công nghệ đường mía

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH ĐƯỜNG THẾ GIỚI1.Nguồn gốc của cây mía:  Cây mía có nguồn gốc từ Aán Độ  Cây mía xuất hiện từ một loài lau sậy hoang dại trở thành một trong những cây công nghi

CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA

Biên soạn: TS Thái Văn Đức Biên soạn: TS Thái Văn Đức

Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm

CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU

Giới thiệu tài liệu tham khảo

1 Công nghệ sản xuất đường mía – Nguyễn Ngo ä

2 Nhà máy đường mía – E.Hugot

2 Nhà máy đường mía – E.Hugot

3 Phổ cập kiến thức ngành đường – Vương Hồng Tuấn

4 Handbook of cane sugar technology - Ph.D Saharia

5 Manufacture and refining of raw cane sugar –

I Giá trị kinh tế của cây mía

SƠ ĐỒ GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA CÂY MÍA

Sản phẩm chế biến cơng nghiệp

Phân bĩn

II LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH ĐƯỜNG THẾ GIỚI

1.Nguồn gốc của cây mía:

 Cây mía có nguồn gốc từ Aán Độ

 Cây mía xuất hiện từ một loài lau sậy hoang dại trở thành một trong những cây công nghiệp quan trọng

thành một trong những cây công nghiệp quan trọng trên thế giới.

 Mía trồng nhiều ở các nước: Cuba, Braxin, Aán Độ, Mêhicô, Trung Quốc, Philippin

2.Lịch sử phát triển thiết bị ngành mía đường

Các thiết bị quan trọng của ngành đường được phát minh vào thế kỷ 19.

-Năm 1813: Howard phát minh nồi BH chân không.

-Năm 1820: Máy lọc ép khung bản ra đời.

-Năm 1837: Pouzolat phát minh máy ly tâm.

-Năm 1837: Pouzolat phát minh máy ly tâm.

-Năm 1843: Rilieux phát minh hệ bốc hơi nhiều nồi

-Năm 1867: Weston cải tiến máy ly tâm.

-Năm 1878: Máy sấy thùng quay xuất hiện.

3 Sản lượng đường thế giới

 Ngành mía đường thế giới phát triển từ thế kỷ thứ

• Vụ đường 2012/2013 được dự báo 174 triệu

tấn, lượng tiêu thụ toàn cầu là 163 triệu tấn.

Đường được sản xuất tại hơn 100 nước, trên 70% tiêu thụ nội địa

Ba nước xuất khẩu đường chủ yếu là Brazil, Ấn

Độ, Trung Quốc, chiếm 50% sản lượng và 56% xuất khẩu của thế giới (Bảng 2).

III.Tình hình CN đường nước ta

TÊN NHÀ MÁY CÔNG SUẤT

LINH CẢM QUẢNG BÌNH THỪA THIÊN HUẾ - ẤN ĐỘ QUẢNG NAM

QUẢNG NGÃI NAM QUẢNG NGÃI KON TUM

BÌNH ĐỊNH GIA LAI – PHÁP ĐỒNG XUÂN

1000 1500 2500 1000 4500 1000 1000 1000 2800 100 NGHỆ AN – ANH

SÔNG CON

SÔNG LAM

6000 1250 350

TUY HÒA SƠN HÒA EAKNỐP

1250 3000 500

TÊN NHÀ MÁY CÔNG SUẤT

THÔ TÂY NINH HIỆP HÒA LONG AN - ẤN ĐỘ BẾN TRE

TRÀ VINH - ẤN ĐỘ SÓC TRĂNG

PHỤNG HIỆP

VỊ THANH KIÊN GIANG THỚI BÌNH

2500 2000 3500 1000 2500 1000 1250 1000 1000 1000 TRỊ AN

BÌNH DƯƠNG

NƯỚC TRONG

TÂY NINH - PHÁP

1000 2000 900 8000

VẠN ĐIỂM (đường luyện) BIÊN HÒA (đường luyện) KHÁNH HỘI (đường luyện)

200 300 180

CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU MÍA

I.Phân loại giống mía :

 Cây mía thuộc ngành có hạt (Spermatophyta), lớp

1 lá mầm (Monocotyledoneae), họ hòa thảo (Graminea), giống Saccharum có 3 nhóm:

Saccharum officinarum

 Saccharum officinarum

 Saccharum violaceum

 Saccharum simense

* NHỮNG GIỐNG MÍA TRỒNG PHỔ BIẾN TRÊN THẾ GIỚI:

 POJ (Proefstation Oast Java): Trạm thí nghiệm mía miền đông Java.

 H : Haoai

 C, My : Cuba

 E : Egypt

 F : Formose (Đài Loan)

 F : Formose (Đài Loan)

 CO : Aán Độ (Coimbatore)

 CP : Trạm Canal point, bang Florida.

 K : Thái Lan

NHỮNG GIỐNG MÍA TRỒNG PHỔ BIẾN Ở NƯỚC TA

II HÌNH THÁI CÂY MÍA

1 Rễ mía

2 Thân mía

3 Lá mía

3 Lá mía

1 Rễ mía

 Rễ mía là rễ chùm

 Có 2 loại rễ:

 Rễ sơ sinh ( rễ giống )

 Rễ sơ sinh ( rễ giống )

 Rễ thứ sinh ( rễ vĩnh cửu )

2 THÂN MÍA

 Thân có hình trụ đứng hoặc

hơi cong

 Vỏ màu vàng nhạt hoặc tím

đậm , ngoài có 1 lớp phấn

trắng

trắng

 Thân do dóng và đốt tạo

thành

trưởng, đai rễ, mầm, sẹo lá

3 LÁ MÍA

 Lá có nhiệm vu ï

quang hợp, tác dụng

thoát ẩm cho cây.

La ù mọc 2 hàng so le,

 La ù mọc 2 hàng so le,

đối nhau theo thân

mía.

 La ù gồm 2 bộ phận là

III THU HOẠCH VÀ BẢO QUẢN MÍA

1 Mía chín :

Mía chín là lúc hàm lượng đường trong thân mía đạt tối đa

và lượng đường khử còn lại ít nhất

Các biểu hiện đặc trưng của thời kỳ mía chín:

 Hàm lượng đường giữa gốc và ngọn xấp xỉ nhau

 Hàm lượng đường khử còn dưới 1% , có khi còn < 0,3%

 Lá chuyển vàng, độ dài lá giảm, các lá sít nhau, dóng ngắn dần.

 Hàm lượng đường đạt tối đa khi thu hoạch đúng thời vụ của

2 THU HOẠCH MÍA

 Trước đây thu hoạch mía chủ yếu bằng phương pháp thủ công là dùng dao chặt sát gốc bỏ ngọn (người trồng có lợi, nhà máy gặp khó khăn trong sản xuất đường).

 Thu hoạch bằng cách đốt la ù .

 Thu hoạch bằng cách đốt la ù .

 Ngày nay trên thế giới việc đốn chặt được cơ giới hóa , người ta sử dụng các máy liên hợp vừa đốn, chặt ngọn, cắt khúc

Bảng 1: Sự thay đổi thành phần của mía

trong thời gian bảo quản

Thời gian

chặt (ngày)

Hàm lượng chất khô (%)

Thành phần đường (%)

Độ tinh khiết (%)

Hàm lượng đường khử (%)

20,93 20,25 20,20 19,69 10,07

94,0 93,3 92,3 90,3 85,5

0,3 0,3 0,4 0,8 1,6

IV THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÍA

5,5 2,0

Axit nitric

Chất béo và sáp

Pectin Axit tự do Axit kết hợp

Chất vô cơ

SiO

0,01

0,20 0,08 0,12

0,12

SiO2

K2O

Na2O CaO MgO

0,25 0,13 0,01 0,02 0,01

1 Đường sacaroza

Đường sacaroza là một đisacarit có công thức phân tử

C12H22O11, trọng lượng phân tử 342,30 Sacc được cấu tạo từ 2 đường đơn là ,d-glucoza và ,d-fructoza

1.1.Tính chất lý học:

 Tinh thể đường Sacc trong suốt, không màu , tỷ trọng

1,5879g/cm3, t0 nóng chảy: 186-188 oC

1,5879g/cm , t nóng chảy: 186-188 C

 Độ nhớt : Tăng theo chiều , giảm theo chiều tăng

 Nhiệt dung riêng :

+ Đường:

Độ hòa tan: Tăng theo chiều tăng .

Nhiệt độ Độ hòa tan g

60 70 80 90

287,36 302,50 362,20 415,70

 Độ quay cực trung bình: []D20 = + 66,50

1.2 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA SACCAROZA

 Tác dụng với acid :

Dưới tác dụng của acid, Sacc bị thủy phân thành Glucose và Fructose theo phản ứng:

 Sacaroza + nước  Glucoza + Fructoza

 Tác dụng của kiềm : Sacc kết hợp với kiềm (vôi) tạo thành Sacarat.

 Trong môi trường kiềm loãng…

 Trong môi trường kiềm đặc, ở nhiệt độ thấp….

 Khi pH từ 8-9, đun ở t0 cao

 Tác dụng của Enzym :

Enzym (Invertase) Sacc  Gluc + Fruc  Ancol + CO2.

C6H12O6  2C2H5 OH + CO2.

Hình 2 : Sự phân hủy đường sacc

2.Chất không đường của mía

2.1 Chất không đường không chứa nitơ :

2.1.1.Glucoza và Fructoza:

 Tính chất lý học :

 Độ hòa tan :

 Độ ngọt : Fructoza > Sacc > Glucoza

 Độ quay cực trung bình:

Fructoza [] 20 = - 93,00; glucoza: [] 20 = + 52,50

Fructoza []D20 = - 93,00; glucoza: []D20 = + 52,50

 Tính chất hóa học:

Tác dụng của kiềm :

+ ở t0 (600C), trong môi trường kiềm loãng: …

 Tác dụng của Acid: Trong môi trường Acid đường khử ổn định nhất ở pH = 3 Nhưng khi đun nóng đường khử sẽ tạo thành

 Tác dụng của chất oxy hóa:

 Tác dụng của nhiệt độ: 160 – 170 0C, Glucose và Fructose bị mất một phần nước tạo….

2.1.2 Acid hữu cơ

Các Acid hữu cơ: ở dạng tự do, muối hòa tan hoặc không tan,

trong đó Acid tự do chiếm 1/3 lượng Acid chung

Axit aconitic

Axit xitric

1,54 0,18

2.1.3 Chất béo:

Chất béo trong cây mía chủ yếu là sáp , ở t 0 thường sáp dễ hòa tan trong các dung môi như: Hidrocacbua thơm, Este, dầu hỏa, Ancol, Aceton.

2.2 Chất không đường chứa Nitơ:

Hàm lượng chất ko đường chứa Nitơ khoảng 0,4% gồm:

Anbumin: 0,12%; A.amin: 0,2%; Amit: 0,7%; NH3:vết; Nitrat :

0,01%

2.3 Chất màu:

Chia làm 2 loại : chất màu có trong bản thân cây mía và chất màu

Chia làm 2 loại : chất màu có trong bản thân cây mía và chất màu sinh ra trong quá trình sx đường Chất màu trong bản thân cây mía phần lớn là chất màu thực vật như:

Diệp lục tố a (C55H72O5N4 Mg) , diệp lục tố b (C55H70O4N4Mg),

Xantophin (C40H56O21)

Caroten (C40H56) …

2.4 Chất không đường vô cơ

Chất không đường vô cơ : chiếm từ 0,3-0,8%

 Trong quá trình làm sạch P2O5 có tác dụng tốt

 Các chất còn lại đều là những chất có hại trong quá trình sản xuất đường như K, Na là nguyên

quá trình sản xuất đường như K, Na là nguyên nhân tạo nên mật cuối , Ca, Mg, SiO2 thì đóng cặn trên thiết bị bốc hơi, truyền nhiệt.

Chương III: LẤY NƯỚC MÍA

A LẤY NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP

I.Vận chuyển và cấp mía cho máy ép

Vận chuyển, cấp mía cho máy ép có tầm quan trọng đặc biệt:

 Giảm tổn hao đường

 Đảm bảo cho SX liên tục

 Giữ vững công suất …

Nâng cao hiệu suất ép và tổng lượng

 Nâng cao hiệu suất ép và tổng lượng

thu hồi đường.

1. Cần cẩu :

Có 2 loại cần cẩu: cố định và di động

 Sức nâng

 Bán kính hoạt động…

Chiều cao tối đa

3 Băng xả mía

 Được đặt vuông góc với

băng chuyền mía

 Điều chỉnh được tốc độ Điều chỉnh được tốc độ.

 Thường bố trí trên một

chiếc cân

4 Băng chuyền mía

Mía được chuyển vào máy ép nhờ băng chuyền kiểu mắt xích Hiện nay dùng 2 kiểu:

 Chạy 1 băng dài….

 Chạy 2 băng ngắn….

 Tốc độ băng chuyền có thể

 Tốc độ băng chuyền có thể

II XỬ LÝ MÍA TRƯỚC KHI ÉP

 Eùp dễ dàng hơn , nâng cao năng suất ép, hiệu suất ép

San bằng, băm nhỏ mía để dễ kéo vào máy, mật độ mía trên băng đồng đều, máy ép ổn định, đầy tải.

1 Máy san bằng :

 Máy dùng san đều lớp mía đổ xuống băng

 G ồm 1 trục quay

Quay ngược chiều với chiều

Quay ngược chiều với chiều

 Chiều cao từ mặt băng đến cánh tay máy

 Tốc độ quay…

2 Máy băm

Tác dụng của máy băm

Nâng cao năng suất ép :

 Băm cây mía thành mảnh nhỏ

 San mía

 Nâng cao mật độ mía

Mía dễ kéo vào máy ép mà không bị trượt, nghẹt.

 Mía dễ kéo vào máy ép mà không bị trượt, nghẹt Nâng cao hiệu suất ép:

 Lớp vỏ cứng bị xé

 Lực ép được phân bố đều

Hình1 : Các kiểu lưỡi dao băm

 Lưỡi dao có 4 kiểu : Lưỡi rìu, răng cưa, lưỡi vuông, dao rọc giấy.

 Số lưỡi dao băm:

N = (L/d) – 1

Hình 2: Cự ly lắp dao băm mía

 Miệng cắt là khoảng hẹp

nhất từ đầu lưỡi dao đến

băng tải.

Miệng cắt được điều chỉnh

 Miệng cắt được điều chỉnh

hợp ly ù có ý nghĩa cực kỳ

quan trọng

3 Máy đánh tơi

 Tác dụng của máy đánh tơi:

Sau khi qua máy băm, còn nhiều cây mía chưa được băm nhỏ, cần được xé và đánh tơi ra:

 Để mía vào máy ép dễ dàng.

 Để mía vào máy ép dễ dàng.

 Nâng cao hiệu suất ép (tăng 1%).

 Có 2 kiểu máy đánh tơi:

Hình 3 : Máy đánh tơi kiểu búa

Máy đập bằng các búa xoay

 Máy đập bằng các búa xoay

 Sườn trong của vỏ có gắn nhiều miếng sắt

 Khoảng cách giữa tấm kê và đầu búa

 Búa quay 1200 vòng/phút.

Hình 4: Máy đánh tơi kiểu đĩa

Máy gồm 2 trục ghép lại bởi nhiều răng hình nón

 Máy gồm 2 trục ghép lại bởi nhiều răng hình nón

 Hai trục quay với tốc độ khác nhau

4 Máy ép dập

Tác dụng của máy ép dập:

 Lấy nước mía

 Làm cho mía dập vụn hơn

Máy ép dập có 2 kiểu phổ biến là :

Máy ép dập có 2 kiểu phổ biến là :

 Krajewski và Fulton

 Máy ép dập 2 trục và 3 trục

Hình5: Máy ép dập 2 trục kiểu krajewski

 Kiểu Krajewski : trục ép

có những rãnh đáy cong

hình chữ z

 Kiểu Fulton : trục ép có

nhiều rãnh cách đều vòng

nhiều rãnh cách đều vòng

quanh thân trục

Một số đặc điểm của máy ép dập

 Máy ép dập 2 trục : chế tạo theo kiểu Krajewski

hoặc Pulton

 Máy ép dập 3 trục : chế tạo theo kiểu Pulton.

 Lực nén trục đỉnh:

Máy 2 trục: bằng 50-70% lực nén trên máy ép sau.

 Máy 2 trục: bằng 50-70% lực nén trên máy ép sau.

 Máy 3 trục: bằng 60-75% lực nén trên máy ép sau.

III Eùp mía

1 Cấu tạo máy ép

a.Giá máy:

 Là bộ khung chịu lực rất lớn Hình 5 : Máy ép 3 trục

b Trục ép

 Gồm lõi trục thép

 Hai đầu có vành chắn nước mía.

Hình 6 : Rãnh thoát nước mía

c Bộ gối đỡ, bộ điều chỉnh vị trí lắp trục

Bộ điều chỉnh vị trí lắp trục Bộ gối đỡ

d Bộ phận nén trục đỉnh

 Gọi là bình tụ lực

 Các kiểu nén trục đỉnh:

 TB nén lò xo hoặc nhíp

 TB nén lò xo hoặc nhíp

 TBị nén dầu hoặc nén khí

2 Lực nén của máy ép

 Lực nén dầu trên đơn vị diện tích của máy ép được xác định:

p = P/0,1DL

 Quan hệ giữa lực nén và hiệu suất ép:

Khi tăng lực nén thì hiệu suất ép tăng, khi tăng Khi tăng lực nén thì hiệu suất ép tăng, khi tăng đến > 148.105 N/m2 thì hiệu suất ép tăng chậm.

 Cơ sở chọïn lựïc nén của dàn ép :

 Số lượng máy ép của dàn ép

 Công suất kéo của mô tơ

 Công suất kéo của mô tơ

 Sự bền vững của các bộ phận trong máy ép

 Đặc điểm của nguyên liệu

3 Tốc độ của máy ép

 Tốc độ của máy ép:

Tốc độ thẳng (V): m/phút

Tốc độ vòng quay (): vòng/phút

 Cơ sở chọn tốc độ trục ép :

 Tốc độ nhanh

 Tốc độ nhanh

 Tốc độ chậm

 Tốc độ trục ép không quá 18 lần

(V 18D).

V= D   = 18/ = 5,73 vòng/phút

IV Năng suất của hệ máy ép

1 Năng Năng suất suất ép ép::

 NS của hệ máy ép là số tấn mía ép

được trong 1 đơn vị thời gian với

HSE nhất định (tấn mía/ngày,

tấn/giờ)

 Công thức tính năng suất ép:

 C’ : Hệ số xử lý mía.

 C: N.suất của hệ máy ép (tấn/giờ)

 f: Phần xơ trong mía (%)

 : Tốc độ trục ép (v/ph)

 : Tốc độ trục ép (v/ph)

 L: Chiều dài trục ép (m)

 D: Đường kính trục ép (m)

 N: Số trục ép.

 K: Hệ số

f

N LD

C k C

2 ,





VI Thẩm thấu

Người ta phun nước có nhiệt độ nhất định vào bã để hòa tan đường còn lại trong tế bào

1 Các phương thức thẩm thấu:

 Thẩm thấu đơn:

 Thẩm thấu kép:

 Thẩm thấu kép:

2 Các điều kiện kỹ thuật của thẩm thấu:

 Nhiệt độ nước thẩm thấu: 45-470C.

 Lượng nước thẩm thấu: 25-30%

B Lấy nước mía bằng pp khuyếch tán

Phương pháp khuyếch tán đã được sử dụng nhiều năm trong tất cả các nhà máy đường củ cải để trích ly đường từ lát củ cải.

1.Xử lý mía:

2.Khuyếch tán mía:

Có hai hệ thủ yếu: khuyếch tán mía và khuyếch tán bã.

Có hai hệ thủ yếu: khuyếch tán mía và khuyếch tán bã.

Khuyếch tán mía

 Khuyếch tán bã

3 Xử lý nước ép:

Hình11: Sơ đồ khuyếch tán bã BMA

Chương IV: LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

A NHIỆM VỤ LÀM SẠCH NƯỚC MÍA :

Nước mía hhợp chứa 13-15% chất tan Ngoài đường Saccarose, còn có những chất ko đường có tính chất lý hóa khác nhau.

Mục đích chủ yếu của làm sạch nước mía:

Loại tối đa chất ko đường

Loại tối đa chất ko đường

 Trung hòa nước mía hỗn hợp.

 Loại tất cả những chất rắn dạng lơ lửng

Nước mía hhợp chứa nhiều chất ko đường khác nhau do đó các phương pháp tách chất không đường cũng rất nhiều:

 Năm 1937, Lippman thống kê có trên 700 chất làm sạch

 Hiện nay có 3 phương pháp phổ biến:

 Hiện nay có 3 phương pháp phổ biến:

 Phương pháp vôi

 Phương pháp sunfit hóa

 Phương pháp cacbonat hóa

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÀM SẠCH NƯỚC MÍA

I TÁC DỤNG CỦA pH:

Thông thường nước mía hhợp có pH = 5,0-5,5.

Trong quá trình làm sạch do sự biến đổi của pH

 Nếu khống chế pH tốt

 Nếu khống chế pH không tốt

1 Ngưng kết chất keo:

1 Ngưng kết chất keo:

 Các chất keo trong nước mía chủ yếu là

 Chất keo trong nước mía chia 2 loại:

 Keo ko thuận nghịch:

 Keo thuận nghịch:

Để ngưng kết chất keo, thường…

 Dưới điều kiện pH nhất định, keo hấp phụ

 Ơû pH đẳng điện, keo ưu nước và không ưu nước sản sinh tác dụng trung hòa điện theo sơ đồ:

 Có 2 điểm pH làm ngưng tụ chất keo:

 pH  7:

 pH  7:

pH  11:

2 Làm chuyển hóa đường sacaroza:

 Nước mía trong môi trường acid (pH < 7) sẽ

Tốc độ phản ứng nghịch đảo biểu thị theo công thức sau:

 Tốc độ chuyển hóa phụ thuộc nồng độ ion H+, nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian.

 Khi đường bị chuyển hóa không chỉ gây…

 a x 

k dt

dx





3 Phân hủy đường Saccarose:

 Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, ở pH càng cao thì

 Sản phẩm phân hủy rất đa dạng và phức tạp

4 Sự phân hủy đường khử:

 Trong nước mía hỗn hợp có khoảng 0,3-2,4% đường khử.

 Khi pH của nước mía > 7 sẽ phát sinh

5 Tách loại chất không đường:

5 Tách loại chất không đường:

Ơû pH khác nhau có thể tách loại được các chất ko đường khác nhau:

 pH = 7-10 :

 pH = 7 :

II TÁC DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ

Khống chế tốt nhiệt độ có tác dụng chủ yếu sau:

Loại không khí

 Tăng nhanh các phản ứng

 Có tác dụng diệt trùng

 Có tác dụng diệt trùng

 Do t0 tăng làm tỷ trọng