Công nghệ sản xuất đường

Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 1 PHẦN 1- NGUYÊN LIỆU MÍA VÀ CÁC BIẾN ĐỔI HÓA SINH HỌC TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG I.ĐẶC TÍNH MỘT SỐ GIỐNG MÍA ĐƯỢC TRỒNG Ở NƯỚC TA. Mía là nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp sản xuất đường trên thế giới và là nguồn nguyên liệu duy nhấtđể sản xuất đường saccaroza ở nước ta. Mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, từ một loài cây hoang dại nay đã trở thành một loại cây quan trọng của ngành công nghiệp đường. Cây mía thuộc họ hoà thảo- Graminae, giống Saccharum. Tên gọi của giống mía lai tạothường lấy tên của người nghiên cứu hay tên của địa phương thí nghiệm. Mía được trồng ở nhiều nước trên giới, phân bố ở phạm vi từ 35 độ vĩ nam đến 35 độ vĩ bắc. Các nước trồng nhiều mía như:Ấn Độ , Cuba, Brazin, Mehicô , Trung Quốc... Ở nước ta hiện nay có 3 vùng mía lớn là : miền Bắc và khu bốn cũ; duyên hải Miền Trung và Tây nguyên; Đông Nam bộ và đồng bằng Sông Cửu long 1. Thế nào là một giống mía tốt? Giống mía tốt chỉ là một khái niệm tương đối. Một giống mía có thể được xem là tốt ở nơi này nhưng lại không thích hợp ở nơi khác và ngược lại. Giống mía chịu hạn tốt chưa hẳn đã chịu được ngập úng, chua phèn; lại có giống chín sớm,giống chín muộn; giống có tỉ lệ đường cao nhưng năng suất nông nhiệp lại thấp và ngược lại. Hoặc là có giống thích hợp với chế biên cơ giới nhưng lại không thích hợp với điều kiện chế biến thủ công v.v.. Chính vì vậy người ta đã đi đến định nghĩa: Trong từng trường hợp cụ thể của một vùng sinh thái, ở một trình độ sản xuất và chế biến nhất định, một giống mía nào đó cho năng suất cao, phẩm chất tốt (nhiều đường) và thích hợp với những điều kiện sản xuất và chế biến thì đó là giống mía tốt và ngược lại. 2. Ý nghĩa kinh tế của cơ cấu giống mía sản xuất: Trong thực tế của đời sống, rất khó có thể chọn được giống mía gọi là lý tưởng, thoả mãn tất cả những yêu cầu của con người. Thông thường một giống mía có được ưu điểm này thì lại mắc nhược điểm khác. Cây mía là nguyên liệu chế biến đường, hiệu quả kinh tế của mỗi xí nghiệp công nghiệp được tính bằng hiệu suất tổng thu hồi và thời gian mùa chế biến (dài hay ngắn). Chính vì vậy: Trong sản xuất, các giống mía bao giờ cũng được bố trí thành một cơ cấu để bổ sung cho nhau những ưu điểm và hạn chế những nhược điểm, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho sản xuất và chế biến. Một cơ cấu giống sản xuất hợp lý ở một vùng sinh thái cụ thể tối thiểu cũng phải có từ 3 đến 5 giống mía, bao gồm: giống chín sớm, giống chín muộn, giống giàu đường, giống có năng suất nông nghiệp cao ...và thích hợp các điều kiện mùa vụ sản xuất, chế biến của vùng sao cho đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu chất lượng và rải vụ chế biến. 3. Tiêu chuẩn chung cho một giống mía sản xuất:  Năng suất nông nghiệp cao (chú ý giống mía có tốc độ sinh trưởng nhanh)  Tỷ lệ đường trên mía cao (chú ý giống mía chín sớm hoặc giống có tỉ lệ đường cao ở đầu vụ chế biến)  Khả năng để gốc tốt (tái sinh mạnh)  Kháng sâu bệnh (các loại sâu bệnh hại quan trọng)  Thích hợp với điều kiện chế biến công nghiệp (cơ giới, bán cơ giới hoặc thủ công .)  Không hoặc ít ra hoa  Và một số yêu cầu khác tuỳ từng vùng sinh thái. Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 2 4. Một số giống mía được trồng ở nước ta: a. Giống chín sớm: * Giống Comus (Aramboo x Q813) Nguồn gốc Úc, nhập vào Việt Nam từ năm 1960. Hiện nay vẫn là giống mía trồng chủ yếu ở vùng mía Tây nam bộ. Ưu điểm là thích hợp với những vùng đất phèn, thấp. Nhược điểm: chịu hạn kém, dễ bị sâu đục thân tấn công Đặc điểm hình thái - Cây thân to, mọc thẳng, dóng hình trống nối nhau hình zig-zag. Vỏ màu xanh, ẩn tím, khi rọi nắng có màu tím, sáp phủ dày. Mắt mầm hình ngũ giác, cánh mầm hẹp, rãnh mầm ngắn - Lá phiến rộng, màu xanh thẩm, bẹ lá có ít lông - Ra hoa muộn, tỉ lệ hoa thấp Đặc điểm nông nghiệp - Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm, tỉ lệ mọc mầm khá, sức đẻ nhánh trung bình. - Năng suất có thể đạt từ 80 đến trên 100 tấn mía cây/ha Đặc điểm công nghiệp - Mía chín sớm (10-11 tháng tuổi); tỉ lệ đường trên mía khá. * Giống VN84-4137 (Ja60-5 x lai hổn hợp) Là giống mía Việt Nam do Viện nghiên cứu mía đường Bến cát lai tạo năm 1984. Năm 1991 được hội đồng khoa học và công nghệ Bộ NN&PTNT cho phép khu vực hoá ở vùng mía các tỉnh phía nam và năm 1998 được công nhận là giống mía quốc gia. Ưu điểm là chín sớm, tỉ lệ đường trên mía cao (giàu đường); mía mọc khoẻ, nhiều cây, kháng sâu bệnh. Nhược điểm: thân cây có độ lớn trung bình. Đặc điểm hình thái - cây mọc thẳng, độ lớn trung bình, dóng hình chuỳ ngược. Vỏ màu xanh vàng ẩn tím, mắt mầm hình tròn không có rãnh mầm . - lá phiến rộng trung bình, bẹ lá có nhiều lông - ra hoa ít hoặc không ra hoa Đặc điểm nông nghiệp - mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm,tập trung ; tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá; tốc độ làm nhánh vương cao nhanh, khả năng để gốc tốt. - Trong điều kiện thâm canh trên vùng đất cao năng suất có thể đạt từ 70,80 đến trên 100 tấn mía cây/ha Đặc điểm công nghiệp - mía chín sớm tỉ lệ đường trên mía rất cao (hơn các giống mía khác 1,2%) ngay ở đầu vụ chế biến chữ đường đã đạt trên 10. b. Giống chín trung bình * Giống ROC10 (ROC5 x F152) Nguồn gốc Đài loan, hiện đang trồng ở miền Bắc và một số nơi khác. Ưu điểm : trong điều kiện thâm canh năng suất nông nghiệp đạt rất cao, tỉ lệ đường trên mía khá. Nhược điểm: dễ bị sâu đục thân tấn công Đặc điểm hình thái - Cây thân to, mọc thẳng, dóng hình ống chỉ. Vỏ màu xanh, nhạt sáp phủ dày, khi rọi nắng sáp chảy tạo thành màu tro loang lổ. Mắt mầm hình ngũ giác, không có, rãnh mầm - Lá phiến trung bình màu xanh thẩm sắp theo chiều xiên, bẹ lá màu xang ôm chặt thân, không có lông và khó tự bong, không có tai lá - mía ra hoa Đặc điểm nông nghiệp Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 3 - Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm tập trung, tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá - Giống mía này đòi hỏi những loại đất tốt, độ phì nhiêu cao. Trong diều kiên thâm canh và có tưới, Roc 10 cho năng suất mía cây cao Đặc điểm công nghiệp - Mía chín trung bình(11-12 tháng tuổi); tỉ lệ đường trên mía khá. Giống mía này có thể bố trí vào cơ cấu giống thu hoạch vào giữ và cuối vụ chế biến * Giống VN84-196 (VN6628 x lai hổn hợp) Là giống mía Việt Nam do viện nghiên cứu mía đường Bến cát lai tạo năm 1984. Năm 1995 được hội đồng khoa học và công nghệ Bộ NN&PTNT công nhận là giống mía mới, cho phép khu vực hoá ở vùng mía các tỉnh phía nam. Ưu điểm là tốc độ sinh trưởng nhanh, tỉ lệ đường trên mía. Nhược điểm: chịu hạn kém. Đặc điểm hình thái - Cây thân to mọc thẳng, dóng hình trụ nối nhau kiểu zig-zag. Vỏ màu xanh, mắt mầm hình tròn không có rãnh mầm . - Lá phiến rộng , bẹ lá màu xanh nhạt không có lông và dễ bong - Mía không hoặc ít ra hoa Đặc điểm nông nghiệp - Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm, tập trung ; tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá; tốc độ sinh trưởng nhanh, để gốc tốt. - Trong điều kiện thâm canh trên vùng đất cao năng suất có thể đạt từ 70,80 đến trên 100 tấn mía cây/ha. Đặc điểm công nghiệp - Mía chín trung bình sớm tỉ lệ đường trên mía rất cao . Có thể bố trí giống này vào cơ cấu các giống thu hoạch đầu và giữa vụ chế biến. c. Giống chín muộn: * Giống My 55-14 (CP34-79 x B45-181) Nguồn gốc Cu ba, nhập vào Việt Nam 1974. Hiện nay trồng ở Đông nam bộ (Tây ninh, Đồng nai) và miền Bắc. Ưu điểm là mọc khoẻ, tốc độ sinh truởng nhanh nên có thể cho năng suất nông nghiệp rất cao. Nhược điểm: ra hoa mạnh ở Nam bộ. Đặc điểm hình thái - Cây thân to, mọc thẳng, dóng hình chuỳ ngược. Vỏ màu tím, mắt mầm hình tròn, đỉnh mầm có một chùm lông nhỏ - Lá phiến trung bình, màu xanh thẩm, bẹ lá màu xanh nhạt, có lông và khi già bẹ lá tự bong. - Ở Nam bộ ra hoa mạnh, ở miền Bắc ra hoa ít hoặc không ra hoa. Đặc điểm nông nghiệp - Mía mọc mầm và đẻ nhánh sớm tập trung, tỉ lệ mọc mầm và sức đẻ nhánh khá. - Trong điều kiện thâm canh ở vùng đất cao năng suất mía cây có thể đạt từ 80 đến trên 100 tấn /ha Đặc điểm công nghiệp - Mía chín trung bình muộn (12-14 tháng tuổi); tỉ lệ đường trên mía trung bình khá. * Giống F157 (F146 x PT51-1) Nguồn gốc Đài loan nhập vào miền Nam năm 1970 do phòng Nông vụ Nhà máy Đường Quảng Ngãi tuyển chọn, giống này được trồng phổ biến ở Quảng Ngãi. Đặc điểm hình thái - Thân to trung bình, gốc hơi nhỏ, lóng hình chóp cụt, vot màu xanh sáng, hơi tím . - Phiến lá to trung bình, bẹ không có lông - ra hoa ít Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 4 Đặc điểm nông nghiệp - nẩy mầm đẻ nhánh sớm, vươn cao nhanh, để gốc tốt - năng suất trung bình Đặc điểm công nghiệp - chín trung bình muộn, tỉ lệ đường khá Cùng với những giống mía giới thiệu ở trên trong sản xuất mía của ta hiện nay ở một số nơi còn trồng những giống mía khác như: VĐ79-177, R570, ROC9, ROC17, Quế đường, Quế dẫn tuyển... II. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MÍA: 1. Bảng thành phần hoá học của mía: Mía Phần rắn Phần lỏng Xơ mía Nước mía cenlulosa, pentosan, areban, linhin Chất khô Nước Chất không đường (CKĐ) Đường saccaroza CKĐ Không chứa nitơ: Glucoza , fructoza CKĐ Chứa nitơ: Prôtêin, amit, a.amin, NH3 ... Chất màu: Xantophin, caroten, antoxian Chất vô cơ: SiO2, K2O, Na2O, CaO, P2O5, Cl... Thành phần hoá học trung bình khi mía chín dao động trong khoảng sau đây: Nước : 70-75% Xơ : 9 -14% Saccaroza : 10 -16% Glucoza và Fructoza : 0,3 2% Các chất phi đường khác : 1 - 3% Trong đó đường saccaroza là thành phần quan trọng nhấtcủa cây mía và là sản phẩm của quá trình sản xuất đường. 2. Tính chất lý hoá của một số thành phần quan trọng: 2.1. Đường saccaroza : Công thức phân tử C12H22O11 , cấu tạo từ hai loại đường đơn là glucoza và fructoza. Trọng lượng phân tử 342,3 đvC. - Tính chất lý học: + Tồn tại ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu. +Tỷ trọng 1,5879g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186-188oC + Độ hoà tan: * Tan tốt trong nước, độ hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng. Ví dụ: Nhiệt độ(0C) Độ hoà tan (g/100g) 0 179,2 50 260,1 100 487,2  Trong dung dịch đường không tinh khiết độ hoà tan còn phụ thuộc vào những chất không đường. Nếu dung dịch có KCl, NaCl,... thì độ hoà tan của đường tăng lên. Vì vậy đường không bao giờ kết tinh hoàn toàn và đó là nguyên nhân tạo thành mật rỉ. Ngược lại nếu có đường glucoza, fructoza, MgCl2, CaCl2 làm giảm độ hoà tan của đường. Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 5  Không hoà tan trong dầu hoả, cloroform, CCl4, CS2, benzen, tecpen, ancol và glixerin khan. Trong dung dịch ancol có nước, đường saccaroza hoà tan một ít. Đường saccaroza còn hoà tan giới hạn trong anilin, piridn, etyl axetat, amyl axetat, phenol và NH3.Vì vậy độ hoà tan của đường không tinh khiết được xác định không những chỉ có nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào các tạp chất có trong dung dịch. + Độ ngọt: độ ngọt của đường do gốc OH tạo nên. Nếu lấy độ ngọt của saccaroza là 100 để so sánh thì : lactose (16) < maltose(32) < glucoza(74) < saccaroza < fructoza (173) Như ở trên ta thấy nếu dung dịch đường chứa nhiều đường khử (glucoza fructoza ) thì ngọt hơn dung dịch đường saccaroza tinh khiết. Vì glucoza + fructoza có độ ngọt bằng (74+173)/2 > 100 (độ ngọt của saccaroza). + Độ nhớt:  Tỷ lệ thuận với nồng độ; nghĩa là khi nồng độ tăng thì độ nhớt tăng ( đầu tiên tăng chậm sau tăng lên rất nhanh); Tỷ lệ nghịch với nhiệt độ; nghĩa là khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt giảm.  Độ nhớt của dung dịch đường ảnh hưởng lớn đến các quá trình lắng, lọc,kết tinh. Độ nhớt tăng thì tốc độ của các quá trình đó đều giảm. + Tính chất khúc xạ của dung dịch đường: Nồng độ dung dịch đường càng lớn thì chiết xuất càng lớn. Lợi dụng tính chất này người ta chế tạo ra dụng cụ để đo nồng độ chất khô trong dung dịch đường có tên là chiết quang kế. + Tính chất quay cực của đường saccaroza :  Đường saccaroza làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng sang phải  Độ quay cực riêng của saccaroza rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Do đó rất thuận tiện cho việc xác định đường bằng phương pháp phân cực. Lợi dụng tính chất này chế tạo ra một loại máy đo là kính chuyển quang có thể đo được tỷ lệ phần trăm hàm lượng saccaroza trong dung dịch. Còn gọi là dụng cụ phân cực kế hay còn gọi là đường kế.  Trị số độ quay cực trung bình của saccaroza là +66,50  Dung dich có tính kiềm sẽ làm giảm khả năng quay cực của đường saccaroza. - Tính chất hoá học: + Tác dụng của axit:  Dưới tác dụng xúc tác của axit, đường saccaroza bị thuỷ phân thành glucoza và fructoza theo phản ứng: C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 Saccaroza glucoza fructoza +66,50 +52,80 -92,80 -200 Hỗn hợp glucoza và fructoza tạo thành có góc quay trái nguợc với góc quay phải của saccaroza do đó hổn hợp đường đó được gọi là đường nghịch đảo hay đường chuyển hoá. Phản ứng trên gọi là phản ứng nghịch đảo đường hoặc phản ứng chuyển hoá đường  Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào : - pH và nhiệt độ của dung dịch: pH càng thấp, nhiệt độ càng cao thì tốc độ chuyển hoá đường càng nhanh chóng. - Thời gian tác dụng: thời gian phản ứng càng lâu thì tạo thành đường chuyển hoá càng nhiều.  Quá trình chuyển hoá ảnh hưởng không tốt đến sản xuất đường vì nó làm tổn thất đường saccaroza và gây khó khăn cho quá trình kết tinh đường. + Tác dụng của kiềm: H+ Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 6 Saccaroza có tính chất như một axit yếu  Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc không cần nhiệt độ cao, saccaroza bị phân huỷ thành aldehyt, axeton, axit hữu cơ và các tạp chất có màu vàng nâu. Môi trường có pH càng lớn thì saccaroza bị phân huỷ càng nhiều. Ví dụ: Khi đun sôi trong 1 giờ ,nếu dung dịch đường saccaroza có: pH = 8 - 9 thì saccaroza bị phân huỷ 0,05% pH = 12 thì saccaroza bị phân huỷ 0,5%  Dưới tác dụng của các kim loại kiềm thổ, dung dịch đường biến thành sacarat (muối của nó) Vídụ: Đường saccaroza tác dụng với hydroxytcanxi sẽ tạo ra các muối saccarat canxi theo phản ứng: C12H22O11 + Ca(OH)2  C12H22O11.CaO + H2O (mônôsacarat canxi) C12H22O11 + 2Ca(OH)2  C12H22O11.2CaO + 2H2O ( disacarat canxi) C12H22O11 + 3Ca(OH)2  C12H22O11.3CaO + 3H2O (trisacarat canxi) Trong đó monosaccat và disaccarat hoà tan còn trisacarat canxi thì không tan.  Các phản ứng phân huỷ và tạo sacarat gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất do làm tăng tổn thất đường và độ nhớt của dung dịch. + Tác dụng của nhiệt độ:  Dưới tác dụng của nhiệt độ >200oC saccaroza mất nước tạo thành các chất caramen có màu từ vàng đến nâu đen. Tuỳ theo nhiệt độ khác nhau cho các loại caramen khác nhau; khi đường bị mất 10% nước gọi là caramenlan; mất 15% nước gọi là caramenlen; 25% lượng nước gọi là caramenlin. Ở nhiệt độ cao hơn nữa saccaroza bị phân huỷ thành axeton và cuối cùng là C.  Phản ứng tạo caramen làm tăng độ màu của dung dịch đường non, đường thành phẩm và màu này khó loại. + Tác dụng của emzim:  Dưới tác dụng của enzim invertaza, saccaroza sẽ chuyển thành glucoza và fructoza  Dưới tác dụng một phức hệ enzim khác, glucoza và fructoza sẽ chuyển hành alcol và CO2: C6H12O6  2 C2H5OH + 2CO2 Hoặc chuyển hoá thành axít và CO2 như: C6H12O6  CH3CHOH COOH + CO2 2.2. Glucoza và fructoza: - Tính chất lý học: + Độ hoà tan: Độ hoà tan của glucoza và fructoza tỷ lệ thuận theo nhiệt độ. Độ hoà tan của fructoza lớn hơn saccaroza và độ hoà tan của glucoza kém hơn saccaroza + Độ ngọt: fructoza > saccaroza > glucoza + Độ quay cực: glucoza có góc quay phải, góc quay cực của glucoza là +52,80; fructoza có góc quay trái, góc quay cực của fructoza là -92,80. - Tính chất hoá học: + Tác dụng của kiềm:  Ở nhiệt độ thấp (60oC) trong môi trường kiềm loãng xãy ra sự đồng phân hoá Glucoza  maltoza  Fructoza Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 7  Ở nhiệt độ cao, trong môi truờng kiềm glucoza và fructoza có thể bị phân huỷ tạo thành một số sản phẩm như : axít lactic, axít glucosacaric, axít formic, lacton. Những axit này lại kết hợp với vôi tạo thanh muối hoà tan. Vì vậy khi dùng mía xấu thì hàm lưọng muối canxi trong nước mía tăng. Trong môi trường kiềm, fructoza bị phân huỷ nhiều hơn glucoza. Vì vậy trong sản phẩm 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 pH=7. Nhưng trong môi trường axit và đun nóng, đường khử cũng bị phân huỷ sẽ tạo thành oximetylfufurol và sau đó tạo thành axit levulic và axit focmic. + Tác dụng của nhiệt độ:  Khi đun nóng ở nhiệt độ 160-170oC, glucoza và fructoza bị mất một phần nước và tạo thành glucozan và fructozan. Nếu tiếp tục đun ở nhiệt độ cao thì sẽ tạo ra hợp chất có màu đen. Đối với fructoza ở nhiệt độ 100oC đã bị phân huỷ nên nhiệt độ mất nước của fructoza thấp hơn glucoza + Ảnh hưởng của đường khử trong sản xuất đường:  Nói chung hổn hợp đuờng khử có tác dụng có hại trong sản xuất đường saccaroza vì nó làm tăng tổn thất đường làm trở ngại cho sự kết tinh, có thể bị phân huỷ sinh màu làm giảm chất lượng thành phẩm, gây khó khăn cho quá trình làm sạch.  Tuy vậy cũng phụ thuộc vào các điều kiện sản xuất mà ảnh hưởng của chúng khác nhau. Vì dụ ở nhiệt độ < 55oC trong môi trường kiềm không có ảnh hưởng gì vì phản ứng phân huỷ glucoza và fructoza không tạo thành chất màu. Nhưng ở nhiệt độ >55oC trong môi trường kiềm phản ứng sẽ sinh thành chất có màu đen, gây tác dụng có hại. 2.3. 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. Gồm các axit sau: axit aconitic, axít citric, axít oxalic, axít glicolic, axít suxinic, axít fumaric ... - Trong sản xuất đường, axit có tác dụng chuyển hoá saccaroza 2.4. Chất béo: - Chất béo trong cây mía chủ yếu là sáp. Trong sản xuất đường mía gần 60-80% sáp theo bã mía, phần còn lại tồn tại trong bùn lọc nên chất béo được loại hoàn toàn. 2.5. Chất không đường chứa nitơ: - Thành phần thay đổi tuỳ theo giống mía, đất đai bao gồm: anbumin và các chất tương tự, amit, NH3 ,nitrat... - Trong sản xuất đường: các chất này ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm và giảm hiệu suất thu hồi do tăng hàm lượng chất keo và tham gia phản ứng tạo màu melanoidin giữa axit amin và đường khử. 2.6. Chất màu: - Trong cây mía cũng chứa các chất màu như trong tất cả các loại cây khác. Khi ép, chất màu đi vào nước mía gây khó khăn cho sản xuất đường. - Gồm 2 loại:  Chất màu có trong bản thân cây mía: như diệp lục tố a,b. Diệp lục tố không tan trong nước và trong dung dịch đường nhưng tan trong alcol và kiềm do đó dễ loại ra khi làm sạch nước mía. Còn các chất khác : xantophin, caroten, antoxian cũng dễ loại trong quá trình sản xuất đường. Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 8  Chất màu sinh ra trong quá trình sản xuất: gồm chất màu caramen, chất màu melanoidin, phức chất giữa polyphênol và ion sắt ... , những chất màu này khó loại 2.7. Chất không đường vô cơ: - Các chất vô cơ chủ yếu là K2O, SiO2, Na2O, CaO, P2O5, MgO...Hàm lượng của nó tuỳ thuộc và giống mía, điều kiện canh tác, khí hậu. .. - Ảnh hưởng đến sản xuất: + K2O và Na2O là nguyên nhân tạo mật cuối. + Ca+, Mg+, SiO2 tạo cặn trong các thiết bị truyền nhiệt + P2O5 có tác dụng tốt đối với quá trình lắng, lọc ... III. THU HOẠCH MÍA: 1. Sự chín của mía: mía chín và mía chưa chín có thành phần hoá học khác nhau nhiều .Khi mía chưa chín,mức độ tích luỹ đường saccaroza trong thân cây mía không nhiều. Quá trình quang hợp của cây mía lúc chưa chín chủ yếu tạo ra các chất dùng cho hô hấp và phát triển thân cây mía. Lúc đó, hàm lượng đường saccaroza và tỷ lệ xơ thấp, hàm lượng đường khử và tỷ lệ nước cao. Mía chưa chín, nước chiếm trên 80%. Khi mía dần dần chín, sự phát triển của thân cây giảm và đến ngừng tăng trưởng. Khi mía chín, hàm lượng đường saccaroza trong thân cây mía đạt tối đa, hàm lượng đường khử giảm xuống còn dưới 1% có khi chỉ còn 0,3%; hàm lượng nước dưới 75%. Phân biệt độ chín của mía: Độ chín của cây mía có hai khái niệm: chín sinh lý và chín nguyên liệu. - Chín sinh lý là cây mía đã già, hàm lượng đường trên mía đạt mức tối đa như bản chất của giống. - Chín nguyên liệu là ở một thời điểm nào đó hàm lượng đường trên mía đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu có thể thu hoạch để chế biến, mặc dù cây mía vẫn chưa đạt độ chín cao nhất (chín sinh lý) như bản chất của giống. 2. Những căn cứ để nhận biết ruộng mía đã chín hay chưa: Đánh giá độ chín của ruộng mía người ta thường dựa vào những căn cứ sau: - Dựa vào ngoại quan của cây mía: + Độ lớn của cây mía chậm dần, các lóng mía phía trên nhặt lại. +Lá mía khô vàng , lá xanh còn lại khoảng 6-7 lá ( bình thường có 8 - 10 lá) , độ dài của lá mía giảm, lá tương đối thẳng và cứng. +Bề mặt lóng mía nhẵn, ít bột phấn và bột phấn dễ rơi. + Mặt cắt lóng mỉatong ,sángcòn khi mía chưa chín thì mặt cắt có màu đục. - Phương pháp xác định hàm lượng chất khô của mía tại ruộng: Đo độ Bx trực tiếp: sử dụng máy khúc xạ kế cầm tay (Refractomet), một dụng cụ đo đơn gián, đo độ Bx mía ngay tại ruộng. Nếu số đọc độ Bx giữa gốc và ngọn (phần làm nguyên liệu) chênh lệch khoảng 1 độ (Bx gốc - Bx ngọn = 1 độ) là mía đã đạt độ chín. Ngọn được tính từ lá khô trên cùng trở lên. Gốc được tíng là lóng mía thứ nhất trên mặt đất. - Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: mỗi ruộng mía lấy một số cây mẫu ở các điểm khác nhau, phân tích xác định các chỉ số công nghiệp như độ Bx, độ pol, độ tinh khiết, RS, tỉ lệ xơ và CCS... trước khi cho thu hoạch. Nếu thực hiện được như vậy chất lượng nguyên liệu sẽ được đảm bảo và hiệu quả chế biến sẽ cao hơn rất nhiều.Đây là phương pháp chuẩn xácúac định độ chín của cây mía. 3. Một số điểm cần chú ý trong khâu thu hoạch: Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 9 Ở nước ta cho đến nay công việc thu hoạch mía vẫn là lao động thủ công với các công cụ thô sơ như con dao và chiếc búa. Trong khâu thu hoạch cần chú ý một số điểm: - Dụng cụ thu hoạch phải sắc bén; khi chặt phải chặt sát mặt đất, tránh làm dập gốc, chặt một lượt tất cả các cây kể cả nhưng cây chết và cây mầm để ruộng mía sạch, tái sinh đồng đều (nếu để lưu gốc). - Không thu hoạch các ruộng mía sẽ để gốc vào những thời điểm không thuận lợi cho mầm gốc tái sinh như giá rét (miền Bắc), khô hạn (đồng bằng Nam bộ), úng ngập (Tây nam bộ) ... - Mía thu hoạch tới đâu vận chuyển chế biến ngay tới đó. Không để mía đã thu hoạch quá lâu trên đồng ruộng, sân bãi, vừa làm giảm năng suất mía, vừa làm giảm đường trên mía. - Ruộng mía thu hoạch vào ngày mưa không để xe máy chạy qua làm hư gốc và nén đất gây trở ngại cho công việc xử lý và chăm sóc mía gốc về sau. 4.Sự biến đổi thành phần hoá học của mía sau khi chín: Khi mía chín, hàm lượng đường trong thân cây mía đạt tối đa và giữ ở mức độ cao này trong thời gian khoảng 1 - 2 tháng tuỳ theo giống mía và thời tiết sau đó giảm đần. Nếu không thu hoạch kịp thời, đường saccaroza sẽ chuyển hoá thành đường khử.. Đó là hiện tượng quá chín. Thời tiết càng nắng nóng, đường bị chuyển hoá càng tăng lên. Có giống mía khi quá chín mà không thu hoạch thì sẽ bị trổ bông (trổ cờ). Trổ bông là hiện tượng sinh lý bình thường của cây mía. Khi mía trổ bông thì hàm lượng đường saaccaroza trong mía giảm xuống, năng suất mía cây cũng bị giảm làm cho đường bị tổn thất nhiều. Mía sau khi thu hoạch thì hàm lượng đường trong cây mía giảm, hàm lượng đường khử tăng lên. Hiện tượng hao hụt đường này là do quá trình hô hấp và do tác dụng của vi sinh vật gây ra. ( Khi mía chưa thu hoạch cũng có một lượng đường hao hụt do hô hấp nhưng lúc đó do còn bộ rễ hút chất dinh dưỡng và nhờ quá trình tổng hợp nên bù đắp được lượng đường hao hụt). Mía càng để lâu sau khi thu hoạch thì lượng đường bị mất càng nhiều.Sự tổn thất càng tăng nhanh khi nhiệt độ cao và để mía ngoài nắng gió. Do đó mía sau khi đốn xong thì đưa vào chế biến càng nhanh càng tốt. IV.QUảN LÝ Kỹ THUậT ĐốI VớI NGUYÊN LIệU MÍA Thực hiện các biện pháp quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía nhằmđể tận thu đường và giảm giá thành. Các biện pháp quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía gồm: 1. Bố trí thời gian ép mía hợp lý: Tuỳ theo giống mía, thời kỳ chín, tổng sản lượng mía, năng suất thiết bị mà chọn thời gian ép sao cho đúng thời kỳ mía có trữ lượng đường cao nhất để thu hồi lượng đườnglớn nhất. 2. Mía chín trước đốn trước, đốn xong vận chuyển ngay đưa vào ép ngay. 3. Mía đưa vào ép phải bảo đảm tỷ lệ tạp chất không vượt quá mức cho phép. Tạp chất trong nguyên liệu mía có ảnh hưởng không tốt tới quá trình sản xuất đường, bởi vì: - Tạp chất không có đường nhưng khi ép lại đi vào máy ép cùng với mía làm tăng trọng tải máy ép và lại hút đi một lượng nước mía nên làm giảm hiêụ suất thu hồi đường. - Trong tạp chất có nhiều vi sinh vật và nhiều chất phi đường nên làm giảm độ tinh khiết của nước mía. Theo kinh nghiệm , người ta thấy rằng khi tạp chất tăng lên 1% thì độ tinh khiết nước mía giảm 0,32% ; hiệu suất thu hồi giảm 0,2% - Tăng chi phí vận tải. CÂU HỎI ÔN TẬP Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 10 1. Thế nào là một giống mía tốt? Tiêu chuẩn chung cho một giống mía sản xuất? 2. Tính chất lý hoá của một số thành phần hoá học của mía và ảnh hưởng của chúng đến sản xuất đường? 3. Thế nào là sự chín của mía? Căn cứ vào những đặc điểm nào để nhận biết ruộng mía đã chín hay chưa? 4. Khi thu hoạch mía cần chú ý những điểm gì? 5. Quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía gồm những biện pháp gì và giải thích tại sao phải thực hiện những biện pháp đó ? PHẦN 2- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG BÀI MỞ ĐẦU I. Ý NGHĨA CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN ĐƯỜNG: - Đường là một thức ăn rất quan trọng cho sự sống của con người: Cũng như tinh bột, prôtit, chất béo, muối vô cơ, đường là sản phẩm dinh dưỡng chủ yếu cần thiết cho cơ thể con người. Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 11 Chúng ta đều biết năng lượng chủ yếu cần cho cơ thể con người do gluxit cung cấp Đường là một loại gluxi.t. Đường có khả năng biến thành năng lượng dễ và nhanh chóng ,là tính ưu việt của đường so với các thực phẩm khác. Ngoài ra đường còn có vị ngọt và ngon. - Đóng góp lớn đối với ngành kinh tế quốc dân: Ngoài việc dùng làm thức ăn trực tiếp đường là một loại thực phẩm có nhiều công dụng như làm bánh kẹo các loại, làm nước giải khát, uống chè, cà phê hoặc làm tăng hương vị của các loại thực phẩm khác như trong kỹ nghệ sản xuất đồ hộp hoặc dùng trong y học để chữa bệnh. - Ngoài đường là sản phẩm chính của công nghiệp đường ra còn có những phụ phẩm quan trọng phục vụ cho nông nghiệp và các ngành công nghiệp nhẹ khác. Bã mía để đốt lò thay dầu, cứ 3 tấn bã khô cung cấp nhiệt lượng tương đương một tấn dầu; dùng làm ván ép, làm bột giấy, than hoạt tính hoặc là nguyên liệu của công nghiệp chất dẻo, sợi tổng hợp. Mật rỉ là nguyên liệu sản xuất cồn rượu hoặc sử dụng làm môi trường sản xuất men bánh mỳ và các loại men thực phẩm, là nguyên liệu sản xuất axit axetit, axit citric ... làm môi trường lên men để sản xuất bột ngọt .. Còn bã bùn dùng sản xuất phân bón cho mía, cà phê, cao su đạt hiệu quả cao. Vì vậy sản xuất đường là một ngành công nghiệp thực phẩm rất được coi trọng và phát triển. II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐƯỜNG: 1. Thế giới: Việc chế biến đường trên thế giới đã có từ rất lâu đời. Người ta cho rằng kỹ thuật cổ truyền chế biến cây mía thành vài loại chất ngọt được bắt nguồn ở Ấn độ, kỹ thuật cổ truyền chế biến đường được phổ biến tới các khu vực ở châu Á, châu Âu, Bắc phi; trong khi đó kỹ thuật chế biến hiện đại được đưa từ châu Âu vào châu Á. Công nghiệp đường tuy có rất lâu đời nhưng hơn 100 năm gần đây mới được cơ khí hoá. Nhiều thiết bị quan trọng được phát minh vào thế kỹ 19. 2. Trong nước: Ở nước ta nghề trồng mía đã có từ lâu đời. Cùng với nghề trồng mía từ xưa ông cha ta đã biết làm ra những loại đường truyền thống như đường miếng, đường thẻ, đường phèn, đường phổi ... Tuy nhiên ngành chế biến đường mía ở nước ta chưa phát triển kịp với sự phát triển của ngành đường thế giới. Từ năm 1975 -1995 nước ta có thêm nhiều NMĐ mới như La Ngà (Đông nai) 2000 TMN ; NMĐ Lam Sơn (Thanh hoá ) 1500 TMN, Tây ninh 500 TMN; đồng thời các nhà máy Đường Bình dương, Quảng Ngãi đã nâng công suất lên 2000 TMN. Năm 1995 Chính phủ đã đưa ra đề án phát triển mía đường Việt Nam và từ đó đến nay hàng loạt các nhà máy Đường lớn nhỏ khác nhau lần lượt ra đời.Đến nay nước ta có khoảng 44 nhà máy đường đưa tổng năng suất ép lên 50000-60000 tấn mía/ngày với sản lượng đường hơn 1 triệu tấn/năm và mức tiêu thụ bình quân 13-15 kg/người/năm. III. SƠ LƯỢC VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG: Mía  Xử lý mía  Lấy nước mía  Làm sạch nước mía  Cô đặc nước mía  Làm sạch mật chè  Nấu đường, trợ tinh  Ly tâm tách mật  Làm khô  Phân loại  Đóng bao IV. MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG: 1. Mía: Nguyên liệu dùng để sản xuất đường, mía đưa vào để trích, ép gồm có mía thuần và các tạp chất theo mía. 2. Tạp chất của mía: Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 12 Gồm lá, ngọn mía non, rễ, dất, cát... 3. Bã mía: Là phần chất khô không tan trong nước sau khi trích ép lấy nước mía trong cây mía 4. Bã nhuyễn: Là những hạt rất nhỏ gồm những sơi celluloze rất ngắn sinh ra trong quá trình chặt, đánh tơi và cán ép nước mía trong cây mía. 5. Nước mía nguyên: Là nước mía được ép ra từ cây mía chưa pha trộn nước vào, như nước mía ép ra của máy ép đầu tiên. 6. Nước mía hổn hợp: Nước mía tổng hợp rút ra từ dàn ép, bao gồm nước mía ép ra ở máy đầu tiên và các máy ép sau đã được pha loãng để bơm vào khâu sau xử lý chế luyện. 7. Nước chè trong: Là nước mía đã được xử lý nhiệt và hoá chất qua thiết bị lắng, lọc, gạn lượt được nước mía trong suốt. 8. Chất khô: Chất rắn hoà tan không bay hơi (như đường) được xác định bằng Bx kế hoặc chiết quang kế. 9. Độ Bx: Bx viết tắt của chữ Brix. Độ Bx biểu thị phần khối lượng của chất rắn hoà tan trong 100 phần khối lượng dung dịch thường được đo bằng phù kế (Bx kế) hay tỉ trọng kế. Ví dụ : Nước mía 12oBx nghĩa là có 12 phần chất khô trong 100 phần nước mía. * Độ Bx đo ở nhiệt độ bất kỳ gọi là Bx quan sát. * Độ Bx đo ở nhiệt độ tiêu chuẩn (20oC) hoặc Bx đã được hiệu chỉnh về nhiệt độ tiêu chuẩn gọi là Bx cải chính 10. Độ đường theo Pol : Pol viết tắt của chữ Polarimet, là thành phần đường saccaroza có trong dung dịch tính theo phần trăm khối lượng dung dịch do kết quả đo được bằng máy Polarimet 1 lần theo phương pháp tiêu chuẩn quốc tế. 11. Độ đường theo Sacc: Là thành phần đường saccaroza có trong dung dịch tính theo phần trăm khối lượng dung dịch căn cứ vào kết quả của phương pháp đo và phân tích chính xác của phòng thí nghiệm còn gọi là phương pháp chuyển hoá vì nó loại trừ ảnh hưởng của những chất không đường gây nên trong quá trình xác định thành phần đường saccaroza. 12. Độ tinh khiết: Chỉ mức độ trong sạch của dung dịch đường; được biểu thị bằng phần trăm khối lượng đường saccaroza nguyên chất so với khối lượng chất rắn hoà tan có trong dung dịch.  AP ( viết tắt của chữ Apparent Purity): biểu thị độ tinh khiết đơn giản của dung dịch đường là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccaroza (tính theo pol) trên toàn phần khối lượng chất khô trong dung dịch đường. Pol: được xác định trực tiếp 1 lần trên máy phân cực Polarimet. Bx: được xác định bằng Bx kế hay Baume kế (1 Be=1,84 Bx) ,%100 Bx Pol AP  Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 13  GP (viết tắt của chữ Gravity Purity) biểu thị độ tinh khiết trọng lực của dung dịch đường, là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccaroza tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng chất khô trong dung dịch đường Sacc: được xác định bằng phương pháp phân cực 2 lần trên máy phân cực Polarimet. Bx: được xác định bằng chiết quang kế.  TP (viết tắt của chữ True Purity) biểu thị độ tinh khiết thực của dung dich đường, là tỷ lệ phần trăm của khối lượng saccaroza tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng chất khô xác định bằng cách sấy khô trong dung dich đường ,%100 )(saykhoBx Sacc TP  Trong thực tế ,người ta thường dùng độ tinh khiết đơn giản ( AP ), tuy độ chính xác chưa cao nhưng xác định nhanh và vẫn đáp ứng yêu cầu sản xuất. 13. Đường khử còn viết ký hiệu là RS: Viết tắt của chữ Reducing Sugar, chỉ những loại đường trong công thức phân tử có chứa nhóm chức CHO (andehyt) hoặc CO (axeton) ,chẳng hạn như glucoza và fructoza. 14. Đường nguyên liệu: Tất cả các loại đường đưa vào sản xuất để gia công, tinh chế lại có phẩm cấp cao hơn. 15. Đường thô: Có tên gọi tiếng Anh là raw sugar, là loại đường nguyên liệu đối với nhà máy Đường tinh luyện là đường có tinh thể màu vàng, chưa qua sấy khô, thường có pol =96-98%. 16. Đường tinh luyện: Thường gọi là RE - viết tắt của chữ Refined Extra Quality, là đường đuợc sản xuất từ đường nguyên liệu, đường thô ... với phẩm cấp cao Pol 99,8% , độ ẩm  0,04% 17. Đường kính trắng (đường trắng đồn điền): Thường được gọi là RS viết tắt của chữ Refined Standard Quality, là đường được sản xuất trực tiếp từ nguyên liệu mía cây, thường có phẩm cấp thấp hơn RE , Pol  99,5% ,độ ẩm  0,05%, còn gọi là đường cát trắng. 18. Mật chè: Còn gọi là chè đặc hay sirô, là nước chè trong sau khi qua hệ thống bốc hơi (cô đặc) làm nồng độ chè trong được nâng lên (thường có nồng độ từ 55- 700Bx ) 19. Đường non: Là hỗn hợp gồm có tinh thể đường và mật cái sau khi nấu đến cở hạt tinh thể và nồng độ nào đó rồi nhả xuống trợ tinh. Tuỳ theo chế độ nấu mà phân cấp các loại đường non A,B,C ... 20. Mật: Là chất lỏng được tách ra từ đường non bằng máy li tâm và có tên tương ứng với tên đường non như mật A,B,C... 21. Đường giống: Là hổn hợp đường bụi hoặc đường tinh thể được nghiền nhỏ trộn với cồn đưa vào nồi nấu làm nhân (mầm) tinh thể hoặc đường non nấu chưa đến kích thước yêu cầu, tách ra một phần đưa vào nồi nấu khác để phát triển tinh thể và thể tích theo yêu cầu của từng loại sản phẩm. 22. Đường hồ: ,%100 Bx Sacc GP  Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 14 Còn gọi là magma là hỗn hợp đường, mật hoặc nước trộn đều để cung cấp làm chân (giống) cho các nồi nấu đường. 23. Chữ đường: Là khái niệm về năng suất công nghiệp, chỉ lượng đường thương phẩm có thể lấy ra từ cây mía ở các xí nghiệp chế biến đường mía và dựa vào cơ sở giá trị chữ đường xác định được, xí nghiệp thanh toán trả tiền mua nguyên liệu mía cho người trồng mía. Khái niệm này do các xí nghiệp chế biến đường mía ở Uc xây dựng và áp dụng thường ký hiệu là CCS ( viết tắt từ các chữ Commercial Cane Sugar) từ năm 1899 tại phòng thí nghiện Queens Land Thông thường với một giống mía sản xuất, năng suất công nghiệp đạt từ 9-13% Công thức tính chữ đường CCS: Trong đó: Pol1: pol nước mía ép đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích Bx1: Bx nước mía ép đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích F: % xơ trong mía của mẫu phân tích. PHẦN A: LẤY NƯỚC MÍA CHƯƠNG 1 : LẤY NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP. )()( 100 3 1 2 1 100 5 1 2 3 11 F Bx F PolCCS  Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 15 Nguyên lý chung của phương pháp ép là xé và ép dập thân cây mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy nước mía. I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA CÔNG ĐOẠN ÉP MÍA: Ép mía là công đoạn đầu tiên của cả quá trình sản xuất đường được chia thành các giai đoạn nhỏ như sau: Mía  Tiếp nhận và xuống mía  Cấp mía vào máy ép  Xử lý mía trước khi ép  Ép dập  Ép kiệt. 1. Tiếp nhận và xuống mía: - Việc tiếp nhận mía được thực hiện tại bàn cân của nhà máy. Tại đây mía được xác định trọng lượng và đánh giá chất lượng thông qua việc rút mẫu đại diện hoặc khoan lấy mẫu xác định chữ đường. - Dụng cụ bốc dỡ mía ở các nhà máy đường thường dùng là cần cẩu mía hoặc cầu cẩu mía. - Để không gây trở ngại cho việc tiếp tế mía cho các băng tải chính chuyển mía vào máy ép cần có các băng tải phụ. Băng tải phụ có hai dạng:  Bàn lùa ngang: đây là băng tải rất rộng và rất ngắn, hình chữ nhật hay gần hình vuông, hoạt động nhờ một mô tơ độc lập. Mặt phẳng trên của nó nằm cao hơn 2 mét và vuông góc so với băng tải chính. Mía được cẩu bỏ xuống bàn lùa và chuyển xuống băng tải chính dần dần. Bàn lùa ngang sẽ thêm thuận lợi khi có đặt thêm trục điều chỉnh mía, trục này giúp mía xuống băng tải đều đặn tránh không cho các bó mía lớn rơi xuống làm nghẽn dao chặt.  Băng tải phụ: Đây là băng tải có chiều ngang bằng băng tải chính, nhưng tâm của nó nằm vuông góc và trên băng chính. Nó có nhiệm vụ tiếp tế mía giống như một nhánh sông điều hoà vừa tiếp tế vừa điều chỉnh lưu lượng. 2. Cấp mía vào máy ép: - Việc vận chuyển mía từ bãi mía đến các che ép dập được băng tải mía chính đảm nhận. Vì yêu cầu việc tiếp tế mía cho che ép dập đuợc tốt băng tải cần có phểu đổ cao và phải vượt qua mặt bằng của bãi mía nên băng tải thường đặt dưới hố nên thường có 3 phần: Phần nằm ngang, phần nghiêng dốc lên và đầu đổ mía phía trên che ép dập hoặc che ép. - Việc điều khiển băng tải mía thường là loại độc lập và tiến hành bằng mô tơ điện. 3. Xử lý mía trước khi ép: - Việc xử lý mía được thực hiện nhờ các dao băm (chặt) - Nhiệm vụ của dao băm hay mục đích của việc xử lý mia:  làm tăng năng lực che ép bằng cách biến mía thành một khối chặt chẽ và đồng đều giúp cho che ép dập dễ tiếp nạp. SÅ Â Ä Ö CÄ N G Â OA ÛN EÏP M ÊA N æåïc mêa häøn håüp 1- Bàng chuyãön; 2- M aïy san bàòng; 3- M aïy bàm; 4 - M aïy eïp dáûp; 5- M aïy eïp k iãût Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 16  làm tăng hiệu suất của che ép vì đã phá vỡ lớp vỏ mía và giúp việc ép và trích lấy nước mía được dễ dàng. - Phương cách lắp đặt các dao băm: thông thường chia ra hai loại: + loại dao băm san bằng san bằng lớp mía là chính. + loại dao băm phá vỡ: băm nát mía. + đôi khi các nhà máy còn sử dụng thêm dao băm thứ 3 hoặc búa đập nhằm cho phép đạt đến chỉ số xử lý mía tốt nhất. Tuy nhiên búa đập có lợi thế nhiều hơn dao băm. 4. Ép dập Che ép dập thường có hai hay ba lô ( trục ép)  Mục đích: bảo đảm việc cung cấp mía cho cả dàn ép, làm tăng năng suất ép, tăng hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao.  Nhiệm vụ chính là:Làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp mía và giúp che ép trích lấy nước mía Đặc tính của che ép dập:  Bề mặt lô ép này phải được cấu tạo đặc biệt để cùng một lúc nghiền và băm nát cây mía, để giúp cho các che ép làm việc hiệu quả với mía đã được nghiền nhỏ và sẽ trở thành bã mía.  Che ép dập phải có tốc độ vòng cao hơn các che ép kiệt vì nó có nhiệm vụ đưa vào che ép mía chưa phải ở dạng bã mía nên che ép khó tiếp thu. Nếu có cùng tốc độ với che ép thì sẽ không cung cấp đủ lượng nguyên liệu mà che ép kiệt yêu cầu.  Thông thường các che ép dập có kích thước lớn hơn che ép kiệt. 5. Ép kiệt: Mục đích: lấy kiệt nước mía có trong mía tới mức tối đa cho phép Thông thường trong dàn ép hiện nay ngoài che ép dập, bố trí liên tiếp từ 2-5 bộ ép 3 trục . II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ÉP MÍA: Có 2 phương pháp ép là ép ướt (ép có tưới nước thẩm thấu) và ép khô. 1. Phương pháp ép ướt: a/ Mục đích của việc tưới nước thẩm thấu: Khi bã mía bị nén ngay cả với các lực nén rất lớn và lặp đi lặp lại nhiều lần, cũng không bao giờ trích hết lượng nước mía mà nó có. Bã mía này chỉ hướng đến một giới hạn độ ẩm tối thiểu, thông thường từ 45-48% và đến 40% ở các trường hợp có nhiều thuận lợi, có nghĩa là nó vẫn giữ một phần lớn lượng nước mía của nó. Nếu lúc này ta dùng nước tưới lên bã, lượng nước này sẽ phân tán đều ra lớp bã và làm loãng nước mía chứa trong bã. Che ép tiếp theo sẽ đem lượng bã trở lại giới hạn độ ẩm ban đầu. Nhưng độ ẩm này được cấu thành không phải bằng lượng nước mía tuyệt đối mà bằng lượng nước mía đã được pha loãng như vậy ta đã trích lấy được đường và độ ẩm bã vẫn ở 45-48%. Như vậy việc tưới nước thẩm thấu nhằm tăng hiệu suất lấy đường sacc từ cây mía, nhờ khả năng hút nước mạnh của lớp bã ra khỏi máy ép nên khi phun nước thẩm thấu vào, nước này sẽ ngấm nhanh vào bã và hoà tan phần đường còn sót lại, sau đó qua các máy ép kế tiếp nước đường loảng được lấy ra và cứ như thế tới khi đường được lấy ra ở mức cao nhất. b/ Các phương pháp thẩm thấu: * Phương pháp thẩm thấu đơn: Phương pháp này đơn giản, bã được tưới nước sau mỗi che ép. Nếu chỉ tưới nước vào một điểm nằm trước che ép cuối thì gọi là thẩm thấu đơn một lần. Nếu tưới thêm nước vào trước che ép áp cuối thì gọi là thẩm thấu đơn 2 lần và tương tự có thẩm thấu đơn 3 lần, 4 lần. - Sơ đồ phương pháp thẩm thấu đơn 3 lần: * Phương pháp thẩm thấu kép (phức) Xuất phát từ sự thẩm thấu đơn người ta chú ý thấy rằng nước mía pha loãng ở che ép cuối chỉ toàn là nuớc và người ta đã dùng nó để hồi lưu vào trước che ép áp cuối. Điều này được gọi là thẩm thấu Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 17 kép. Nghĩa là vừa phun nước lã vừa sử dụng lại các loại nước mía loãng để làm nước phun vào bã của các máy ép trước dựa theo nguyên tắc nước nhiều đường phun vào bã chứa nhiều đường, nước ít đường phun vào bã còn chứa ít đường - Sơ đồ phương pháp thẩm thấu phức c/ Những điều kiện kỹ thuật của thẩm thấu: * Vị trí tưới nước: Tưới vào bã sau khi vừa ra khỏi máy ép vì lúc đó bã nở ra làm cho nước dễ thấm vào bã nhất. Nếu để lâu không khí chui vào và sẽ gây khó khăn cho thẩm thấu. * Lượng nước tưới: Dùng nhiều hay ít phụ thuộc vào phương pháp thẩm thấu, thành phần xơ và hàm lượng đường. Nếu nhiều quá hiệu suất ép có tăng ít nhiều (lượng đường lấy ra được thêm một ít) nhưng lượng nước nhiều quá ảnh hưởng đến quá trình ép vì gây ma sát trượt, đồng thời nước nhiều sẽ tăng nhiệt lượng trong công đoạn cô đặc nước mía, ít quá thì đường lấy ra chưa hết. Để tính toán lượng nước thẩm thấu người ta có thể dứa vào hệ số tưới  =01; hiệu suất ép tăng nhanh =12: hiệu suất ép tăng chậm hơn =2: hiệu suất ép tăng rất chậm  >3 hiệu suất ép hầu như không tăng Thông thường khi nhà máy mới hoạt động hoặc thiết bị mới tu bổ thì ta dùng =3 sau đó sẽ giảm dần đến khi =1,5 thì ngừng để làm vệ sinh hệ thống bốc hơi. Lượng nước tưới cần dùng ứng với =2 là tốt khoảng 25-30% khối lượng mía ép. * Nhiệt độ nước tưới: + nhiệt độ nước tưới thường 55-65oC + nguồn nước tưới thường lấy nước ngưng tụ ở các nồi bốc hơi cuối + nhiệt độ nước tưới thấp <50oC  hiệu suất ép giảm do tác dụng thẩm thấu ít  vi sinh vật phát triển mạnh ở 40-50oC. + nhiệt độ nước tưới cao:  hiệu suất ép tăng do tác dụng thẩm thấu tốt  năng suất ép giảm do bã bị trương nở quá lớn đi vào trục ép khó khăn  nếu nhiệt độ cao quá: vì nước mía ép thường ở trong môi trường axit do đó nhiệt độ cao sẽ làm đường chuyển hoá đồng thời thành phần phi đường trong bã dễ bị theo nước ép hoà vào nước mía do đó làm giảm độ thuần khiết của nước mía. * Áp suất nước thẩm thấu: Áp suất càng cao càng tốt, nước thẩm thấu sẽ ngấm xuống đến lớp bã dưới cùng. Nhưng cũng tuỳ theo độ dày mỏng của lớp mía, nếu lớp mía dày dùng áp suất cao, lớp mía mỏng dùng áp suất thấp; thương áp suất thẩm thấu 2-3kg/cm2 * Thời gian thẩm thấu: Thời gian thẩm thấu càng dài thì tác dụng thẩm thấu càng tốt (tuỳ thuộc vào chiều dài của băng chuyền trung gian) 2. Phương pháp ép khô: gxåKhäúilæåün ignæåïctæåïKhäúilæåün Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 18 Ep khô là ép không có nước thẩm thấu, bao gồm tất cả các lần ép liên tiếp lên trên lớp bã ở trong dàn ép mà không bổ sung thêm vào dung dịch lỏng nào. Do không có tưới nước nên hiệu suất ép thấp. Chỉ ép khô trong các trường hợp sau đây: - Ep thủ công: không có bốc hơi chân không do đó tiêu hao chất đốt nhiều vì vậy không thể tưới thấm thêm nước. - Để kiểm tra việc tính toán các thông số và lắp đặt máy của dàn ép có hoàn hảo không. III. VI SINH VẬT TRONG CÔNG ĐOẠN ÉP MÍA: 1. Tác động phá hoại của VSV: Nước mía - có độ đường khoảng 10-14%, pH=5-5.5 khi mía xấu, sâu bệnh, gặp bão lụt pH này có thể giảm xuống ở mức 4-5, nhiệt độ khoảng 25oC - là môi trường thích hợp cho sự sinh trưởng của VS V. a. Chuyển hoá và làm mất đường trong nước mía: Kết quả của quá trình chuyển hoá đó làm cho hàm lượng đường sacaroza bị giảm và độ tinh khiết của nước mía cũng giảm . b. Sự hình thành các chất keo: Các VSV tạo ra các khối nhầy, dẽo bám trên thành ống, cánh bơm, van có thể làm cho đường ống bị nghẹt, tắt van, bơm ảnh hưởng không tốt tới qúa trình sản xuất; hoặc làm sai kết quả phân tích đường khi dùng máy phân cực. 2. Vệ sinh khu ép: Khi vệ sinh những che ép không đầy đủ, tổng những tổn thất saccaroza có thể lên tới 2,5kg/tấn mía. Trong một nhà máy sạch sẽ và khử trùng tốt có thể giảm đi đáng kể những tổn thất do vi khuẩn gây nên.  Mục đích việc vệ sinh khu ép để hạn chế những tác hại của VSV có thể gây ra. Trong phạm vi khu ép phải cố gắng bảo đảm vệ sinh thật tốt để không nơi nào có mùi hôi chua hoặc thấy nấm mốc phát triển, hoặc có sự hiện diện của bùn hoặc kiểm tra thấy sụt thuần độ bất thường giữa nước mía đầu và nước mía hổn hợp. Do đó trong qúa trình ép phải chú ý đến vấn đề vệ sinh sát trùng.  Phương pháp vệ sinh: Để thực hiện vệ sinh tốt cần phải kết hợp giữa lau chùi về vật lý có hiệu quả với dùng nước nóng hoặc sử dụng một chất sát trùng thích hợp: dùng vôi; dùng hoá chất formol, hypochlorit, busan 881, 885... Dưới tác dụng của kiềm mạnh và nhiệt độ cao sự hoạt động của VSV bị ngừng trệ. Trong qúa trình sản xuất phải định kỳ sát trùng ở các bộ phận như băng chuyền trung gian, băng chuyền mía ép lại, máy ép, thùng chứa nước mía hổn hợp ... Khi ngừng hoạt động phải vệ sinh sạch sẽ rồi dùng sữa vôi phun vào các thiết bị nói trên để đề phòng sự phát triển của VSV, khi cho máy chạy lại cần phải rửa sạch nước vôi. IV. VẬN TỐC ÉP: 1. Định nghiã: a. Vận tốc ép của một máy ép: là tốc độ của bã mía khi đi qua máy ép mía b. Vận tốc ép của một dàn ép: là vận tốc trung bình của các máy ép trong dàn ép. Vận tốc ép có ký hiệu là v thường có đơn vị là m/phút. v1, v2 ...vN: vận tốc ép của máy ép 1,2...N N: số máy ép trong dàn Vận tốc ép nói chung chỉ tốc độ di chuyển của mía trên băng chuyền mía và của bã mía trên các băng chuyền trung gian và ở ngay trên các máy ép. 2. Công thức tính vận tốc của máy ép N vNvv daìneïpv  ...)( 21 Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 19 v=.D.n v: vận tốc ép (mét/phút) D: đường kính trung bình của máy ép (mét) D1, D2, D3: đường kính trung bình của trục đỉnh, trục trước, trục sau (mét) n: tốc độ quay của trục ép, là số lượng vòng mà trục ép quay trong một đơn vị thời gian (vòng/phút). 3. Vận tốc ép tối đa: - Nếu xét về phương diện năng suất ép: khi tăng vận tốc máy ép thì năng suất ép tăng, tuy nhiên khi vận tốc ép vượt quá một trị số giới hạn nào đó thì năng suất ép lại giảm xuống. Hiện tượng này được giải thích là do hệ số ma sát giữa bã và bề mặt kim loại làm trục ép giảm nhanh chóng khi vận tốc tương đối giữa bã và bề mặt kim loại tăng lên. Theo ông Hugot, đối với các dàn ép thông thường, vận tốc ép giới hạn là 26,18 m/phút. Vượt quá giới hạn này năng suất ép sẽ giảm xuống. - Các nhà chế tạo không thống nhất nhau về vận tốc ép tối đa mà dàn ép nên có để có hiệu quả kinh tế nhất. Tuy nhiên tất cả đều thống nhất vận tốc ép kinh tế tỉ lệ với đường kính trục ép. V. NĂNG SUẤT ÉP 1. Định nghĩa: Năng suất ép của một dàn ép là lượng mía mà nó có khả năng ép được trong một đơn vị thời gian. Năng suất ép ký hiệu là A, đơn vị tính là lượng tấn mía /giờ hoặc lượng tấn mía/ ngày. Người ta thường ký hiệu:TMG -tấn mía/giờ ; TMN- tấn mía/ngày. Nếu tính trên trị số trung bình người ta có thể chuyển TMG sang TMN bằng cách nhân với 23,75. A= xTMN= x.23,75TMG 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất ép: Có nhiều yếu tố mà các yếu tố chính là như sau: - Lượng xơ trong mía: + Mía có hàm lượng xơ cao sẽ làm giảm năng suất ép + Xơ không cứng, không dòn dễ vào máy ép, năng suất ép tăng lên. - Kích thước và tốc độ của các trục ép: + Trục ép có kích thước lớn thì năng suất ép sẽ lớn. + Tốc độ quay của trục ép tăng, năng suất ép tăng. Khi các yếu tố khác không thay đổi (áp lực nén trục đỉnh, kích thước trục ép, chất lượng và số lượng xơ ...) tốc độ quay của trục ép tăng tức là vận tốc ép tăng, lượng mía đi qua máy ép nhanh nên tăng năng suất ép) - Số lượng của trục ép: + Trong trường hợp hiệu suất ép không thay đổi, mục đích tăng số trục ép chỉ để tăng lượng ép thì năng suất tỉ lệ thuận với số trục ép hay số lần ép. + Trong trường hợp không xét đến yếu tố lượng ép, tăng số trục ép cốt để tăng hiệu suất ép thì ngược lại năng suất tăng rất ít. - Xử lý mía trước khi ép: Mía được xử lý tốt năng suất ép sẽ tăng Mía sau khi qua xử lý, mật độ mía tăng lên, mía vào trục ép dễ dàng, tuy cùng một độ dày miệng ép như nhau có thể có nhiều mía đi qua, do đó năng suất ép tăng. - Vấn đề sự thẩm thấu: Lượng nước thẩm thấu tăng, nhiệt độ nước thẩm thấu cao, năng suất ép giảm. Thẩm thấu có tác dụng lớn đến năng suất ép. Nếu lượng nước thẩm thấu quá nhiều thì hiệu suất ép tăng lên không nhiều nhưng mía vào máy ép khó khăn vì gây ra ma sát trượt. Nhiệt độ thẩm thấu cao bã mía trương 3 321 DDD D  Lã Thë Thaío Tiãn Baìi Giaíng Cäng nghãû Saín Xuáút Âæåìng Mêa Trang 20 lên nên dễ xãy ra hiện tượng nghẹn bã; Từ ngữ nghẹn được mô tả trong điều kiện khi máy ép không ngoạm hết mía được đưa tới và vì thế dồn đống ở máy ép trước. - Rãnh (răng) của trục ép: Răng trục ép làm tăng diện tích ép của trục. Hình dạng và độ sâu của răng có tác dụng kéo mía vào máy ép.