intTypePromotion=1

Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo

Chia sẻ: Nguyễn Ngọc Sơn | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:220

0
485
lượt xem
164
download

Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo gồm 2 phần nhằm giúp bạn nắm bắt tình hình sản xuất đường, bánh kẹo, cũng như các kiến thức về quy trình công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: 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 tr ục, thiết bị lọc khung bản, máy sấy thùng quay … -1-
  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 l ượng đ ường. 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 ch ất tính theo % khối lượng. 3. Bã mía: là chất khô không tan sau khi trích ép lấy nước mía trong cây mía. -2-
  3. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 4. Xơ mía: là thành phần cellulose của cây mía 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 đ ến 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. Đ ộ 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 -3-
  4. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo Độ màu quốc tế sử dụng trong ngành đường: 0IU = k x 1000 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
  5. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo HS ép (E) = -------------------------------------------- x 100 TL mía x Pol mía 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 đ ường non R1, 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 -5-
  6. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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. 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. 3  F + 5 B  F + 3 CCS = P 1 −  − 1 −  2  100  2  100  3 1 Công thức đơn giản: CCS = 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 -6-
  7. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo Trong đường non chỉ có sac và mật 100( J − M ) x= 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 AP đường non = J AP mật = M AP đường = S 100( J − M ) x’ = 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 = x100% 85(100 − Mv) 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 đ ường 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% Eep.Ecl  ETTH = 100 E12,5.E 85  Ehiệu chỉnh = 100 -7-
  8. 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. Đ ể 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 l ượng tốt đ ạt hi ệu 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 c ủa 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 -8-
  9. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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. 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, VN-84- 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 -9-
  10. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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... + 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 tr ưởng tốt, đ ẻ 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 đ ối 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. - 10 -
  11. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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. 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 tr- ëng 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 - 11 -
  12. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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). 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, CO2 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%) - 12 -
  13. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo - 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: + 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 đ ể 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 - 13 -
  14. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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 - 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 Thành phần Độ tinh khiết Hàm lượng sau khi chặt chất khô (%) đường (%) (%) đường khử (%) 0 21,2 19,93 94,0 0,3 1 21,6 20,02 93,3 0,3 2 21,7 20,25 93,3 0,4 3 21,8 19,69 90,3 0,8 4 22,3 19,07 85,5 1,6 5 22,5 18,45 82,0 2,1 - 14 -
  15. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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. 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 - 15 -
  16. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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 HOCH2 O O CH2OH OH H H O CH2OH OH OH H H HO H OH OH H α – D- glucose β – D- frutose 1.5.2.1. Tính chất vật lý • 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) Độ hòa tan (gam sac/100g H2O) 10 190,4 20 203,9 30 219,5 40 238,1 50 260,1 60 287,3 70 320,5 80 362,2 90 415,7 100 487,2 • 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 đ ộ 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. - 16 -
  17. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường Độ nhớt (10-3 Ns/m2) Nồng độ (%) 200C 400C 600C 700C 20 1,96 1,19 0,81 0,59 40 6,21 3,29 0,91 1,32 60 58,93 21,19 9,69 5,22 70 485,00 114,80 39,10 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. Nhiệt dung riêng của dung dịch Saccarose trong nước phụ thuộc vào nồng độ Saccarose và nhiệt độ, được tính theo công thức:  c  C = 4,18 1 − ( 0,6 − 0,0018t ) , 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 d ịch, 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 - 17 -
  18. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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 đ ến sự chuy ển 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 t ốc đ ộ 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. 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 hi ệu 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. - 18 -
  19. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo - 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 1350C 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 – 1900C (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 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 CO2 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 - 19 -
  20. Bài giảng Công nghệ sản xuất đường mía và bánh kẹo 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 đ ường khử và tạo thành chất màu. - Acid sulfuric cũng có ảnh hưởng rất lớn đối với phản ứng phân hủy đ ường khử. Lúc acid sunfuric hoặc muối của nó tồn tại, có thể làm cho sản phẩm phân hủy đường khử có màu biến thành màu nhạt thậm chí không 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 là nguyên nhân chủ yếu hình thành vật chất có phân tử lớn. Tác dụng của H2SO3 theo phản ứng sau đây: OH >C = O + → C hoặc -CH = CH-CHO + → - CH - CH2 - CHO SO32- Những phản ứng đó làm chất hữu cơ biến nối đôi thành nối đơn (mất nối đôi) nên nó không có khả năng ngưng tụ thành vật chất phân tử lớn. H 2SO3 có thể ức chế sự phân hủy đường khử, giảm thiểu sự tạo thành chất có màu. d. Phản ứng trong dung dịch có tính acid Ở pH = 3,0 đường khử glucose và fructose có tính ổn định nhất. Bất luận acid hữu cơ mạnh hay yếu đều không có tác dụng đối với glucose và fructose. Đ ối v ới - 20 -
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2