CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. Tổng quan về sản xuất mía đường trên Thế giới và Việt Nam 1. Tổng quan về sản xuất mía đường trên Thế giới Đường là một trong những mặt hàng nông sản có giá trị, được sản xuất khoảng 80% từ cây mía đường và 20% từ củ cải đường. Ba khu vực sản xuất đường lớn nhất thế giới là Brazil 22%, Ấn Độ 15% và EU 10% [22].
Hiện nay có trên 123 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới trồng mía đường và sản xuất đường từ mía, hàng năm sản xuất được khoảng 160 triệu tấn mía. Sản lượng mía thế giới tăng trước tiên do phát triển diện tích. Trong thế kỷ 20, nhất là ở nửa sau thế kỷ, nhiều nước ở Châu Á, Châu Phi, Nam Mỹ phát triển diện tích trồng mía và công nghiệp đường để đáp ứng nhu cầu trong nước và tìm cơ hội xuất khẩu, nhất là sau khủng hoảng thiếu đường năm 1974. Trong 4 thập kỷ cuối thế kỷ 20, mỗi thập kỷ diện tích mía trên thế giới tăng bình quân hơn 2,5 triệu ha [22].
Trong vài niên vụ gần đây các quốc gia đầu ngành đạt được sản lượng đường như liệt kê trong bảng 1. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Sản lượng đường của một số quốc gia trên Thế giới Đơn vị: nghìn tấn Niên vụ 2010 - 2011 2011 - 2012 2012 -2013 Nước Brazin 38350 36150 37800 Ấn Độ 26574 28830 29750 Thái Lan 9663 10415 10850 EU-27 15667 17461 15790 Nga 2996 5500 5050 Trung Quốc 11199 12324 13065 Mỹ 7104 7521 7779 Khác 36974 39352 40301 Tổng 161642 170967 174453 Nguồn [22] Từ số liệu bảng 1.1 cho thấy, Brazin và Ấn Độ là hai cường quốc đứng đầu Thế giới về sản lượng đường đạt được, chiếm khoảng 40% tổng sản lượng đường của Thế giới. Tiếp đến là các quốc gia thuộc EU-27, sản lượng đường đạt được khá cao với tỷ lệ 10%.
Xuất khẩu đường thô trên Thế giới đạt 58 triệu tấn niên vụ 2011 - 2012. Dẫn đầu là Brazin (24,6 triệu tấn) và Thái Lan (9 triệu tấn). Tỷ lệ xuất khẩu đường của một số quốc gia trên Thế giới được thể hiện ở hình 1. 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.
Tỷ lệ xuất khẩu đường của một số quốc gia trên Thế giới Giá đường có những biến động lớn qua các năm được thể hiện qua hình 1. Giá đường Thế giới giai đoạn 1960 – 2011 Giá đường Thế giới đạt mức kỷ lục vào năm 1975 (148,88 USD/tấn). Sau đó giảm đáng kể qua các năm. Năm 2011 giá đường Thế giới chỉ còn ở mức 46,62 USD/tấn, giảm 102,26 USD/tấn so với năm 1975.
Tổng quan về sản xuất mía đường tại Việt Nam Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạc hậu so với Thế giới. Trước 1954, toàn bộ miền Bắc không có nhà máy đường nào. Sau 1975, ở miền Nam đã phục hồi lại các nhà máy đường Bình Dương, Hiệp Hòa, Phan Rang, Khánh Hội, Biên Hòa; xây dựng mới các nhà máy đường La Ngà, Lam Sơn, Tây Ninh. 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Ngành sản xuất mía đường ở nước ta vẫn đang gặp nhiều khó khăn, yếu thế cạnh tranh trên chính thị trường nội địa do mức chênh lệch giá sản xuất ở nội địa luôn cao hơn so với các nước trên Thế giới cùng với đường nhập lậu từ Trung Quốc, Thái Lan…dẫn đến lượng hàng tồn kho ngày càng gia tăng.
Ngành mía đường Việt Nam là ngành sản xuất có tính thời vụ, thường chủ yếu thu hoạch và sản xuất trong thời gian khoảng 5 tháng (tháng 11 đến tháng 4 năm sau), sau đó tồn kho thành phẩm để bán cho các tháng còn lại trong năm. Vì vậy nên chi phí tồn trữ hàng hóa này rất cao và giá thành sản phẩm khá cao [13]. Trong bối cảnh chung của nền kinh tế cả nước gặp nhiều khó khăn: tốc độ tăng trưởng GDP thấp, sức tiêu thụ nội địa giảm… ngành mía đường còn gặp thêm khó khăn bởi sự xâm nhập của đường lậu, tuy nhiên niên vụ mía 2012 - 2013 vẫn tiếp tục phát triển với mức tăng trưởng khá. Cả nước trồng hơn 298.000 ha so với vụ trước; năng suất bình quân đạt 63,9 tấn/ha, tăng với niên vụ trước 2,2 tấn/ha; tổng sản lượng mía thu được 19,04 triệu tấn, tăng 1,5 triệu tấn so với cùng kỳ và đã sản xuất được 1,53 triệu tấn đường.
Tuy nhiên, so với Thế giới năng suất, chất lượng mía đường chúng ta còn thấp và chi phí sản xuất mía cao. Vì vậy, khi giá đường xuống thấp, cả doanh nghiệp chế biến và người trồng mía đều gặp khó khăn [1,2]. Vụ đường 2012 - 2013, lượng đường tồn kho cuối vụ là gần 400 ngàn tấn, cao hơn vụ trước 150 ngàn tấn. Giá bán đường thời điểm cuối năm đã giảm từ 1000 – 2000 đồng/kg so với thời điểm đầu năm [2].
Trong 37 nhà máy sản xuất mía đường của cả nước đa số là thuộc doanh nghiệp nhà nước. Các nhà máy lớn như là: nhà máy đường Nghệ An Tatte & Lyle, nhà máy đường Sơn La, nhà máy đường Biên Hòa, nhà máy đường Lam Sơn, nhà máy đường Bourbon Tây Ninh… có công suất từ khoảng 5000 – 12000 tấn/ngày (Bảng 1. 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Xếp hạng 10 công ty đường lớn nhất Việt Nam theo công suất thiết kế nhà máy niên vụ 2011 - 2012 Sản lượng Công suất TT Công ty Vùng miền đường (tấn/ngày) (tấn/vụ) 1 Quảng Ngãi Duyên hải miền Trung 12200 90180 2 Lam Sơn Bắc Trung Bộ 10500 82120 3 Khánh Hòa Duyên hải miền Trung 10 000 70860 4 N.An-Tate & Lyle Bắc Trung Bộ 9000 58500 5 Bourbon Tây Ninh Đông Nam Bộ 9000 74000 6 Cần Thơ ĐB sông Cửu Long 6500 91508 7 Phú Yên Duyên hải miền Trung 6000 70200 8 Việt Đài Bắc Trung Bộ 6000 58000 9 NIVL Long An ĐB sông Cửu Long 5000 54000 10 Biên Hòa Đông Nam Bộ 4850 52840 Nguồn [13] Công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm khá lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bị rò rỉ nhiều nhưng chất thải lại không được xử lý thích hợp.
Trong số các chất ô nhiễm có bụi khói lò hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa và cacbonat hóa. Riêng bã mía được dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa…, còn mật rỉ được lên men để chế biến cồn. Tổng quan về quy trình công nghệ sản xuất đường Nguyên liệu để sản xuất là mía. Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Việc chế biến đường phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu hoạch để tránh thất thoát sản lượng và chất lượng đường. Công nghiệp chế biến đường hoạt động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu hoạch 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com a) Thành phần của mía và nước mía Thành phần của mía thay đổi theo vùng, dao động trong khoảng sau [50]: Bảng 1. Thành phần của mía và nước mía Thành phần Đơn vị Mía cây Nước mía Nước % 69 - 75 75 - 88 Sucrose % 8 - 16 10 - 21 Đường khử % 0,5 - 2 0,3 - 3 Chất hữu cơ % 0,5 - 1 0,5 - 1 (Ngoại trừ đường) % Chất vô cơ 0,2 - 0.6 0,2 - 0,6 Hợp chất Nitơ % 0,5 - 1 0,5 - 1 Tro (Phần lớn là % - 0,3 – 0,8 Kali) Nước mía có màu do các nguyên nhân sau: - Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tanin gây ra. - Do các phản ứng phân hủy hóa học: Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ, nước mía bị đổi màu.
- Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác. - Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị loại bỏ bằng phương pháp lọc. - Anthocyanin chỉ có trong loại mía có màu sẫm, ở dạng hòa tan trong nước.
Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm. Màu này khó bị loại bỏ bằng cách kết tủa với vôi (vì lượng vôi dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn) hay với H2SO4. 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Saccharetin thường có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly.
Tuy nhiên loại màu này không gây độc, ở pH < 7,0 màu biến mất. - Tanin hòa tan trong nước mía, có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic. Khi đun trong môi trường axit phân hủy thành các hợp chất giống saccharetin.
- Ở nhiệt độ cao hơn 200oC, đường sucrose và hai loại đường khử (glucose và fructose) bị caramel hóa và tạo màu đen. Ở nhiệt độ cao hơn 55oC, đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền. c) Công nghệ sản xuất đường Năng suất đường thành phẩm của mỗi nhà máy đạt được có sự khác nhau phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu mía đầu vào, trình độ công nghệ thiết bị sản xuất và kinh nghiệm của đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong quá trình vận hành. Về quy trình công nghệ sản xuất nhìn chung là tương tự như dưới đây [50].
10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Sơ đồ công nghệ sản xuất đường và các dòng thải Thuyết minh quy trình công nghệ: 1. Chuẩn bị nguyên liệu: Mía được đưa lên băng tải, qua máy khỏa vào máy băm chặt để tạo thành các mảnh nhỏ và tơi. Giai đoạn ép lấy nước mía 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mía nguyên liệu được đưa đến hệ thống gồm nhiều máy ép.
Bã mía sau khi ra khỏi máy ép thứ nhất (1) được đưa đến máy ép thứ hai (2). Bã sau khi ra khỏi máy ép được tưới nước thẩm thấu nhằm pha loãng lượng nước mía còn chứa trong bã sau đó bã được đưa đến máy ép thứ ba (3). Bã ra khỏi máy ép thứ ba (3) tiếp tục được tưới nước nóng rồi đưa đến máy ép thứ tư (4). Việc tưới nước thẩm thấu nhằm tăng hiệu suất lấy đường, sau đó qua các máy ép kế tiếp nước đường loãng sẽ được lấy ra và cứ như thế cho tới khi đường được lấy ra ở mức cao nhất.
Các chất thải ở giai đoạn này chủ yếu là nước rửa, bọt váng và bã mía gồm hai loại: bã dài làm chất đốt cho lò hơi và bã nhuyễn. Làm sạch nước mía Nước mía sau khi được thu từ máy ép được bơm đến máy lọc để loại các bã nhuyễn.