Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
Bài giảng
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
ĐƯỜNG MÍA VÀ BÁNH KẸO
-1-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
PHẦN 1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA
BÀI MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH ĐƯỜNG
1. Ý nghĩa của đường và công nghệ sản xuất đường
1.1. Vai trò của đường
- Là chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng
- Là loại thức ăn, thức uống, thực phẩm mang lại cho con người cảm giác dễ chịu
và được con người ưa thích
- Về công nghiệp: là nguyên liệu của nhiều sản phẩm thực phẩm và các ngành
công nghiệp khác (bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp, sữa, làm thuốc, thức ăn kiêng và
sản xuất acid hữu cơ).
1.2. Vai trò của công nghiệp đường
- Nguyên liệu sản xuất là mía, củ cải đường, thốt nốt…
- Mía chiếm 2/3 sản lượng đường thế giới. Mía là loại cây công nghiệp ngắn
ngày, sản xuất có hiệu quả, không kén đất. phát triển nông nghiệp…
- Đường là sản phẩm chính. Ngoài ra còn sản xuất nhiều mặt hàng khác có giá trị
kinh tế cao.
Ví dụ:
Rỉ đường: sản xuất mì chính, làm thức ăn gia súc.
Bã mía: sản xuất giấy, ván ép, đốt lên làm phân bón.
Đường: sản xuất bánh kẹo
Mật rỉ đường: sản xuất rượu, acid citric, acid acetic, kháng sinh…
2. Sự phát triển ngành công nghiệp đường mía trên TG và ở Việt Nam
2.1. Trên thế giới
- Trên thế giới, Ấn Độ là quốc gia đầu tiên sản xuất đường từ cây mía. Năm
398, người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết chế biến mật thành đường tinh thể với công
nghệ đơn giản: Cây mía Ép (dùng sức trâu, bò) lắng (bằng vôi) Cô đặc (bằng
chảo) Kết tinh tự nhiên. Dần dần kỹ thuật sản xuất đường phát triển sang các nước
khác.
- Đến thế kỷ 19, nhà máy đường đầu tiên được xây dựng với các thiết bị hiện
đại thay thế công cụ thô sơ như nồi bốc hơi chân không, máy ly tâm, máy ép 3 trục,
thiết bị lọc khung bản, máy sấy thùng quay …
-2-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
- Ngày nay, ngành đường được cơ khí hóa toàn bộ công nghệ sản xuất với quy
trình liên tục và tự động hóa hoàn toàn nhằm thúc đẩy gia tăng sản lượng đường. Trên
TG có khoảng 206 nước sản xuất đường, trong đó 2/3 số nước sản xuất từ mía, 9 nước
sản xuất từ mía và củ cải đường. Sản lượng đường trên TG khoảng 125 triệu tấn/năm.
Trong đó: nguyên liệu từ mía: 55%; từ củ cải đường: 44%; từ các loại khác: 1%.
- Nước sản xuất nhiều đường: Ấn Độ 15.6 triệu tấn; Braxin 14.6 triệu tấn;
Trung Quốc 6.5 triệu tấn; Thái Lan 6.3 triệu tấn. Bình quân tiêu thụ đường ở các nước
Châu Âu: 30 – 40kg/ người/ năm; Châu Á 14 – 16 kg/ người/ năm.
2.2. Ở Việt Nam
- Cây mía xuất hiện vào thế kỷ 14. Ngành sản xuất đường có từ lâu nhưng rất
thủ công. Trước 1945, VN chỉ có hai nhà máy đường là Tuy Hòa – Miền Trung và
Hiệp Hòa – Miền Nam. Sau 1954 có thêm 3 nhà máy đường ở miền Bắc là Vạn Điểm
– Hà Tây (1000 tấn mía/ ngày), Việt Trì (350 tấn mía/ ngày) và nhà máy đường Sông
Lam. Sau 1975 có 14 nhà máy đường.
- Trước 1995, ngành đường vẫn còn kém, sản xuất còn ít với 300.000 tấn
đường/năm. Hiệu suất sản xuất yếu: 16,17 tấn mía mới được một tấn đường.
- Sau 1995, chương trình quốc gia ra đời với tiêu chí sản xuất 1triệu tấn/ năm,
đảm bảo 12.5kg đường/ người/ năm. Sau đó cả nước có 50 nhà máy đường trong đó
nhà máy Bút Bông – Pháp có công suất 8000 tấn mía/ ngày; nhà máy Tateslane –
Nghệ An 6000 tấn/ ngày; nhà máy đường Lam Sơn – Thanh Hóa 4000 tấn/ ngày; nhà
máy Thạch Thành – Đài Loan 6000 tấn/ ngày. Các nhà máy nhỏ và vừa có công suất
700 – 1000 - 2000 tấn/ ngày.
- Về công nghệ, hiện nay áp dụng công nghệ hiện đại vào sản xuất, phần lớn
được cơ giới hóa và một số được tự động hóa.
- Khó khăn: có một số nhà máy thua lỗ phải ngừng hoạt động do nguyên nhân:
+ Vùng trồng nguyên liệu không tập trung, phân tán nhiều nơi dẫn đến thiếu
nguyên liệu và giá cả thu mua không hợp lý.
+ Do trình độ kỹ thuật còn yếu
3. Những định nghĩa và thuật ngữ áp dụng trong công nghệ sản xuất đường
1. Mía nguyên liệu: là mía được đưa xuống băng tải để sản xuất đường bao gồm mía
sạch và tạp chất (tấn).
2. Tạp chất: là phần chất bẩn bám trên cây mía như đất, cát, bùn, lá khô. Tạp chất
tính theo % khối lượng.
3. Bã mía: là chất khô không tan sau khi trích ép lấy nước mía trong cây mía.
4. Xơ mía: là thành phần cellulose của cây mía
-3-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
5. Chất khô hòa tan: là chất rắn hòa tan không bay hơi có trong dịch nước mía (bao
gồm đường và các tạp chất hòa tan), tính theo % hoặc Bx.
1oBx = 1%
Nước mía 140Bx: có 14% chất khô hòa tan, 86% còn lại là nước
6. Pol (Polarimeter): là lượng đường tổng có trong nước mía (%). Pol được xác định
bằng PP phân cực một lần, đo bằng máy phân cực (phân cực trực tiếp).
7. Sac: là lượng đường saccacrose có trong dung dịch (%) được xác định bằng PP
phân cực hai lần (một lần trực tiếp và một lần chuyển hóa).
Phản ứng chuyển hóa: saccarose
glucose + fructose
8. Độ tinh khiết: là tỷ lệ của đường và chất khô hòa tan tính theo %. Độ tinh khiết
càng cao thì chất lượng đường càng tốt.
Độ tinh khiết = (Đường / CKHT) x 100 (%)
Độ tinh khiết đơn giản (Apparent purity – AP)
AP = (Pol / CKHT) x 100 (%)
Độ tinh khiết trọng lực (GP)
GP = (Sac / CKHT) x 100 (%)
Độ tinh khiết thực
P thực = (Sac / CKHT) x 100 (%)
CKHT xác định bằng PP sấy
Trong thực tế sản xuất chỉ dùng AP, coi Pol = Sac
9. Độ ẩm: là thành phần nước trong sản phẩm được xác định bằng PP sấy đến trọng
lượng không đổi: W = 100 – Bx
10. Đường khử (Reducing sugar – RS): là lượng đường khử của sản phẩm tính bằng
% - trong phân tử chứa nhóm aldehyt (CHO-) hoặc xeton (=CO)
11. Tro: là thành phần chất vô cơ còn lại sau khi nung cháy các chất hữu cơ.
Tro sunfat: nung ở nhiệt độ 500 – 6000C, cho H2SO4 vào để tăng tốc độ cháy
Tro % = tro sunfat x 0.9
12. Độ màu: là chỉ tiêu đo độ trắng của đường và độ sẫm màu của dung dịch. Độ màu
được đo bằng PP so màu trên máy đo quang phổ.
Sử dụng máy đo màu để đo mật độ quang D
D = k.c.b
Trong đó: b là bề dày lớp dung dịch trong cốc đo
c là nồng độ dung dịch đo
k là hệ số của máy
Độ màu quốc tế sử dụng trong ngành đường: 0IU = k x 1000
-4-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
13. Các loại đường: có 3 loại chủ yếu:
Đường thô (Raw sugar – R): là loại đường có hàm lượng đường tinh khiết thấp
nhất. Đây là đường nguyên liệu đối với nhà máy tinh luyện. Đường có dạng tinh thể
màu vàng, chưa qua sấy khô, có Pol = 96 – 98%. VD: nhà máy đường Lam Sơn sản
xuất đường thô.
Đường trắng – đường cát (Refined standard quality – RS): Pol ≥ 99.5%; độ ẩm ≥
0.05%. Đây là sản phẩm của hầu hết các nhà máy đường VN và trên TG ( 0IU = 90 –
120).
Đường VN (theo TCVN)
Đường TG
Loại hảo hạng: Pol = 99.7
99.75%
Loại một:
Pol = 99.62
Loại hai:
Pol = 99.48
Đường tinh luyện (Refined extra quality – RE): là loại đường có chất lượng cao
nhất trong các loại đường. Pol = 99.8 – 99.85%; W < 0.05; tro < 0.03; RS <0.03; 0IU
= 20 – 40
14. Chất không đường: là chất khô hòa tan trừ đường saccarose. Như vậy, đối với
ngành sản xuất đường, những chất còn lại hòa tan trong dung dịch đều gọi là chất
không đường kể cả glucose và fructose. Những chất không đường đều có ảnh hưởng
xấu đến sản xuất nên phải loại ra.
15. Nước mía đầu (nước nguyên): là nước mía ép được từ máy ép đầu tiên.
16. Nước thẩm thấu: là nước nóng được cho vào trước máy ép cuối cùng để hòa tan
hết lượng đường trong bã mía, nâng cao hiệu suất ép.
17. Nước mía hỗn hợp: là nước mía nhận được từ máy ép 1 và 2 được mang đi chế
luyện. Dung dịch này được gọi là nước mía hỗn hợp vì gồm nước mía nguyên và nước
mía đã pha loãng.
18. Bã mía: là bã nhận được sau máy ép cuối cùng được làm nguyên liệu đốt lò hơi
hoặc cho các mục đích khác.
19. Hiệu suất ép: lượng đường ép được so với lượng đường có trong nguyên liệu (%).
Lượng đường ép được
HS ép (E) = ------------------------------- x 100
Lượng đường có trong mía
TL mía x Pol mía – TL bã x Pol bã
HS ép (E) = -------------------------------------------- x 100
TL mía x Pol mía
-5-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
Hiệu suất ép nói lên năng lực làm việc của hệ thống máy ép. Với các nhà máy
đường ở Việt Nam, hiệu suất ép khoảng 94 – 96%.
20. Nước mía cuối: là nước mía nhận được từ máy ép cuối cùng
21. Nước mía trung hòa: là nước mía nhận được sau khi cho vôi Ca(OH) 2 gồm nước
mía và kết tủa tạo thành
22. Nước mía lắng trong: là nước mía nhận được sau khi lắng
23. Nước mía lọc trong: là nước mía nhận được sau khi lọc
24. Chè trong: là nước mía nhận được sau quá trình làm sạch bao gồm nước mía lắng
trong và nước mía lọc trong.
25. Bùn lọc: là bã bùn nhận được sau khi lọc, được dùng làm phân bón vi sinh
26. Hiệu suất làm sạch: là tỷ lệ chất không đường loại được so với chất không đường
có trong nước mía hỗn hợp. Tùy theo phương pháp làm sạch mà tỷ lệ này có thể đạt 5
– 10%, cao nhất là 40%.
104 (AP chè trong – AP nước mía hỗn hợp)
E làm sạch = -----------------------------------------------------AP chè trong (100 – AP nước mía hỗn hợp)
27. Mật chè: là mật nhận được sau khi làm bốc hơi chè trong, có nồng độ khoảng
60oBx
28. Đường non: là hỗn hợp nhận được sau khi nấu đường gồm có các tinh thể đường
và mật bao quanh nó. Ta có nhiều loại đường non: non A, non B, non C trong sản xuất
đường trắng; non R1, non R2 trong sản xuất đường tinh luyện.
29. Mật A: là mật nhận được sau khi ly tâm đường non A.
Ta có mật A1 và mật A2
Mật A1 (mật nguyên): là mật nhận được khi ly tâm chưa rửa nước.
Mật A2 (mật loãng): là mật nhận được sau khi rửa đường bằng nước nóng hoặc bằng
hơi trên máy ly tâm.
30. Đường thành phẩm: là đường thường nhận được sau khi ly tâm đường non A.
Nếu là đường thành phẩm tinh luyện thì nhận được sau quá trình ly tâm đường non R 1,
R2 sau đó mang đi sấy, sàng và phân loại.
31. Mật B: là mật nhận được sau khi ly tâm đường non B
32. Mật C (mật rỉ): là mật nhận được sau khi ly tâm đường non C
33. Đường B: là đường nhận được sau khi ly tâm đường non B
34. Hồ B (Magma B): là hỗn hợp nhận được sau khi hòa đường B với nước hoặc với
chè trong, gồm có những hạt tinh thể nhỏ li ti và mật được dùng làm giống hay nham
để nấu một nồi đường non.
-6-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
35. Đường C: là đường nhận được sau khi ly tâm non C
36. Hồi dung C: là dung dịch nhận được sau khi hòa tan đường C bằng nước hoặc chè
trong. Thường dung dịch này cho quay lại để nấu non A. Nồng độ dung dịch là 600Bx.
37. Mật rỉ: là mật nhận được sau khi ly tâm đường non C. Là phế liệu của nhà máy
đường và là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác.
38. Chữ đường (CCS): là lượng đường có thể thu được từ 100 phần mía hay lượng
đường (kg) có thể thu được từ 100 kg mía.
CCS =
F 5 B
F 3
3
1
P 1
100
2
100
2
Công thức đơn giản: CCS =
3
1
P B
2
2
Trong đó:
P – Pol của nước mía đầu, %
B – Nồng độ của nước mía đầu, %
F – xơ mía
39. Tổng tổn thất (% tổn thất)
TTT = (TL đường mất đi / TL đường trong mía).100%
TTT = 100 – ETTT
Có 2 loại:
Tổn thất vô hình (không xác định)
Tổn thất mất đi (có xác định)
40. Hiệu suất an toàn sản xuất: là tỷ lệ của thời gian ép thực tế so với tổng thời gian
Hs an toàn sx = {tép thực tế / (tép tt + tdo hỏng máy + tsự cố)}.100%
Sự cố: về nhân sự
về bão, thiên tai…: sự cố bất khả kháng
* Tham khảo thêm
41. Hiệu suất kết tinh
Là trọng lượng chất khô của saccarose tinh khiết nhận được từ 100 tấn chất khô
đường non
x(T) chất khô sac kết tinh từ 100 (T) chất khô đường non
Gọi AP đường non = J
AP mật = M
AP sac = 100
Trong đường non chỉ có sac và mật
x=
100( J M )
100 M
42. Hiệu suất thu hồi đường từ đường non
Là lượng chất khô của đường nhận được từ 100 tấn chất khô của đường non
-7-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
AP đường non = J
AP mật = M
AP đường = S
x’ =
100( J M )
S M
43. Hiệu suất thu hồi chế luyện (Ecl)
ECL = (TLĐ trong đường TP / TLĐ trong nước mía hỗn hợp).100%
44. Hiệu suất thu hồi chế luyện hiệu chỉnh (E85)
Chất lượng của nước mía hỗn hợp ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình chế
luyện, vì vậy quốc tế đưa về hiệu suất chế biến khi AP của nước mía hỗn hợp = 85
100(85 Mv)
E85 = 85(100 Mv) x100%
Trong đó: Mv – độ tinh khiết của mật rỉ theo lý thuyết
45. Hiệu suất tổng thu hồi
ETTH = (Tổng lượng đường trong đường TP và bán TP/ tổng lượng đường trong
mía).100%
Eép = (Tổng lượng đường trong nước mía hỗn hợp/ tổng lượng đường trong
mía).100%
Echế luyện = (Tổng lượng đường trong đường thành phẩm và bán thành phẩm/ tổng
lượng đường trong nước mía hỗn hợp).100%
-8-
ETTH = Eep.Ecl
100
Ehiệu chỉnh = E12,5.E 85
100
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LIỆU – MÍA
1.1. Vùng nguyên liệu
Nguyên liệu là vấn đề sống còn của nhà máy.
Yêu cầu:
- Nguyên liệu phải đủ cho sản xuất: vùng chuyên canh và các vùng khác
- Nguyên liệu phải có điều kiện đất đai, khí hậu phù hợp
- Phải có giống tốt cho năng suất cao, chất lượng tốt.
Quản lý nguyên liệu mía
Nhiệm vụ của sản xuất đường là lấy được nhiều đường trong cây mía. Để làm
tốt công việc chế biến đường, cần cung cấp đầy đủ nguyên liệu mía có chất lượng tốt
để nhà máy đường xử lý trong phạm vi thích hợp nhất, giảm thấp giá thành, tiêu hao ít,
thu hồi cao, có được nhiều đường và chất lượng tốt đạt hiệu quả kinh tế cao. Do đó,
làm tốt công tác quản lý nguyên liệu mía là một mắt xích quan trọng đảm bảo sản xuất
tiến hành thuận lợi và coi công tác đó là nhiệm vụ quan trọng nhất của sản xuất. Nội
dung của công tác quản lý mía là cần tìm hiểu và nắm vững tình hình phân bố vùng
nguyên liệu, giống mía, số lượng và thời gian chín của mía, đặc điểm công tác nông
nghiệp vùng mía và tình hình sắp xếp lực lượng lao động, lực lượng vận chuyển mía,
thời vụ ép và thời gian mía chín. Cuối cùng, khảo sát lượng mía xử lý ngày, tháng 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 mía, thực hiện chế độ nghiệm thu chất lượng mía.
-9-
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
1.2. Các giống mía (TK)
Cây mía thuộc họ hoà thảo, giống saccarum, được chia làm 3 nhóm chính:
- Nhóm saccarum officinarum: là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các
chủng đang trồng phổ biến trên thế giới
- Nhóm saccarum violaceum: Lá màu tím, cây ngắn cứng và không trổ cờ
- Nhóm saccarum simense: Cây nhỏ cứng, thân màu vàng nâu nhạt, trồng từ lâu
ở Trung Quốc
Giống mía đóng một vai trò 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 giải vụ
trồng và kéo dài 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, F134, VN84-4137, ROC16, ROC1, ROC10, VĐ63-237, VĐ79-177, ROC18, ROC20...
Trong sản xuất, thường cần phát triển mạnh các giống sau:
+ Giống ROC1 (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 nảy
mầm chậm, thu hoạch vào đầu vụ.
+ Giống ROC10 (Tân Đại đường 10) do Đài Loan lai tạo có đặc tính chung
giống ROC1 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.
+ Quảng Đông 86-368- giống mía có thời gian giữ đường cao: Mía có dạng bụi
hơi xoè, dáng ngọn xoè xiên, thân to, phiến lá ngắn, hơi rộng, màu xanh. Ưu điểm nổi bật
của Quảng Đông 86-368 là khả năng duy trì độ đường cao trong một thời gian dài, có khả
năng kéo dài tới 3-4 tháng (giống bình thường 1,5-2 tháng) do đó có thể thu sớm hoặc kéo
dài thời gian thu hoạch của mía mà không sợ bị hao hụt đường. Khả năng thích ứng rộng,
không trổ cờ vào giai đoạn cuối, trồng được ở các vùng đồi núi khô hạn mà vẫn cho năng
suất cao (80-90 tấn/ha), nếu thâm canh tốt năng suất còn có thể đạt 100-120 tấn/ha, hàm
lượng đường trong mía đạt khoảng 11,5-12 CCS. Giống mía này cũng có khả năng chống
chịu sâu bệnh khá cao như khó nhiễm rệp bông, ít sâu bệnh, chống chịu bệnh khô lá rất
tốt, chống được bệnh gỉ sắt và vàng lá, bệnh than...
- 10 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
+ ROC22 - giống mía chín sớm: Đây là giống mía có thời gian chín sớm do
Viện nghiên cứu mía đường Đài Loan nghiên cứu và được nhập vào Việt Nam từ năm
2001. ROC22 hình dáng thẳng đứng, độ lớn thân trung bình, không đều cây, mọc gọn,
lóng dài, hình trống. Phiến lá hơi hẹp, mỏng, lá rũ thành hình cung, bẹ lá nhiều sáp, có
lông, màu tím, dễ bóc lá. Thời gian sinh trưởng của mía rất ngắn (10-11 tháng), hàm
lượng đường cao 13-13,5CCS. ROC có khả năng thay thế khá thích hợp cho các giống
mía chín sớm đang bị thoái hoá hiện nay như ROC1 và CV80 (tỷ lệ trổ cờ cao, hàm
lượng đường thấp) vì mía có tỷ lệ mọc mầm cao, sinh trưởng tốt, đẻ nhánh khoẻ, lưu
gốc tốt, không đổ ngã và trổ cờ rất ít vào gai đoạn cuối, khoảng 3-4%, trong khi tỷ lệ
này ở ROC1 là 70%. Đối với các loại bệnh như đốm lá, than, cháy lá, gỉ sắt hay nhiều
loại sâu và rệp hại, ROC22 có khả năng chống chịu tương đối tốt, tỷ lệ nhiễm nhẹ,
không ảnh hưởng tới năng suất của mía (đạt 96 tấn/ha). ROC22 rất thích hợp để trồng
ở các vùng nguyên liệu mía phía Bắc vốn thường xuyên rơi vào tình trạng khô hạn.
+ QĐ15- giống mía cho vùng đất khô hạn: Được Viện nghiên cứu mía đường
Quảng Tây (Trung Quốc) lai tạo từ 2 giống: Hoa Nam 56-12 và Nội Giang 59-178 và
nhập vào nước ta năm 2001. QĐ15 là giống chín trung bình (12-13 tháng) có thân to,
thẳng, lóng tương đối dài, lá hơi cong, bẹ màu hồng tím, lưng bẹ có lông... Tỷ lệ mọc
mầm của mía khá cao, đẻ nhánh trung bình, tỷ lệ đẻ nhánh và tái sinh tương đối tốt,
cho số cây hữu hiệu cao, lá bong, dễ bóc. Kháng được các bệnh than, trắng lá, gỉ sắt,
khả năng lưu giữ đường trong mía kéo dài với hàm lượng đạt 12,4-13CCS. Có thể thu
hoạch mía tới tháng 4 hoặc tháng 5, năng suất trung bình khoảng 80-90 tấn/ha. Giống
mía này có tính chịu hạn rất cao, do đó có thể sử dụng để trồng ở các vùng núi thuộc
Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Bình.
Các biện pháp để nâng cao chất lượng giống mía:
1. Công tác nghiên cứu:
- Nghiên cứu áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhân nhanh các giống mía tốt, để
thay thế các giống mía cũ có năng suất thấp, chất lượng kém.
- Nghiên cứu các biện pháp canh tác chính cho từng vùng. Chú trọng biện pháp
bón phân hợp lý, phòng trừ sâu bệnh.
Để tăng cường năng lực nghiên cứu cần phát triển trung tâm nghiên cứu và
khảo nghiệm giống mía và đầu tư cơ sở vật chất, thiết bị cần 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.
- 11 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
3. 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, giống chín sớm, trung bình, muộn để có thể ép sớm.
1.3. Hình thái cây mía
Cây mía gồm các phần chủ yếu: rễ, thân, lá, hoa (hình 1)
1.3.1. Rễ mía
Rễ có tác dụng giữ cho mía đứng và hút nước hút các chất dinh dưỡng từ đất để
nuôi cây mía (hình 2)
Rễ mía thuộc loại rễ chùm, mỗi rễ 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 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 sau 0,3-0,4m
Cá biệt có nơi rễ ăn sâu tới 1 - 1,5m
H×nh 1. H×nh th¸i sinh trëng
c©y mía
1. Cây mẹ
2. Rễ thứ cấp (rễ vĩnh cửu)
3. Hoa mía
4. Rễ thứ cấp
5. Cây con cấp 1
6. Rễ giống (rễ sơ cấp)
H×nh 2. RÔ c©y mÝa
1.3.2. Th©n mÝa
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 2 dóng là đốt mía. Đốt bao gồm đai sinh trưởng, đai rễ, sẹo lá và đai phấn mầm.
Thông thường, mía phát triển theo chiều cao từ 2,43m đến 3,65m trong một
năm hay từ 2 - 3 dóng/ tháng (hình 3).
- 12 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
H×nh 3. Dãng mÝa
A- hình trụ; B- hình trống; C- hình ống chỉ; D- hình chùy ngược;
E- hình chùy; F- Hình cong queo
1.3.3. L¸ mÝa
Lá có nhiệm vụ quang hợp nước, CO 2 và các chất dinh dưỡng để biến thành
glucid, các chất tổng hợp có chuỗi nitơ và là bộ phận thở và thoát ẩm cho cây mía.
Hình 4. Lá mía
Lá mọc từ chân đốt mía (dưới đai rễ) thành hàng so le hoặc theo đường vòng
trên thân cây mía. Phần lớn mặt ngoài của lá có lớp phấn, lá có lông. Thân lá trơn láng,
xù xì dày mỏng khác nhau. Thân lá thường màu xanh, cá biệt có thân màu vàng hoặc
màu tím, mép lá hình răng cưa. Lá chia làm hai bộ phận chính: phiến lá và bẹ lá. Lá có
chiều dài từ 0,91m đến 1,52m và rộng khoảng 0,3m thuộc giống mía.
1.4. Thu hoạch và bảo quản mía
1.4.1. Thu hoạch
Xác định độ chín của mía:
- Thu hoạch khi mía đã chín. Mía chín có hàm lượng đường Sac cao nhất,
đường khử thấp nhất, khoảng 0.3 – 1% (chủ yếu ở ngọn).
Biểu hiện đặc trưng của thời kỳ mía chín:
- Lá chuyển sang màu vàng, độ dày của lá giảm, các lá sít vào nhau, dóng ngắn dần
- Hàm lượng đường giữa gốc và ngọn xấp xỉ nhau
- Hàm lượng đường khử dưới 1%, (có khi chỉ còn 0,3%)
- Hàm lượng đường cao nhất đạt được khi mía chín chỉ duy trì trong khoảng 15
ngày – 2 tháng. Khi mía quá chín hàm lượng đường giảm nhanh.
- Có một số giống mía khi quá chín chưa được thu hoạch bị trổ cờ. Vấn đề trổ
cờ của mía là một hiện tượng thay đổi sinh lý, làm giảm hàm lượng đường trong mía.
- Phương pháp xác định độ chín của mía:
- 13 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
+ Dựa vào kinh nghiệm: quan sát biểu hiện bên ngoài của cây mía: lá khô và
rụng hết, bề mặt gióng mía láng bóng.
+ Kiểm định tại ruộng: sử dụng chiết quang kế để xác định độ đường trong mía.
Để đánh giá độ chín, ta lấy mẫu mía (ngọn, gốc) để tính hệ số chín kỹ thuật.
Nồng độ nước mía ở đoạn ngọn
C = ------------------------------------------ x 100
Nồng độ nước mía ở đoạn gốc
C = 80%: mía bắt đầu chín
C > 80%: mía chín tới
C = 90 – 100%: mía chín kỹ
C > 100%: quá chín
+ Hóa nghiệm: chỉ áp dụng cho ruộng mía cố định, giống không thay đổi. Mẫu
được lấy thường xuyên để kiểm tra các chỉ tiêu: độ khô, thành phần đường mía, xơ,
hàm lượng đường khử… Tích lũy số liệu và xử lý thống kê để tìm ra quy luật phán
đoán tương đối chính xác thời gian mía chín.
Sau khi mía chín có thể thu hoạch thủ công và cơ giới. Ở các nước phát triển
như Mỹ, Đức… người ta thu hoạch mía bằng cơ giới là chủ yếu, nhiều loại máy liên
hợp vừa đốn mía, chặt ngọn và cắt khúc được sử dụng rộng rãi.
Hình 5: Máy liên hợp thu hoạch mía
Hình 6: Máy chặt mía rải hàng
Nước ta hiện nay, một số nơi việc thu hoạch mía vẫn còn bằng phương pháp thủ
công, dùng dao chặt sát gốc và bỏ ngọn.
Thu hoạch thủ công: chặt mía
- 14 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
- Yêu cầu: dao sắc, chặt sát gốc
- Ưu điểm: chặt mía được sạch
- Nhược điểm: năng suất thấp
Thu hoạch cơ giới: dùng máy
- Ưu điểm: năng suất cao
- Nhược điểm: chặt mía không sạch
Sau khi thu hoạch đốt vườn mía để làm sạch môi trường và làm phân bón.
1.4.2. Bảo quản
Sau khi thu hoạch mía, các hoạt động sống và hô hấp không ngừng diễn ra làm
mía bị khô và giảm chất lượng. Bên cạnh đó, dưới tác dụng của vi sinh vật, hàm lượng
đường trong mía giảm đáng kể. Ngoài ra còn phân hủy tạo ra một số chất có hại.
Nếu tồn trữ trong 14 ngày, lượng đường tiêu hao có thể 12 – 50% so với
nguyên liệu tươi. Nếu mía còn nguyên cuống lá thì sau 9 ngày lượng đường mất mát
lên đến 37%. Sự hao hụt chủ yếu là giảm trọng lượng, giảm lượng đường saccarose,
giảm độ tinh khiết của nguyên liệu.
Bảng 1. Sự thay đổi các thành phần của mía trong thời gian bảo quản
Thời gian (ngày) Hàm lượng
sau khi chặt
chất khô (%)
0
21,2
1
21,6
2
21,7
3
21,8
4
22,3
5
22,5
Thành phần
đường (%)
19,93
20,02
20,25
19,69
19,07
18,45
Độ tinh khiết
(%)
94,0
93,3
93,3
90,3
85,5
82,0
Hàm lượng
đường khử (%)
0,3
0,3
0,4
0,8
1,6
2,1
Để hạn chế tổn thất, nên thu hoạch mía đúng độ chín. Thu hoạch xong thì mang
mía đi ép ngay. Không nên để mía quá 2 ngày. Thông thường các nhà máy đường
không có kho bảo quản mía mà chỉ tập kết vào bãi chứa mía. Nếu chưa vận chuyển về
nhà máy ngay thì phải lưu giữ ngoài bãi mía nhưng phải được che phủ và không được
xếp chồng mía lên cao quá. Phun ẩm cho mía để tránh mất nước.
Để hạn chế tổn thất đường sau khi thu hoạch, có thể áp dụng các biện pháp sau:
- Chặt mía khi trời rét hoặc hơi rét
- Khi chặt cho mía ngã theo chiều của luống, các cây mía gối lên nhau (ngọn
cây này phủ trên gốc cây kia)
- Chất mía thành đống có thể giảm sự phân giải đường
- Dùng lá mía thấm nước để che trong lúc vận chuyển, và có thể dùng nước tưới
phun vào mía.
- 15 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
1.5. Thành phần hóa học của cây mía và ảnh hưởng của chúng trong quá trình sản
xuất
1.5.1. Thành phần hóa học
Thay đổi phụ thuộc vào giống mía, thời vụ thu hoạch, đất canh tác. Tuy nhiên
thành phần cơ bản là giống nhau, chỉ khác về số lượng.
Thành phần của mía
- Thành phần nước: 70 – 75%
- Thành phần đường: 9 – 15%
- Thành phần xơ: 10 – 16%
- Đường khử: 0,01 – 2%
- Chất không đường khác: 1 – 3%
Thành phần nước mía
- Chất rắn hoà tan: 100
- Phần đường: 75 – 92
Saccarose: 70 -88
Glucose: 2 – 4
Fructose: 2 - 4
- Các loại muối: 3,0 – 7,5
Muối acid vô cơ: 1,5 – 4,5
Muối acid hữu cơ: 1,0 – 3,0
- Acid hữu cơ tự do: 0,5 – 2,5
- Chất không đường hữu cơ khác
Anbumin: 0,5 – 0,6
Tinh bột: 0,001 – 0,05
Chất keo: 0,3 – 0,6
Chất béo sáp mía: 0,05 – 0,15%
Chất không đường chưa xác định: 3,0 – 5,0
1.5.2. Những tính chất quan trọng của Saccarose
Saccarose (disaccarit – C12H22O11) là sự kết hợp của α-glucose và β-fructose
1.5.2.1. Tính chất vật lý
- 16 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
Tính tan: đường Sac hòa tan nhiều trong nước. Độ hòa tan (H) tăng khi nhiệt
độ tăng. Ngược lại, khi nồng độ đường tăng thì H giảm.
Một số chất không đường làm tăng độ hòa tan của đường (KCl, NaCl ) trong
khi một số chất thì lại làm giảm độ hòa tan (CaCl2, glucose, fructose…)
Bảng 2. Bảng độ hòa tan của saccarose theo nhiệt độ
Nhiệt độ (0C)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Độ hòa tan (gam sac/100g H2O)
190,4
203,9
219,5
238,1
260,1
287,3
320,5
362,2
415,7
487,2
Tính kết tinh: đường kết tinh khi dung dịch đường quá bão hòa trong nước.
Khi tăng nồng độ, quá trình bay hơi diễn ra đồng thời giảm nhiệt độ. Khi đó độ hòa tan
giảm nên dung dịch quá bão hòa. Khả năng kết tinh phụ thuộc vào chất lượng dung
dịch đường, độ tinh khiết AP.
Tính nhớt: Dung dịch đường có độ nhớt cao. Khi nồng độ đường tăng thì độ
nhớt tăng theo. Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm. Vì vậy trong sản xuất đường cần
tăng nhiệt độ để giảm độ nhớt đồng thời xử lý các phản ứng đối với dung dịch không
quá đặc.
Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường
Nồng độ (%)
20
40
60
70
200C
1,96
6,21
58,93
485,00
Độ nhớt (10-3 Ns/m2)
400C
600C
1,19
0,81
3,29
0,91
21,19
9,69
114,80
39,10
700C
0,59
1,32
5,22
16,90
Tính nhiệt: dung dịch đường cũng có tính dẫn nhiệt do có nhiệt dung C.
Nhiệt dung riêng của đường Saccarose tính theo công thức:
C = 4,18 (0,2387 + 0,00173t), KJ/kg.độ
T: nhiệt độ, 0C
Nhiệt dung riêng trung bình của Saccarose từ 22 – 510C là 0,3019.
- 17 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
Nhiệt dung riêng của dung dịch Saccarose trong nước phụ thuộc vào nồng độ
Saccarose và nhiệt độ, được tính theo công thức:
C = 4,18 1 0,6 0,0018t
c
, kJ/kg.độ
100
Công thức rút gọn: C = 1 – 0,0048Bx
Trong đó: t – nhiệt độ, 0C;
c – nồng độ đường, %.
Tính điện: Sac không có tính dẫn điện nhưng dung dịch đường có tính dẫn
điện do nước và các ion vô cơ trong dung dịch. Có thể sử dụng tính chất này trong sản
xuất để điều chỉnh quá trình nấu đường đồng thời xác định lượng tro có trong dung dịch.
Tính quay cực: Sac có khả năng quay cực về bên phải với góc quay cực
66.5. Độ quay cực riêng của Saccarose rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Do đó
sử dụng tính chất này để phân tích thành phần đường có trong dung dịch, trong mía và
trong thành phẩm bằng phương pháp phân cực.
[α]D20 = 66,469 + 0,00870 – 0,000235c
Trong đó c là nồng độ saccarose trong 100 ml
1.5.2.2. Tính chất hóa học
Phản ứng chuyển hóa đường
H+, To, t
C12H22O11 + H2O
C6H12O6 + C6H12O6
Saccarose
Glucose Fructose
Hỗn hợp đường nhận được sau phản ứng gọi là đường chuyển hóa. Đây là phản
ứng không có lợi cho sản xuất vì làm giảm tổng hiệu suất thu hồi, gây khó khăn cho
quá trình sản xuất vì khi có mặt glucose và fructose thì saccarose rất khó kết tinh. Do
đó gây tổn thất đường và ảnh hưởng đến quá trình kết tinh.Tốc độ chuyển hoá
saccarose tỷ 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 hoá cũng
tăng lên 10 lần. Do đó, trị số pH là yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hoá đường rất
nghiêm trọng.
Tốc độ chuyển hoá saccarose còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, cứ mỗi lần nhiệt
độ tăng 100C thì tốc độ chuyển hoá tăng lên 3 lần.
Ngoài ra, rất nhiều loại vi sinh vật tạo men chuyển hoá cũng làm tăng tốc độ
chuyển hoá đường. Mía không tươi và những góc chết của thiết bị (máy ép) hoặc
những nơi vệ sinh không sạch dẫn đến tăng chuyển hoá đường rất nghiêm trọng.
- 18 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
Do vậy trong sản xuất hạn chế tối đa phản ứng này bằng cách không giữ dung
dịch ở môi trường acid, sử dụng nhiệt độ thấp và thời gian nhanh. Mía nguyên liệu
phải tươi và thiết bị máy móc được vệ sinh sạch sẽ trước khi sử dụng.
- Sac có tính chất như một acid yếu. Trong môi trường kiềm nhẹ thì Sac có
phản ứng và tạo ra Saccarat canxi
C12H22O11 + Ca(OH)2
C12H22O11.CaO + H2O
Mono saccarat canxi tan nhiều trong nước nên áp dụng để hòa vôi vào đường để
làm sạch
C12H22O11 + 2Ca(OH)2
C12H22O11.2CaO + 2H2O
Di saccarat canxi tan ít hơn trong nước
C12H22O11 + 3Ca(OH)2
C12H22O11.3CaO + 3H2O
Tri saccarat canxi không tan hoặc ít tan, thường sử dụng phản ứng này để thu
hồi đường từ mật rỉ.
- Trong môi trường kiềm mạnh và nhiệt độ, saccarose bị phân hủy tạo thành các
sản phẩm rất phức tạp, cuối cùng tạo thành hợp chất cao phân tử màu nâu, đen gọi là
humin. Phản ứng này hoàn toàn không có lợi cho sản xuất vì làm giảm hiệu suất thu
hồi và chất lượng đường.
Tác dụng của nhiệt độ đối với đường saccarose: xảy ra phản ứng caramel
hóa là phản ứng mất nước, trùng hợp đường tạo thành những hợp chất màu có màu
vàng nâu. Sau đó đường cháy thành carbon. Phản ứng này không có lợi cho sản xuất
đường.
- Dưới tác dụng của nhiệt độ, đường saccarose bị mất nước, trùng hợp tạo nhiều
sản phẩm khác nhau và chất màu. Khi nâng nhiệt độ đến 135 0C thì saccarose bắt đầu
biến đổi tạo ra các aldehyde (glucosen, fructosen) không màu.
C12H22O11 →C6H12O5 + C6H12O5 + H2O
glucosen
fructosen
- Nếu nhiệt độ cao hơn, 135 – 190 0C (chủ yếu xảy ra trong sản xuất bánh còn
trong kẹo chỉ xảy ra khi siro tiếp xúc trực tiếp với nhiệt) thì glucosen và fructosen tiếp
tục phản ứng tạo ra iso saccarosen theo phương trình:
C6H12O5 + C6H12O5 →C12H20O10
iso saccarosen
- Khi ở nhiệt độ cao hơn sẽ mất tiếp 10% nước tạo thành caramelan có màu vàng.
C12H22O11 - 2H2O →C12H18O9 hoặc C24H36O18
caramelan
- Khi mất 14% nước tạo thành caramelen.
C12H22O11 + C24H36O18 →C36H48O24 + 4H2O
- 19 -
Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo
caramelen
- Khi mất 20% nước tạo thành caramelin có màu đen. Đây là phản ứng quan
trọng trong sản xuất bánh nhưng lại không có lợi trong sản xuất kẹo.
Tác dụng của enzyme đối với đường saccarose: enzyme invertase xúc tác
cho phản ứng chuyển hóa đường nên không có lợi cho quá trình sản xuất. Sau đó, dưới
tác dụng của phức hệ enzyme, glucose và fructose sẽ chuyển thành ancol và CO 2
men rượu
C6H12O6
C2H5OH + CO2 ↑
- Sản phẩm triệt để là CO2 và nước.
Ví dụ:
invertase
Saccarose
glucose + fructose
E. leucostoc
Saccarose
levar, elextran.
- Tiếp tục nhờ enzyme chuyển hoá thì tạo thành aldehyde, rượu…
1.5.3. Chất không đường
1.5.3.1. Đường khử
Đường khử trong sản xuất đường chủ yếu là glucose và fructose. Công thức
phân tử C6H12O6. Khi mía còn non hàm lượng glucose và fructose 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 = 3,0. Dưới các điều
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 2 loại:
a. Phân hủy đường khử: Dưới môi trường đặc biệt và nhiệt độ cao, glucose và fructose
sẽ phát sinh một loạt phản ứng hóa học và sản phẩm của sự phân hủy: acid lactic, acid
glucosacaric, acid focmic, lacton. Những acid này lại kết hợp với vôi (CaO) tạo thành
muối hòa tan, tồn tại trong dung dịch đường. Vì vậy, khi dùng vôi xấu, hàm lượng
muốn canxi trong nước mía tăng.
b. Phản ứng Maillard: Tác dụng của đường khử và acid amin tạo thành những phản
ứng phức tạp. Sản phẩm tạo thành melanoidin có màu nâu đậm.
Phản ứng đó thường hay gặp trong tự nhiên hay trong công nghiệp thực phẩm
thường gọi 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 đường khử
- Ngoài acid amin, nhiều loại acid hữu cơ và một số muối vô cơ thúc đẩy tốc độ
phân hủy đường khử và tạo thành phản ứng có màu.
- Muối của acid cacbonic cũng có tác dụng làm tăng tốc độ phân hủy đường
khử và tạo thành chất màu.
- 20 -
- Xem thêm -
.DOC 
204 
303 
147 
