Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía với năng suất theo nguyên liệu là 2000 tấn mía/ngày

TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN THỊ GIA SÁNGTHIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA VỚI NĂNG SUẤT THEO NGUYÊN LIỆU LÀ 2000 TẤN MÍA/NGÀY Trang 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: PGS TS TRỊNH VĂN DŨNG SVTH: NGUYỄN THỊ GIA SÁNG

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA VỚI NĂNG SUẤT THEO NGUYÊN LIỆU LÀ 2000 TẤN MÍA/NGÀY

S K L 0 0 8 4 8 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 12/2021

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC BẢNG xi

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xiii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về sản phẩm 3

1.1.1 Về chất lượng 3

1.1.2 Về sản lượng 5

1.2 Tổng quan về nguyên liệu 5

1.2.1 Thu hoạch và bảo quản mía 6

1.2.2 Tính chất và thành phần của mía 8

1.2.3 Tình hình sản xuất mía ở Việt Nam 9

1.3 Tìm hiểu các phương pháp chế biến đường mía 12

1.4 Các thiết bị sử dụng trong sản xuất mía đường 13

1.4.1 Thiết bị dùng để lấy nước mía 13

1.4.2 Thiết bị cô đặc 14

1.4.3 Các thiết bị khác 14

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 15

2.1 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy đường mía 15

2.2 Vị trí địa lý 15

2.3 Định hướng khu công nghiệp và nguồn nhân lực 16

2.4 Cơ sở hạ tầng và tiện ích 16

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 19

3.1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 19

3.1.2 Giải thích quy trình 21

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 34

4.1 Công đoạn ép mía 34

4.1.1 Mía 34

4.1.2 Bã mía 34

4.1.3 Nước thẩm thấu 35

4.1.4 Nước mía hỗn hợp 35

4.2 Công đoạn làm sạch 36

4.3 Công đoạn bốc hơi – làm sạch mật chè 41

4.3.1 Lượng nước bốc hơi sau cô đặc 41

4.3.2 Mật chè thô 41

4.3.3 Xông SO2 lần 2 42

4.3.4 Lọc kiểm tra 42

4.3.5 Hiệu suất làm sạch 43

4.4 Công đoạn nấu đường 43

4.4.1 Tính lượng đường thành phẩm và mật rỉ thu hồi từ mật chè 44

4.4.2 Tính cho nấu non C 44

4.4.3 Phối liệu nấu đường non C 45

4.4.4 Tính cho nấu non B 46

4.4.5 Phối liệu nấu đường non B 46

4.4.6 Tính cho nấu non A 47

4.5 Cân bằng phần đường và hiệu quả sản xuất 49

4.5.1 Cân bằng phần đường 49

4.5.2 Tính hiệu quả sản xuất 50

CHƯƠNG 5 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 52

5.1 Hệ cô đặc nhiều nồi 52

5.1.1 Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc 52

5.1.2 Nồng độ Bx ở các nồi 52

5.1.3 Xác định áp suất và nhiệt độ ở mỗi nồi 52

5.1.4 Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi 53

5.1.5 Nhiệt độ sội của dung dịch trong các nồi bốc hơi 55

5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các nồi, ( ∆𝐡𝐢) 55

5.2 Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường 56

5.2.1 Cân bằng nhiệt cho nấu non A 57

5.2.2 Cân bằng nhiệt cho nấu non B 60

5.2.3 Cân bằng nhiệt cho nấu non C 64

5.3 Cân bằng nhiệt cho các công đoạn khác 67

5.3.1 Nhiệt dùng cho hồi dung 67

5.3.2 Nhiệt dùng cho ly tâm và rửa thiết bị 68

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG 69 6.1 Thiết bị cô đặc 69

6.1.1 Nhiệt lượng cung cấp cho buồng đốt các nồi cô đặc 69

6.1.2 Bề mặt truyền nhiệt 69

6.1.3 Các thông số kĩ thuật 70

6.2 Thiết bị nấu đường 72

6.2.1 Hệ số truyền nhiệt và nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường 72

6.2.2 Diện tích truyền nhiệt của nồi 73

6.2.3 Xác định lưu lượng các nồi 73

6.2.4 Chọn thiết bị nấu đường 74

6.3 Thiết bị trợ tinh đường non 77

6.3.1 Tính số lượng thiết bị trợ tinh 77

6.3.2 Kích thước thiết bị trợ tinh 78

6.4 Thiết bị ly tâm 79

6.4.1 Thiết bị ly tâm đường A, B 79

6.4.2 Thiết bị ly tâm đường C 79

6.5 Thiết bị sấy đường 80

6.6 Các thiết bị khác 81

CHƯƠNG 7 TÍNH KINH TẾ 86

7.1 Tính điện 86

7.1.1 Điện dùng chiếu sáng 86

7.1.2 Điện năng dùng cho động lực 87

7.1.3 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 88

7.2 Tính nước 89

7.2.1 Nước lọc trong 89

7.2.2 Nước lắng trong 89

7.2.3 Nước ngưng tụ 89

7.2.4 Nước ở tháp ngưng tụ 90

7.2.5 Nước thải của nhà máy 90

7.2.6 Nước phòng cháy chữa cháy và sinh hoạt 91

7.3 Tính nhân lực lao động 91

7.3.1 Chế độ làm việc của nhà máy 91

7.3.2 Số công nhân phân bố cho mỗi khu vực sản xuất trong phân xưởng 91

7.4 Các công trình xây dựng của nhà máy 95

7.4.1 Phân xưởng chính 95

7.4.2 Các phân xưởng bổ trợ 95

7.4.3 Các công trình hành chính, văn hoá, phục vụ công nhân 96

7.4.4 Các công trình kho bãi 97

7.4.5 Các công trình xử lý và chứa nước 98

7.5 Tính khu đất xây dựng nhà máy 99

7.5.1 Diện tích khu đất 99

7.5.2 Tính hệ số sử dụng của nhà máy 99

7.6 Tính kinh tế 100 7.6.1 Các khoản cần đầu tư, chi tiêu 100 7.6.2 Vốn cố định 104 7.6.3 Vốn lưu động 104 7.6.4 Giá thành sản phẩm 104 7.6.5 Lợi nhuận 104 7.6.6 Thời gian hoàn vốn 105 7.7 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 105 7.7.1 An toàn lao động 105 7.7.2 Vệ sinh xí nghiệp 107 KẾT LUẬN 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 PHỤ LỤC 111

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Đường mía 3 Hình 1.2 Cây mía đường 6 Hình 1.3 Hệ thống thiết bị cô đặc nhiều nồi 14 Hình 2.1 Bản đồ khu công nghiệp Hòa Phú 18 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất đường mía 20 Hình 3.2 Sơ đồ quy trình ép thẩm thấu đơn 22 Hình 3.3 Sơ đồ quy trình ép thẩm thấu kép 22 Hình 6.1 Cấu tạo thiết bị trợ tinh 78 Hình 6.2 Thùng gia vôi 82

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu hóa lý của đường trắng 4 Bảng 1.2 Thành phần hóa học của mía và nước mía 9 Bảng 1.3 Tình hình sản xuất mía niên vụ 2017 – 2018 và niên vụ 2018 - 2019 11 Bảng 3.1 So sánh phương pháp ép và phương pháp khuếch tán 24 Bảng 3.2 So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp vôi 26 Bảng 3.3 So sánh các phương pháp làm sạch nước mía 28 Bảng 4.1 Cơ sở phối liệu nấu đường 44 Bảng 4.2 Bảng tổng kết công đoạn nấu C 46 Bảng 4.3 Bảng tổng kết công đoạn nấu đường B 47 Bảng 4.4 Bảng tổng kết công đoạn nấu đường A 48 Bảng 4.5 Bảng tổng kết công đoạn nấu 49 Bảng 5.1 Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các nồi bốc hơi 53 Bảng 5.2 Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi 54 Bảng 5.3 Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi 55 Bảng 5.4 Nguyên liệu nấu A 57 Bảng 5.5 Kết quả tính toán các thông số nấu non A 59 Bảng 5.6 Nguyên liệu nấu B 61 Bảng 5.7 Kết quả tính toán các thông số nấu non B 63 Bảng 5.8 Nguyên liệu nấu C 64 Bảng 5.9 Kết quả tính toán các thông số nấu non B 66 Bảng 6.1 Kết quả tính hệ số truyền nhiệt ở các nồi 69 Bảng 6.2 Kết quả tính bề mặt truyền nhiệt ở các nồi 70 Bảng 6.3 Thông số cửa người - nồi cô đặc 71 Bảng 6.4 Thông số kính quan sát 72 Bảng 6.5 Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường 72 Bảng 6.6 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu 73 Bảng 6.7 Kết quả tính thiết bị nấu 77 Bảng 6.8 Số lượng thiết bị trợ tinh 78 Bảng 7.1 Thông số điện năng chiếu sáng 87 Bảng 7.2 Thông số điện năng dùng cho động lực 88

Bảng 7.4 Lượng nước lắng trong được sử dụng ở các bộ phận [Phụ lục] 89 Bảng 7.5 Lượng nước ngưng được phân bố ở các bộ phận [Phụ lục] 90 Bảng 7.6 Số công nhân làm việc trong một ca và một ngày 92 Bảng 7.7 Số công nhân sản xuất phụ 93 Bảng 7.8 Cán bộ quản lý và kỹ thuật của nhà máy 94 Bảng 7.9 Tổng kết công trình xây dựng cơ bản 100 Bảng 7.10 Chi phí thuê đất tại KCN Hòa Phú trong một năm 101 Bảng 7.11 Chi phí đầu tư thiết bị và cơ sở vật chất cho nhà máy sản xuất đường mía 101 Bảng 7.12 Chi phí điện trong một năm của nhà máy sản xuất đường mía 102 Bảng 7.13 Chi phí nước trong một năm của nhà máy sản xuất đường mía 103 Bảng 7.14 Chi phí nguyên vật liệu trong một năm của nhà máy sản xuất đường mía 103 Bảng 7.15 Chi phí lương trong một năm của nhà máy sản xuất đường mía 103

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đây là một bản đồ án thiết kế nhà máy sản xuất đường mía hoàn chỉnh từ khâu nguyên liệu cho đến sản phẩm, các chi phí đầu tư xây dựng cho đến chi phí cho quá trình sản xuất được tính toán để thu hồi vốn Với tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng đường mía hiện nay thì việc thiết kế một nhà máy sản xuất đường mía là một quyết định phù hợp

Đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía với năng suất theo nguyên liệu là 2000 tấn mía/ngày” được thực hiện trong thời gian hơn 3 tháng, tôi đã thực hiện các nội dung chính sau đây:

- Tổng quan về sản phẩm đường mía và nguyên liệu mía

- Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

- Thiết kế quy trình công nghệ sản xuất đường mía

- Thiết kế 3 thiết bị chính, bao gồm: thiết bị cô đặc, thiết bị nấu đường, thiết bị sấy

- Bố trí mặt bằng nhà máy và tính toán kinh tế

Sau đây xin mời quý thầy cô và các bạn cùng đi vào chi tiết của từng nội dung mà tôi

đã thực hiện

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài:

Đường là sản phẩm thực phẩm cần thiết trong đời sống hàng ngày của con người, nó còn là nguyên liệu quan trọng trong các ngành như sản suất bánh kẹo, nước giải khát, dược phẩm, …

Nhu cầu đối với các sản phẩm của ngành đường Việt Nam rất là to lớn Giá đường thế giới đang có xu hướng tăng Nguyên nhân giá đường thế giới tăng là do nguồn cung đường giảm tại Brazil trong khi tăng tại Thái Lan Trong niên vụ 2021 - 2022, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ ước tính sản lượng mía thu hoạch tại Brazil giảm -10% so với cùng kỳ, với sản lượng xuất khẩu giảm còn 26 triệu tấn (-19% so với cùng kỳ) Ngược lại, tại Thái Lan, sản lượng mía đã vượt ước tính trước, đạt 90 triệu tấn (+36% so với cùng kỳ) Do đó, sản lượng sản xuất đường ước tính đạt 10 triệu tấn Ấn Độ, quốc gia sản xuất đường lớn thứ hai và xuất khẩu đường lớn thứ ba thế giới, ước tính chuyển sản lượng tương đương 3,5 triệu tấn đường

để sản xuất ethanol trong năm nay, trong khi có mùa vụ mía ổn định Mặc dù chưa công bố

dự báo nguồn cung thế giới trong niên vụ 2022 - 2023, tình trạng thiếu cung trong niên vụ

2021 - 2022 nằm trong khoảng 3 - 4 triệu tấn

Hiện nay, mật rỉ đường còn được sử dụng để sản xuất ethanol Việc sử dụng nước mía vào sản xuất ethanol để bổ sung nhiên liệu sẽ tiếp tục có tác động lớn đến quan hệ cung - cầu về đường trên thế giới Do vậy, dự báo giá đường trên thế giới sẽ còn tiếp tục tăng và ngành đường sẽ có nhiều thuận lợi trong tương lai

Với xu hướng như vậy, việc xây dựng các nhà máy đường hiện đại có năng suất cao

để đáp ứng nhu cầu của thị trường là điều rất cần thiết Vì vậy, trong đồ án tốt nghiệp này,

em đã thực hiện đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía với năng suất theo nguyên

liệu là 2000 tấn mía/ngày”

Mục tiêu của đề tài: Bao gồm thiết kế quy trình sản xuất đường mía với năng suất

cho trước; lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy; tính toán, thiết kế 3 thiết bị chính của nhà máy; tính toán, thiết kế mặt bằng phân xưởng sản xuất đường mía, mặt bằng toàn nhà máy và tính kinh tế của nhà máy

Đối tượng của đề tài: Nguồn nguyên liệu được sử dụng cho nhà máy là mía đường

được trồng ở Đăk Lăk, Đăk Nông và các tỉnh lân cận

Nội dung và phương pháp tính toán, thiết kế: Nội dung tính toán, thiết kế nhà máy

sản xuất đường mía được thực hiện thông qua các phương pháp:

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp tham khảo tài liệu

+ Phương pháp phân tích tổng hợp

- Phương pháp tính toán:

+ Tính cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt

+ Tính toán, thiết kế thiết bị

Bố cục của báo cáo: Gồm có 7 chương:

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

- Chương 3: Thiết kế quy trình công nghệ

- Chương 4: Cân bằng vật chất

- Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng

- Chương 6: Tính toán và chọn thiết bị cho nhà máy sản xuất đường mía

- Chương 7: Tính kinh tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về sản phẩm

Ở Việt Nam có nhiều nhà máy sản xuất đường lớn như: Nhà máy đường Biên Hòa, Tây Ninh, Bến Tre, Sơn La, Lam Sơn, Phan Rang, Thành Công, Hưng Thịnh, KCP, Sơn Dương, …

1.1.1 Về chất lượng

Hình 1.1 Đường mía

Đường saccharose (đường trắng) được sản xuất từ mía, được tinh chế và kết tinh Đường trắng được phân thành hai hạng: hạng A và hạng B Đường saccharose là tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi, khô, không vón cục Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ Tinh thể đường có màu trắng, khi pha vào nước cất cho dung dịch trong (đường saccharose hạng A) hoặc tinh thể màu trắng ngà đến trắng, khi pha vào nước cất cho dung dịch tương đối trong (đường saccharose hạng B) (Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6958:2001 áp dụng cho đường tinh luyện)

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu hóa lý của đường trắng

Hạng A Hạng B

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn

3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,07 0,1

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3 h, % khối

• Dư lượng SO2:

Sunfua dioxit (SO2) Mức tối đa

Asen (As), không lớn hơn 1 mg/kg

Đồng (Cu), không lớn hơn 2 mg/kg

• Bao gói, ghi nhãn, vận chuyển và bảo quản

Đường trắng được đóng trong các bao propylen (bao PP) kín Bao đựng đường trắng phải sạch, không có mùi lạ và không ảnh hưởng đến chất lượng của đường

Ghi nhãn: Theo quy định 178/1999/QĐ-TTg

Vận chuyển: Phương tiện vận chuyển phải khô, sạch, tránh được mưa, nắng và không

ảnh hưởng đến chất lượng của đường trong quá trình vận chuyển Không được vận chuyển đường với các loại hóa chất có thể ảnh hưởng đến chất lượng của đường và ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng Khi bốc dỡ đường phải nhẹ nhàng để tránh vỡ bao và ảnh hưởng đến chất lượng của đường

Bảo quản: Đường trắng phải được bảo quản ở nơi khô, sạch, tránh được mưa nắng, cách xa các nguồn ô nhiễm

1.1.2 Về sản lượng

Đường mía chiếm trên 60% tổng sản lượng đường thô của thế giới Hơn hết, đường chiếm giữ vai trò hết sức quan trọng trong khẩu phần ăn hằng ngày của con người là nhu cầu thiết yếu trong đời sống

Giá đường niên vụ 2018-2019 bình quân giảm khoảng 1.000 - 1.500 đ/kg, kéo theo giá mua mía cho nông dân các nhà máy đường cũng điều chỉnh giảm bình quân từ 50.000 đến 100.000 đồng/tấn (giá mía bình quân khoảng từ 750.000 đến 800.000 đồng/tấn) Trong khi kết thúc niên vụ 2018-2019, mức tồn kho đường vẫn rất cao so với những năm gần đây, ước tính khoảng 600.000 tấn

Sản lượng mía đường niên độ 2019 - 2020 đạt khoảng 7.4 triệu tấn và sản xuất gần

770 nghìn tấn đường 1/3 số nhà máy đường trong Hiệp hội đã phải đóng cửa do tình trạng thiếu nguyên liệu

Sản lượng đường nhập khẩu từ Thái Lan vào Việt Nam tăng vọt sau khi hạn ngạch được xóa bỏ và thuế nhập khẩu cho các nước ASEAN chỉ còn 5% Giá đường Thái Lan xuất khẩu qua VN bình quân (gồm thô và tinh luyện) dù đã tăng nhưng vẫn chỉ ở mức 327.7 USD/tấn, thấp hơn chi phí mía để làm đường nội địa (hiện khoảng 410 USD/tấn)

1.2 Tổng quan về nguyên liệu

Hình 1.2 Cây mía đường

Mía là nguyên liệu chính để sản xuất đường saccharose của Việt Nam và nhiều nước vùng nhiệt đới (Lê Văn Việt Mẫn, 2011) Thân mía là đối tượng để thu hoạch, đây là nơi dự trữ đường được dùng làm nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp Mía có màu vàng, đỏ hồng hoặc đỏ tím và mía cũng rất đa dạng về hình dáng như hình trụ, hình trống, hình ống chỉ Thân đơn độc, không có cành nhánh gì cả

Giống mía đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp chế biến đường Các giống mía có thời gian sinh trưởng khác nhau (chín sớm, chín trung bình, chín muộn) góp phần hình thành cơ cấu giống mía, nhằm rải vụ trồng và kéo dài thời gian chế biến cho các nhà máy đường (PGS Nguyễn Ngộ, 2011)

Mía chín là lúc hàm lượng đường trong thân mía đạt tối đa và lượng đường khử còn lại ít nhất Do mía là cây công nghiệp và chín theo mùa vụ nên công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía được chia thành hai nhánh:

- Sản xuất đường thô

- Tinh luyện đường

Nhiệm vụ của sản xuất đường là lấy được nhiều đường trong cây mía Do đó cần cung cấp đầy đủ nguyên liệu mía có chất lượng tốt để nhà máy đường có thể làm giảm giá thành, tiêu hao ít, thu hồi cao

1.2.1 Thu hoạch và bảo quản mía

1.2.1.1 Mía chín

Mía chín là lúc hàm lượng đường trong thân mía đạt tối đa và lượng đường khử còn

Các biểu hiện đặc trưng của thời kỳ mía chín:

- Hàm lượng đường giữa gốc và ngọn xấp xỉ nhau

- Hàm lượng đường khử dưới 1%, có khi chỉ còn 0,3%

- Lá chuyển vàng, độ dài của lá giảm, các lá sít vào nhau, dóng ngắn dần

- Hàm lượng đường đạt cao nhất khi thu hoạch đúng thời vụ của giống mía đó Khi hàm lượng đường đạt tối đa, tùy giống mía và điều kiện thời tiết, lượng đường này duy trì khoảng 15 ngày đến 2 tháng Sau đó lượng đường bắt đầu giảm gọi là mía quá lứa hoặc quá chín Ở nước ta, mía chín khi thời tiết bắt đầu lạnh và khô Nơi nào có mùa khô rõ ràng nhất thì dễ đạt hàm lượng đường cao hơn nơi khác Do đó, đối với vùng có hệ thống tưới tiêu nhân tạo, người ta thúc mía chín bằng cách ngừng tưới nước vài tuần trước khi thu hoạch

Cách nhận biết khi nào mía chín:

- Phán đoán theo đặc trưng ngoại hình cây mía

+ Độ lớn cây chậm dần, các dóng mía trên ngọn nhặt lại, thân cây có hiện tượng “co nhăn”

+ Lá mía khô vàng, lá xanh khoảng 6 – 7 lá (bình thường khoảng 8 – 10 lá) Lá tương đối thẳng và cứng

+ Dóng mía bột phấn rơi, bề mặt nhẵn nhụi

- Kiểm định nhanh trên đồng ruộng: Dùng chiết quang kế cầm tay để xác định độ chín của mía:

Mía chín = Nồng độ nước mía đoạn ngọn / Nồng độ nước mía đoạn gốc

- Định kỳ hóa nghiệm

1.2.1.2 Thu hoạch mía

Trước đây việc thu hoạch mía chủ yếu bằng thủ công, dùng dao chặt sát đất và bỏ ngọn Ở Cuba người ta lấy cao lên tới ngọn, người trồng mía có lợi nhưng nhà máy đường gặp khó khăn khi sản xuất đường Ở Inđônexia, người ta khơi luống để chặt sát từ dóng cuối

cùng Sau thế chiến 2, công nhân thiếu trầm trọng nên khâu đốn chặt bằng cơ giới hóa phát triển

1.2.1.3 Sự biến đổi phẩm chất của mía sau thu hoạch

Mía sau khi chặt hàm lượng đường trong mía giảm nhanh, gây tổn thất đường trong sản xuất Nguyên nhân do tác dụng hô hấp hoặc do vi khuẩn Do đó, mía vận chuyển về nhà máy đưa ép càng sớm càng tốt

Qua nghiên cứu người ta thấy rằng, nếu mía đưa vào ép sau 8 ngày kể từ khi chặt, hiệu suất thu hồi đường giảm 20%

Trong thời gian bảo quản mía, các chỉ tiêu quan trọng như chất khô, thành phần đường,

độ tinh khiết, hàm lượng đường khử thay đổi nhiều

1.2.1.4 Các biện pháp hạn chế tổn thất đường khi thu hoạch

- Chặt mía khi trời rét hoặc hơi rét

- Chặt mía cho ngã theo chiều luống mía, các cây mía gối lên nhau, ngọn cây mía này phủ lên gốc cây mía kia nhằm giảm lượng mía bốc hơi và chống rét

- Chất mía thành đống có thể giảm sự phân giải đường

- Dùng lá mía thấm nước để che cho mía lúc vận chuyển và dùng nước tưới phun vào mía

1.2.2 Tính chất và thành phần của mía

Mía là nguyên liệu để chế biến đường, quá trình gia công và điều kiện kỹ thuật chế biến đường đều căn cứ vào mía, đặc biệt là tính chất và thành phần của nước mía Thành phần hóa học của mía phụ thuộc giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ chín, sâu bệnh, … (PGS Nguyễn Ngộ, 2011)

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của mía và nước mía Thành phần của mía Hàm lượng (%)

Chất không đường hữu cơ khác

1.2.3 Tình hình sản xuất mía ở Việt Nam

Ở nước ta mía được trồng từ Bắc đến Nam Ở miền Bắc, mía được trồng tập trung ven các con sông chính như hạ lưu sông Hồng, sông Châu Giang, sông Đáy, sông Thái Bình, …

Ở miền Trung trồng nhiều ở các tỉnh Quảng Bình, Khánh Hòa, Tây Nguyên Ở miền Nam

tập trung chủ yếu ở Tây Ninh, Bình Dương, Đồng Nai, Bến Tre, Long An, Hậu Giang, An Giang, …

Trong giai đoạn từ 2008 - 2012, do giá đường, giá mía khá cao, các công ty mía đường

và người trồng mía có lãi nên diện tích mía đã được mở rộng và ổn định, việc đầu tư thâm canh được quan tâm nên năng suất, sản lượng mía liên tục tăng Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và PTNT, vụ 2012 - 2013, diện tích mía cả nước là 298.200 ha, tăng hơn vụ trước 15.000 ha, năng suất mía bình quân cả nước đạt 63,9 tấn/ha tăng so với vụ trước 2,2 tấn/ha, sản lượng mía cả nước được 19,04 triệu tấn, tăng so với vụ trước 1,5 triệu tấn Diện tích vùng nguyên liệu tập trung (gồm 25 tỉnh có nhà máy đường) là 285.100 ha, cao hơn vụ trước 14.139 ha và được phân chia khá đồng đều giữa 3 miền; hầu hết mía ở các tỉnh phía Bắc, miền Trung, Tây Nguyên và Đông Nam bộ có ký hợp đồng đầu tư bao tiêu với nhà máy, vùng ĐBSCL chủ yếu hợp đồng bao tiêu sản phẩm Tổng diện tích các nhà máy có ký hợp đồng đầu tư và bao tiêu sản phẩm là là 265.100 ha chiếm 93% diện tích vùng nguyên liệu tập trung, tăng hơn vụ trước 30.857 ha Về chất lượng, do chăm sóc tốt, chất lượng mía vụ

2012 - 2013 tốt hơn vụ trước

Mặc dù vậy, kề từ vụ mía 2013 - 2014, sản xuất mía đường trong nước lại bước vào một chu kỳ khó khăn mới mà nguyên nhân chính là do giá mía đường thế giới xuống thấp đến mức kỷ lục, khiến cho giá đường và giá mía trong nước giảm sâu so với các vụ trước Ngoài ra, do tác động của tình hình kinh tế đất nước gặp nhiều khó khăn như: tốc độ tăng trưởng GDP thấp, lãi suất vốn vay còn ở mức cao, sức tiêu thụ nội địa giảm, nhiều ngành, lĩnh vực sản xuất đang thực hiện việc tái cơ cấu sản xuất, … nên ngành mía đường đã khó khăn lại càng thêm khó khăn, ảnh hướng đến đời sống của hàng vạn lao động và tình hình phát triển của nhiều doanh nghiệp, cũng như nguồn thu ngân sách của nhiều địa phương trên toàn quốc Tình hình khó khăn này được dự báo sẽ kéo dài 2 - 3 năm nữa Đang lưu ý là nguy cơ vùng mía nguyên liệu lớn nhất nước ở đồng bằng sông Cửu Long bị thu hẹp, thậm chí xóa xổ như dự báo của Công ty tư vấn LMC của Anh năm 2011 ngày càng hiện rõ, do sức cạnh tranh của cây mía trong vùng này ngày càng xuống thấp

Tuy việc trồng mía cung cấp cho các nhà máy đường gặp rất nhiều khó khăn, nhưng diện tích mía đã phát triển khá nhanh Những vùng trồng mía rộng lớn xung quanh các nhà máy đường đã được hình thành Sản lượng mía cung cấp cho các nhà máy hàng năm đều tăng, kỹ thuật trồng trọt có tiến bộ Có một số nơi đã áp dụng kinh nghiệm thâm canh đưa năng suất mía lên khá cao: 60 tấn đến 70 tấn/ha, cá biệt có nơi đạt 90 tấn đến 100 tấn/ha

Hiện nay, tỉnh chiếm vị trí trồng nhiều mía với diện tích lớn nhất nước ta đó chính là Thanh Hóa Thanh Hóa có 3 nhà máy đường, tổng công suất hơn 16.000 tấn mía/ngày và vùng nguyên liệu theo quy hoạch cũ rộng gần 40 nghìn ha, giảm dần xuống 30 nghìn ha vào năm 2010 Vào năm 2010-2011 tổng diện tích mía nguyên liệu toàn tỉnh chỉ đạt 26 nghìn ha, giảm 1.130 Năng suất mía bình quân ước đạt 49,5 tấn/ha, giảm 1 tấn/ha, nên sản lượng đạt khoảng 1,3 triệu tấn, giảm 22.729 tấn so với niên vụ trước

Đến 2015 - 2016 tổng diện tích mía ở Thanh Hóa đạt 27.745 ha Trong đó vùng nguyên liệu của nhà máy đường Lam Sơn là 12.776 ha, tăng 116 ha so cùng kỳ; cũng nguyên liệu của nhà máy đường Việt - Đài 9.698 ha; vùng nguyên liệu của nhà máy đường Nông Cống 5.680 ha

Riêng trong năm 2015, các nhà máy đường trên địa bàn tỉnh đã đầu tư phát triển vùng nguyên liệu mía với kinh phí lên đến 349 tỷ đồng Theo đó, bình quân 1 ha mía được các nhà máy đường đầu tư 12,3 triệu đồng Trong đó vùng Lam Sơn đầu tư 16,3 triệu đồng/ha, vùng Việt - Đài đầu tư 4,6 triệu đồng/ha, vùng Nông Cống đầu tư 15,8 triệu đồng/ha

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất mía niên vụ 2017 – 2018 và niên vụ 2018 - 2019 Niên vụ Diện tích mía

nguyên liệu (ha)

Sản lượng mía ép (triệu tấn)

Sản lượng đường (triệu tấn)

Cuối niên vụ mía đường 2017 - 2018, năng suất đạt là 66,8 tấn/ha Tổng kết sản xuất niên vụ 2018 - 2019 cho thấy, diện tích mía nguyên liệu sụt giảm khoảng 20%, sản lượng mía ép giảm 21% so với niên vụ 2017 - 2018, sản lượng đường từ 1,476 triệu tấn vụ 2017 -

Sản lượng mía không đủ cho các nhà máy đường hoạt động hiệu quả, chính vì thế mà nhiều nhà máy đường nhỏ phải đóng cửa, nhiều người còn cho rằng tình trạng này sẽ còn tiếp diễn nếu như sản lượng mía không tăng lên vì nhu cầu tiêu thụ đường ở nước ta rơi tầm

2 triệu tấn và sẽ tăng lên khoảng 2,5 triệu tấn vào năm 2025 nếu tình hình thị trường diễn biến như hiện nay

Ngoài ra thì năng suất và chất lượng mía của nước ta rất thấp, hiện nay Việt Nam đang đứng trong top 15 quốc gia có diện tích trồng mía lớn nhất thế giới nhưng năng suất mía của Việt Nam chỉ đạt khoảng 64 đến 65 tấn /ha chỉ xếp trên năng suất của Pakistan và Indonexia

mà thôi

1.3 Tìm hiểu các phương pháp chế biến đường mía

Các phương pháp lấy nước mía:

- Lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán

- Lấy nước mía bằng phương pháp ép:

+ Phương pháp ép khô

+ Phương pháp ép ướt

Các phương pháp làm sạch nước mía:

- Phương pháp vôi:

+ Phương pháp cho vôi vào nước mía lạnh

+ Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng

+ Phương pháp cho vôi phân đoạn

- Phương pháp sunfit hóa:

+ Phương pháp sunfit hóa axit

+ Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh

+ Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ

- Phương pháp carbonat hóa:

+ Phương pháp xông CO2 một lần

+ Phương pháp xông CO2 chè trung gian

+ Phương pháp xông CO2 thông thường (xông CO2 hai lần, xông SO2 hai lần)

Phương pháp cô đặc dung dịch nước mía, kết tinh đường (nấu đường, kết tinh), ly tâm, sấy, đóng gói, bảo quản

1.4 Các thiết bị sử dụng trong sản xuất mía đường

1.4.1 Thiết bị dùng để lấy nước mía

Máy san bằng: dùng để san bằng lớp mía vừa đổ xuống băng tải Gồm một trục quay

có từ 24 – 32 cánh cong được lắp trên đoạn băng ở đoạn bằng, quay ngược chiều với chiều băng mía đi Tốc độ quay 40 – 50 vòng / phút Tác dụng của thiết bị này không lớn lắm, công suất tiêu hao nhiều nên hiện nay các nhà máy đường hiện đại ít dùng

Máy băm: mía không thể thiếu được trong nhà máy đường hiện đại Hiện nay các dao

băm thường được điều khiển bởi hai môtơ: Môtơ điện và tua bin hơi Máy băm cây mía thành những mảnh nhỏ, phá vỡ các tế bào mía, san mía thành lớp dày ổn định trên băng Tác dụng chính:

- Nâng cao năng suất ép do san mía thành các lớp dày đồng đều, mía dễ được kéo vào máy ép không bị trượt, nghẹt

- Nâng cao hiệu suất ép do vỏ cứng đã được xé nhỏ, tế bào mía đã bị phá vỡ, lực ép được phân bố đều trên mọi điểm nên máy ép làm việc ổn định và luôn đầy tải, nước mía chảy ra dễ dàng

Máy đánh tơi: Sau khi qua máy băm, mía cần được qua máy đánh tơi để xé và đánh

tơi ra để mía vào máy ép dễ dàng hơn, hiệu suất ép tăng lên Nó làm tơi mía nhưng không

có tác dụng trích ly nước mía Có các loại máy đánh tơi là: Máy kiểu búa, kiểu đĩa, kiểu searby

Máy ép dập: vừa có tác dụng lấy nước mía, vừa làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ

thể tích lớp mía để cho hệ thống máy ép sau làm việc ổn định, tăng năng suất ép, tăng hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao Máy ép dập có các đặc tính:

- Mặt trục cần có răng để kéo mía

- Mặt trục có tác dụng vừa làm dập, vừa đánh tơi và ép

- Tốc độ máy ép dập phải lớn hơn tốc độ máy ép phía sau để thực hiện việc cung cấp mía Nếu 2 tốc độ bằng nhau thì việc cung cấp mía không đều

Ép kiệt nhiều lần: Lấy kiệt lượng nước mía có trong mía tới mức tối đa cho phép vì

ở bộ ép dập chỉ ép ra một lượng 45 – 55% (ép dập 2 trục), 65 – 75% (ép dập 3 trục) nước mía trong cây mía Cấu tạo một bộ máy ép bao gồm các bộ phận chính:

- Gía máy

- Các trục đỉnh, trục trước, trục sau

- Bộ gối đỡ trục và bộ điều chỉnh vị trí lắp trục

- Bộ phận nén trục đỉnh

- Tấm dẫn mía (lược đáy) và các lược khác

Thiết bị khuếch tán: Do tính chất của mía, cần phải dùng một số máy ép để xử lý

trước và sau khuếch tán Thiết bị khuếch tán chỉ thay thế mấy bộ trục ép nên có thể coi đó

là phương pháp kết hợp giữa ép và khuếch tán

1.4.2 Thiết bị cô đặc

Sử dụng thiết bị cô đặc nhiều nồi để cô đặc dung dịch nước mía

Hình 1.3 Hệ thống thiết bị cô đặc nhiều nồi

Các bộ phận chính của thiết bị:

- Buồng đốt

- Buồng bốc hơi

- Thiết bị thu hồi đường

- Ống dẫn dung dịch nước mía vào

- Ống thoát khí không ngưng

- Ống thoát nước ngưng tụ