霍漢鎮(zhèn)

（原廣東省制糖造紙工業(yè)總公司，廣東廣州510000）

各種非糖分對(duì)蔗糖結(jié)晶質(zhì)量的影響及其在生產(chǎn)過(guò)程中的變化（下）

霍漢鎮(zhèn)

（原廣東省制糖造紙工業(yè)總公司，廣東廣州510000）

詳細(xì)研討了糖液中各類非糖分對(duì)蔗糖結(jié)晶質(zhì)量的影響，它們?cè)谥筇墙Y(jié)晶過(guò)程中介入到蔗糖晶體和產(chǎn)品中的介入率、相關(guān)規(guī)律與機(jī)理，以及它們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中的性狀與變化，據(jù)此研討提高糖產(chǎn)品質(zhì)量的各種技術(shù)關(guān)鍵和措施。

介入率；包裹作用；吸附；有色物；二氧化硫；絮狀物；葡聚糖；多糖類

2.6 白糖和精糖中的絮狀物[24-27]

白糖質(zhì)量有一個(gè)重要標(biāo)志，就是它在酸性溶液中靜置較長(zhǎng)時(shí)間后有無(wú)形成絮狀懸浮物。一般來(lái)說(shuō)，全面質(zhì)量指標(biāo)較高的白糖較少形成絮凝物，而質(zhì)量較次的白糖則相反。白糖中的某些非糖分即使含量很小，也會(huì)在酸性溶液中形成絮凝物。國(guó)外稱它為ABF(Acid Beverage Floc)。有些精糖產(chǎn)品也有此問(wèn)題。

飲料廠用糖量大（如為食糖總量的10%～20%），質(zhì)量要求較高（有些糖廠稱之為飲料糖）。多數(shù)高級(jí)飲料要清澈透明，混濁就不合格。因?yàn)椴簧亠嬃鲜撬嵝缘?，故要求所用的糖在酸性下不形成絮凝物。因此，有些高?jí)飲料廠將白糖溶解后加熱和加活性炭與硅藻土進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾，以達(dá)到很清澈的要求。糖液的過(guò)濾速度影響到生產(chǎn)能力，故要求糖液過(guò)濾性好，這和白糖的酸性絮凝物有關(guān)。飲料廠選購(gòu)白糖時(shí)，常把這2個(gè)項(xiàng)目放在首位。

白糖酸性絮凝物的具體檢測(cè)方法，各用戶略有不同。一種常用方法如下：將600 g糖全部溶解于500 mL水中，滴入磷酸到pH 1.5（有些規(guī)定是pH 3～3.5），蓋密靜置。在3、7、10天后檢查。在暗室中將糖液放在強(qiáng)光束的前面觀察，注意糖液的上、中、下各部分有無(wú)絮狀物體。靜置10天后無(wú)形成絮狀物的為良好。

白糖中的酸性絮凝物呈小球粒狀，或連結(jié)成線形、絨毛狀或棉絮狀，可能是浮起的、懸浮的或下沉的。溶液振動(dòng)時(shí)會(huì)分散，靜置時(shí)再形成。這些物質(zhì)都是高分子物質(zhì)，具有膠體的性質(zhì)，可以用超離

心機(jī)或超過(guò)濾將它們分離出來(lái)。

酸性絮凝物的組成十分復(fù)雜，主要成分是微生物和病蟲害產(chǎn)物、淀粉、葡聚糖、多糖類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、類脂物、硅化合物等。大體上可粗分為多糖類(25%～60%)，蛋白質(zhì)(5%～30%)和無(wú)機(jī)物(25%～45%)這3大類，含量變化較大。

白糖中的細(xì)菌形成凝膠狀的小球體，霉菌形成線形和絨毛狀物，酵母使糖液顯混朦狀態(tài)。這些是白糖形成酸性絮凝物的最常見原因。

甘蔗糖廠的白糖，碳酸法產(chǎn)品較少出現(xiàn)絮凝物，原糖加工（煉糖）用碳酸法者也是，即碳酸法較好地除去了形成絮凝物的各種雜質(zhì)。亞硫酸法產(chǎn)品出現(xiàn)絮凝物的比例較高，但也有部分優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品沒(méi)有絮凝物。關(guān)鍵是搞好生產(chǎn)管理，提高甘蔗的質(zhì)量和新鮮度，提高清汁和糖漿質(zhì)量，嚴(yán)格認(rèn)真搞好清潔殺菌工作，以及加強(qiáng)化驗(yàn)分析。

2.7 有機(jī)化合物

2.7.1 還原糖

甘蔗汁含有較多的還原糖（主要是葡萄糖和果糖），這是它和甜菜糖汁的主要不同之處，是造成兩者澄清方法不同的基本原因。還原糖的介入率通常低于0.01，也是通過(guò)包裹體的形式進(jìn)入白糖的。由于它不帶電、且含有多個(gè)羥基，與蔗糖分子有親和力，其介入率稍高于鉀等無(wú)機(jī)離子。蔗糖產(chǎn)品中的還原糖含量通常不高。但在精糖生產(chǎn)中，如果物料反復(fù)煮煉次數(shù)過(guò)多，此值會(huì)較高。

2.7.2 微生物和葡聚糖[8,28-29]

甘蔗特別是不新鮮的或受到各種傷害的甘蔗易被微生物感染，或從外部帶入細(xì)菌。在糖廠生產(chǎn)的后階段，大部分微生物被殺滅，但亦會(huì)有少量微生物在車間內(nèi)和某些物料中繁殖，甚至可能出現(xiàn)在產(chǎn)品中。

一種常見的細(xì)菌是腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)。在甘蔗的斬切口、蟲害傷口、風(fēng)折或霜凍裂口等處，或甘蔗收割前被火燒、或在收割后放置較長(zhǎng)時(shí)間，這種細(xì)菌都會(huì)迅速繁殖，在傷口處形成粘液狀物質(zhì)，消耗蔗糖而生成葡聚糖。它們常在糖廠設(shè)備的死角位特別是壓榨蔗汁槽底、曲篩底和混合汁箱底等處繁殖，生成的葡聚糖粘附堆積形成白色的珠狀團(tuán)塊，俗稱為“蔗飯”（國(guó)外稱“蛙卵”）。

葡聚糖是葡萄糖的高分子縮合物，分子量由數(shù)萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)。新鮮甘蔗含葡聚糖很少，但不新鮮的及受細(xì)菌感染的甘蔗，葡聚糖含量迅速增加。例如，砍下的長(zhǎng)條甘蔗在24 h后葡聚糖增加至740 mg/(kg·°Bx)，而被切短（約250 mm）的蔗段，1 h后葡聚糖增至170 mg/(kg·°Bx)，24 h后增至10倍?；馃笤偈崭畹母收幔粫r(shí)間后的葡聚糖含量比未經(jīng)火燒者高1～3倍。氣溫高和甘蔗表面黏泥都會(huì)增強(qiáng)細(xì)菌活動(dòng)。美國(guó)和澳洲的一些糖廠要求甘蔗從砍下到壓榨的時(shí)間不超過(guò)9～12 h。澳大利亞正常甘蔗壓榨汁的葡聚糖含量低于200 mg/(kg·°Bx)，若在甘蔗砍下后放置時(shí)間長(zhǎng)、特別是在空氣濕度高或周圍不清潔的情況下，葡聚糖含量可增加10多倍。

蔗汁含葡聚糖每增加250 mg/kg，意味著蔗糖損失增加0.1%。如蔗汁含葡聚糖0.1%，蔗糖損失就達(dá)到0.4%。腸膜串珠菌一方面將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠暇厶?，另一方面將果糖破壞生成有機(jī)酸。如果蔗汁含0.05%葡聚糖，則相應(yīng)生成的有機(jī)酸為0.07%。

腸膜串珠菌容易在稀糖液中生長(zhǎng)，在微酸性和中性、及在50～60℃下迅速繁殖。它和糖廠中的多種微生物能夠形成有莢膜覆蓋的孢子，耐熱性很強(qiáng)。它在95～100℃高溫下雖大部分死亡，但仍有少量只是處于休眠狀態(tài)；一旦溫度降低又恢復(fù)活力。故泥汁和吸濾機(jī)都可能有細(xì)菌繁殖，有些糖廠曾發(fā)現(xiàn)吸濾機(jī)出汁管有大量蔗飯堆積。

葡聚糖的分子量一般由數(shù)千到數(shù)百萬(wàn)。它明顯增大糖液黏度，尤其是高分子量葡聚糖在高濃度糖液中。美國(guó)糖業(yè)研究所試驗(yàn)在糖漿中加入定量葡聚糖后濃縮結(jié)晶，得到的晶體的葡聚糖含量與糖漿之比為10%～25%，分子量高者比例較大，即其介入率為0.1%～0.25，屬最高者之列。這與它的高黏性以及分子內(nèi)含有大量葡萄糖基團(tuán)、分子結(jié)構(gòu)接近蔗糖有關(guān)。葡聚糖容易黏著在過(guò)濾物表面上，將液體通道堵塞而阻礙過(guò)濾。葡聚糖增大糖膏黏度，妨礙蔗糖結(jié)晶并增加分蜜困難。在原糖廠中，糖漿含葡聚糖 0.03% 會(huì)使糖蜜純度上升一度。當(dāng)糖漿中葡聚糖的含量達(dá)到0.04%～0.06%時(shí)，會(huì)使結(jié)晶過(guò)程中的蔗糖晶體變長(zhǎng)，甚至成為針狀。葡聚糖大部分存在于蔗糖晶體內(nèi)部，水洗也難除去。糖廠購(gòu)入原糖加工時(shí)，要注意其葡聚糖含量，超過(guò)250 mg/(kg·°Bx)者難加工。

酵母如Saccharomyces和Torula亦常存在于蔗汁中。它們?cè)诤艿蜐舛认乱咽固且夯鞚幔幻咕?/p>

Aspergillus和Penicillium 普遍存在于原糖中；細(xì)菌如B. subtilis和B. cereus在糖液中能迅速繁殖，合成多糖體，主要是Levans（果糖聚合物），是凝膠狀的小球粒。如果白糖中的酵母含量超過(guò)10 cfu/10g，形成酸性絮凝物的可能性就相當(dāng)大。

甘蔗受到病蟲害或嚴(yán)重干旱或霜凍，都會(huì)增加蔗汁中的有害高分子物質(zhì)，使生產(chǎn)工藝發(fā)生困難，甚至影響白糖質(zhì)量。

過(guò)去，甘蔗糖廠常被看作是農(nóng)作物的初級(jí)加工廠，對(duì)清潔衛(wèi)生不夠重視?，F(xiàn)代化的糖廠則應(yīng)當(dāng)以食品工業(yè)的要求來(lái)運(yùn)作，努力提高原料質(zhì)量和新鮮度，嚴(yán)格認(rèn)真做好各項(xiàng)清潔衛(wèi)生工作。

2.7.3 淀粉[28-30]

淀粉在自然界中分布很廣，某些品種和地區(qū)的甘蔗含淀粉較多，成為白糖絮凝物的重要成分，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程有不良影響。但也有些甘蔗含淀粉很少。

美國(guó)、印度、澳大利亞和南非等地的糖廠經(jīng)常進(jìn)行分析。美國(guó)路州10個(gè)品種甘蔗的淀粉含量為200～1400 mg/(kg·°Bx)，變動(dòng)范圍很大。澳大利亞一些品種甘蔗的初壓汁含淀粉量超過(guò)300 mg/(kg·°Bx)。印度多個(gè)品種甘蔗的初壓汁含淀粉量平均為700 mg/(kg·°Bx)，有些超過(guò)1000 mg/(kg·°Bx)，但也有些較低。亞硫酸法澄清對(duì)淀粉的除去19%～28%，平均22%。幾種中間制品的淀粉含量為：糖漿820 mg/(kg·°Bx)，甲糖膏1070 mg/(kg·°Bx)，乙糖膏1570 mg/(kg·°Bx)，丙糖膏2400 mg/(kg·°Bx)。淀粉的介入率很高，為0.1～0.2。印度21個(gè)亞硫酸法白糖含淀粉量大部分在150～250 mg/kg之間，有2個(gè)低于100 mg/kg，2個(gè)高于300 mg/kg。埃及的3個(gè)品種甘蔗含淀粉量在10月份不到100 mg/(kg·°Bx)，但以后逐漸增加，到翌年3月增加到300～800 mg/(kg·°Bx)。

國(guó)內(nèi)亞硫酸法生產(chǎn)的白糖，較好的含淀粉50～70 mg/kg，較差的超過(guò)100 mg/kg，個(gè)別達(dá)160～300 mg/kg。碳酸法生產(chǎn)的白糖含淀粉10～30 mg/kg。淀粉使糖液呈混濁狀，白糖含淀粉超過(guò)50 mg/kg可能形成酸性絮凝物。

淀粉是葡萄糖的高分子縮合物，分子量由數(shù)萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)。天然的淀粉以顆粒狀態(tài)存在，不溶于冷水，成懸浮狀態(tài)。它受熱時(shí)吸水膨脹，超過(guò)一定溫度就糊化形成很粘稠的糊狀物。糊化溫度一般為56～76℃。糊化后的淀粉是典型的親水性膠體物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。不能被一般的方法凝聚或沉淀。因此，石灰法和亞硫酸法澄清對(duì)淀粉的除去率很低，而碳酸法先在較低溫度下過(guò)濾，可將大部分淀粉除去。糊化后的淀粉會(huì)明顯增大糖液黏度，降低糖汁的沉降過(guò)濾速度，妨礙蔗糖結(jié)晶。

淀粉可以用淀粉酶水解成為小分子物質(zhì)（低聚糖或單糖）。國(guó)外的原糖廠在甘蔗含淀粉多的情況下，常在混合汁中加入淀粉酶將它水解，可提高產(chǎn)品質(zhì)量并改善煮糖操作。

淀粉酶現(xiàn)在已有大量工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品有多種類型。不同產(chǎn)品的適宜工作溫度和pH值有差異。糖廠使用要選擇耐熱性高和適用pH范圍適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。

2.7.4 其它多糖類物質(zhì)[8,27-30]

各種植物含有多種不同組成的多糖類物質(zhì)。除了上述的葡聚糖和淀粉外，甘蔗汁還含有多縮戊糖（阿拉伯糖或木糖的縮合物）、多縮己糖（含葡萄糖、半乳糖、甘露糖和鼠李糖等）以及酸性多糖（葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸的縮合物及其甲酯化產(chǎn)物，后者即是果膠）等。

這些多糖的分子量較高，如接近50000或以上。在甘蔗壓榨時(shí)部分分散到蔗汁中，加熱時(shí)逐漸水化而溶解，細(xì)菌活動(dòng)也加強(qiáng)其溶解。

美國(guó)10個(gè)品種甘蔗在不同時(shí)期的蔗汁的總多糖含量平均為2100 mg/(kg·°Bx)，變化幅度為1500～3200 mg/(kg·°Bx)，通常在11月最高。糖廠用多重壓榨提汁，將甘蔗細(xì)胞中的多糖類物質(zhì)大量壓出，因而末壓汁的總多糖（對(duì)°Bx）遠(yuǎn)高于初壓汁。如果滲透水用高溫的熱水，蔗汁中的多糖類亦明顯增加。蔗屑中的半纖維素原來(lái)是不溶的，但在澄清加灰加熱時(shí)會(huì)部分被水解而溶出，增加多糖總量，故宜先用較細(xì)密的篩將其隔除。

這幾類物質(zhì)的分子量都很大，溶入水中的都屬于親水性很強(qiáng)的膠體物質(zhì)（因含有大量親水性的羥基-OH）。它們顯著增大溶液黏度，降低過(guò)濾速度，影響糖漿混濁，阻礙蔗糖結(jié)晶，而且介入率很高，降低蔗糖晶體質(zhì)量。它們還增大糖蜜帶走的糖分，對(duì)制糖過(guò)程十分有害。

果膠比較特殊。原果膠中的糖醛酸基團(tuán)被甲酯化，但它在堿性和較高溫度下水解而釋出羧基，變成果膠酸。后者可與鈣離子結(jié)合形成果膠酸鈣沉淀。甜菜糖汁含果膠較多，它們?cè)诩踊液吞妓犸柍鋾r(shí)發(fā)

生這些反應(yīng)并和碳酸鈣沉淀物一起除去。甘蔗糖汁含果膠較少。

蔗汁中的多糖類物質(zhì)在石灰法和亞硫酸法澄清時(shí)除去不多，在蒸發(fā)濃縮時(shí)部分形成懸浮物。將糖漿處理可部分除去。據(jù)美國(guó)6組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理前糖漿含葡聚糖310 mg/(kg·°Bx)，總多糖730 mg/(kg·°Bx)，處理后分別降低19%及34%。

2.7.5 蛋白質(zhì)[1,8,31]

蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，成分十分復(fù)雜，是由多個(gè)多種氨基酸和非氮成分結(jié)合而成的高分子化合物。蛋白質(zhì)還常和糖類、脂肪類結(jié)合成為糖蛋白、脂蛋白等更復(fù)雜的物質(zhì)。不同蛋白質(zhì)的性質(zhì)可以有較大差別。

甘蔗含蛋白質(zhì)較多，常超過(guò)0.2%（對(duì)汁）。溶解性的蛋白質(zhì)多數(shù)在高溫下凝結(jié)析出，但亦有部分不凝結(jié)。蔗汁用亞硫酸法澄清對(duì)蛋白質(zhì)的除去率，在榨季初期較高，如70%～80%，榨季后期逐漸降低到50%以下，故清汁和糖漿中仍會(huì)有不少蛋白質(zhì)。碳酸法澄清對(duì)蛋白質(zhì)的除去率較高。

蛋白質(zhì)是兩性膠體，在低pH下帶正電。酸性下帶正電的蛋白質(zhì)傾向于與其它帶負(fù)電的物質(zhì)結(jié)合凝聚成絮狀物。故白糖溶液在酸性下形成絮凝物的可能性比在中性下大得多。精糖形成ABF的可能性與它的蛋白質(zhì)含量直接相關(guān)。

美國(guó)10多種精糖含蛋白質(zhì)0.01～0.13 mg/kg，而原糖含0.7～1.3 mg/kg。原糖中的蛋白質(zhì)，分子量較大的部分可在精煉時(shí)部分除去，而分子量較小者難除去。有些蛋白質(zhì)在低溫下與多糖類結(jié)合存在，可用精細(xì)的過(guò)濾除去，但在80℃以上則分散為單個(gè)的小分子穿過(guò)濾層。

糖品中還含有多種且數(shù)量不少的氨基酸、酰胺和其他“非蛋白氮”化合物，它們多數(shù)都易溶解而難吸附，很難除去。它們與還原糖產(chǎn)生不良反應(yīng)，屬于“有害氮”化合物。它們不同于蛋白質(zhì)，不應(yīng)混淆。

2.8 硅化合物[14,32]

蔗汁中含有以溶解或膠體狀態(tài)存在的硅化合物，折算為SiO2量為1000～3000 mg/(kg·°Bx)。它是精糖與白糖絮凝物中的重要組分。硅酸是負(fù)電膠體，能與Ca、Mg、Al、Fe等陽(yáng)離子結(jié)合成為復(fù)合物凝聚析出。這種作用在堿性下(pH 8～10)較強(qiáng)，碳酸法澄清可將它大部分除去(70%～80%)，亞硫酸法除去較少。清汁中的SiO2常與其他物質(zhì)結(jié)合成為懸浮混濁物。這類沉淀物有可逆性，在pH降低或用水洗時(shí)有部分復(fù)溶，進(jìn)入過(guò)濾機(jī)甜水中形成反復(fù)循環(huán)。氧化硅是石灰法清汁和原糖中膠體物質(zhì)的主要無(wú)機(jī)成分。它在糖廠設(shè)備積垢（特別是前效罐）和濾布結(jié)垢中亦占相當(dāng)比例。硅在精糖生產(chǎn)中的為害亦較大。

外國(guó)糖廠很重視所用石灰的含硅量，不用含硅量高者。但國(guó)內(nèi)對(duì)此不夠注意，亟需改進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）關(guān)于白糖質(zhì)量的研究工作和文章非常多，可比喻為這個(gè)問(wèn)題的“正視圖”。本文則是從一個(gè)新的切入點(diǎn)、即詳細(xì)研究各種非糖分的情況來(lái)研討這個(gè)課題，可比喻為是對(duì)它的“剖視圖”。這是一種新的研究途徑和嘗試，還需更多的具體研究工作。

（2）非糖分介入蔗糖產(chǎn)品有幾種方式：包裹作用、吸附作用和沉淀物混雜。包裹作用是基本方式，吸附作用對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大，它取決于非糖分的種類和性質(zhì)，鈣鹽則主要成為沉淀微?；烊?。

（3）對(duì)白糖質(zhì)量為害最大的非糖分是：鈣鹽、硫酸根、高分子有機(jī)物（原有的和細(xì)菌生成的）以及生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的色素。

（4）糖廠的工藝處理，一方面要盡可能多除去糖汁中原有的非糖分，另一方面要盡可能避免增加非糖分（主要是有色物和各種無(wú)機(jī)物），兩者同等的重要。但過(guò)去對(duì)后者不夠重視。糖汁的澄清方法，碳酸法除去非糖分的效率較高，因此絕大多數(shù)甜菜糖廠都用碳酸法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)白糖?？上Ц收崽菑S用碳酸法者越來(lái)越少。亞硫酸法有其優(yōu)點(diǎn)，最大缺點(diǎn)是亞硫酸和石灰未完全反應(yīng)和沉淀，以及除去非糖分不多，致使產(chǎn)品質(zhì)量不高和設(shè)備積垢嚴(yán)重。必需進(jìn)行深層次的研究改進(jìn)，才能跟上社會(huì)進(jìn)步的需求。

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[32] GODSHALL M, CLARKE M．Soluble silicates in refinery processes[J]．SIT. Paper．1976: 58. （續(xù)完）

(本篇責(zé)任編校：朱滌荃)

Non-Sugars, Their Influences on the Crystal Sugar Quality and Their Behavior in the Process (II)

HUO Han-zhen
(Guangdong Provincial Sugar and Paper Industries Corporation, Guangzhou 510180)

This paper gives a detailed description of the influences of various non-sugar upon the quality of sugar crystal, their interpose ratio and related rules and mechanism; as well as their behavior and changes in the production process. Based on these, the major keys and measures of raising sugar quality are suggested.

Interpose ratio; Inclusion; Adsorption; Color matter; Sulfur dioxide; Floccule; Dextran; Polysaccharide

TS244+.2

A

1005-9695(2015)05-0028-05

2015-04-08；

2015-07-21

霍漢鎮(zhèn)，男，原廣東省制糖造紙工業(yè)總公司總工程師；E-mail: sugar-huo@163.com

霍漢鎮(zhèn). 各種非糖分對(duì)蔗糖結(jié)晶質(zhì)量的影響及其在生產(chǎn)過(guò)程中的變化(下)[J]. 甘蔗糖業(yè)，2015(5)：28-32.