ làm việc của công nhân.

Dễ dàng mở rộng nâng công suất nồi nấu.

Nhược điểm : Độ đồng đều của hạt đường thành phẩm thấp hơn nồi gián đoạn. Khó khăn khi ngưng và khởi động nồi nấu định kỳ.

6.3.2 Vận hành và các vấn đề khác : Xem trong quy trình vận hành nhà máy đường thô Tây Ninh.

6.4 Bồi tinh

6.4.1 Làm nguội đường non :

Đường non hạ phẩm sau khi được cô đặc cuối để đạt nồng độ tối đa trong nồi chừng 96 Bx được xả xuống các thùng bồi tinh, nhiệt độ đường non lúc này chừng 70 - 75oC và độ quá bão hoà của dung dịch chừng 1,20 tuỳ thuộc vào độ chân không của nồi. Để tiếp tục quá trình kết tinh nhằm trích tối đa các phân tử đường Sac có trong mật, đường non được làm nguội và khuấy trộn liên tục để duy trì độ quá bão hoà. Nhiệt độ cuối cùng của đường non phụ thuộc vào cấu tạo của cánh khuấy bồi tinh và độ nhớt của nó. Nhiệt độ tối thiểu của đường non đem đi ly tâm để có thể tách mật được thường là 55oC, còn nhiệt độ tối thiểu có thể làm nguội được của đường non tuỳ thuộc vào độ Bx : với đường non đặc thường là 45 oC, đường non hơi lỏng là 35 oC. Thời gian làm nguội đường càng ngắn càng tốt để bảo đảm tốc độ lớn lên của hạt đường là nhanh nhất, tuy vậy cần giữ độ quá bão hoà luôn ổn định và không được làm sinh ra các hạt mới cho đến khi đường non nguội hoàn toàn.

6.4.2 Tốc độ làm nguội : Về lý thuyết, tốc độ làm nguội có thể đạt được từ 1,5 - 2 oC/giờ. Để đạt nhiệt độ 49 oC, các bồi tinh làm nguội nhanh cần 9 giờ, còn các bồi tinh làm nguội chậm cần 16 giờ. Khi hàm lượng đường khử có trong đường non cao việc làm nguội quá nhanh có thể làm cho các phân tử đường sac không kết tinh kịp, ngược lại khi hàm lượng đường khử có trong đường non thấp (Ví dụ đường non cao phẩm R1) việc làm nguội nhanh là nguyên nhân làm gia tăng mạnh độ nhớt của mật cái. Trong thời gian đầu, việc làm nguội đường non giúp giảm nhanh tinh độ mật cái, khoảng thời gian sau mật cái giảm tinh độ chậm hơn (ở nhà máy đường luyện, mật cái giảm 6,4 điểm trong 24 giờ đầu, còn 24 giờ tiếp theo chỉ giảm 2,8 điểm). Tóm lại, việc làm nguội cần được thực hiện để tạo cho đường non trạng thái quá bão hoà luôn ổn định, không làm sinh thêm tinh thể mới và phù hợp với cấu tạo của cánh khuấy thùng bồi tinh. Thông thường, làm nguội chừng 0,5 oC trong 10 giờ đầu tiên (bằng không khí) và từ 1,5 đến 2 oC trong 24 giờ tiếp theo (bằng nước lạnh).

6.4.3 Khuấy trộn đường non : Việc khuấy trộn đường non giúp đường non mau hạ nhiệt độ đồng thời làm giảm chiều dày lớp mật ở trạng thái bão hoà bao quanh hạt đường là tăng tốc độ kết tinh, khuấy trộn còn không cho các hạt đường lắng xuống đáy thùng bồi tinh. Việc khuấy trộn đường non ở tốc độ cao không thực hiện được do độ nhớt đường non cuối rất cao dễ làm gãy trục khuấy. Tốc độ khuấy đề nghị là 0,5 - 1 vòng/phút.6.4.4 Hâm nóng đường non : Hâm nóng đường non để đưa đường non lên nhiệt độ tối thiểu mà ly tâm có thể tách mật được. Thông thường việc hâm nóng giúp đường non tăng 5 -7 oC để đường non đạt chừng 55 oC phù hợp cho ly tâm. Để tránh làm tan đường trở lại, không được hâm nóng đường lên nhiệt độ quá cao, không sử dụng nước hâm nóng có nhiệt độ cao hơn nhiễu so với đường non, nhiệt độ nước hâm nóng cần cao hơn chừng 2 oC so với nhiệt độ bão hoà của mật cái có trong đường non là thích hợp nhất.

6.4.5 Khả năng hạ tinh độ mật rỉ khi bồi tinh đường non : Việc nấu đường non trong nồi thường giúp hạ chừng 60 - 75 % tổng số hạ tinh độ mật, phần còn lại được thực hiện trong bồi tinh nếu như thực hiện nấu và bồi tinh đúng kỹ thuật. Đố với đường miá, đường non C có thể nấu để hạ AP từ đường non đến mật rỉ là 27 điểm, trong đó 15 -16 điểm là do nồi nấu, còn 11 -12 điểm là do bồi tinh.Tóm lại : Bồi tinh có thể xem như là nồi nấu đường thứ hai của đường non hạ phẩm. “Nồi” này hoàn toàn không sử dụng hơi đốt, không cần tạo chân không, không cần bơm nước làm ngưng tụ do đó rất hiệu quả. Quan tâm đúng mức bồi tinh đường non hạ phẩm sẽ giúp tăng tổng thu hồi mà chi phí là không đáng kể.

6.5 Mật rỉ

6.5.1 Sự hình thành mật rỉ : Các lý luận về việc hình thành mật rỉ có thể chia làm các thuyết như sau: Thuyết cơ học : Thuyết này dựa trên việc xem xét tốc độ chuyển động của các phân tử

đưởng đến bề mặt các tinh thể phụ thuộc vào độ nhớt của mật cái. Nghuyên nhân chủ yếu không cho phép đường kết tinh hết vào mật cuối là độ nhớt, độ nhớt tăng rất nhanh khi nồng độ các chất không đường tăng. Trong dung dịch có độ nhớt cao này quá trình khuyếch tán của đường rất khó khăn, khả năng chuyển động của các phân tử đường sac vào bề mặt tinh thể rất chậm và sự lớn lê của tinh thể hầu như bị ngừng lại. Ngoài độ nhớt cao, các nguyên nhân hình thành mật rỉ còn do có các chất keo, sự sắp xếp của phân tử đường lên bề mặt các tinh thể.

Thuyết hoá học : Theo thuyết này, mật rỉ hình thành là do sự có mặt của các chất đường khác mà các đường này có độ hoà tan lớn hơn so với đường Sac.

Thành phần hoá học của một số mẫu mật như sau :Mẫu 1

Nước : 17-25% Đường Saccharose : 30-40% Đường Glucose : 4-9% Đường Fructose : 5-12% Các chất khử khác : 1-4% Tổng chất khử : 10-25% Các Hydratcarbon : 2-5% Tro Phốtphát : 7-15% Chất đạm khô(Nx6,25): 2,5-4,5% Chất đạm thật : 0,5-1,5% Các chất Nitơ khác : 1,5-3,0% Acid Carbonic, Xitric : 1,5-6,0%

Mẫu 2 : Nước : 23,66% Chất khô tổng cộng : 76,34% Tro : 04,89% Chất đạm tổng cộng : 0,59% Chất đạm Formol : 0,07% Chất đạm Anim : 0,05% Đường Saccharose : 34,73% Đường Khử : 22,44% Đường tổng cộng : 57,17% Hàm lượng Phốtphat 2,59% (theo P2O5) Hàm lhượng Kali : 1,61% (theo K2O) Magnesium (MgO) : 0,23% Sắt (Fe2O3) : 0,80%

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC MẤT MÁT, TỔN THẤT ĐƯỜNG TRONG MẬT RỈ : Mất đường theo mật rỉ là mất mát lớn nhất trong sản xuất đường và mất mát này ảnh hưởng rất lớn đến tổng thu hồi nhà máy. Việc kiểm soát mất mát này cần được thực hiện thường xuyên. Các vấn đề kiểm soát cụ thể là :

a- Nguyên liệu :

Chất lượng miá cây nhập máy : giống miá, thời vụ thu hoạch, hàm lượng đường Sac trong mía, hàm lượng tạp chất trong miá. Nói chung mía cần được thu hoạch đúng thời vụ (miá chín), giống miá có hàm lượng đường cao, miá được làm sạch tạp chất trước khi chặt sẽ giúp nâng cao tổng thu hồi.

Điều kiện đốn chặt, vận chuyển , bốc dỡ và thời gian chờ ép trên sân miá : việc kéo dài thời gian này sẽ làm tăng hao mất đường, các vi sinh vật hoạt động tạo ra các chất có ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất như dextran.

Hoá chất làm sạch : Vôi, chất trợ lắng, Xút, . . .cần sử dụng loại có độ tinh khiết cao để hạn chế việc đưa thêm các tạp chất khác vào nước mía, làm giảm khả năng kết tinh, tăng lượng mật rỉ.

b- Máy móc, thiết bị và trình độ thao tác của người vận hành : Xì chảy, quy trình dài thời gian lưu của bán chế phẩm dài làm giảm thu hồi, tăng tạo mật do

đường bị thuỷ phân và phân hủy. Quản lý khu ép : vệ sinh kém, nước miá ép nhểu nhão, lên men bốc mùi, … tại khu ép nước

mía có nồng độ thấp, nhiệt độ thấp, hàm lượng các tạp chất cao rất thích hợp cho vi sinh vật phát triển, tổn thất đường tại khu ép là rất lớn nếu như tình trạng vệ sinh kém.

Khống chế pH, nhiệt độ không đúng, thời gian lưu trong bồn lắng, bốc hơi dài làm tăng cuyển hoá và làm tăng lượng mật rỉ.

Việc luân lưu (return) nước miá và các bán chế phẩm trở ngược về các công đoạn đầu dây chuyền nhiều cũng làm tăng đáng kể mất mát do chuyển hoá.

Thời gian nấu đường dài (do áp lực hơi thấp, do nấu bị sinh bụi phải rửa nhiều, hạt không đều, . . .), bồi tinh không đúng quy trình làm tăng mất mát trong mật rỉ do các phân tử đường không có đủ điều kiện tối ưu để kết tinh.

D/ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI TINH

1. Khởi tinh tự nhiên :

Cô đặc syrup đến độ quá bão hòa cao (khoảng 1,4), vẫn tiếp tục bốc hơi để các hạt tinh thể tự nhiên hình thành, khi có được một số lượng các hạt tinh thể như yêu cầu thì mở thêm nước hay syrup loãng để hạ độ quá bão hoà về ổn định, không cho xuất hiện thêm hạt mới. Việc cố định tinh thể làm cho các tinh thể nhỏ trở nên lớn hơn, cứng cáp và hút được các phân tử Sac trong dung dịch. Việc cố định tinh thể này cần tiến hành chừng 3 lần. Thời gian tạo tinh thể càng dài thì số lượng hạt càng nhiều và càng không đều, hạt tạo trước to hơn hạt tạo sau rất khó xử lý. Nhiệt độ nấu (áp lực hơi đốt) và độ chân không của nồi cần được cố định khi tạo mầm để tránh tình trạng làm tan hạt. Nhiệt độ nước ăn vào cũng cần khống chế không cao hơn 5oC so với nhiệt độ lúc hạt hình thành để tránh làm tan hạt. Kích thước hạt tạo ra ban đầu chừng 2 - 10 m (kích thích bằng bột đường), cô đặc tiếp chừng 5 phút để hạt đạt 10 - 30 m sau đó cố định hạt chùng 30 phút để hạt đạt chiề dài chừng 140m. Khi cô đặc tự nhiên đến tạo hạt thì số lượng hạt rất nhiều, cần phải phá bớt hạt trước khi cố định tinh thể.

Phương pháp này khó thực hiện, đòi hỏi thợ nấu phải có nhiều kinh nghiệm nên ít được áp dụng.

2. Khởi tinh kích thích : Cô đặc dung dịch đến độ quá bão hoà 1,2 - 1,3, cho dung dịch đường chịu một tác dụng

kích thích như nâng cao độ chân không, giảm thấp nhiệt độ, rút không khí lạnh vào, bỏ bột đường vào. Do bị kích thích nên các tinh thể tạo ra nhanh, rút ngắn thời gian, các hạt tạo ra khá đều. Sau khi có đủ số hạt thì tiến hành cố định tinh thể. Nhiệt độ nấu, độ chân không, nhiệt độ nước ăn vào , . .. cũng cần kiểm soát ổn định để tránh làm tan hạt hay sinh hạt mới. Phương pháp này dề hơn phương pháp 1 nhưng cũng cần thợ nấu có nhiều kinh nghiệm.

3. Phương pháp tinh chủng :

3.1 Khởi tinh bằng bột giống : Hạt không phải tạo ra tự nhiên mà do người thợ thêm vào với một số lượng và kích

thước xác định trước. Đường hạt được xay nhỏ trong một máy xay sau đó trộn chung với cồn tạo thành dung dịch dạng huyền phù. Dung dịch được cô đặc đến độ quá bão hoà ổn định chừng 1,1, sau đó cho một lượng xác định dung dịch đường xay vào, dung dịch không tạo thêm hạt mới cũng như các hạt cho vào cũng không bị hoà tan. Các hạt sẽ được nuôi lớn lên trong vùng ổn định với độ quá bão hoà không quá khu vực trung gian (1,2 - 1,3) trong thời gian ngắn, sau đó cho nước hay syrup vào để cố định tinh thể. Nhiệt độ nấu, độ chân không, nhiệt độ nước ăn vào , . .. cũng cần kiểm soát ổn định để tránh làm tan hạt hay sinh hạt mới. Tỷ lệ đường/cồn 96%V là 1kg/1,2 lít.

3.2 Phương pháp phân cắt :Áp dụng như phương pháp 3a, tuy vậy sau khi cố định tinh thể xong hay nuôi tinh thể một thời gian, người ta tiến hành cắt nồi thành hai hay nhiều phần, sau đó tiếp tục nấu bình thường (chỉnh lý hạt sơ bộ trước khi nấu). Phương pháp này giúp giảm được thời gian khởi tinh và số lần khởi tinh. Phương pháp này dễ thực hiện và thường được áp dụng.

3.3 Phương pháp đường hồ (Magma) : Dùng đường cấp thấp hơn (đường B) trộn với nguyên liệu thích hợp (syrup) ở độ Brix

nhất định để làm giống nấu đường cấp cao hơn (đường A) mà không cần khởi tinh trực tiếp. Dung dịch được cô đặc đến độ quá bão hoà ổn định chừng 1,1, sau đó bơm một lượng Magma nhất định vào nuôi để làm giống. Tiếp tục quá trình nấu bình thường. Phương pháp này giảm hoàn toàn việc khởi tinh, tiết kiệm thời gian dùng nồi, thao tác dễ dàng. Tuy vậy phẩm chất đường sẽ xấu hơn các phương pháp khác do hạt đường sau khi nấu xong có nhân là đường cấp thấp. Phương pháp này không thích hợp cho các quy trình đòi hỏi chất lượng thành phẩm cao.

E/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HẠT ĐƯỜNG

1. Nấu đường gián đoạn Hàm lượng tinh thể:

Đường non bao gồm tinh thể và mật cái, trong đó giả sử tinh thể hoàn toàn là đường sac hay tinh thể có tinh độ =100%

Định nghĩa: Hàm lượng tinh thể CC% CC%= (AP non-AP mật cái)*100/(100-AP mật cái)

Ý nghĩa: CC% là %trọng lượng chất khô tinh thể so với chất khô non, CC đặc trưng cho mật độ hạt trong đường nonCC% thấp hạt thưa, CC% cao hạt chặt sít

2. Độ gia tăng kích thướcTrọng lượng của một tinh thể có thể xem là một hàm bậc ba theo chiều dài tinh thể.Khi một tinh thể có chiều dài (L1) và trọng lượng (m1) lớn lên thành tinh thể có chiều dài

(L2) và trọng lượng (m2), ta có tỉ số sau: m2/m1=(L2/L1)3 (1) Đối với nồi nấu đường gián đoạn, thể tích làm chân thường chiếm từ 33% đến 40% thể tích

nấu hoàn chỉnh. Như vậy độ gia tăng trọng lượng tinh thể khi nấu trong nồi gián đoạn bị giới hạn từ 2.5 –3 lần

Nếu magma lúc làm chân có kích thước là 0.3mm và sản phẩm có kích thước yêu cầu là 0.75mm thì theo cách tính từ (1) thì độ gia tăng trọng lượng tinh thể sẽ là (0.75/0.3)3= 16lần. Ta không thể có nồi nấu giàn đoạn nào mà trọng lượng làm chân chỉ chiếm 1/16

trọng lượng đường non nấu hoàn chình vi vậy ta phải nấu qua nhiếu giai đoạn hay phải phá bớt hạt

Độ gia tăng kích thước tinh thể trong một mẽ nấu còn phụ thuộc vào hàm lượng tinh thể ở giai đoạn làm chân và hàm lượng tinh thể ở giai đoạn xả

Đặt:W1, L1 Trọng lượng và chiều dài tinh thể giai đoạn làm chânW2, L2 Trọng lượng và chiều daì tinh thể giai đoạn xảC1% hàm lượng tinh thể giai đoạn làm chânC2% hàm lượng tinh thể giai đoạn xả

Ta có công thức sau;W2/W1=100*C2%/ (Tỉ lệ làm chân %)* C1%= (L2/L1) 3 (2)

Thường công thức được áp dụng trong trường hợp C1=C2 W2/W1=100/ (Tỉ lệ làm chân %)= (L2/L1) 3 (3)

Ví dụ áp dụng muốn tinh thể sau khi nấu có kích thước 0.8mm thì kích thước hạt lúc ½, 33% nồi phải là bao nhiêu mm

Lúc ½ nồi100/ 50=(0.8/L1) 3=20.8/L1=1.2599, L1=0.8/1.2599=0.63mm

Lúc 33% nồi100/33=(0.8/L1) 3=30.8/L1=1.447, L1=0.8/1.447=0.552mm

3. Nấu đường liên tục : Tương tự như nồi đường gián đoạn, có thể xác định như sau :Giả sử, Nồi đường được nấu ổn định, không sinh thêm hạt mới cũng như không bị tan hạt, mực độ nồi nấu không thay đổi. Lúc đó : Lưu lượng đường non có Brix = Bx1 bơm ra khỏi nồi là Q1 (m3/giờ) Hàm lượng tinh thể của đường non là C1

Kích thước tinh thể là L1

Lưu lượng Magma ở Brix = Bxg ăn vào là Qg. Hàm lượng tinh thể của đường non là Cg

Kích thước tinh thể là Lg

Ta sẽ có : (Qg.* Bxg*C0) / (Q1.* Bx1*C1)= ( Lg/L1)3

F/ THIẾT BỊ NẤU ĐƯỜNG-BỒI TINH

1. Nồi nấu đường gián đoạn : Hiện nay nồi nấu đường gián đoạn sử dụng thường có năng suất từ 17-110 m3, cấu tạo gồm các phần chính :

1.1. Buồng bốc hơi : là phần phiá trên của nồi nấu, nơi hơi nước bốc lên sau đó được dẫn ra ngoài. Có hai loại buồng bốc hơi : Loại 1 buồng bốc hơi có đường kính lớn hơn thân nồi tại buồng đốt, loại này giúp quá trình bay hơi được tốt hơn do có sự gia tăng không gian bay hơi phù hợp với sự tăng thể tích khi chuyển từ pha lỏng sang pha khí, tuy vậy sự đối lưu của đường non tại phần sát vách nồi khó khăn hơn. Loại 2 buồng bốc hơi có đường kính bằng buồng đốt.

1.2 Buồng đốt: là phần gia nhiệt gián tiếp cho nồi. Có các loại buồng đốt như sau: Nồi nấu đường ống xoắn : gồm 6 -7 lớp ống xoắn đường kính chừng 100-150 mm đặt

chồng lên nhau và cách nhau một khoảng nhất định, các lớp ống thường đặt nghiêng một góc nhất định để dễ thoát khí không nghưng và nước ngưng tụ. Tỷ số giữa chiều dài và

đường kính ống truyền nhiệt thường từ 75-250 lần. Phần giếng trung tâm của nồi có đường kính bằng 38 - 40% đường kính nồi để làm tăng đối lưu tự nhiên của nồi. Có khi đáy nồi được làm thành hai vỏ để tăng thêm diện tích truyền nhiệt. Góc nghiêng của đáy nồi với mặt phẳng nằm ngang thường không quá 15o. Hơi đốt có áp lực Max 4 kg/cm2 được cấp vào bên trong ống. Diện tích truyền nhiệt thường là 3,3 - 4,9 m 2/m3. Do đặc điểm cấu tạo nên nồi này có thể thay đổi diện tích truyền nhiệt sử dụng tăng dần theo mực độ nồi. Thông thường các vòng ống cuối có hệ số truyền nhiệt thấp do bị nước ngưng tụ đọng lại, nồi khó xả khí không ngưng và bị đóng cặn trong ống gia nhiệt. Sửa chữa nồi khó.

Nồi đường ống xoắn thích hợp cho các loại đường non có tinh độ thấp và thường sử dụng để nấu đường hạ phẩm. Nồi nấu đường ống chùm : Đáy nồi hình nón cụt, góc nghiêng của đáy nồi với mặt phẳng

nằm ngang thường không quá 15o. Hơi đốt có áp lực Max 4 kg/cm2 được cấp vào buồng đốt, bên ngoài ống gia nhiệt. Oáng gia nhiệt có đường kính chừng 100-120 mm, chiều dài 860-1140 mm lắp trên hai mặt sàn theo quy luật bố trí nhất định, giữa mặt sàn là giếng trung tâm có đường kính bằng 38 - 40% đường kính nồi để tạo đối lưu tự nhiên. Diện tích truyền nhiệt lớn, thường là 4,9 - 6,6 m2/m3. Buồng đốt còn có các ống xả khí không ngưng ở mặt sàn phiá trên và các ống tháo nưóc ngưng tụ ở mặt sàn phiá dưới. Nồi đường ống chùm có chỉ một ống tuần hoàn trung tâm nên khả năng truyền nhiệt và đối lưu chưa thật tốt, khi đường non có độ nhớt cao hay ở giai đoạn cô đặc cuối tinh thể lớn lên chậm, dễ sinh các hạt mới do có một số vùng tuần hoàn kém. Để thuận lợi khi vệ sinh nồi nấu, một số kiểu nồi được thiết kế với mặt sàn nghiêng một góc nhỏ về phiá giếng trung tâm của nồi. Do cấu tạo nồi đơn giản dễ sửa chữa nên nồi loại này rất thông dụng.

Nồi nấu đường ống chùm có cánh khuấy : để khắc phục nhược điểm đối lưu kém, người ta lắp thêm cho nồi một cánh khuấy tại đáy của giếng trung tâm để trợ giúp làm tăng sự đối lưu. Việc lắp thêm cánh khuấy có thể giúp tăng thêm chiều cao nấu của nồi và làm giảm thời gian nấu tức làm tăng năng suất của nồi (chừng 16%), giảm tổn thất đường và sinh màu, tiết kiệm được hơi. Công suất động cơ lắp đặt chừng 2,3 KW/m3 đường non

Nồi nấu đường buồng đốt treo : loại này tương tự loại ống chùm nhưng ngoài giếng trung tâm còn có thêm một ống tuần hoàn tạo ra giữa mặt ngoài buồng đốt và mặt trong của thân nồi. Mặt trên và dưới của mặt sàn đền nghiêng về giếng trung tâm một góc nhất định để thuận lợi cho việc vệ sinh nồi, thoát nước ngưng và thuận cho đối lưu tự nhiên. Loại nồi này có diện tích truyền nhiệt cao, đối lưu tốt, hạt đường đồng đều nhưng có cấu tạo phức tạp, khó chế tạo, sửa chữa

Nồi nấu đường buồng đốt treo không có ống tuần hoàn trung tâm : cấu tạo tương tự trên nhưng không có ống trung tâm, đồng thời làm tăng tiết diện giữa buồng đốt và thành nồi một ít để vẫn bảo đảm sự đối lưu tốt của đường non.

1.3. Hệ thống tách lỏng, rắn kéo theo (Bộ phân ly) : Được thiết kế và lắp đặt bên trên nồi nấu để đề phòng và tách loại mật, đường bị cuốn theo hơi thứ ra cột ngưng tụ khi đường non sôi mạnh hay khi cô đặc cuối. Một số trường hợp còn lắp thêm một bộ phân ly bên ngoài nồi, trên đường ống dẫn hơi vào cột ngưng tụ (nồi nấu kiểu TSK). Bộ phân ly có nhiều kiểu khác nhau, cấu tạo cơ bản là các tấm kim loại đặt so le, xen kẽ nhau để buộc dòng lưu chất phải đổi hướng chuyển động khi đi qua nó, như vậy các phần tử lỏng hay rắn sẽ bị va đập, mất động năng và rớt xuống phiá dưới, sau đó sẽ được thu hồi lại.

1.4. Van xả đáy : Nằm ở đáy nồi, gồm 1 hay 2 van điều khiển bằng tay hay bằng thủy lực dùng để xả toàn bộ khối đường non ra khỏi nồi sau khi nấu xong.

1.5. Các thiết bị khác : Van xả phá chân không được lắp trên thân nồi gần đỉnh. Cây lấy mẫu và các van xông hơi, nước rửa trợ giúp cho quá trình nấu.

2. Nồi nấu đường liên tục : Hiện nay có một số kiểu nồi liên tục được thiết kế và đưa vào áp dụng, tất cả đều được tự động hoá cao để tạo thuận lợi cho quá trình điều hành :

2.1 Nồi nấu đường liên tục BMA : Cấu tạo gồm bốn nồi nấu gián đoạn chồng lên nhau, mỗi nồi đều có buồng đốt kiểu ống

chùm với giếng trung tâm và cách khuấy ở giữa nồi. Nguyên liệu và giống được bơm vào ở đỉnh của nồi trên cùng sau đó tự chảy dần xuống các nồi phiá dưới, đường non được bơm ra khỏi nồi từ đáy cuối nồi dưới cùng. Hơi đốt cấp vào và hơi thứ tháo ra tương tự nồi gián đoạn.2.2 Nồi nấu đường liên tục FLETCHER SMITH :

Có dạng hình trụ nằm ngang gồm nhiều ngăn cách nhau bằng các vách, đường non đi từ ngăn này qua ngăn khác bằng cách chảy qua một van (lỗ) cố định được bố trí thích hợp trên vách. Buồng đốt kiểu ống chùm đặt dọc theo các ngăn không có giếng trung tâm ở giữa, đường non đối lưu tự nhiên qua khoảng hở giữa buồng đốt và thân nồi. Nguyên liệu được ăn vào trong tất cả các ngăn của nồi. Loại nồi này sử dụng thích hợp cho các loại đường non, nhược điểm của nồi là phải định kỳ ngưng để vệ sinh nồi do việc đường non bị đóng cứng trên các vách ngăn.

2.3 Nồi nấu đường liên tục FCB (Fives-Cail Babcock) : Có cấu tạo tương tự nồi FLETCHER SMITH nhưng các ống tuyền nhiệt được đặt nằm

ngang dọc theo nồi. Để làm tăng khả năng truyền nhiệt và cải thiện việc tháo nước ngưng tụ, hơi đốt được dẫn thành nhiều pass (Tại N/m Tây Ninh, nồi có 6 vùng, 13 ngăn. Nồi đường A có 2 pass, nồi đường B và C có 3 pass). Việc tách hơi đốt thành nhiều pass được lập theo nguyên tắc sau: Pass 1: hơi được ưu tiên dẫn qua vùng 4,5 và 6 là các vùng cuối, đường non có độ Bx cao. Pass 2 : hơi sau khi qua pass 1 được dẫn qua các vùng 3,2 và 1 ở nửa bên dưới. Phần này

có tổn thất nhiệt độ do nồng độ và áp lực cao hơn các phần phiá trên. Pass 3 : hơi sau khi qua pass 2 được dẫn ngược trở lại qua phần bên trên của các vùng 1,2

và 3, đây là các phần có nồng độ thấp và không có tổn thất nhiệt độ do áp lực.Việc phân chia các pass hơi như trên giúp cải thiện khả năng truyền nhiệt, làm tăng sự

sôi do hạn chế được các tổn thất nhiệt độ trên các phần khác nhau của nồi nấu bởi nồng độ và chiều cao lớp đường non.

Để làm tăng đối lưu, 4 cách khuấy được lắp đặt tại 4 vùng cuối cùng của các ngăn 6 và 5, đây là các ngăn đường non có độ Brix cao nhất, đối lưu tự nhiên kém nhất.

Để hạn chế tình trạng lắng hạt đường và bám cứng lên các vách ngăn, dòng khí không ngưng lấy ở cuối đường hơi đốt được tách ra và sử dụng như là dòng dẫn cuả Ejector để nạp nguyên liệu vào các ngăn. Bằng cách này, việc nạp nguyên liệu sẽ kèm theo việc tách khí không ngưng và tạo ra một sự xáo trộn mãnh liệt làm tan hạt nhỏ có trong nguyên liệu và làm tăng đối lưu cho nồi. Việc sử dụng hơi thứ làm Jigger cần phải được kiểm soát thận trọng và thường xuyên vì rất dễ xảy ra tình trạng tan hạt, mất chân không hay xâm nhập qua lại giữa nước đường và nước ngưng tụ.

3. Cột ngưng tụ hơi nước : Có nhiệm vụ chính là làm ngưng tụ hơi tạo ra trong quá trình nấu đường bằng cách cho

hơi tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh (nước làm nguội). Có nhiều kiểu khác nhau như loại khô (khí không ngưng đi đường riêng) ngược chiều, loại khô cùng chiều, loại ướt (khí không ngưng đi chung với nước sau khi làm nguội) cùng chiều, . . . , cơ bản gồm một thùng hình trụ

có đáy hình nón, bên trong có các tấm ngăn đục lỗ để làm tăng khả năng tiếp xúc hai pha lỏng và khí. Do độ chân không trong nồi nấu cao nên về nguyên tắc cột ngưng tụ cần phải được lắp ở độ cao tối thiểu là 10,33 mét để tránh tình trạng nước làm nguội chảy ngược vào nồi. Khi điều kiện lắp đặt không cho phép lắp đủ độ cao, có thể sử dụng loại cột ngưng tụ chân thấp (< 10,33 m), lúc này phải lắp một bơm nước có năng suất phù hợp để bơm nước ra khỏi chân cột ngưng tụ.

4. Bơm chân không : Nhiệm vụ chính của bơm chân không là tách loại khí không ngưng ra khỏi nồi đường để

duy trì độ chân không cho nồi. Khí không ngưng có nguồn gốc từ : không khí bên ngoài rò rỉ vào nồi, không khí hoà tan vào nguyên liệu nấu, khí sinh ra do các phản ứng hoá học trong nguyên liệu và khí hoà tan trong nước làm nguội cột ngưng tụ. Để rút khí không ngưng có thể dùng : Bơm chân không kiểu pittông : cho phép tạo độ chân không sâu (>700 mmHg), tiêu hao

năng lượng điện thấp, tuy vậy giá thành cao, chi phí bảo trì cao, dễ gây ô nhiễm do nhớt bôi trơn.

Bơm chân không vòng nước : cho phép tạo độ chân không chừng < 660 mmHg, chi phí đầu tư rẻ hơn bơm chân không kiểu pittông nhưng tiêu hao năng lượng điện cao.

Ejector : Dùng nước có áp lực cao bơm qua một vòi phun để tạo cho các hạt nước có động năng cao, lôi cuốn các phần tử khí không ngưng xung quanh theo nước ra ngoài do đó tạo được chân không cho nồi. Chi phí cho p/pháp này thấp, dễ lắp đặt tuy vậy độ chân không tạo ra hay bị không ổn định. Tại N/m Tây Ninh, áp suất nước thiết kế cho Ejector làm việc ổn định là 180 Kpa, lưu ý rằng Ejector chỉ hoạt động đúng công suất khi nồi đường đã có đủ độ chân không (-80 Kpa), lúc đó chênh lệch áp lực nước trong và ngoài vói phun của Ejector là 260 Kpa. Như vậy, khi tạo chân không ban đầu cho nồi hay khi chân không nồi bị mất, để tạo nhanh chân không trở lại người vận hành phải sử dụng bơm chân không vòng nước của lọc bùn (cô lập lọc bùn trước khi mở van hút chân không cho nồi đường).

5. Thiết bị bồi tinh : có hai loại liên tục và gián đoạn :

5.1 Loại gián đoạn : Là một thùng nằm ngang, tiết diện chữ U, bên trong có cách khuấy. Cánh khuấy dạng

các tấm hai mặt hay dạng ống bố trí thích hợp cho nước làm nguội đi bên trong. Nước làm nguội đi vào qua đầu trục quay phiá bên này, sau đó vào các tấm hay ống để làm nguội đường non sau đó đi ra ngoài qua đầu trục quay phía bên kia. Sau khi làm nguội xong có thể thay đổi nước nóng để hâm nóng đường non lại trước khi ly tâm. Trục quay với tốc độ có thể điều chỉnh thay đổi được tuỳ thuộc vào Brix và độ nhớt đường non, thường là ½ đến 1 vòng/phút. Loại tấm quay có diện tích truyền nhiệt tốt hơn, đường non được khuấy trộn tốt hơn, tuy nhiên các tấm dễ bị mòn thủng do ma sát nhiều với đường non.

5.2 Loại liên tục : Là một thùng lớn hình trụ ( đường kính từ 3,6-5,2m, chiều cao 7-16mét) bên trong có

cánh khuấy, tốc độ cánh khuấy 0,5-0,8 vòng/phút, có thể dùng động cơ thủy lực. Trên thân thùng có lắp từ 6 đến 19 lớp ống hay tấm truyền nhiệt (diện tích truyền nhiệt từ 85-350 m 2), các tấm (ống) truyền nhiệt này được chia làm hai loại : phần lớn các tấm (ống) phiá trên dùng làm nguội, một phần các tấm (ống) phiá dưới dùng hâm nóng đường non, tuy vậy các tấm (ống) này cũng có thể thay đổi từ hâm nóng sang làm nguội và ngược lại. Loại tấm có diện tích truyền nhiệt tốt hơn, đường non được khuấy trộn và lưu tốt hơn, tuy nhiên các tấm dễ bị mòn thủng do ma sát nhiều với đường non.

Ưu điểm của bồi tinh liên tục là : Thể tích lớn nhưng diện tích sàn nhỏ. Phù hợp cho việc lắp ngoài trời (khơng cần bao che). Hiệu quả làm việc cao (tỷ số S/V cao). Dễ tự động hoá và dễ điều hành. Không xảy ra tình trạng đường non có một phần không đủ thời gian lưu (đi tắt). Hiệu quả làm việc cao, do đó hạ thấp được AP mật rỉ. Chi phí thiết bị thấp.

G/ QUY TRÌNH VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHU NẤU ĐƯỜNG-BỒI TINH Xem trong quy trình vận hành thiết bị N/m đường thô Tây Ninh.

H/ MỘT SỐ SỰ CỐ XẢY RA KHI NẤU ĐƯỜNG VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ

Stt Vấn đề Nguyên nhân Phòng ngừa Xử lý Động cơ

thùng quậy Magma nóng

Độ Brix magma quá cao.Có vật lạ lẫn vào

Kiểm tra và điều chỉnh Bx thường xuyên

Thêm mật hạ Bx đạt yêu cầu.Ngưng cánh khuấy, nhanh chóng lấy vật lạ ra

Kính nhìn bị vỡ

Nhiệt độ thay đổi nhanh, nước ăn vào nhanh, đường non quá đặc, chân không sâu

Thao tác đúng kỹ thuật Dùng bao tải hay vật tương tự bít chỗ vỡ. Thay kính mới (nếu cần thì ngưng nồi)

Oáng dẫn giống bị nghẹt

Đường non lắng trong ống hay có vật lạ

Không được ngưng bơm giống tuỳ tiện sai quy trình, đề phòng vật lạ

Dùng ống hơi, ống nước áp lực cao để thông. Nếu cần thì cắt ống

Một số tinh thể đường bị hoà tan

Chân không giảm.Van nguyên liệu, van nước không kín.Aên quá nhiều nước, nguyên liệu.Jigger quá mạnh.Buồng đốt bị thủng.

Thường xuyên kiểm tra chân không, nước xịt, áp suất hơi đốt, áp suất hơi JiggerKhi ăn nguyên liệu, nước phải kiểm tra, bàn giao ca cẩn thận

Lập tức đóng ngay van nước, van nguyên liệu, đóng bớt van hơi đốt.Kiểm tra toàn bộ hệ thống tạo chân không và nước làm ngưng tụ

Nồi đường sinh bụi

Nồi đối lưu không tốt.Số lượng tinh thể ít, không ăn hết mật.Nguyên liệu quá nguội hay có hạt.Bốc hơi nhanh, độ quá bão hoà tăng cao

Kiểm tra thường xuyên chân không, áp suất hơi đốt và nồng độ mẫu dịch.Khi cố định tinh thể phải nắm vững số lượng hạt.

Nấu thiếu thể tích nếu hạt không đủ. Bơm thêm hạt giống (nồi liên tục).Dùng nước hay syrup hoà tan hạt bụi. Giảm chân không để hoà tan bụi.

Nồi liên tục bị mất chân không

Nước vào Ejector không đủ hay quá dư

Kiểm tra áp lực nước.Kiểm tra nhiệt độ nước ra khỏi cột ngưng tụ.

Dùng bơm chân không lọc bùn trợ giúp.Cung cấp nước thích hợp.

- Đường non khó xả khỏi

Độ Brix quá cao.Nồi nấu đối lưu

Khống chế Bx thích hợp.Lưu ý tìng trạng đối lưu

Thêm nước hay nguyên liệu làm loãng.

Stt Vấn đề Nguyên nhân Phòng ngừa Xử lýnồi kém, đường bị

lắng.của đường non. Mở van xông nóng đường

non trực tiếp.- Nồi đường

không sôi hay sôi kém.

Không đủ hơi đốt.Nước ngưng tụ hay khí không ngưng tách chậm.

Cung cấp hơi đủ áp lựcXả khí không ngưng thường xuyên, xả nước ngưng tốt.

Tăng áp lực hơi đốt.Xả khí không ngưng.Kiểm tra tháo nước ngưng, nếu cần thì mở By-pass.

- Nước ngưng tụ có đường.

Buồng đốt bị thủng hay xì joint làm kín.Đường đi ngược vào hơi theo đường Jigger.

Thử áp lực buồng đốt, làm kín buồng đốt.Thao tác Jigger đúng. Cô lập van Jigger khi nồi mất chân không hay khi mất hơi đốt.

Ngưng đưa nước ngưng tụ về lò. Sau đó ngưng nồi và làm kín buồng đốt.Ngưng Jigger, Mở thêm hơi đối cho đến khi ổn định.

2. Nồi đường bị trào ra ngoài theo đường chân không.

Do ngưng nấu lâu, đường bị phân hủy sinh khí CO2.Nguyên liệu quá lỏng, bốc hơi quá mạnh.

Không ngưng nồi quá dài.Mở nhỏ van hơi cô đặc từ từ.

Thêm chất chống bọt. Tạo chân không thật chậm, mở hơi từ từ.Giảm cấp hơi và thêm chất chống bọt.

- Chân không bị mất đột ngột.

Mất nước xịt vào Ejector.Thùng nguyên liệu cạn

Kiểm tra nước xịt đủ.Kiểm tra thùng nguyên liệu thường xuyên.

Đóng van hơi, đóng tất cả van nước van nguyên liệu, tạo lại chân không.

Nồi nấu bị rung động hay bị va đập thủy lực trên đường nước ngưng tụ

Nồi đối lưu không tốt khi cô đặc cuối.Tách nước ngưng tụ không kịp.

Giảm tốc độ bốc hơi (giảm hơi đốt).Tháo nước ngưng tụ tốt.

Đóng bớt van hơi đốt, giảm độ chân không để tăng nhiệt độ nấu.Mở By-pass để tăng tháo nước ngưng tụ.

J- PHỐI LIỆU NẤU ĐƯỜNG

1. Phối liệu hai nguyên liệu :

Từ hai nguyên liệu khác nhau là A và B, đem phối trộn với nhau để tạo thành một hỗn hợp C, hoặc là từ đường non nấu được, đem phân mật để thu được đường và mật thì cách tính toán trọng lượng và tinh độ đều giống nhau. Gọi :m : trọng lượng chất khô đường non và J tinh độ (AP) đường nonm1 : trọng lượng chất khô của đường và S tinh độ (AP) đườngm2 : trọng lượng chất khô của mật và M tinh độ (AP) mậtDo khi ly tâm đường non ta thu được mật và đường, nên ta có :

m = m1 + m2 (a)J x m = S x m1 + M x m2 (2)

Nhân (a) cho M :M x m = M x m1 + M x m2 (1)J x m = S x m1 + M x m2 (2)

Lấy (2) trừ (1) ta có : (J-M) x m = (S-M) x m1

Hay là : m1/m = ( J-M) / (S-M)

Vậy H = (J-M)/(S-M) H : Hiệu suất thu hồi nấu đường tính theo chất khô. (H = Trọng lượng chất khô đường /

Trọng lượng chất khô đường non) Hs : Hiệu suất thu hồi nấu đường tính theo đường sac. (Hs = Trọng lượng đường sac của

đường / Trọng lượng đường sac của đường non.Từ công thức tính H ở trên, ta suy ra : Hs = S(J-M)/J(S-M) Công thức này gọi là công thức SJM.

Sơ đồ COBENZE :Cũng nhằm mục đích tính toán trọng lượng hay tinh độ các loại khi phối liệu hai nguyên liệu, COBENZE đưa ra sơ đồ :

Đường (hay nguyên liệu A) S (J - M)

J

Mật (hay nguyên liệu B) M (S - J) Như vậy :Đường non (hay hỗn hợp C) (S - M)

Từ sơ đồ trên, ta có :Hiệu suất thu hồi chất khô : H = (TLCK đường/TLCK đường non)

H = (J - M) / (S - M)Hiệu suất thu hồi Sac : Hs = (TLSac Đường / TLSac Đường non)

Hs = (S (J - M)) / (J (S - M))

Áp dụng : Nấu một nồi đường non, cho biết V, d, Bx và AP của đường non.Tính trọng lượng, thể tích nguyên liệu 1 Tính trọng lượng, thể tích nguyên liệu 2Cho biết AP1, Bx1, d1 của nguyên liệu 1 và AP2, Bx2, d2 của nguyên liệu 2.Giả sửø AP1 > AP2

Các bước như sau :- Trọng lượng chất khô đường non m = V.d.Bx- Trọng lượng chất khô nguyên liệu 1, áp dụng Công thức SJM :m1 = m x (AP- AP2)/ (AP1- AP2)- Suy ra trọng lượng tổng cộng của nguyên liệu 1: m1/Bx1

- Thể tích nguyên liệu 1 là : m1/ (d1 x Bx1)- Trọng lượng chất khô nguyên liệu 2 : m2 = m - m1

-Trọng lượng nguyên liệu 2 : m2/Bx2

- Thể tích nguyên liệu 2 là : m2/ (d2 x Bx2)

2. Phối liệu ba nguyên liệu :Việc phối liệu ba nguyên liệu A, B và C để cho ra một hỗn hợp C là rất linh động và có nhiều kết quả. Gọi : Trọng lượng và tinh độ của nguyên liệu A là m1 và AP1.Trọng lượng và tinh độ của nguyên liệu B là m2 và AP2.Trọng lượng và tinh độ của nguyên liệu C là m3 và AP3.Trọng lượng và tinh độ của hỗn hợp là m và AP. Ta có :

m = m1 + m2 + m3

m AP = m1 AP1 + m2 AP2 + m3 AP3

Đây là một hệ hai phương trình có ba ẩn số nên có rất nhiều nghiệm số (kết quả). Để có chỉ một kết quả, thông thường nười ta phải cho biết trước số lượng của một trong ba nguyên liệu. Lúc đó bài toán trở về hai nguyên liệu và được giải một cách dễ dàng như ở trên.Ví dụ : Nấu một nồi đường non, cho biết V, d, Bx AP của đường non.Cho biết AP1, Bx1, d1 của nguyên liệu 1.AP2, Bx2, d2 của nguyên liệu 2.AP3, Bx3, d3 của nguyên liệu 3Giả sử AP1 > AP2 > AP3

Các bước tính toán như sau :Ta chia nồi đường non thành 2 phầnPhần 1 : phần làm hạt thường 1/3 thể tích nồi. Ta chọn 1/3 trọng lượng chất khô của nồi. Đây là phần làm chân có API

Phần 2: 2/3 trọng lượng chất khô còn lại là phần nuôi tinh thể có AP II

Ta tính Tinh độ API, AP II và API > AP II

Trọng lượng chất khô đường non m = V.d.BxTrọng lượng chất khô phần 1 : mI = m / 3 Trọng lượng chất khô phần 2 : mII = m x (2/3)Trọng lượng chất khô nguyên liệu 1: m1

Trọng lượng chất khô nguyên liệu 2: m2

Trọng lượng chất khô nguyên liệu 3: m3

Để làm hạt được tốt ta thường chọn mI = m1 và API = AP1

Vậy bài toán còn lại chỉ là bài toán 2 nguyên liệuTrọng lượng chất khô phần 2 mII = m x (2/3)Tinh độ phần 2 : APII = (AP x m - AP1 x m1 )/ mII

Nếu ta chọn API = AP1 không phù hợp ta có thể giảm API (AP1 > API) để cho bài toán có nghiệm hợp lý. Như vậy, trong bài toán ví dụ, người ta cho trước trọng lượng nguyên liệu 1 là 1/3 nồi.

K/ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT NẤU ĐƯỜNG 1. Mục đích của việc lập cân bằng vật chất nấu đường : Đảm bảo cân bằng trọng lượng cuả các loại nguyên liệu, đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu

cho tất cả các loại đường non nấu. Nâng cao chất lượng thành phẩm và giảm tổn thất một cách có định hướng. Kế hoạch hoá việc sử dụng thiết bị nên sử dụng hết năng suất thiết bị. Giảm tối đa lượng nấu lại.

2. Các cơ sở để lập cân bằng vật chất nấu đường : Chất lượng đường thành phẩm và chủng loại : Thành phẩm có chất lượng cao hay thấp, có

bao nhiêu loại đường thành phẩm (RE, RS, Đường A, Đường A và đường B). Chất lượng nguyên liệu đem nấu : Tinh độ của nguyên liệu quyết định rất lớn đến chế độ

nấu (bao nhiêu hệ nấu, lượng nấu lại, . . .), chất lượng nguyên liệu thay đổi theo vụ muà và thời gian trong năm nên CBVC phải thay đổi theo.

Trình độ thao tác của thợ nấu : Người thợ nấu giỏi có nhiều kinh nghiệm sẽ cho kết quả nấu tốt (hạt đồng đều về kích thước, hiệu suất nấu cao, tinh độ mật thấp), lượng nấu lại ít, số hệ nấu có thể giảm hay điểm hạ AP một hệ nấu có thể cho cao.

Điều kiện kỹ thuật của thiết bị hiện có : Số lượng nồi nấu hiện có, kiểu nồi và khả năng đối lưu của từng nồi, loại máy ly tâm và khả năng tách mật, số lượng và khả năng các thiết bị phụ như thùng hoà tan, thùng trộn Magma, . . .

Năng suất nhà máy và mức tiêu hao nguyên liệu phụ (hoá chất, than hoạt tính,.. .) và nhiên liệu mà đặc biệt là trong nhà máy đường luyện : chọn hiệu suất làm Aff thấp cao sẽ giúp nâng cao được năng suất do giảm được lượng nấu trung và hạ phẩm nhưng sẽ làm tăng tiêu hao hoá chất và có thể ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm.

3. Các nguyên tắc áp dụng khi lập cân bằng vật chất nấu đường : Giảm tối đa lượng nấu lại : nấu đường là quá trình kết tinh để làm sạch và thu hồi đường,

do vậy mỗi hệ nấu cần kết tinh được nhiều đường, tức là giảm được AP mật nhiều, hạn chế lượng hồi dung.

Dùng nguyên liệu có độ tinh khiết cao, chất màu và chất không tan ít để nấu đường thành phẩm giúp tăng chất lượng thành phẩm.

Ưu tiên định chính xác tinh độ và thu hồi của nồi nấu đường non hạ phẩm vì nếu xác định không chính xác sẽ gây mất đường trong mật rỉ cao làm giảm tổng thu hồi. Tuy vậy nếu xác định tinh độ đường non cuối quá thấp cũng không có lợi vì sẽ làm tăng thời gian nấu lên quá dài, không đáp ứng được yêu cầu năng suất hoặc có khi làm tăng AP mật rỉ do đường non quá khó nấu.

Phối hợp và phân đều trách nhiệm cho từng hệ nấu tuỳ theo nhiệm vụ của từng hệ nấu. Ví dụ : độ giảm tinh độ của các hệ đầu thường thấp, các hệ sau thường cao, các hệ nấu cao phẩm mật có thể cao do việc ưu tiên chất lượng đường, hệ hạ phẩm đường có thể xấu do yêu cầu mật rỉ phải thấp tối thiểu.

4. Hướng dẫn tính cân bằng vật chất hai hệ và ba hệ :4.1 Cân bằng vật chất hai hệ :

Cho trước:- Tinh độ syrup là 68, Trọng lượng CKTC đem tính toán là 100 Tấn.- Cần sản xuất đường thô có Pol = 97,5, Ẩm = 1%. Suy ra AP = 97,5/(100-1) = 98,485- Mật rỉ : với thiết bị và khả năng thợ nấu hiện có, mật rỉ có thể đạt AP từ 28-32. Ở đây ta chọn 32.Các bước tính toán như sau :Tính trọng lượng CK đường thô, áp dụng SJM, ta có :

TLCK đường = TLCK Syrup x (AP Syrup - AP mật rỉ)/(AP đgthô - AP mật rỉ) TLCK đường = 54,148 Tấn.Suy ra, trọng lượng CK mật rỉ = 100 - 54,148 = 45,852 Tấn.

Đường non C : chọn AP đường C là 88,0 (Chọn cao hơn sẽ khó hạ AP rỉ, chọn thấp hơn giống C xấu, khó nấu đường non B). Hiệu suất nấu C chọn 40,5%. Từ đó tính ra :

Trọng lượng CK đường C = 45,852 x 40,5/(100-40,5) = 31,21 Tấn. TLCK đường non C = 31,21 + 45,852 = 77,063 Tấn. AP đường non C = (31,210x88+45,852x32)/77,063 = 54,680 Ap này khá thích hợp, khả năng nấu nồi đường non C như dự kiến là thực hiện được.

C seed : được nấu từ mật A và syrup, lượng syrup càng nhiều càng tốt vì sẽ giúp giống C dễ nấu, nhưng AP C seed không được quá cao làm AP non C tăng cao theo. Ở đây ta chọn là 64,0. Tỷ lệ C seed dùng chừng 30 -40 % so với TLCK đường non C, chọn bằng 30%. Ta tính được :TLCK C seed = 77,063 x 30% = 23,119 Tấn. (AP = 64)

Mật A : Tính TLCK mật A nấu non C : Đường non C có AP = 54,68, CKTC = 77,063 được nấu từ C

seed có AP = 64, TLCK = 23,119 tấn và mật A. Như vậy, TLCK mật A dùng nấu đường non C = 77,063 - 23,119 = 53,944 Tấn.

Tính AP mật A : áp dụng SJM : AP mật A = (77,063x54,68 - 23,119 x 64)/ 53,944 = 50,686.

Tính TLCK mật A nấu C seed : biết Cseed có AP = 64 và TLCK = 23,119 tấn, Cseed nấu bằng Syrup có AP = 68 và mật A có AP = 50,686. Áp dụng SJM, TLCK syrup nấu C seed = 23,119 x(64 - 50,686)/(68 -50,686) =17,778 T Như vậy, TLCK mật A nấu C seed = 23,119 - 17,778 = 5,341

Tổng TLCK mật A = 53,944 + 5,341 = 59,285 tấn. (AP =50,686)TLCK syrup nấu non A = 100 - 17,778 =82,222

Đường non A : TLCK non A = 54,148+59,686 = 113,433 Tấn.AP non A = (54,148 x 98,485 + 59,686 x 50,686)/113,433 = 73,503

Kiểm tra lại : TLCK non A = TLCK syrup nấu non A + TLCK Đường C = 82,222 + 31,210 = 113,433

AP non A = (82,222x68 + 31,210x88)/113,433 = 73,52. Cân bằng vật chất ba hệ :

Cách tính hoàn toàn tương tự hai hệ, thứ tự như sau :Cho AP, TLCK syrupCho Pol, Ẩm đường thô và AP mật rỉ, tính AP đường thô.Tính TLCK đường thô và mật rỉ (dùng SJM).Cho trước AP đường C, Hiệu suất nấu non C. Tính TLCK đường C, TLCK và AP non C.Cho AP và tỷ lệ sử dụng C seed vào nấu non C. Tính TLCK C seed.Tính TLCK và AP mật B, biết AP và TLCK Cseed, đường non CCho trước AP đường B và hiệu suất đường non B. Tính được TLCK và AP đường non B.Tính TLCK mật A nấu non B = TLCK non B - TLCK đường C.Suy ra AP mật A (Dùng SJM).Tính TLCK syrup và mật A đem nấu C seed (dùng SJM).Suy ra TLCK mật A tổng cộng.Tính TLCK, AP và Hiệu suất nấu đường non A, Biết AP, TLCK đường A và mật A.Kiểm tra : Tính TLCK và AP đường non A từ TLCK, AP của đường B và syrup nấu đường

non A.Kiểm tra lại số điểm AP hạ qua các hệ nấu, phân bố và tính lại một lần nữa nếu thấy giữa các

hệ nấu còn chưa phù hợp.

BÀI TẬP THAM KHẢONấu nồi C seed có thể tích 15 m3, Bx=89, AP =66 bằng syrup có Bx = 70, AP = 76 và mật A có

Bx=74, AP=55.Hỏi thể tích mỗi loại nguyên liệu cần dùng.Lượng nước bốc hơi ra khỏi nồi trong quá trình nấu.Thông thường, để bốc 1kg nước cần 1,1kg hơi. Tính trọng lượng hơi đốt cần dùng.

Tính kích thước hạt đường thành phẩm biết rằng :Nấu đường qua ba hệ A, B, C như N/m đường thô Tây Ninh.Kích thước hạt tinh thể trong C seed là 200 m.Lượng giống dùng cho mỗi hệ nấu là 30% (giả sử các hạt giống không bị tan hay tạo thêm

hạt mới).Tính lượng syrup có Bx=70 cần dùng để trộn 1000kg đường B có W=0,7% thành hỗn hợp magma

có Bx = 91.Đem 2500 Tấn Nước miá hỗn hợp ở Bx=15, AP=74 xử lý hoá chế và nấu đường để sản xuất ra

đường thô có Pol=98,5, W=1%. Tính toán lượng đường thô thu được, lượng mật rỉ tạo ra và lượng đường bị mất trong quá trình chế biến (mất trong bùn và không xác định) ở 2 trường hợp:

Mật rỉ AP=28, Mât mát tổng cộng 1% (Tổng Sac).Mật rỉ AP=30, Mât mát tổng cộng 1% (Tổng Sac).

So sánh lượng đường mất mát chênh lệch trong hai trường hợp. Nhận xét gì ?Tính toán số lượng phối liệu nấu một nồi đường non R5 có V=180 Hl, AP=80, Bx=92 từ mật aff

có Bx=70, AP=76; Mật R4 có Bx=76, AP=84 và Remelt 6 có Bx=60, AP=79. Biết lượng Remel R6 sử dụng chiếm 25% CK nồi.

Phân mật một nồi đường R5 có AP=80, Bx=92. Biết rằng hiệu suất nấu CK là 48%, đường có pol=98, ẩm 1%, lượng nước rửa đường chiếm 2% so với TLCK đường non (xem như không có mất mát nước do bay hơi khi xịt rửa) hãy tính : Bx, AP và trọng lượng mật R5 thu được.

Biết 100m3 nước mía hỗn hợp có AP = 70 tỉ trọng d= 1,04, Bx =13 được đem đi xử lý hóa chế, bết rằng lượng tạp chất tan tách ra trong qúa trình xử lý hóa chế là 20 % tổng số tạp chất.

Xác định AP của nước mía sau khi xử lý hóa chế Tính trọng lượng nước, trọng lượng đường sac có trong nước mía hỗn hợp ban đầuCho rằng lượng tạp chất thải ra ngoài có độ ẩm 50%, độ Pol 5%. Hãy xác định lượng

đường sac bi mất theo tạp chất đó.Một dung dịch nước đương tinh khiết có nồng độ 68 %. Cho biết dung dịch trên ở trạng thái nào,

khi dung dịch có nhiệt độ là 20C và 35C biết. Độ hòa tan của đường trong nước tinh khiết ở 20C là 2095 gram/kg nước và ở 35C là 2180 gram/kg

Lập bảng CBVC nấu đường hai hệLập bảng CBVC nấu đường ba hệ