BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
—µ–

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG BÁNH KẸO

Viện công nghệ sinh học và thực phẩm
Lớp:
Giảng viên hướng dẫn:
HỒ XUÂN HƯƠNG
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN ĐINH HÙNG
MSSV:10032021
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 02 năm 2013

1


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

............................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................................


2


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY MÍA ........................................................................... 5
1.1.

Nguồn gốc cây mía................................................................................................................ 5

1.2.

Đặc điểm của cây mía............................................................................................................ 5

1.2.1.

Phân loại ........................................................................................................................ 5

1.2.2.

Hình thái cây mía ........................................................................................................... 6

1.2.3.

Đặc điểm sinh trưởng ..................................................................................................... 7

1.2.4.

Đặc điểm dinh dưỡng ..................................................................................................... 8


1.3.

Giá trị kinh tế của cây mía ..................................................................................................... 9

CHƯƠNG 2: THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT CỦA BÃ MÍA .............................................................. 11
2.1.

Thành phần bã mía .............................................................................................................. 11

2.1.1.

Celluose ....................................................................................................................... 12

2.1.2.

Hemicellulose .............................................................................................................. 14

2.1.3.

Lignin .......................................................................................................................... 16

2.1.4.

Tro ............................................................................................................................... 17

2.1.5.

Sáp ............................................................................................................................... 18

2.2.


Tính chất của bã mía............................................................................................................ 18

2.2.1.

Tính chất vật lí. ............................................................................................................ 18

2.2.2.

Tính chất hóa học......................................................................................................... 18

2.3.

Xác định tỉ lệ xơ trong bã mía.............................................................................................. 22

2.3.1.

Nguyên tắc chung ......................................................................................................... 22

2.3.2.

Dụng cụ và thiết bị ....................................................................................................... 22

2.3.3.

Cách tiến hành.............................................................................................................. 22

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA BÃ MÍA........................................................................................ 23
3.1.


Sản xuất điện ....................................................................................................................... 23

3.2.

Trồng nấm trên bã mía......................................................................................................... 23

3.3.

Sản xuất nhiên liệu sinh học ................................................................................................ 24

3.4.

Sản xuất than hoạt tính ........................................................................................................ 25

3.5.

Sản xuất chất đốt sinh khối.................................................................................................. 26

3


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã tạo
điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài này. Xin cảm ơn cô Hồ Xuân Hương đã hướng dẫn tận tình, giúp
tôi giải đáp nhiều thắc mắc và hướng dẫn tôi tìm kiếm tài liệu ở nhiều nguồn tài liệu khác nhau!
Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các nhà khoa học bã nghiên cứu về “thành phần và tính
chất của bã mía” để ngày hôm nay tôi có đầy đủ thông tin hoàn thành tốt đề tài này. Xin cảm ơn các
nhà báo, các học giả và tất cả các bạn sinh viên đã đem những thông tin quý giá về bã mía đến với
tôi giúp hoàn thành nhiệm vụ được giao!
Tôi xin chân thành cảm ơn!


4


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY MÍA
1.1. Nguồn gốc cây mía
Cây mía có nguồn gốc ở nam Thái Bình Dương, vùng quần đảo Ghinê. Có thể cây mía xuất
hiện từ hàng vạn năm về trước khi châu Úc chưa tách ra khỏi lục địa Á-Âu. Người ta đã tìm thấy
những loài cây dại thuộc chi saccharum phân bố rộng khắp Ấn Độ, Trung Quốc, các quần đảo ở nam
Thái Bình Dương (Philippin, Indonesia, Austraylia..).
Ở Trung Quốc và Ấn Độ nghề trồng mía làm đường có cách đây 2000 năm. Từ hai nước này
nghề trồng mía phát triển phổ biến rộng khắp vùng Đông Nam Á, Nam Á (Philippin, Nhật Bản,
Indonesia, Việt Nam…). Cũng từ Ấn Độ nghề này được truyền bá sang phía tây tới Iran, Tây Ban
Nha, Italia… Các nước vùng bắt đầu Địa Trung Hải trồng mía vào khoảng thế kỉ XIII.
Năm 1490 Cristop Colombo đưa mía sang châu Mỹ (Cuba, Mêxicô, Pêru, Braxin…). Ngày
nay, mía được trồng rộng rãi khắp vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, mía được trồng khắp các châu lục
với sản lượng đạt 160 triệu tấn/năm chiếm 60-70% tổng sản lượng đường trên thế giới (đường được
sản xuất từ củ cải đường chiếm 30-35%).
1.2.Đặc điểm của cây mía
1.2.1. Phân loại
Mía là tên gọi chung của một số loải thuộc chi mía (Saccharum), chúng thuộc tông
Andropogoneae của họ Hòa thảo (Poacae). Phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới.

Hình 1: Cây mía
Mía được chia thành 3 nhóm chính:
-

Nhóm saccharum officinarum: là giống thường gặp, được trồng nhiều nhất trên thế giới
và ở Việt Nam.
Nhóm saccharum violaceum: lá màu tím, thân ngắn cứng và không trổ cờ.

Nhóm saccharum simense: cây nhỏ cứng, thân màu nâu nhạt, được trồng nhiều ở Trung
Quốc.

5


Ngoài ra còn có nhóm saccharum barberi, saccharum bengalense, saccharum edule nhưng
những nhóm này ít phổ biến.
Một số giống mía phổ biến trên thế giới:
-

POJ
H: Haoai
C: Cuba
E: Egypt (Ai cập)
F: Fomose (Đài Loan)
CO: Coimbatore (Ấn Độ)
CP: Canal Point ( bang Florida, Mỹ)

Những giống mía đươc trồng phổ biến ở Việt Nam:
-

POJ: 3016, 2878, 2725, 2883.
CO: 209, 132, 419, 715, 775.
CP: 2479.

Ngoài ra chúng ta đã lai tạo được một số giống mía chất lượng cao:
-

Việt đường 54/143: hàm lượng đường 13.5-14.5% loại chín sớm.

Việt đường 59/264: hàm lượng đường 14-15% loại không trổ cờ.
VN 65-71: năng suất 70-90 tấn/ha.
VN 65-48: năng suất 50-95 tấn/ha.
VN 65-53: năng suất 45-80 tấn/ha.

1.2.2. Hình thái cây mía
Ø Rễ mía: thuộc rễ chùm, có tác dụng giữ cho mía đứng, hút nước và chất dinh dưỡng từ
đất để nuôi cây mía.
Ø Thân mía: có hình trụ đứng hoặc hơi cong, tùy theo giống mía mà thân mía có màu sắc
khác nhau như: xanh, vàng nhạt hay tím đậm…
Vỏ mía có một lớp phấn trắng bao bọc.

Hình 2:Thân mía
6


Thân mía chia thành nhiều dóng, mỗi dóng dải khoảng 0.05-0.304m (tùy theo giống mía
và thời kỳ sinh trưởng). thân mía cao khoảng 2-3m có giống mía có thể cao 4-5m.
Giữa 2 dóng mía là một đốt mía, đốt mía bao gồm đai sinh trưởng, đai rễ, đai phân mầm
và sẹo lá.
Ø Lá mía: cây mía có bộ lá phát triển mạnh, lá mía quang hớp tạo ra một lượng đường lớn.
lá mía thuộc nhóm lá đơn gồm bẹ lá và phiến lá. Phiến lá có chiều dài trung bình từ 11.5m, có một gân chính lớn. Phiến lá có màu xanh thẫm, mặt trên có nhiều lông nhỏ và
cứng, hai bên mép có gai nhỏ. Bẹ lá rộng ôm lấy thân mía, trên bẹ lá có nhiều lông. Đặc
điểm của lá cũng khác nhau tùy thuộc vào từng giống mía.
Ø Hoa mía (cờ): Hoa mọc thành chum dài, mỗi hoa có hình quạt mở gồm cả nhị và nhụy và
khả năng thụ phấn rất cao. Khi ra hoa mía bị rỗng ruột làm giảm trọng lượng cây mía và
giảm hàm lượng đường.

Hình 3:Mía trổ cờ
1.2.3. Đặc điểm sinh trưởng

Ø Nhiệt độ: Mía là loại cây nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm rất cao. Nhiệt độ bình
quân thích hợp cho sự sinh trưởng của cây mía là 15-26⁰C. Giống mía nhiệt đới sinh
trưởng chậm khi nhiệt độ dưới 21⁰C và ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ 13⁰C và dưới 5⁰C
thì cây sẽ chết. Những giống mía á nhiệt đới tuy chịu rét tốt hơn nhưng nhiệt độ thích hợp
cũng giống như mía nhiệt đới.
Thời kì nảy mầm mía cần nhiệt độ trên 15⁰C tốt nhất là từ 26-33⁰C. Mía nảy mầm kém ở
nhiệt độ dưới 15⁰C và trên 40⁰C. Từ 28-35⁰C là nhiệt độ thích hợp cho mía vươn cao. Sự
dao động biên độ nhiệt giữa ngày và đêm liên quan tới tỉ lệ đường trong mía. Giới hạn
nhiệt độ thích hợp cho thời kì mía chín từ 15-20⁰C. Vì vậy tỉ lệ đường trong mía thường
đạt ở mức cao nhất cho các vùng có khí hậu lục địa và vùng cao.
Ø Ánh sáng: Mía là cây nhạy cảm với ánh sáng và đòi hỏi cao về ánh sáng. Thiếu ánh sáng,
mía phát triển không tốt, hàm lượng đường thấp. Mía cần thời gian tối thiểu là 1200 giờ
tốt nhất là trên 2000 giờ. Quang hợp của cây mía tỉ lệ thuận với cường độ và độ dài chiếu
7


sáng. Thiếu ánh sáng cây hút phân kém do đó phân đạm, lân, kali chỉ hiệu quả khi ánh
sáng đầy đủ. Vì vậy ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới mía vươn cao mạnh nhất khi bắt đầu
vào mùa hè có độ dài ngày tăng lên. Chính vì vậy, nó là nhân tố quan trọng quyết định
năng suất và sản lượng mía.
Ø Độ ẩm: Mía là cây cần nhiều nước nhưng lại sợ úng nước. Mía có thể phát triển tốt ở
những vùng có lượng mưa từ 1500mm/năm. Giai đoạn sinh trưởng mía yêu cầu lượng
mưa từ 100-170mm/tháng. Khi chín cần khô ráo, mía thu hoạch sau một thời gian khô ráo
khoảng 2 tháng sẽ cho tỉ lệ đường cao. Bởi vậy các nước nằm trong vùng khô hạn nhưng
vẫn trồng mía tốt còn những nơi mưa nhiều và phân bố đều trong năm thì việc trồng mía
không hiệu quả.
Gió bão làm cây đổ dẫn đến làm giảm năng suất, giảm phẩm chất của cây. Chính vì vậy
gió cũng là dấu hiệu quan trọng trong công tác dự báo lên kế hoạch và chế biến làm sao
tốn ít chi phí mà giá trị sản xuất cũng như phẩm chất của mía nguyên liệu cao.
Ø Độ cao: Độ cao có liên quan đến cường độ chiếu sáng cũng như mức chênh lệch nhiệt độ

giữa ngày và đêm, do đó ảnh hưởng đến khả năng tích tụ đường trong mía, điều đó ảnh
hưởng đến hoạt động của các khâu trong qui trình chế biến. Giới hạn về độ cao cho cây
mía sinh trưởng và phát triển ở vùng xích đạo là 1600m, ở vùng nhiệt đới là 700-800 m.
Ø Đất trồng: Mía là loại cây công nghiệp khoẻ, dễ tính, không kén đất, vậy có thể trồng mía
trên nhiều loại đất khác nhau, từ 70% sét đến 70% cát. Đất thích hợp nhất cho mía là
những loại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước. Có thể
trồng mía có kết quả trên cả những nơi đất sét rất nặng cũng như trên đất than bùn, đất
hoàn toàn cát, đất chua mặn, đất đồi, khô hạn ít màu mỡ. Yêu cầu tối thiểu với đất trồng là
có độ sâu, độ thoáng nhất định, độ pH không vượt quá giới hạn từ 4-9, độ pH thích hợp là
5,5-7,5. Độ dốc địa hình không vượt quá 15℃, đất không ngập úng thường xuyên. Những
vùng đất đai bằng phẳng cơ giới vận tải tương đối thuận lợi đều có thể bố trí trồng mía.
Ngoài ra người ta có thể canh tác mía ở cả những vùng gò đồi có độ dốc không lớn lắm ở
vùng trung du miền núi. Tuy nhiên ở những vùng địa bàn này cần bố trí các rãnh mía theo
các đường đồng mức để tránh sói mòn đất. Ngành trồng mía chỉ có thể cho hiệu quả kinh
tế cao khi hình thành những vùng chuyên canh có qui mô lớn.

1.2.4. Đặc điểm dinh dưỡng
Mía là cây trồng có khả năng tạo ra sinh khối rất lớn, chỉ trong vòng chưa đầy 1 năm có thể
cho 70-100 tấn/hecta mía cây (chưa kể rễ và lá). Vì vậy nhu cầu dinh dưỡng của mía là rất lớn.
Ngoài các chất đa lượng NPK cây mía rất cần Canxi và các yếu tố vi lượng.
Ø Đạm (N): là yếu tố quan trọng nhất giúp cây mọc khỏe, nảy nhiều chồi mới, tốc độ làm
dóng và vươn cao nhanh, cho năng suất cao. Trung bình 1 tấn mía tơ cần 1kgN, 1 tấn mía
gốc cần 1.25 kgN, ở giai đoạn đầu cây mía rất cần N, lượng N dữ trự trong cây mía trong
giai đoạn này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây mía về
sau. Tuy nhiên nếu bón quá nhiều N và không cân đối với N,K thì mía sẽ bị dóng, nhiều
nước dẫn đến lượng đường thấp và dễ bị sâu bệnh.

8



Ø Lân (P): Lân giúp bộ rễ phát triển để hút nước và chất dinh dưỡng, tăng khả năng chịu
hạn. Giữ cân đối NPK giúp cây mía phát triển tốt, tăng năng suất và chất lượng mía. Đối
với công nghiệp mía đường, bón đủ P giúp quá trình lắng lọc diễn ra thuận lợi. Thiếu P bộ
rễ kém phát triển, ít đẻ nhánh, thân lá nhỏ, cây cằn cỗi. Phần lớn dất trồng ở Việt nam đều
thiếu P do đó cần chú ý bón đủ P. Lượng bón hợp lý 1.3 kgܲଶ ܱହ /tấn mía cây.
Ø Kali (K): Kali là nguyên tố đa lượng cây mía cần nhiều nhất. Để tạo ra 1 tấn mía cây cần
2.75kg‫ܭ‬ଶ ܱ. K có vai trò quan trong nhất trong quá trình tổng hợp tạo ra đường. Nếu bón
đầy đủ K cây mía cứng cáp, không đổ ngã, ít sâu bệnh, chín sớm và tăng hàm lượng
đường.
Ø Canxi (Ca): Canxi làm giảm độ chua trong đất, cải thiện tính chất vật lý trong đất, giúp
phân giải chất hữu cơ và tăng hoạt động của các loại vi sinh vật phân giải trong đất tạo
điều kiện cho cây mía hấp thụ chất dinh dưỡng tốt hơn. Các vùng đất trồng mía của nước
ta thường chua nên cần bón thêm vôi để giàm độ chua.
Ø Các chất vi lượng: Bao gồm các nguyên tố Magie (Mg), sắt (Fe), Mangan (Mn), kẽm
(Zn), đồng (Cu)… tuy cây mía cần với số lượng rất ít nhưng rất quan trọng đối với quá
trình sinh trưởng và phát triển của cây mía. Đất ở nước ta do trồng lâu đời lại không chú ý
bổ sung các nguyên tố vi lượng nên thường bị thiếu hụt. Nhiều thí nghiệm ở một số vùng
đất cho thấy nếu bổ sung các nguyên tố vi lượng đều cho kết quả tăng sản lượng và chất
lượng mía rõ rệt.
1.3.Giá trị kinh tế của cây mía
Mía là cây công nghiệp lấy đường quan trọng của ngành công nghiệp đường. Đường là một
loại thực phẩm cần có trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của nhiều quốc gia trên thế giới, cũng như là
loại nguyên liệu quan trọng của nhiều ngành sản xuất công nghiệp nhẹ và hàng tiêu dùng như bánh
kẹo. Về mặt kinh tế chúng ta nhận thấy trong thân mía chứa khoảng 80-90% nước dịch, trong dịch
đó chứa khoảng 16-18% đường. Vào thời kì mía chin già người ta thu hoạch mía rồi đem ép lấy
nước. Từ nước dịch mía được chế lọc và cô đặc thành đường. Có hai phương pháp chế biến bằng thủ
công thì có các dạng đường đen, mật, đường hoa mai. Nếu chế biến qua các nhà máy sau khi lọc và
bằng phương pháp ly tâm, sẽ được các loại đường kết tinh, tinh khiết.
Ngoài sản phẩm chính là đường những phụ phẩm chính của cây mía bao gồm:
Ø Bã mía chiếm 25-30% trọng lượng mía đem ép. Trong bã mía chứa trung bình 49% là

nước, 48% là xơ (trong đó chứa 45-55% cellulose) 2,5% là chất hoà tan (đường). Bã mía
có thể dùng làm nguyên liệu đốt lò, hoặc làm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc,
cao hơn là làm ra Furfural là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp. Trong tương lai khi mà
rừng ngày càng giảm nguồn nguyên liệu làm bột giấy, làm sợi từ cây rừng giảm đi thì mía
là nguyên liệu quan trọng để thay thế.
Ø Mật gỉ chiếm 3-5% trọng lượng đem ép. Thành phần mật gỉ trung bình chứa 20% nước,
đường saccharose 35%, đường khử 20%, tro 15%, protein 5%, sáp 1%, bột 4% trọng
lượng riêng. Từ mật gỉ cho lên men chưng cất rượu rum, sản xuất men các loại. Một tấn
mật gỉ cho một tấn men khô hoặc các loại axit axetic, hoặc có thể sản xuất được 300 lít
tinh dầu và 3800 l rượu. Từ một tấn mía tốt người ta có thể sản xuất ra 35-50 lít cồn 96°,
một ha với kỹ thuật sản xuất hiện đại của thế kỷ 21 có thể sản xuất 7000-8000 lít cồn để
9


làm nhiên liệu. Vì vậy khi mà nguồn nhiên liệu lỏng ngày càng cạn kiệt thì người ta đã
nghĩ đến việc thay thế năng lượng của thế kỷ 21 là lấy từ mía.
Ø Bùn lọc chiếm 1,5-3% trọng lượng mía đem ép. Đây là sản phẩm cặn bã còn lại sau khi
chế biến đường. Trong bùn lọc chứa 0,5% N, 3% Protein thô và một lượng lớn chất hữu
cơ. Từ bùn lọc có thể rút ra sáp mía để sản xuất nhựa xêrin làm sơn, xi đánh giầy, vv...Sau
khi lấy sáp bùn lọc dùng làm phân bón rất tốt.

Hình 4: Ruộng mía đang thu hoạch
Theo ước tính giá trị các sản phẩm phụ phẩm còn cao hơn 2-3 lần sản phẩm chính là
đường.
Mía còn là loại cây có tác dụng bảo vệ đất rất tốt. Mía thường trồng từ tháng 10 đến tháng 2
hàng năm là lúc lượng mưa rất thấp. Đến mùa mưa, mía được 4-5 tháng tuổi, bộ lá đã giao nhau
thành thảm lá xanh dày, diện tích lá gấp 4-5 lần diện tích đất làm cho mưa không thể rơi trực tiếp
xuống mặt đất có tác dụng tránh xói mòn đất cho các vùng đồi trung du. Hơn nữa mía là cây rễ
chum và phát triển mạnh trong tầng đất từ 0-60cm. Một ha mía tốt có thể có 13-15 tấn rễ, sau khi thu
hoạch bộ rễ để lại trong đất cùng với bộ lá là chất hữu cơ quý làm tăng độ phì của đất.


10


CHƯƠNG 2: THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT CỦA BÃ MÍA
Hiện nay, lượng bã mía thải bỏ rất lớn. Đơn cử tại Nhà máy Đường Bourbon (Tây Ninh),
với công suất chế biến 8.000 tấn mía/ngày, nhà máy thải ra lượng bã mía khoảng 2.800 tấn/ngày.
Trong khi đó, Công ty Đường Biên Hòa (Đồng Nai) có 3 nhà máy, trong đó 2 nhà máy sử dụng mía
làm nguyên liệu với tổng công suất 5.000 tấn mía/ngày. Mỗi năm, sản lượng mía cây là 600.000 750.000 tấn, tương đương 174.000 - 217.500 tấn bã (bã mía chiếm khoảng 29% khối lượng mía
cây).

Hình 5: Bã mía
2.1.Thành phần bã mía
Bã mía là phần xơ còn lại của thân cây mía sau quá trình ép mía. Bã mía gồm có sợi xơ,
nước và một lượng tương đối nhỏ các chất hòa tan- chủ yếu là đường. Thành phần trung bình của bã
mía bao gồm:
-

Xơ 48%.
Độ ẩm 50%.
Chất hòa tan 2%.

Thành phần xơ bao gồm:
-

Cellulose: 45-55%
Hemicellulose: 20-25%
Lignin: 18-24%
Tro: 1-4%
Sáp: <1%


11


Hình 6: Cấu trúc bã mía
2.1.1. Celluose
Cellulose là hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo (‫ܪ ଺ܥ‬ଵ଴ ܱହ )n, và là thành phần chủ yếu
của thành tế bào thực vật, gồm nhiều cellobiose liên kết với nhau, 4-O-(β-D-Glucopyranosyl)-Dglucopyranose. Cellulose cũng là hợp chất hữu cơ nhiều nhất trong sinh quyển, hàng năm thực vật
tổng hợp được khoảng 1011 tấn cellulose (trong gỗ, cellulose chiếm khoảng 50% và trong bông
chiếm khoảng 90%).Cellulose là một polymer mạch thẳng của D-glucose được tìm thấy ở thành tế
bào thực vật. D-glucose được liên kết với nhau bằng liên kết β (1 - 4) glucosid với mức độ trùng hợp
không nhỏ hơn 15.000 DP. Thành phần cellulose của gỗ khác nhau giữa các loài từ khoảng 40-50%.
Mức độ trùng hợp (DP) của cellulose là trong khoảng 10.000-15.000 DP.

Hình 7: Cấu trúc cellulose
Các mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và lực Van Der Waals, hình
thành hai vùng cấu trúc chính là kết tinh và vô định hình. Trong vùng kết tinh, các phân tử cellulose
liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn công bởi enzyme cũng như hóa chất. Ngược lại,
12


trong vùng vô định hình, cellulose liên kết không chặt nên dễ bị tấn công. Có hai kiểu cấu trúc của
cellulose đã được đưa ra nhằm mô tả vùng kết tinh và vô định hình.

Hình 8: Kiểu nhiều sợi nhỏ hợp thành (Fringed fibrillar) và kiểu chuỗi gấp khúc (Folding
chain)
Ø Kiểu nhiều sợi nhỏ hợp thành (Fringed Fibrillar): phân tử cellulose kéo thẳng và định
hướng theo chiều sợi. Vùng tinh thể có chiều dài 500Å, xếp xen kẽ với vùng vô định hình.
Ø Kiểu chuỗi gấp khúc (Folding chain): phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi. Mỗi đơn
vị lặp lại có độ trùng hợp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b như trên hình vẽ. Các

đơn vị đó được sắp xếp thành chuỗi nhờ vào các mạch glucose nhỏ, các vị trí này rất dễ bị
thủy phân. Đối với các đơn vị lặp lại, hai đầu là vùng vô định hình, càng vào giữa, tính
chất kết tinh càng cao. Trong vùng vô định hình, các liên kết β - glucosid giữa các
monomer bị thay đổi góc liên kết, ngay tại cuối các đoạn gấp, 3 phân tử monomer sắp xếp
tạo sự thay đổi 180° cho toàn mạch. Vùng vô định hình dễ bị tấn công bởi tác nhân thủy
phân hơn vùng tinh thể vì sự thay đổi góc liên kết của các liên kết cộng hóa trị (βglucosid) sẽ làm giảm độ bền nhiệt động của liên kết, đồng thời vị trí này không tạo được
liên kết hydro.
Cellulose có cấu tạo tương tự carbohydrate phức tạp như tinh bột và glycogen. Các
polysaccharide này đều được cấu tạo từ các đơn phân là glucose. Cellulose là glucan không phân
nhánh, trong đó các gốc glucose kết hợp với nhau qua liên kết β-1à 4- glycoside, đó chính là sự
khác biệt giữa cellulose và các phân tử carbohydrate phức tạp khác. Giống như tinh bột, cellulose
được cấu tạo thành chuỗi dài gồm ít nhất 500 phân tử glucose. Các chuỗi cellulose này xếp đối song
song tạo thành các vi sợi cellulose có đường kính khoảng 3,5 nm. Mỗi chuỗi có nhiều nhóm OH tự
do, vì vậy giữa các sợi ở cạnh nhau kết hợp với nhau nhờ các liên kết hidro được tạo thành giữa các
nhóm OH của chúng. Các vi sợi lại liên kết với nhau tạo thành vi sợi lớn hay còn gọi là bó mixen có
đường kính 20 nm, giữa các sợi trong mixen có những khoảng trống lớn. Khi tế bào còn non, những
khoảng này chứa đầy nước, ở tế bào già thì chứa đầy lignin và hemicellulose. Cellulose được bao

bọc bởi hemicellulose và lignin, điều này làm cho cellulose khá bền vững với tác động của
enzyme cũng như hóa chất.
13


Cellulose có cấu trúc rất bền và khó bị thủy phân. Người và động vật không có enzyme
phân giải cellulose (cellulase) nên không tiêu hóa được cellulose, vì vậy cellulose không có giá trị
dinh dưỡng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy cellulose có thể có vai trò điều hòa hoạt động
của hệ thống tiêu hóa. Vi khuẩn trong dạ cỏ của gia súc, các động vật nhai lại và động vật nguyên
sinh trong ruột của mối sản xuất enzyme phân giải cellulose. Nấm đất cũng có thể phân hủy
cellulose. Vì vậy chúng có thể sử dụng cellulose làm thức ăn.
2.1.2. Hemicellulose

Hemicellulose là một loại polymer phức tạp, phân nhánh và độ trùng hợp khoảng 70 - 200
DP. Hemicellulose chứa cả đường 6 (galactose-D, L-galactose, D-mannose, L-rhamnose, Lfructose) và đường 5 (D-xylose, L-arabinose), acid uronic (D-glucuronic acid) và chứa một lượng
nhỏ nhóm acetyl. Thành phần của hemicellulose phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu. Hemicellulose
trong gỗ cứng chứa chủ yếu là xylan (15-30%) trong khi ở gỗ mềm chứa galactoglucomannan (1520%) và xylan (70-10%) chiếm ưu thế. Thành phần cơ bản của hemicellulose là β - D xylopyranose, liên kết với nhau bằng liên kết β - (1,4).

Hình 9: Công thức hóa học của hemicellulose
Cấu tạo của hemicellulose đa dạng tùy vào từng loại nguyên liệu và có một vài điểm
chung gồm:
Ø Mạch chính của hemicellulose được cấu tạo từ liên kết β -(1,4). Xylose là thành phần
quan trọng nhất. Nhóm thế phổ biến nhất là nhóm acetyl O – liên kết với vị trí 2 hoặc 3.
Ø Mạch nhánh cấu tạo từ các nhóm đơn giản, thông thường là disaccharide hoặc
trisaccharide. Sự liên kết của hemicellulose với các polysaccharide khác và với lignin là
nhờ các mạch nhánh này. Hemicellulose có mạch nhánh nên tồn tại ở dạng vô định hình
và dễ bị thủy phân hơn so với cellulose.
14


Hemicellulose là polysaccharide trong màng tế bào tan trong dung dịch kiềm và có liên kết
chặt chẽ với cellulose, là một trong ba sinh khối tự nhiên chính. Cùng với cellulose và lignin,
hemicellulose tạo nên thành tế bào vững chắc ở thực vật. Về cấu trúc, hemicellulose có thành phần
chính là D-glucose, D-galactose, D-mannose, D-xylose và L-arabinose liên kết với các thành phần
khác và nằm trong liên kết glycoside. Hemicellulose còn chứa cả axit 4-O-methylglucuronic, axit Dgalacturonic và axit glucuronic. Trong đó, đường D-xylose, L-arabinose, D-glucose và D-galactose
là phổ biến ở thực vật thân cỏ và ngũ cốc. Tuy nhiên, khác với hemicellulose thân gỗ, hemicellulose
ở thực vật thân cỏ lại có lượng lớn các dạng liên kết và phân nhánh phụ thuộc vào các loài và từng
loại mô trong cùng một loài cũng như phụ thuộc vào độ tuổi của mô đó.
Tùy theo trong thành phần của hemicellulose có chứa monosaccharide nào mà nó sẽ có
những tên tương ứng như manan, galactan, glucan và xylan. Các polysaccharide như manan,
galactan, glucan hay xylan đều là các chất phổ biến trong thực vật, chủ yếu ở các thành phần của
màng tế bào của các cơ quan khác nhau như gỗ, rơm rạ, v.v…
Trong các loại hemicellulose, xylan là một polymer chính của thành tế bào thực vật trong

đó các gốc D-xylopyranose kết hợp với nhau qua liên kết β-1,4-D-xylopyranose, là nguồn năng
lượng dồi dào thứ hai trên trái đất. Đa số phân tử xylan chứa nhiều nhóm ở trục chính và chuỗi bên.
Các gốc thay thế chủ yếu trên khung chính của xylan là các gốc acetyl, arabinosyl và glucuronosyl.
Các nhóm này có đặc tính liên kết tương tác cộng hóa trị và không hóa trị với lignin, cellulose và
các polymer khác.
Cấu tạo, số lượng và vị trí của xylan ở các loài thực vật khác nhau là khác nhau. Xylan tồn
tại ở dạng O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ cứng , hay arabino-4-Omethylglucuronoxylan ở cây gỗ mềm, hay thành phần cấu tạo xylan là axit D-glucuronic, có hoặc
không có ete 4-O-methyl và arabinose ở các loài ngũ cốc.

Hình 10 : O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ cứng

Hình 11: Arabino-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ mềm
15


2.1.3. Lignin
Lignin là một phức hợp chất hóa học phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực vật, chủ
yếu là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật. Lignin là một trong các polymer hữu cơ phổ biến
nhất trên trái đất. Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều, phức tạp, vô định hình, chiếm 17% đến
33% thành phần của gỗ. Lignin không phải là carbohydrate nhưng có liên kết chặt chẽ với nhóm này
để tạo nên màng tế bào giúp thực vật cứng chắc và giòn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể
thực vật (một phần là để làm bền thành tế bào và giữ cho cây không bị đổ, một phần là điều chỉnh
dòng chảy của nước), giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn trùng và mầm bệnh. Thực
vật càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn. Hơn nữa, lignin đóng vai trò quan trọng trong chu trình
carbon, tích lũy carbon khí quyển trong mô của thực vật thân gỗ lâu năm, là một trong các thành
phần bị phân hủy lâu nhất của thực vật sau khi chết, để rồi đóng góp một phần lớn chất mùn giúp
tăng khả năng quang hợp của thực vật.
Lignin là một polyphenol có cấu trúc mở. Trong tự nhiên, lignin chủ yếu đóng vai trò chất
liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và hemicellulose. Rất khó
để có thể tách lignin ra hoàn toàn.

Lignin là polymer, được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn vị cấu trúc điển
hình là: guaiacyl (G), trans-coniferyl alcohol; syringyl (S), trans-sinapyl alcohol; p-hydroxylphenyl
(H), trans-p-courmary alcohol.

Hình 12: Các đơn phân của lignin
Cấu trúc của lignin đa dạng, tùy thuộc vào loại gỗ, tuổi của cây hoặc cấu trúc của nó trong
gỗ. Ngoài việc được phân loại theo lignin của gỗ cứng, gỗ mềm và cỏ, lignin có thể được phân thành
hai loại chính: guaicyl lignin và guaicyl-syringyl lignin.
Gỗ mềm chứa chủ yếu là guaiacyl, gỗ cứng chứa chủ yếu syringyl. Các nghiên cứu đã chỉ
ra rằng guaiacyl lignin hạn chế sự trương nở của xơ sợi và vì vậy loại nguyên liệu đó sẽ khó bị tấn
công bởi enzyme hơn syringyl lignin.
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng lignin hoàn toàn không đồng nhất trong cấu trúc.
Lignin dường như bao gồm vùng vô định hình và các vùng có cấu trúc hình thuôn hoặc hình cầu.
Lignin trong tế bào thực vật bậc cao không có vùng vô định hình. Các vòng phenyl trong lignin của
gỗ mềm được sắp xếp trật tự trên mặt phẳng thành tế bào. Ngoài ra, cả cấu trúc hóa học và cấu trúc
không gian của lignin đều bị ảnh hưởng bởi mạng polysaccharide. Việc mô hình hóa động học phân
tử cho thấy rằng nhóm hydroxyl và nhóm methoxyl trong các oligomer tiền lignin sẽ tương tác với
vi sợi cellulose cho dù bản chất của lignin là kỵ nước.
16


Hình 13: Cấu trúc lignin
2.1.4. Tro
Tro là thành phần còn lại sau khi đã thực hiện quá trình đốt cháy hoàn toàn. Thành phần
của tro bao gồm các oxit kim loại và các muối không phân hủy của kim loại kiềm như Cannxi (Ca),
Natri (Na), Magie (Mg), Bari (Ba)…

Hình 14: Tro bã mía

17



2.1.5. Sáp
Sáp thuộc lipid đơn giản, là este của acid béo bậc cao với rượu đơn chức mạch thẳng, phân
tử lớn. Sáp tập trung chủ yếu ở thân mía, sáp thường có màu trắng hay màu đen, sáp mía công
nghiệp được sản xuất bằng cách trích rút từ bã mía. Sản phẩm thu được là sáp thô có màu đen và có
mùi mật mía, sáp được ứng dụng trong sản xuất sơn tường cho ngành vật liệu xây dựng.

2.2.Tính chất của bã mía
2.2.1. Tính chất vật lí.
Bã mía là phần xơ còn lại sau quá trình ép mía, bã mía có dạng sợi không tan trong, không
tan trong các dung môi vô cơ hay hữu cơ thông thường, có màu trắng ngà, xanh nhạt, vàng nhạt, nâu
nhạt hay tím nhạt tùy thuộc vào giống mía khác nhau. Bã mía có mùi mật mía và có vị ngọt của
đường saccharose còn lại trong bã ép.
Độ ẩm của bã mía khoảng 50% khối lượng, bã mía có độ xốp rất cao.

Hình 15: Bã mía
2.2.2. Tính chất hóa học
Ø Phản ứng cháy: bã mía cháy hoàn toàn tạo thành ‫ܱܥ‬ଶ và nước ngoài ra còn có các thành
phấn khí khác như ܱܵଶ , ܰଶ … Phản ứng trong quá trình đốt cháy bã mía tỏa ra nhiệt lượng
rất lớn.

18


Ø Phản ứng của cellulose: Thủy phân là quá trình thủy giải các nguồn nguyên liệu thành
dung dịch đường có khả năng lên men.Glucose cấu thành khoảng 60% của đường tổng có
giá trị trong nguyên liệu cellulose.
Có 3 hướng chính để thủy phân bã mía:
-


Thủy phân cellulose bằng acid ở nhiệt độ và áp suất cao tạo glucose.
Dùng enzyme cellulase bẻ gãy mạch cellulose thành glucose.
Quá trình khí hóa: cellulose biomass được oxy hoá không hoàn toàn, chuyển thành
syngas (‫ܪܥ‬ସ , ‫ܪ‬ଶ , ‫)ܱܥ‬.
·

Thủy phân bằng acid: Đun nóng lâu xenlulozơ với dung dịch axit sunfuric, các liên
kết β-glicozid bị đứt tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucose.
(‫ܪ ଺ܥ‬ଵ଴ ܱହ )௡ + ݊(‫ܪ‬ଶ ܱ)

·

(‫ ܪ‬ା , ‫ݐ‬°, ‫)ݐݔ‬

݊(‫ܪ ଺ܥ‬ଵଶ ܱ଺ )

Thủy phân bã mía bằng phương pháp enzyme: Phương pháp thủy bằng enzyme so
với phương pháp xử lý thông thường có những ưu điểm vượt trội. Dựa trên phương
pháp enzyme học về quá trình phân hủy cellulose, hemicellulose và lignin ngày nay
đã có một vài phương pháp sinh học thực hiện chu trình xử lý lignocelluloseLignocellulosic gồm các thành phần chính như: cellulose, hemicellulose, lignin.
Enzyme cellulolytic: chuyển hóa các hợp chất kiểu lignocellulose và cellulose trong
bã mía tạo nên nguồn năng lượng thông qua các sản phẩm, ethanol, khí sinh học
hay các sản phẩm giàu năng lượng khác:
Endoglycanase hoặc 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase: Enzyme nội bào
endoglycanase hoặc 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase là enzyme thủy phân nội bào
liên kết 1,4-β-D-glucosid trong phân tử cellulose bởi tác dụng ngẫu nhiên trong
chuỗi polymer hình thành các đầu chuỗi khử tự do và các chuỗi oligosaccharide
ngắn. Các endoglucanase không thể thủy phân cellulose tinh thể hiệu quả nhưng nó
sẽ phá vỡ các liên kết tại khu vực vô định hình tương đối dễ tiếp cận.

Exoglucanase: Enzyme ngoại bào exoglucanase gồm cả 1,4-beta-D-glucan
glucanohydrolase, giải phóng D-glucose từ β-glucan và cellodextrin và 1,4-beta-Dglucan cellobiohydrolase mà giải phóng D-cellobiose. Tỷ lệ thủy phân của enzyme
cellobiohydrolase ngoại bào bị hạn chế bởi sự sẵn có các đầu chuỗi cellulose.
β-glucosidase hay β-D-glucoside glucohydrolase: β-glucosidase hay β-D-glucoside
glucohydrolase giải phóng phân tử D-glucose từ đường cellodextrin hòa tan và một
loạt các glucoside khác.

19


Hình 16: Cơ chế thủy phân cellulose của Erikson 1980
Xylan là một hemicellulose phổ biến nhất trong tự nhiên, là một polymer có liên kết
1,4 của xylose.
Enzyme xylanolytic: Do tính không đồng nhất của xylan, sự thủy phân của nó đòi
hỏi các ảnh hưởng của một hệ thống enzyme phức tạp. Enzyme này thường bao
gồm hai loại: enzyme không phân nhánh (β-1,4-endoxylanse, β-xylosidase) và
enzyme phân nhánh (α-arabinofuranosidase, α-glucuronidase, esterase xylan acetyl
và esterase axit phenolic). Tất cả các enzyme này tác động tương hỗ để chuyển đổi
xylan thành cấu tử đường của nó. Hệ thống enzyme xylanolytic đa chức năng như
vậy khá phổ biến ở những vi khuẩn và nấm. Các xylan khác loại chứa nhóm thể
khác nhau trong mạch chuỗi chính và chuỗi bên. Như vậy, sự phân giải
polysaccharide phức tạp như vậy có thể gồm hoạt động hỗ trợ giữa các thành phần
khác nhau của hệ thống enzyme xylanolytic.

Hình 17: Enzyme xylanolytic liên quan đến quá trình phân giải xylan
(Hemicellulose)

20



β-Xylosidase: β-D-xylosidase (β-D-xyloside xylohydrolase) là enzyme ngoại bào
exoglyosidase thủy phân các oligosaccharide ngắn và xylobiose thành đường
xylose. β-xylobiose thật có thể phân tách chất nhân tạo như p-nitrophenyl β-Dxyloside. Trong số các xylooligomer, xylobiose thường là cơ chất tốt nhất. Ái lực
của enzyme đối với xylooligosaccharide giảm theo mức độ tăng của phản ứng
polymer hóa. Hầu hết các β-xylosidase được nghiên cứu cho đến nay đều bị ức chế
bởi xylose sản phẩm thủy phân của chúng. Nhiều β -xylosidase có hoạt tính
transferase, đặc biệt là ở các nồng độ cơ chất cao, tạo ra sản phẩm phân tử lượng
cao.
α-L-Arabinofuranosidase: Mặc dù enzyme arabinosidase đóng vai trò quan trọng
trong quá trình thủy phân xylan, chỉ có một vài enxyme đã được cô lập và mô tả. Có
hai loại enzyme arabinase, các enzyme α-L-arabinofuranosidase ngoại bào hoạt hóa
ngược lại với p-nitrophenly-α-L-arabinofuranoside và trên các arabinan phân nhánh,
và các enzyme 1,5-alpha-L-arabinase nội bào, chỉ hoạt hóa các arabinan dạng thẳng.
α-L-Arabinofuranosidase có khả năng thủy phân cả hai liên kết 1,3- và 1,5-α-Larabinofuranosyl trong arabinoxylolan đã được báo cáo trong A. ninger và B.
subtilis. Enzyme này đặc hiệu cao đối với arabinoxylan và có thể giải phóng mỗi
arabinose từ arabinoxylan. Khi giải phóng arabinose, mạch chính xylan không bị
thủy phân và không tạo ra xylooligosaccharide. Enzyme này không tác động đối với
α-L-1,3 hoặc α -1,5 liên kết arabinose từ arabinan, arabinogalactan, hoặc pnitrophenyl-alpha-L-arabinofuranoside.
α-Glucuronidase: α-D-Glucuronidase phân giải liên kết α -1,2 giữa axit glucuronic
và gốc xylose trong phân tử glucuronoxylan. Tính đặc hiệu của α-glucuronidase là
khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc của enzyme.
·

Khí hóa là quá trình tổng hợp các phản ứng đồng thể và dị thể của biomass. Tùy
thuộc vào mục đích của quá trình khí hóa có thể nhận được sản phẩm khí
‫ܪܥ‬ସ , ‫ܱܥ‬, ‫ܪ‬ଶ . Hỗn hợp khí ‫ܪ‬ଶ , ‫ ܱܥ‬có tỉ lệ khác nhau giữa các cấu tử.
Phản ứng dị thể giữa C và ‫ܪ‬ଶ ܱ là phản ứng thu nhiệt mạnh và diễn ra với một tốc
độ nhanh nên ‫ ݐ‬° >800℃ và có thể diễn ra phản ứng giữa C và ‫ܱܥ‬ଶ .
Sau khi hình thành sản phẩm là ‫ܪ‬ଶ và ‫ ܱܥ‬dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao sẽ


xảy ra phãn ứng đồng thễ tổng hợp nên ‫ܪܥ‬ସ .

Quá trình khí hóa tạo ra các sản phẩm cháy trung gian an toàn, dễ kiểm soát được
các khí thải gây hiệu ứng nhà kính và tạo ra một nguôn năng tượng hữu ích rất lớn.
21


2.3. Xác định tỉ lệ xơ trong bã mía
2.3.1. Nguyên tắc chung
Phương pháp xác định tỉ lệ xơ trong bã mía dựa trên cơ sở kết quả % xơ trong bã mía.
Mỗi lần xác định tỉ lệ xơ tiến hành làm 2 mẫu song song, kết quả tỉ lệ xơ trong bã mía là giá
trị trung bình cộng kết quả của 2 mẫu.
2.3.2. Dụng cụ và thiết bị
-

Tủ sấy: Nhiệt độ từ 0 - 300℃. Sai số ±1℃.
Cân phân tích 3 000 gam, độ chính xác ± 0,01 gam.
Dao, túi vải.
Bếp để nấu bã, nồi nấu bã
Khay sấy chịu nhiệt.
Thiết bị: máy ép thủy lực hoặc máy ép trục.

2.3.3. Cách tiến hành
Thực hiện phân tích tỷ lệ xơ của từng mẫu như sau:
Xác định tỉ lệ bã trong mía: Cho hết 1 000 g mẫu vào máy ép thủy lực hoặc máy ép
trục, ép kiệt với số lần ép tối thiểu là 03 lần. Trong quá trình ép, phải áp dụng các biện
pháp thích hợp, không để rơi vãi bã ra ngoài gây sai số. Cân lại khối lượng bã có được
của mẫu sau khi ép = P’
ܲ′.100
Tỉ lệ bã trong mía (%) = 1000

-

Xác định tỉ lệ xơ trong bã:
Trộn đều số bã sau khi ép và chọn ngẫu nhiên một mẫu ܲଵ = 100 g cho vào túi vải và
cột chặt miệng túi. Đặt túi vải có chứa mẫu dưới vòi nước rửa, xả sạch lượng đường còn
sót trong bã.
Nấu túi bã trong khoảng 1 giờ ở nhiệt độ sôi (1000℃) để đường trong bã khuếch tán ra.
Trong thời gian nấu cứ sau 10 phút dùng tay vặn vít để xiết và xả 5 lần cho nước đường
còn trong bã tan ra. Sau khi nấu xong, vớt túi bã ra đem xả sạch dưới vòi nước cho thật
kỹ, vắt khô tự nhiên.
Trút toàn bộ bã đã nấu và vắt khô vào trong khay biết trước khối lượng (ܲ௄ି ), sấy trong
3 giờ ở nhiệt độ 125℃ – 130℃, sau đó lấy ra cân khối lượng và sấy tiếp đến khi khối
lượng không đổi (ܲ௄௑ ).
Khối lượng bã sau khi sấy: ܲଶ = ܲ௄௑ - ܲ௄ି
Tỉ lệ xơ trong bã (%) =

௉మ .ଵ଴଴
ଵ଴଴

22


CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA BÃ MÍA
Mặc dù là sản phẩm phế liệu của ngành công nghiệp mía đường nhưng giá trị kinh tế của bả
mía ngày càng lớn. Đơn cử bã mía được sử dụng trực tiếp làm chất đốt cho các nồi hơi trong nhà
máy đường. Với lượng bã mía của một tấn mía cây có thể đun nóng 459kg hơi nước tương đương
lượng điện 30KWh. Như vậy một nhà máy có thể giảm 50% lượng điện tiêu thụ, ngoài ra bã mía
còn có thể sản xuất giấy, fufural, ethanol…
3.1.Sản xuất điện
Mùa vụ 2010-2011, sản lượng đường của Nhà máy đường Bourbon (Tây Ninh) là 720 tấn

đường/ngày. Để sản xuất được lượng đường này phải cần đến 8.000 tấn mía/ngày, tương đương
lượng bã mía thải ra 2.800 tấn/ngày. Với 560MW điện/ngày được tạo ra, Bourbon chỉ tiêu thụ 210
MW/giờ để vận hành máy móc, còn lại 350 MW/giờ bán ra lưới điện quốc gia. Giai đoạn II (có thể
từ 2012-2014) đường Bourbon sẽ nâng công suất lên 16.000 tấn mía/ngày, sản lượng điện sẽ tăng
gấp đôi.
Đường Biên Hòa có 3 nhà máy, trong đó 2 nhà máy sử dụng mía làm nguyên liệu với tổng
công suất 5.000 tấn mía/ngày. Mỗi năm, sản lượng mía cây là 600.000-750.000 tấn, tương đương
174.000-217.500 tấn bã (bã mía chiếm khoảng 29% khối lượng mía cây). Với lò hơi, turbine hiệu
suất cao, sản lượng điện sẽ nhiều hơn. Cụ thể với 1.000 tấn mía, lò hơi trên 33 tấn/giờ, máy phát
điện sẽ có công suất 4 MW. Ông Hải nhẩm tính: “Nếu tiết kiệm, các nhà máy chỉ sử dụng dưới 40%
lượng điện phát ra. Như vậy, 1.000 tấn mía có thể dư ra hơn 2,4 MW để bán ra lưới điện quốc gia,
tương đương sản lượng điện bán trong 1 ngày là 57,6 MW. Đây là một con số khá lớn”. Về chi phí
cho lò hơi và máy phát điện, ông Hải cho biết một lò hơi công suất 70 tấn hơi/giờ có giá khoảng 10
triệu USD, một máy phát điện tương ứng 2-3 triệu USD (đều phải nhập khẩu) có thể tạo ra 12 MW
điện/giờ. Tính ra, tổng chi phí cho 2 thiết bị khoảng 17 triệu USD (340 tỉ đồng).
3.2.Trồng nấm trên bã mía
Trong bã mía có chứa một lượng xenlulô rất cao, có thể nuôi được các loại nấm rơm, nấm
sò, mộc nhĩ, nấm mỡ, nấm hương và nấm linh chi. Nếu tận dụng nguồn bã mía hiện nay cho việc
nuôi nấm, mỗi năm có thể thu về 250 triệu USD.

Hình 18: Nấm được trồng trên giá thể bã mía
23


Căn cứ vào kết quả thí nghiệm và các số liệu thống kê, các nhà khoa học thuộc Trung tâm
Công nghệ sinh học thực vật (Viện Di truyền Nông nghiệp) đã đi tới nhận xét, nuôi nấm trên bã mía
cũng đưa lại năng suất tương đương với rơm rạ, mùn cưa... Thậm chí, ở nấm sò và mộc nhĩ, phương
pháp này còn đem lại năng suất cao hơn. Sau đây là vài số liệu so sánh cụ thể:
Năng suất trung bình của nấm rơm trên bã mía khô đạt 12,08%, trong khi trên rơm rạ khô
đạt 12,6% (tính phần trăm sản phẩm tươi trên nguyên liệu khô). Năng suất trung bình của nấm mỡ

trên bã mía khô đạt 23,2% (trên rơm rạ khô đạt 26,2%). Năng suất của nấm linh chi trên bã mía khô
đạt 11,35% (trên mùn cưa cao su khô đạt 9,52%). Năng suất của nấm sò trên bã mía khô đạt 80%
(trên rơm rạ khô đạt 78,12%). Năng suất của mộc nhĩ trên bã mía khô đạt 95,04% (trên mùn cưa khô
đạt 93,92%).
Nếu sử dụng hết lượng bã mía vào sản xuất nấm các loại, sẽ tạo việc làm cho khoảng
300.000-500.000 người, tạo lượng sản phẩm có giá trị khoảng 250 triệu USD/năm. Ngoài ra, việc
nuôi nấm sẽ làm cho môi trường trong sạch do giải quyết được lượng rác thải do bã mía gây ra.
3.3.Sản xuất nhiên liệu sinh học
Xử lý bã mía bằng phương pháp nổ hơi nước (không gây ô nhiễm môi trường) để thu hồi
cellulose. Hàm lượng cellulose trong nguyên liệu ban đầu khoảng 50% đã tăng lên 68% sau khi xử
lý nổ hơi nước. Theo tính toán, từ 100 kg nguyên liệu bã mía ban đầu, sau khi nổ hơi thu được
khoảng 235 kg bã mía với độ ẩm khoảng 80%. Quá trình thủy phân bã mía sau khi nổ hơi cho hiệu
quả kinh tế cao mà không gây ô nhiễm môi trường, ăn mòn thiết bị, điều kiện công nghệ dễ đáp ứng.
Hệ thống pilot thủy phân bã mía cho thấy, với 100 kg nguyên liệu bã mía ban đầu có thể thu được
khoảng 600 lít dịch thủy phân với nồng độ glucose 50-55 g/lít; hệ thống pilot lên men ABE (Aceton
- Butanol - Ethanol) vận hành tự động, mỗi mẻ lên men khoảng 20-25 lít. Điều kiện vận hành: nhiệt
độ 36oC, pH 6,8, vi sinh 7%, hàm lượng glucose 50-60 g/lít. Sau 7 ngày lên men, tổng lượng ABE
thu được khoảng trên 9 g/lít. Kết quả thử nghiệm cho thấy, với khoảng 100 kg nguyên liệu bã mía có
thể thu được 640 lít dịch ABE, trong đó có khoảng 7,1 lít butanol.

Hình 19: Sản xuất buthanol từ bã mía
24


Hệ thống pilot chiết tách/thu hồi butanol từ dịch lên men ABE được nhóm nghiên cứu lựa
chọn sử dụng công nghệ Pervaporation, vận hành tự động, hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ 75℃,
lưu lượng 4 lít/phút, mỗi lần nhập liệu tối đa 6 lít. Hiệu suất thu hồi butanol của hệ thống đạt 89%,
có thể tổng hợp được 7,875 lít dung dịch butanol (tương đương 6,3 lít butanol tinh khiết) từ 100 kg
nguyên liệu bã mía ban đầu. Kết quả nghiên cứu đã mở ra hướng ứng dụng triển khai công nghệ sản
xuất butanol tại các nhà máy sản xuất đường ở Việt Nam hoặc tại các cơ sở sản xuất nhiên liệu sinh

học.
3.4. Sản xuất than hoạt tính
Hàng năm ngành sản xuất đường ở Mỹ thải ra 8,6 triệu tấn bã mía mà hầu hết được đốt để
sản xuất hơi nước, phần còn lại bị thải bỏ hoặc sử dụng làm các sản phẩm giá trị thấp. than hoạt tính
dạng hạt (GAC) từ bã mía có nhiều lợi thế so với than xương hoặc than hoạt tính từ than bitum là
những loại vẫn được dùng làm chất khử màu cho đường và ở các quy trình sản xuất khác.

Hình 20: Than hoạt tính dạng viên từ bã mía
Người ta hiện đang tiến hành nghiên cứu và đánh giá khả năng tẩy đường của than hoạt tính
dạng hạt từ bã mía so với các loại than hoạt tính khác đang được bán trên thị trường.
Hiện nay người ta đang nghiên cứu chế bã mía thành than hoạt tính dạng hạt (GAC) dùng
cho nhiều mục đích, như tẩy màu đường mía thô hoặc khử các chất ô nhiễm hữu cơ và ion kim loại
trong nước thải.
Ngành tinh luyện mía đường Mỹ sử dụng một lượng lớn than xương và than hoạt tính dạng
hạt từ than bitum để sản xuất ra l6.000 tấn đường tinh mỗi ngày. Cả hai chất hấp phụ này đều tẩy
màu đường thô có hiệu quả nhưng than xương (là sản phẩm từ xương trâu bò) phải nhập khẩu, lại bị
tác động do sự bất ổn của thị trường quốc tế và than bitum tuy có trong nước Mỹ nhưng nguồn cung
cấp bị hạn chế.
Chi phí cho sản xuất than xương và than hoạt tính dạng hạt từ than đá khoảng 1,21 USD và
4,41 USD/kg. than hoạt tính dạng hạt nguồn gốc bã mía có thể dùng làm chất tẩy màu cho đường
thay cho các chất tẩy màu đang có bán trên thị trường. Giá bán của loại than này cũng thấp hơn so
với than xương và than hoạt tính có nguồn gốc từ than đá vì chi phí sản xuất thấp hơn.
Bã mía - sản phẩm phụ ở các nhà máy đường - trong trạng thái tự nhiên là chất hấp phụ yếu
các hợp chất hữu cơ (như màu của đường) hay các ion kim loại. Một phương pháp thường được ứng
25