LÀM SẠCH nước mía BẰNG PHƯƠNG PHÁP SULFITE hóa ACID

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG, BÁNH, KẸO


BÁO CÁO TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI:
LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SULFITE HÓA ACID TÍNH
GVHD : ThS NGUYỄN HƯŨ QUYỀN
SVTH : HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054
TRẦN MAI ĐĂNG 2005100431
TRỊNH ĐÌNH TRUNG TRỰC 2005100019
HÀ THẾ TRUNG 2005100100
LÊ THỊ HỒNG TRANG 2005100080
NHÓM 03 – LỚP 01DHTP3 – CHIỀU THỨ 4 – TIẾT 7,8,9



THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NGÀY 25 THÁNG 12 NĂM 2013


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i
DANH MỤC CÁC HÌNH ii
DANH MỤC CÁC BẢNG iii
Chương 1. TỔNG QUAN NGÀNH MÍA ĐƯỜNG VIỆT NAM 1
1.1. GIỚI THIỆU 1
1.1.1. Vùng nguyên liệu 1

1.1.2. Tình hình phát triển của vùng trồng mía 2
1.1.3. Các nhà máy đường 4
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA
8
2.1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LÀM SẠCH NƯỚC MÍA 8
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÀM SẠCH NƯỚC MÍA 9
2.2.1. Tác dụng của pH 9
2.2.1.1. Ngưng kết chất keo 9
2.2.1.2 . Làm chuyển hoá đường sacaroza 10
2.2.1.3. Làm phân huỷ sacaroza 11
2.2.1.4. Làm phân huỷ đường khử 11
2.2.1.5. Tách loại các chất không đường 12
2.2.2. Tác dụng của nhiệt độ 12
2.2.3. Tác dụng của các chất điện ly 13
2.2.3.1. Vôi 13


2.2.3.2. Lưu huỳnh đioxit SO2 15
2.2.3.3. CO2 (cacbonđioxit) 16
2.2.3.4.
25
PO
(Photphat pentaoxit) 18
Chương 3. LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SULFITE HÓA
ACID 19
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP 19
3.2. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG PHÁP SULFITE HÓA ACID 19
3.2.1. Điều kiện công nghệ của phương pháp SO2 20
3.2.1.1. Cho vôi sơ bộ 20
3.2.1.2. Gia nhiệt lần 1 21

3.2.1.3. Thông SO2 lần 1 21
3.2.1.4. Trung hóa nước mía 21
3.2.1.5. Tác dụng của gia nhiệt 2 21
3.2.1.6. Lắng & lọc 21
3.2.1.7. Gia nhiệt 3 22
3.2.1.8. Cô đặc 22
3.2.1.9. Thông SO2 lần hai 22
3.2.2. Những điều cần lưu ý khi đốt lưu huỳnh 22
3.2.2.1. Thành phần tạp chất trong lưu huỳnh 22
3.2.2.2. Điều chế SO2 22
3.2.2.3. Sự có mặt của nước khi đốt S 23
3.2.3. Ưu nhược điểm 23


3.2.4. Xử lý nước mía khó làm sạch theo phương pháp SO2 24
3.2.4.1. Nguyên nhân nước mía khó làm sạch 24
3.3. CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH TRONG KỸ THUẬT LÀM SẠCH NƯỚC
MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SULFITE HÓA ACID 25
3.3.1. Gia vôi 25
3.3.1.1. Thiết bị 26
3.3.2. Gia nhiệt 27
3.3.2.1. Tác dụng 28
3.3.2.2 Nhiệt độ gia nhiệt 29
3.3.2.3 Thiết bị gia nhiệt 29
3.3.2.4 Tính toán công nghệ bộ gia nhiệt 30
3.3.3 Thông khí SO2 31
3.3.3.1 Giai đoạn thông CO2 lần 1 31
3.3.3.2. Giai đoạn thông CO2 lần II 32
3.3.3.3. Thiết bị thông SO2 33
3.3.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thông SO2 37

3.3.3.5. Tính toán công nghệ quá trình thông SO2 39
3.4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ LÀM SẠCH 47
3.4.1. Chênh lệch độ sạch của nước mía trong và nước mía hỗn hợp 47
3.4.2. Sự biến đổi hàm lượng đường hoàn nguyên 48
3.4.3. Sự biến đổi màu 48
3.4.4. Độ đục trong 49


3.4.5. Tình hình biến đổi hàm lượng các chất phi đường trước và sau làm sạch
50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52


LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một quốc gia có truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời. Cùng
với sự phát triển của ngành đường trên thế giới nước ta sẽ có một nền công nghiệp đường
tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu về lượng đường sử dụng cho nhân dân và góp phần xây
dựng cho sự phát triển kinh tế nước ta.
Hiện nay có rất nhiều nhà máy đường ra đời để phần nào đáp ứng nhu cầu sử dụng
đường ngày càng tăng của người tiêu dùng cả nước. Theo sau sự phát triển của ngành
đường luôn đi kèm với công nghệ sản xuất, trong đó có một khâu rất quan trọng trong
công nghệ sản xuất đường đó là quá trình làm sạch nước mía bằng phương pháp sulfite
hóa. Quá trình này cơ bản hiện nay có ba phương pháp là sulfite hóa acid, sulfite hóa
kiềm nhẹ và sulfite hóa kiềm nặng. Tuy nhiên, hiện nay các nhà máy đường ở miền Nam
thường sử dụng phương pháp sulfite hóa lưu trình acid tính cho công nghệ của nhà máy
mình.
Nắm bắt được tình hình đó, nay nhóm chúng em đã cố gắng tìm hiểu thật sâu sắc
về lưu trình sulfite hóa acid này để phần nào làm rõ vấn đề cũng như qua bài tiểu luận
này có thể có một nền tảng kiến thức vững vàng về vấn đề làm sạch nước mía trong các
nhà máy đường ở miền Nam nói chung và cả nước nói riêng.

Bài tiểu luận được chia làm ba chương chính:
- Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH MÍA ĐƯỜNG VIỆC NAM
- Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH
NƯỚC MÍA.
- Chương 3. LÀM SẠCH NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUFITE
HÓA ACID.
Dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức có hạn nên rất khó tránh khỏi những
sai sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ Thầy để bài tiểu luận
này được hoàn chỉnh và đầy đủ hơn.
TẬP THỂ NHÓM

i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Chữ ký của giáo viên hướng dẫn
(Ký tên)

ii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ tác dụng trung hòa điện của chất keo 10
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ của phương pháp sulfite hóa acid 20
Hình 3.2. Thiết bị gia vôi 27
Hình 3.3. Bộ trung hòa đường ống kiểu nằm ngang 35
Hình 3.4. Bộ trung hòa đường ống kiểu SH – T 36
Hình 3.5. Thiết bị lắng ngắt đoạn 40
Hình 3.6. Bể lắng hở 41
Hình 3.7. Máy lọc ép kiểu khung 43
Hình 3.8. Máy lọc hút chân không kiểu vòng đai 44

iii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tình hình phát triển của các vùng thâm canh mía 2
Bảng 1.2. Sản lượng đường của các nhà máy theo khu vực 5
Bảng 2.1. Tốc độ chuyển hoá sacaroza của các axit khác nhau 11
Bảng 3.1. Độ hòa tan của SO2 trong nước ở nhiệt độ khác nhau 38

Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền

1

Chương 1. TỔNG QUAN NGÀNH MÍA ĐƯỜNG VIỆT NAM
1.1. GIỚI THIỆU
1.1.1. Vùng nguyên liệu
Mở rộng vùng trồng mía là mục tiêu rất quan trọng, bởi vùng trồng mía có mối
quan hệ rất chặt chẽvới các nhà máy đường. Quy mô vùng trồng mía càng phù hợp với
công suất thiết kế của nhà máy, thì nhà máy càng hoạt động hiệu quả.
Theo báo cáo của Cục trồng trọt, Bộ NN&PTNT, diện tích vùng trồng mía của
nước ta tăng khá mạnh. Đến cuối vụ 2011/2012 diện tích vùng trồng cả nước đạt khoảng
283,2 nghìn héc ta, tăng 4,3% so với niên vụ trước đó. Năng suất mía bình quân cả nước
đạt 62,4 tấn/ha, sản lượng mía cả nước được 17,5 triệu tấn, tăng so với vụ trước gần 2
tấn/ha. Sản lượng mía ép công nghiệp đạt 14,5 triệu tấn, sản xuất được 1.306.240 tấn
đường. So với vụ trước, lượng mía ép công nghiệp tăng gần 2 triệu tấn, sản lượng đường
tăng 155.780 tấn. Đây là vụ mía thắng lợi nhất về năng suất, sản lượng mía từ trong vòng
5 năm gần đây.
Theo số liệu tổng hợp trên 25 tỉnh thành có nhà máy đường, tổng diện tích trồng
mía đạt 271 nghìn héc ta (95,7% diện tích cả nước), trong đó diện tích mà các nhà máy
đầu tư hoặc ký hợp đồng bao tiêu với người nông dân đạt 234,2 nghìn héc ta (82,7% diện
tích cả nước), tăng 7,1% so với niên vụ trước. Sản lượng mía thu hoạch đạt 16,9 triệu
tấn, tăng 12,34% và sản lượng đường sản xuất đạt 1.295.878 tấn, tăng 12,26% so với
niên vụ trước. Sau năm 2011 được coi là rất thành công trong sản xuất và kinh doanh,
nhiều công ty đường đã đầu tư vùng trồng mía, nâng cao công suất nhà máy nên các chỉ
tiêu của niên vụ năm nay đều tăng nhanh hơn hẳn năm trước.
Tuy nhiên, niên vụ 2011/2012 vẫn tồn tại một số khó khăn:
- Tình trạng nhà máy không đủ nguyên liệu dẫn đến mua xô, mua theo hai giá
trong vùng và ngoài vùng vẫn tồn tại. Vùng của nhà máy thì mua với giá thấp, ngoài
vùng nhà máy thì mua giá cao để có nguyên liệu, gây hệ quả xấu cho việc đầu tư xây
dựng vùng nguyên liệu làm cho nông dân không yên tâm đầu tư phát triển vùng nguyên
liệu, từ đó không nâng cao được chất lượng cây mía.

Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
2

- Tình trạng tranh mua nguyên liệu giữa các nhà máy dẫn đến tình trạng chặt ép
mía non, mía lẫn tạp chất cao, hoặc một số nơi khác nhà máy ngừng thu mua mía khiến
mía nằm phơi nắng tại ruộng cả tháng mới được đưa vào ép nên chữ đường giảm, tỷ lệ
tiêu hao mía đường cao.
Thời tiết một số nơi không thuận lợi dẫn đến cháy mía, khiến người nông dân và
nhà máy chịu thiệt hại khá lớn. Theo thông tin từ các nhà máy đường Biên Hòa và
Buorbon, năm nay tỷ lệ mía cháy tại ruộng một số nơi trên địa bàn tỉnh Tây Ninh, Long
An lên đến hơn 20%.
1.1.2. Tình hình phát triển của vùng trồng mía
Mía là cây công nghiệp phù hợp với thời tiết và điều kiện đất đai trải rộng trên cả
ba miền Bắc, Trung và Nam bộ. Dưới đây là kết quả niên vụ 2011/2012 chi tiết trên 6
khu vực.
Bảng 1.1. Tình hình phát triển của các vùng thâm canh mía
ST
T
Vùng sản xuất
Diện tích
(ha)
Tỷ
trọng
Năng
suất
(tấn/ha)
Chữ
đường
Sản lượng
mía (tấn)

Tỷ
trọng

Cả nước
270.961



62.4

9.6
16.901.259

1
Miền Bắc

26.294


9,7%


61,0


10,5


1.528.306

9,0%



Miền núi phía
Bắc

26.294


9,7%


61,0


10,5


1.528.306


9,0%


2

Miền Trung

151.618


56,0%


53,7


10,5


8.193.936

48,5%

Bắc Trung bộ
54.383
20,1%
61,3
10,8
2.962.506
17,5%

Duyên hải miền
Trung
51.961
19,2%
52,0
10,0

2,601,503
15,4%
Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
3


Tây Nguyên
45.274
16,7%
55,8
10,9
2.630.404
15,6%
3
Miền Nam
93.049
34,3%
79,1
9,3
7.178.990
42,5%

Đông Nam Bộ
34.395
12,7%
66,5
9,3
2.329.435
13,8%

Đồng bằng sông
Cửu Long
58.654
21,6%
87,4
9,4
4.849.555
28,7%
Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long là vùng trồng mía lớn nhất của cả nước,
với diện tích chiếm tỷ trọng đến 21,6% diện tích, sản lượng mía thu hoạch chiếm tỷ trọng
28,7% so với cả nước. Đặc biệt, năng suất bình quân nơi đây đạt 87,4 tấn/ha, cao hơn
đến 40,1% so với năng suất bình quân cả nước.
Năng suất chính là điểm nổi bật nhất của khu vực này trong những năm gần đây.
Một số nhà máy còn báo cáo đạt năng suất tới hơn 90 tấn/ha, ví dụ như tại nhà máy Sóc
Trăng, Trà Vinh đạt năng suất 95 tấn/ha). Khu vực này có hai mùa trồng mía, mùa vụ
chính diễn ra trong giai đoạn trước mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 6), cây mía sau khi
trồng khoảng 10-12 tháng là có thể thu hoạch. Ở một số nơi đất thấp còn một vụ phụ là
trồng những giống mía có thời gian thu hoạch khoảng 8 tháng, thời gian trồng ngay sau
mùa lũ (lũ về khoảng tháng 9, 10), trước lũ năm sau thì thu hoạch mía.
Khu vực Bắc Trung Bộ là vùng trồng mía lớn thứ hai cả nước, chủ yếu tập trung
ở hai tỉnh Thanh Hóa và Nghệ An với diện tích đạt gần 54,4 ha (tỷ trọng 20,1%), sản
lượng mía đạt 2,96 triệu tấn (tỷ trọng 17,5%). Điểm nổi bật của khu vực này là chữ
đường luôn đạt khá cao, bình quân khoảng 10,8 ccs, tuy nhiên điểm yếu nhất là năng
suất. Niên vụ 2011/2012, cho dù được đầu tư thâm canh tốt nên khu vực này đã tăng
được năng suất bình quân lên 54,6 tấn/ha, tuy nhiên so với các vùng khác thì vẫn còn rất
thấp.
Khu vực Đông Nam Bộ có diện tích 34,4 nghìn héc ta (tỷ trọng 12,7%), tập trung
chủ yếu ở tỉnh Tây Ninh (gần 23,9 nghìn héc ta), còn lại là tỉnh Đồng Nai. Tuy nhiên,
trong niên vụ năm nay, diện tích lại giảm 1,9% do tình trạng mía cháy tại nhiều nơi trên
địa bàn tỉnh Tây Ninh, khiến diện tích nơi đây giảm khoảng 6,1%. Tuy nhiên, năng suất

mía ở khu vực này vẫn đạt bình quân 66,5 tấn/ha, do người dân nơi đây được các công
ty đường hỗ trợ về kỹ thuật, giống mía, công cụ và vốn nên vùng trồng của họ có năng
Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
4

suất mía cao hơn so với các vùng khác. Khu vực này hiện đang có thêm một lợi thế là
mở rộng vùng trồng mía sang Campuchia (dự án của cả 2 công ty đường Biên Hòa và
Đường Buorbon Tây Ninh).
Khu vực Tây Nguyên là nơi có tốc độ tăng trưởng lớn nhất cả nước về sản lượng
mía năm nay. Tuy cây mía gặp phải sự canh tranh lớn từ cây cà phê và sắn lát nhưng
diện tích trồng mía nơi đây vẫn đạt hơn 45 nghìn héc ta, tăng 19,1% so với niên vụ trước,
sản lượng mía đạt hơn 2 triệu tấn, tăng đến 28,9% so với niên vụ trước.
Khu vực duyên hải miền Trung: các vùng trồng mía ở khu vực này dọc ven
biển trên phạm vi 6 tỉnh từ Quảng Ngãi đến Phan Rang, ngoại trừ công ty đường Quảng
Ngãi có một nhà máy đường hoạt động trên địa bàn tỉnh Gia Lai (khu vực Tây Nguyên).
Niên vụ 2011/2012, khu vực này không có biến động lớn so với niên vụ trước, diện tích
vùng trồng chỉ tăng 1,5% nhưng sản lượng mía lại giảm khoảng 0,5%.
Khu vực miền núi phía Bắc là vùng có diện tích trồng mía tăng mạnh nhất,
nhưng chủ yếu do một nhà máy của công ty Đường Tuyên Quang hoạt động trở lại sau
khi đã ngừng hoạt động trong niên vụ trước (để sáp nhập vào công ty Đường Sơn
Dương). Niên vụ 2011/2012, diện tích khu vực này tăng 31,8%, sản lượng mía tăng
28,3%.
1.1.3. Các nhà máy đường
Theo quy hoạch đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 trong QĐ
124/2012/QĐ-TTg, nhà nước chủ trương không xây dựng thêm nhà máy đường. Hiện
nay cả nước có 37 nhà máy đường đang hoạt động, phân bố rộng ở cả 3 miền đất nước,
khoảng cách giữa các nhà máy khá lớn, trừ khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Các nhà
máy đường có thể hoạt động tối đa 6 tháng tùy từng vùng miền, bình quân chỉ khoảng 4
đến 5 tháng từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, sau đó nhà máy nghỉ bảo dưỡng
(trừ một số nơi đất thấp ở đồng bằng sông Cửu Long có thể thu hoạch thêm một vụ mía

trong tháng 7 và tháng 8, hoặc 1 số nơi nhà máy hoạt động muộn để tận dụng mía cuối
vụ).

Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
5


Bảng 1.2. Sản lượng đường của các nhà máy theo khu vực

Số lượng
nhà máy
Diện tích
(ha)
Diện tích
BQ/nhà
máy
Tổng công
suất (tấn
mía /ngày)
Sản lượng
đường
(tấn)
Tỷ lệ
mía/đường
bq


CẢ
NƯỚC
37

234.243
6.331
129.900
1.295.878
0,1
Miền núi
phía Bắc
4
15.499
3.875
7.000
91.150
9,9
Bắc Trung
Bộ
6
51.941
8.657
31.100
260.010
10,7
Duyên hải
miền
Trung
8
60.767
7.596
28.800
298.790
11,1

Tây
Nguyên
5
36.223
7.245
19.400
181.430
10,8
Đông Nam
Bộ
5
29.668
5.934
18.000
168.220
11,8
Đồng bằng
sông Cửu
Long
9
40.145
4.461
25.600
296.278
12,0
Nguồn: Bộ NN & PTNT niên vụ 2011/2012
Việc cung cấp đủ nguyên liệu mía cho nhà máy và việc phát triển vùng trồng mía
phù hợp với công suất thiết kế nhà máy rất quan trọng. Theo nhiều chuyên gia trong
ngành, quy mô nhà máy càng lớn thì hoạt động càng hiệu quả, tuy nhiên, các nhà máy
đường không thể tự ý nâng quy mô và công suất nếu vùng trồng tại đó không có tiềm

năng mở rộng tương ứng.
Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
6

Điểm đáng chú ý nhất trong niên vụ năm nay là rất nhiều nhà máy đã nâng công
suất ép mía. Theo số liệu tổng kết niên vụ 2011/2012, có 21/37 nhà máy đã nâng công
suất, trong đó có nhiều nhà máy đã nâng lên mức rất cao so với năm trước trước, ví dụ
như nhà mấy đường Lam Sơn nâng công suất thêm 50%, nhà máy đường Biên Hòa – Trị
An nâng thêm 48%, nhà máy đường Sơn La nâng thêm gần 47%, nhà máy đường AN
Khê – Gia Lai (trực thuộc công ty đường Quảng Ngãi) nâng thêm gần 43%.
Theo báo cáo tổng kết ngành mía đường niên vụ 2011/2012, tổng công suất thiết
kế của các nhà máy đạt 129.900 tấn mía ép/ngày, tương đương sản lượng mía ép khoảng
19 – 20 triệu tấn/năm. Thực tế cả niên vụ, tổng sản lượng mía mà các nhà máy đã ép đạt
14,5 triệu tấn, như vậy bình quân một nhà máy đường hoạt động với công suất thực bằng
72,5 - 74,4% công suất thiết kế. Nói cách khác, vùng trồng mía mới chỉ cung cấp bình
khoảng 3/4 lượng nguyên liệu cần thiết cho các nhà máy đường trên cả nước.
Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long tập trung 9 nhà máy, tổng công suất thiết kế
25.600 tấn mía ép/ngày, nhưng diện tích vùng trồng mía bình quân một nhà máy chỉ hơn
4 nghìn héc ta, thấp hơn rất nhiều so với các vùng khác (trừ miền núi phía Bắc). Sức ép
cạnh tranh cũng rất cao dẫn đến tình trạng các nhà máy thường vào vụ sớm, ép mía non
dẫn đến chữ đường thấp, hiệu suất thu hồi đường trên mía rất thấp, tỷ lệ tiêu hao cao, ví
dụ như nhà máy Đường Long Mỹ Phát tỷ lệ tiêu hao lên đến 14 mía/đường, nhà máy
Đường NIVL 13,5 mía/đường, còn bình quân cả vùng là 12 mía/đường.
Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích vùng trồng mía lớn nhất, năng
suất cao nhất nước nhưng năm nay sản lượng đường nơi đây chỉ chiếm tỷ trọng 22,9%
sau khu vực duyên hải miền Trung, và không thực sự vượt trội so với khu vực Bắc Trung
Bộ.
Vùng Đông Nam Bộ có 5 nhà máy thuộc 3 công ty đường, trong đó hai công ty
thuộc loại có quy mô lớn và thương hiệu nổi tiếng là Đường Biên Hòa (BHS) và Đường
Buorbon Tây Ninh (SBT). Thuận lợi lớn nhất của các công ty này là nhà máy được đặt

ngay sát tam giác kinh tế trọng điểm Tp.HCM – Đồng Nai - Bình Dương. Hiện rất nhiều
công ty công nghiệp thực phẩm lớn như Coca, Pepsi, Red Bull, URC Việt Nam,
Vinacafe, Vinamilk đều là đối tác truyền thống của BHS và SBT. Tuy nhiên, các nhà
Chương 1. Tổng quan ngành mía đường GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
7

máy đang gặp phải là điều kiện đất đai và thời tiết. Cụ thể, tình trạng cháy mía đã diễn
ra trên diện rộng, lượng mía cháy chuyển về các nhà máy của hai doanh nghiệp trên
chiếm tới 20% và 30% tổng lượng mía, khiến tỷ lệ tiêu hao mía đường cao hơn và sản
lượng đường giảm so với năm trước.
Các nhà máy ở những khu vực khác, nói chung tuy vẫn gặp những khó khăn mang
tính đặc trưng vùng miền, ví dụ như sự cạnh tranh của cây lúa ở Đồng bằng sông Hồng,
cây sắn ở khu vực Tây nguyên, hay mưa bão hàng năm ở các tỉnh duyên hải miền Trung,
nhưng trong niên vụ 2011/2012 vẫn đạt những kết quả rất tích cực.
Như vậy, những năm vừa qua nhiều nhà máy đường hiện đại có công suất lớn
được xây dựng. Nhưng theo số liệu thống kê thì sản lượng đường sản xuất trong nước
vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ nội bộ. Trong thời gian gần đây ngành đường
gặp tình trạng khó 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 tồn đọng sản phẩm, nhà máy sản xuất cầm chừng, nông dân không bán
được sản phẩm mía trồng dẫn đến chán đầu tư hoặc chuyển đổi giống cây trồng có giá
trị kinh tế hơn, từ đó diện tích 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 từng bước mức dinh dưỡng trong khẩu phần ăn hàng ngày, tạo điều kiện cho các
ngành kinh tế khác phát triển, tận dụng đất hoang đồi trọc và đất nông nghiệp có hiệu
quả thấp so với trồng 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 với sản xuất công nghiệp.

Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
8

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC
MÍA
2.1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC 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
hoá khác nhau, trong đó chất keo chiếm 1 tỉ lệ đáng kể (0,03 - 0,5%). Khi thao tác không
bình thường, ví dụ, ở nhiệt độ cao, chất không tan biến thành chất tan, và như vậy làm
tăng hàm lượng keo trong dung dịch.
Hoạt động của vi sinh vật trong nước mía cũng tạo nên các chất keo khác nhau,
đặc biệt levan và dextan.
Chất keo gây nhiều ảnh hưởng không tốt đối với sản xuất đường: lọc nước mía,
phân mật và kết tinh đường khó khăn, nước mía có nhiều bọt, giảm hiệu suất tẩy màu,
tinh chế đường thô khó khăn.
Sự có mặt của những chất không đường trong nước mía dẫn đến sự bốc hơi, kết
tinh đường khó khăn và không kinh tế.
Chất không đường làm tăng độ hoà tan của đường sacaroza, tăng mật cuối, tăng
tổn thất đường trong mật cuối.
Trong nước mía còn có vụn mía, khi đun nóng chúng kết tụ lại.Tất cả những chất
không đường 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
trung hoà 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
hoạt tính bề mặt và chất keo.
Trung hoà nước mía hỗn hợp.
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền

9

Loại tất cả những chất rắn dạng lơ lửng trong nước mía.
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÀM SẠCH NƯỚC MÍA
2.2.1. 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:
2.2.1.1. Ngưng kết chất keo
Chất keo trong nước mía chia làm 2 loại : keo thuận nghịch và keo không thuận
nghịch. 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, có khả năng trở lại trạng thái ban đầu.
Chất keo trong nước mía chia làm 2 loại : keo thuận nghịch và keo không thuận
nghịch .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, có khả năng trở lại trạng thái ban đầu.
Keo tồn tại trong nước mía và ở trang thái ổn định khi keo mang điện tích hoặc
có lớp nước bao bọc bên ngoài. Nếu vì 1 nguyên nhân nào đó, keo mất các tính chất trên
và sẽ bị ngưng kết.
Để ngưng kết keo, thường cho vào nước mía những chất điện li để thay đổi pH
của môi trường. Dưới điều kiện pH nhất định, keo hấp phụ chất điện ly và dẫn đến trạng
thái trung hoà điện. Lúc đó, keo mất trạng thái ổn định va ngưng kết. Ở trị số pH làm
chất keo ngưng kết gọi là pH đẳng điện. Điểm đẳng điện của các chất keo khác nhau thì
khác nhau. (pHanbumin = 4,6  4,9 ; pHasparagin = 3 ).
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
10

Ở pH đẳng điện, đối với keo ưa nướcvà không ưa nước, sản sinh tác dụng trung
hoà điện theo sơ đồ sau:
Hình 2.1. Sơ đồ tác dụng trung hòa 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
trong môi trường kiềm mạnh. Điểm này không gọi là điểm đẳng điện vì lúc đó trong
nước mía có đường sa ca roza và lượng vôi nhiều sẽ tạo thành hợp chất có tính hấp phụ
protein tạo thành kết 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.
2.2.1.2 . Làm chuyển hoá đường sacaroza
Khi nước mía ở môi trường axit (pH< 7) sẽ làm chuyển hoá đường sacaroza và
tạo thành hỗn hợp đường glucoza và fructoza gọi là phản ứng nghịch đảo:
Keo ưa nước
Keo ngưng tụ
Kết tủa
Keo không
ưa nước
Mất nước
Mất nước
Trung hòa điện
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
11

[]
12 22 11 2 6 12 6 6 12 6
H
C H O H O C H O C H O


  

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 sẽ làm chuyển hoá sac a roza với tốc độ khác nhau. VD: Nếu lấy tốc độ chuyển
hoá sacaroza của HCl là 100 thì tốc độ chuyển hoá của các axit khác như ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Tốc độ chuyển hoá sacaroza của các axit khác nhau
Tên axit
Tốc độ chuyển hoá
Tên axit
Tốc độ chuyển hoá
HCl
H
2
SO
3
( COOH )
2

H
3
PO
4
Axit tactric
A xit nitric
100,0

30,4
18,60
6,20
3,08
1,72
Axit focmic.
Axit malic.
Axit lactic.
Axit suxinic.
Axit axetic.

1,53
1.27
1,07
0,55
0,40
Nguồn: TS Trương Thị Minh Hạnh, Giáo trình công nghệ sản xuất đường bánh kẹo,
Khoa hóa, ĐH Cần Thơ
Đường bị chuyển hoá không chỉ gây tổn thất đường mà còn giảm độ tinh khiết
của mật chè và ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh đường.Sự tồn tại của glucoza và fructoza
trong mật cuối là hậu quả của sự chuyển hoá sacaroza.
2.2.1.3. Làm phân huỷ sacaroza
Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân huỷ.
Khi pH càng 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, axit trioxiglutaric, axit trioxibuteric, axit axetic, axit focmic v v Những sản
phẩm đó có thể tiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của oxi không khí.
2.2.1.4. Làm phân huỷ đường khử
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
12

Trong nước mía hỗn hợp có chừng 0,3  2,4% đường khử. Khi nước mía ở môi
trường axit, sự tồn tại của đường khử tương đối ổn định. Ở pH = 3 đường khử ổn định
nhất. Nếu pH của nước mía hay dung dịch đường vượt quá 7 sẽ phát sinh các phản ứng
phân huỷ đường khử, sự phân huỷ này dựa vào pH hay nhiệt độ. Tốc độ phân huỷ của
đường khử trong 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.
2.2.1.5. Tách loại các chất không đường
Đối với pH khác nhau, có thể tách loại được các chất không đường khác nhau.
Khi pH = 7 -10, các muối vô cơ của Al
2
O
3
, P
2
O
5
, SiO
2
, Fe
2
O
3
, MgO dễ bị tách
loại trong đó Al
2
O
3
, P
2

O
5
, SiO
2
có thể bị loại hơn 95%, còn Fe
2
O
3
, 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.
Khi chọn pH thích hợp để loại chất không đường, không nên tách loại đơn độc
từng chất mà phải xét 1 cách toàn diện để tách loại nhiều chất không đường.
Hiệu quả tách loại chất không đường còn phụ thuộc vào giống mía và hiệu quả
làm sạch có thể biểu thị bằng hiệu quả loại chất không đường.
2.2.2. Tác dụng của nhiệt độ
Phương pháp dùng nhiệt để làm sạch nước mía là một trong những phương pháp
quan trọng. Để đảm bão chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất thu hồi đường cần
khống chế điều kiện nhiệt độ.
Khống chế nhiệt độ tốt sẽ thu được những tác dụng chính sau:
a) Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt. Tăng nhanh các quá trình
phản ứng hoá học.
Ví dụ: Tạo thành CaSO
3
và CaCO
3
kết tủa, trong các phương pháp làm sạch.
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền

13

b) Có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật
vào nước mía.
c) Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ,
tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa.
Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thường gặp các trường hợp không tốt sau:
- Nước mía ở pH = 5  5,5 có tính axit, dưới tác dụng nhiệt, đường sacaroza bị
chuyển hoá tăng tổn thất đường.
- Nếu thời gian tác dụng nhiệt kéo dài, và ở nhiệt độ cao thường sinh ra hiện tượng
caramen hoá ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía, làm nước mía có màu sẫm.
- Trong NMHH có chứa hàm lượng đường khử nhất định, dưới tác dụng của nhiệt
độ, đặc biệt ở nhiệt độ cao, đường khử bị phân huỷ tạo các chất màu và các axit
hữu cơ.
- Đun nóng nước mía có tác dụng thuỷ phân vụn mía, sản sinh chất keo.
2.2.3. Tác dụng của các chất điện ly
2.2.3.1. Vôi
Vôi là hóa chất quan trọng được dùng nhiều trong sản xuất đường. Các phương
pháp sản xuất đường hiện nay đều dùng vôi.
Vôi là chất vô định hình có độ phân tán cao. Khi hòa tan trong nước có tính chất
keo. Độ hòa tan của vôi trong nước còn giảm khi nhiệt độ tăng. Herzfelt tìm được công
thức độ hòa tan của vôi phụ thuộc vào nhiệt độ.
Z = 0,1394 - 0,000649t - 0,00000157t
2
Trong đó: Z : độ hòa tan của vôi
t : nhiệt độ,
0
C.
Ngoài ra độ hòa tan của vôi còn phụ thuộc vào hàm lượng chất khô của dung dịch,
nồng độ đường sacaroza và chất không đường.

Độ hòa tan của vôi tăng khi nhiệt độ giảm và nồng độ của đường và chất không
đường tăng.
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
14

Tác dụng của vôi:
- Trung hòa các axit hữu cơ và vô cơ.
- Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo.
- Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hóa đường
sacaroza.
- Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường, đặc biệt protein, pectin, chất màu
và những axit tạo muối không tan.
- Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hóa, amit. Do đó để
hạn chế sự phân hủy đường cần có những phương án cho vôi thích hợp: cho vôi
vào nước mía lạnh, cho vôi vào nước mía nóng, cho vôi phân đoạn
- Tác dụng cơ học: Những chất kết tủa được tạo thành có tác dụng kéo theo những
chất lơ lửng và những chất không đường khác.
- Sát trùng nưóc mía: Với độ kiềm khi có 0,35% CaO, phần lớn vi sinh vật không
sing trưởng. Tuy nhiên có trường hợp phải dùng đến lượng 0,8% CaO.
Tác dụng của ion Ca
2+
Những phản ứng do tác động của ion Ca
2+
thuộc loại phản ứng kết tủa và đông
tụ. Ion Ca
2+
có thể phản ứng với những anion để tạo ra muối canxi là những chất không
tan:
2
2

2Ca A CaA

 

Trong đó A: anion.
Tùy theo độ hòa tan của muối canxi trong nưóc mía, có thể chia làm 3 nhóm như sau:
- Muối canxi không tan: muối cacbonat, oxalat, sunfat hoặc photphat canxi.
- Muối canxi khó tan: muối của axit glicolic, glioxilic, malonic, adipic, sucxinic,
tricacboxilic và hidroxixitronic.
- Muối ccanxi dễ tan như muối Canxi của các axit focnic, propionic, lactic, butiric,
glutaric, sacarinic, asfactic và glutamic.
Tác dụng của ion OH
—
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
15

Ion OH
-
từ nước vôi cho vào nước mía có tác dụng trung hòa axit tự do. Ion OH
-

tác dụng với ion kim loại tạo thành muối.
2Al
3+
+ 3[Ca
2+
+ 2(OH)
-
= 2Al(OH)
3

+ 3Ca
2+

Mg
2+
+ Ca
2+
+ 2(OH)
-
= 2Mg(OH)
2
+ Ca
2+
Những ion trên tồn tại trong dung dịch ở dạng hidroxit.
Nếu trong dung dịch thừa vôi sẽ tạo những phản ứng kiềm và sẽ dẫn đến hàng
loạt phản ứng phân hủy.
2.2.3.2. Lưu huỳnh đioxit SO
2
SO
2
dùng trong sản xuất đường có thể ở dạng khí, lỏng hoặc muối (NaHSO
3
,
Na
2
SO
3
, Na
2
S

2
O
4
), và hiện nay thường dùng nhất là dạng khí.
SO
2
có khả năng giảm pH (mà ở trị số pH thấp hiệu quả tẩy màu tốt hơn) nên khí
SO
2
tác dụng mạnh hơn NaHSO
3
và Na
2
SO
3
.
Tác dụng của SO
2
:
- Tạo kết tủa CaSO
3
có tính hấp phụ :
Khi cho SO
2
vào nước mía có vôi dư, phản ứng xảy ra như sau:
Ca(OH)
2
+ H
2
SO

3
= CaSO
3
+ 2H
2
O
CaSO
3
là chất kết tủa có khả năng hấp phụ các chất không đường, chất màu và
chất keo có trong dung dịch.
- Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch:
Nước mía sau khi trung hòa, một phần chất keo bị loại nên làm giảm độ nhớt mật
chè. Hơn nữa trong nước mía có hàm lượng kali, canxi nhất định. Sau khi thông khí SO
2
tạo thành canxi sunfit và kali sunfit:
K
2
CO
3
+ H
2
SO
3
= K
2
SO
3
+ CO
2
+ H

2
O
CaCO
3
+ H
2
SO
3
= CaSO
3
+ CO
2
+ H
2
O
Chương 2. Làm sạch nước mía GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
16

Sự thay đổi từ muối K
2
CO
3
, CaSO
3
thành K
2
SO
3
, CaSO
3

có ý nghĩa quan trọng. Muối
cacbonat có khả năng tạo mật lớn và có ảnh hưởng đến màu sắc của dung dịch đường.
Muối sunfit khả năng tạo mật kém và lại có khả năng làm giảm độ kiềm và độ nhớt của
mât chè, có lợi cho thao tác nấu đường và kết tinh, đồng thời hạn chế sự phát triển của
sinh vật.
- Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu:
Tẩy màu : SO
2
là chất khử có khả năng biến chất màu của nước mía hoặc mật chè
thành chất không màu sắc hoặc màu nhạt hơn. Có thể biểu diển sự khử theo sơ đồ sau:
SO
2
+ H
2
O = H
+
+ HSO
3
-

HSO
3
-
+H
2
O = HSO
4
-
+ H
2

Nhưng những chất màu bị khử, dưới tác dụng của oxi không khí lại trở thành chất
màu. Điều đó giúp ta giải thích được hiện tượng sinh màu trong thời gian bão quản đường
thành phẩm sản xuất theo phương pháp SO
2
. Đối với mật chè và đường non hiện tượng
trở lại màu trên không nhiều.
H
2
SO
3
và muối của nó khử màu kém hơn Na
2
S
2
O
4
vì từ hidrosunfit sản sinh đến
6 nguyên tử hidro.
Na
2
S
2
O
4
= 2Na
+
+ S
2
O
4

2-

S
2
O
4
2-
+ 4H
2
O = 2HSO
4
-
+3H
2

Ngăn ngừa sự tạo màu:
SO
2
không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự sinh màu, tác dụng này còn
quan trọng hơn cả sự khử màu.
2.2.3.3. CO
2
(cacbonđioxit)
Khí CO
2
được sản xuất từ lò vôi của nhà máy đường. Trước khi phản ứng CO
2

cần được hòa tan trong nước. Do đó về mặt kỹ thuật sự hấp thụ CO
2

trong dung dịch
kiềm có ý nghĩa quan trọng.