Trong điều kiện ép khô, dùng một áp lực ép lớn vμ tiến hμnh nhiều lần ép cũng không thể ép toμn bộ phần đ−ờng trong mía ra đ−ợc. ép khô qua nhiều lần ép có thể lμm cho lượng nước trong bã giảm đến một giới hạn thấp nhất vμ giới hạn đó thường 45%, tốt nhất chỉ đạt 40%. Để nâng cao hiệu suất ép, biện pháp tốt nhất lμ biến ép khô
thμnh ép −ớt. Từ thí nghiệm cho thấy, hiệu suất ép khô chỉ đạt khoảng 80%, trong khi hiệu suất ép của ép −ớt có thể đạt 95 - 97%. Từ đó, cho thấy ý nghĩa lớn lao của thẩm thÊu.
1. Nguyên lý thẩm thấu
Ta biết, mía tr−ớc khi ép, tế bμo chứa đầy n−ớc mía. Sau khi ép, tế bμo bị phá vỡ vμ có nước mía chảy ra. Lúc lực ép mất đi, tế bμo có tính đμn hồi nên tự động khôi phục lại trạng thái ban đầu vμ chỗ tế bμo bị phá vỡ thu hồi n−ớc mía trở lại hoặc không khí, do đó qua nhiều lần ép, có thể ép ra đại bộ phận nước mía nhưng do sự hồi phục lại trạng thái ban đầu vμ chỗ tế bμo bị phá vỡ thu hồi n−ớc mía trở lại hoặc không khí. Do
đó, qua nhiều lần ép, có thể ép ra đại bộ phận nước mía nhưng do sự hồi phục lại trạng thái ban đầu của tế bμo vẫn còn một phần n−ớc mía nguyên trong bã mía. Nếu tế bμo bắt đầu hồi phục trạng thái ban đầu, lập tức cho n−ớc nóng (hoặc n−ớc mía loãng) phun ngay trên bề mặt lớp bã mía lμm cho nước mía nguyên lưu lại trong bã qua lần ép sau
đó trích ra vμ lúc bấy giờ trong bã vẫn lưu một lượng nước mía nhưng đó lμ nước mía loãng. Nếu dùng nhiều lần thẩm thấu, tác dụng pha loãng cμng lớn, trích ly phần đ−ờng cμng nhiều vμ tăng cao hiệu suất ép.
2. Ph−ơng thức thẩm thấu
Thường có 3 phương thức thẩm thấu: đơn, kép vμ hỗn hợp.
a. Phương thức thẩm thấu đơn
Chỉ dùng n−ớc thẩm thấu vμo bã mía mμ không dùng n−ớc mía loãng (hình 1-25).
Nếu mỗi máy ép đều thẩm thấu đầy đủ lượng nước, tuy nâng cao hiệu suất ép nh−ng có khuyết điểm lμ pha loãng n−ớc mía hỗn hợp, tăng tiêu hao năng l−ợng hơn do
đó thường không dùng phương pháp nμy.
b. Ph−ơng pháp thẩm thấu kép
Theo ph−ơng thức nμy, thẩm thấu n−ớc nóng ở máy cuối còn các máy trung gian thẩm thấu bằng n−ớc mía loãng (hình 1-26).
H×nh 1-25
MÝa n−íc n−íc
bã mía
Phương thức thẩm thấy nμy cho hiệu quả tốt đặc biệt thẩm thấu lại 3 lần nước mía loãng vμ đ−ợc dùng phổ biến trong nhμ máy đ−ờng.
c. Ph−ơng thức thẩm thấu hỗn hợp.
Theo phương thức nμy, dùng nước nóng để thẩm thấu hai máy cuối, các máy trung gian còn lại thẩm thấu bằng n−ớc loãng (hình 1-27).
Ph−ơng thức thẩm thấu hỗn hợp cũng đ−ợc dùng trong nhμ máy đ−ờng tuy hiệu quả thẩm thấu không bằng ph−ơng pháp thẩm thấu kép.
3. Những điều kiện của thẩm thấu a. L−ợng n−ớc thẩm thấu.
Lượng nước thẩm thấu có quan hệ đến nồng độ trích li trong tế bμo mía. Trong quá trình thẩm thấu, tùy thuộc l−ợng n−ớc thẩm thấu tăng mμ tăng lên, lúc mới bắt đầu tăng tương đối nhanh về sau giảm xuống (hình 1-29).
H×nh 1-26. ThÈm thÊu kÐp
n−íc
Hình 1-28. Thẩm thấu hỗn hợp n−íc n−íc
n−ớc mía hỗn hợp
Từ kết quả thí nghiệm của yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước thẩm thấu, đã đưa
đến phương trình sau đây:
λm = 560 - t - 5p + 20V - 30τ (1-11) Trong đó:
λm - l−ợng n−ớc thẩm thấu thực dùng lớn nhất (% so với xơ) t - nhiệt độ nước thẩm thấu (0C)
p - áp lực dầu (T/dm2) v - tốc độ trục ép (m/ph)
τ - sức tải xơ (kg/m2/m). Sức tải xơ đ−ợc tính theo công thức:
τ =
vLD 60
f . c nD 60
f .
c =
π (1-12)
Trong đó:
C - n¨ng suÊt Ðp (T/giê) f - Phần xơ mía (%)
n - tốc độ quay trục ép (v/ph) D - ®−êng kÝnh trôc Ðp (m) L - chiÒu dμi trôc Ðp (m)
Ví dụ: kích th−ớc trục ép của máy ép cuối D710 x 1400mm, l−ợng ép 90 T/giờ, phần xơ mía 13%, áp lực dầu của máy ép 21 T/dm2, tốc độ trục 12,5m/ph, nhiệt độ n−ớc thẩm thấu 550C. Tìm l−ợng n−ớc thẩm thấu thực dùng lớn nhất.
Giải.
Sức tải xơ của máy ép cuối:
τ =
71 , 0 x 4 , 1 x 5 , 12 x 60
13 , 0 x 100 x 90 vDL
60
cf = = 15,7 T/m2/m
Thay vμo công thức (1-12) ta có:
λm = 560 - 55 - 5 x 21 + 20 x 12,5 - 30 x 15,7 = 179 (% so với xơ)
Th−ờng dùng: W = 2F (1 - 13) W - l−ợng n−ớc thẩm thấu (%) F - thμnh phần xơ mía (%)
Lượng nước thẩm thấu không nên quá cao. Ví dụ W = 2,2F dẫn đến hiệu suất ép tăng không rõ rệt mía vμo máy ép khó khăn, t−ơng l−ợng n−ớc bốc hơi mμ còn lμm tăng đọ hòa tan chất không đường giảm chất lượng nước mía hỗn hợp.
Ngoμi ra, có thể dùng ph−ơng pháp thẩm thấu bão hòa có tác dụng tăng hiệu quả thẩm thấu vμ có thể giảm l−ợng n−ớc thẩm thấu.
b. Nhiệt độ:
Nhiệt độ có tác dụng nâng cao hiệu quả thẩm thấu. Tác dụng chủ yếu của nhiệt lμm tổ chức tế bμo mía bị phá vỡ, thμnh tế bμo biến thμnh có tính thẩm tích, nh− vậy n−ớc thẩm thấu trực tiếp tiếp xúc với n−ớc mía trong tế bμo. Đồng thời, phân tử đ−ờng trong nước thẩm thấu khuếch tán rất nhanh do đó nâng cao hiệu suất ép. Khi nhiệt độ thẩm thấu ≥ 700C hiệu suất ép có thể tăng 0,4%.
Nhưng nhiệt độ nước thẩm thấu cao, độ hòa tan của chất không đường đồng thời tăng lên từ đó giảm AP nước mía hỗc hợp. Ngoμi ra, nước nóng quá lμm bã mía trương nở, mía vμo máy ép khó khăn ảnh h−ởng cân bằng ép vμ giảm l−ợng ép.
Thẩm thấu có lợi lớn lμ tiết kiệm l−ợng n−ớc lạnh mμ dùng lợi dụng n−ớc ng−ng tụ các hiệu cuối của hệ bốc hơi. Thường dùng nhiệt độ trong khoảng 45 - 600C vừa tiết kiệm vừa không có nhiều chất không đ−ờng vμo n−ớc mía.
c. áp lực phun
Phun nước thẩm thấu cần đều vμ có một áp lực phun nhất định, lμm cho lớp mía ở đáy băng tải trung gian cũng hấp thụ được nước. áp lực phun thường 2 kg/cm2.
d. Vị trí phun n−ớc thẩm thấu
Lúc phun nước thẩm thấu tốt nhất phun vμo lớp mía vừa ra khỏi máy ép, lúc đó tế bμo bị phá vỡ còn ch−a kịp hấp thụ không khí cμng hấp thụ n−ớc nóng hoặc n−ớc mía loãng cμng tốt. Đồng thời để nước thẩm thấu vμ bã mía có thời gian tiếp xúc lâu.
e. Chọn dùng bơm chống tắt thích hợp
Tình hình thẩm thấu nước thẩm thấu ở các máy ép có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả thẩm thấu của dμn ép. Các nhμ máy đường đều dùng bơm chống tắt để khống chế thẩm thấu đều đặn lượng nước thiết kế của bơm chống tắt chọn dùng cần thích ứng với lưu lượng thực tế. Nếu chọn dùng bơm lưu lượng quá lớn thì dễ dμng hút không, nước thẩm thấu sẽ lúc nhiều lúc ít. Nếu lưu lượng quá nhỏ, không chỉ năng lực thẩm thấu kém mμ còn dễ dμng xuất hiện đường ống bị nghẽn vμ sự cố. Do đó, chọn bơm có lưu lượng hơi lớn so với thực tế. Cần lắp động cơ điều tốc để có thể điều chỉnh tốc độ mμ khống chế l−ợng n−ớc thẩm thấu thích hợp.