各种非糖分对蔗糖结晶质量的影响及其在生产过程中的变化（下）

霍汉镇

（原广东省制糖造纸工业总公司，广东广州510000）

各种非糖分对蔗糖结晶质量的影响及其在生产过程中的变化（下）

霍汉镇

（原广东省制糖造纸工业总公司，广东广州510000）

详细研讨了糖液中各类非糖分对蔗糖结晶质量的影响，它们在煮糖结晶过程中介入到蔗糖晶体和产品中的介入率、相关规律与机理，以及它们在生产过程中的性状与变化，据此研讨提高糖产品质量的各种技术关键和措施。

介入率；包裹作用；吸附；有色物；二氧化硫；絮状物；葡聚糖；多糖类

2.6 白糖和精糖中的絮状物[24-27]

白糖质量有一个重要标志，就是它在酸性溶液中静置较长时间后有无形成絮状悬浮物。一般来说，全面质量指标较高的白糖较少形成絮凝物，而质量较次的白糖则相反。白糖中的某些非糖分即使含量很小，也会在酸性溶液中形成絮凝物。国外称它为ABF(Acid Beverage Floc)。有些精糖产品也有此问题。

饮料厂用糖量大（如为食糖总量的10%～20%），质量要求较高（有些糖厂称之为饮料糖）。多数高级饮料要清澈透明，混浊就不合格。因为不少饮料是酸性的，故要求所用的糖在酸性下不形成絮凝物。因此，有些高级饮料厂将白糖溶解后加热和加活性炭与硅藻土进行精细过滤，以达到很清澈的要求。糖液的过滤速度影响到生产能力，故要求糖液过滤性好，这和白糖的酸性絮凝物有关。饮料厂选购白糖时，常把这2个项目放在首位。

白糖酸性絮凝物的具体检测方法，各用户略有不同。一种常用方法如下：将600 g糖全部溶解于500 mL水中，滴入磷酸到pH 1.5（有些规定是pH 3～3.5），盖密静置。在3、7、10天后检查。在暗室中将糖液放在强光束的前面观察，注意糖液的上、中、下各部分有无絮状物体。静置10天后无形成絮状物的为良好。

白糖中的酸性絮凝物呈小球粒状，或连结成线形、绒毛状或棉絮状，可能是浮起的、悬浮的或下沉的。溶液振动时会分散，静置时再形成。这些物质都是高分子物质，具有胶体的性质，可以用超离

心机或超过滤将它们分离出来。

酸性絮凝物的组成十分复杂，主要成分是微生物和病虫害产物、淀粉、葡聚糖、多糖类物质、蛋白质、类脂物、硅化合物等。大体上可粗分为多糖类(25%～60%)，蛋白质(5%～30%)和无机物(25%～45%)这3大类，含量变化较大。

白糖中的细菌形成凝胶状的小球体，霉菌形成线形和绒毛状物，酵母使糖液显混朦状态。这些是白糖形成酸性絮凝物的最常见原因。

甘蔗糖厂的白糖，碳酸法产品较少出现絮凝物，原糖加工（炼糖）用碳酸法者也是，即碳酸法较好地除去了形成絮凝物的各种杂质。亚硫酸法产品出现絮凝物的比例较高，但也有部分优质产品没有絮凝物。关键是搞好生产管理，提高甘蔗的质量和新鲜度，提高清汁和糖浆质量，严格认真搞好清洁杀菌工作，以及加强化验分析。

2.7 有机化合物

2.7.1 还原糖

甘蔗汁含有较多的还原糖（主要是葡萄糖和果糖），这是它和甜菜糖汁的主要不同之处，是造成两者澄清方法不同的基本原因。还原糖的介入率通常低于0.01，也是通过包裹体的形式进入白糖的。由于它不带电、且含有多个羟基，与蔗糖分子有亲和力，其介入率稍高于钾等无机离子。蔗糖产品中的还原糖含量通常不高。但在精糖生产中，如果物料反复煮炼次数过多，此值会较高。

2.7.2 微生物和葡聚糖[8,28-29]

甘蔗特别是不新鲜的或受到各种伤害的甘蔗易被微生物感染，或从外部带入细菌。在糖厂生产的后阶段，大部分微生物被杀灭，但亦会有少量微生物在车间内和某些物料中繁殖，甚至可能出现在产品中。

一种常见的细菌是肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)。在甘蔗的斩切口、虫害伤口、风折或霜冻裂口等处，或甘蔗收割前被火烧、或在收割后放置较长时间，这种细菌都会迅速繁殖，在伤口处形成粘液状物质，消耗蔗糖而生成葡聚糖。它们常在糖厂设备的死角位特别是压榨蔗汁槽底、曲筛底和混合汁箱底等处繁殖，生成的葡聚糖粘附堆积形成白色的珠状团块，俗称为“蔗饭”（国外称“蛙卵”）。

葡聚糖是葡萄糖的高分子缩合物，分子量由数万到数百万。新鲜甘蔗含葡聚糖很少，但不新鲜的及受细菌感染的甘蔗，葡聚糖含量迅速增加。例如，砍下的长条甘蔗在24 h后葡聚糖增加至740 mg/(kg·°Bx)，而被切短（约250 mm）的蔗段，1 h后葡聚糖增至170 mg/(kg·°Bx)，24 h后增至10倍。火烧后再收割的甘蔗，同一时间后的葡聚糖含量比未经火烧者高1～3倍。气温高和甘蔗表面黏泥都会增强细菌活动。美国和澳洲的一些糖厂要求甘蔗从砍下到压榨的时间不超过9～12 h。澳大利亚正常甘蔗压榨汁的葡聚糖含量低于200 mg/(kg·°Bx)，若在甘蔗砍下后放置时间长、特别是在空气湿度高或周围不清洁的情况下，葡聚糖含量可增加10多倍。

蔗汁含葡聚糖每增加250 mg/kg，意味着蔗糖损失增加0.1%。如蔗汁含葡聚糖0.1%，蔗糖损失就达到0.4%。肠膜串珠菌一方面将葡萄糖转变为葡聚糖，另一方面将果糖破坏生成有机酸。如果蔗汁含0.05%葡聚糖，则相应生成的有机酸为0.07%。

肠膜串珠菌容易在稀糖液中生长，在微酸性和中性、及在50～60℃下迅速繁殖。它和糖厂中的多种微生物能够形成有荚膜覆盖的孢子，耐热性很强。它在95～100℃高温下虽大部分死亡，但仍有少量只是处于休眠状态；一旦温度降低又恢复活力。故泥汁和吸滤机都可能有细菌繁殖，有些糖厂曾发现吸滤机出汁管有大量蔗饭堆积。

葡聚糖的分子量一般由数千到数百万。它明显增大糖液黏度，尤其是高分子量葡聚糖在高浓度糖液中。美国糖业研究所试验在糖浆中加入定量葡聚糖后浓缩结晶，得到的晶体的葡聚糖含量与糖浆之比为10%～25%，分子量高者比例较大，即其介入率为0.1%～0.25，属最高者之列。这与它的高黏性以及分子内含有大量葡萄糖基团、分子结构接近蔗糖有关。葡聚糖容易黏着在过滤物表面上，将液体通道堵塞而阻碍过滤。葡聚糖增大糖膏黏度，妨碍蔗糖结晶并增加分蜜困难。在原糖厂中，糖浆含葡聚糖 0.03% 会使糖蜜纯度上升一度。当糖浆中葡聚糖的含量达到0.04%～0.06%时，会使结晶过程中的蔗糖晶体变长，甚至成为针状。葡聚糖大部分存在于蔗糖晶体内部，水洗也难除去。糖厂购入原糖加工时，要注意其葡聚糖含量，超过250 mg/(kg·°Bx)者难加工。

酵母如Saccharomyces和Torula亦常存在于蔗汁中。它们在很低浓度下已使糖液混浊；霉菌如

Aspergillus和Penicillium 普遍存在于原糖中；细菌如B. subtilis和B. cereus在糖液中能迅速繁殖，合成多糖体，主要是Levans（果糖聚合物），是凝胶状的小球粒。如果白糖中的酵母含量超过10 cfu/10g，形成酸性絮凝物的可能性就相当大。

甘蔗受到病虫害或严重干旱或霜冻，都会增加蔗汁中的有害高分子物质，使生产工艺发生困难，甚至影响白糖质量。

过去，甘蔗糖厂常被看作是农作物的初级加工厂，对清洁卫生不够重视。现代化的糖厂则应当以食品工业的要求来运作，努力提高原料质量和新鲜度，严格认真做好各项清洁卫生工作。

2.7.3 淀粉[28-30]

淀粉在自然界中分布很广，某些品种和地区的甘蔗含淀粉较多，成为白糖絮凝物的重要成分，并对生产过程有不良影响。但也有些甘蔗含淀粉很少。

美国、印度、澳大利亚和南非等地的糖厂经常进行分析。美国路州10个品种甘蔗的淀粉含量为200～1400 mg/(kg·°Bx)，变动范围很大。澳大利亚一些品种甘蔗的初压汁含淀粉量超过300 mg/(kg·°Bx)。印度多个品种甘蔗的初压汁含淀粉量平均为700 mg/(kg·°Bx)，有些超过1000 mg/(kg·°Bx)，但也有些较低。亚硫酸法澄清对淀粉的除去19%～28%，平均22%。几种中间制品的淀粉含量为：糖浆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，为0.1～0.2。印度21个亚硫酸法白糖含淀粉量大部分在150～250 mg/kg之间，有2个低于100 mg/kg，2个高于300 mg/kg。埃及的3个品种甘蔗含淀粉量在10月份不到100 mg/(kg·°Bx)，但以后逐渐增加，到翌年3月增加到300～800 mg/(kg·°Bx)。

国内亚硫酸法生产的白糖，较好的含淀粉50～70 mg/kg，较差的超过100 mg/kg，个别达160～300 mg/kg。碳酸法生产的白糖含淀粉10～30 mg/kg。淀粉使糖液呈混浊状，白糖含淀粉超过50 mg/kg可能形成酸性絮凝物。

淀粉是葡萄糖的高分子缩合物，分子量由数万到数百万。天然的淀粉以颗粒状态存在，不溶于冷水，成悬浮状态。它受热时吸水膨胀，超过一定温度就糊化形成很粘稠的糊状物。糊化温度一般为56～76℃。糊化后的淀粉是典型的亲水性胶体物质，化学性质很稳定。不能被一般的方法凝聚或沉淀。因此，石灰法和亚硫酸法澄清对淀粉的除去率很低，而碳酸法先在较低温度下过滤，可将大部分淀粉除去。糊化后的淀粉会明显增大糖液黏度，降低糖汁的沉降过滤速度，妨碍蔗糖结晶。

淀粉可以用淀粉酶水解成为小分子物质（低聚糖或单糖）。国外的原糖厂在甘蔗含淀粉多的情况下，常在混合汁中加入淀粉酶将它水解，可提高产品质量并改善煮糖操作。

淀粉酶现在已有大量工业化生产，产品有多种类型。不同产品的适宜工作温度和pH值有差异。糖厂使用要选择耐热性高和适用pH范围适当的产品。

2.7.4 其它多糖类物质[8,27-30]

各种植物含有多种不同组成的多糖类物质。除了上述的葡聚糖和淀粉外，甘蔗汁还含有多缩戊糖（阿拉伯糖或木糖的缩合物）、多缩己糖（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缩合物及其甲酯化产物，后者即是果胶）等。

这些多糖的分子量较高，如接近50000或以上。在甘蔗压榨时部分分散到蔗汁中，加热时逐渐水化而溶解，细菌活动也加强其溶解。

美国10个品种甘蔗在不同时期的蔗汁的总多糖含量平均为2100 mg/(kg·°Bx)，变化幅度为1500～3200 mg/(kg·°Bx)，通常在11月最高。糖厂用多重压榨提汁，将甘蔗细胞中的多糖类物质大量压出，因而末压汁的总多糖（对°Bx）远高于初压汁。如果渗透水用高温的热水，蔗汁中的多糖类亦明显增加。蔗屑中的半纤维素原来是不溶的，但在澄清加灰加热时会部分被水解而溶出，增加多糖总量，故宜先用较细密的筛将其隔除。

这几类物质的分子量都很大，溶入水中的都属于亲水性很强的胶体物质（因含有大量亲水性的羟基-OH）。它们显著增大溶液黏度，降低过滤速度，影响糖浆混浊，阻碍蔗糖结晶，而且介入率很高，降低蔗糖晶体质量。它们还增大糖蜜带走的糖分，对制糖过程十分有害。

果胶比较特殊。原果胶中的糖醛酸基团被甲酯化，但它在碱性和较高温度下水解而释出羧基，变成果胶酸。后者可与钙离子结合形成果胶酸钙沉淀。甜菜糖汁含果胶较多，它们在加灰和碳酸饱充时发

生这些反应并和碳酸钙沉淀物一起除去。甘蔗糖汁含果胶较少。

蔗汁中的多糖类物质在石灰法和亚硫酸法澄清时除去不多，在蒸发浓缩时部分形成悬浮物。将糖浆处理可部分除去。据美国6组试验数据，处理前糖浆含葡聚糖310 mg/(kg·°Bx)，总多糖730 mg/(kg·°Bx)，处理后分别降低19%及34%。

2.7.5 蛋白质[1,8,31]

蛋白质是生命的基础，成分十分复杂，是由多个多种氨基酸和非氮成分结合而成的高分子化合物。蛋白质还常和糖类、脂肪类结合成为糖蛋白、脂蛋白等更复杂的物质。不同蛋白质的性质可以有较大差别。

甘蔗含蛋白质较多，常超过0.2%（对汁）。溶解性的蛋白质多数在高温下凝结析出，但亦有部分不凝结。蔗汁用亚硫酸法澄清对蛋白质的除去率，在榨季初期较高，如70%～80%，榨季后期逐渐降低到50%以下，故清汁和糖浆中仍会有不少蛋白质。碳酸法澄清对蛋白质的除去率较高。

蛋白质是两性胶体，在低pH下带正电。酸性下带正电的蛋白质倾向于与其它带负电的物质结合凝聚成絮状物。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的可能性与它的蛋白质含量直接相关。

美国10多种精糖含蛋白质0.01～0.13 mg/kg，而原糖含0.7～1.3 mg/kg。原糖中的蛋白质，分子量较大的部分可在精炼时部分除去，而分子量较小者难除去。有些蛋白质在低温下与多糖类结合存在，可用精细的过滤除去，但在80℃以上则分散为单个的小分子穿过滤层。

糖品中还含有多种且数量不少的氨基酸、酰胺和其他“非蛋白氮”化合物，它们多数都易溶解而难吸附，很难除去。它们与还原糖产生不良反应，属于“有害氮”化合物。它们不同于蛋白质，不应混淆。

2.8 硅化合物[14,32]

蔗汁中含有以溶解或胶体状态存在的硅化合物，折算为SiO2量为1000～3000 mg/(kg·°Bx)。它是精糖与白糖絮凝物中的重要组分。硅酸是负电胶体，能与Ca、Mg、Al、Fe等阳离子结合成为复合物凝聚析出。这种作用在碱性下(pH 8～10)较强，碳酸法澄清可将它大部分除去(70%～80%)，亚硫酸法除去较少。清汁中的SiO2常与其他物质结合成为悬浮混浊物。这类沉淀物有可逆性，在pH降低或用水洗时有部分复溶，进入过滤机甜水中形成反复循环。氧化硅是石灰法清汁和原糖中胶体物质的主要无机成分。它在糖厂设备积垢（特别是前效罐）和滤布结垢中亦占相当比例。硅在精糖生产中的为害亦较大。

外国糖厂很重视所用石灰的含硅量，不用含硅量高者。但国内对此不够注意，亟需改进。

3 结语

（1）关于白糖质量的研究工作和文章非常多，可比喻为这个问题的“正视图”。本文则是从一个新的切入点、即详细研究各种非糖分的情况来研讨这个课题，可比喻为是对它的“剖视图”。这是一种新的研究途径和尝试，还需更多的具体研究工作。

（2）非糖分介入蔗糖产品有几种方式：包裹作用、吸附作用和沉淀物混杂。包裹作用是基本方式，吸附作用对产品质量的影响很大，它取决于非糖分的种类和性质，钙盐则主要成为沉淀微粒混入。

（3）对白糖质量为害最大的非糖分是：钙盐、硫酸根、高分子有机物（原有的和细菌生成的）以及生产过程产生的色素。

（4）糖厂的工艺处理，一方面要尽可能多除去糖汁中原有的非糖分，另一方面要尽可能避免增加非糖分（主要是有色物和各种无机物），两者同等的重要。但过去对后者不够重视。糖汁的澄清方法，碳酸法除去非糖分的效率较高，因此绝大多数甜菜糖厂都用碳酸法生产优质白糖。可惜甘蔗糖厂用碳酸法者越来越少。亚硫酸法有其优点，最大缺点是亚硫酸和石灰未完全反应和沉淀，以及除去非糖分不多，致使产品质量不高和设备积垢严重。必需进行深层次的研究改进，才能跟上社会进步的需求。

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(本篇责任编校：朱涤荃)

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

霍汉镇，男，原广东省制糖造纸工业总公司总工程师；E-mail: sugar-huo@163.com

霍汉镇. 各种非糖分对蔗糖结晶质量的影响及其在生产过程中的变化(下)[J]. 甘蔗糖业，2015(5)：28-32.