甘蔗制糖澄清工艺优化及应用分析

摘 要：在中国，用甘蔗为原料生产糖料，是中国制糖工业的一项重要工艺。在糖厂生产中，澄清度是一个很大的影响因素，一旦澄清度出现问题，将直接影响到整个糖厂的整体质量。因此，有必要对蔗糖的澄清过程进行优化，并对其进行合理的研究。通过对蔗糖生产流程的分析与控制，期望能对蔗糖生产流程的改进与发展，从而推动蔗糖工业的进一步发展。

引言

我国是糖业大国，糖业在国民经济中起着举足轻重的作用。现在，甘蔗制糖的工艺主要有两种，一种是采用亚硫酸法和碳酸法，即一步法。二是采用石灰法制取粗糖，经回溶、饱和、蒸发、再次结晶得到纯糖，又称两步法。中粮集团屯河崇左糖厂，是一种以蔗糖为主要原材料，经石灰法制取原糖，然后对原糖、进口原糖和国家储备糖进行提纯加工的两步法。与一步法的季节化生产特征比较，这种方法可以实现全年生产，有着较大的优越性。

一、甘蔗制糖澄清工艺的重要性

在制糖工艺过程中，甘蔗汁液的澄清加工技术的优劣，将对原料和白糖的质量产生较大的影响。在此基础上，针对水洗过程的改进，国内进行了一系列的研究。杨敏等人对蔗糖行业中各种澄清剂的应用进行了分析，并对今后澄清剂的发展趋势进行了预测。王宝等人利用成本低的卷状有机纳滤膜对甜菜制糖的二清汁进行了筛选，结果表明，二清汁的粒度、糖度分别增加了5～7 个百分点，而二清汁的纯度则增加了1～3 个百分点。沈石妍等人利用4种不同孔尺寸的陶粒膜与2种具有不同截留分子量的管状薄膜对甘蔗汁中的色素成分进行了分离，发现陶粒孔尺寸为200 nm的陶粒膜对甘蔗汁中的色素成分的脱除率超过90%，比常规的亚硫酸法更好。张菡等人认为，在葡萄糖含量低于1 g/kg时，5 mg/kg的最适合α-葡萄糖苷酶可以被高效地分解，因此可以很好地解决影响到对过滤、蒸发、结晶和分蜜过程中过滤的问题。林荣珍等人采用聚二甲基二烯丙基氯化铵，重硫氧，多磷硅酸锌，对蔗汁进行了澄清和脱色处理，其结果比常规的糖法更好。王凤霞等人的实验结果显示，热法与湿法相比，其脱色率、色值和浑浊度均无显著差别。沈石妍等人通过对制糖及澄清工艺进行了实验，结果表明，在中性环境下，可以降低甘蔗汁中的蔗糖降解及色素的形成，从而提高了糖份的回收效率，并确保了制品的品质。李雪珍等人的实验结果表明，在蔗汁中加入壳聚糖和活性碳的协同效应，使蔗汁的总体脱色率和清汁的重量比分别增加37.3%和3.41%，表明壳聚糖和活性碳的联合效应对甘蔗蔗汁的清净和脱色能力都有良好的效果。

在榨汁过程中，由于受到各种因素的制约，大部分糖厂都是根据自己的工作经验来制订出相应的流程和操作条件。因为甘蔗的品种、生长状况、成熟程度、新鲜程度等都有不同的改变，所以，甘蔗汁成份会有很大的变动，因此，为了保证澄清的结果，必须适时的调整澄清工艺的条件。所以，进行及时、快速、准确的制定最优的澄清工艺条件是十分必要的。

二、甘蔗制糖澄清的方法

（一）亚硫酸法澄清工艺

以SO2为主要的澄清剂，在混合汁经过预灰、一次加热和二次加热等步骤后，进行沉淀和过滤，使甘蔗汁进行固液分离，再加热，蒸发后变成糖浆；最后，经过澄清的糖浆将它变成晶体的原材料。该工艺的基本原理是：亚硫酸根离子与钙离子发生化学反应，生成具有吸附性的亚硫酸钙沉淀，将其蔗汁中的杂质和色素吸收掉，使甘蔗中的物质得到进一步的沉淀。此外，持续调整 pH值中和运算，以达到某些非糖物质凝结、生成沉淀物的条件，并在此基础上，利用物理化学综合作用，获得澄清效应；对微生物的增殖也有一定的抑制作用。

但是，在长期的实践中，亚硫酸法也存在一定的问题，因此提出了亚硫酸法澄清工艺技术优化的措施，即：（1）在石灰法生产原糖的蔗汁澄清工艺技术中，为了达到比较理想的澄清效率，加灰汁的pH 值控制在8.0 左右；（2）在碳酸法生产白糖的蔗汁澄清工艺技术中，同样的目的，在二碳饱充时，控制pH 值在8.3-8.5 左右；（3）在亚硫酸法生产白糖的蔗汁澄清工艺技术中，有酸性亚硫酸法、碱性亚硫酸法、中性亚硫酸法、磷酸-亚硫酸法等，这四种亚硫酸法各有优缺点，目前常用的绝大多数是磷酸-亚硫酸法。这四种亚硫酸法澄清工艺中，碱性亚硫酸法采用加灰pH 值为8-9 的控制点，澄清效率较高。

综上所述，我们提出对传统磷酸—亚硫酸澄清工艺方法进行优化改进，即混合汁先经冷汁预灰，pH 值控制在6.8-7.2，使蛋白质等类胶体进行凝聚。然后第一次加热到60-68 ℃ ，进行第二次加灰，pH 值控制在8.0-9.0，利用胶体不同凝聚点，使另一些胶体发生凝聚，并在加热作用下进一步巩固，同时又避免硫熏过程中出现低pH 值使胶体再行溶解与糖分转化损失，蔗汁澄清效率得到有效提高

磷酸—亚硫酸法澄清工艺技术优化后经济效益明显提高，体现在：（1）糖分总收回率提高方面。清混汁重力纯度差提高1.02%，蒸发过程减少糖分转化纯度提高0.22%，每年处理原料甘蔗100 万吨，如甘蔗糖份13.5%，压榨抽出率96.5%，因纯度提高可增加产糖量：1000000×13.5%×96.5%×（1.02+0.22）×0.6%÷99.7%=972 吨，按吨糖售价5400 元计算，每年可增加收益525 万元。（2）改善产品品质。明显地改善了白砂糖的产品品质，逐步地增加了国内外知名的高端饮料和食品的市场份额，同时还能提升企业的知名度、信誉度和美誉度，从而使企业的品牌形象在企业内部和同行业的认可程度上都获得了明显的提升。提高了产品质量，不仅使公司建立了一个更好的公司形象，还使公司的产品受到客户的欢迎，产生了很好的社会效果。

（二）石灰法

石灰法的主要澄清剂品为石灰，将混合汁预热至 60 ℃ 后加入石灰乳，将 pH 值调节中和控制在 7.7 ～ 8.0，再加温到 100 ～ 105 ℃，最后再进行分离操作，得到澄清汁以及泥汁，然后将泥汁进行过滤和蒸发发酵得到糖浆，以供给结晶品使用。另外，石灰法的操作整体相对较为简洁，使用到的设备相对较少，只需要通过调节中和 pH 值的操作帮助蔗汁沉淀凝聚，过程中还能除去杂质和色素，但是这一工艺更加适合于粗加工生产过程中，而不适于精加工生产。

（三）碳酸法

碳酸法的主要澄清剂是石灰和二氧化碳。经一次加热、预灰、一碳饱充、二次加热、全汁过滤等得到一碳清汁，再经过二碳饱充、三次加热、过滤之后，得到二碳清汁，通过琉熏和加热蒸发之后形成甘蔗糖浆，最终进行硫漂，供结晶使用。这一工艺的基本原理主要是通过碳酸钙粒子吸附色素和杂质，从而达到降低色值以及提升清净纯度的效果。另外，由于蔗汁中含有较多的还原糖，为了避免其在高温和强碱的情况下产生分解，所以，要严格控制石灰量和 pH 值，一碳加入石灰乳含量对蔗比为 1.5% ～ 1.8%，pH 值为10 ～ 11，二碳 pH 值为 8.1 ～ 8.4，从而对一碳后所分离出的清汁中的石灰和钙盐进行进一步的沉淀和溶解，尽可能地吸附其中的色素和沉淀物，更好地保障澄清汁的品质和质量。

结语

目前，我国制糖企业和社会对整个甘蔗制糖澄清工艺的关注程度越来越高，在糖浆的澄清过程中，必须对磷酸值、硫熏强度、加热温度、 pH值进行严格的调控，以达到改善产品品质的目的。改善蔗糖制糖澄清工艺的品质，既可以保证糖类产品的品质，又可以增加制糖企业的经济效益，促进食品行业的稳步发展。

参考文献

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