Công nghệ sản xuất đường mía

MỞ ĐẦU
1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐƯỜNG
1.1. Thế giới
Việc sản xuất 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.
Trong khi đó kỹ thuật hiện đại sản xuất đường được đưa từ châu Âu vào châu Á.
Từ đời xưa, những người trồng mía ở Ấn Độ đã chế biến cây mía thành một
dạng đường đơn giản nhất để tiêu dùng gọi là đường Gur (Gua) hay Jaggery
(Jagơry). Người ta lấy nước mía rồi đun sôi nước mía còn chứa tạp chất đến độ
đậm đặc nào đó rồi để nguội cho đông rắn lại. Dần dần, người ta biết dùng những
hệ thống làm sạch nước mía và chế biến đường với qui mô thương mại. Nhờ tiếp
tục cải tiến kỹ thuật của quá trình làm đường Gua hay Jagơry mà người ta đã làm
ra được một dạng đường sạch hơn gọi là Khandsary (Khansary). Những từ sugar
và candy có nguồn gốc từ những thuật ngữ nói trên. Nhờ sự tiến bộ của khoa học
và kỹ thuật mà kỹ thuật sản xuất đường Khandsary không ngừng được cải tiến và
hiện nay đã phát triển thành một kỹ thuật trung gian giữa làm đường Gua cổ truyền
và kỹ thuật sản xuất đường hiện đại.
Từ Ấn Độ, kỹ thuật cổ truyền sản xuất đường được phổ biến tới các khu vực
khác ở châu Á, châu Âu, Bắc Phi đồng thời đã đưa việc sản xuất đường thành một
ngành công nghiệp mới. Nhà máy sản xuất đường hiện đại đầu tiên trên thế giới
được xây dựng ở nước Anh vào thế kỷ XIX. Nhiều thiết bị quan trọng của công
nghiệp đường cũng được phát minh vào thế kỷ này.
Năm 1813 Howard phát minh nồi bốc hơi chân không nhưng chỉ bốc một
nồi, hiệu quả bốc hơi còn thấp. Đến năm 1843 Rillieux phát minh hệ bốc hơi nhiều
nồi, tiết kiệm được nhiều lượng hơi đốt.
Năm 1837 Pozolat phát minh máy li tâm truyền động ở đáy, lấy đường ở
trên, thao tác không thuận tiện. Năm 1867 Weston đã cải tiến truyền động ở trên,
lấy đường ở dưới, hiện đang dùng phổ biến trong các nhà máy đường.
Năm 1820 máy lọc ép khung bản ra đời.
Năm 1878 máy sấy thùng quay ra đời.
Năm 1884 thiết bị kết tinh làm lạnh xuất hiện

Năm 1892 máy ép ba trục hiện đại được dùng ở Mỹ.
Những thiết bị đó dần dần được dùng trong công nghiệp thực phẩm và công
nghiệp hoá học. Từ những năm 60 của thế kỷ XX, kỹ thuật sản xuất đường đã phát
triển với tốc độ nhanh. Vấn đề cơ khí hoá, tự động hoá đã được ứng dụng rộng rãi
trong nhà máy đường. Sản lượng đường trên thế giới đã tăng một cách nhanh
chóng. Năm 1840 sản lượng đường trên thế giới mới đạt trên 1 triệu tấn nhưng 50
năm sau đã đạt 6,7 triệu tấn, trong đó đường củ cải chiếm 3,9 triệu tấn, đường mía
chiếm 2,8 triệu tấn. Trong niên vụ 1995-1996 sản lượng đường thế giới ước tính
đạt 117,9 triệu tấn; trong đó đường sản xuất từ mía là 81,5 triệu tấn, đường củ cải
là 27,4 triệu tấn và đường thay thế chế biến từ ngô mới chiếm khoảng 9 triệu tấn
1


(HFCS: sirô ngô có hàm lượng fructose cao). Niên vụ 2002-2003 sản lượng đường
thế giới ước đạt 143,4 triệu tấn; trong đó sản lượng đường mía ước tính 110,5 triệu
tấn. Riêng Châu Á sản xuất được 48,9 triệu tấn đường mía chiếm 44% sản lượng
đường mía của toàn cầu, Bắc và Trung Mỹ được 15 triệu tấn (14%), Nam Mỹ được
31 triệu tấn (28%), Châu Phi được 9,2 triệu tấn (8%), Châu Đại Dương được 5,8
triệu tấn (5%). Niên vụ 2002-2003, nước sản xuất đường nhiều nhất thế giới là
Braxin, ước tính tổng sản lượng đường là 23,7 triệu tấn, tiếp đến Ấn Độ - 20 triệu
tấn, Trung Quốc - 10,1 triệu tấn, Thái Lan - 7,6 triệu tấn, Mexico - 5,16 triệu tấn,
Pakistan - 4 triệu tấn. Sản lượng đường của thế giới 2002-2003 nhiều hơn đáng kể
khả năng tiêu thụ của thị trường (137,9 triệu tấn). Do vậy, một số quốc gia có
khuynh hướng giảm sản lượng để cân bằng giữa cung và cầu. Braxin có thể sản
xuất ít đường hơn do dùng mía để sản xuất cồn etylic. Thái Lan cũng bắt đầu đưa
nhà máy sản xuất rượu etylic từ nước mía đường vào hoạt động để giải quyết vấn
đề thừa cung. Theo kế hoạch của chính phủ Thái Lan, ruợu etylic sẽ được trộn với
xăng và bán trong nước làm nhiên liệu sinh học gọi là gasohol.

Bản đồ các nước có sản lượng đường nhiều trên thế giới

1.2. Trong nước
Ở nước ta, nghề trồng mía đã có từ lâu đời. Cùng với nghề trồng mía, từ xưa
nhân dân 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 Nhà máy đường (NMĐ) mới
như: NMĐ La Ngà (Đồng Nai) năng suất 2000 tấn mía/ngày (TMN); NMĐ Lam
Sơn (Thanh Hoá ) 1500 TMN, Tây Ninh 500 TMN; đồng thời các NMĐ Bình
Dương, Quảng Ngãi đã nâng năng suất từ 1500 TMN 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.
2. SƠ LƯỢC VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG
2


3

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 → Đường thành phẩm.


3. MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG:
Trong công nghiệp sản xuất đường mía, danh từ Đường (sugar) dùng để
chỉ đường saccharose còn những chất không phải là đường saccharose thì gọi
là chất không đường hay phi đường (non sugar).
3.1. Mía: nguyên liệu dùng để sản xuất đường gồm mía thuần và các tạp
chất theo mía.

3.2. Tạp chất của mía: gồm lá, ngọn mía non, rễ, đất, cát...
3.3. Bã mía: mía đã được qua ít nhất một lần ép hoặc trích ly để lấy nước
mía.
3.4. Bã nhuyễn: là phần bã mía rất nhỏ sinh ra trong quá trình chặt, đánh tơi
và cán ép cây mía để lấy nước mía.
3.5. 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.
3.6. Nước mía hỗn hợp: nước mía tổng hợp lấy ra từ dàn ép, bao gồm nước
mía ép ra ở máy đầu tiên và các máy ép sau đã được pha loãng bởi nước thẩm thấu.
3.7. Nước chè trong: là nước mía thu được sau khi qua công đoạn làm trong
làm sạch (gồm các quá trình: gia nhiệt, gia vôi, xông SO2 hoặc CO2, lắng trong) .
3.8. Chất khô: chất rắn hoà tan không bay hơi có trong dung dịch.
3.9. Độ Brix (0Bx) :
Bx viết tắt của chữ Brix.
Độ Bx biểu thị phần trăm (%) khối lượng của chất rắn hoà tan so với khối
lượng dung dịch, thường được đo bằng Bx kế (là một loại phù kế) hay tỉ trọng kế.
Thí 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 hay Bx biểu kiến.
* 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.
Độ Beaume (0Be): Đối với một số dung dịch, người ta đo nồng độ chất khô
bằng beaume kế (là một loại phù kế), đơn vị đo là 0Be.
10Be = 1,84oBx
3.10. Pol:
Pol viết tắt của chữ Polarimeter, là thành phần đường saccharose 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. Pol chính là hàm lượng
đường saccharose gần đúng của dung dịch. Tuy gần đúng nhưng nhờ xác định
nhanh nên được sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất đường.

3.11. Độ đường theo Sacc: Là thành phần đường saccharose 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. Phương pháp này loại trừ ảnh hưởng của những chất không đường gây
nên trong quá trình xác định thành phần đường saccharose.
3.12. Độ tinh khiết (tinh độ): biểu thị bằng tỷ số phần trăm khối lượng
đường saccharose so với khối lượng chất rắn hoà tan có trong dung dịch.
4


Độ tinh khiết có thể tính theo:
* AP (Apparent Purity): biểu thị độ tinh khiết đơn giản (biểu kiến) của dung
AP =

Pol
100,%
Bx

dịch đường là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccharose (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)
* GP (Gravity Purity) biểu thị độ tinh khiết trọng lực của dung dịch đường,
là tỉ lệ phần trăm khối lượng saccharose tính theo Sacc trên toàn phần khối lượng
chất khô trong dung dịch đường
GP =

Sacc
100,%
Bx

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 saccharose tính theo Sacc trên toàn phần
khối lượng chất khô trong dung dich đường xác định bằng cách sấy khô
TP =

Sacc
100,%
Bx(saykho)

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.
3.13. Đường khử (Reducing Sugar viết ký hiệu là RS): chỉ những loại
đường trong công thức phân tử có chứa nhóm chức -CHO (andehyt) hoặc -CO(axeton) tự do, chẳng hạn như glucose và fructose.
3.14. Đường nguyên liệu: Tất cả các loại đường đưa vào sản xuất để gia
công, tinh chế lại có phẩm cấp cao hơn.
3.15. Đường thô (Raw sugar): là loại đường có tinh thể màu vàng, chưa
qua sấy khô, thường có Pol= 96-98%. Đường thô là nguyên liệu đối với nhà máy
đường tinh luyện.
3.16. Đường tinh luyện: Thường gọi là đường 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%
3.17. Đường kính (cát) trắng (đường trắng đồn điền): Thường được gọi
là đường RS (viết tắt của chữ Refined Standard Quality), là đường được sản xuất
trực tiếp từ nguyên liệu mía cây, có phẩm cấp thấp hơn RE, Pol ≥ 99,5%, độ ẩm ≤
0,05%.
5

3.18. Mật chè: Còn gọi là chè đặc hay sirô, là sản phẩm thu được sau khi
nước chè trong qua hệ thống bốc hơi (cô đặc) làm tăng nồng độ chất khô, thường
có nồng độ từ 55- 700Bx.
3.19. Đường non: Là hỗn hợp gồm có tinh thể đường và mật cái sau khi nấu
đến cỡ hạt tinh thể và nồng độ nào đó. Tuỳ theo chế độ nấu mà phân cấp các loại
đường non A, B, C ...
3.20. 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...
3.21. Đường giống: Là hỗn 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.
3.22. Đường hồ: Còn gọi là magma là hỗn hợp đường, mật hoặc nước trộn
đều để làm giống cho các nồi nấu đường.
3.23. Chữ đường hay CCS (viết tắt từ các chữ Commercial Cane Sugar):
Chữ đường hay CCS được trình bày ở đây là theo định nghĩa và cách lập
công thức của các xí nghiệp chế biến đường mía ở Australia xây dựng và áp dụng
từ năm 1899 tại phòng thí nghiệm Queens Land, mang tính thương mại dùng để
đánh giá chất lượng khi mua bán mía cây. 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.
* Định nghĩa: Chữ đường của mía là số đơn vị khối lượng saccharose mà
trên lý thuyết một nhà máy đường mía có thể thu được từ một trăm đơn vị khối
lượng mía sau khi đã thừa nhận một phần khối lượng đường saccharosse mất theo
mật cuối.
* Công thức tính chữ đường CCS:
CCS =

3

5+ F
1
3+ F
Pol 1(1 −
) − Bx1(1 −
)
2
100
2
100

Trong đó:
Pol1: pol nước mía đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích
Bx1: Bx nước mía đầu hoặc nước mía nguyên ép bằng máy ép phân tích
F: % . xơ trong mía của mẫu mía phân tích.
Thông thường với một giống mía sản xuất, chữ đường thường đạt 9-13%
3.24. Hiệu suất ép (Milling Extraction): là tỉ số khối lượng đường trong
nước mía hỗn hợp so với khối lượng đường trong mía, tính bằng %.
3.25. Hiệu suất chế luyện (Boiling House Recovery): là tỷ số khối lượng
đường thành phẩm so với khối lượng đường trong mía, tính bằng %.
3.26. Tổng hiệu suất thu hồi (Total Recovery): là tỷ số khối lượng đường
cát thu được so với khối lượng mía ép, tính bằng %.
Tổng hiệu suất thu hồi = hiệu suất ép* hiệu suất chế luyện.
3.27. Hiệu suất sản xuất đường cát: là tỷ số khối lượng đường cát thu
được so với khối lượng mía ép, tính bằng %

6


Chương I. NGUYÊN LIỆU MÍA

Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, từ một loại cây lau sậy mọc hoang dại đã
trở thành một loại cây quan trọng của công nghiệp sản xuất đường saccharose. Cây
mía đuợc trồng chủ yếu ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, tập trung trong phạm vi từ
vĩ độ 30o nam đến 30o bắc. Cây mía được trồng nhiều ở các nước như: Braxin, Ấn
Độ, Trung Quốc, Mehicô,...
Ở nước ta, mía là nguyên liệu duy nhất của ngành công nghiệp sản xuất
đường saccharose. Cây mía được trồng khắp từ nam chí bắc nhưng hiện nay phân
thành 3 vùng mía lớn là : Miền Bắc và các tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An; duyên hải
Miền Trung và Tây nguyên; Đông Nam bộ và đồng bằng Sông Cửu Long.
I. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MÍA
I.1. Giới thiệu chung
Thành phần hoá học của mía thay đổi theo giống mía, đất đai, chế độ canh
tác, thời tiết, thời điểm thu hoạch, v.v...
Thành phần hoá học trung bình của mía khi chín như sau:
- Nước
:70-75%
- Đường khử : 0,3-2%
- Xơ
: 9-14%
- Các chất phi đường khác:1-3%
- Saccharose : 10-16%
Có thể tóm tắt thành phần hoá học của mía như sau:
Mía

Xơ mía

Nước mía

Nước

Chất khô

Đường saccharose

Chất không đường (non sugar)

Không đường hữu cơ

Không đường vô cơ

Không chứa N :
Chứa N :
Chất màu:
Glucose , fructose Protein,amid,
Xantophin,
amioacid, NH3 ... caroten, antocyan
7

Vô cơ:
SiO2, K2O, Na2O,
CaO, P2O5, Cl...


I.2. Tính chất lý hoá của một số thành phần quan trọng
I.2.1. Đường saccharose
Đường saccharose tinh khiết có công thức phân tử C12H22O11
Công thức cấu tạo
CH2OH
6
H

4

OH

1

5

H
H3
H

H
OH

1

HOH2C

H
5

2

H

2

OH

3

OH

OH 6CH2OH
4

H

- Tính chất lý học
+ Tồn tai ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu.
+ Khối lượng riêng 1,5879g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186 -188oC.
+ Khối lượng lượng phân tử 342,3 đvC.
+ Độ hoà tan:
* Tan tốt trong nước, độ hoà tan tăng theo nhiệt độ
* 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 MgCl2, CaCl2 làm giảm độ
hoà tan của đường.
* Không hoà tan trong dầu hỏa, cloroform, benzen, terpen, cồn etylic và
glicerin khan. Trong dung dịch ancol có nước, đường saccharose hoà tan
một ít.
Vì vậy độ hoà tan của đường không tinh khiết không những chỉ phụ thuộc
nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào các tạp chất có trong dung dịch.
+ Độ ngọt:
Nếu lấy độ ngọt của saccharose là 100 để so sánh thì: lactose (16) <
maltose (32) < glucose (74) < saccharose < fructose (173)
Như ở trên ta thấy nếu dung dịch đường chứa nhiều đường khử (glucose,
fructose) thì ngọt hơn dung dịch đường saccharose tinh khiết. Vì hỗn hợp glucose

và fructose có độ ngọt bằng (74+173)/2 lớn hơn độ ngọt của saccharose (100).
+ Độ nhớt:
Dung dịch đường saccharose có tính nhớt. Độ nhớt của dung dich
saccharose:
* Tỷ lệ thuận với nồng độ.
* Tỷ lệ nghịch với nhiệt dộ
* Dung dịch đường không tinh khiết có thể có độ nhớt lớn hơn hoặc bé
8


hơn dung dịch tinh khiết phụ thuộc vào nồng độ, nhiệt độ cũng như tỉ lệ các tạp
chất.
+ 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 hay khúc xạ kế.
+ Tính chất quay cực của đường saccharose:
Dung dịch đường saccharose làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng
truyền sang nó theo chiều kim đồng hồ khi nhìn hướng đến nguồn sáng được gọi là
dung dịch hữu triền (làm quay mặt phẳng phân cực sang phải). Độ lớn của góc
quay mặt phẳng phân cực phụ thuộc trực tiếp vào độ dày và nồng độ của dung dịch
mẫu mà ánh sáng truyền qua. Góc này còn phụ thuộc vào nhiệt độ và bước sóng.
Dựa vào trị số góc quay mặt phẳng ánh sáng phân cực có thể xác định được nồng
độ phần trăm của dung dịch đường.
Loại máy đo nồng độ phần trăm hàm lượng saccharose trong dung dịch
dựa vào sự làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực gọi là phân cực kế hay còn gọi
là polarimeter.
- Tính chất hoá học
+ Phản ứng chuyển hoá đường saccharose
Dưới tác dụng xúc tác của acid, saccharose bị thuỷ phân thành glucose và

fructose. Phương trình phản ứng như sau:
C12H22O11 + H2O →
C6H12O6 + C6H12O6
Saccharose
glucose
fructose
0
+66,5
+52,8
-92,8
-200
Hỗn hợp đồng lượng của glucose và fructose có góc quay trái (-20 0), nguợc
với góc quay phải (+ 66,50 ) của saccharose, do đó phản ứng trên gọi là phản ứng
nghịch đảo hay là phản ứng chuyển hoá saccharose. Hỗn hợp đường glucose và
fructose được tạo ra do phản ứng chuyển hoá gọi là đường nghịch đảo hay chuyển
hoá (còn gọi là đường hoàn nguyên).
* Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào pH và nhiệt độ của dung dịch. pH
càng thấp, nhiệt độ càng cao thì phản ứng xảy ra càng nhanh chóng, lượng đường
saccharose bị giảm càng nhiều.
* Phản ứng chuyển hoá ảnh hưởng không tốt đến sản xuất đường vì:
Làm tổn thất đường saccharose
Tạo ra đường khử mà đường khử dễ bị phân huỷ sinh ra chất màu và
các acid như lactic, formic ...Chất màu làm tăng màu sắc nước mía còn acid thì kết
hợp với vôi làm tăng muối calcium hoà tan và là một trong các nguyên nhân gây
đóng cặn ở bề mặt truyền nhiệt của các thiết bị bốc hơi, nấu đường.
+ Tác dụng với chất kiềm
* Saccharose có tính chất như một acid yếu, kết hợp với chất kiềm tạo
9

thành các muối saccharat. Thí dụ : đường saccharose tác dụng với vôi tạo thành
các saccharat như: monosaccharat calcium C 12H22O11.CaO.2H2O; disaccharat
calcium
C12H22O11.2CaO.2H2O
hoà
tan
và
trisaccharat
calcium
C12H22O11.3CaO.2H2O không tan.
* Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc không
cần nhiệt độ cao, saccharose bị phân huỷ thành glucose, fructose, lactose, acid hữu
cơ và các tạp chất có màu vàng, màu nâu. Môi trường có pH càng lớn thì đường
saccharose bị phân huỷ càng nhiều. Thí nghiệm cho thấy khi đun sôi dung dịch
saccharose trong 1 giờ,
pH= 8- 9 thì saccharose bị phân huỷ 0,05%.
pH= 12 thì saccharose bị phân huỷ 0,5%.
Các phản ứng phân huỷ và tạo saccharat gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất do
làm tăng tổn thất đường, tăng màu sắc và độ nhớt của dung dịch đường.
+ Phản ứng tạo caramen
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (160-180 oC), saccharose mất nước tạo thành
caramen còn gọi là đường mất nước có màu từ vàng đến đen. Tuỳ theo nhiệt độ
khác nhau cho các loại caramen khác nhau; đường mất 10% nước gọi là
caramenlan; mất 15% nước gọi là caramenlen; 25% nước gọi là caramenlin, cuối
cùng tạo thành humin (C12H8O4)n. Phản ứng tạo caramen làm tăng độ màu của
dung dịch đường non, đường thành phẩm và màu này khó loại.
+ Phản ứng chuyển hoá và oxy hoá bởi enzyme
* Dưới tác dụng của enzyme invertaza, đường saccharose sẽ chuyển
thành glucose và fructose
* Dưới tác dụng một phức hệ enzim của vi sinh vật mà đặc biệt là nấm

men, glucose và fructose sẽ bị oxy hoá khử thành các sản phẩm khác nhau như
rượu, acid acetic, acid lactic...
Thí dụ:
Lên men rượu:
C6H12O6 → C2H5OH
+ CO2
Lên men acetic: C6H12O6 → CH3 COOH + CO2
I.2.2. Glucose và fructose
Glucose và fructose có cùng công thức phân tử là C 6H12O6 nhưng công thức
cấu tạo của hai loại đường đó khác nhau cho nên tính chất lý hoá của chúng có
khác nhau.
- Tính chất lý học
+ Sự hoà tan:
fructose và glucose đều hoà tan tốt trong nước. Độ hoà tan giảm dần theo
thứ tự: fructose, glucose, saccharose. Khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan của đường
tăng.
+ Độ ngọt:
Độ ngọt giảm dần theo thứ tự: Fructose, saccharose, glucose
+ Độ quay cực:
Glucose có góc quay phải góc quay cực của glucose là +52,5 0 ; fructose có
10


góc quay trái, góc quay cực của fructose là -92,40
- Tính chất hoá học
+ Dưới tác dụng của kiềm
* Ở nhiệt độ thấp (60oC) trong môi trường kiềm loãng xảy ra sự đồng
phân hoá:
Glucose → mantose
↓

Fructose
* Ở nhiệt độ cao trong môi truờng kiềm glucose và fructose có thể bị
phân huỷ tạo thành một số sản phẩm như acid lactic, acid formic, lacton. Những
acid này lại kết hợp với vôi tạo thành muối hoà tan. Vì vậy khi chế biến xấu thì
hàm lượng muối calcium trong nước mía tăng. Trong môi trường kiềm, fructose bị
phân huỷ nhiều hơn glucose. Vì vậy trong sản phẩm đường hàm lượng glucose
thường nhiều hơn fructose.
+ Dưới tác dụng của acid
Trong môi trường acid, đường khử tương đối ổn định. Khi pH = 3 thì
đường khử ổn định nhất. Tuy nhiên, trong môi trường acid có đun nóng đường khử
cũng bị phân huỷ tạo thành oxymethylfufurol và sau đó tạo thành acid levulic
(CH3COCH2CH2COOH) và acid formic (HCOOH).
+ Phản ứng caramen
Khi đun nóng ở nhiệt độ cao, đặc biệt ở nhiệt độ nóng chảy của đường chẳng
hạn glucose ở 146-150oC và fructose ở 95-1000C, chúng bị mất một phần nước và
tạo thành glucosan và fructosan là những hợp chất không màu. Nếu tiếp tục đun ở
nhiệt độ cao thì cuối cùng tạo ra hợp chất có màu đen.
+ Ảnh hưởng của đường khử trong sản xuất đường
* Đuờng khử có tác dụng có hại trong sản xuất đường saccharose vì nó giảm
tốc độ kết tinh saccharose và có thể bị phân huỷ sinh màu làm giảm chất lượng
thành phẩm, gây khó khăn cho quá trình làm sạch.
Tuy nhiên, cũng phụ thuộc vào các điều kiện sản xuất mà ảnh hưởng của
chúng khác nhau. Vì dụ: trong môi trường kiềm ở nhiệt độ < 55oC thì không có ảnh
hưởng gì vì phản ứng phân huỷ glucose và fructose không tạo thành chất màu;
nhưng ở nhiệt độ >55oC trong môi trường kiềm, phản ứng sẽ sinh ra chất có màu
đen, gây tác dụng có hại.
* Đường khử khi bị phân huỷ tạo ra các acid, acid kết hợp với vôi tạo ra
muối calcium hoà tan sẽ tạo cặn bám vào bề mặt truyền nhiệt các thiết bị bốc hơi,
nấu đường, gia nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt.
I.2.3. Axit hữu cơ

Trong nước mía, các acid hữu cơ có thể ở dạng tự do, muối hoà tan. Trong
đó dạng acid tự do chiếm 1/3 lượng acid chung. Thành phần acid tự do gồm: acid
aconitic, acid citric, acid oxalic, acid malic, acid sucinic, acid fumaric...Trong số
acid hữu cơ thì acid aconitic chiếm tỷ lệ nhiều nhất.
Trong sản xuất đường, acid có tác dụng chuyển hoá saccharose và có thể
kết hợp với vôi tạo thành các muối calcium hoà tan hoặc kết tủa
11


I.2.4. Chất béo
Chất béo trong cây mía chủ yếu là sáp, tao thành lớp phấn bao bọc bên ngoài
cây mía. Ngoài ra có thể có một lượng nhỏ ở dạng phức chất trong các thành phần
khác nhau của cây mía. Trong sản xuất đường mía gần 60-80% sáp bị loại ra theo
bã mía, phần còn lại tồn tại trong bùn lọc nên có thể xem chất béo được loại hoàn
toàn.
I.2.5. Chất không đường chứa nitơ
Thành phần thay đổi tuỳ theo giống mía, đất đai bao gồm: anbumin,
aminoacid, amid, NH3 , nitrat...
Trong sản xuất đường, các hợp chất có chúa N ảnh hưởng xấu đến chất
lượng sản phẩm và giảm hiệu suất thu hồi do tăng hàm lượng chất keo và kết hợp
với đường khử tạo ra hợp chất melanoidin có màu vàng.
I.2.6. Chất màu
Trong cây mía cũng chứa các chất màu như trong tất cả các loại cây khác
như: chlorofil, xantofil, caroten, antocyan. Các chất màu này cũng dễ loại trong
quá trình sản xuất đường.
Ngoài ra, chất màu trong nước mía còn do polyphenol bị oxy hoá có xúc tác
là ion sắt tạo ra hợp chất màu đen sẫm. Chất màu này khó loại ra khỏi nước mía.
I.2.7. Chất không đường vô cơ (chất khoáng)
Hàm lượng của chất khoáng trong mía tuỳ thuộc và giống mía, điều kiện
canh tác, khí hậu. Các chất vô cơ chủ yếu là K 2O, SiO2, Na2O, CaO, P2O5,

MgO...Trong đó, K2O chiếm lượng khá lớn.
Trong số chất khoáng thì chỉ có P 2O5 là có lợi vì có tác dụng tốt đối với quá
trình làm trong làm sạch, các chất còn lại ảnh hưởng không tốt tới quá trình sản
xuất đường:
+ K2O và Na2O là nguyên nhân tạo mật cuối.
+ CaO, MgO, SiO2 tạo cặn trong các thiết bị truyền nhiệt
II. THU HOẠCH MÍA
II.1. Sự chín của mía
II.1.1. Định nghĩa
Mía chưa chín mức độ tích luỹ đường saccharose trong thân mía không
nhiều. Quá trình quang hợp chủ yếu tạo ra các chất để dùng cho hô hấp và phát
triển thân cây mía. Lúc này, hàm lượng đường saccharose và hàm lượng cellulose
trong thân cây mía thấp, hàm lượng đường khử và hàm lượng nước cao. Mía chưa
chín, hàm lượng nước trên 80%, hàm lượng đường khử trên 2%.
Khi mía dần dần chín, sự phát triển của thân cây mía chậm lại và đến ngừng
tăng trưởng. Khi mía chín, hàm lượng đường saccharose đạt tối đa, hàm lượng
đường khử giảm xuống dưới 1% có khi chỉ còn 0,3%.
Người ta phân biệt chín sinh lý và chín nguyên liệu:
12


+ Chín sinh lý là cây mía đã già, hàm lượng đường saccharose trên mía đạt
mức tối đa và hàm lượng đường khử còn lại ít nhất.
+ 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.

Hình 1.1- Thu hoạch mía bằng cơ giới

Hình 1.2- Mía đã chín

II.1.2. Dấu hiệu để nhận biết mía chín
+ Quan sát bằng kinh nghiệm: Mía chín lá mía chuyển qua khô vàng, lá xanh
còn lại khoảng 6-7 lá, độ dài của lá giảm các lá sít lại vào nhau, lá mía thẳng và
cứng; các lóng mía ở phía trên ngắn lại; vỏ thân mía láng bóng, màu sắc biến đổi
từ xanh sang vàng hoặc từ đỏ sang tím sẫm; ít phấn và phấn dễ rơi và khi ăn (cảm
quan) mía rất ngọt ...
+ Đo nồng độ chất khô của mía ngay tại ruộng mía: Dùng chiết quang kế
(refractometer) cầm tay đo nồng độ chất khô của nước mía lấy ra từ một ở điểm
gốc mía và một điểm ở ngọn mía, nếu nồng độ giữa hai điểm đó xấp xỉ nhau thì
mía chín.
Điểm ở gốc mía lấy trên lóng mía thứ nhất trên mặt đất.
Điểm ở ngọn mía lấy trên lóng mía có lá khô trên cùng
+ 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 như độ Bx, độ Pol, độ tinh khiết,
RS, tỉ lệ xơ và CCS... trước khi cho thu hoạch. Tích luỹ các số liệu thu được và xử
lý, từ đó phán đoán thời điểm mía chín để bố trí lịch thu hoạch mía hợp lý, bảo
đảm chất lượng nguyên liệu và hiệu quả sản xuất sẽ cao hơn rất nhiều.
II.2. Sự thay đổi thành phần hoá học của mía sau khi chín
Từ khi mía còn non, đường saccharose được tích luỹ dần trong khắp thân
cây mía. Đến thời kỳ mía chín, đường saccharose đạt mức tối đa, đường khử giảm
đến mức thấp nhất. Tuỳ giống mía và điều kiện thời tiết, lượng đường saccharose
giữ ở mức độ tối đa trong khoảng 15 ngày đến 2 tháng. Sau đó, nếu không thu
hoạch thì lượng đường saccharose bắt đầu giảm dần do đường saccharose phân giải
thành đường khử. Đó là hiện tượng quá chín. Thời tiết càng nắng nóng thì lượng
13


đường saccharose bị chuyển hoá càng tăng. Có giống mía khi quá chín mà không
thu hoạch thì sẽ trổ bông (còn gọi trổ cờ) làm ruột cây mía xốp rỗng, lượng đường

saccharose trong cây mía giảm xuống.
Mía sau khi đốn (chặt) thì quá trình tổng hợp saccharose bị ngừng lại, quá
trình chuyển hoá saccharose thành đường hoàn nguyên xảy ra làm tổn thất đường
saccharose, tăng lượng đường khử sẽ gây khó khăn cho quá trình sản xuất. Sự tổn
thất này là do quá trình hô hấp của mía và tác dụng của vi sinh vật. Mía đốn xong
để càng chậm đưa vào chế biến, để ngoài nắng gió, nhiệt độ cao thì tổn thất đường
càng nhiều và khối lượng mía càng giảm.
Vì vậy, cần thu hoạch mía đúng lúc mía chín, không đốn mía khi chưa chín
và cũng không để mía quá chín. Khi đốn xong đưa vào chế biến càng sớm càng tốt.
III. QUẢN LÝ KỸ THUẬT ĐỐI VỚI MÍA NGUYÊN LIỆU
Các biện pháp quản lý kỹ thuật đối với nguyên liệu mía gồm:bố trí thời gian ép
mía hợp lý, thu hoạch mía đúng thời điểm chín và đưa vào chế biến kịp thời,
nghiệm thu chất lượng mía đúng yêu cầu qui định.
III.1. Bố trí thời gian ép hợp lý
Với tổng sản lượng mía, tuỳ theo giống, thời kỳ chín, tuỳ theo năng suất
thiết bị, trên cơ sở không để lỡ thời vụ cần sắp xếp lịch ép mía vào thời kỳ mía có
trữ lượng đường cao nhất nhằm thu được lượng đường cao nhất.
III.2. Thu hoạch mía đúng thời điểm chín và kịp thời đưa mía vào chế biến
Không thu hoạch mía lúc chưa chín và cũng không để mía quá chín mới thu
hoạch. Mía chưa chín, hàm lượng đường saccharose thấp, chất keo và các tạp chất
khác nhiều làm cho việc làm trong làm sạch khó khăn. Nếu mía quá chín thì lượng
đường khử nhiều ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm và hiệu suất thu hồi đường.
Mía thu hoạch xong thì hàm lượng đường saccharose trong mía bị giảm, lượng
đường khử tăng lên do phản ứng chuyển hoá. Do vậy, thu hoạch xong cần đưa mía
vào chế biến kịp thời.
III.3. Mía đưa vào ép có tạp chất trong không vượt quá mức qui định
Những tạp chất trong mía như: lá mía, rễ ở thân mía, bùn đất dính vào thân
mía, mầm, dây dùng bó mía v.v...có ảnh hưởng không tốt đến quá trình sản xuất
đường. Cụ thể như sau:
- Tăng gánh nặng cho khâu ép, làm giảm lượng ép thực tế. Thí dụ: một nhà

máy ép 1000 TMN nếu tạp chất tăng 1% thì lượng ép giảm 60TMN.
- Hiệu suất ép giảm: Tạp chất không có đường nhưng khi ép cùng với mía
thì hút đi một lượng nước mía nên làm cho hiệu suất ép giảm. Theo nhiều kết quả
nghiên cứu cho thấy nếu tạp chất tăng 1% thì hiệu suất ép giảm 1-1,1%.
- Ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch: Trong tạp chất có nhiều vi
sinh vật và nhiều chất không đường nên làm giảm độ tinh khiết của nước mía. Các
tạp chất vô cơ như đát cát sinh ra chất keo và ảnh hưởng đến sự lắng cặn.
- Tăng khối lượng vận chuyển nên tăng chi phí vận tải.
14


15


Chương II.

LẤY NƯỚC MÍA

I. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẤY NƯỚC MÍA
Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp sản xuất đường,
người ta sử dụng hai phương pháp là ép và khuếch tán.
I.1. Lấy nước mía bằng phương pháp ép
Có 2 phương pháp ép là ép ướt (ép có tưới nước thẩm thấu) và ép khô.
I.1.1. Phương pháp ép ướt
-Tác dụng của việc tưới nước thẩm thấu
Khi mía bị ép, màng tế bào mía bị rách và bị nén chặt lại, nước mía chảy
ra. Khi bã chịu lực nén rất lớn và lặp đi lặp lại nhiều lần cũng không hoàn toàn lấy
hết lượng nước mía ra khỏi bã. Thông thường sau khi ép, độ ẩm của bã vào khoảng
45- 48%, trong trường hợp ép tốt thì độ ẩm của bã còn khoảng 40%. Như thế có
nghĩa là trong bã vẫn còn một phần lớn lượng nước mía, tức là còn sót một phần

đường trong bã. Để lấy thêm một lượng đường còn sót trong bã ra ngoài, trong
điều kiện không thể làm giảm độ ẩm của bã được nữa, người ta dùng nước tưới lên
bã, lượng nước này sẽ phân tán đều ra lớp bã và làm loãng nước mía chứa trong
bã.. Khi bã ướt này đi qua máy ép kế tiếp, một phần nước mía loãng được lấy ra
ngoài, bã trở lại giới hạn độ ẩm ban đầu. Tuy độ ẩm bã vẫn ở 45-48% nhưng lúc
này lượng nước mía trong bã đã được pha loãng không còn là lượng nước mía
nguyên như trước nữa, tức là ta đã trích lấy được một đường ra khỏi bã. Tiếp tục
như vậy nhiều lần thì lượng đường lấy ra khỏi bã càng nhiều, lượng đường còn sót
trong bã ít nhất.
Nước tưới vào bã để hoà loãng nước đường còn trong bã để tận thu đường
sót gọi là nước thẩm thấu. Công việc đó gọi là thẩm thấu bã.
Như vậy việc tưới nước thẩm thấu nhằm tăng hiệu suất lấy đường
saccharose từ cây mía khi ép.
- Các phương pháp tưới nước thẩm thấu
* Phương pháp thẩm thấu đơn
Phương pháp này đơn giản, bã được tưới nước sau mỗi máy ép. Nếu chỉ tưới
nước vào một điểm nằm trước máy 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. Tương tự
ta có thẩm thấu đơn 3 lần, 4 lần...
* Phương pháp thẩm thấu kép
Xuất phát từ sự thẩm thấu đơn người ta chú ý thấy rằng nước mía pha loãng
thu được ở máy ép cuối có hàm lượng đường rất thấp và người ta đã dùng nó để
hồi lưu vào trước che ép áp cuối. Điều này được gọi là thẩm thấu kép, nghĩa là vừa
phun nước lã vừa sử dụng lại các loại nước mía loãng từ các máy ép sau để làm
nước phun vào bã của các máy ép trước dựa theo nguyên tắc nước mía nhiều
đường phun vào bã chứa nhiều đường, nước mía ít đường phun vào bã còn chứa ít
đường.
Nếu dùng nước mía lấy ra từ máy ép cuối tưới cho bã khi đi vào máy ép áp
cuối thì gọi là thẩm thấu kép hai lần. Bằng cách tương tự ta có thẩm thấu kép ba
16

lần, bốn lần v.v...

Hình 2-1: Hệ thống thẩm thấu kép 3 lần.

Hình 2-2: Hệ thống thẩm thấu kép 4 lần
- Điều kiện kỹ thuật của thẩm thấu
* Vị trí tưới nước
Tưới vào bã ngay khi bã 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 nước
thẩm thấu vào.
* Lượng nước tưới
Lượng nước thẩm thấu dùng nhiều hay ít phụ thuộc vào phương pháp
thẩm thấu, hàm lượng xơ và hàm lượng đường trong bã. Nếu lượng nước tưới
nhiều quá, hiệu suất ép có tăng ít nhiều (lượng đường lấy ra được nhiều hơn một ít)
nhưng lượng nước nhiều quá ảnh hưởng đến quá trình ép vì gây ma sát trượt, đồng
thời làm cho nước mía loãng nhiều sẽ tăng nhiệt lượng tiêu tốn trong công đoạn cô
đặc nước mía. Nếu lượng nước tưới ít quá thì đường còn sót nhiều trong bã.
Để tính toán lượng nước thẩm thấu người ta có thể dựa vào hệ số tưới λ
λ=

Khäúilæåüngnæåïctæåïi
Khäúilæåüngxå

λ = 0÷1: hiệu suất ép tăng nhanh
λ = 1÷2: hiệu suất ép tăng chậm hơn
λ = 2: hiệu suất ép tăng rất chậm
λ > 3 : hiệu suất ép hầu như không tăng
17

Thông thường khi nhà máy mới hoạt động hoặc thiết bị mới tu bổ thì ta dùng
λ=3 sau đó sẽ giảm dần đến khi λ=1,5 thì ngừng để làm vệ sinh hệ thống bốc hơi.
Lượng nước tưới cần dùng ứng với λ=2 - 2,2 là tốt, khoảng 25-30% khối lượng
mía ép (thông thường độ xơ của mía 13 - 14%).
* Nhiệt độ nước tưới: nhiệt độ nước tưới thường 60-70oC
+ Nhiệt độ nước tưới thấp (<50oC)
- Hiệu suất ép giảm do đường trong bã hoà tan ít vào nước thẩm thấu
- Vi sinh vật phát triển mạnh ở 40-50oC.
+ Nhiệt độ nước tưới cao:
- Hiệu suất ép tăng do đường trong bã hoà tan nhiều vào nước thẩm thấu
- Năng suất ép giảm do bã bị trương nở quá lớn, đưa mía vào trục ép khó
hơn
- Nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm đường saccharose bị chuyển hoá đồng thời
thành phần phi đường trong bã hoà tan vào nước mía làm giảm độ tinh khiết của
nước mía.
Nguồn nước tưới thường lấy nước ngưng tụ ở các nồi bốc hơi thứ 3 và thứ 4
(nhiệt độ nước ngưng này vào khoảng 70-80 oC). Lúc nhà máy mới khởi động thì
dùng nước lạnh được đun nóng trực tiếp bằng hơi nước bão hoà.
* 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; thường áp suất nước thẩm thấu 23kG/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)
I.1.2. Phương pháp ép khô
Ép 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 bất kỳ loại nước nào. Do

không có tưới nước nên hiệu suất ép thấp. Chỉ ép khô trong các trường hợp sau
đây:
- Ép thủ công: không có bốc hơi chân không do đó tiêu hao chất đốt nhiều vì
vậy không thể tưới thêm nước.
- Để kiểm tra việc tính toán các thông số và lắp đặt máy của dàn ép có hoàn
hảo không.
I.2. Lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán
Ở nước ta phương pháp khuếch tán được dùng đầu tiên ở nhà máy đường La
Ngà với thiết bị khuếch tán DdS của Đan Mạch. Hiện nay, phương pháp này áp
dụng ở nhà máy đường Bourbon- Tây Ninh.
I.2.1. Đặc điểm của phương pháp khuếch tán đối với mía
Qua nhiều thí nghiệm người ta thấy rằng khi cắt mía và củ cải thành từng lát
có kích thước tương tự và ngâm trong nước nóng 75 oC thì thời gian khuếch tán ở
lát mía dài gấp ba lần so với ở lát củ cải. Ở lát củ cải nồng độ đường giảm rất
18


nhanh và sau một thời gian nhất định toàn bộ đường đã trích ly. Đối với mía ở
nhiệt độ của nước là 75oC, nồng độ đường trong lát mía giảm rất chậm và sau một
thời gian khá dài, một ít đường vẫn còn trong lát mía. Muốn lấy được đường ra
khỏi lát mía triệt để hơn cần phải tiến hành ngâm trong nước nóng 100 oC nhưng
như thế này lại bất lợi bởi vì ngâm ở nhiệt độ cao đường sacharose bị chuyển hóa,
chất không đường hòa tan vào nước sẽ nhiều lên. Như vậy đối với mía muốn
khuếch tán ở 75oC thì đòi hỏi thiết bị khuếch tán phải lớn, thời gian khuếch tán dài.
Muốn lấy đường hết ra khỏi lát mía trong thời gian ngắn hơn thì cần phải phá vỡ tổ
chức tế bào mía để trích ly nước mía dễ dàng. Vì vậy trong phương pháp khuếch
tán phải có các máy băm mía, máy đánh tơi, để phá vỡ tế bào mía và có khi dùng
máy ép dập lấy ra một phần nước mía, sau đó dùng thiết bị khuếch tán để lấy nước
mía.
Như vậy, đối với mía người ta không dùng phương pháp khuếch tán đơn

thuần để lấy đường ra khỏi mía mà là phương pháp kết hợp giữa khuếch tán và ép.
Thiết bị khuếch tán thay thế vài máy ép ở đầu hoặc giữa dàn ép.
I.2.2. Lưu trình công nghệ của phương pháp khuếch tán
Hệ khuếch tán mía bao gồm việc xử lý mía, khuếch tán nước mía, ép nước
mía khỏi bã mía và xử lý nước ép.
- Xử lý mía: thường dùng 2 máy băm (dao chặt) và 1 máy đánh tơi để phá
vỡ tế bào mía.
- Khuếch tán: có hai hệ khuếch tán là khuếch tán mía và khuếch tán bã.
• Khuếch tán mía hay khuếch tán trước máy ép: mía sau khi được xử lý
như phương pháp ép để phá vỡ tế bào, giữ nguyên khối lượng và giữ nguyên
phần đuờng trong mía rồi đưa vào thiết bị khuếch tán (diffucer). Ở nước ta nhà
máy đường Bourbon - Tây Ninh áp dụng phương pháp này.
• Khuếch tán bã mía hay là khuếch tán sau máy ép: Mía được xử lý như
phương pháp ép, đi qua một máy ép hoặc qua hai máy để lấy ra nhiều nước mía
càng tốt, khoảng 65-70% đường trong mía, còn bã chứa 30-35% đường thì cung
cấp cho thiết bị khuếch tán (diffucer). Nhà máy đường La Ngà - Đồng Nai áp
dụng phương pháp này.
-Ép nước từ bã ướt:
Bã sau khi ra khỏi thiết bị khuếch tán chứa 88-90% nước. Nếu để bã ướt như
thế thì không thể sử dụng bã làm nhiên liệu cho nồi hơi hoặc các mục đích khác
được. Vì vậy người ta phải dùng một hay hai máy ép kiệt lấy bớt lượng nước trong
bã ép làm cho ẩm bã dưới 50%.
- Xử lý nước ép:
Nước ép thu được ở phương pháp khuếch tán khá nhiều nhưng lại có nhiệt
độ cao, hàm lượng đuờng thấp. Thông thường nước mía ép được sàng và gia nhiệt
đến 103oC, sau đó gia vôi đến pH= 7,5-8,2 lắng cặn và làm nguội đến 75 oC để đi
vào thiết bị khuếch tán.
Hoặc nước ép có thể xử lý dùng làm môi trường nuôi cấy để sản xuất chế
phẩm enzyme.
* Các thiết bị dùng trong phương pháp khuếch tán

19


Khuch tỏn mớa ngi ta thng cn dựng:
2 dao cht + 1 bỳa p + thit b khuch tỏn di + 2 b mỏy ộp
Khuch tỏn bó cn:
2 dao cht mớa + 1 bỳa p + 1 b mỏy ộp + 1 thit b khuch tỏn ngn +
2 b mỏy ộp
I.3. So sỏnh phng phỏp ộp v khuch tỏn
- Hiu sut ly nc mớa:
+ ẫp : (h thng phc tp) Hiờ sut cao nht l 97%
+ Khuch tỏn: Hiu sut 98-99%
- Tng thu hi:
+ Tng hiu sut thu hi ng ca phng phỏp khuch tỏn (82%) ln
hn phng phỏp ộp (80%)
- Tiờu hao nng lng: ca h khuch tỏn ớt hn h ộp.
- Vn u t ca nh mỏy ng bng phng phỏp khuch tỏn ớt hn nh
mỏy ng bng phng phỏp ộp.
- Tn ti ca hai phng phỏp:
* Khuch tỏn:
+ Tng nhiờn liu dựng trong bc hi.
+ Tng cht khụng ng trong nc mớa hn hp do ú tng tn tht
ng trong mt cui.
* ẫp:
+ Trc ộp l thit b thụ kch nng n, lừi trc ộp lm bng thộp hp kim
t tin, giỏ tin ch to, sa cha bo dng cao.
+ Tiờu hao nng lng nhiu
+ Tng hiu sut thu hi thp
phng phỏp khuch tỏn cú nhiu u im hn so vi phng phỏp ộp
II. LU TRèNH CễNG NGH CA CễNG ON ẫP MA NH MY

SN XUT NG
S ệ CNG OAN EẽP MấA

Baợ
Mờa

Nổồùc mờa họứn hồỹp
1- Bng chuyóửn; 2- Maùy san bũng; 3- Maùy bm; 4 - Maùy eùp dỏỷp; 5- Maùy eùp kióỷt
Hỡnh 2-3:
S lu trỡnh cụng ngh cụng on ộp mớa

Cụng on ộp mớa gm cỏc cụng on nh nh sau:
Tip nhn v xung mớa
20


Cấp mía vào máy ép
Xử lý mía trước khi ép
Ép mía.
II.1. Tiếp nhận và xuống mía
- Việc tiếp nhận mía gồm các nhiệm vụ: xác định khối lượng và đánh giá chất
lượng mía. Việc xác đinh chất lượng thông qua việc lấy mẫu cây mía (tại bàn cân
nhà máy, tại xe vận chuyển mía, tại bãi chứa mía) hoặc khoan lấy mẫu bằng hệ
thống dàn khoan sau đó bộ phận phân tích xác định chữ đường.
- Việc đưa mía xuống bãi chứa thường sử dụng các máy móc bốc dỡ mía là cần
cẩu hoặc cầu cẩu.
II.2. Cấp mía vào máy ép
- Bàn lùa mía: có nhiệm vụ tiếp nhận bó mía và và điều hoà việc cho mía vào
băng chuyền mía một cách liên tục. Đây là băng tải rất rộng và 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 chuyền mía: có nhiệm vụ chuyển mía qua các bộ phận xử lý mía và cấp
cho máy ép. Băng chuyền mía thường thường có 3 phần: phần nằm ngang, phần
nghiêng dốc lên và đầu băng chuyền đổ mía phía trên che ép dập hoặc che ép.
+ Phần nằm ngang: tiếp nhận mía từ bàn lùa hay trực tiếp từ cấu cẩu, cần
cẩu. Nhiều nhà máy có bố trí máy san phẳng trên phần băng ngang này để lớp mía
đồng đều tránh gây trở ngại cho máy băm.
+ Phần nghiêng:để chuyển mía lên độ cao nhất định đổ vào máy ép. Độ
nghiêng của băng từ 17-210 so với mặt phẳng nằm ngang. Trên phần băng nghiêng
có đặt máy băm mía.
+ Đầu băng chuyền: nơi này mía sẽ đổ xuống máy nghiền hoặc trục ép và
cũng là nơi đặt máy kéo băng chuyền mía
Băng chuyền mía chuyển động nhờ mô tơ điện và có bộ phận điều chỉnh tốc
độ để cung cấp mía vào máy ép một cách ổn định.
II.3. Xử lý mía trước khi ép
- Mục đích của việc xử lý mía
Cây mía thường không thẳng, khi đổ xuống băng chuyền thường nằm lộn
xộn. Mặt khác, mía có vỏ cứng, bên ngoài vỏ cứng có lớp sáp nên làm cho mía khó
vào máy ép. Vì vậy cần san phẳng và băm, nghiền nhỏ mía để máy ép hoạt động
thuận lợi và nước mía thoát ra khỏi tế bào mía dễ dàng.
- Các máy xử lý mía
+ Máy băm mía:
* Tác dụng của máy băm mía: chặt cây mía thành những miếng nhỏ và
ngắn, tăng mật độ mía trên băng chuyền từ 125-150 kg/m 3 lên 250-300 kg/m3, san
mía thành lớp dày chặt chẽ và đồng đều giúp mía dễ vào máy ép, phá vỡ được
một phần tế bào mía. Do đó, khi có máy băm mía thì sẽ nâng cao năng suất ép và
hiệu suất ép nhưng tăng năng suất là chính.

21


* Phương cách lắp đặt các máy băm: trong một nhà máy có thể có 2 máy
băm
Một máy băm gọi là máy chặt san đều: chặt mía thành từng khúc và san
đều trên mặt băng chuyền.
Máy băm thứ hai gọi là máy băm nát mía: cắt nhỏ khúc mía và các cây mía
còn sót lại.
Hai máy băm có cùng chiều quay hoặc máy đầu tiên cùng chiều với chiều đi
của mía, máy thứ hai ngược với chiều đi của mía. Quay ngược chiều tốn năng
lượng hơn nhưng cắt mía hiệu quả hơn.
Máy băm mía hoạt động nhờ lực kéo của động cơ điện, tốc độ quay khoảng
500-600 vòng/phút.
+ Máy đánh tơi: thường dùng loại búa đập.
* Tác dụng của búa đập là tiếp tục xé nát mía và đánh cho mía tơi ra để mía
vào máy ép dễ hơn và khi ép nước mía dễ thoát ra làm tăng hiệu suất ép
* Lắp đặt búa đập: Búa máy được đặt sau máy băm và trước máy ép. Chiều
quay của búa đập cùng chiều với chiều vào của mía. Tốc độ quay của búa 10001500 vòng/phút
II. 4. Ép mía
Ép mía nhằm lấy nước mía trong cây mía ra ngoài tới mức tối đa cho phép.
Trong nhà máy người ta bố trí một dàn ép gồm nhiều máy ép. Máy ép đầu tiên là
máy ép dập các máy ép tiếp theo là máy ép kiệt (thường 2 - 5 máy).
- Máy ép dập: thường có hai hay ba trục ép
* Nhiệm vụ: vừa lấy nước mía ra khỏi mía vừa làm cho lớp mía vụn hơn,
thu nhỏ thể tích bảo đảm việc cung cấp mía cho các máy ép sau ổn định, làm tăng
năng suất ép và hiệu suất ép.
* Đặc tính của máy ép dập: Bề mặt trục ép này phải được cấu tạo đặc biệt
để cùng một lúc nghiền và băm nát cây mía, để giúp cho các máy ép làm việc hiệu
quả với mía đã được nghiền nhỏ và sẽ trở thành bã mía.

Máy ép dập phải có tốc độ vòng cao hơn các máy ép kiệt vì nó ép mía chưa
phải ở dạng bã mía nên mía vào máy ép khó hơn. Nếu máy ép dập cùng tốc độ với
máy ép kiệt thì sẽ không cung cấp đủ lượng nguyên liệu mà máy ép kiệt yêu cầu.
Thông thường các che ép dập có kích thước lớn hơn che ép kiệt.
Hiện nay thường sử dụng máy ép dập 3 trục vì các chi tiết của máy ép loại
này đều giống với các máy ép khác và cùng nằm trên mặt phẳng với các máy ép
khác nên việc chế tạo, sữa chữa, thay thế và lắp đặt thuận lợi, đỡ tốn kém. Lượng
nước mía máy ép dập lấy ra khoảng 65 - 75% lượng nước mia trong cây mía.
- Máy ép kiệt: có tác dụng lấy kiệt nước mía có trong mía tới mức tối đa
cho phép
Thông thường, trong dàn ép hiện nay ngoài máy ép dập, bố trí liên tiếp từ 25 máy ép 3 trục. Máy ép mía 3 trục cấu tạo gồm có: bệ máy, nắp đỉnh, nắp bên, 3
trục ép (trục đỉnh, trục trước, trục sau), 3 lược (lược trước(mặt), lược đáy, lược
sau), dao thoát nước mía, bánh răng tam tinh. Động lực để chạy máy ép thường là
động cơ điện, turbin hơi nước.
22


Hình 2.4: Trục ép của máy ép mía
III. NĂNG SUẤT ÉP VÀ HIỆU SUẤT ÉP
III.1. Năng suất ép
III.1.1. Định nghĩa
Năng suất ép của một dàn ép là khối lượng mía mà dàn ép có khả năng ép
được trong một đơn vị thời gian. Năng suất ép ký hiệu là A, đơn vị tính là: tấn
mía /giờ hoặc tấn mía/ ngày.
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.
Thí dụ: Một nhà máy có năng suất A=100 TMG thì có thể tính năng suất
theo TMN như sau: A= 100x23,75 TMN = 2375 TMN.
III.1.2. Công thức tính năng suất ép

Công thức tính năng suất ép của dàn ép như sau (theo Hugot):
c.n.(1 − 0,06nD) LD 2 N
A = 0,9
f

Trong đó:
A - năng suất ép, TMG
f - hàm lương xơ của mía, tính theo một đơn vị
c - hệ số liên quan đến việc chuẩn bị mía.
Hệ số này phụ thuộc vào số lượng thiết bị xử lý mía được dùng.
Thí dụ nếu dùng 1 máy băm thì c=1,1; 1 máy nghiền búa thì c=1,18 và
2 máy băm + 1máy nghiền búa thì c =1,22
n - tốc độ quay của trục ép, vòng/phút
L - chiều dài của trục ép, mét
D - đường kính trung bình của trục ép, mét
N- số lượng trục ép cấu thành dàn ép.
* Hệ số sử dụng
Bao giờ dàn ép cũng có năng suất lắp đặt (theo tính toán) cao hơn năng suất
thiết kế (năng suất hoạt động), cho nên mỗi dàn ép đều có hệ số sử dụng nhất định.

23


α=

Athiãútkãúsæíduûng
Atênhtoaïn

Hệ số sử dụng phản ảnh mức độ an toàn về mặt năng suất ép của dàn ép được
lắp đặt. Hệ số sử dụng càng nhỏ càng an toàn nhưng chi phí lắp đặt cao. Thường α

= 0,6
III.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất ép
Có nhiều yếu tố mà các yếu tố chính như sau:
- Độ xơ trong mía: Mía có hàm lượng xơ cao thì năng suất ép bị giảm.
- Kích thước và tốc độ của các trục ép: Năng suất ép tỷ lệ thuận với vận
tốc máy ép, kích thước trục ép. Nâng cao vận tốc ép là biện pháp quan trọng để
nâng cao năng suất ép.
- Số lượng của trục ép: Trong trường hợp hiệu suất ép không thay đổi, mục
đích tăng số lượng trục ép chỉ để tăng lượng ép thì năng suất tỉ lệ thuận với số trục
ép. Trong trường hợp không xét đến yếu tố lượng ép, tăng số trục ép cốt để tăng
hiệu suất ép thì năng suất tăng rất ít.
- Xử lý mía trước khi ép: Mía được xử lý tốt năng suất ép sẽ tăng.
- Sự thẩm thấu: Lượng nước thẩm thấu tăng, nhiệt độ nước thẩm thấu
cao, năng suất ép giảm.
- Rãnh (răng) của trục ép: Răng tam giác và rãnh chữ V (trên trục đỉnh và
trục trước)
có tác dụng kéo các lớp mía vào máy ép làm tăng năng suất ép.
- Lực nén thuỷ lực: Nếu các điều kiện khác không đổi, tăng áp lực trục
đỉnh (nhờ tăng áp lực dầu) thì mía vào máy ép khó, năng suất giảm, ngược lại
giảm áp lực dàu thì mía vào máy ép dẽ dàng.
- Việc sử dụng các thiết bị tiếp nạp cưỡng chế: Các trục nạp liệu cưỡng
bức làm tăng năng suất ép, năng suất có thể tăng từ 50-100%.
- Tình trạng thiết bị: Máy ép có răng, lược đáy bị mòn làm giảm năng
suất ép. Tỷ lệ miệng vào và miệng ra của máy ép càng lớn thì cửa nạp liệu chịu áp
lực càng nhỏ mía càng dễ vào máy ép. Vị trí lược đáy lắp cao hay thấp cũng ảnh
hưởng đến năng suất ép. Máy ép hay hư hỏng lặt vặt làm giảm năng suất ép.
- Nhân lực: Công nhân có kinh nghiệm vận hành và sữa chữa sẽ tăng được
năng suất ép.
III.2. Hiệu suất ép
III.2.1. Định nghĩa

Hiệu suất ép là tỉ lệ phần trăm lượng đường saccharose lấy ra được khỏi
cây mía so với lượng đường saccharose trong cây mía.
Ký hiệu E; Đơn vị tính %
III.2.2. Công thức tính hiệu suất ép

E=

Q × Pol nmhh
100,%
M × Pol mia
24


Trong đó: E - hiệu suất ép, %
Q - khối lượng nước mía hỗn hợp, tấn
M - khối lượng mía ép, tấn
Hiệu quả làm việc của một dàn ép mía còn bị ảnh hưởng bởi thông số xơ
mía. Tuy nhiên công thức tính hiệu suất ép nói trên không có xơ mía. Do đó không
thể chỉ dựa vào công thức đó để đánh giá hiệu quả làm việc của một dàn máy ép.
Vì vậy ông Noel Deerr đã đề nghị một thông số khác để phản ảnh hiệu quả
làm việc của dàn ép một cách trung thực và công bằng hơn, đó là hiệu suất ép hiệu
chỉnh.
Hiệu suất ép hiệu chỉnh
- Khái niệm: Một dàn máy ép bất kỳ, khi ép mía có hàm lượng xơ là f (%)
thì đạt được hiệu suất ép là E(%). Nay giả sử chuyển sang ép mía tiêu chuẩn có
hàm lượng xơ là 12,5%, không điều chỉnh gì khác mà tỷ lệ nước mía tuyệt đối mất
trong xơ như cũ thì hiệu suất ép lúc này được gọi là hiệu suất ép hiệu chỉnh.
Ký hiệu E12,5; đơn vị tính %.
- Công thức tính hiệu suất ép hiệu chỉnh:
E12 ,5 = 100 − (100 − E )

(100 − f )
7f

- Ý nghĩa: Hiệu suất ép hiệu chỉnh được sử dụng để so sánh và đánh giá hiệu
quả làm việc của các dàn máy ép khác nhau hoặc của cùng một dàn ép với các loại
mía khác nhau.
Thí dụ: Hiệu suất ép của dàn ép A là 94% khi ép mía có hàm lượng xơ là
11,5%. Hiệu suất ép của dàn ép B là 92% khi ép mía có hàm lượng xơ 16%.
So sánh hiệu quả làm việc của 2 dàn ép trên?
Giải:
Dàn ép A: E12,5 = 100 - (100 - 94) (100 - 11,5)/7.11,5 = 93,41%
Dàn ép B: E12,5 = 100 - (100 - 92) (100 - 16)/7.16 = 94,00%
Hiệu suất ép hiệu chỉnh của dàn ép B lớn hơn nên hiệu quả làm việc của dàn
ép B tốt hơn.
III.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất ép
- Xử lý mía trước khi ép: việc xử lý mía kỹ thì hiệu suất ép tăng.
- Áp lực nén trục đỉnh: Áp lực nén trục đỉnh tăng, hiệu suất ép tăng
- Sự thẩm thấu: Ép có sử dụng nước thẩm thấu thì hiệu suất ép tăng lên
nhiều so với ép khô. Lượng nước thẩm thấu nhiều, nhiệt độ nước thẩm thấu cao thì
hiệu suất ép tăng.
- Số lượng trục ép: Số lượng trục ép tăng thì lấy nước mía càng triệt để, hiệu
suất ép tăng.
- Tốc độ ép: Khi tăng tốc độ ép mà giữ năng suất ép không đổi thì hiệu suất
ép sẽ tăng. Khi tăng tốc độ ép để tăng năng suất ép thì hiệu suất ép sẽ giảm. Tuy
nhiên, trong cả hai trường hợp thì ảnh hưởng của tốc độ ép đến hiệu suất ép không
đáng kể.
- Độ tải xơ: Độ tải xơ tăng (do hàm lượng xơ của mía cao hoặc do năng suất
ép tăng) sẽ làm cho hiệu suất ép giảm. Nếu độ tải xơ tăng lên 10% thì hiệu suất ép
25