霍漢鎮(zhèn)

（原廣東省制糖造紙工業(yè)總公司，廣東廣州510000）

各種非糖分對蔗糖結晶質(zhì)量的影響及其在生產(chǎn)過程中的變化（下）

霍漢鎮(zhèn)

（原廣東省制糖造紙工業(yè)總公司，廣東廣州510000）

詳細研討了糖液中各類非糖分對蔗糖結晶質(zhì)量的影響，它們在煮糖結晶過程中介入到蔗糖晶體和產(chǎn)品中的介入率、相關規(guī)律與機理，以及它們在生產(chǎn)過程中的性狀與變化，據(jù)此研討提高糖產(chǎn)品質(zhì)量的各種技術關鍵和措施。

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)量有一個重要標志，就是它在酸性溶液中靜置較長時間后有無形成絮狀懸浮物。一般來說，全面質(zhì)量指標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，也會在酸性溶液中形成絮凝物。國外稱它為ABF(Acid Beverage Floc)。有些精糖產(chǎn)品也有此問題。

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)高級飲料要清澈透明，混濁就不合格。因為不少飲料是酸性的，故要求所用的糖在酸性下不形成絮凝物。因此，有些高級飲料廠將白糖溶解后加熱和加活性炭與硅藻土進行精細過濾，以達到很清澈的要求。糖液的過濾速度影響到生產(chǎn)能力，故要求糖液過濾性好，這和白糖的酸性絮凝物有關。飲料廠選購白糖時，常把這2個項目放在首位。

白糖酸性絮凝物的具體檢測方法，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光束的前面觀察，注意糖液的上、中、下各部分有無絮狀物體。靜置10天后無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。溶液振動時會分散，靜置時再形成。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

心機或超過濾將它們分離出來。

酸性絮凝物的組成十分復雜，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%)和無機物(25%～45%)這3大類，含量變化較大。

白糖中的細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)品沒有絮凝物。關鍵是搞好生產(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，嚴格認真搞好清潔殺菌工作，以及加強化驗分析。

2.7 有機化合物

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，也是通過包裹體的形式進入白糖的。由于它不帶電、且含有多個羥基，與蔗糖分子有親和力，其介入率稍高于鉀等無機離子。蔗糖產(chǎn)品中的還原糖含量通常不高。但在精糖生產(chǎn)中，如果物料反復煮煉次數(shù)過多，此值會較高。

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，或從外部帶入細菌。在糖廠生產(chǎn)的后階段，大部分微生物被殺滅，但亦會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。

一種常見的細菌是腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)。在甘蔗的斬切口、蟲害傷口、風折或霜凍裂口等處，或甘蔗收割前被火燒、或在收割后放置較長時間，這種細菌都會迅速繁殖，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塊，俗稱為“蔗飯”（國外稱“蛙卵”）。

葡聚糖是葡萄糖的高分子縮合物，分子量由數(shù)萬到數(shù)百萬。新鮮甘蔗含葡聚糖很少，但不新鮮的及受細菌感染的甘蔗，葡聚糖含量迅速增加。例如，砍下的長條甘蔗在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?，同一時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增強細菌活動。美國和澳洲的一些糖廠要求甘蔗從砍下到壓榨的時間不超過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間長、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%，蔗糖損失就達到0.4%。腸膜串珠菌一方面將葡萄糖轉變?yōu)槠暇厶?，另一方面將果糖破壞生成有機酸。如果蔗汁含0.05%葡聚糖，則相應生成的有機酸為0.07%。

腸膜串珠菌容易在稀糖液中生長，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。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活力。故泥汁和吸濾機都可能有細菌繁殖，有些糖廠曾發(fā)現(xiàn)吸濾機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。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。美國糖業(yè)研究所試驗在糖漿中加入定量葡聚糖后濃縮結晶，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、分子結構接近蔗糖有關。葡聚糖容易黏著在過濾物表面上，將液體通道堵塞而阻礙過濾。葡聚糖增大糖膏黏度，妨礙蔗糖結晶并增加分蜜困難。在原糖廠中，糖漿含葡聚糖 0.03% 會使糖蜜純度上升一度。當糖漿中葡聚糖的含量達到0.04%～0.06%時，會使結晶過程中的蔗糖晶體變長，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。糖廠購入原糖加工時，要注意其葡聚糖含量，超過250 mg/(kg·°Bx)者難加工。

酵母如Saccharomyces和Torula亦常存在于蔗汁中。它們在很低濃度下已使糖液混濁；霉菌如

Aspergillus和Penicillium 普遍存在于原糖中；細菌如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10 cfu/10g，形成酸性絮凝物的可能性就相當大。

甘蔗受到病蟲害或嚴重干旱或霜凍，都會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。

過去，甘蔗糖廠常被看作是農(nóng)作物的初級加工廠，對清潔衛(wèi)生不夠重視?，F(xiàn)代化的糖廠則應當以食品工業(yè)的要求來運作，努力提高原料質(zhì)量和新鮮度，嚴格認真做好各項清潔衛(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，并對生產(chǎn)過程有不良影響。但也有些甘蔗含淀粉很少。

美國、印度、澳大利亞和南非等地的糖廠經(jīng)常進行分析。美國路州10個品種甘蔗的淀粉含量為200～1400 mg/(kg·°Bx)，變動范圍很大。澳大利亞一些品種甘蔗的初壓汁含淀粉量超過300 mg/(kg·°Bx)。印度多個品種甘蔗的初壓汁含淀粉量平均為700 mg/(kg·°Bx)，有些超過1000 mg/(kg·°Bx)，但也有些較低。亞硫酸法澄清對淀粉的除去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個亞硫酸法白糖含淀粉量大部分在150～250 mg/kg之間，有2個低于100 mg/kg，2個高于300 mg/kg。埃及的3個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100 mg/kg，個別達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)萬到數(shù)百萬。天然的淀粉以顆粒狀態(tài)存在，不溶于冷水，成懸浮狀態(tài)。它受熱時吸水膨脹，超過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淀粉的除去率很低，而碳酸法先在較低溫度下過濾，可將大部分淀粉除去。糊化后的淀粉會明顯增大糖液黏度，降低糖汁的沉降過濾速度，妨礙蔗糖結晶。

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?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。在甘蔗壓榨時部分分散到蔗汁中，加熱時逐漸水化而溶解，細菌活動也加強其溶解。

美國10個品種甘蔗在不同時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，將甘蔗細胞中的多糖類物質(zhì)大量壓出，因而末壓汁的總多糖（對°Bx）遠高于初壓汁。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是不溶的，但在澄清加灰加熱時會部分被水解而溶出，增加多糖總量，故宜先用較細密的篩將其隔除。

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，降低過濾速度，影響糖漿混濁，阻礙蔗糖結晶，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，對制糖過程十分有害。

果膠比較特殊。原果膠中的糖醛酸基團被甲酯化，但它在堿性和較高溫度下水解而釋出羧基，變成果膠酸。后者可與鈣離子結合形成果膠酸鈣沉淀。甜菜糖汁含果膠較多，它們在加灰和碳酸飽充時發(fā)

生這些反應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除去不多，在蒸發(fā)濃縮時部分形成懸浮物。將糖漿處理可部分除去。據(jù)美國6組試驗數(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，成分十分復雜，是由多個多種氨基酸和非氮成分結合而成的高分子化合物。蛋白質(zhì)還常和糖類、脂肪類結合成為糖蛋白、脂蛋白等更復雜的物質(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0.2%（對汁）。溶解性的蛋白質(zhì)多數(shù)在高溫下凝結析出，但亦有部分不凝結。蔗汁用亞硫酸法澄清對蛋白質(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有不少蛋白質(zhì)。碳酸法澄清對蛋白質(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)傾向于與其它帶負電的物質(zhì)結合凝聚成絮狀物。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。

美國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合存在，可用精細的過濾除去，但在80℃以上則分散為單個的小分子穿過濾層。

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，屬于“有害氮”化合物。它們不同于蛋白質(zhì)，不應混淆。

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。硅酸是負電膠體，能與Ca、Mg、Al、Fe等陽離子結合成為復合物凝聚析出。這種作用在堿性下(pH 8～10)較強，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降低或用水洗時有部分復溶，進入過濾機甜水中形成反復循環(huán)。氧化硅是石灰法清汁和原糖中膠體物質(zhì)的主要無機成分。它在糖廠設備積垢（特別是前效罐）和濾布結垢中亦占相當比例。硅在精糖生產(chǎn)中的為害亦較大。

外國糖廠很重視所用石灰的含硅量，不用含硅量高者。但國內(nèi)對此不夠注意，亟需改進。

3 結語

（1）關于白糖質(zhì)量的研究工作和文章非常多，可比喻為這個問題的“正視圖”。本文則是從一個新的切入點、即詳細研究各種非糖分的情況來研討這個課題，可比喻為是對它的“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）對白糖質(zhì)量為害最大的非糖分是：鈣鹽、硫酸根、高分子有機物（原有的和細菌生成的）以及生產(chǎn)過程產(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機物），兩者同等的重要。但過去對后者不夠重視。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。可惜甘蔗糖廠用碳酸法者越來越少。亞硫酸法有其優(yōu)點，最大缺點是亞硫酸和石灰未完全反應和沉淀，以及除去非糖分不多，致使產(chǎn)品質(zhì)量不高和設備積垢嚴重。必需進行深層次的研究改進，才能跟上社會進步的需求。

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(本篇責任編校：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). 各種非糖分對蔗糖結晶質(zhì)量的影響及其在生產(chǎn)過程中的變化(下)[J]. 甘蔗糖業(yè)，2015(5)：28-32.