Dextran là một polymer sinh học, phần lớn được tổng hợp từ các vi khuẩn Lactic, có các monomer là các gốc glucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,6-glucoside. Những vi sinh vật khác nhau thường tạo nên những dextran khác nhau về trọng lượng phân tử, về sự phân bố nhánh trong cấu trúc phân tử. Cấu trúc này còn phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy những vi sinh vật sản sinh ra dextran. Các polysaccharide kiểu dextran không bắt màu với iod, phân tử lượng của chúng rất lớn và không cố định, dao động trong một phạm vi rộng, từ 1000 – 2.000.000 Da.
49 trang |
Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 2386 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Công nghệ sản xuất dextran, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC
I. GIỚI THIỆU CHUNG Trang
1. Giới thiệu chung về dextran 2
2. Ứng dụng dextran 6
II. NGUYÊN LIỆU
1. Mía 7
2. Vi sinh vật 9
III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DEXTRAN
A. Sơ đồ khối 10
B. Giải thích quy trình công nghệ: 12
IV. SẢN PHẨM
1. Tính chất dextran:. 42
2. Chỉ tiêu chất lương sản phẩm: 42
V. BÀI BÁO KHOA HỌC VÀ THÀNH TỰU CÔNG NGHÊ
1. Các nghiên cứu khoa học: 44
2. Lên men dextran từ dịch chiết carob và đường lactose: 45
3. phương pháp sản xuất dextran mới: 48
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 50
I. GIỚI THIỆU CHUNG:
1. Giới thiệu chung về dextran:
a. Định nghĩa dextran:
Dextran là một polymer sinh học, phần lớn được tổng hợp từ các vi khuẩn Lactic, có các monomer là các gốc glucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,6-glucoside. Những vi sinh vật khác nhau thường tạo nên những dextran khác nhau về trọng lượng phân tử, về sự phân bố nhánh trong cấu trúc phân tử. Cấu trúc này còn phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy những vi sinh vật sản sinh ra dextran. Các polysaccharide kiểu dextran không bắt màu với iod, phân tử lượng của chúng rất lớn và không cố định, dao động trong một phạm vi rộng, từ 1000 – 2.000.000 Da.
Dextran chỉ được tổng hợp từ saccharose, không thể tổng hợp từ glucose hay bất kỳ các loại đường nào khác. Các loại đường khác trong môi trường lên men chỉ đóng vai trò như nguồn cung cấp cacbon cho vi khuẩn phát triển.
b. Công thức cấu tạo:
Dextran là một loại polysaccharide tương tự như amylopectin, nhưng mạch chính được hình thành bởi liên kết α-1,6 glucoside và các nhánh bên được gắn với nhau bởi liên kết α-1,3 hoặc α-1,4 glucoside .
Hình 1: Công thức cấu tạo Dextran
c. Cơ chế hình thành:
Đa số các polysaccharide ngoại bào từ vi sinh vật đều là sản phẩm của sự chuyển hóa nội bào cơ chất thành các sản phẩm trung gian, và cuối cùng thành polymer. Dextran khác các polysaccharide này, cơ chất không thâm nhập vào tế bào vi sinh vật mà nó được chuyển hóa bên ngoài tế bào thành α-D-glucan phân nhánh, tức là dextran. Chỉ có saccharose được dùng làm cơ chất cho phản ứng này.
Như vậy, polysaccharide có thể được sản xuất bởi các tế bào nguyên vẹn trong môi trường nuôi hoặc có thể được tạo ra từ các chế phẩm phi tế bào chứa phức hệ enzyme dextransaccharase (α -1,6-glucan : D-fructose 2-glucosyltransferase). Enzyme này giải phóng fructose và chuyển gốc glucose lên một phân tử chất nhận cũng đã được liên kết với enzyme :
(1,6- α -D-glucosyl)n + saccharose è (1,6- α -D-glucosyl)n+1 + fructose
Hình 2: Cơ chế hoạt động của enzym dextransaccharase. X1,X2,X là ký hiệu thay thế cho enzym hoạt động.
Enzym giải phóng fructose ra khỏi saccharose và kết hợp tạo phức với gốc glucose. Sau đó nhóm C-6 OH của một gốc phức khác kết hợp với C-1 và giải phóng X, kết quả là hai gốc glocose liên kết lại với nhau bởi liên kết α-1,6-glucoside. Trong quá trình polymer hóa chuỗi dextran đang dài ra vẫn liên kết chặt chẽ với enzyme, mức độ polymer hoá tăng cho đến khi phân tử chất nhận (trong trường hợp đơn giản nhất là một phân tử cơ chất) giải phóng chuỗi polymer khỏi enzyme.
Năng lượng tự do của lên kết glucoside trong phân tử disaccharide nằm vào khoảng 23 kJ trong khi năng lượng tự do của liên kết glucoside bên trong dextran thấp hơn một chút (12-17 kJ). Do vậy phản ứng diễn ra theo chiều từ trái sang phải đi kèm với một sự giảm năng lượng tự do. Fructose có thể chuyển thành acid lactic, acid acetic, ethanol.
Đáng lưu ý là trong chuỗi phản ứng còn có sự xuất hiện của một chất cho H+ trong phản ứng giải phóng fructose và nhận H+ trong phản ứng liên kết hai gốc glucoside lại với nhau. Đó là hai nhóm imidazolium(C3H4N2) của histidine rất cần thiết cho quá trình tổng hợp dextran.
Các loại đường khác ngoài saccharose (như là maltose) tham gia phản ứng tạo thành các oligosaccharide thay vì các dextran cao phân tử. Các gốc glucosyl còn sót lại trong quá trình tổng hợp dextran được chuyển thành các gốc tự do đóng vai trò như là chất nhận có ảnh hưởng lớn đến phản ứng. Trong tất cả các chất nhận thì maltose và isomaltose được xem là có ảnh hưởng lớn nhất đến phản ứng. Các chất nhận này tương tác cùng hoá trị với phức enzym-glucosyl hoặc enzym-dextranosyl để giải phóng glucose hay mạch dextran ra khỏi enzym hoạt động, đồng thời tạo liên kết với glucose hay dextran ngay tại vị trí của enzym.
Hình 3: Cơ chế ngưng phản ứng tổng hợp dextran của chất nhận
Các thành viên thấp nhất của các oligosaccharide không phải là các phân tử chất nhận có hiệu quả, ái lực đối với enzyme tăng dần theo độ dài chuỗi. Tuy nhiên, sự hạn chế về độ khuếch tán cũng tăng theo trọng lượng phân tử.
Dựa vào cơ chế này người ta có thể khống chế được độ dài mạch dextran trong quá trình sản xuất bằng cách điều khiển sự thuỷ phân dextran để tạo các chất nhận.
Khi chất nhận là dextran cao phân tử, C-3 của dextran làm chất nhận kết hợp với C-1 của phức glucosyl-enzyme hoặc dextranosyl-enzyme để giải phóng glucose hay dextran và hình thành một liên kết nhánh giữa dextran chất nhận và glucose hay dextran giải phóng tại vị trí của enzyme.
Hình 4: Cơ chế ngưng phản ứng tổng hợp dextran của chất nhận
Phản ứng này đã tạo thành liên kết nhánh cho mạch dextran, dạng α(1,3)-glucosyl. Ngoài ra vẫn có liên kết nhánh dạng α(1,2)-glucosyl nhưng rất ít gặp trong cấu trúc dextran.
2. Ứng dụng:
Dextran đươc biết đến từ thế kỷ mười chín, nó được tìm thấy trong khối cầu đặc trong suốt quá trình sản xuất đường mía và đường củ cải. Dextran có nhiều ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, y dược, hóa công nghiệp chẳng hạn như tá dược, chất nhũ hóa, chất mang, chất ổn định.
Liên kết ngang trong dextran chẳng hạn như sephadex được sử dụng rông rãi trong phân riêng, sắc ký lọc gel và tinh sạch rất nhiều sản phẩm khác nhau như protein trong nghiên cứu và công nghiệp.
Trong công nghệ thực phẩm: Dextran được sử dụng nhiều tuy nhiên phạm vi ứng dụng của nó rất hẹp. Dextran được sử dụng trong sản xuất sữa bột, yoghurt, nước xốt cà, mayonnaise, chất làm đặc mức đông và kem. Nó được sử dụng để ngăn chặn quá trình kết tinh đường, cải thiện khả năng hút ẩm, duy trì hương và hình dạng của thực phẩm. Ngoài ra dextran còn được dùng để chế thành thức ăn kiêng đối với một số bệnh như đái tháo đường, làm chất đồng hóa, chất ổn định, chất tạo màng trong bảo quản và chế biến thực phẩm.
Trong y học và thú y: dextran có phân tử lượng khoảng 80000 được dùng làm chất thay thế huyết tương. Dextran được gắn với Fe thành phức dextran Fe làm thuốc trị bệnh thiếu máu và một số triệu chứng có liên quan dến suy dinh dưỡng, rối loạn tiêu hoá. Dextran còn được dùng chế tạo chỉ sinh học, băng dính sinh học dùng trong phẫu thuật.
II. NGUYÊN LIỆU
1. Mía:
Cây mía thường trồng ở khu vực nhiệt đới, chủ yếu là các nước đang phát triển.
Thời điểm thu hoạch: Thu hoạch tốt nhất khi cây mía đạt độ chín công nghiệp, có hàm lượng đường đo được ở phần gốc và phần ngọn là gần tương đương và phải đảm bảo các chỉ tiêu: độ Brix >20%, độ Pol >19%, Rs87%, ECS (chữ đường)>11. Nên thu hoạch các ruộng mía cần trồng mới lại trước các ruộng mía lưu gốc. Không thu hoạch mía trong các ngày rét đậm, trời mưa to, đất còn ẩm ướt. Thu mía theo đặc tính giống: giống chín sớm phải thu hoạch trước, giống chín muộn thu sau bằng cách chặt thủ công hoặc thu bằng máy. Thu đến đâu chuyển nhanh về nhà máy trong ngày.
Bảng 1: Thành phần các chất dinh dưỡng trong mía
Thành phần
Tính theo trọng lượng mía(%)
Tính theo nước mía hỗn hợp(%)
Tính theo phần trăm chất khô(%)
Saccharose
11.88
12.63
70-90
Đường khử
1.35
1.44
4-8
Protein
0.42
0.48
0.5-0.6
Acid tự do
0.13
0.14
3-7
Acid kết hợp
0.14
0.15
0.3-0.6
Chất keo
0.39
0.41
3-5
Chất tro
0.39
0.6
Nước
59.12
78.15
Bảng 2: Thành phần khoáng trong nước mía:
Thành phần
Hàm lượng (%)
SiO2
0.25
K2O
0.12
Na2O
0.01
CaO
0.02
MgO
0.01
Fe2O3
Vết
P2O5
0.07
SO3
0.02
Cl
Vết
Trong đó thành phần quan trọng là Saccharose. Saccharose là một disaccharide do glucose và fructose liên kết với nhau theo liên kết 1,2-glucoside và có góc quay cực là +66.5o
Hình 5: Công thức cấu tạo saccharose
Saccharose dễ bị thuỷ phân nhờ enzym invertase hoặc acid tạo glucose và fructose theo tỉ lệ 1:1 được gọi là đường nghịch đảo. Ở thực phẩm có pH acid cũng thuận lợi cho sự nghịch đảo. Sự nghịch đảo đường làm tăng chất khô lên 5,26%, tăng nhẹ vị ngọt và nhất là tăng độ hoà tan của đường trong dung dịch. Sự tăng tính hoà tan của đường trong dung dịch là do tính hoà tan cao của fructose và tính khó kết tinh của glucose so với saccharose.
2. Vi sinh vật
a. Giống vi sinh vật:
Vi sinh vật dùng để lên men dextran là các chủng thuộc Streptobacterium destranicum, Streptococcus mutans, Leuconostoc dextranicus, Leuconostoc mesenteroides, L.citrovorus… Trong môi trường chứa saccharose vi khuẩn tiết ra enzym dextran-saccharase (α-1,6-glucan: D-fructose 2-glucosyltransferase, khối lượng phân tử 170kDa) phân giải saccharose ngoại bào thành glucose và fructose đồng thời tổng hợp glucose thành dextran.
Sản phẩm phụ thuộc cả vào chủng lẫn vào các điều kiện sử dụng cho sinh trưởng và tổng hợp polymer. Ở một số chủng, dextransaccharase nằm ở dạng hòa tan trong khi ở các chủng khác, nó liên kết một phần hay hầu như hoàn toàn với tế bào.
Sản xuất dextran công nghiệp dùng Leuconostoc mesenteroides để tạo ra một polymer chứa khoảng 95% liên kết α-1,6 (phần còn lại là liên kết α -1,3) và một trọng lượng phân tử là 4-5 x 107 dalton.
Hình 6: Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides
Leuconostoc mesenteroides là cầu khuẩn gram âm, kích thước 1-1.5µm không có khả năng sản sinh catalase, ky khí hoặc vi hiếu khí, có khả năng lên men đường, không tổng hợp acid lactic từ D- và L-arabinose, D- và L-xylose, D- và L-ribose.
Trong quá trình nuôi cấy chúng được xếp thanh chuỗi. Trên môi trường rắn có chứa saccharose chúng mọc lên thành các khuẩn lạc và được phủ một lớp màng nhầy.
Có giống tổng hợp được acid lactic từ đường lactose và có giống không tổng được acid lactic.
Nhiệt độ sống tối ưu là 30oC, pH tối ưu là 7.0.
Giống Leuconostoc mensenteroides có thể được phân lập từ các loại rau lên men như cải bắp, súp lơ, bí ngô, cà rốt, và khoai tây. Giống sau khi được phân lập sẽ được duy trì trong môi trường dinh dưỡng chứa saccharose ở 40C.
b. Yêu cầu chọn giống:
Khả năng sinh độc tố : không có .
Khả năng sinh tổng hợp sản phẩm chính: sản lượng dextran tạo thành là lớn nhất.
Khả năng thích nghi và tốc độ sinh trưởng: dễ nuôi cấy, thích nghi tốt với môi trường, tốc độ sinh sản nhanh.
Điều kiện nuôi cấy: môi trường nuôi cấy dễ kiếm, rẻ tiền.
Yêu cầu khác : Dextran tạo thành bởi giống vi sinh vật phải dễ dàng lọc và kết lắng tốt .
III. QUY TRÌNH SẢN XUẤT DEXTRAN:
A. Sơ đồ khối
Mía
Giống Leuconostoc mesenteroides
Tách nước mía
Dextran
Chuẩn bị môi trường
Tái kết tủa
Nhân giống
Lọc
Thanh trùng
Lên men
Kết tủa lần một
Rửa
Sấy phun
Hòa tan trong nước
Ly tâm
Ethanol
Bã mía
Bã mía
Chưng cất
Thu hồi ethanol
Ethanol
Mầm dextran
Lọc
VSV và than họat tính
B. Giải thích quy trình công nghệ :
1. Tách nước mía :
Mục đích: Khai thác. Tách nước mía ra khỏi mía .
Biến đổi:
+Vật lý: Giảm kích thước mía.
+Sinh học: số lượng vi sinh vật tăng.
Phương pháp thực hiện:
Xử lý mía trước khi ép:
Mục đích: Tạo điều kiện ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất và hiệu suất của công đoạn ép.
Cây mía thường không thẳng, đổ xuống băng lộn xộn, mía có vỏ cứng, có sức đề kháng lớn, ngoài vỏ có nhiều phấn trơn trượt khó ép. Bởi vậy nên san bằng và băm nhỏ mía để mía được dễ kéo vào máy, mật độ mía trên băng đồng đều để mía trên băng đầy tải và máy ép mía làm việc ổn định.
Các thiết bị xử lý mía thường dùng là máy san bằng, máy đánh tơi.
Máy san bằng:
Máy gồm một trục quay gồm 24 đến 32 cánh cong được lắp trên một mặt bằng, quay ngược chiều với chiều băng mía đi. Chiều cao từ mặt bằng đến cánh tay máy tùy theo yêu cầu độ dày của lớp mía. Máy được dùng để san đều lớp mía vừa đổ xuống băng. Tốc độ quay khoảng 40-50 vòng/ phút.
Máy băm:
Máy băm mía thành những mảnh nhỏ, phá vỡ các tế bào mía, san mía thành lớp dày ổn định trên băng, nâng cao mật độ mía trên băng từ 125-150 kg/m3 lên đến 250-350 kg/m3.
Công dụng máy băm:
- Nâng cao năng suất ép, do san mía thành lớp dày đông đều, mía dễ được kéo vào máy ép, không dễ bị trượt, tắc nghẽn.
- Nâng cao hiệu suất ép do vỏ mía đã được xé nhỏ, tế bào mía đã được phá vỡ, lực ép phân bố đều mọi điểm nên máy ép luôn đầy tải và nước mía chuyển ra dễ dàng.
Khi lắp một máy băm năng suất máy ép tăng lên 12-20%, hiệu suất ép tăng 0.2%.
Máy băm gồm một trục lớn lồng cố định vào các tấm đĩa có khe để lắp các lưỡi dao được đỡ trên hai đầu bằng ổ bi. Trên mỗi dĩa lưỡi dao được lắp đối nhau và cân bằng trọng lượng.
Hình 7: Máy băm mía
Khoảng cách của các lưỡi dao kề nhau thường là 50mm và có nhiều kiểu lưỡi dao băm như: lưỡi dao rọc giấy, kiểu răng cưa, kiểu lưỡi vuông.
Hình 8: Cự li lắp dao băm
Máy đánh tơi:
Sau khi qua máy băm thì còn nhiều cây mía chưa được băm nhỏ, cần được xé và đánh tơi ra để mía vào máy ép dễ dàng hơn, hiệu suất ép cao hơn. Do đó người ta đã xử dụng thêm máy đánh tơi dể giải quyết vấn đề đó và làm cho hiệu suất tăng lên khoảng 1%.
Máy đánh tơi kiểu búa: là một dạng máy dập bằng các búa xoay lắp thành hàng song song xung quanh trục quay bằng thép, đặt trong vỏ máy hình trụ, mặt cắt ngang hình máng. Bên sườn trong của vỏ có gắn nhiều miếng sắt dọc thân máy và được coi là các tấm kê của búa đập.
Búa đập với tốc độ khoảng 1200v/ph theo chiều chuyển động của mía. Khi lắp một máy đánh tơi kiểu búa, tỉ lệ tế bào bị xé tăng lên 95%.
Hình 9: Máy đánh tơi kiểu búa.
1. Thân vỏ máy 2. Búa dập 3. Trục dĩa quay 4. Tấm kê
Máy đánh tơi kiểu dĩa:
Kiểu này gồm hai trục ép lại bởi nhiều dĩa răng cưa hình nón lắp từng đôi một úp vào nhau, hai trục quay tốc độ khác nhau, do đó mía được xé tơi.
Trục trên khoảng 150v/ph, trục dưới nhanh hơn khoảng 460v/ph.
Hình 10: Máy đánh tơi kiểu dĩa
Máy ép dập:
Mục đích: nhằm tách nước mía ra khỏi cây mía và làm cho mía dập vụn hơn, thu nhỏ thể tích lớp mía để cho hệ thống ép mía làm việc ổn định hơn, tăng hiệu suất ép và làm giảm bớt công hao phí.
Cấu tạo:
Máy ép dập có những rãnh trên thân trục hình chữ V, góc mở 60o, chiều sâu của rãnh khoảng của khoảng cách giữa các rãnh với nhau.
Hình 11: Trục ép dập kiểu Krajewski.
Máy ép dập hai trục: Giá máy có đọ nghiêng từ 60-75o sao cho máy vào mía làm với đường nối giữa hai tâm trục một góc 75odể mía vào máy và nước tháo ra dễ dàng.
Hình 12: Máy ép mía 2 trục
Máy ép dập ba trục:
Máy gồm ba trục, lắp trên một giá máy, thực hiện hai lần ép. Cấu tạo giống như máy ép hai trục.
Hình 13: Vị trí lắp tấm dẫn mía
Thông số :
+ Tốc độ máy ép dập bao giờ cũng nhanh hơn các máy ép sau khoảng 25% như vậy mới cung cấp đủ mía cho máy ép vì mía vào máy còn lộn xộn, chưa đều .
+ Lực nén trên trục đỉnh:
- Đối với máy ép dập hai trục: lực nén bằng 50-75% lực nén trên máy ép sau .
- Đối máy ép dập ba trục: lực nén bằng 65-75% lực nén máy ép sau .
+ Năng suất máy ép :
- Máy ép dập hai trục: 45-55% nước mía trong cây mía.
- Máy ép dập ba trục: 65-75% nước mía trong cây mía.
Ép mía :
Mục đích: lấy kiệt lượng nước mía có trong mía tới mức tối đa cho phép .
Cấu tạo máy ép: Gồm các bộ phận chính :
- Giá máy: là bộ khung chịu lực rất lớn từ 3500-7000F, đúc bằng thép, trên lắp tất cả chi tiết của máy .
- Các trục ép: trục đỉnh, trục trước, trục sau. Trục ép thường có lõi trục bằng thép, một đầu gắn một bánh xe răng cao chân truyền chuyển động lồng chặt trong áo trục bằng gang đặc biệt. Khi đúc người ta phải tạo ra mạng kết tinh lớn để mặt gang nhám kéo mía dễ. Mặt vỏ trục được xẻ nhiều rãnh quanh trục để kéo mía tốt hơn tạo thuận lợi cho bộ ép sau. Thường dùng phổ biến nhất là loại răng có tiết diện hình tam giác. Ở các trục trước và trục sau để thoát nước mía nhanh ta tiện thêm những rãnh sâu 25 mm và rộng khoảng 5 mm, khoảng 4 răng tiện một rãnh đối với trục trước và 6 răng đối trục sau.
- Bộ gối đỡ trục và bộ điều chỉnh vị trí lắp trục. Hầu hết không sử dụng đỡ trục bằng bi mà dùng các gối đỡ có đường dẫn nước làm nguội và được lót bằng vòng lót kim loại mềm (Cu), có rãnh dẫn dầu bôi trơn thường xuyên.
- Bộ phận nén trục đỉnh: được gọi là bình tụ sức tạo ra lực nén trên trục đỉnh, tăng khả năng lấy nước mía. Thường dùng thiết bị nén bằng khí, diện tích đặt thiết bị nhỏ, tác dung tăng dễ dàng, điều chỉnh lực khí nén nhanh, có thể lập tức xả van khí nén khi mía vào trục ép khó khăn để giảm lực nén, mía đi qua trục dễ dàng.
Hình 14: Thiết bị nén bằng khí
- Tấm dẫn mía (lược đáy) và các lược khác. Được lắp trên giá máy nằm giữa hai trục dưới. Mía ép từ miệng trước được chuyển sang miệng sau nhờ tấn dẫn mía. Tâm dẫn mía phải dày, vì nó phải chịu một lực nén nhất định và có độ cong mặt lược thích hợp để dẫn mía dễ dàng. Khi làm việc, tấm dẫn mía chịu tác dụng của hai lực: một lực đẩy của mía vào và một lực nén từ trên trục đỉnh xuống. Bởi vậy khi xác định hình dáng mặt lược người ta phải xác định phương của tổng hợp của hai lực trên.
Thông số :
Lực nén của máy ép :
Trước đây và ngay cả hiện nay ở các xí nghiệp làn đường bán cơ giới, các trục ép khi làm việc không tự thay đổi được vị trí. Trong quá trình làm việc, lớp mía vào lúc dày lúc mỏng. Lúc dày mía được ép kiệt, công suất động cơ kéo máy tăng cao; nhưng lúc mỏng mía không được ép kiệt, công suất động cơ kéo máy lại giảm thấp. Do đó, hiệu suất ép không cao, các động cơ làm việc không ổn định công suất, gây lãng phí vốn đầu tư và dễ có sự cố trong sản xuất. Để khắc phục nhược điểm trên, hiện nay trong các máy ép hai hoặc ba trục, trục đỉnh đều được thiết kế có thể tự nâng lên hạ xuống được tuỳ thuộc lớp mía. Nhưng để lớp mía được ép với một lực nhất định, trên trục đỉnh người ta lắp các bộ phận tăng lực nén.
Khi làm việc dưới tác dụng của bộ phận tăng lực nén, trục đỉnh tác dụng lên lớp bã mía một lực. Lực đó được biểu thị bằng quan hệ sau :
P = k.L.D
Trong đó : P: tổng lực nén (N).
k: hệ số.
L: chiều dài trục nén (m).
D: đường kính trục ép (m).
Với cách biểu thị trên, công thức này không thể hiện được ý nghĩa thực tế. Khi làm việc lớp bã chịu một áp suất rất lớn do tổng lực nén P chỉ phân bố trên một bề mặt có chiều dài L và chiều rộng bằng D/10.
Vì vậy, lực nén trên đơn vị diện tích của máy ép được xác định theo quan hệ :
p =
Trong đó : p: áp suất (N/m2).
P: Tổng lực nén trên đỉnh trục (N).
L: chiều dài trục ép (m).
D: đường kính trục ép (m).
Quan hệ giữa lực nén và hiệu suất ép: khi tăng lực nén, hiệu suất ép tăng. Theo thực nghiệm lực nén tăng từ 0 đến 148.105 N/m2 hiệu suất ép tăng nhanh, khi tăng đến trên 148.105 N/m2 hiệu suất ép tăng nhưng chậm.
Chọn và phân phối lực nén của dàn ép: chọn lực nén của dàn ép thường phải căn cứ vào những điểm sau:
- Số lượng máy ép trong dàn ép, số máy ép nhiều có thể hạ thấp lực nén.
- Công suất kéo của motor hoặc máy hơi nước, công suất cao cho phép sử dụng lực nén cao.
- Sự bền vững của các bộ phận trong máy ép.
- Đặc điềm của nguyên liệu: mía nhiều xơ cần dùng lực nén cao mới đạt được hiệu suất cao .
Nếu thiết bị tốt, ở máy ép dập có thể dùng tới 148.105 N/m2 và các máy ép kiệt có thể dùng tới 296.105 N/m2. Hiên nay có nhiều quan điểm khác nhau về việc phân phối lực nén trên các máy ép:
- Dùng lực nén tăng dần từ bộ đầu đến bộ cuối, hiệu suất ép đạt cao. - Dùng lực nén giảm dần, khắc phục được nhược điểm trên.
- Dùng lực nén như nhau.
Nhưng nói chung hiên nay hầu hết các nhà máy đều dùng lực nén tăng dần .
Sự phân phối lực nén ở một số nhà máy (105 N/m2)
Nhà máy
Máy dập
Máy I
Máy II
Máy III
Máy IV
Philipin(hệ máy ép 15 trục)
212.87
230.535
235.27
269.77
272.71
Quảng Đông
151.07
245.25
247.21
254.09
-
Ha Oai
112.81
241.32
243.38
255.06
261.97
Tốc độ của máy ép :
Tốc độ máy ép trong công nghiệp biểu thị dưới hai loại:
- Tốc độ thẳng, ký hiệu V, đơn vị m/ph.
- Tốc độ vòng quay, ký hiệu ω, đon vị vòng/ph .
Hai loại công thức này