趙 路，吳 鵬，劉寶龍，宋宵因

（蘇州昆藍生物科技有限公司，江蘇 蘇州 215123）

0 前言

在以原糖為原料進行精加工的過程中，原糖質(zhì)量對加工效率影響很大。受甘蔗品種、氣候和生產(chǎn)工藝不同的影響，來源于不同國家、不同批次的原糖質(zhì)量有很大的差異。數(shù)據(jù)顯示，不同來源的原糖在加工過程糖分回收率一般為86.98%~97.96%，最高和最低回收率差距高達10%以上。特別是泰國原糖，相比巴西、澳大利亞等國的原糖質(zhì)量更差。其含糖分偏低，水分偏高，而且色值高，含膠體物質(zhì)多，黏性大；不利于深加工的進行［1］。

江蘇某原糖加工廠在2019年進口的部分批次泰國原糖由于質(zhì)量原因?qū)ιa(chǎn)造成了很多負面影響。這些糖溶解后糖漿黏度大，煮糖時糖膏黏度大，對流差，糖蜜多，甲糖膏產(chǎn)糖量低，廢蜜率增加，造成糖分損失增多，顯著的降低了生產(chǎn)效率。

多數(shù)情況下，糖漿黏度大主要是由于淀粉、α-葡聚糖、纖維素、木聚糖和果膠等大分子多聚糖引起的。連續(xù)跟蹤檢測了生產(chǎn)線上溶糖罐糖漿、清凈后糖漿、白砂糖中大分子多聚糖含量，結(jié)果如表1和表2所示。原料中淀粉、α-葡聚糖和果膠含量高，并且經(jīng)過清凈處理及結(jié)晶后，殘留到白砂糖中的淀粉、α-葡聚糖和果膠含量分別高達225.14、101.55和44.28 mg/kg°Bx，說明現(xiàn)有生產(chǎn)工藝對這三種多聚糖去除效果有限。淀粉是一種大分子膠體物質(zhì)，吸水溶脹，會造成蔗汁的黏度顯著提高，使糖漿難以過濾，并且淀粉在蔗糖結(jié)晶過程中會進入蔗糖晶體，影響白砂糖品質(zhì)，導(dǎo)致更多的糖分損失。另外，白砂糖的淀粉是導(dǎo)致白砂糖產(chǎn)生酸性絮凝物的主要因素之一［2］。大分子的葡聚糖會導(dǎo)致糖漿和糖膏黏度的大幅提高及蔗糖結(jié)晶效率的下降。由于黏度的提高，導(dǎo)致了煮沸和蒸發(fā)時間延長及結(jié)晶速率降低的綜合效應(yīng)，降低了工廠的加工能力。據(jù)估計，在糖漿中，每300mg/kg的葡聚糖會使糖蜜純度提高1%［3］。推測這三種多聚糖含量高是導(dǎo)致這部分泰國原糖精煉效率低的主要原因，為了驗證推測是否準(zhǔn)確及提高精煉效率，可通過其他方法去除這三種多聚糖，對比去除前后生產(chǎn)情況。

表1 在制品及白砂糖多聚糖成分檢測結(jié)果

表2 多聚糖去除率

生物酶能高效、專一的降解相應(yīng)的大分子底物，可用于提高傳統(tǒng)制糖除雜澄清技術(shù)的效率。早在20世紀60年代，南非就有將α-淀粉酶用于制糖業(yè)的報道。應(yīng)用淀粉酶降解糖汁中的淀粉被認為是很有應(yīng)用前景的方法［4］。黃俊杰［5］等人總結(jié)了多種酶制劑在制糖澄清工藝的特性和作用。如黃康寧［6］對酶制劑澄清條件進行研究，確定了復(fù)合酶用于澄清的最適條件為：pH值4.7，溫度30℃。另外煮煉過程中糖膏錘度高，高濃度的蔗糖能對酶起到一定的保護作用。如鄭慧琳等［7］指出在甘蔗品質(zhì)較差的地區(qū)，蔗糖復(fù)合酶降低糖液黏度，提高糖膏結(jié)晶率，提高煮煉收回率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，經(jīng)濟效益明顯。

為了解決高黏度原糖對生產(chǎn)造成的不利影響，嘗試應(yīng)用制糖專用復(fù)合酶降低糖漿黏度。該復(fù)合酶由纖維素酶、α-葡聚糖酶、淀粉酶、果膠酶和木聚糖酶等多種酶制劑復(fù)合而成，可用于降解糖漿中存在的α-葡聚糖、可溶性纖維、淀粉、果膠和木聚糖等非糖分雜質(zhì)，并且該復(fù)合酶不會水解蔗糖。

1 降低糖漿黏度

在生產(chǎn)車間溶糖罐中取糖漿，錘度為67.98°Bx，分成幾份，60℃水浴將糖漿溫度升到60℃，然后分別加入不同添加量的復(fù)合酶進行反應(yīng)，每10min取樣檢測糖漿黏度。糖漿黏度變化情況，如圖1所示。加入復(fù)合酶開始反應(yīng)后，糖漿黏度會迅速下降，并且隨著反應(yīng)時間的增加，黏度下降速度逐漸變慢。當(dāng)反應(yīng)時間達到1h時，按原糖量計算，200和250ppm添加量的糖漿黏度相比加酶前分別下降33.14%和34.17%，兩者相差不大。說明當(dāng)添加量增加到一定程度時，繼續(xù)增加加酶量，只能加快反應(yīng)初期黏度下降速度，但隨著反應(yīng)的進行，最終黏度下降程度相差并不大。因此，添加200ppm復(fù)合酶既可以有效降低糖漿黏度，并且復(fù)合酶使用成本低于250ppm添加量，又可以降低生產(chǎn)成本。

圖1 糖漿黏度變化情況

2 復(fù)合酶去除多聚糖的效果

在生產(chǎn)過程中，在溶糖過程中連續(xù)添加復(fù)合酶，按原糖計，復(fù)合酶添加量為200ppm，連續(xù)運行10天后，跟蹤檢測原料原糖、清凈后糖漿、白砂糖中淀粉、α-葡聚糖和果膠等多聚糖含量，結(jié)果如表3和表4所示。從表4可以看到，加酶后經(jīng)過清凈處理后多聚糖去除率大幅提高，淀粉、α-葡聚糖和果膠清凈去除率分別達到81.11%、78.48%和86.96%，清凈后糖漿中含量分別為65.43、92.37和22.46mg/kg°Bx。由于復(fù)合酶的作用，多聚糖含量被控制在較低水平，糖漿黏度下降，還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過結(jié)晶后，多聚糖去除率比未加酶時更高，這說明多聚糖含量越高，其在結(jié)晶過程中更容易進入蔗糖晶體。通過前期降低多聚糖含量，能進一步降低蔗糖中多聚糖含量，提高成品白砂糖品質(zhì)。

表3 原糖及加酶后多聚糖成分檢測結(jié)果

表4 未加酶和加酶后多聚糖成分去除率

3 應(yīng)用復(fù)合酶對煮糖的影響

3.1 感官影響

煮糖過程中，工人表示加酶后母液黏度降低，物料對流更好，晶體吸收更好、更快，蔗糖晶體顆粒大小更加均勻，糖蜜變少，煮糖更容易了。

3.2 煮糖相關(guān)指標(biāo)對比

由表5所示的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，使用復(fù)合酶后，由于物料對流更好，晶體吸收更好、更快，煮糖時間平均縮短18min，縮短幅度達17.14%，煮糖時間縮短可以提高生產(chǎn)效率，同樣的時間可以煮制更多糖膏，并且可以減少蒸汽和用電等能源消耗。甲糖膏產(chǎn)糖量提高16.16kg/m3，結(jié)晶率提高0.67%，說明從甲糖膏中提出了更多的糖分，并且可以減少乙糖膏、丙糖膏煮制量及相應(yīng)的能耗。從總的物料衡算來看，提高了產(chǎn)糖率，降低了廢蜜產(chǎn)率。

表5 煮糖相關(guān)指標(biāo)對比

4 結(jié)論

部分批次原糖由于淀粉、α-葡聚糖和果膠等多聚糖含量高，導(dǎo)致糖漿黏度大，產(chǎn)糖率低等問題。通過應(yīng)用制糖專用復(fù)合酶降解原糖中淀粉、α-葡聚糖和果膠等多聚糖，可以有效降低糖漿黏度，縮短煮糖時間，提高煮糖效率和降低能耗。使用復(fù)合酶后，生產(chǎn)效率更高，產(chǎn)糖率提高了0.81%，廢蜜產(chǎn)率下降1.19%，同樣的原糖可以產(chǎn)更多的白砂糖，增加了糖廠的效益。