CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN ĐƯỜNG MÍA

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN ĐƯỜNG MÍA

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Cùng với việc phát triển nhanh chóng của các ngành nước giải khát, bánh kẹo, đồ ngọt, đã đặt ra nhu cầu về cung cấp nguồn nguyên liệu chất tạo ngọt Đường mía luôn đóng vai trò quan trọng cho việc tạo vị ngọt của thực phẩm Khởi động từ năm 1995, chương trình đường mía được xem là bước khởi đầu của tiến trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn ở nước ta Chỉ sau 5 năm triển khai, từ việc là nước phải nhập khẩu đường, nước ta có thể tự cung cấp cho nhu cầu trong nước Xây dựng 44 nhà máy đường mía và hai nhà máy đường tinh luyện Trong những năm sau đó ngành đường mía nước ta phát triển ổn định, tạo nguồn thu nhập cho người nông dân trồng mía Thế nhưng trong những năm gần đây, với việc phải chịu áp lực cạnh tranh lớn từ bên ngoài cũng như có sự thay thế các chất làm ngọt khác, ngành đường mía nước ta gặp rất nhiều khó khăn Đứng trước tình hình đó, hội nghị tổng kết “22 năm ngành đường mía Việt Nam” vào ngày 28-29/9/2017 đã đề ra những giải pháp để khắc phục những khó khăn và đề ra kế hoạch phát triển cho đến năm 2030 Với định hướng “giảm diện tích, tăng năng suất” Hội nghị từng bước triển khai các đề án nhằm giúp hạn chế hao hụt trong quá trình sản xuất, tái chế các nguồn phế thải, năng cao chất lượng đường mía để nâng cao lợi thế cạnh tranh với ngành đường mía của các nước trong khu vực

I. Nguyên liệu chính:

1. Phân loại:

- Cây mía thuộc họ hoà thảo, giống sacarum, được chia làm 3 nhóm chính

∗ Nhóm Sacarum officinarum: là giống thường gặp và

bao gồm phần lớn các chủng đang trồng phổ biến trên thế giới

và không trổ cờ

∗ Nhóm Sacarum simense: Cây nhỏ cứng, thân màu

vàng nâu nhạt, trồng từ lâu ở Trung Quốc

- Một số giống mía đang trồng nước ta: F156, MY55-44,

Ja-605, F154, F157, H39-3633, NCO310, Comus, CO715, CO419, F134, VN-84-4137, ROC16, ROC1, ROC10,…

2. Cấu tạo:

∗ Rễ: có tác dụng giữ cho mía đứng, hút nước, chất dinh dưỡng từ đất để nuôi cây mía Rễ mía thuộc loại

rễ chùm

∗ Thân mía: hình trụ thẳng đứng hay cong Thân màu vàng nhạt hoặc màu tím đậm Trên vỏ mía có một lớp phấn trắng bao bọc Thân mía chia thành nhiều dòng, giữa hai dòng là đốt mía Mía phát triển theo chiều cao từ 2,43 – 3,65m trong một năm

∗ Lá mía: lá có nhiệm vụ quang hợp nước, CO2 và các chất dinh dưỡng để biến thành gluxit,…Lá mọc từ chân đốt mía Lá có chiều dài từ 0,91m đến 1,52m,

rộng 0,3m.

3 Thành phần hóa học :

∗ Nước: 70 - 75%

∗ Đường: 9 – 15%

∗ Xơ: 10 - 16%

∗ Đường khử: 0,01 – 2%

∗ Chất không đường khác: 1 – 3%

II Nguyên liệu phụ:

∗ Canxi hydroxit ( Ca(OH 2 ) ):

• Canxi hydroxit là một hợp chất hóa học, có dạng tinh thể không màu hay bột màu trắng, và thu được khi cho Canxi oxit (tức vôi sống) tác dụng với nước (gọi là vôi tôi)

• Ứng dụng:

- Trong sản xuất đường mía, vôi tôi được dùng để làm sạch, làm trong nước mía

- Trong công nghiệp thực phẩm để xử lý nước (để sản xuất các loại đồ uống như rượu và đồ uống không cồn)

- Để làm sạch nước biển khởi các cacbonat của canxi và magiê trong sản xuất muối dành cho thực phẩm và dược phẩm

- Trong ẩm thực của thổ dân châu Mỹ và châu Mỹ Latinh, hyđroxyt canxi được gọi là "cal" Ngô được nấu lẫn với

H+, t0

một chút cal có tác dụng làm gia tăng giá trị dinh dưỡng cũng như làm cho món ngô trở nên thơm ngon

và dễ tiêu hóa hơn

CHƯƠNG 2 SẢN PHẨM ĐƯỜNG MÍA

I Saccharose:

1 Khái niệm:

- Saccharose (C12H22O11) là một disacarit (glucose + fructose) Nó có vai trò quan trọng trong khẩu phần dinh dưỡng của con người Nó được sản xuất từ thực vật chứ không phải từ các sinh vật khác Đường mía được sản xuất

từ cây mía

- Saccharose tinh khiết thông thường nhất hay được sản xuất dưới dạng bột kết tinh mịn màu trắng, không mùi với

vị ngọt dễ chịu; dưới tên gọi phổ biến là đường hay đường ăn

2 Tính chất vật lý

− Saccharose là đường không khử

− Độ nhớt dung dịch tăng theo nồng độ, giảm theo chiều tăng nhiệt độ

− Saccharose ít tan trong rượu, tan tốt trong nước Nước càng nóng, độ tan của Saccharose càng tăng

3 Tính chất hóa học

− Không tham gia phản ứng tráng bạc hay phản ứng khử Cu(OH)2

vì không có nhóm chức (-CH=O).

− Trong phân tử có chứa nhiều nhóm hydroxyl nên có tính chất của rượu đa chức như glucose

− Tham gia phản ứng thủy phân

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Saccharose α - glucozo β-fructozo

− Tham gia phản ứng Caramel: Phản ứng dehydrate hóa tại nhiệt

độ nóng chảy của đường hay đun nóng

dung dịch đường có xúc tác của acid

hay kiềm

− Phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ

thường tạo dung dịch xanh thẫm

II Ứng dụng:

Cây mía

Xử lí sơ bộ

Ép

Kiềm hóa

Gia nhiệt

Lắng

Kết tinh

Cô đặc

Ly tâm

Sấy

Thành phẩm

Bã mía

Hơi nước

Hơi nước

Rỉ mật

Bùn Ca(OH)2

- Saccharose thường gặp trong chế biến thực phẩm do nó vừa là chất tạo ngọt vừa là chất dinh dưỡng, là thành phần quan trọng trong nhiều loại thực phẩm như bánh bích quy, kẹo ngọt, kem và nước trái cây, hỗ trợ trong bảo quản thực phẩm

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA

1 SƠ ĐỒ:

2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH:

1. Nguyên liệu:

- Mía cây có chứa khoảng 12% đường Saccharose, tuỳ vào điều kiện khí hậu và thời gian thu hoạch mà thành phần đường có thể thay đổi 10-15% Mía nhanh chóng được đưa vào nhà máy Để tránh tổn thất đường, tốt nhất là nên ép mía ngay

2. Xử lý sơ bộ:

- Mục đích: chuẩn bị cho quá trình ép Loại bỏ rễ, lá cây

và những phần không sử dụng Để lấy nước mía, cần phá vỡ các tế bào của cây mía bằng cách dùng lực cơ học xé tơi và ép dập thân cây thành những sợi nhỏ

- Biến đổi:

+ Vật lý: khối lượng giảm, hình dạng nguyên liệu thay

đổi

+ Vi sinh: dễ tiếp xúc với nhiều vi sinh vật.

3. Ép

- Mục đích: Quá trình này chủ yếu chiết rút tối đa cho phép lượng đường saccharose có trong cây mía Vì nước mía nằm trong các tế bào, do đó bổ sung một lượng nước vào trong quá trình ép sẽ làm tăng hiệu suất tách

đường Khai thác nước mía nhằm lấy kiệt nước mía trong cây mía

- Biến đổi:

+ Vật lý:

+ Vi sinh: cây mía và nước mía phải tiếp xúc với nhiều hệ vi sinh vật rất phức tạp trong quá trình thu và

ép lấy nước mía Với nồng độ đường 10-14%; pH=5.0-5.5; nhiệt độ 23-30oC thì nước mía là môi trường thích hợp cho vi sinh vật sinh trưởng Ngoài ra nhiều loại nấm men sẽ sinh ra khối nhầy bẩn

+ Hóa học: khối nhầy bẩn từ nấm men, sinh ra

dextran, phân hủy đường Dưới tác động của nhiệt độ, phản ứng thủy phân đường diễn ra làm giảm lượng đường saccharose có trong nước mía

4. Kiềm hóa – Gia nhiệt

- Mục đích:

+ Hỗn hợp tồn tại ở trạng thái ổn định, keo mang điện tích hay có lớp bao bọc bên ngoài Do đó, gia nhiệt

và cho vào nước mía dung dịch kiềm sữa vôi- những chất điện ly để thay đổi pH của môi trường sẽ làm ngưng kết chất keo và đồng thời làm một số ion trong nước mía kết tủa chuẩn bị cho quá trình lắng

+ Hoàn thiện: nâng cao chất lượng đường thành

phẩm

5. Lắng

- Mục đích: tách loại các kết tủa các keo ngưng tụ phân tán lơ lửng sinh ra trong gia đoạn tạo tủa Ngoài ra, quá trình này còn bổ sung một số chất trợ lắng có khả năng tạo thành dạng keo và quện các chất tủa lơ lửng thành khối lớn tiện lợi cho quá trình tách pha

6. Cô đặc

- Mục đích: Quá trình này nhằm bốc hơi nước mía ở nồng

độ từ 13-15o Bx đến nồng độ “ mật chè” 60-65o Bx Đây

là quá trình có mục đích khai thác nhằm loại nước, làm

giảm đáng kể khối lượng bán thành phẩm, trao đổi ion

và là quá trình chuẩn bị để kết tinh đường

- Biến đổi:

+ Hóa học: Ở nhiệt độ cao và nước bốc hơi,

saccharose sẽ bị chuyển hóa thành glucose và fructose Nồng độ dung dịch tăng do sự bốc hơi nước, saccharose

bị caramel hóa gây sẫm màu nước đường Các đường khử này lại bị phân hủy thành các chất màu và acid hữu

cơ Quá trình sẽ diễn ra nhanh chóng nếu dung dịch đường có tính acid Ngoài ra, một số chất không đường trong quá trình cô đặc bị phân hủy tạo acid

+ Hóa lý: Khi nước mía bốc hơi, một phần khoáng chưa loại bỏ hết sẽ tạo cặn gây hạn chế khả năng truyền nhiệt

- Phương pháp thực hiện:

+ Quá trình cô đặc được thực hiện ngay sau quá trình lắng lọc Do nồng độ đường trước và sau quá trình cô đặc khác nhau nhiều nên để giảm bớt sự biến đổi của đường và tiết kiệm năng lượng, cần sử dụng thiết bị cô đặc nhiều nồi liên tiếp nhau Hơi thứ (hơi nước do nước mía bốc lên) của nồi trước sẽ được tận thu làm hơi đốt của nồi sau

+ Trong quá trình cô đặc, nhiệt độ sôi của dung dịch đường thay đổi theo áp suất, nồng độ đường saccharose

và tinh độ của nước mía hỗn hợp Ngoài ra, trong các nhà máy công nghiệp, cần lưu ý đến tổn thất áp suất do

áp suất thủy tĩnh gây ra bởi chiều cao cột nước Điều này dẫn đến sự chênh lệch về điểm sôi giữa bề mặt và đáy cột nước Do đó, cần duy trì ổn định chiều cao dung dịch đường trong thiết bị Tổn thất nhiệt do đường ống cũng là một vấn đề cần lưu ý khi tính toán lượng cho quá trình cô đặc Thông thường lấy tổn thất nhiệt của nồi trước qua nồi sau là 1 – 1,50C Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt ở các hiệu là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch đường Tức là có sự chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các hiệu Thông thường, các nhà máy đường ở nước ta sử dụng thiết bị

cô đặc bốn hiệu cùng chiều để bốc hơi Thêm nữa, để

đảm bảo nồi cuối vẫn bốc hơi, trong công nghiệp người

ta thường sử dụng hệ nồi bốc hơi áp lực – chân không

Áp suất trong nồi cô đặc giảm dần từ hiệu đầu có áp suất cao đến hiệu cuối có độ chân không đến 580 – 650 mmHg Do dó, nhiệt độ trong các nồi giảm dần từ 1200C xuống 650C

7. Kết tinh

- Mục đích: khai thác

Giai đoạn kết tinh đường là tạo điều kiện thuận lợi để đường saccharose từ “mật chè” kết tinh lại thành các tinh thể đường Yêu cầu kỹ thuật của quá trình kết tinh là các tinh thể đường tạo ra phải đồng đều về mặt kích thước và hàm lượng đường còn lại trong dung dịch còn ít càng tốt

- Biến đổi: Nếu mật có pH acid thì nhiệt độ nấu đường cao là điều kiện thuận lợi cho sự chuyển hóa đường saccharose, do đó cần phải khống chế pH và ổn định nhiệt độ thích hợp pH =5.7-6.8 ; nhiệt độ 60-65oC

Trong trường hợp quá trình lắng đường diễn ra không hoàn toàn, các chất đường có nồng độ cao sẽ có khả năng đồng kết tinh với đường saccharose làm tinh thể đường có màu

Khi nhiệt độ cao sẽ làm tăng dộ nhớt dẫn đến bốc hơi chậm, mật bị dẻo khó kết tinh

8. Ly tâm

- Mục đích: khai thác

- Quá trình ly tâm nhằm tách tinh thể đường ra khỏi mật bằng lực ly tâm

9. Sấy

- Mục đích: hoàn thiện

- Sấy đường nhằm tách lớp nước trên bề mặt hạt đường, tăng thời gian bảo quản và tạo độ bóng sáng cho thành phẩm