GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG - BÁNH - KẸO

Đường có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể con người. Đường là hợp phần chính và không thể thiếu được trong thức ăn cho người. Đường còn là nguyên liệu quan trọng của nhiều ngành công nghiệp (CN) hiện nay như CN bánh kẹo, đồ hộp, đồ uống, CN lên men, sữa, CN dược phẩm, hóa học v.v ... Chính vì vậy mà công nghiệp đường trên thế giới và của nước ta đã không ngừng phát triển. Việc cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất, những thiết bị tự động, các phương pháp mới, vấn đê tự động hóa và tin học hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy đường. Cây mía là một trong các nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp chế biến đường và được trồng ở nhiều quốc gia trong khu vực khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới. Ở nước ta, mía là nguyên liệu duy nhất để chế biến đường ăn. Mía đường là cây trồng có nhiều ưu điểm và có giá trị kinh tế cao: Xét về mặt sinh học: - Khả năng sinh khối lớn: nhờ có chỉ số diện tích lá lớn nên khả năng lợi dụng ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp cao (tối đa có thể đạt 5-7%). Trong vòng 10- 12 tháng, 1ha mía có thể cho năng suất hàng trăm tấn mía cây và một khối lượng lớn lá xanh, gốc, rễ để lại trong đất. - Khả năng tái sinh mạnh: Mía là cây có khả năng để gốc được nhiều năm, một lần trồng thu hoạch nhiều vụ. Năng suất mía cây ở vụ gốc đầu thường cao hơn vụ mía tơ - Khả năng thích ứng rộng: Cây mía có thể trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, chịu đựng tốt các điêù kiện khắc nghiệt của tự nhiên và môi trường., đê thích nghi với các trình độ sản xuất và chế biến.

GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG -

BÁNH - KẸO

Biên soạn: TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - SINH HỌC

KHOA HÓA

PHẦN 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG

MỞ ĐẦU

1 Giá trị kinh tế của cây mía:

Đường có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể con người Đường là hợp

phần chính và không thể thiếu được trong thức ăn cho người Đường còn là nguyên liệu quantrọng của nhiều ngành công nghiệp (CN) hiện nay như CN bánh kẹo, đồ hộp, đồ uống, CNlên men, sữa, CN dược phẩm, hóa học v.v Chính vì vậy mà công nghiệp đường trên thếgiới và của nước ta đã không ngừng phát triển Việc cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất,những thiết bị tự động, các phương pháp mới, vấn đê tự động hóa và tin học hóa toàn bộ dâychuyền sản xuất ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy đường

Cây mía là một trong các nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp chế biến đường

và được trồng ở nhiều quốc gia trong khu vực khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới Ở nước ta, mía

là nguyên liệu duy nhất để chế biến đường ăn Mía đường là cây trồng có nhiều ưu điểm và

có giá trị kinh tế cao:

Xét về mặt sinh học:

- Khả năng sinh khối lớn: nhờ có chỉ số diện tích lá lớn nên khả năng lợi dụng ánh sáng mặt

trời trong quá trình quang hợp cao (tối đa có thể đạt 5-7%) Trong vòng 10- 12 tháng, 1hamía có thể cho năng suất hàng trăm tấn mía cây và một khối lượng lớn lá xanh, gốc, rễ để lạitrong đất

- Khả năng tái sinh mạnh: Mía là cây có khả năng để gốc được nhiều năm, một lần trồng thu

hoạch nhiều vụ Năng suất mía cây ở vụ gốc đầu thường cao hơn vụ mía tơ

- Khả năng thích ứng rộng: Cây mía có thể trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, chịu

đựng tốt các điêù kiện khắc nghiệt của tự nhiên và môi trường., đê thích nghi với các trình độsản xuất và chế biến

Xét về mặt sản phẩm:

Ngoài sản phẩm chính là cây mía nguyên liệu để chế biến đường, cây mía còn là nguyênliệu hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp của nhiều ngành công nghệp như rượu cồn, bột giấy, gỗ ép,thức ăn gia súc, phân bón Các sản phẩm phụ của mía đường nếu khai thác triệt để , giá trị cóthể tăng gấp 3-4 lần giá trị của chính phẩm (đường ăn)

2

SƠ ĐỒ GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA CÂY MÍA

Sản phẩm chế biến cng nghiệp

Rượu- cồn

Phđn bn

Câc sản phẩm khâc

Thức ăn gia súc Sản hảm sợi, bột giấy

Sản phẩm vi sinh CĐY MA

Phđn bn

2 Sự phát triển công nghiệp đường mía trên thế giới:

Ấn Độ là nước đầu tiên trên thế giới sản xuất đưòng mía Do đó danh từ đường có nguồngốc từ Ấn Độ “ sankara” Vào khoảng năm 398, người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết chếbiến mật thành đường tinh thể Từ đó phát triển sang Ba Tư , Italia, Bồ Đào Nha, đồng thời

đã mở ra ngành CN mới là ngành CN luyện đường Đến thế kỷ 16, nhiều nhà máy luyệnđường đã mọc lên ở Anh, Đức, Pháp

Lúc đầu CN đường rất thô sơ, ép mía bằng 2 trục gỗ đứng, kéo bằng sức kéo trâu bò,lắng bằng vôi, cô đặc ở chảo và kết tinh tự nhiên CN đường tuy có từ lâu đời nhưng bắt đầu

từ thế kỷ thứ 19 mới được cơ khí hóa từ khi Châu Âu phát hiện ra củ cải đường, nhiều thiết bịquan trọng đã được phát minh:

- 1867, loại máy ép bằng gang 3 trục nằm ngang kéo bằng máy hơi nước được dùng đầutiên ở đảo Réunion ở Pháp Sau đó cải tiến ghép nhiều trục ép và có dùng nước thẩm thấu đểnâng cao hiệu suất ép

- 1812, ông Barrnel người Pháp là người đầu tiên dùng khí CO2 để bão hòa vôi và dùngphương pháp lọc để loại kết tủa CaCO3 Cũng thế kỷ 19, kỹ sư Tratini người Italia đã dùngkhí SO2 để kết tủa chất không đường và tẩy màu trong nước mía

- 1813, Howard phát minh nồi bốc hơi chân không một hiệu nên hiệu quả bốc hơi cònthấp

- 1820, máy ép khung bản ra đời

- 1843, Rillieux phát minh hệ bốc hơi nhiều nôi, tiết kiệm được hơi dùng

- 1837, Pouzolat phát minh máy li tâm truyền động ở đáy, lấy đường ở trên, thao táckhông thuận tiện Sau đó Bessener phát minh máy li tâm kiểu thùng quay

-1867 Weston cải tiến máy li tâm truyền động ở trên, lấy đường ở dưới, hiện đang đượcdùng phổ biến tại các nhà máy đường

- 1892, máy ép 3 trục hiện đại được dùng ở Mỹ

- 1878 máy sấy thùng quay xuất hiện, 1884 thiết bị trợ tinh ra đời

Trong mấy chục năm nay, kỹ thuật ngành đường đã phát triển với tốc độ nhanh Vấn đề

chuyền công nghệ cũng như các thiết bị phân tích hiện đại đã được ứng dụng rộng rãi trongcác nhà máy đường Trong 20 năm qua, kỹ thuật công nghiệp đường trên TG có nhiều biếnđổi quan trọng, bắt đầu từ thập kỷ 80 và tiếp tục trong nhiều năm 90 Ví dụ:

Thập kỷ 80, Công ty Benghin- Say Pháp và công ty Teron và Eridania của Ý đã nghiêncứuvà phát minh thiết bị, phương pháp kết tinh chân không liên tục Năm 1982, ngà máyluyện đường Nantes thực nghiệm thành công, đến 1984 nhà máy Elsdof ( Tây Đức) tiến hànhsản xuất và 1985 đã dùng thiết bị kết tinh liên tục của Công ty Fives Cail Babcock ( FCB) đểnấu đường Hiện nay nhiều thiết bị nấu đường liên tục của FCB đã được dùng trong nhiềunhà máy đường trên thế giới

Cùng với sự phát triển của nấu đường liên tục, các nước Đức, Pháp, Ý v.v đã nghiêncứu thiết bị trợ tinh chân không liên tục Và chính Công ty Benghin- Say Pháp đã thành côngtrong việc dùng trợ tinh chân không liên tục ở nhà máy đường luyện Nantes, sau đó ở nhàmáy đường củ cải Sermaize, nhà máy Gol và Bois- Rouge (Pháp), nhà máy đường Allscoff(Anh) Hiện nay là thiết bị trợ tinh chân không liên tục MET của Công ty BMA, đã làm trọnglượng tinh thể đường non tăng 15-30%

3 Tình hình sản xuất mía đường ở nước ta:

Nước ta là một nước có truyền thống sản xuất đường từ lâu đời Từ lâu, nhân dân ta đãbiết dùng những máy ép giản đơn như máy ép bằng đá, máy ép bằng gỗ dùng sức trâu bò kéo.Nước mía ép được nấu ra nhiều dạng sản phẩm khác nhau: Mật trầm, đường phên, đường thô,đường cát vàng Ở miên Trung, nhân dân ta đã biết dùng lòng trắng trứng, đát bùn, vôi đểlàm sạch nước mía, sản xuất các loại đường đặc sản như đường muỗng, đường phèn, đườngphổi, đường bông, đường bát dùng trong nước và xuất khẩu

Trong thời kỳ Pháp thuộc, CN đường hiện đại của ta hầu như không có gì Nước ta chỉ

có hai nhà máy đường hiện đại: Hiệp Hòa (miền Nam) và Tuy Hòa (miền Trung) CN đường

ở nước ta trong vòng 100 năm vẫn ở trong tình trạng sản xuất thủ công là chủ yếu

Sau ngày hoà bình lập lại, dưới chế độ xã hội chủ nghĩa, CN đường hiện đại của nước tamới bắt đầu phát triển Ở miền Bắc có các nhà máy đường hiện đại như: Việt trì, Sông Lam( 350Tấn mía/ ngày), nhà máy đường Vạn Điểm (1000tấnmía/ ngày) Ở miền nam có các nhàmáy đường như Quảng Ngãi, Bình Dương (1500tấn mía/ ngày), Phan Rang (350tấn mía/ngày), và hai nhà máy luyện đường Khánh Hội (150 tấn đường thô/ngày), Biên Hòa (200 tấnmía/ngày) Sau này mới xây dựng thêm các nhà máy như La Ngà (2000 tấn mía/ ngày).v vTính đến thời điểm vụ mía 1997- 1998 cả nước có trên 250.000ha mía tăng hơn 67% sovới năm 1994 và đạt sản lượng 11,5 triệu tấn mía cây

Về công nghiệp chế biến:

Năm 1994 cả nước mới có 12 nhà máy đường cơ giới chế biến khoảng 20% sản lượngmía cây, phần còn lại chế biến bán cơ giới và thủ công, hiệu suất thu hồi thấp

Thực hiện chương trình 1triệu tấn đường vào năm 2000 của chính phủ, đến vụ mía1997-1998, cả nước đã có 35 nhà máy đường hoạt động với tổng công suất ép 50.800 tấn, tăngâp 5 lần so với năm 1994 Cùng với các cơ sở chế biến bán cơ giới và thủ công, tổng sảnlượng chung cả nước năm đó đạt 552.000 tấn Vào năm 2000 thì cả nước đã có 50 nhà máyđường mía hiện đại ( trong đó có 4 nhà máy mở rộng công suất) đưa tổng công suất ép lên93.500 tấn mía / ngày dưới nhiều hình thức đầu tư như liên doanh hay 100% vốn nước ngoài

Ví dụ một số nhà máy đường mới xây dựng hoặc mở rông như trong bảng 1

B ảng 1 CÁC NHÀ MÁY ĐƯỜNG MỚI XÂY DỰNG VÀ MỞ RỘNG

4

TÍN NHĂ MÂY SUẤTCNG

ĐĂK LĂKNINH HADIÍN KHÂNH CAM RANHĐỨC TRỌNGNINH THUẬN - ẤN ĐỘPHAN RANG

NINH THUẬNBNH PHƯỚC

LA NGĂTRỊ ANBNH DƯƠNG NƯỚC TRONGTĐY NINH - PHÂP

TH TĐY NINHHIỆP HALONG AN - ẤN ĐỘBẾN TRE

TRÀ VINH - ẤN ĐỘ

SC TRĂNGPHỤNG HIỆP

VỊ THANH KIÍN GIANGTHỚI BNHVẠN ĐIỂM (đường luyện)BIÍN HA (đường luyện)KHÁNH HỘI (đường luyện)

100012504003000250025003501000200020001000200090080002500200035001000250010001250100010001000200300180 Như vậy, những năm vừa qua nhiều nhà máy đường hiện đại có công suất lớn đượcxây dựng Nhưng theo số liệu thống kê thì sản lượng đường sản xuất trong nước vẫn chưađáp ứng được nhu cầu tiêu thụ nội bộ Trong thời gian gần đây ngành đường gặp tình trạngkhó khăn do nhiều lý do khác nhau: tác động quan trọng về quy hoạch vùng nguyên liệu,đầu tư chưa đúng mức và trọng tâm, cũng như về quản lý thị trường, từ đó dẫn đến tồnđọng sản phẩm, nhà máy sản xuất cầm chừng, nông dân không bán được sản phẩm míatrồng dẫn đến chán đầu tư hoặc chuyển đổi giống cây trồng có giá trị kinh tế hơn, từ đó diệntích canh tác mía bị thu hẹp

Mặc dù vậy ngành công nghiệp mía đường vẫn là một ngành quan trọng ở nước ta bởi

nó góp phần đáp ứng lượng đường tiêu thụ dùng cho khu vực và cả nước, nâng cao từngbước mức dinh dưỡng trong khẩu phần ăn hàng ngày, tạo điều kiện cho các ngành kinh tếkhác phát triển, tận dụng đất hoang đồi trọc và đất nông nghiệp có hiệu quả thấp so vớitrồng mía, tạo công ăn việc làm cho nông dân và lao động dư thừa Góp phần nâng cao trình

độ chế biến, chuyển dần sang hình thức sản xuất đường cơ giới với công nghệ tiên tiến,

thay thế dần lượng đường tiểu thủ công nghiệp tiêu hao nguyên liệu mía gần gấp đôi so vớisản xuất công nghiệp.

4 MỘT SỐ DANH TỪ THƯỜNG DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐƯỜNG

1 Độ Bx: Độ Bx biểu thị tỉ lệ % trọng lượng các chất hoà tan so với trọng lượng nứơc mía.

Nói cách khác nó cho ta biết nồng độ các chất hoà tan có trong dung dịch nước mía hay dungdịch đường là bao nhiêu phần trăm

Dụng cụ để đo độ Bx là đường kế Bá linh hoặc Brix kế Độ Bx đo được của dung dịch

ở nhiệt độ bất kì khác với nhiệt độ tiêu chuẩn của Bx kế gọi là Bx quan sát Độ Bx cải chính

là độ Bx đã điều chỉnh từ độ Bx quan sát về nhiệt độ tiêu chuẩn của Bx kế

2 Độ đường: Biểu thị thành phần đường sacaroza có trong dung dịch tính theo % trọng

lượng dung dịch.Tức là 100g dung dịch có bao nhiêu gam đường sacaroza

Trong công nghiệp đường để phù hợp với yêu cầu của sản xuất và kĩ thuật người ta còndùng hai khái niệm sau để chỉ độ đường của dung dịch:

- Độ đường theo Pol: Pol là thành phần có trong dung dịch đường xác định trực tiếp

bằng đường kê (Polarimetre) Nó chính là thành phần đường gần đúng của dung dịchcăn cứ vào kết quả đo của phương pháp phân tích nhanh

- Độ đường theo sac:Là thành phần đường sacaroza có trong dung dịch tính theo % trọng

lượng dung dịch căn cứ vào kết quả đo và phân tích chính xác của phòng thí nghiệmcòn gọi là phương pháp chuyển hoá Nó loại trừ những sai số do ảnh hưởng của nhữngchất không phải đường gây nên trong quá trình xác định

3 Độ tinh khiết: Độ tinh khiết chỉ mức độ trong sạch của dung dịch nước mía Nó biểu thị

bằng % trọng lượng đường sacaroza so với trọng lượng các chất hoà tan có trong dung dịch

Độ tinh khiết càng cao biểu thị chất lượng dung dịch đường càng tốt

Trong công nghiệp đường người ta thường dùng hai khái niệm độ tinh khiết sau đây:

- Độ tinh khiết AP: Độ tinh khiết đơn giản

4 Đường khử (Reducing sugar RS):Tức là đường không thể kết tinh như glucoza, fructoza

cho biết mức độ chuyển hoá của mật chè Đường khử càng cao thi nguyên liệu càng xấu,khó kết, kết lâu, hạt nhỏ, vì đường khử cao làm mật dẻo, đối lưu và kết tinh kém Khi cây míacòn non tỉ lệ RS cao và mía càng già tỉ lệ RS càng giảm Thường khi mía chín, tỉ lệ RS chỉcòn trên dưới 1%

5 Chữ đường (CCS): là khái niệm về năng suất công nghiệp chỉ lượng đường thương phẩm

có thể lấy ra từ mía ở các nhà máy hay xí nghiệp chế biến đường mía

Năng suất CN thường đạt từ 9-13,5% (trung bình 10%)

Dưới đây là công thức tính chữ đường (CCS) ở nhà máy đường để thanh toán tiền muamía nguyên liệu:

100

31(2

1)100

51(2

Bx

F Pol

6

100Pol mía x tỉ lệ thu hồiNăng suất CN =

trong đó: Pol là pol nước mía ép đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích.

Bx: là Bx nước mía ép đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích

F: % trọng lượng xơ trong mía

- Độ Bx của đường non

- Chỉ tiêu chất lượng thành phẩm:% sac, độ màu

Lượng nước mía hỗn hợp x Pol nước mía hỗn hợp

7 Hiệu suất ép thực tế =

Lượng mía ép x Pol mía

8 Đường thô: Là một loại đường sacaroza được dùng làm nguyên liệu để sản xuất đường

tinh luyện Chất lượng đường thô phụ thuộc vào tình hình nguyên liệu mía, trình độ kỹ thuậtcủa mỗi nước Thành phần đường thô của một số nước được cho ở bảng 2

Bảng 2 Thành phần của đường thô

Chỉ tiêu

Tên

nước

Pol(%) Nước( %) (%)RS Độ màu(O St) không tan (mg/Tạp chất

kg)Thái Lan

0,510,650,630,32O,13

0,520,330,35O,390,20

95,5633,3233,1016,746,46

194,80190.26

9 Đường RE (Refined sugar Extra): Là đường tinh luyện, là đường sacaroza được tinh

chế và kết tinh, là sản phẩm đường cao cấp, được sản xuất trực tiếp từ mía, từ đường thô hoặc

từ các nguyên liệu khác Đường tinh luyện được dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm caocấp của CN thực phẩm Ở nước ta có 2 nhà máy đường Biên Hòa và Khánh Hội sản xuất loạiđường này Sau đây là thành phần chính và chỉ tiêu chất lượng theo TCVN 6958:2001:

* Các chỉ tiêu cảm quan của đường tinh luyện, phải phù hợp với yêu cầu qui định

trong bảng 3

Bảng 3 Các chỉ tiêu cảm quan

Ngoại hình Tinh thể màu trăng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục

Mùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạMàu sắc Tinh thể trắng óng ánh Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt

* Các chỉ tiêu lý - hóa của đường tinh luyện, phải phù hợp với yêu cầu qui định trong

Bảng 4 Các chỉ tiêu lý hóa

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03

3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m) không lớn hơn 0,03

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105OC trong 3 h, % khối lượng (m/

m), không lớn hơn

0,05

* Dư lượng SO 2

Sunfua dioxit ( SO2), ppm, không lớn hơn: 7

* Các chất nhiễm bẩn, mức tối đa

Asen (As) 1mg/kg

Đồng ( Cu) 2mg/kg

Chì ( Pb) 0,5 mg/kg

10 Đường RS (Refined Sugar, White Sugar): Đường trắng, đường trắng đồn điền hay

đường trắng trực tiếp Phần lớn các nhà máy đường hiện đại của nước ta sản xuất loại đườngnày như: Lam Sơn, Việt Trì , Quảng Ngãi, Bình Định, Bình Dương, Tuy Hoà v v

Thành phần chính và các chỉ tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6959: 2001như sau:

* Các chỉ tiêu cảm quan của đường trắng: phải phù hợp với yêu cầu qui định trong bảng 5.

Bảng 5 Các chỉ tiêu cảm quan

Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục

Mùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ Màu sắc Tinh thể màu trắng Khi pha vào nước cất cho

dung dịch trong

Tinh thể màu trắng ngà đến trắng Khi pha vào nước cất cho dung dịch tương đối trong

* Các chỉ tiêu lý -hóa của đường trắng, phải phù hợp với yêu cầu qui định trong bảng 6.

Bảng 6 Các chỉ tiêu lý - hóa

Tên chỉ tiêu

MứcHạng A Hạng B

8

1 Độ Pol, (0Z), không nhỏ hơn 99,7 99,5

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,1 0,15

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 3h, % khối lượng

(m/m), không lớn hơn

Chương 1

NGUYÊN LIỆU MÍA

1.Thu hoạch và bão quản mía:

1.1 Mía chín:

Mía chín là lúc hàm lượng đường trong thân mía đạt tối đa và lượng đường khử còn lại ítnhất ( cùng lúc đó tỉ lệ nước thấp, tỉ lệ xơ có phần tăng)

Các biểu hiện đặc trưng của thời kỳ mía chín là:

- Hàm lượng đường giữa gốc và ngọn xấp xỉ nhau

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

- 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 nàyduy trì khoảng 15 ngày đến 2 tháng Sau đó lượng đường bắt đầu giảm gọi là mía quá lứahoặc quá chín Ở nước ta, mía chín khi thời tiết bắt đầu lạnh và khô Nơi nào có mùa khô rõràng nhất thì dễ đạt hàm lượng đường cao hơn nơi khác Do đó, đối với vùng có hệ thống tướitiêu nhân tạo, người ta thúc mía chín bằng cách ngừng tưới nước vài tuần trước khi thuhoạch

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

Độ chín khoảng 80% là bắt đầu chín

Độ chín trên 80% là chín tới

Độ chín 95- 100% là chín kỹ

Độ chín trên 100% là quá chin

(Đoạn ngọn kể từ lá khô trên cùng trở lên ngọn, đoạn gốc chỉ dóng mía thứ nhấttrên mặt đất)

- Định kỳ hoá nghiệm

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 khókhăn khi sản xuất đường Ở Inđônêxia, người ta khơi luống để chặt sát từ dóng cuối cùng.Sau thế chiến II, công nhân thiếu trầm trọng nên khâu đốn chặt bằng cơ giới hoá phát triển Ởnước ta hiện nay, việc thu hoạch mía vẫn bằng thủ công

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 sảnxuất Nguyên nhân do tác dụng hô hấp hoặc do vi khuẩn Do đó mía vận chuyển về nhà máyđưa ép càng sớm càng tốt

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

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

độ tinh khiết, hàm lượng đường khử thay đổi nhiều

1.4 Các biện pháp hạn chế tổn thất đường khi thu hoach:

- 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 lêngốc 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 mia thấm nước để che cho mía lúc vận chuyển và dùng nước tưói phun vào mía

10

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

2.Thành phần hoá học của mía:

Thành phần hoá học của mía thay đổi tuỳ theo điều kiện đất đai, phương pháp canh tác,loại, giống mia v v

Bảng 1.1:Thành phần hoá học cây mía

Mía Chất tan(chất khô)

Nước Dung dịch nước mía

Chất Đường sacaroza

hoà tan Chất không đường

chất không đường vô cơ

Chất không đường Chất không đường hữu cơ không chứa N2 Chất không đường hữu cơ có chứa N2

Chất không đường Chất màu Không có N2 : caramen hữu cơ Có N2 : melanoidin

2.1 Đường sacaroza:

Sacaroza là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản phẩm của công nghiệp sản xuấtđường, là một disacarit có công thức C12H22O11 Trọng lượng phân tử của sacaroza là 342,30

Sacaroza được cấu tạo từ hai đường đơn là , d - glucoza và , d - fructoza Công thức cấutạo của sacaroza được biểu diễn như sau:

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của sacaroza

Theo công thức trên, sacaroza là , d - glucopiranozit - , d - fructofuranozit

Sacaroza có tính ức chế rất mạnh trong việc tổng hợp Vitamin B1 trong cơ thể Dùngđường quá nhiều không có lợi, nhất là đối với người lao động nặng, vì nếu bổ sung vitaminB1 không đủ, khi chuyển hoá gluxit sinh ứa lactac, dễ tăng mệt mỏi( ứa nhiều sinh phù).Ngoài ra nếu ăn nhiều đường quá trong một lúc, lượng đường trong máu tăng đột ngột đến200-400 mg % (giới hạn là 80- 120mg%), tế bào tuỷ sẽ không tạo đủ lượng insulin làm choviệc chuyển đường glucoza thành glucogen để dự trữ ở gan và cơ, thận sẽ làm việc quá tải vàđường theo nước giải ra ngoài

độ cao: rán, nướng, xào, rang, cô đặc sản phẩm có mùi cháy khét, vị đắng

Độ hoà tan: Đường rất dễ hoà tan trong nước Độ hoà tan tăng theo nhiệt độ tăng (Bảng

60708090100

287,36302,50362,20415,70487,20

Độ hoà tan của sacaroza còn phụ thuộc vào các chất không đường có trong dung dịchđường (Bảng 1.3)

Đường sacaroza không hoà tan trong dầu hoả, cloroform, CCl4, CS2, benzen, tecpen,ancol và glixerin khan Trong dung dịch ancol có nước, đường sacaroza hoà tan ít Một gamancol có nồng độ 95% có thể hoà tan 0,01g đường

Đường sacaroza còn hoà tan giới hạn trong anilin, piridin, etyl axetat, amyl axetat,phenol và NH3

CH

2 OH

OH

O OH

Độ nhớt: Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm theo chiều

tăng nhiệt độ ( bảng 1.4)

Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng của đường sacaroza tính theo công thức:

C= 4,18 (0,2387 + 0,00173 t ) kJ/ kg độ

trong đó t: nhiệt độ

Nhiệt dung riêng trung bình của sacaroza từ 220C đến 510C là 0,3019

Độ quay cực : Dung dịch đường có tính quay phải Độ quay cực riêng của sacaroza rất ít

phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ Do đó rất thuận tiện cho việc xác định đường bằngphương pháp phân cực

 20

D

 = 66,469 + 0,00870 c - 0,000235 c2

trong đó c : nồng độ sacaroza trong 100ml

Trị số độ quay cực trung bình của sacaroza là  20

D

 = + 66,5 0 Chất kiềm, muối của axit yếu làm giảm độ quay cực của sacaroza Ví dụ : trong dungdịch có 1 phân tử đường và 2 phân tử vôi thì độ quay cực của sacaroza là 51,8 0 chứ khôngphải 66,50 Đó là do sự tạo thành canxi sacarat

Bảng 1.3: Độ hòa tan của saccaroza trong dung dịch nước chứa các loại muối

Nhiệt độ,

0C

Lượngmuối,g/100g

dung dịch

Độ hòa tan, g sacaroza,/100g dung dịch

30

70

0102030405060

0102030405060

Error! Not a valid link.

216,0221,0228,0237,5

320.5320,0334,0345,0357,0370,0384,0

219,5218,0220,0224,0228,0

320,5324,0328,0334,0341,0349,0357,0

219,5217,0

320,5321.0324,0327,0331,0334.0337,0

219,5210,0

320,5323,0330,0344,0361,0384,0406,0

219,5197,0

320,5295,0286,0286,0295,0308,0327,0

Bảng 1.4 Anh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường

0,810,919,6939,10

0,591,325,2216,90

2.1.2 Tính chất hoá học của sacaroza:

- Tác dụng của axit : Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thuỷ phân thành glucoza và

fructoza theo phản ứng :

[_H+ ]

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

sacaroza glucosa fructoza

+66,50 52,5O - 93,0O

Hỗn hợp có góc quay trái ngựơc với góc quay phải của sacaroza Do đó phản ứng trênđược gọi là phản ứng nghịch đảo và hỗn hợp gọi là đường nghịch đảo (chuyển hoá)

- Tác dụng của kiềm: Phân tử đường sacaroza không có nhóm hidroxyt glucozit nên

không có tính khử Khi tác dụng với chất kiềm hoặc kiềm thổ, sacaroza tạo thành sacarat.Trong sacarat, hydro của nhóm hydroxyl được thay thế bởi kim loại Như vậy trong môitrường này, có thể coi sacaroza như 1 axit yếu Phản ứng tạo thành sacarat phụ thuộc vào:nồng độ của dung dịch, lượng kiềm và lượng sacaroza

Trong dung dịch đậm đặc và dư kiềm, sacaroza sẽ tạo nên nhiều sacarat:

C12H22O11 + Na+ OH - HOH + NaC12H21O11

Khi tác dụng với vôi sẽ thu được các phức sacarat sau:

C12H22O11 CaO H2O : monocanxi sacarat

C12H22O11 2CaO 2H2O : dicanxi sacarat

C12H22O11 3CaO 3H2O : tricanxi sacarat

Hai dạng monocanxi và dicanxi dễ hòa tan trong nước, trong khi đó tricanxi rất ít hòa tantrong nước nên phản ứng tạo thành tricanxi sacarat được ứng dụng để lấy đường sacarozakhỏi rỉ đường của củ cải

Ở môi trường kiềm loãng và dung dịch đường lạnh, hầu như không có tác dung gì Nếu kiềm đậm đặc, ở nhiệt độ thấp, đường cũng bị phân giải

Ở pH từ 8 đến 9 và đun nóng trong một thời gian dài, sacaroza bị phân hủy thành hợpchất có màu vàng và màu nâu

Trong môi trường kiềm, ở nhiệt độ cao, đường bị phân huỷ tạo ra các axit và chấtmàu v v Tốc độ phân huỷ tăng theo độ pH Ở nhiệt độ sôi (trong 1 giờ) và pH = 8 - 9,sacaroza chỉ bị phân huỷ 0,05% Nếu cùng ở nhiệt độ trên nhưng với pH là 12 thì sự phânhuỷ đó tăng 0,5 % ( hình 1.2)

14

1.51.00.5Đường bị phân hủy,%

Hình 1.2 Sự phân huỷ sacaroza

Sự phân huỷ và tạo thành các sản phẩm có màu thường do những phản ứng sau:

C12H22O11 C12H20O10 C12H18O9 C36H50O25

C36H48O24 C96H102O50 (C12H8O4)n Hoặc ( C3H2O) x

Chất màu caramen được coi như là hợp chất humin Đó là sự polyme hoá ởmức độ khác nhau của - anhidrit

- Tác dụng của enzim:

Dưới tác dụng của enzim invertaza, sacaroza sẽ chuyển thành glucoza và fructoza Sau đódưới tác dụng của phức hệ enzim, glucoza và fructoza sẽ chuyển thành ancol và CO2

men rượu

C6H12O6 2 C2H5OH + CO2

glucoza hoặc fructoza

2.2 Chất không đường:

Trong ngành đường, người ta gọi tất cả những chất có trong nước mía trừ sacaroza,

là chất không đường kể cả glucoza, fructoza và rafinoza

Chất không đường trong nước mía có thể chia như sau:

- Chất không đường không chứa nitơ

- Chất không đường chứa nitơ

- Chất màu

- Chất không đường vô cơ

2.2.1 Chất không đường không chứa nitơ

2.2.1.1 Glucoza và fructoza

Thường còn được gọi là đường khử Khi mía còn non, hàm lượng đường glucoza vàfructoza trong mía tương đối cao Khi mía chín, hàm lượng đó giảm đến mức thấp nhất

Tính chất lí hoc của glucoza và fructoza

Độ hoà tan: của glucoza và fructoza tăng theo nhiệtđộ Độ hoà tan của glucoza kémhơn của sacaroza Fructoza hoà tan nhiều trong nước Độ hòa tan của một số loại đường đượctrình bày ở bảng 1.5

Bảng 1.5 Tính hòa tan của một số loại đường trong nước ở 20 OC

SacarozaFructoza Glucoza ( hydrat)

MaltozaLactoza

204375107 83 20

Độ ngọt : độ ngọt của fructoza lớn hơn của sacaroza và glucoza Trong mía hàm lượng

CaramenlanEhrlich sacaran(màu đậm)

2O

trong đó c: Nồng độ glucoza trong nứơc ở giới hạn từ 0 - 35% trọng lượng, %.

Fructoza có góc quay trái, góc quay cực của fructoza là :

 20

D

 = - (91,5 + 0,133 c )

trong đó c: nồng độ fructoza , % trọng lượng

Tính chất hoá học của gflucoza và fructoza :

Tác dụng của kiềm : Ở nhiệt độ thấp ( 600) trong môi trường kiềm loãng xảy ra sự đồngphân hoá theo sơ đồ phản ứng sau:

Ở nhiệt độ cao và môi trường kiềm, glucoza và fructoza có thể bị phân huỷ và tạo thànhmột số sản phẩm như axit lactic, axit glucosacaric, axit formic, lacton Những axit này lại kếthợp với vôi tạo thành muối hoà tan Vì vậy khi dùng vôi xấu, hàm lượng muối can xi trongnước mía tăng

Trong môi trường kiềm, fructoza bị phân huỷ nhiều hơn glucoza Vì vậy, trong sảnphẩm đường, lượng glucoza thường nhiều hơn fructoza

Tác dụng của axit: trong môi trường axit, đường khử ổn định nhất là ở pH= 3 chứ

không phải bằng 7 Nhưng trong môi trường axit và đun nóng, đường khử sẽ tạo thànhoximetylfufurol và sau đó tạo thành axit levulic và axit focmic

Tác dụng của chất oxi hoa: Glucoza chỉ tác dụng với brom trong môi trường axit và

với axit hipobromic trong môi trường kiềm Phản ứng tiến hành như sau:

RCHO + Br2 + H2O  RCOOH + 2HBr

RCHO + HBrO  RCOOH + HBr

Fructoza bị oxi hoá bởi brôm ở nhiệt độ cao và thời gian dài hơn so với glucoza

Tác dụng của nhiệt đô: Khi đun nóng ở nhiệt độ 160 - 170 0C , glucoza và fructoza bịmất một phần nước và tạo thành glucozan và fructozan Nếu tiếp tục đun ở nhiệt độ cao, CO2

sẽ thoát ra , còn lại là than

Đối với fructoza , ở nhiệt độ 100OC, đã bị phân huỷ nên nhiệt độ mất nước củafructoza thấp hơn glucoza

2.2.1.2 Axit hữu cơ:

Trong nước mía, các axit hữu cơ có thể ở dạng tự do, muối hoà tan hoặc không tan , trong

đó axit tự do chiếm 1/3 lượng axit chung.Người ta đã tìm thấy nhiều loại axit trong nước míahỗn hợp như: axit.aconitic, a.xitric, a malic, a.oxalic, a.glicolic, a.mesaconic, a.suxinic,a.fumaric v v trong đó hàm lượng a.aconitic gấp 3 lần tổng lượng các axit.Vì vậy, người ta

thu hồi axit này dưới dạng canxi aconitat.Ngoài ra a.oxalic là thành phần đóng cặn chủ yếutrong thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt.

Trong sản xuất đường, axit có tác dụng chuyển hóa sacaroza

2.2.1.3 Chất béo:

Chất béo chủ yếu trong cây mía là sáp Sáp thường tạo một lớp bao bọc ngoài cây mía.Trong sản xuất đường mía, gần 60-80% sáp theo bã mía, phần còn lại tồn tại trong bùn lọc

2.2.2 Chất không đường chứa nitơ:

Hàm lượng phụ thuộc vào mía, điều kiện đất đai, chế độ canh tác.Theo Spences vàMeade, hàm lượng chất không đường chứa nitơ bao gồm:

2.2.3 Chất màu:

Chất màu trong cây mía có thể chia làm 2 loại:

- Chất màu có trong bản thân cây mía

- Chất màu sinh ra trong quá trình sản xuất đường

* Chất màu có trong bản thân cây mía: ( phần lớn là chất màu thực vật)

Diệp lục tố a ( C55H72O5N4Mg)

Diệp lục tố b ( C55H70O4N4Mg)

Diệp lục tố không tan trong nước và dung dịch đường nhưng tan trong ancol và kiềm

Do đó dễ loại ra khi làm sạch nứơc mía

Xantophin : Màu vàng, có công thức C40H56O24 tan trong nước và dung dịch đường Nó

dễ bị loại ra trong quá trình sản xuất đường

Caroten : Màu vàng, có công thức C40H56 Caroten không tan trong mía và dung dịchđường

Antoxian: Thường gọi nhóm có màu xanh và tím dễ hoà tan Chất màu xanh có tinh tanđược tạo thành từ antoxianidin, glucoza và các đường khác Trong dung dịch đậm đặc,antoxian chuyển thành đỏ tím.Theo Zerban và Frelanen thì anto xian thuộc nhóm poliphenol

và chuyển thành màu sẫm khi phản ứng với các muối sắt Trong giai đoạn cacbonat, antoxian

bị loại hoàn toàn Phương pháp sunfit hoá chỉ loại được một phần antoxian

* Chất màu sinh ra trong quá trình sản xuất đường:

Sự phân giải đường ở nhiệt độ cao kết hợp với quá trình ngưng tụ gọi là sự caramenhoá Chất màu là caramen

Phản ứng giữa cacbonyl với hợp chất chứa nhiều amin được gọi là phản ứng Maillard

và chất màu là melanoidin

Sự phân giải đường ở nhiệt độ hơi cao và trong môi trường kiềm

Sự tạo thành hợp chất phức chất giữa poliphenol và ion kim loại nặng trước hết là Fe.Đối với sản xuất đường thường gặp chất màu melanoidin, caramen và poliphenol + Fe

Chất màu phần lớn là hợp chất hữu cơ có nối đôi Muốn biến thành chất không màu cần

2.2.4- Chất không đường vô cơ:

Hàm lượng nó phụ thuộc giống mía, chế độ canh tác và điều kiện khí hậu Các chất vô

cơ chủ yếu trong nước mía hỗn hợp là K2O, Na2O, SiO2,, P2O5, Ca, Mg trong đó K2O chiếmlượng khá lớn.Trong quá trình làm sạch P2O5 có tác dụng tốt Những chất còn lại đều lànhững chất có hại trong sản xuất đường Kali và natri là nguyên nhân tạo mật cuối Các chấtkhác như Ca, Mg, SiO2 là thành phần chủ yếu đóng cặn trong thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt

Chương 2 : LẤY NƯỚC MÍA

18

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 haiphương 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 nhỏnhư sau:

- Vận chuyển, cấp mía vào máy ép

- Xử lí mía trước khi ép

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 dụngcác phương tiện sau đây: cần cẩu hoặc cầu cẩu, xe goòng, băng xã mía, máy cào và băngchuyền 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 bămthành những sợi dài thích hợp cho vấn đề ép mía Vậy mục đích của giai đoạn này là xử lýtrước khi đưa vào máy ép để tạo điều kiện ép dễ dàng, nâng cao nâng suất và hiệu suất củacông 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 cánhcong được lắp trên đoạn băng ở đoạn bằng, quay ngược chiều với chiều băng mía đi Tốc độquay 40 - 50 vòng/phút Tác dụng của thiết bị này không lớn lắm, công suất tiêu hao nhiềunên 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 daobăm 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 trên băng, nâng cao mật độ mía trên băng từ 125 - 150 Kg/m3 lên đến 250 - 300kg/

* 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 khôngtăng 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

Nếu hệ thống có 2 dao băm thì thường lắp đạt như sơ đồ hình 2.1

Hình 2.1 Cách lắp đặt hai dao băm

1.2.3 Máy đánh tơi:

20

Sau khi qua máy băm mía thành lớp, còn nhiều cây mía chưa được băm nhỏ, cần đượcqua 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

+ 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 thànhhàng song song xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ, mặt cắt nganghình máng Bên sườn trong của vỏ có gắn nhiều miếng sắt dọc theo thân máy và được coi làcác tấm kê của búa đập Mía đi vào cửa trên của máy và ra ở cửa dưới (hình 2.2) Búa đậpquay với tốc độ khoảng 1200 vòng/phút, theo chiều chuyển động của mía Khi lắp một máyđánh 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

\+ 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 xétơi

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 lớpmía để cho hệ thống máy ép sau làm việc ổn định, tăng năng suất ép, tăng hiệu suất ép vàgiảm 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 thựchiện 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 trụccách đều nhau 15 cm Mỗi trục có 15 hàng, mỗi hàng 5 -7 chữ Z Góc giữa các răng 900 Trục ép dập kiểu Fulton (hình 2.4) được dùng thông dụng hơn cả Khi ta cắt trục bằng 1mặt 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 thântrục 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

22

Hình 2.4 Trục ép dập kiểu Fulton

So sánh về hiệu suất ép của 2 loại máy:

Loại máy ép dập Hiệu suất ép (%)

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 nướcthẩm thấu hoặc kết hợp ép và ngâm khuếch tán Các loại máy ép cũng được cải tiến khôngngừng

1.2.4 1 Cấu tạo máy ép

Cấu tạo một bộ máy ép bao gồm các bộ phận chính:

- 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 néncong (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 vànhchắn nước mía khỏi bắn vào cổ trục Hình dáng và vị trí lắp của vành đó trên trục đỉnh và haitrục 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 trụctròn, 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 chocác 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 cấutạo chữ V nhưng kích thứơc răng nhỏ hơn máy ép dập

24

Hình 2.7: Rãnh thoát nước mía.

Ở hình 2.7, rãnh thoát nước mía, theo Hugot được gọi là messchaert, là những đườngrãnh ( 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, trụcquay với tốc độ chậm, nên hầu hết không đỡ trục bằng bi mà dùng các gối đỡ có đường dẫnnước làm nguội và được lót bằng vòng lót bằng kim loại mềm (đồng) có rãnh dẫn đầu bôitrơn 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 nayvẫn được dùng ở các che ép bé ( hình 2.8) Hiện nay các nhà máy lớn đều thay bằng lực nénthuỷ 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 đượcphát 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, trựctiếp hay qua miếng đệm pittong trượt trong chóp nón (hình 2.10) Hiện nay có các kiểubình tụ sức sau:

+ Bình tụ sức bằng gang ( hình 2.9)

+ 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 xuốngkhi pittông thủy lực nâng lên hay hạ xuống ( hình 2.11)

26

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 trụcđỉnh tuân theo định luật Pascal Dựa vào tỉ lệ giữa tiết diện của buồng dầu ở trục đỉnh và cộtdầu của thiết bị nén dầu, có thể tìm được lực nén của máy ép

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:

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 =

f

N nLD c'

55,0

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:

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

 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 chứanhiều 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 ảnhhưởng đến sản phẩm, và tưới nước nhiều tổn hao năng lượng

- Ap lực phun nước thẩm thấu: Ap lực phun càng lớn càng tốt vì nước dễ dàng thấm tậnxuống đáy băng chuyền (2- 3 kg/cm2)

- Nhiệt độ : Khoảng 45 - 470C

Nhiệt độ thẩm thấu càng cao, sự chuyển động của các phân tử càng nhanh, sự hỗn hợpcủa các phân tử đường càng tốt.Nhưng nhiệt độ cao, sacaroza bị chuyển hoá , các chấtkhông 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 éplớn

- Thời gian thẩm thấu:

Bã mía có tính đàn hồi nên sau khi tế bào mía bị phá vỡ, nước mía thoát ra tạo thànhnhững 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

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 nhaubằng thẩm thấu xuyên qua màng mỏng ấy Nếu là hai dung dịch cùng một chất thì sự traođổi 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 củamía ngâm vào trong nước hay trong một dung dịch có nồng độ đường thấp hơn nồng độđường của củ cải hay của mía, nhường lại cho nước hay cho dung dịch đó một phần haytổng 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 côngtrong việc nghiên cứu thiết bị khuếch tán liên lạc, có tác dụng thúc đẩy việc nghiên cứu hệkhuếch 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 phảidùng 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 códao 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 thểcoi 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:

30

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 baogồm 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 nơidùng 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, míađược chuẩn bị tốt hơn và giảm được tổn thất đường do tác dụng của vi sinh vật hơn khuếchtán mía, thời gian khuếch tán ngắn hơn vì chỉ cân khuếch tán 30% tổng lượng đường cótrong 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 khácnhau:

2.2.1 Sơ đồ 1: Trích ly trước và xử lý nước ép

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

Hình 2.15: Không trích ly trước và không xử lý nước ép.

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

Nước ép

Tách nước từ

bã ướt

Đun nóng và cho vôi

Thiết bịkhuếch tán

Nước khuếch tán

Nước mớiNước ép

Nước mía hỗn hợp

Nước ép

Tách nước từ

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 tảingang được chất đầy bã mía khô với độ dày nhất định Phía trên lớp bã mía được tưới rấtnhiều 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 đáycùa bồn có 11 hay 17 phễu hứng nước khuếch tán đặt cạnh nhau Nước khuếch tán thunhận từ mỗi phễu được bơm đi trả về phếu đặt trước nó, sao cho nước khuếch tán chảyngược từ phía cửa ra bã về cửa vào Nghĩa là có sự trích ly bằng dòng nước ngược chiềulại Cứ như vậy sau 9 hoặc 15 lần dung dịch nước mía được khuếch tán qua bã, nướckhuếch tán cuối cùng được thu nhận ở phếu thứ nhất ngay đàu vào và được mang đi gianhiệt 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 épsau 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 khuếchtán mía (hình 2.18) và khuếch tán bã (hình 2.19) Đó là những máng nằm ngang hình chữnhật đáy có lưới sàng dính liền và một hệ thống dây xích đặc biệt được thiết kế để đảm bão

việc trích ly nước mía một cách triệt để Một ưu thế của thiết bị khuếch tán loại này là cólắp 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

34

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 quátrình 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 thuhồi 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 :

Theo tài liệu Ai Cập, năng lượng tiêu hao cho 1 hệ khuếch tán 2000 tấn/mía ngày là132.480W 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 giảmđược 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 tánthì 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 phươngpháp khuếch tán với công suất 500 tấn mía/ngày có thể giảm 30% vốn đầu tư so với nhàmáy đường dùng phương pháp ép

So sánh vốn đầu tư của nhà máy 1500 tấn/ngày theo phương pháp khuếch tán so vớiphương 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 mậtcuối

Phương pháp ép:

- Trục ép là thiết bị thô kệch nặng nề Lõi trục ép làm bằng thép hợp kim đắt tiền Giá tiềnchế 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 vớiphương pháp ép

36

Chương 3: LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

3.1 Mục đích của làm sạch nước mía:

Thông thường nước mía hỗn hợp (NMHH) có nồng độ chất khô hoà tan Bx = 13 -15%

Độ tinh khiết của nước mía hỗn hợp AP = 82 85%

- Ngoài đường sacaroza, trong NMHH còn những chất không đường có tính chất lí hoákhác nhau, trong đó chất keo chiếm 1 tỉ lệ đáng kể (0,03 - 0,5%) Khi thao tác không bìnhthường, ví dụ, ở nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan, và như vậy làm tăng hàmlượng keo trong dung dịch

 Hoạt động của vi sinh vật trong nước mía cũng tạo nên các chất keo khác nhau, đặc biệtlevan và dextan

 Chất keo gây nhiều ảnh hưởng không tốt đối với sản xuất đường: lọc nước mía, phânmật và kết tinh đường khó khăn, nước mía có nhiều bọt, giảm hiệu suất tẩy màu, tinhchế đường thô khó khăn

- Sự có mặt của những chất không đường trong nước mía dẫn đến sự bốc hơi, kết tinhđường khó khăn và không kinh tế

- Chất không đường làm tăng độ hoà tan của đường sacaroza, tăng mật cuối, tăng tổn thấtđường trong mật cuối

- Trong nước mía còn có vụn mía, khi đun nóng chúng kết tụ lại.Tất cả những chất khôngđường đó cần loại ra khỏi nước mía hỗn hợp

- Nước mía hỗn hợp có tính axit gây nên chuyển hoá đường sacaroza Do đó cần trunghoà nước mía

Vậy mục đích chủ yếu của làm sạch NMHH

- Loại tối đa chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những chất có hoạttính bề mặt và chất keo

- Trung hoà nước mía hỗn hợp

- Loại tất cả những chất rắn dạng lơ lửng trong nước mía

3.2 Cơ sở lí thuyết của làm sạch nước mía:

3.2.1 Tác dụng của pH:

Nước mía hỗn hợp có pH = 5  5,5 Trong quá trình làm sạch, do sự biến đổi của

pH dẫn đến các quá trình biến đổi hoá lí và hoá học các chất không đường trong nước mía

và có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả làm sạch

Việc thay đổi pH có tác dụng sau:

3.2.1.1 Ngưng kết chất keo:

Chất keo trong nước mía chia làm 2 loại : keo thuận nghịch và keo không thuậnnghịch Keo không thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ (ví dụ, dưới tác dụng của nhiệt),nếu thay đổi điều kiện của môi trường không có khả năng trở lại trạng thái keo ban đầu.Keo thuận nghịch là keo khi đã bị ngưng tụ nhưng nếu thay đổi điều kiện môi trường, cókhả năng trở lại trạng thái ban đầu

Trong NMHH tồn tại 2 loại keo: keo ưa nước và keo không ưa nước Đa số keo trongnước mía đều có tính ưa nước, mức độ ưa nước của chúng cũng khác nhau Dưới tác dụngcủa vi sinh vật, trong nước mía sản sinh các loại keo có tính nhớt và ưa nước như glucozan

và levulozan

Keo tồn tại trong nước mía và ở trang thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc có lớpnước bao bọc bên ngoài Nếu vì 1 nguyên nhân nào đó, keo mất các tính chất trên và sẽ bịngưng kết

Để ngưng kết keo, thường cho vào nước mía những chất điện li để thay đổi pH của môitrường Dưới điều kiện pH nhất định, keo hấp phụ chất điện ly và dẫn đến trạng thái trunghoà điện Lúc đó, keo mất trạng thái ổn định va ngưng kết Ở trị số pH làm chất keo ngưngkết gọi là pH đẳng điện Điểm đẳng điện của các chất keo khác nhau thì khác nhau.(pHanbumin = 4,6  4,9 ; pHasparagin = 3 )

Ở pH đẳng điện, đối với keo ưa nướcvà không ưa nước, sản sinh tác dụng trung hoàđiện theo sơ đồ sau:

Hình 3.1: Sơ đồ tác dụng trung hoà điện của chất keo

Ở nước mía có 2 điểm pH làm ngưng tụ chất keo: pH trên dưới 7 và pH trên dưới 11.Điểm pH trước là điểm pH đẳng điện Điểm pH sau là điểm ngưng kết của protein trongmôi trường kiềm mạnh Điểm này không gọi là điểm đẳng điện vì lúc đó trong nước mía cóđường sa ca roza và lượng vôi nhiều sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ protein tạo thànhkết tủa

Sản xuất đường theo phương pháp cacbonat hoá có thể lợi dụng 2 điểm ngưng tụ keo.Đối với phương pháp sunfit hoá chỉ lợi dụng được một điểm ngưng tụ

38

Kết tủa Keo không

ưa nước

Mất nước Mất nước

Trung hòa điện

3.2.1.2 Làm chuyển hoá đường sacaroza:

Khi nước mía ở môi trường axit (pH< 7) sẽ làm chuyển hoá đường sacaroza và tạo thànhhỗn hợp đường glucoza và fructoza gọi là phản ứng nghịch đảo:

[H+ ]

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

sacaroza glucoza fructoza

Tốc độ chuyển hoá tăng theo sự tăng nồng độ [_H+ ] trong nước mía, nếu nồng độ H+trong nước mía càng lớn thì tốc độ chuyển hoá càng nhanh Mặt khác, các axit khác nhau sẽlàm chuyển hoá sac a roza với tốc độ khác nhau VD: Nếu lấy tốc độ chuyển hoá sacarozacủa HCl là 100 thì tốc độ chuyển hoá của các axit khác như ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Tốc độ chuyển hoá sacaroza của các axit khác nhau

Tốc độ chuyển hoá sacaroza còn phụ thuộc vào nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian.Khi nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian tăng thì tốc độ chuyển hoá tăng (hình 3.2)

Hình 3.2: Sự phụ thuộc chuyển hoá sacaroza vào nhiệt độ và pH

Đường bị chuyển hoá không chỉ gây tổn thất đường mà còn giảm độ tinh khiết của mậtchè và ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường.Sự tồn tại của glucoza và fructoza trong mậtcuối là hậu quả của sự chuyển hoá sacaroza

3.2.1.3 Làm phân huỷ sacaroza:

Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân huỷ Khi pHcàng cao, ượng chất phân huỷ càng lớn Sản phẩm phân huỷ của sacaroza rất phức tạp:fufurol, 5-hidroximetyl -fucfurol, metylglioxan, glixeandehyt, dioxiaxeton, axit lactic, axittrioxiglutaric, axit trioxibuteric, axit axetic, axit focmic v v Những sản phẩm đó có thểtiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của oxi không khí

3.2.1.4 Làm phân huỷ đường khử:

Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3  2,4% đường khử Khi nước mía ở môi

Nếu pH của nước mía hay dung dịch đường vượt quá 7 sẽ phát sinh các phản ứng phân huỷđường khử, sự phân huỷ này dựa vào pH hay nhiệt độ Tốc độ phân huỷ của đường khửtrong nước mía tương đối chậm Hình 3.3cho thấy sự phân huỷ đường khử phụ thuộc vào

pH khác nhau, khi trị số pH càng cao, tốc đô phân huỷ càng lớn

Hình 3.3 Anh hưởng của pH đến sự phân huỷ đường khử

( nhiệt độ : 100 0 C, thời gian: 1h)

Sản phẩm phân huỷ của đường khử tương tự sản phẩm phân huỷ của sacaroza

3.2.1.5 Tách loại các chất không đường:

Đối với pH khác nhau, có thể tách loại được các chất không đường khác nhau

Hình 3.4 cho thấy quan hệ giữa hiệu suất tách loại chất không đường ở các pH khácnhau:

Khi pH = 7 -10, các muối vô cơ của Al2O3 , P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO dễ bị tách loạitrong đó Al2O3, P2O5, SiO2 có thể bị loại hơn 95%, còn Fe2O3, MgO có thể bị loại đến 60% Khi pH khoảng 7,0, tách loại được 50% chất keo (pentozan)

Khi pH khoảng 5,6 trên 98% protein có thể bị tách loại, nếu vượt quá trị số pH đó,hiệu quả tách loại rất thấp