Cong nghe duong mia banh keo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PGS. NGUYEN NGO

aA. A
CONG NGHE

ree
z


Em
<
fe)
Ps
-
a
©
a §
a

= 4

a
a

<

=]
b4

=
mm
r4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PGS. NGUYỄN NGỘ

CƠNG NGHỆ ĐƯỜNG MÍA

NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA - HÀ NỘI

Bản quyển thuộc về Trương Pai hoc Bach Khoa - Hà Nội.
Mọi hình thức xuất bản, sao chụp mà khơng có sự cho phép bằng

văn bản của trương là vi phạm pháp luật.

Mã số: 138 - 2011/CXB/107 — 56/BKHN

Biên mục trên xuất bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam
Nguyễn Ngộ

Cơng nghệ đường mía / Nguyễn Ngộ. - H. : Bách khoa Hà Nội,
2011. - 272tr. : hình vẽ, bảng ; 24cm

Thư mục: tr. 270-271
1. Đường mía 2. Cơng nghệ 3. Qui trình sản xuất
664 - dcl4

BKB002ip-CIP

LỜI NÓI ĐẦU

Năm 1995, nhà nước triển khai chương trình mía đường Quốc gia với nhiều để
án phát triển tích cực, nhờ vậy, chỉ sau 5 năm thực hiện, ngành công nghiệp đường

nước ta đã phát triển một cách nhanh chóng và mạnh mẽ. Tồn quốc xây dựng được 44

nhà máy đường mía và hai nhà máy đường luyện, sản xuất đủ tiêu dùng trong nước,
chấm đứt hoàn toàn việc nhập khẩu đường. Hiện nay, nhiều nhà máy đã được trang bị

những thiết bị hiện đại mang tính tự động hóa cao, đồng thời áp dụng nhiều công nghệ

mới trên thế giới vào sản xuất. Có thể nói, một số nhà máy đường ở nước ta đã có thể
sánh ngang tầm với những nhà máy hiện đại ở khu vực Châu Á.

Ngành đường phát triển nhanh chóng tất yếu địi hỏi một đội ngũ lao động có

trình độ cao. Vì vậy, các cán bộ ngành đường cần trang bị cho mình một nền tảng kiến

thức khoa học cơng nghệ vững vàng, đồng thời tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm thực
tiễn phong phú để có thể phục vụ hiệu qua cho ngành công nghiệp đường nước nhà.

Đáp ứng một phần u cầu đó, chúng tơi biên soạn cuốn Cơng nghé đường mía
dùng làm tài liệu học tập và giảng dạy mơn Cơng nghệ đường mía cho giảng viên và
sinh viên các trường Đại học, đồng thời là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư, cán bộ kỹ

thuật, cán bộ quản lý của Viện nghiên cứu và các nhà máy đường.

Nội dung chủ yếu của cuốn sách được chia làm 5 phần, mỗi phần giới thiệu một

khâu trong quy trình sản xuất đường hiện đại từ khâu nguyên liệu mía đến chế luyện
đường. Tất cả những lý luận cơ bản, những cơng nghệ mới và thiết bị mới của quy

trình đều được trình bày một cách rõ ràng và có hệ thống.

Trong q trình biên soạn, chúng tơi đã cố gắng tham khảo tài liệu ngành đường
trong nước và trên thế giới, đồng thời dựa vào kinh nghiệm trong những năm giảng

đạy ở trường đại học và kinh nghiệm thực tiễn phong phú thu thập được qua nhiều
năm làm tư vấn cho một số nhà máy đường ở nước ta.

Tuy nhiên, việc biên soạn giáo trình học tập, tham khảo cho một cơng nghệ

đang trên đà phát triển và hồn thiện chắc chắn khơng tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy,

chúng tơi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và bạn đọc

trên cả nước để cuốn sách được hoàn chỉnh hơn. Mọi ý kiến phản hổi xin được gửi về

NXB Bách Khoa - Ha Nội, hoặc Bộ môn Quản lý Chất lượng và Công nghệ Thực phẩm

Nhiệt đới, Viện Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách

Khoa Hà Nội.

ĐT: +84.438680120
Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

816670727 .........ộanaa 3
PHANI

THU NHAN VA XU LY DICH NUGC MIA

Chương 1. NGUYÊN LIỆU - MÍA
1. Hình thái cây mía......................--eeerrrirerrrrrre

II. Các giống mía chủ yếu......................-eererrrrre

II. Quản lý nguyên liệu mía
IV. Tinh chất và thành phần chủ yếu mía và nước mía................... ...ơă7

Chương 2. XỬ LÝ MÍA - XÉ TƠI MÍA
1. Ý nghĩa của xé tơi mía.................
II. Thiết bị xử lý mía.................--------errrrerreer BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP....................-..... 25
Chương 3. THU NHẬN NƯỚC MÍA 111. 25
Í==-.....
I. Lưu trình cơng nghệ cơng đoạn ép
II. Chủng loại và cấu tạo máy ép..............eeenerrrrrrrrrrrrrrrrrrmrrnnnrrrooe 26
IIL Mía vào máy ép và ép mía................---.-eeerrrrererrrrrrrtrrrrtrtrrrrmrrrrerrrrir 32
IV. Thốt nước mía...............----------++tnnnnnn9tttt.ttttttttrrrrrtntffrrftrtffftffftfttfttrftrTr 36
V. Áp lực ép mía..................csneenrrrtrrreretretrrrmmrtrrrdrrrrirnitrrrtrriinrri 39
VI. Tốc độ ép mía..................-esssnnnnhetnnnttrrtrrrrrrrrrrrirrrrrrrrrrrtrrrfntrtrtrfenrrrrrri 43
VII. Thẩm thấu trong quá trình ép mía.................-ecceeererrrnrrrerrrrtrrtrrrtrrrrrrer 45
VIIL Nâng cao năng lực và hiệu quả của đàn ép...............eeeerrerrrrrrrrrmtrmrrrrrrrre 49
IX. Tinh toán các tham số chủ yếu của máy ÉP..........---eeeeeeeerrrrrmrrnrrrrrere 52
X. Quản lý ép mía..................snnnnnnntnnhnretrtrrrtrrrrrrrrrrrrrtnnnlfrtinftnitfitrrrirr 60.

Chương 4. TRÍCH LÝ NƯỚC MÍA BẰNG PHƯƠNG PHAP KHUECH TAN........65
L. Sự hạn chế của phương pháp ép............-errerrrerrrrrrrrrerrrrrrrrrrrrrrnrrin 65
II. Nguyên lý cơ bản của phương pháp khuếch 0 `... 65

III. Cơng nghệ khuếch tán.......

IV. Thiết bị khuếch tán mía

V. Quản lý sản xuất của phương pháp khuếch tán .................--«---eerrrtrrtrr _— 73

5

PHAN II

LAM SACH NUGC MIA

Chương 1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN LÀM SẠCH NƯỚC MÍA ................................... 76

I. Tác dụng của vôi......................-..-- sen HH1. 1n. 76

II. Photphat pen†aOXÍK.................... ch. HH0 1e 80

II. Lưu huỳnh đioXÌE......................... sen... 0H. Hee 82

IV. Tac dụng của cacbondiOXiK...........................c.-cerierrreerdrirrrirrrrrrrerrirrrrrrrre 86

V. Tác dụng của pH.............................---ccc+ccreetrirterirrrrrrirriirrerre 86

VI, Tác dụng của nhiệt độ.................................. Hee 91

Chương 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC MÍA.................................... 93
1. Phương pháp vơi hóa...........n.i.n.h .t ....h ...e ....o ...... 93

II. Phương pháp sunfit hóa................................ec
II. Phương pháp cacbonat hóa.......................... cirriireriiiiirririrreiririrrre 107

IV. Phương pháp Blanco - Directo - sản xuất đường trắng trực tiếp................... 109

Chương 3. LẮNG NƯỚC MÍIA...............................---2SccSectotrrtrriirriii........rrree 11

I8 0ï. 0115. ............................ 111

II. Nguyên lý lắng của chất kết tủa.................................---- net 111

HI. Quá trình lắng........k.h.H ..H......H.a..H ..H .....-g.à. 112

1V. Các yếu tổ ảnh hưởng đến lắng......................i..i..............c 112

Chương 4. LỌC NƯỚC BỪN..................H.H...HH..HH..H.H .H.H...-n.a.n.g.. 115

l8 0.30: 0n... ................. 115

80/10,.0 ác 1 --.-..................... 115

H0i89)19.0. 17 .ỐỐ.Ốố..ố.ố........................ 115

IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến lọc..............s.e.n............m.r.r.r.rr.r-r-r.e 117

Chương 5. Q TRÌNH LÀM SẠCH ...................................-.-«-5

L. Hiệu suất làm sạch ....................................-..c--e. „..119

II. Sản xuất và quản lý thao tác công đoạn làm sạch............... ....120

Chương 6. CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU CỦA LẦM SẠCH NƯỚC.... ...122

1. Lị đốt lưu huỳnh.........-.c«.cv.ot.hn.HnH.nH._ .TH .n.g.H.H..HH .HH .ng...H.H.1 .n-gư. 122

II. Thiết bị xông SO; và trung hịa (hình 2.11) và (hình 2.12).............................. 126

HH. Thiết bị lắng................................- -cserrrrrrrrHHe.....THeHEiieiee 129

TV. May loc chan không,............................-.. sen ri. 131

PHAN Ill
BỐC HƠI NƯỚC MÍA
Chương 1. NGUYÊN LÝ CO BAN CUA BỐC HƠI.......................................«eccee 133

T. Khai 8n .................... 133

II. Phương án nhiệt của hệ bốc hơi............................... ii 134

II. Đánh giá các phương án nhiỆt..............................ceeerierirrrrerrrrrrrrrrrrrrie 139

Chương 2. BIẾN ĐỔI HÓA HỌC TRONG QUÁ TRÌNH BỐC HƠI.................. 141

1. Sự biến đổi hóa học........................---ethhrerrriremrrriiiiiiiiiriirieiirrreree 141

II. Sự tạo cặn và phương pháp loại cặn.........................eeeereerrrrrrrrrrrrrrrerie 143

Chương 3. THIẾT BỊ GIA NHIỆT VÀ BỐC HƠI

1. Thiết bị gia nhiệt.......................cecccsrrrrrrrrrrirrridrrrrrirrriririirire

1I. Thiết bị bốc hơi ........................---c-srsrreerrrrietiiirriiiririiirrrrrrrriim

Chương 4. QUẢN LÝ VÀ THAO TÁC BỐC HƠI

I. Thao tác bốc hơi.......................-.--eseeerrieierrre
1I. Các biện pháp tiết kiệm hơi ở hệ thống bốc hơi..............................ceeeerrrie 156

PHẨNIV
NẤU ĐƯỜNG VÀ HOÀN TẤT
Chương 1. NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA NẤU ĐƯỜNG............................-.-..-- 159
1. Cơ sở lý thuyết kết tỉnh đường..................ceeeeeerrrrrrrrerrerrrrrrrrremneirire 159
II. Động hoc của quá trình kết tỉnh đường ...................eeceerieeerrrrrrriirdridrrriee 161
III. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến nấu đường..................----cse-csreeteerrrrrrrrrrrer 165
Chương 2. CÔNG NGHỆ VÀ THAO TÁC NẤU ĐƯỜNG ............................... 169
me... ..Ắ._ớỚạạợơ,/—`=ZớZớẶẠ@@Œ@aAØT—_ẠL‹ 169
II. Kỹ thuật thao tác nấu đưởng....................---eeeerrrrrrrrrnrernrrrrrrrrrmrrrrerrrrre 170
II Hiện tượng khơng bình thường trong công đoạn nấu đường....................... 171
Chương 3. CÂN BẰNG VẬT CHẤT NẤU ĐƯỜNG VÀ TÍNH TỐN................ 176
1. Chế độ nấu đường và phương pháp định chế độ rà ..... 176

II. Tính cân bằng vật chất nấu đường.......................eecceeerrrrrrrrrererrernnrrerree 179
II. Tính phối liệu nấu đường ,...................--eseenrrrrrerrrrrrrrrmrrrrrrrrrerer 180
IV. Tính hiệu quả chế luyện đường......................ecneenrrrrrerrrrrrrtrnnrrreie 183
V. Thiết bị nấu đường........................---ccoSsc nnnhhhhnhttrrerrriirriirriiiiiiiirrriirrirrrrrttnirt 186

Chương 4. KẾT TINH LÀM LẠNH (TRỢ TINH) ĐƯỜNG NON ........................ 189

I. Nguyên lý trợ tính......c..h............H.e ..e .. 189

TI. Quản lý trợ tỉnh........+ ..cc.rre.rr.er.ir.er.rri.ri.ii.ri.er.HHm.ii.ir.ir.ie.rir-rt-rr-rir 189

Chương 5. PHÂN LY ĐƯỜNG NON, SẤY VÀ BẢO QUẢN ĐƯỜNG.................. 196

I. Phân ly đường non...................... +22 nen. Hee 196

II. Sấy đường và bảo quản đường.............................cisrderrrrrrirrrrrrrrerririrree 205

PHAN V
TINH CAN BANG CONG NGHE
Chuong 1. CAN BANG VAT CHAT

COD .............................. 219

IV. Tinh phi lidu ndu dudnng oo... eee sceesseessseessnescaseeneesnessaeesneessesnseanenseecteesiesaes 223
V. Cân bằng phần đường và thành tích sản xuất..................sec........ 224

VL. Tinh cân bằng vật chất toàn nhà máy đường theo phương pháp SO; axit tính. 226
Chương 2. CÂN BẰNG NHIỆT...............2.22.t.rr.rk.ret.rt.rt.tv.tr.rL-er-rir-ri-rr-kr-rk-er-ree 253-

I. Hơi tiêu hao gia nhiệt nước miía............co....c.rs.e.r.e.re.r.r.g.et.r.e.r-ee.r.r.d 253

II Lượng hơi dùng gia nhiệt nấu đường ...............................--.ueiehieeerden 255

II. Lượng hơi tiêu hao của hệ bốc hơi..........-..csc.cn.S .2 ..e.rr.rr.rr.e.er.ri.r.rr.ee 256

Chương 3. TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC............................---2-i©22cccvcvvcvrvoeceee 264

1. Sử dụng nước và cấp nước của nhà máy đường......................r.e......- 264

II Phương pháp tính tốn các loại nước sử dụng................ —....... 265
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........+...t.t........ nteHhheterreieirrrrtrrrree 270

PHANI

THU NHAN VA XU LY DICH NUGC MIA

Chương 1
NGUYÊN LIỆU - MÍA

1. HINH THAI CAY MIA

Cây mía gồm các phần chủ yếu: rễ, thân, lá và hoa (hình 1.1)

1. Rễ mía

Rễ có tác dụng giữ cho mía đúng,
hút nước và hút các chất dinh dưỡng từ
đất để ni cây mía (hình 1.2).

Rễ mía thuộc loại rễ chùm, mỗi rễ Hình 1.1. Hình thái sinh trưởng cây mía
bao gồm các phần: đầu và tơ.

Rễ có thể chia thành hai loại: rễ
giống hay rễ sơ sinh và rễ mọc ở gốc cây
mới hình thành gọi là rễ thứ hay rễ vĩnh

cửu.

So với các cây hòa thảo khác, rễ

mía phát triển rất mạnh. Một khóm mía

có thể có 500 - 2000 rễ. Trọng lượng
chùm rễ chiếm 0,855% trọng lượng cây
mía.

Rễ thường tập trung ở độ sâu
0,3 - 0,4 m.

Cá biệt có nơi rễ ăn sâu tới 1 - 1,5 m.

Hình 1.2. Rễ cây mía

2. Thân mía

Thân có hình trụ thẳng đứng hay cong. Thân mía có màu vàng nhạt hoặc màu tím
đậm. Trên vỏ mía có một lớp phấn trắng bao bọc. Thân mía chia thành nhiều dóng. Giữa
hai déng là đốt mía. Đốt bao gồm đai sinh trưởng, đai rễ mầm, sẹo lá và đai phấn.

Thơng thường, mía phát triển theo chiểu cao từ 2,43 m đến 3,65 m trong một
năm hay từ 2 - 3 đóng/ tháng (hình 1.3).

Đại rễ mầm Đại phấn

Đốt
Seo lá

Đóng mía

Hình 1.3. Dóng mía
A. Hình trụ; B. Hình trống; C. Hình ống chỉ;
D. Hình chùy ngược; E. Hình chùy; F. Hình cong queo.

10

3. Lá mía

Lá có nhiệm vụ quang hợp nước, CO; và các chất đinh dưỡng để biến thành
gluxit, các chất tổng hợp có chuỗi nitơ và là bộ phận thở và thốt ẩm cho cây mía.

Lá mọc từ chân đốt mía. Phần lớn mặt ngồi của lá có lớp phấn, lá có lơng. Thân
lá trơn láng, xù xì dày mỏng khác nhau và thường có màu xanh, cá biệt có thân màu
vàng hoặc màu tím, mép lá hình răng cửa. Lá chia làm hai bộ phận chính: phiến lá và
be la. Lá có chiều dài từ 0,91 m đến 1,52 m và rộng khoảng 0,3 m thuộc giếng mía. Mía
tơ ít lá hơn mía gốc với số lượng từ 10 - 15 lá.

II. CÁC GIỐNG MÍA CHỦ YẾU

Giống mía đóng một vai trị rất quan trọng trong việc sản xuất nguyên liệu cho

công nghiệp chế biến đường. Các giống mía có thời gian sinh trưởng khác nhau (chín
sớm, chín trung bình, chín muộn) góp phần hình thành cơ cấu giống mía, nhằm rải vụ
trồng và kéo đài thời gian chế biến cho các nhà máy đường.

Một số giống mía đang trồng ở nước ta:

F156, MY55-44, Ja-605, F154, F157, H39-3633, NCO310, Comus, CO715, CO419,
E134, VN-84-4137, ROC16, ROC1, ROC10, VD63-237, VD79-177, ROC18, ROC20...

Trong sản xuất, thường chú ý phát triển mạnh các giống sau:
~ Giống ROCI (Tân Đại đường 1) do Đài Loan lai tạo là giống chín sớm, thích

ứng rộng, hàm lượng đường cao. Năng suất cao, chịu đất xấu và chịu hạn, gốc nẩy mầm
chậm, thu hoạch vào đầu vụ.

~ Giống ROC10 (Tân Đại đường 10) do Đài Loan lai tạo có đặc tính chung giống
ROCI1 như thích ứng rộng, chịu được đất chua mặn, chịu thâm canh, chín trung bình,

thu hoạch vào giữa và cuối vụ.

~ Giống Quế đường 11 (Quảng Tây - Trung Quốc sản xuất) là giống chín sớm, thu
hoạch vào đầu vụ. Giống này sinh trưởng mạnh, khả năng lưu gốc tốt, tính thích ứng rộng,
chịu hạn, chịu đất xấu, chịu ẩm ướt, năng suất cao và có hàm lượng đường cao.

Các biện pháp để nâng cao chất lượng giống mía:

1. Cơng tác nghiên cứu

- Nghiên cứu áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhân nhanh các giống mía tốt, để
Chú trọng biện pháp
thay thế các giống mía củ có năng suất thấp, chất lượng kém.

~ Nghiên cứu các biện pháp canh tác chính cho từng vùng.
bón phân hợp lý, phịng trừ sâu bệnh.

1

~ Để tăng cường năng lực nghiên cứu cẩn phát triển trung tâm nghiên cứu và khảo
nghiệm giống mía, đồng thời đầu tư cơ sở vật chất, thiết bị cẩn thiết phục vụ cho nghiên cứu.

2. Trong sản xuất
Tổ chức cơ sở nhân giống mía theo vùng, phù hợp với từng vùng sinh thái.

3. Thực tại
Hiện nay ở nước ta đã có nhiều giống mía tốt, giống mía thích hợp từng vùng
đất. Do đó, cần chọn dùng giống mía thích ứng vùng đất để nâng cao sản lượng, ổn
định sản xuất, phát hiện giống chín sớm, trung bình, muộn để có thể ép sớm.

III. QUAN LY NGUYEN LIEU MIA

Nhiệm vụ của sản xuất đường là lấy được nhiều đường trong cây mía. Để làm tốt
cơng việc chế biến đường, cẩn cung cấp đầy đủ nguyên liệu mía có chất lượng tốt để
nhà máy đường trong một phạm vi lương xử lý thích hợp nhất làm giảm thấp giá

thành, tiêu hao ít, thu hồi cao, có được nhiều đường đạt chất lượng tốt và có hiệu quả

kinh tế cao. Do đó, làm tốt cơng tác quản lý ngun liệu mía là một mắc xích quan

trọng đảm bảo sản xuất tiến hành thuận lợi và phải coi công tác đó là nhiệm vụ quan

trọng nhất của sản xuất. Nội dung của cơng tác quản lý mía là cẩn tìm hiểu và nắm
vững tình hình phân bố vùng nguyên liệu, giống mía, số lượng và thời gian chín của
mía, đặc điểm cơng tác nơng nghiệp vùng mía và tình hình sắp xếp lực lượng lao động,
lực lượng vận chuyển mía, thời vụ ép và thời gian xuống mía. Cuối cùng, khảo sát
lượng mía xử lý trong từng ngày, tháng một cách kinh tế nhất.

1. Bố trí thời gian ép hợp lý.
2. Thực hiện chín trước chặt trước, chặt xong vận chuyển ngay, mía về xưởng
trước xử lý trước.
3. Nâng cao chất lượng nguyên liệu mía:
~ Giảm thiểu tạp vật của mía;

° ~ Đánh giá đúng chất lượng, thực hiện chế độ nghiệm thụ chất lượng mía.

IV. TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC MÍA

Mia la nguyên liệu để chế biến đường, quá trình gia công và điều kiện kỹ thuật
chế biến đường đều căn cứ vào mía, đặc biệt là tính chất và thành phần của nước mía.
Do đó, trước tiên cần nắm vững một cách có hệ thống tính chất và thành phần của mía.

Thành phần hóa học của mía phụ thuộc giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ
chín, sâu bệnh... (bảng 1.1).

12

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của mía và nước mía

1. Thành phấn của mía: :7- 075%
:9- 15%
- Thành phần nước : 1~016%
- Thành phần đường :0,0- 12%
. = Thành phần xơ :1-3%
- Đường khử
- Chất không đường khác
2. Thanh phan nudc mia:

— Chat ran hoa tan : 100%

~ Phần đường :75 - 92%
- Sacaroza ;70 - 88%.

- Glucoza :2-4%
~ Fructoza :2-4%
¬ Các loại muối 3,0 - 7,5%
- Muối axit vô cơ : 1,5 - 4,5%
~ Muối axit hữu cơ : 1,0 ~ 3,0%
~ Axit hữu cơ tự do : 0,5 — 2,5%

- Chất không đường hữu cơ khác: 0,5 - 0,6%
: 0,001 - 0,050%
- Anbumin : 0,3 — 0,60%
~ Tỉnh bột
- Chất keo 0,05 ~ 0,15%
- Chất béo, sáp mía

~ Chất khơng đường

chưa xác định : 3,0 — 5,0%

Lúc mía chín, phần đường cao, chất khơng đường thấp, do đó độ tỉnh khiết
tương 5 đối cao, đồng 8 thời P phần nước 5 giảm, phần xơ cũng tăng lên.

1. Đường sacaroza

Công thức phân tử C¡zH;zO¡¡ là một disacarit gồm 2 đường đơn glucoza và

fructoza tạo thành. Công thức cấu tạo hóa học:

13

HOCH, ` H HOCH, n CHOH
|
„+ L—o_—Ì cử | 1⁄2
H C-~O
° C- C7
| ⁄
OH H
C OH H

IN| |

OH C-C |

H OH

aGlucozit 2B Fructozit

Tính chất hóa học của sacaroza tương đối ổn định, nhưng đưới tác dụng của axit
và nhiệt độ cao và trong dung dịch kiểm phát sinh các phản ứng hóa học:

a. Chuyến hóa sacaroza

Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza. Công
thức phản ứng:

CyH2O1n + H2O > C6H1206 + CsH1206

sacaroza glucoza fructoza

Đường sacaroza có tính quay cực phải, glucoza cũng có tính quay cực phải còn
fructoza quay trái. Đường sacaroza sau khi thủy phân nguyên là quay phải biến thành
quay trái. Do đó, có tên gọi là sự chuyển hóa đường. Hỗn hợp glucoza và fructoza được

tạo thành từ sự thủy phân sacaroza gọi là đường chuyển hóa.

Đường sacaroza bị chuyển hóa làm giảm sản lượng đường, giảm hiệu suất thu
hồi đường. Đó là một sự tổn thất rất nghiêm trọng trong sản xuất đường, cần cố gắng
tránh hoặc giảm thiểu.

Tốc độ chuyển hóa sacaroza tỉ lệ thuận với nồng độ ion H' trong dung dịch

đường, pH dung dịch cứ mỗi lần giảm 1,0 thì nồng độ ion H* dung dịch tăng lên 10 lần

và tốc độ chuyển hóa cũng tăng lên 10 lần. Do đó, trị số pH là yếu tố ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sự chuyển hóa đường.

Tốc độ chuyển hóa sacaroza cịn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng
10°C thì tốc độ chuyển hóa tăng lên 3 lan.

Ngoài ra, rất nhiều loại vi sinh vật tạo enzim chuyển hóa cũng làm tăng tốc độ
chuyển hóa đường. Mía khơng tươi và những góc chết của thiết bị (máy ép) hoặc
những nơi vệ sinh khơng sạch dẫn đến q trình chuyển hóa đường tăng rất mạnh.

b. Tác dụng của kiểm

Đường sacaroza ở môi trường kiểm tương đối ổn định. Lúc pH khoảng 9, dưới

tác dụng của nhiệt, đường sacaroza bị phân hủy, vì lúc đó nồng độ ion H* và OH: trong

14

dung dịch rất thấp. Lúc pH = 9, ở áp lực thường và đun sôi trong một giờ, tổn thất
đường 0,05%. Trong dung dịch kiểm mạnh và gia nhiệt, đường sacaroza bị phân hủy
nghiêm trọng. Sản phẩm cuối cùng của sử phân hủy là chất màu và axit hữu cơ, trong
đó axit lactic chiếm khoảng 60%, Chất màu sẽ làm giảm chất lượng của đường còn axit
hữu cơ làm chuyển hóa đường sacaroza gây tổn thất cho sản xuất đường.

c. Tác đụng của nhiệt độ

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, đường sacaroza bị mất nước tạo thành caramen

là sản phẩm có màu như caramenlan, caramenlen, caramenlin.

Chất màu caramen được coi như hợp chất humin (C¡;H¿O¿)a. Đó là sự polyme
hóa ở mức độ khác nhau của B anhidrit.

2. Đường khử

Đường khử trong nước mía chủ yếu là glucoza và fructoza. Công thức phân tử
C¿H¡¿O¿. Khi mía cịn non hàm lượng glucoza và fructoza trong mía tương đối cao,
nhưng khi mía chín hàm lượng đó giảm
đến mức thấp nhất.

Tính chất hóa học của đường khử tương đối ổn định ở pH=3. Dưới các điểu kiện
khác nhau, có thể sản sinh các loại phản ứng hóa học khác nhau, tạo thành nhiều loại
sản phẩm khác nhau. Đối với sản xuất đường, phản ứng quan trọng nhất có hai loại:

a. Phân hủy đường khử fructoza sẽ phát sinh

Trong môi trường đặc biệt và ở nhiệt độ cao, glucoza và gồm: axit lactic, axit
một loạt phản ứng hóa học và sản phẩm của sự phân hủy bao vôi (CaO) tạo thành
glucosacaric, axit focmic, lacton. Những axit này lại kết hợp với
muối hòa tan, tổn tại trong dung dịch đường. Vì vậy, khi dùng vơi xấu, hàm lượng
muối canxi trong nước mía tăng.

b. Phan ting Maillard
Tác dụng của đường khử và axit amin tạo thành những phản ứng phức tạp. Sản

phẩm tạo thành mêlanoidin có màu nâu đậm.

Phản ứng đó thường hay gặp trong tự nhiên hay trong công nghiệp thực phẩm,
thường gọi là phản ứng màu nâu (browing reaction). Nó là nguyên nhân làm nhiều loại
thực phẩm biến màu nâu đậm.

c. Ảnh hưởng của các vật chất khác nhau đối với tác dụng phân hủy của Âường khử

~ Ngoài axit amin, nhiều loại axit hữu cơ và một số muối vô cơ thúc đẩy tốc độ

phân hủy đường khử và tạo thành phản ứng có màu.

15

~ Muối của axit cacbonic cũng có tác dụng làm tăng tốc độ phân hủy đường khử

và tạo thành chất màu.

- Axit sunfurơ cũng có ảnh hưởng rất lớn đối với phản ứng phân hủy đường

khử. Lúc axit sunfurơ hoặc muối của nó tổn tại, có thể làm cho sản phẩm phân hủy
đường khử có màu biến thành màu nhạt thậm chí khơng màu, đồng thời nó cũng làm
giảm oxi trong dung dịch, do đó làm yếu hiệu ứng gia tăng tốc độ phản ứng của oxi, vì
lúc đường khử phân hủy hấp thu một lượng tương đối lớn oxi trong không khí. Oxi la

ngun nhân chủ yếu hình thành vật chất có phân tử lớn.

Tác dụng của H;SO; theo phản ứng sau đây:
OH
` C=O+ HSO; + ÀCZ
7 aN SO;

hoặc -CH=CH-CHO+ H$O; -CH- CH, ~ CHO
SO;

Những phản ứng đó làm chất hữu cơ biến nối đôi thành nối đơn (mất nối đơi)
nên nó khơng có khả năng ngưng tụ thành vật chất phân tử lớn. H;SO: có thể ức chế sự
phân hủy đường khử, giảm thiểu sự tạo thành chất có màu.

d. Phản ứng trong dung địch có tính axit

ỞpH = 3 đường khử glucoza và tuctoza có tính ổn định nhất. Bất luận axit hữu cơ
mạnh hay yếu đều khơng có tác dụng đối với glucoza và fructoza. Đối với axit vô cơ, axit
yếu và ở nhiệt độ thấp khơng có ảnh hưởng nhưng trong mơi trường axit và nhiệt độ cao,
đường khử sẽ tạo thành oximetylfufuron và sau đó tạo thành axit levulic và axit focmic:

oxymetilfurfurin

HO — CO HCOH CH—CH

| } Ị
HC—OH HO—CH > 3110 + CHOH—€ Ẳ —C =O+2H;O->
H,C| — OH
I oO"
HC=O
—» HCOOH + CH;COCH;CH;COOH

3. Chat keo
Bản thân cây mia mang chất keo vào nước mía: pectin và anbumin. Anbumin là
chất keo có tính háo nước tương đối cao.

16

a. Pectin
Pectin tén tại phổ biến trong thực vật và đặc biệt trong nước qua. Protopectin
cùng với xenluloza và hemixenluloza cùng tổn tại dưới dạng khơng hịa tan trong nước,
dưới tác dụng của nhiệt thiy phan thanh pectin. Tuy thuộc giống mía khác nhau mà
hàm lượng pectin khơng giống nhau. Mía chưa thuần thục so với chất khơ có hàm
lượng pectin tương đối nhiều. Thường trong nước mía hàm lượng khoảng 0,1%.
Pectin khơng hịa tan trong nước lạnh, hịa tan Ít trong nước nóng. Đặc tính của
pectin là trong nước mía biến thành keo ngưng tụ, lúc có canxi tồn tại rất rõ ràng. Lúc
gia vơi nước mía đến pH = 8,8 có thể làm đại bộ phận pectin kết lắng.
Do pectin ton tại trong thành tế bào, nên hàm lượng pectin trong nước mía quyết
định chủ yếu mức độ ép mía. Trong mơi trường axit mạnh hoặc môi trường kiểm, đặc
biệt lúc nhiệt độ cao, pectin phân hủy và hòa tan trong nudéc. Pectin cé thé lam cho dé
hòa tan của đường sacaroza tăng lên và nâng cao độ nhớt của nước mía và mật chè.
b. Anbumin
Anbumin là hợp chất hữu cơ cao phân tử có chứa nitơ, hàm lượng nitơ chiếm
khoảng 16% khối lượng của anbumin.

Anbumin trong nước mía tồn tại ở trạng thái keo. Hàm lượng khoảng 9% so với
chất khơng đường của mía. Trong làm sạch nước mía, gia vơi và gia nhiệt có thể làm
một bộ phận anbumin ngưng kết, đồng thời hấp phụ các tạp chất khác cùng kết tủa
nhưng còn một phần vẫn lưu lại trong dung dịch keo.

4. Axit hữu cơ

Trong nước mía, các axit hữu cơ có thể ở dạng tự đo, muối hịa tan hoặc khơng

Axit hữu cơ trong nước tan, mía trong chủ đó axit yếu tự là: do axit chiếm aconitc, 1/3 lượng axit axit chung. xitric, axit malic, axit
oxalic, axit glicolic, axit suxinic, axit fumaric. Trong các axit hữu cơ đó, hàm lượng axit cả. Thơng thường, mía chưa chín axit hữu cơ trong mía
tương đối nhiều, đặc biệt là aconitic axit aconitic. chiếm Trong nhiều mía hơn khơng tươi và biến chất cịn có
nhiều axit axêtic và axit lactic. Trong quá trình sản xuất, đường phân hủy thành các axit
hữu cơ như axit lactic, axit oxalic v.V.

Trong các axit đó, ngồi axit ơxalic có khả năng tạo thành muối kết tủa, các axit
khác và muối của chúng hòa tan trong nước. Axit hữu cơ trong mía càng nhiều càng

hình thành nhiều muối canxi hòa tan, kéo theo hệ số phân ly muối canxi hòa tan tăng
lên. Hệ số phân ly muối canxi của axit hữu cơ tương đối thấp không có lợi cho sự hình
thành chất kết tủa canxi.

17

5. Chất béo và sáp mía
Hàm lượng chất béo va sap trong nước mía và cây mía phụ thuộc vào giống mía,

điểu kiện sinh trưởng và điểu kiện ép mía mà có sự biến đổi nhiều. Tổng lượng chất

béo (lipids) có trong cây mía từ 0,2 - 0,3%. Sáp mía tốn tại bể ngồi của thân cây mía. Ở

nhiệt độ thường sáp dé tan trong các dung môi như: hidrocacbua thom, este dầu hỏa,
ancol và axêton. Trong sản xuất đường mía, gần 60 - 80% lượng sáp theo bã mía, phần
cịn lại tồn tại trong bùn lọc.

Chất béo tồn tại trong tổ chức tế bào bên trong thân cây mía.

Qua nhiều lần ép, chất béo và sáp trong mía gần một nửa đi vào nước mía.
Thanh phần chủ yếu chất béo và sáp khơng hịa tan trong nước, nhưng có một phần có
khả năng hình thành dung dịch đục mà phân bố trong dung dịch, đặc biệt lúc khuấy
trộn mãnh liệt hoặc nhiệt độ dung dịch vượt qua điểm nóng chảy, có thể hình thành

dung dịch "sữa" đục tương đối ổn định.

Lúc làm sạch nước mía, đại bộ phận chất béo và sáp tùy thuộc sự ngưng kết của

anbumin mà hình thành chất kết tủa. Theo nghiên cứu của Bardorf, chat béo va sap
qua làm sạch bằng vôi có thể loại khoảng 90% nhưng vẫn cịn một ít tổn tại trong nước
mía trong. Chất béo có thể dính trên bể mặt vải lọc, gây trở ngại lọc nước mía.

6. Chất vơ cơ

Trong nước mía có nhiều loại chất vơ cơ với số lượng tương đối lớn. Thành phần cụ

thể chủ yếu quyết định bởi thổ nhưỡng, giống mía, phân bón, điểu kiện canh tác v.v.
Chất vơ cơ trong nước mía, ngồi axit photphoric (H;PO,) có lợi cho q trình làm

sạch, cịn lại đều là thành phần có hại. Canxi, Magié, SOs, axit xilic v.v. là thành phần chủ

yếu đóng cặn ở thiết bị. K, Cl là nguyên nhân chủ yếu hình thành mật cuối (bảng 1.2).

Bảng 1.2. Thành phần vơ cơ trong nước mía, mật chè và mật đường
(Cane Sugar Handbook 12th)
Mật đường
Thanh phan`/ Nông dé chat khé (%) 2,3 - 6,5
0,03 - 0,06
Nước mía thơ | Nước mía trong Mật chè 1,10 - 3,39
0,4 - 2,0 0,13 - 1,11
KO” 0,3 - 0,10 0,3 - 1,0 0,7 - 1,0
Na:O 0,11 ~ 0,52
SO; 0,10 - 0,29 0,03 - 0,09 0,02 - 0,04

Ch 0,16 - 0,44 0,20 - 0,61

0,10 - 0,26 0,16 - 0,46

18

CaO 0,17 - 0,32 0,27 - 0,25 0,35 - 0,37 0,86 - 1,64
MgO 0,20- 0,33 0,20 - 0,40 0,03 - 0,32 0,68 - 1,87
5O; - 0,06 - 0,71 0,07 - 0,33 0,01 - 0,07 0,05 - 141 -
PO; 0,01 - 0,40 0,02 -,08 0,01 - 0,02 0,07 ~ 0,14
Fe;O; 0,06 - 0,14 0,01 - 0,03 0,07 - 0,01 0,04 - 0,07
Tro sunfat 12,0 - 19.0
Tro dan dién 3,6 - 4,4 2,8 - 3,9 3,1 - 6,5 14,2 - 177 |
3,4- 4,4 3,7 - 4,5 3,9 - 4,7

Theo số liệu phân tích của Viện nghiên cứu mía, hàm lượng chất vơ cơ chủ yếu

như ở bảng 1.3.

Bảng 1.3. Thành phần chất vô cơ của nước mía nguyên (mg/KgBx)

Giống mía K Ca Mg Fe SiO2 SO. cl

Quế đường 57/423 1546 585 655 137 850 3460 795

Quế đường 63/237 1079 816 874 114 1180 4420 670

Ở ion dương, hàm lượng lớn nhất là K, kế đến là Ca, Mg. Cịn lại như Na, Cu,

Zn, Pb hàm lượng khơng nhiều, không đến 30 mg/KgBx. Ở ien âm, nhiều nhất là gốc

sunfat, silic va Cl.

a. Trong nước mía có một lượng lớn gốc axit sunfuric. Nó là thành phần chủ yếu
của sự đóng cặn, vì sunfat canxi hịa tan trong dung dịch nhưng về sau bốc hơi và nấu

đường nồng độ đặc thì trích ra làm đục mật chè và đóng cặn ở thiết bị.

b. KạO, Na;O hầu như hòa tan trong nước, do đó lúc làm sạch nước mía khó loại

đi, ảnh hưởng đến sản xuất đường và nguyên nhân tạo mật cuối.

c. Axit xilic: Axit xilic có tương đối nhiều trong nước mía và tồn tại ở trạng thái
keo. Trong sản xuất đường nó được coi là một loại chất không đường chủ yếu có hại.

Trong thiết bị bốc hơi, axit xilic tạo cặn rất khó loại trừ. Trong nấu đường, axit

xilic tích tụ trên bể mặt tinh thể đường ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
d. P,Os: Hàm lượng P;O: trong nước mía rất có ý nghĩa cho làm sạch nước mía.

Chất kết tủa Ca;(PO¿); có thể hấp phụ axit xilic, muối sắt hòa tan, chất không đường

chứa nitơ, chất béo v.v. Thường hàm lượng P;O; trong nước mía đạt 350 - 450 ppm

cho hiệu quả làm sạch tốt. Lúc hàm lượng P;O; quá thấp có thể tạo muối photphat có

tính hịa tan.

19