Cơ quan biên soạn Hợp phần Sản xuất sạch hơn trong công nghiệp

tải về 0.67 Mb.

trang	8/19
Chuyển đổi dữ liệu	27.02.2022
Kích	0.67 Mb.
	#50727

1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 19

tai lieu huong dan sxsh tinhbot 0229-đã chuyển đổi

Các thách thức

Ngoài vấn đề về nguyên liệu, hiện tại các doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn đang đối mặt với thách thức lớn nhất về ô nhiễm môi trường và suy thoái đất trồng sắn. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã đưa ra các hướng dẫn về thực hiện quy hoạch phát triển vùng nguyên liệu sắn và sản xuất tinh bột sắn đảm bảo phát triển bền vững trước mắt và lâu dài.

Quá trình chế biến tinh bột sắn cơ bản

Quy trình chế biến thủ công
Củ sắn mua về được rửa bằng tay và gọt vỏ bằng dao rồi nạo thủ công trên một bàn nạo/mài bằng thiếc hoặc sắt mềm có đục lỗ tạo gờ sắc một bên. Bột sau khi mài được đưa vào một tấm vải lọc được buộc bốn góc và rửa mạnh bằng nước và tay. Xơ sau khi rửa được vắt khô. Sữa bột thu được lại được chứa trong xô/thùng đựng chờ tinh bột lắng xuống. Thay nước nhiều lần để loại bỏ nhựa và tạp chất. Bột ướt vớt lên khay hoặc vắt qua vải lọc để tách nước rồi được sấy khô tự nhiên.
Quy trình chế biến bán cơ giới
Trong quy trình này, việc gọt vỏ thường vẫn được tiến hành thủ công. Quá trình nạo/mài được tiến hành trên máy mài. Lực để quay trống trong máy mài được truyền qua trục động cơ điện và dây cu-roa. Trống có phủ tấm kim loại đục lỗ được quay trong một hộp máy có gắn phễu nạp củ phía trên và bột sau khi mài sẽ chảy xuống dưới. Quá trình mài được bổ sung một lượng nhỏ nước. Lượng tinh bột được giải phóng và hoà tan nhờ cách làm này có thể đạt 70-90%. Bột nhão thu được qua sàng lọc thô, lọc mịn và lọc tinh. Có thể bổ sung nước trong khi tách các tạp chất và bã. Dịch thu được sẽ qua giai đoạn lắng để tách nước. Lắng được tiến hành trong bể lắng hoặc bàn lắng (lắng trọng lực). Quá trình lắng có thể được bổ sung hóa chất giúp lắng nhanh hoặc tẩy trắng. Tinh bột được tách ra bằng tay. Sấy được tiến hành sấy tự nhiên hoặc cưỡng bức.
Quy trình chế biến hiện đại
Yếu tố quan trọng nhất trong sản xuất tinh bột sắn chất lượng cao là toàn bộ quá trình chế biến - từ khi tiếp nhận củ đến khi sấy hoàn thiện - sản phẩm phải được tiến hành trong thời gian ngắn nhất có thể được để giảm thiểu quá trình ôxy hoá làm biến đổi hàm lượng tinh bột sau khi thu hoạch và trong chế biến.
Tinh bột sắn được chế biến từ nguyên liệu là củ tươi hoặc khô (sắn củ, sắn lát), với các quy mô và trình độ công nghệ khác nhau. Quy trình chế biến tinh bột sắn đặc thù được thể hiện trong hình 2.

Củ sắn tươi

Nước Năng lượng
Nước Năng lượng

Vỏ, đất cát Nước thải

Đầu củ, xơ sắn

SO₂

Năng lượng

Nước

Nước Năng lượng

Nước Năng lượng
Nước thải Bã thải rắn

Nước thải

Năng lượng

Bao gói

Nhiệt thải

Vật liệu bao gói hỏng

Tinh bột sắn

Hình 2. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn

Lưu ý: Quá trình sấy khô sản phẩm sử dụng nhiều nhiệt. Các quá trình sử dụng năng lượng điện khác như: chạy máy, băng tải... đều trực tiếp hoặc gián tiếp phát thải khí nhà kính. Các dòng phát thải khí nhà kính này chưa được mô

tả cụ thể trong sơ đồ quy trình công nghệ này.
Theo sơ đồ hình 2, quá trình sản xuất tinh bột sắn gồm 7 công đoạn chính. Mỗi công đoạn đó lại gồm một số công đoạn nhỏ hơn. Chi tiết của các bước công nghệ được mô tả cụ thể dưới đây:
Tiếp nhận củ sắn tươi
Củ sắn tươi có hàm lượng tinh bột khác nhau, được kiểm tra nhanh bằng thiết bị phòng thí nghiệm để xác định hàm lượng bột trong sắn nguyên liệu. Củ sắn được chứa trong sân rộng và chuyển vào phễu chứa bằng băng tải. Trong quá trình vận chuyển theo băng tải, công nhân loại bỏ rác, tạp chất thô, ngoài ra có bộ phận tách tạp chất kim loại theo nguyên tắc từ tính. Thời gian xử lý sắn củ tươi từ khi thu hoạch đến khi đưa vào chế biến càng nhanh càng tốt để tránh tổn thất tinh bột. Thực tế tại Việt Nam thời gian này là không quá 48 giờ, còn tại một số nước trong khu vực là không quá 24 giờ.
Cổ phễu tiếp liệu thường được chế tạo theo hình trụ, đáy hình chữ nhật với mặt nghiêng đảm bảo cho nguyên liệu có thể trượt xuống. Cấu trúc phễu cứng và chắc, cho phép đổ sắn củ đầy tới miệng phễu. Bên dưới phễu có đặt một sàng rung, sàng này hoạt động tạo rung từ trục cam, quay bằng mô tơ điện. Sàng rung có nhiệm vụ tiếp tục tách một phần tạp chất đất đá còn bám vào củ sắn.
Rửa và làm sạch củ
Công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏ các tạp chất có trên vỏ củ sắn, bao gồm các bước rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ cứng và rửa lại bằng nước.
Máy bóc vỏ được dùng để tách vỏ cứng ra khỏi củ. Củ sắn được đưa từ bồn chứa đến máy bóc vỏ bằng một băng tải. Tại đây cát, đất đá và chất thải khác tiếp tục được loại bỏ trong điều kiện ẩm. Máy bóc vỏ được thiết kế theo hình ống có gắn thanh thép trên thành ống như một lồng xoáy có khe hở rộng khoảng 1cm, mặt trong của máy có gờ xoáy giúp cho việc đưa củ đến một cách tự động. Để tăng hiệu quả loại bỏ đất cát có thể dùng gờ xoáy dạng bàn chải. Thông thường sắn phải được loại cả vỏ cứng và vỏ lụa (dày khoảng 2-3mm) là nơi có chứa đến 50% là tinh bột và hầu hết lượng axit hydroxyanic HCN.
Củ sắn sau khi bóc vỏ được chuyển đến máy rửa. Quá trình rửa được tiến hành bằng cách phun nước lên nguyên liệu sắn củ với những bánh chèo đặt trong một máng nước. Máng nước trong máy rửa được thiết kế hình chữ U, cho phép củ sắn di chuyển với khoảng cách dài hơn, trong thời gian lâu hơn. Tại đây, quá trình rửa và làm sạch có nhiệm vụ loại bỏ lớp vỏ ngoài cũng như mọi tạp chất khác. Công đoạn rửa nên sử dụng vòi phun áp lực cao để tăng hiệu quả rửa. Nếu quá trình rửa không đạt hiệu quả cần thiết, các hạt bùn dính trên củ sắn sẽ là nguyên nhân làm giảm độ trắng của dịch sữa và sản phẩm.

Nước rửa và nước dùng để bóc vỏ có thể được lấy từ các máy phân ly tinh bột. Nước rửa tái sử dụng được chứa trong bể chứa trước khi dùng.

Củ sắn tươi sau khi rửa được băng tải chuyển đến công đoạn sau. Sau công đoạn rửa, 1000 kg sắn củ tươi cho khoảng 980 kg sắn sạch.
Băm và mài củ
Mục đích của quá trình này nhằm làm vỡ củ, tạo thành các mảnh nhỏ, làm tăng khả năng tinh bột hoà trong nước và tách bã.
Củ sắn khi ra khỏi máy rửa, qua băng tải, được băm thành những mảnh nhỏ khoảng 10 – 20 mm tại máy băm. Máy băm được gắn 2 bộ lưỡi, bộ thứ nhất có 20 lưỡi cố định, theo cấu trúc chuẩn của khoảng cách khe, bộ thứ 2 gồm 21 lưỡi gắn với một trục chính ở 4 góc khác nhau. Trục chính được chuyển động bằng mô tơ điện 240 vòng/ phút. Sau khi băm, nguyên liệu được chuyển vào máy mài bằng vít tải và bộ phận phân phối.
Việc mài củ đạt hiệu quả là yếu tố cần thiết để cho sản lượng tinh bột cao. Máy mài có một rôto được chế tạo bằng thép không rỉ, có các rãnh để giữ các lưỡi mài. Rôto này đặt trong hộp vỏ để bề mặt mài tạo thành vách đứng có thể chứa củ, đối diện với mặt mài là một đệm chèn cho phép điều chỉnh kích thước bột mài. Bằng cách chèn bộ đệm này, củ sắn tươi sẽ được mài trên bề mặt lưỡi mài. Bã sắn được đẩy ra từ các khe hở ở đáy.
Trong quá trình mài, nước được đưa vào phễu nhằm giảm nhiệt lượng sinh ra và đẩy bã sắn ra khỏi máy. Trong quá trình này, HCN trong củ sắn ở trạng thái tự do, hoà tan dần trong nước đến khi không còn trong sản phẩm. Sự tiếp xúc của axit này với sắt dễ hình thành chất ferocyanide làm cho dịch tinh bột sắn có màu hơi xanh lơ. Do vậy, ở công đoạn này, tất cả các bộ phận thiết bị có tiếp xúc với dịch tinh bột sắn cần được làm bằng thép không rỉ.
Dịch sữa tạo thành sau quá trình này được bơm sang công đoạn tiếp theo.
Ly tâm tách bã
Ly tâm được thực hiện nhằm cô đặc dịch sữa và loại bã xơ. Tẩy màu được tiến hành ngay sau khi hình thành dịch sữa. Trong quá trình này, tinh bột được tách khỏi sợi xenluloza, làm sạch sợi mịn trong bột sữa và tẩy trắng tinh bột để tránh lên men và làm biến màu. Mục đích ly tâm tách bã là tách tinh bột ra khỏi nước và bã. Để tẩy trắng tinh bột, có thể dùng các hợp chất SOx có tính oxy hóa mạnh (NaHSO3 38% hoặc dung dịch SO2) để tẩy màu. Có thể sử dụng dung dịch có tên thương mại SMB với thành phần chính là nước và NaHSO3. SMB đang được sử dụng phổ biến để tẩy trắng trong sản xuất tinh bột nhằm thay thế công nghệ sử dụng clo hoặc đốt lưu huỳnh để tạo ra SO2 trước đây. Ưu điểm của SMB so với clo và lưu huỳnh là giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí,

4
nước và đặc biệt dễ dàng khống chế được lượng SO 2- trong tinh bột, đáp ứng chất lượng tinh bột theo tiêu chuẩn quốc tế.
Thông thường việc tách bã được tiến hành 3 lần bằng công nghệ và thiết bị ly tâm liên tục. Dịch sữa được đưa vào bộ phận rổ hình nón và có những vòi phun nước vào bã trong suốt quá trình rửa bã và hoà tan tinh bột. Phần xơ thu hồi, sau khi đã qua giai đoạn lọc cuối cùng, còn chứa một tỷ lệ thấp là tinh bột còn sót lại. Đây là điều kiện thuận lợi để tách bã và tinh bột. Tinh bột sữa sau khi đi qua bộ phận ly tâm đầu tiên với kích thước khe hở hợp lý sẽ được tiếp tục được bơm qua các bộ phận ly tâm tiếp theo. Bộ phận ly tâm gồm có 2 công đoạn và được thiết kế với sàng rây mịn. Trong các bộ phận ly tâm này thường có bộ phận lọc mịn và bộ phận lọc cuối để thu hồi triệt để tinh bột. Phần xơ mịn được loại bỏ sẽ dùng làm thức ăn chăn nuôi.
Sữa tinh bột loại thô sau khi qua máy lọc lần cuối đạt mức độ cô đặc khoảng 30Bé hoặc 5,1 - 6,00Bx (tương đương 54 kg tinh bột khô/ m3 dịch). Dịch tinh bột này còn chứa các tạp chất như protein, chất béo, đường và một số chất không hoà tan như những hạt celluloza nhỏ trong quá trình mài củ. Các tạp chất sẽ bị loại bỏ trong quá trình tinh lọc bột.
Thu hồi tinh bột thô
Việc tách bột thô có thể được tiến hành bằng phương pháp lắng nhiều lần, lọc, hoặc/và ly tâm với mục đích tách bã và tách dịch. Phương pháp lắng được tiến hành với quy mô sản xuất nhỏ. Với qui mô trung bình và lớn, quá trình tách tinh bột từ sợi celluloza được tiến hành bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm liên tục. Đây là phương pháp lọc tinh bột từ sợi celluloza ở giai đoạn lọc cuối trước khi thải bã. Lọc tinh bột được tiến hành qua ly tâm rổ xoáy liên tục. Hỗn hợp tinh bột và bã được đưa vào bộ phận sàng quay hình nón và những vòi phun nước rửa bã. Độ dài hình nón này đảm bảo thu lại hoàn toàn tinh bột. Bã được thu gom đến bộ phận ép bã. Nước từ khâu ép bã có thể đưa vào tái sử dụng trong qui trình sản xuất để tiết kiệm nước. Sau công đoạn này, dịch sữa thô đạt 5% chất khô.
Thu hồi tinh bột tinh
Sau khi ly tâm tách bã, dịch sữa được tiếp tục tách nước. Bột mịn có thể được tách ra từ sữa tinh bột bằng phương pháp lọc chân không, ly tâm và cô đặc.
Trong sữa tinh bột, hàm lượng các chất dinh dưỡng và đường khá cao, nên các vi sinh vật dễ phát triển dẫn đến hiện tượng lên men gây mùi. Sự thay đổi tính chất sinh hóa này sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy, yêu cầu giai đoạn này phải diễn ra nhanh, bằng máy ly tâm siêu tốc và liên tục,được thiết kế theo công nghệ thích hợp để tách nước và nâng cao nồng độ tinh bột.
Sữa tinh bột được đưa vào máy ly tâm siêu tốc bằng vòi phun thiết kế theo 2

nhánh chính và phụ đặt trong thành bồn. Nước rửa được bơm vào máy đồng thời với sữa tinh bột. Việc phân ly tách tinh bột sữa có tỷ trọng cao hơn và tinh bột sữa có tỷ trọng thấp hơn nhờ những đĩa hình chóp nón trong bồn máy phân ly. Các thành phần nhẹ là tinh bột dạng sữa có nồng độ thấp được đưa qua các đĩa phân ly đặt ở bên trong bồn phân ly. Bồn phân ly được lắp các ống dẫn nước rửa để hoà tan tinh bột. Nhiều máy phân ly được lắp đặt theo một dãy liên tục. Tinh bột sau công đoạn này đạt nồng độ 20oBx.

Phương pháp ly tâm khử nước được thiết kế theo kiểu rổ, bộ phận chậu có đục lỗ, một tấm vải lọc và một tấm lưới có lỗ rất nhỏ đặt ở bên trong. Tinh bột được chuyển vào ở dạng lỏng. Trong suốt quá trình phân ly, nước được loại bỏ bởi màng lọc và tinh bột được giữ lại ở thành chậu tạo thành bánh hình trụ. Chu kỳ hoạt động của máy bắt đầu diễn ra từ lúc nạp tinh bột sữa ở 18 - 20oBx vào bộ phận hình rổ cho đến khi đạt mức cho phép thì ngừng nạp. Sau khi hoàn tất chu kỳ nạo bột thì quá trình nạp dịch tinh bột mới bắt đầu hoạt động trở lại.
Sau ly tâm tách nước, tinh bột tinh thu được đạt độ ẩm 38%, được chuyển sang công đoạn tiếp theo dưới dạng bánh tinh bột.
Hoàn thiện sản phẩm
Bánh tinh bột sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và sấy khô để tiếp tục tách nước nhằm mục đích bảo quản lâu dài.
Việc làm tơi tinh bột ướt là rất cần thiết để tăng bề mặt tiếp xúc với không khí nóng trong quá trình sấy. Để làm tơi, bột được dẫn đến bộ phận vít tải làm tơi và bộ phận rây bột tự động. Nhiệt độ ở bộ phận này được giữ ổn định ở 55oC. Nếu nhiệt độ trong ống dẫn nhiệt giảm, thấp hơn 55oC, có nghĩa là hàm ẩm của tinh bột cao, tín hiệu được truyền đến bộ phận điều khiển nhiệt và bộ phận biến tần sẽ làm giảm vận tốc mô tơ và tốc độ trục vít, khối lượng tinh bột ướt đưa vào máy sấy giảm theo, cho đến khi nhiệt độ trong ống dẫn đạt đến trị số ổn định.
Tinh bột được sấy bằng máy sấy nhanh. Tinh bột ướt được nạp vào máy sấy nhanh đến khi đạt hàm ẩm 10-13%. Quá trình sấy sử dụng không khí nóng được tạo ra từ bộ phận trao đổi nhiệt với môi chất là dầu nóng hoặc hơi nước. Lượng không khí được sấy nóng đi qua bộ phận lọc để làm sạch, khử bụi, tạp chất bẩn trong không khí. Không khí cấp vào máy sấy ở nhiệt độ 180 - 200oC. Trong quá trình sấy, tinh bột được chuyển đi bằng khí từ đáy lên đỉnh tháp sấy bằng hơi nóng khoảng 150oC và sau đó rơi xuống. Quá trình sấy được hoàn tất trong thời gian rất ngắn (vài giây) bảo đảm cho tinh bột không bị vón và không bị cháy.
Việc giảm nhiệt độ tinh bột ngay sau khi sấy có ý nghĩa quan trọng. Vì vậy máy sấy được lắp bộ phận xoáy gió đặc biệt để hạ nhanh nhiệt độ sản phẩm.

Đóng bao sản phẩm

Tinh bột sau khi sấy khô được tách ra khỏi dòng khí nóng, được làm nguội ngay bởi quá trình lốc xoáy gió và hoạt động đồng thời của van quay. Sau đó tinh bột này được đưa qua rây hạt để bảo đảm tạo thành hạt tinh bột đồng nhất, không kết dính vón cục, đạt tiêu chuẩn đồng đều về độ mịn. Tinh bột sau khi qua rây được bao gói thành phẩm.
Thiết bị dây chuyền sản xuất tinh bột sắn chủ yếu được nhập của Đức, Nhật, Pháp, Đài Loan, Trung quốc, Thái Lan và một phần được chế tạo trong nước.

Các bộ phận phụ trợ

Quá trình sản xuất tinh bột sắn sử dụng hơi gián tiếp để sấy tinh bột hoặc môi chất dầu đã được gia nhiệt. Hơi được sinh ra từ thiết bị lò hơi. Loại lò hơi phổ biến trong các doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn là loại chạy bằng dầu, hoặc bằng than, có công suất phù hợp để biến nước thành hơi.
Ở lò dầu, thay vì gia nhiệt cho nước như ở lò hơi, dầu được gia nhiệt ở áp lực cao để cung cấp cho các thiết bị sử dụng nhiệt, thiết bị sấy khô.
Có thể tự sản xuất SO2 tại nhà máy bằng cách đốt lưu huỳnh, sử dụng để tẩy trắng nguyên liệu hoặc thành phẩm.
Sử dụng tài nguyên và ô nhiễm môi trường

Quá trình sản xuất tinh bột sắn sử dụng lượng lớn nước và năng lượng, đồng thời sinh ra chất thải dưới cả ba dạng rắn, lỏng và khí, sẽ được trình bày trong các phần dưới đây.

Tiêu thụ nguyên nhiên liệu

Quá trình chế biến tinh bột sắn sử dụng các đầu vào chính gồm sắn củ tươi, nước để rửa, năng lượng điện để chạy máy, nhiệt nóng để sấy (thường sinh ra từ lò dầu) và hóa chất để tẩy trắng. Nước sử dụng yêu cầu đạt pH trong khoảng 5 - 6.

Định mức tiêu thụ nguyên, nhiên, vật liệu của một số nhà máy sản xuất tinh bột sắn của Việt Nam và các nước trong khu vực được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1. Định mức tiêu thụ đầu vào chế biến tinh bột sắn