摘要:甘蔗是蔗糖生產(chǎn)的原料,其新鮮度直接影響產(chǎn)糖率和成品糖的品質(zhì),還涉及制糖過程的能效和成本控制,因此,確保甘蔗新鮮度已成為蔗糖生產(chǎn)企業(yè)提升糖業(yè)競爭力的重要策略。本研究開展甘蔗新鮮度對制糖生產(chǎn)影響及保持新鮮度措施研究,發(fā)現(xiàn)廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨甘蔗采收、運(yùn)輸和初加工過程中甘蔗快速腐敗的挑戰(zhàn),其中,甘蔗從切割到糖廠加工時間的延長會導(dǎo)致其糖分損失,增加糖廠的加工難度,進(jìn)而引起糖分產(chǎn)出和質(zhì)量降低。在制糖過程中,為最大限度地保持甘蔗的新鮮度,必須優(yōu)化甘蔗的收獲、運(yùn)輸和存儲流程。具體措施包括:在甘蔗收獲環(huán)節(jié),應(yīng)盡量減少甘蔗在高溫環(huán)境暴露以縮短其從田間到糖廠的時間;在運(yùn)輸環(huán)節(jié),應(yīng)用先進(jìn)的冷鏈物流技術(shù),通過快速冷卻進(jìn)行防腐處理,以延長甘蔗儲存時間并減少運(yùn)輸過程中的糖分流失;在存儲環(huán)節(jié),采用恒溫恒濕的倉儲技術(shù),確保甘蔗在最佳條件下儲存。此外,通過引入信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)甘蔗狀態(tài)和運(yùn)輸環(huán)境的實(shí)時監(jiān)控,可確保從田間到糖廠的每個環(huán)節(jié)均在最佳條件下進(jìn)行。諸多確保甘蔗新鮮度技術(shù)的應(yīng)用將有助于建立一個更高效、可持續(xù)的蔗糖生產(chǎn)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞:甘蔗新鮮度;產(chǎn)糖率;成本控制;科學(xué)管理
中圖分類號:S566.1;S-9
0" 引言
近年來,我國蔗糖產(chǎn)量均在900.0萬t/年左右,占食糖產(chǎn)量的85.0%[1];廣西是全國主要甘蔗生產(chǎn)地區(qū),甘蔗種植面積約128.0萬hm2/年,蔗糖產(chǎn)量近700.0萬t,約占全國蔗糖產(chǎn)量的65.0%[1-3]。因此,廣西的蔗糖產(chǎn)業(yè)對國家食糖安全具有至關(guān)重要的作用,確保廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定和發(fā)展對維持我國食糖供給和市場穩(wěn)定至關(guān)重要[4]。甘蔗一旦脫離土壤就會迅速啟動呼吸作用,導(dǎo)致糖分損耗和品質(zhì)下降,因此,維持甘蔗的新鮮度對制糖產(chǎn)量和質(zhì)量尤為重要[5]。在實(shí)際生產(chǎn)中,影響甘蔗新鮮度的因素主要有采收時間、運(yùn)輸條件、儲存環(huán)境和加工速度。甘蔗不新鮮主要發(fā)生在采收后的運(yùn)輸和儲存環(huán)節(jié)[6]。喬崗[7]研究表明,甘蔗砍運(yùn)榨方面的勞動力配置和設(shè)備缺乏更科學(xué)合理的安排,導(dǎo)致無法保證甘蔗第一時間進(jìn)入糖廠制糖而影響甘蔗的新鮮度。馮奕璽[8]研究發(fā)現(xiàn),管理人員派砍計(jì)劃不科學(xué),未綜合考慮連續(xù)雨天造成甘蔗不及時運(yùn)出可能產(chǎn)生的漚蔗問題,會影響甘蔗的新鮮度,降低甘蔗糖分。在保持甘蔗新鮮度方面,黃尚志[9]研究認(rèn)為,實(shí)現(xiàn)砍運(yùn)榨優(yōu)化調(diào)度,破解砍運(yùn)管理難題,促進(jìn)合理科學(xué)砍運(yùn)榨安排,對提高運(yùn)輸效能、保持甘蔗新鮮度和進(jìn)一步提高出糖率至關(guān)重要。周力平[10?]研究指出,引入控制先進(jìn)儲存技術(shù)(氣氛存儲)可有效延緩甘蔗的腐敗過程。此外,廣西蔗糖企業(yè)應(yīng)投資研發(fā)更高效的甘蔗預(yù)處理技術(shù),以減少甘蔗加工前的生物降解速度。在管理層面,李朝明等[11]研究提出,制糖生產(chǎn)過程的管控措施和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡要闡述,如在糖廠通過制定農(nóng)務(wù)管理方面、入榨甘蔗的新鮮度、保證甘蔗砍削質(zhì)及在工藝生產(chǎn)過程方面優(yōu)化壓榨車間、清凈車間、煮煉車間的管控措施,并實(shí)時跟蹤監(jiān)控進(jìn)廠甘蔗的狀態(tài),動態(tài)調(diào)整加工策略,從而提高出糖率。梁子洪[12]研究認(rèn)為,政府和蔗糖生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)共同推動制糖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)升級,制定嚴(yán)格的甘蔗質(zhì)量控制指標(biāo)。本研究探討甘蔗新鮮度對制糖工藝穩(wěn)定性的影響,并提出一系列創(chuàng)新措施,旨在為廣西蔗糖生產(chǎn)提升原料蔗利用效率、蔗糖產(chǎn)品質(zhì)量及推動蔗糖產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。
1" 甘蔗新鮮度的評估
1.1" 甘蔗新鮮度的定義
甘蔗新鮮度是指甘蔗采收后能保持其原有的鮮活程度和品質(zhì),主要取決于采收時間、保存溫度和濕度等因素,也是評價(jià)甘蔗采收后保持其原始新鮮狀態(tài)和品質(zhì)的重要指標(biāo)[13]。甘蔗一旦從田間收割,其內(nèi)部的生物化學(xué)反應(yīng)會迅速啟動,導(dǎo)致糖分轉(zhuǎn)化和品質(zhì)下降,新鮮度受到影響[14]。因此,確保甘蔗在最短時間內(nèi)從田間轉(zhuǎn)移到加工地點(diǎn),以及在整個運(yùn)輸和儲存過程中抑制各種病害感染,成為保持甘蔗新鮮度的關(guān)鍵措施[15]。正確的采收時機(jī)和優(yōu)化的保存條件不僅可最大限度地減少品質(zhì)下降,還能提高糖廠的加工效率和成品糖的質(zhì)量[15?]。
1.2" 甘蔗新鮮度的評估方法
評估甘蔗新鮮度涉及多個方面,主要包括外觀特征評估、化學(xué)特性測定和酶活性檢測等。這些綜合評價(jià)指標(biāo)能提供關(guān)于甘蔗新鮮度的全面信息。外觀特征評估是評價(jià)甘蔗新鮮度的直觀方法,包括觀察甘蔗的色澤、紋理和是否有機(jī)械損傷或腐敗跡象。健康和未受損傷甘蔗的表皮完整和顏色鮮明?;瘜W(xué)特性測定是通過分析甘蔗中的糖分來進(jìn)行,糖分直接關(guān)系到制糖效率,是評估甘蔗新鮮度非常關(guān)鍵的指標(biāo),糖分高低可反映甘蔗是否在最佳時期采收,以及儲存和運(yùn)輸過程中是否保持適宜的條件。酶活性檢測是了解甘蔗內(nèi)部生化過程的重要手段,在甘蔗采后,某些酶如蔗糖酶會影響蔗糖的穩(wěn)定性,導(dǎo)致糖分分解,因此監(jiān)測這些酶的活性可有效預(yù)測甘蔗新鮮度和品質(zhì)的變化情況。通過外觀特征評估、化學(xué)特性測定和酶活性檢測的綜合應(yīng)用,可更客觀、準(zhǔn)確地評估甘蔗的新鮮度,為制糖工業(yè)提供高質(zhì)量的原料,確保產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率。
本研究對2023年12月1—17日采集于金光農(nóng)場的甘蔗樣品進(jìn)行檢測,結(jié)果(表1和表2)發(fā)現(xiàn),在常溫存儲條件下,同一采收批次甘蔗的庶汁品質(zhì)和產(chǎn)糖率在采收后前 3 d的降幅相對較小,隨著采收時間的繼續(xù)延長,庶汁品質(zhì)和產(chǎn)糖率的降幅越來越明顯,其中,庶汁純度從采收后第1 d~第7 d共下降19.21,產(chǎn)糖率下降6.77%;在低溫存儲條件下,從采收后第1 d~第7 d庶汁品質(zhì)也有所下降,但僅下降13.91,產(chǎn)糖率僅下降2.1%。由于低溫存儲需要額外耗費(fèi)一定的成本,因此,在實(shí)際生產(chǎn)中為了最大程度地保持甘蔗的新鮮度和提高生產(chǎn)效率,應(yīng)盡量減少甘蔗存儲時間。
2" 甘蔗新鮮度對制糖生產(chǎn)的影響
2.1" 對糖分的影響
新鮮甘蔗的糖分較高,其制糖效益也相應(yīng)較高。但隨著甘蔗采收后時間的延長,其糖分會發(fā)生降解和轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致糖分下降,降低制糖效益。甘蔗內(nèi)部的生物化學(xué)反應(yīng)是造成糖分損失的主要原因[14]。特別在甘蔗被切割和暴露于外界環(huán)境后,氧化作用加劇,一系列酶如蔗糖酶活性開始加強(qiáng),并加速蔗糖的分解。此外,不適宜儲存的高溫和高濕條件,會進(jìn)一步加快蔗糖的分解過程,加快甘蔗腐敗速度,進(jìn)而影響糖分的穩(wěn)定性。
2.2" 對酶活性的影響
在甘蔗采收后的一段時間內(nèi),其酶活性會逐漸減弱。甘蔗中的酶,特別是涉及糖分轉(zhuǎn)化的蔗糖酶,在甘蔗采后會逐漸失活,這種酶活性的減弱直接影響糖漿的質(zhì)量和產(chǎn)量。隨著酶活性的減弱,原本用于分解蔗糖產(chǎn)生葡萄糖和果糖的過程會變得不完全或不規(guī)則,導(dǎo)致糖漿的純度和濃度下降。酶活性減弱在酶法制糖過程中會引發(fā)一系列不良反應(yīng),如不穩(wěn)定的酶活性可能導(dǎo)致糖分不均勻分解,進(jìn)而影響糖漿的一致性和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。這種不穩(wěn)定性還可能引起生產(chǎn)過程波動,影響制糖工藝的穩(wěn)定性和效率。因此,掌握甘蔗采后酶活性的變化規(guī)律并采取應(yīng)對措施至關(guān)重要。通過采用科學(xué)方法控制儲存條件,如適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸瓤刂?,可有效地減緩酶活性下降速度。此外,研發(fā)更高效的酶抑制劑或通過基因改良技術(shù)增強(qiáng)甘蔗儲存的穩(wěn)定性,也是保持甘蔗品質(zhì)、優(yōu)化制糖過程的有效途徑。
2.3" 對糖漿收率的影響
新鮮甘蔗含有豐富的糖分,經(jīng)適當(dāng)加工后可得到高質(zhì)量糖漿。但甘蔗采收后如果不能及時運(yùn)輸和保存,在不適宜的溫度和濕度條件下,糖分會隨著時間的推移加速降解,這不僅會影響糖漿的質(zhì)量,而且還會顯著降低糖漿的收率。新鮮甘蔗還含有較高水平的可發(fā)酵糖分,能提高糖漿的產(chǎn)量,增強(qiáng)糖漿的穩(wěn)定性,從而提升最終產(chǎn)品的品質(zhì)。此外,新鮮甘蔗中的酶活性較高,有助于糖提取過程中更高效地轉(zhuǎn)化糖分,減少生產(chǎn)過程中的能耗與物耗。為了保證甘蔗的新鮮度和優(yōu)化糖漿收率,必須采取改進(jìn)甘蔗采收技術(shù)、縮短從田間到糖廠加工時間及優(yōu)化甘蔗儲存和運(yùn)輸條件(如使用冷藏技術(shù)減緩糖分降解速度)等一系列有效措施,確保能從甘蔗中提取到最高質(zhì)量和最大量的糖漿。
3" 保持甘蔗新鮮度的措施
3.1" 采收時間控制
高溫和高濕會加速甘蔗糖分分解和增強(qiáng)酶活性,從而影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)。及時采收的甘蔗能保持較高的新鮮度,新鮮甘蔗在糖分和生物化學(xué)屬性上更穩(wěn)定,直接影響后續(xù)的加工效率和糖漿質(zhì)量。因此,合理安排甘蔗的采收時間對于確保甘蔗新鮮度和品質(zhì)至關(guān)重要。為了最大限度地保持甘蔗體內(nèi)糖分的穩(wěn)定性和降低腐敗率,針對廣西地區(qū)的具體情況,應(yīng)合理控制采收時間,避免在高溫或高濕條件下采收;選擇適宜的成熟期進(jìn)行采收,避免因甘蔗過熟而導(dǎo)致糖分流失;采收后應(yīng)迅速進(jìn)行運(yùn)輸、加工,減少甘蔗在運(yùn)輸和儲存過程中的質(zhì)量損耗;在氣溫較低、濕度適中的條件下采收,可有效減少甘蔗采后的生理變化和糖分損失。由此可見,通過精細(xì)化管理采收流程,不僅可提升甘蔗的處理質(zhì)量,還可優(yōu)化制糖過程的整體效率,確保制糖企業(yè)能從每一批甘蔗中獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2" 選用適宜的甘蔗貯存條件
適宜的貯存條件對延長甘蔗新鮮度、保持其糖分及酶活性極為關(guān)鍵。甘蔗在貯存過程中必須避免高溫、高濕和機(jī)械損傷,這些因素均可能加速糖分分解和增加腐敗風(fēng)險(xiǎn)。為使甘蔗的保鮮效果最大化,必須合理控制貯存環(huán)境的溫度和濕度。降低溫度可有效減緩甘蔗體內(nèi)的生化反應(yīng)速率,從而保持糖分穩(wěn)定。同時,適度控制濕度有助于防止甘蔗表面微生物生長和內(nèi)部水分過度蒸發(fā),進(jìn)一步維護(hù)甘蔗的品質(zhì)和重量。此外,在搬運(yùn)和貯存過程中受到損傷的甘蔗容易發(fā)生有害微生物感染,品質(zhì)下降加速。因此,采取適當(dāng)?shù)陌b和輕柔的搬運(yùn)方式對保持甘蔗的整體質(zhì)量和新鮮度同樣重要。通過采取科學(xué)化的貯存管理措施,可顯著延長甘蔗的儲存期,保障其進(jìn)入制糖工藝時仍保持最佳狀態(tài),從而確保最終糖產(chǎn)品的高品質(zhì)。
3.3" 防止甘蔗腐敗
采取適當(dāng)?shù)姆栏胧邕M(jìn)行甘蔗表面防腐處理、妥善包裝和保護(hù),可有效延長甘蔗的新鮮度,減少損失。有效的防腐處理措施如對甘蔗表面施加抗微生物涂層,使用安全的生物防腐劑,可顯著抑制微生物活動,從而減緩甘蔗的腐敗速度。妥善的包裝設(shè)計(jì)不僅可保護(hù)甘蔗免受外界物理傷害,也可阻隔有害微生物和過多水分進(jìn)入,進(jìn)一步維護(hù)甘蔗的內(nèi)在品質(zhì)。包裝材料應(yīng)選擇透氣和結(jié)實(shí)的材質(zhì),確保在保持適宜濕度的同時避免包裝材料內(nèi)部凝聚水分,以有效控制內(nèi)部環(huán)境,減少細(xì)菌和霉菌滋生感染甘蔗。適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂埔彩欠栏呗灾胁豢苫蛉钡牟糠郑蜏卮鎯δ茱@著延緩甘蔗生理及化學(xué)反應(yīng)速度,保持其新鮮狀態(tài)。
4" 結(jié)語
在制糖行業(yè)中,甘蔗的新鮮度是決定蔗糖品質(zhì)和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素,甘蔗的新鮮度直接影響其糖分、酶活性和糖漿收率。通過控制采收時間、選用合適的貯存條件、減少機(jī)械損傷和采取防止甘蔗腐敗等提升甘蔗質(zhì)量和制糖效率的策略,可明顯提高蔗糖產(chǎn)量和蔗糖品質(zhì),降低生產(chǎn)成本,推動廣西蔗糖制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,并為廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)帶來創(chuàng)新的生產(chǎn)方式,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)全面提升。
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(責(zé)任編輯" 思利華)