1. Lấy nước mía bằng phương pháp ép
Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử dụng hai
phương pháp:
– Ép
– Khuếch tán.
Phương pháp ép vẫn được sử dụng phổ biến từ mấy trăm năm nay. Nguyên lí chung là xé
và ép dập thân cây mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy nước mía.
Ép mía là công đoạn đầu tiên của cả quá trình làm đường được chia làm các giai đoạn nhỏ
như sau:
– Vận chuyển, cấp mía vào máy ép.
– Xử lí mía trước khi ép.
– Ép dập.
– Ép kiệt nhiều lần.
Tổ hợp một số hệ máy ép hiện nay trên thế giới:
2K + 2R + 9R (12R)
K + S + 2R + 9R (12R)
2K + S + 12R
2K + 3R + 9R(12R)
K: Máy băm mía.
R: Trục ép
S: Máy đánh tơi.
Máy băm mía, máy đánh tơi và ép dập là các bộ phận xử lí sơ bộ mía.
1.1. Vận chuyển và cấp mía vào máy ép:
Mía được vận chuyển từ ruộng mía về bằng hệ thống đường sắt, đường thuỷ hoặc đường
bộ được tập kết trên bãi rộng. Mía từ bãi được chuyển dần vào để ép. Thông thường sử dụng các phương tiện sau đây: cần cẩu hoặc cầu cẩu, xe goòng, băng xã mía, máy cào và băng
chuyền mía.
1.2. Xử lí cây mía trước khi ép:
Vỏ mía có lớp sáp, phấn. Cây mía cong, thẳng, dài ngắn khác nhau. Cho nên cần xử lí sơ
bộ trước khi ép. Sau xử lí, tính chất vật lí của mía thay đổi. Tế bào mía bị phá vỡ, mía bị băm
thành những sợi dài thích hợp cho vấn đề ép mía. Vậy mục đích của giai đoạn này là xử lý
trước khi đưa vào máy ép để tạo điều kiện ép dễ dàng, nâng cao nâng suất và hiệu suất của
công đoạn ép.
Các thiết bị xử lí sơ bộ thường dùng là: Máy san bằng, máy băm, máy đánh tơi.
1.2 1. Máy san bằng:
Máy dùng để san đều lớp mía vừa đổ xuống băng . Gồm 1 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
18
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.
1.2.2. Máy băm mía:
Máy băm mía không thể thiếu được trong nhà máy Đường hiện đại. Hiện nay các dao
băm thường được điều khiển bởi 2 môtơ: Môtơ điện ( hình 2.2) và tua bin hơi.
Hình 2.2: Máy băm mía điều khiển bằng môtơ điện.
Máy băm cây mía thành những mảnh nhỏ.phá vỡ các tế bào mía, san mía thành lớp dày
ổn định 3trên băng, nâng cao mật độ mía trên băng từ 125 – 150 Kg/m3 lên đến 250 –
300kg/m .
Tác dụng chính:
– Nâng cao năng suất ép do san mía thành 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 xẻ nhỏ, tế bào mía 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.
* Số lượng dao băm và phương cách lắp đặt các dao băm:
Hiện nay số lượng máy băm thường không quá hai máy. Lượng ép tăng nhưng không
tăng tỉ lệ thuận với số máy băm. Một dao băm duy nhất khó có thể băm tốt hết bề dày lớp mía
và băm vụn mía được. Theo nghiên cứu của Hugot, công suất tương đối của các hề thống ép
có số dao băm khác nhau như trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Công suất tương đối của các hề thống ép có số dao băm khác nhau
Không có dao băm Có 1 dao băm Có 2 dao băm
Công suất tương đối 1 1,15 1,20
Nếu hệ thống có 2 dao băm thì thường lắp đạt như sơ đồ hình 2.1.
19
Hình 2.1. Cách lắp đặt hai dao băm
1.2.3 . Máy đánh tơi:
Sau khi qua máy băm mía thành lớp, còn nhiều cây mía chưa được băm nhỏ, 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. Nếu dùng máy đánh tơi, hiệu suất ép mía có thể tăng lên 1%. Nó làm tơi mía, nhưng không
có tác dụng trích li nước mía.
Máy đánh tơi dùng đầu tiên trên thế giới do Fiske phát minh vào năm 1886. Hiện nay trên
thế giới dùng các máy đánh tơi:
– Kiểu búa ( Gruendler)
– Kiểu đĩa
– Kiểu searby
+ Máy đánh tơi kiểu searby :
Hiệu suất tăng 2,5 % với hệ máy ép 11 trục
1,25% với hệ máy ép 14 trục
10% với hệ máy ép 15 trục.
Hiệu suất trích li nứoc mía:
Có máy đánh tơi Không có máy đánh tơi
Lượng ép (Tấn mía/h) 88 87,2
Đường trong bã (%) 2,55 3,05
Hiệu suất trich li(%) 93,55 92,25
Điều kiện thí nghiệm:
1 bộ ép dập : 1066,8 2209,8 mm
4 bộ ép nát : 914,4 x 2132,6mm
+ Máy đánh tơi kiểu búa: Được sử dụng ở nhà máy đường Quảng Ngãi và Bình Dương
và được dùng phổ biến nhất hiện nay. Đây là một dạng máy đập bằng các búa xoay, lắp thành hàng song song xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ, mặt cắt ngang
hình máng. Bên sườn trong của vỏ có gắn nhiều miếng sắt dọc theo thân máy và được coi là
các tấm kê của búa đập. Mía đi vào cửa trên của máy và ra ở cửa dưới (hình 2.2). Búa đập
quay với tốc độ khoảng 1200 vòng/phút, theo chiều chuyển động của mía. Khi lắp một máy
đánh tơi kiểu búa, tỉ lệ tế bào mía bị xé là 85%. Nếu dùng hai máy, tỉ lệ này tăng lên 95%.
Đối với dàn ép, thường dùng một máy.
20
Hình 2.2: Máy đánh tơi kiểu búa lắc
\+ Máy đánh tơi kiểu đĩa: Kiểu này gồm hai trục ghép lại bởi nhiều đĩa răng cưa hình nón, lắp từng đôi một úp vào nhau ( hình 2.3). Hai trục quay tốc độ khác nhau, do đó mía sẽ bị xé
tơi.
Hình 2.3: Máy đánh tơi kiểu đĩa.
1.2.4 . Máy ép dập:
Ép dập vùa 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.
Vì vậy 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.Thường lớn hơn 20% để thực
hiện việc cung cấp mía. Nếu 2 tốc độ bằng nhau thì việc cung cấp mía không đều.
Phân loại: Về cấu tạo, máy ép dập có nhiều loại nhưng phổ biến nhất là 2 loại:
– Loại cấu tạo răng chữ nhân ( Krajewski)
– Loaị cấu tạo răng chữ V ( Fulton)
Trục ép dập kiểu Krajewski có những rãnh dày cong hình chữ Z dọc theo chiều dài trục
cách đều nhau 15 cm. Mỗi trục có 15 hàng, mỗi hàng 5 -7 chữ Z. Góc giữa các răng 900.
21
Trục ép dập kiểu Fulton (hình 2.4) được dùng thông dụng hơn cả. Khi ta cắt trục bằng 1
mặt phẳng dọc trục thì răng trục ở vết cắt có dạng hình chữ V. Góc mở hình chữ V bằng 600.
Để trục kéo mía dễ dàng, ở trục đỉnh và trục trước, người ta đục những rãnh dọc theo thân trục cách nhau 20cm hình chữ nhân. Đỉnh chữ nhân ở giữa thân trục, góc mở của chữ nhân là
140 – 144 0. Góc răng càng nhỏ có tác dụng kéo mía dễ nhưng nhọn quá thì dễ gãy.
So sánh giữa răng chữ nhân và chữ V:
– Chữ V dùng 3 trục có lắp tấm dẫn mía.
– Chữ nhân dùng 2 trục không lắp tấm dẫn mía.
– Khi không có máy băm, mía vào cả cây, dùng chữ nhân kéo mía tốt hơn chữ V.
Nếu có máy băm mía thì dùng chữ V tốt hơn, kéo và thoát mía dễ dàng.
Hình 2.4. Trục ép dập kiểu Fulton
So sánh về hiệu suất ép của 2 loại máy:
Loại máy ép dập
. Ép dập 2 trục ( chữ nhân)
. Ép dập 2 trục ( chữ V)
. 2 bộ ép dập ( 4 trục)
. Ép dập 3 trục
Hiệu suất ép (%)
40 – 50
45 – 55
60 – 70
60 – 75
Loại máy chữ nhân dùng nhiều ở Hawai, Indonexia. Ngày nay gần như có ý nghĩa lịch sử.
Loaị chữ V dùng nhiều ở Cuba, Philippin, Việt Nam.
Trước đây máy ép dập thường dùng 2 trục, hiện nay dùng 3 trục, thậm chí 2 bộ trục để nâng
cao năng suất và hiệu suất nhưng hiệu quả không lớn vì thường người ta có dùng máy băm.
Do đó các nhà máy đường thường không dùng quá 2 bộ ép dập.
1.2.4 . Ép kiệt nhiều lần:
Mục đích: Lấy kiệt lượng nước mía có trong mía tới mức tối đa cho phép vì ở bộ ép dập
chỉ ép ra 1 lượng nước mía như sau:
– Ép dập 2 trục : 45 – 55 % nước mía có trong cây mía
– Ép dập 3 trục : 65 – 75% nước mía trong cây mía.
Trong quá trình tiến bộ kĩ thuật, phương pháp ép thay đổi từ ép khô đến ép có phun nước
thẩm thấu hoặc kết hợp ép và ngâm khuếch tán. Các loại máy ép cũng được cải tiến không
ngừng.
1.2.4. 1. Cấu tạo máy ép
Cấu tạo một bộ máy ép bao gồm các bộ phận chính:
22
– Giá 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.
Giá máy: Giá máy là bộ khung chịu lực rất lớn khoảng 3500-7000at, thường đúc bằng thép
trên đó lắp tất cả các chi tiết của máy.
Giá máy có nhiều kiểu: kiểu đỉnh thẳng (hình 2.5), kiểu đỉnh nghiêng và kiểu cần nén
cong (hình 2.6)
Hình 2.5: Máy ép kiểu đỉnh thẳng Hình 2.6: Máy ép kiểu cần cong.
(kiểu Fives Lille- Cail C46).
Trục ép: Trục ép gồm có lõi trục bằng thép, một đầu gắn một bánh xe răng cao chân để
truyền chuyển động, lồng chặt trong áo trục bằng gang đặc biệt.
Đường kính ngoài áo trục thường bằng một nửa chiều dài trục. Ở hai đầu áo trục có vành
chắn nước mía khỏi bắn vào cổ trục. Hình dáng và vị trí lắp của vành đó trên trục đỉnh và hai
trục trước có khác nhau
Thép làm lõi trục có thành phần: Ni= 3-4%, Cr = 0,5 – 1%, C = 0,2 – 0,45%. Hai cổ trục
tròn, nhẵn bóng, đường kính bằng một nửa đường kính trục ép. Vỏ trục đúc bằng gang. Mặt
vỏ trục được kẻ nhiều rãnh quanh trục để kéo mía và phân lớp mía tốt hơn, tạo thuận lợi cho
các bộ ép sau, nâng cao hiệu suất lấy đường.
Trên mặt trục còn có răng trục để tăng cường khả năng xé tơi mía, thường dùng răng coa cấu
tạo chữ V nhưng kích thứơc răng nhỏ hơn máy ép dập.
Ví dụ: Răng ép dập: H x t = 40 x 52 mm
ép nát I H x t = 20 x 26 mm
II H x t = 20 x 26 mm
III H x t = 10 x 18 mm.
Đối với trục đỉnh và trục trước, người ta còn đục những rãnh có hình chữ nhân chồng lên
nhau cách đều khoảng 20cm để kéo mía dễ dàng.
Ở trục trước và trục sau, để nước mía thoát nhanh và dễ dàng, người ta tiện thêm những
rãnh sâu 25mm và rộng khoảng 5mm cách đều nhau, khoảng 4 răng tiện một rãnh sâu đối
23
với trục trước và 6 răng đối với trục sau (đối với kích thước răng 10x13mm), bởi vì nước
m,ía ở trục sau ít hơn ở trục trước. (Hình 2.7)
Hình 2.7: Rãnh thoát nước mía.
Ở hình 2.7, rãnh thoát nước mía, theo Hugot được gọi là messchaert, là những đường
rãnh ( hay là con kênh) được tạo chung quanh lô ép vào, nhờ đó nước mía được thoát nhanh
và thoát ra ở hai bên trục ép.
Có 2 cách để tạo các messchaert :
– Bằng cách bỏ một răng và thay bằng một messchaert ngay tại tâm của răng bị bỏ ( 9.10).
– Hoặc giữa các răng, nhưng khoét messchaert giữa 2 răng ( 9.11).
Bộ gối đỡ trục và điều chỉnh vị trí trục ép: Máy ép là một thiết bị làm việc nặng, trục
quay với tốc độ chậm, nên hầu hết không đỡ trục bằng bi mà dùng các gối đỡ có đường dẫn nước làm nguội và được lót bằng vòng lót bằng kim loại mềm (đồng) có rãnh dẫn đầu bôi
trơn thường xuyên.
Bộ phận nén trục đỉnh: Còn gọi là bình tụ sức, tạo ra lực nén trên trục đỉnh, tăng khả năng
lấy nước mía. Lực ấy có thể:
– Lực do lò xo: Thiết bị nén lò xo. Ở thiết bị này, lớp mía chịu lực không đều. Mặt khác, sau
khi dùng một thời gian, tính chất đàn hồi của lò xo giảm hoặc bị gãy. Hệ thống này hiện nay vẫn được dùng ở các che ép bé ( hình 2.8). Hiện nay các nhà máy lớn đều thay bằng lực nén
thuỷ lực.
– Lực nén thủy lực: có ưu điểm là giữ được lực nén ổn định, không phụ thuộc vào độ nâng của che ép. Lực nén thủy lực được tạo nhờ các ống dẫn dầu dưới áp lực (hình 2.9) và được phát ra từ bình tụ sức. Nguyên tắc làm việc: Cút-xi-nê ở phía trên của trục ép có thể “trượt
“trong chóp nón của giá máy. Các cút-xi-nê này tiếp nhận lực nén của pittong thủy lực, trực
tiếp hay qua miếng đệm pittong trượt trong chóp nón (hình 2.10). Hiện nay có các kiểu
bình tụ sức sau:
+ Bình tụ sức bằng gang ( hình 2.9)
24
+ Bình tụ sức có bình chứa dầu hoặc khí nén
Hình 2.8: Lực nén lò xo. Hình 2.9. Lực nén thủy lực
Hình 2.10. Mặt cắt một chóp nón
+ Bình tụ sức dầu khí nén một bên: Ngay bên cạnh chóp nón của che ép 1, đặt một bình
áp lực chứa một quả bóng bơm đầy khí nitơ. Quả bóng này được phồng lên hay xẹp xuống
khi pittông thủy lực nâng lên hay hạ xuống ( hình 2.11)
25
Hình 2.11. Bình thủy lực dầu khí Evard có bong bóng nitơ
– Ở thiết bị nén bằng dầu và khí nén, sự chuyển dịch áp lực dầu từ thiết bị nén dầu ở trục đỉnh tuân theo định luật Pascal. Dựa vào tỉ lệ giữa tiết diện của buồng dầu ở trục đỉnh và cột
dầu của thiết bị nén dầu, có thể tìm được lực nén của máy ép.
Sự phân bố áp lực ở các trục:
+ Ở trục đầu tiên, áp lực trục đỉnh là P0. Ở trục đầu mía còn gồ ghề, rỗng, khó vào trục ép
nên lực ở đây không được quá lớn.
+ Ở trục 2 P1, lớp mía đã tương đối bằng phẳng, cần lấy nước mía nhiều hơn nên P1 > P0.
Phạm vi áp lực 18- 30 T/dm3 dựa vào nguyên liệu, động lực
. Các phương pháp phân phối:
+ Tăng áp lực dần từ đầu đến cuối.
+ Giảm áp lực dần từ đầu đến cuối .
+ Ap lực giữa các bộ trục bằng nhau.
Thường dùng phương pháp thứ nhất có hiệu suất tốt.
Sự phân phối áp lực ở 1 số nhà máy:
Ép d ập I II III
Van điểm 170 195 210 235 Kg/cm22
Việt Tr ì 60 68 64 72 Kg/cm
b . Tốc độ máy ép:
Tốc độ không chỉ có tác dụng hoàn thành chỉ tiêu sản xuất mà còn có tác dụng nâng cao
năng suất và công suất máy ép.
Tốc độ có thể biểu thị bằng 2 cách:
– Tốc độ dài : V = D n (m/phút)
D: đường kính trục ép (m)
– Tốc độ vòng : n = V/ D
Tromp đưa ra công thức kinh nghiệm:
V 18 D
n < 18/ = 5,73 v/p
Đối với máy ép thông thường dùng n 5,73 v/p
26
Đối với máy ép chế tạo không tốt n < 5,73 v/p
Tốc độ chậm : n = 3v/p ( 6-7 m/s)
trung bình : n = 5 v/p ( 8-12 m/s)
nhanh : n= 7 v/p (15 m/s)
Xu hướng hiện nay dùng tốc độ chậm khoảng 3 vòng/phút (trong thiết kế dùng 2,7 3
vòng/phút là được).
Bố trí tốc độ các sản phẩm : Tốc độ giảm dần
Tốc độ tăng dần
Tốc độ bằng nhau.
Hiện nay thường bố trí các trục ép sau nhanh dần.
c . Năng suất của hệ máy ép:
Định nghĩa : Năng suất hệ máy ép là số tấn mía ép được trong 1 đơn vị thời gian. Đơn vị là
Tấn mía/ngày hoặcTấn mía/giờ.
Công thức tính năng suất
C = 0,55c’nLD N
f
Trong đó:
0,55 : hệ số xử lí
c, : hệ số xử lí sơ bộ trước khi ép.
Đối với hệ ép có 2 dao băm c, = 1,15 1,20
L : Chiều dài trục (m)
D : Đường kính trục ép (m).
N : Số trục ép
f : thành phần xơ trong mía (%).
Nứơc ta : f : 11 12 %, Châu Phi : f : 15 17 %
d . Công suất của hệ máy ép:
Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất ép:
– Trở lực ma sát giữa trục ép và mía lúc ép.
– Trở lực ma sát lúc động cơ truyền lực bánh xe răng.
– Trở lực ma sát giữa các gối trục (cutxinê) và cổ trục lúc máy ép làm việc.
– Trở lực ma sát lúc trục đỉnh lên xuống.
– Trở lực ma sát lúc mía đi qua tấm dẫn mía.
Để khắc phục các trở lực trên công cần ép mía phải gồm:
– Công dùng ép mía N1.
– Công khắc phục ma sát giữa trục và 2 gối trục N2.
– Công khắc phục ma sát của lược đáy N3
– Công khắc phục ma sát của lực truyền động N4.
Công suất cần thiết của 4 bộ phận trên được tính như sau:
N1 = 0,082 PD3/2 n
N2 = 0,05252PD n
N3 = 3,35 D L n
N4 = ( N1 + N2+ N3 ) 0,22
Trong đó D: Đường kính trục ép,m
L: Chiều dài trục ép,m
27
P: Lực nén của ổ trục đỉnh, N.
N: Tốc độ vòng quay v/p.
e. Hiệu suất ép: Hiệu suất ép là số liệu quan trọng để đánh giá khă năng làm việc của phân
xưởng ép. Hiện nay hiệu suất ép thường đạt từ 92 – 96%. Trong sản xuất tính như sau:
Hiệu suất ép thực tế Lượng nước mía hỗn hợp x Pol nước mía hỗn hợp x 100
Lượng mía ép x Pol cây mía
1.2.5. Thẩm thấu:
Do đặc tính của nước mía không thể thuần túy dùng lực cơ học để lấy hết phần đường
trong mía.Do đó phải dùng phương pháp thẩm thấu: mía bị ép, màng tế bào mía bị tách và tế bào bị ép lại, nước mía chảy ra.Sau khi ra khỏi máy ép, tế bào nở lại, có khả năng hút
nước mạnh, nên người ta đã phun nước vào lớp bã để hoà tan đường còn lại trong tế bào và
khi qua lần ép sau nước đường loãng đó lấy ra.Và làm như vậy tới khi đường được lấy ra
tới mức cao nhất.
Các phương pháp thẩm thấu:
-Thẩm thấu đơn: Chỉ dùng nước thẩm thấu 1 lần, 2 lần, 3 lần
-Thẩm thấu kép: vừa phun nước lã vừa sử dụng lại các loại nước mía loãng để làm nước
phun vào bã của các máy trước dựa trên nguyên tắc Nước nhiều đường phun vào bã chứa
nhiều đường, nước ít đường phun vào bã chứa ít đường (hình 2. 12)
Hình 2.12: Sơ đồ thẩm thấu kép
Các điều kiện kĩ thuật của phun nước thẩm thấu:
– Lượng nước 20 30 % so với mía.
Nếu nước > 30%,hiệu suất ép tăng ít nhưng do tưới nước nhiều gây ma sát trượt ảnh
hưởng đến sản phẩm, và tưới nước nhiều tổn hao năng lượng.
– Ap lực phun nước thẩm thấu: Ap2 lực phun càng lớn càng tốt vì nước dễ dàng thấm tận
xuống đáy băng chuyền (2- 3 kg/cm ).
– Nhiệt độ : Khoảng 45 – 470C
Nhiệt độ thẩm thấu càng cao, sự chuyển động của các phân tử càng nhanh, sự hỗn hợp
của các phân tử đường càng tốt.Nhưng nhiệt độ cao, sacaroza bị chuyển hoá , các chất
không đường trong nước mía bị phân huỷ nhiều.
Ở nhiệt độ cao bã mía bị trương nở nhiều, thể tích bã tăng nên lượng bã đi vào máy ép
lớn.
– Thời gian thẩm thấu:
Bã mía có tính đàn hồi nên sau khi tế bào mía bị phá vỡ, nước mía thoát ra tạo thành
những lỗ hổng ở trạng thái không cân bằng. Nếu thẩm thấu chậm, không khí lọt vào khó
ép. Do đó cần thẩm thấu ngay sau khi nước mía ra khỏi máy ép.
28
2 . Lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán:
Khuếch tán là một hiện tượng trong đó hai dung dịch có nồng độ khác nhau tập trung
lại sát bên nhau, hoặc chẳng hạn chỉ cách nhau bởi một màng mỏng, tự trao đổi với nhau bằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng ấy. Nếu là hai dung dịch cùng một chất thì sự trao
đổi kéo dài cho đến khi cả hai bên màng mỏng nồng độ bằng nhau.
Ở nhà máy đường, khuếch tán là hiện tượng trong đó những tế bào của củ cải hay của
mía ngâm vào trong nước hay trong một dung dịch có nồng độ đường thấp hơn nồng độ
đường của củ cải hay của mía, nhường lại cho nước hay cho dung dịch đó một phần hay
tổng lượng đường có trong đo.
Phương pháp khuếch tán được dùng nhiều năm trong tất cả các nhà máy đường củ cải.
Đối với mía thì phương pháp này mới được dùng gần đây. Sau thế chiến I, nhờ thành công
trong việc nghiên cứu thiết bị khuếch tán liên lạc, có tác dụng thúc đẩy việc nghiên cứu hệ
khuếch tán mía. Từ năm 1950 trở lại đây, nhiều thiết bị khuếch tán đã được dùng cho mía.
Tuy nhiên việc khuếch tán củ cải và mía không hòan toàn giống nhau. Ở nhà máy đường
củ cải chỉ cần dùng thiết bị khuếch tán là đủ, nhưng mía, do tính chất của mía, cần phải
dùng 1 số máy ép để xử lí trước và sau khuếch tán. Qua thí nghiệm, thấy rằng khi cắt lát má và củ cải thành từng lát có kích thước tương tự và ngâm trong nước có nhiệt độ 750C, thì thời gian khuếch tán của lát mía so với lát củ cải tăng gấp ba lần. Vì vậy, cần phải có dao băm mía, máy ép dập, máy đánh tơi v.v.. để phá vỡ tế bào mía, ép một phần nước mía,
sau đó dùng thiết bị khuêch tán để lấy phần nước mía còn lại.
Như vậy, thiết bị khuếch tán chỉ thay thế mấy bộ trục ép ở giữa công đoạn ép nên có thể
coi đó là phương pháp kết hợp giữa ép và khuếch tán.
2.1. Sự tổ hợp các hệ khuếch tán ở 1 số nước trên thế giới:
29
Hình 2.13. Sơ đồ tổ hợp của các loại thiết bị khuếch tán
Các hệ khuếch tán mía của các nước khác nhau trên thế giới (hình 2.13) nói chung bao
gồm việc xử lý mía, khuếch tán mía, ép nước ra khỏi bã mía và xử lý nước ép.
Để xử lý mía có thể dùng máy băm mía, máy ép dập hoặc thiết bị đánh tơi hoặc có nơi
dùng kết hợp các thiết bị trên. Còn để khuếch tán mía có hai hệ khuếch tán chủ yếu:
Khuếch tán mía và khuếch tán bã mía
. Khuếch tán mía: Cây mía được xử lý sơ bộ nhưng giữ nguyên trọng lượng và toàn bộ
đường trong đó đi vào thiết bị khuếch tán.
. Khuếch tán bã: Sau khi xử lý, mía được qua máy ép để ép 65- 70% đường trong mía,
còn lại 30 – 35% đường trong mía đi vào thiết bị khuếch tán. Với hệ khuếch tán bã, mía được chuẩn bị tốt hơn và giảm được tổn thất đường do tác dụng của vi sinh vật hơn khuếch tán mía, thời gian khuếch tán ngắn hơn vì chỉ cân khuếch tán 30% tổng lượng đường có
trong mía.
2.2 . Sơ đồ các hệ khuếch tán điển hình:
Dưới đây là sơ đồ khuếch tán bã và khuếch tán mía với cách xử lý nước ép khác
nhau:
2.2.1. Sơ đồ 1: Trích ly trước và xử lý nước ép
Mía
Máy băm mía
Thiết bị đánh tơi
30
Máy ép Tách nước từ
Khuếch tán Bã
Hình 2.14: Trích ly trước và xử lý nước ép.
2.2.2. Sơ đồ 2: Không trích ly trước và không xử lý nước ép
Mía
Máy băm
mía
Ep d ập
3 trục
Thiết bị
khuếch tán
Tách nước từ
bã ướt
Nước mới
Nước ép Nước Bã
khuếch tán
Nước ép
Nướ m
Hìnhhỗnc15:íaKhông trích ly trĐunchoà ôi và g xử lý nước ép.
2.hợp ước nóng v vkhôn
2.2.3. Sơ đồ 3: Không trích ly trước và có xử lý nước ép.
Sơ đồ 3không trích ly trước và có xử lý nước ép được trình bày trên hình 2.16
Mía
Máy băm mía
Thiết bị đánh tơi
Tách nước từ
Thiết bị bã ướt Bã
khuếch tán
Nước mới
31
Nước ép
Đun nóng và
cho vôi
Hình 2.16: Không trích ly trước và có xử lý nước ép.
2.3. Một số thiết bị khuếch tán:
2.3.1.Thiết bị khuếch tán SMET
Hình 2.17. Thiết bị khuếch tán của SMET
Thiết bị khuếch tán của Smet ( hình 2.17) gồm có một bồn dài trong đó có một băng tải
ngang được chất đầy bã mía khô với độ dày nhất định. Phía trên lớp bã mía được tưới rất
nhiều nước. Phía dưới băng tải, dọc theo chiều dài băng tải là một vĩ lưới bằng thép không
rỉ để lấy nước mía chảy ra từ lớp bã đã được tưới nước trên. Dưới vĩ lưới, phía dưới đáy
cùa bồn có 11 hay 17 phễu hứng nước khuếch tán đặt cạnh nhau. Nước khuếch tán thu nhận từ mỗi phễu được bơm đi trả về phếu đặt trước nó, sao cho nước khuếch tán chảy ngược từ phía cửa ra bã về cửa vào. Nghĩa là có sự trích ly bằng dòng nước ngược chiều lại. Cứ như vậy sau 9 hoặc 15 lần dung dịch nước mía được khuếch tán qua bã, nước khuếch tán cuối cùng được thu nhận ở phếu thứ nhất ngay đàu vào và được mang đi gia
nhiệt trước khi đi công đoạn tiếp theo.
Còn bã ướt, sau khi ra khỏi thiết bị khuếch tán được qua bộ phận xử lý bã và nước ép
sau khi xử lý được đưa trở về thết bị khuếch tán làm nước tưới bã.
2.3.2. Khuếch tán BMA:
Thiết bị khuếch tán BMA được sử dụng để lấy nước mía bằng 2 cách là khuếch
tán mía (hình 2.18) và khuếch tán bã (hình 2.19). Đó là những máng nằm ngang hình chữ nhật đáy có lưới sàng dính liền và một hệ thống dây xích đặc biệt được thiết kế để đảm bão
32
việc trích ly nước mía một cách triệt để. Một ưu thế của thiết bị khuếch tán loại này là có
lắp đặt 2 hàng vis khuấy đảo (hình 2.20) để tăng cường hiệu suất trích ly nước mía.
Hình 2.18. Sơ đò khuếch tán mía của BMA
Hình 2.19. Sơ đồ khuếch tán bã mía của BMA
33
Hinh 2.20. Bên trong của một thiết bị khuếch tán BMA – vis khuấy đảo
2.4. So sánh phương pháp ép và khuếch tán:
+ Hiệu suất ép : Hệ máy ép cồng kềnh, tiêu hao năng lượng lớn và công suất lớn. Phương
pháp ép không thể lấy hoàn toàn nước mía trong cây mía vì trong quá
trình ép, bã mía có khả năng hút lại những phần nước mía đã ép lại.
Hiệu suất ép chỉ đạt 97%.
Hiệu suất lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán đạt 98 99%.
+ Về tổng hiệu suất thu hồi đường: Qua nghiên cứu tổng hiệu suất thu hồi đường 2
phương pháp trên ở một số nước như Péru, Nam Phi..v..v..người ta kết luận: Hiệu suất thu
hồi đường bằng phương pháp khuếch tán tốt hơn phương pháp ép (hình 2.17).
Phương pháp ép Phương pháp khuếch tán
Hình 2.21: Sự phân bố thành phần đường (Pol) của phương pháp ép
và khuếch tán.
+ Về tiêu hao năng lượng :
34
Theo tài liệu Ai Cập, năng lượng tiêu hao cho 1 hệ khuếch tán 2000 tấn/mía ngày là
132.480W. Với công suất trên, tiêu hao năng lượng cho bộ máy ép phải là 438.160W. Do
đó dùng phương pháp khuếch tán tiết kiệm được 305.680W.
Theo Bairov, 1 phân xưởng ép có 18 trục, nếu thay một thiết bị khuếch tán có thể giảm
được 9 trục. Hiệu suất lấy đường cao hơn, cứ 100kg mía tăng được 0,5kg đường thu hồi.
Một nhà máy đường năng suất 4000tấn mía/ngày. Nếu tăng thêm 2 thiết bị khuếch tán
thì có thể xử lí 8000 tấn mía/ngày mà công suất chỉ cần tăng không quá 515.400 W.
+ Vốn đầu tư:
Theo tài liệu của công ty BMA (Đức), vốn đầu tư của nhá máy đường dùng phương
pháp khuếch tán với công suất 500 tấn mía/ngày có thể giảm 30% vốn đầu tư so với nhà
máy đường dùng phương pháp ép.
So sánh vốn đầu tư của nhà máy 1500 tấn/ngày theo phương pháp khuếch tán so với
phương pháp ép:
– Hiệu suất lấy đường tăng 2,5% .
– Tổng thu hồi đường tăng 1,24%
– Tỉ lệ đường thành phẩm trên mía tăng 0,61%.
– Số lượng đường tăng trong 1 vụ là 32.635tấn/vụ.
– Chi phí vốn đầu tư giảm 3-5% tức là 129.462 đôla.
– Tiết kiệm điện và nhiệt 30%.
– Tiết kiệm lao động 50%, tiết kiệm bao bì 50%.
+ Tồn tại của 2 phương pháp:
Phương pháp khuếch tán:
– Tăng nhiên liệu dùng cho bốc hơi.
– Tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tăng tổn thất đường trong mật
cuối.
Phương pháp ép:
– Trục ép là thiết bị thô kệch nặng nề. Lõi trục ép làm bằng thép hợp kim đắt tiền. Giá tiền
chế tạo, sửa chữa, bão dưỡng nhiều.
– Tiêu hao nhiều năng lượng.
– Tổng hiệu suất thu hồi ít.
Từ những so sánh trên cho thấy phương pháp khuếch tán có nhiều ưu điểm hơn so với
phương pháp ép.
