甜菜成品糖濁度影響因素分析

◎ 趙金龍，馬素娟

（1.內(nèi)蒙古敕勒川糖業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014035；2.包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014035）

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《白砂糖》（GB/T 317—2018）的檢測(cè)指標(biāo)中理化指標(biāo)共有7項(xiàng)，這些指標(biāo)當(dāng)中蔗糖、還原糖、干燥失重及不溶于水雜質(zhì)指標(biāo)較容易達(dá)到要求，但電導(dǎo)灰分、色值和濁度3 個(gè)指標(biāo)受生產(chǎn)管理和甜菜質(zhì)量的影響比較大，需要加以嚴(yán)格控制，才能達(dá)到指標(biāo)要求。

濁度表示液體中懸浮物對(duì)光線透過(guò)時(shí)所發(fā)生的阻礙程度，成品糖的濁度是檢驗(yàn)成品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，濁度不但和物質(zhì)在糖水中的含量有關(guān)，而且和這些物質(zhì)所呈現(xiàn)的顆粒大小、形狀和表面性能有關(guān)。目前，部分糖廠產(chǎn)品仍然會(huì)出現(xiàn)濁度超標(biāo)的情況，會(huì)對(duì)成品糖的銷(xiāo)售帶來(lái)一定影響。本文主要從原料、甜菜制糖工藝過(guò)程、檢測(cè)等方面進(jìn)行分析，討論并總結(jié)影響濁度的各種因素，根據(jù)產(chǎn)生原因提出相應(yīng)的控制手段的方法，對(duì)降低糖廠成品糖濁度有一定的指導(dǎo)意義。

1 甜菜原料對(duì)成品糖濁度的影響

甜菜成分非常復(fù)雜，不同地區(qū)和不同種植條件的甜菜化學(xué)成分有一定的差異，尤其是灰分、含氮化合物差別較大。另外，相同的甜菜由于貯藏環(huán)境的影響也會(huì)導(dǎo)致甜菜化學(xué)成分的改變，尤其是貯藏不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致甜菜中非糖分的大量增加。研究發(fā)現(xiàn)，成品糖的濁度與原料的化學(xué)組成及性質(zhì)有關(guān)，而成品糖中非糖分的去除需要增加清凈過(guò)程中預(yù)灰、主灰中的鈣鹽添加量，而濁度隨鈣含量升高而增大[1]。因此，甜菜化學(xué)成分對(duì)濁度的影響不是直觀的影響，其主要影響甜菜加工過(guò)程從滲出、清凈、蒸發(fā)至煮糖的整個(gè)加工過(guò)程。甜菜原料是影響成品糖濁度的一個(gè)重要因素，選擇優(yōu)良品種、提高甜菜的種植水平、提高甜菜的保藏技術(shù)是控制甜菜糖分損失和非糖分增加的有效手段。

2 甜菜制糖過(guò)程中設(shè)備管理對(duì)成品糖濁度的影響

2.1 設(shè)備及管路清潔對(duì)成品糖濁度的影響

研究發(fā)現(xiàn)，糖水中的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子除了來(lái)自甜菜及制造過(guò)程中的清凈劑，還來(lái)自金屬容器與管路[1]。甜菜制糖生產(chǎn)過(guò)程中的金屬容器尤其是在酸性條件下進(jìn)行工作的滲出器和硫漂器等設(shè)備，在工作過(guò)程中組成設(shè)備的金屬有可能與糖水中的酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而導(dǎo)致金屬鹽的形成。形成的金屬鹽類(lèi)隨工藝進(jìn)入到糖水中，從而增加糖水中的灰分含量，而有研究發(fā)現(xiàn)灰分對(duì)成品糖濁度有顯著影響[2]。

2.2 生產(chǎn)設(shè)備對(duì)成品糖濁度的影響

制糖生產(chǎn)過(guò)程中非糖分的去除主要是通過(guò)清凈過(guò)程，清凈過(guò)程則是采用濾布過(guò)濾去除已經(jīng)被吸附沉淀的非糖分。在其他生產(chǎn)條件正常的情況下，濾布的選擇和檢查就顯得非常重要。濾布承載的由碳酸鈣形成的介質(zhì)起到過(guò)濾作用，如果濾布不能及時(shí)更換，會(huì)出現(xiàn)濾布破損，過(guò)濾性能下降，非糖分透過(guò)濾布進(jìn)入清汁，導(dǎo)致過(guò)濾后的糖水渾濁度增加[3]。

3 甜菜制糖工藝過(guò)程對(duì)成品糖濁度的影響

3.1 滲出過(guò)程對(duì)成品糖濁度的影響

滲出過(guò)程主要是利用擴(kuò)散原理進(jìn)行蔗糖提取的過(guò)程。在滲出過(guò)程中，蔗糖在濃度差的推動(dòng)下被逐步提取進(jìn)入水中，形成滲出汁，而部分非糖分也會(huì)隨著蔗糖被提取出來(lái)。滲出汁的純度越高，表明隨之滲出的非糖分也越少，非糖分對(duì)成品糖濁度的影響也就越小。隨著制糖生產(chǎn)過(guò)程中壓粕水回頭量越來(lái)越大，壓粕水對(duì)滲出的影響可能會(huì)越來(lái)越大，非糖分就會(huì)對(duì)濁度產(chǎn)生一定影響。

3.2 清凈過(guò)程對(duì)成品糖濁度的影響

3.2.1 預(yù)灰對(duì)成品糖濁度的影響

預(yù)灰的目的是凝聚和沉淀非糖分，當(dāng)加灰量不足時(shí)，預(yù)灰汁中的非糖分就不能夠達(dá)到最佳凝聚點(diǎn)，從而不能夠形成良好的非糖分顆粒，而使沉淀不完全和弱酸鈣鹽溶解。但加灰量過(guò)大時(shí)，糖汁堿度偏高，超過(guò)了非糖分的最佳凝聚pH，部分非糖分可能發(fā)生膠溶現(xiàn)象，導(dǎo)致非糖分又進(jìn)入到糖水中。因此，無(wú)論是加灰不足還是加灰過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致糖水中的非糖分增加，此時(shí)最佳堿度的控制就顯得非常重要，這就需要加強(qiáng)預(yù)灰汁最佳堿度的測(cè)定以指導(dǎo)生產(chǎn)。除了加灰量，石灰乳的濃度對(duì)非糖分的沉淀也會(huì)產(chǎn)生影響，如果石灰乳的濃度偏高，在處理量大、糖水流速快的情況下會(huì)使糖水和石灰乳接觸不良，導(dǎo)致非糖分凝聚不均勻，會(huì)給過(guò)濾帶來(lái)影響。

3.2.2 主灰對(duì)成品糖濁度的影響

主灰的作用是提供足夠的鈣離子及利用高堿度和高溫破壞掉一部分非糖分。主灰量過(guò)大可能增加過(guò)濾負(fù)擔(dān)，過(guò)量的鈣離子如果不能以沉淀鈣鹽的方式過(guò)濾除去，勢(shì)必增加成品糖的濁度，于淑娟等[1]的研究也證明了這一點(diǎn)。除了需要控制主灰的加灰量，主灰的時(shí)間和混合程度也會(huì)影響加灰效果，最終影響非糖分的去除情況，從而影響成品糖的濁度。

3.2.3 飽充對(duì)成品糖濁度的影響

一碳飽充的目的是形成足夠的碳酸鈣作為過(guò)濾介質(zhì)起到除去部分非糖分和助慮的作用。二碳飽充的目的是盡量除去糖水中的石灰和鈣鹽。當(dāng)飽充不足時(shí)，糖水中的石灰就會(huì)有剩余，從而導(dǎo)致飽充后的糖水在蒸發(fā)的過(guò)程中與一些弱酸的酸根發(fā)生反應(yīng)生成難溶性鈣鹽，從而增加糖漿的濁度。飽充過(guò)度時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)使在糖水中形成酸式鹽，從而使酸式鹽在加熱蒸發(fā)的過(guò)程中繼續(xù)分解生成碳酸鹽，同樣增加了糖水中鈣鹽的量。

3.2.4 硫漂對(duì)成品糖濁度的影響

硫漂pH 對(duì)成品糖濁度有重大影響，糖水pH 升高，濁度增加。甜菜糖廠稀汁硫漂的pH 一般控制在7.5 ～8.5，如果將稀汁pH 控制在7.0 ～7.5，可使糖水形成更多的亞硫酸鈣沉淀，其能吸附膠體等其他非糖分，提高糖水的清晰度。但是從整個(gè)工藝的角度考慮，低pH 有使糖漿變酸的危險(xiǎn)，所以硫漂一般還是要控制在稍堿性的條件下進(jìn)行。

3.3 煮糖過(guò)程對(duì)成品糖濁度的影響

3.3.1 煮糖用水濁度對(duì)成品濁度的影響

煮糖過(guò)程中止晶、固晶、整晶3 個(gè)階段都可能用到熱水。止晶操作是利用加入糖漿或熱水的方法來(lái)降低母液的過(guò)飽和系數(shù)，從而使晶核停止繼續(xù)生成。一般方法是蒸濃后再抽入熱水稀釋?zhuān)固且旱倪^(guò)飽和系數(shù)達(dá)到1.05 ～1.10。固晶是起晶后經(jīng)過(guò)止晶再抽入熱水稀釋?zhuān)磸?fù)進(jìn)行3 ～4 次，使晶體數(shù)目在不增減前提下長(zhǎng)大的操作。整晶是在養(yǎng)晶過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)生的偽晶加入熱水使其溶化，降低過(guò)飽和系數(shù)。朱偉忠研究發(fā)現(xiàn)，煮糖用水量一般是糖膏量的10%左右[2]，因此水的濁度對(duì)成品糖濁度影響很大，經(jīng)過(guò)對(duì)結(jié)果的運(yùn)算發(fā)現(xiàn)，煮糖用水濁度（X）與成品糖濁度（Y）之間存在關(guān)系Y=3.131 5+0.013 7X，表明煮糖用水的濁度與成品糖濁度呈現(xiàn)線性相關(guān)。王鶴等經(jīng)過(guò)查定和對(duì)查定結(jié)果的分析也發(fā)現(xiàn)白砂糖濁度隨結(jié)晶用水濁度升高而升高，二者成線性相關(guān)[4]。因此，在煮糖過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)熱水的管理，煮糖用水應(yīng)經(jīng)過(guò)軟化或熱水經(jīng)過(guò)濾再 使用。

3.3.2 煮糖原料對(duì)成品糖濁度的影響

煮糖過(guò)程中各種非糖分介入的方式有很多種，包括包裹作用、吸附作用、混雜作用。糖液中摻雜的各種不溶性微粒，特別是在糖液高度濃縮時(shí)析出的各種鈣鹽和其他無(wú)機(jī)雜質(zhì)，以及設(shè)備與管路積垢脫落后磨碎形成的微粒和粉末，混雜在蔗糖晶體之間，是白糖灰分特別是鈣鹽、硫酸根高的重要原因[4]。因甜菜制糖生產(chǎn)整個(gè)榨期的糖漿有很大差異，煮糖配料會(huì)有所不同。根據(jù)不同的煮糖規(guī)則和要求，會(huì)回煮一洗蜜、二砂糖糊等，洗蜜、糖糊中的非糖分會(huì)伴隨蔗糖晶體的長(zhǎng)大而被吸附在晶體中。王鶴[4]等究發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)糖漿（X1）和二砂糖糊的濁度（X2）與成品糖濁度（Y）存在線性關(guān)系，二元回歸方程為Y=1.685 9+ 0.005 7X1+0.004 1X2，并且關(guān)系顯著，這表明糖漿和二砂糖糊的濁度是影響砂糖濁度的主要因素。因此，嚴(yán)格控制蒸發(fā)糖漿和二砂糖糊濁度，是降低成品糖濁度的又一有效手段。

3.3.3 白砂糖粒度大小對(duì)成品濁度的影響

白砂糖粒度大小對(duì)成品濁度的影響非常大，中粒糖的濁度小于大粒和小粒糖的濁度，其原因可能是 因?yàn)槌恋碓诘谝粚拥谋砻嫖诫x子具有選擇性。由于糖膏中蔗糖過(guò)量，晶核首先吸附溶液中的構(gòu)晶離子，某些與蔗糖離子半徑相似、電荷相同的離子也可能被吸附在沉淀表面的第一層中，因而小粒糖濁度高。

糖液過(guò)飽和度偏高、結(jié)晶速度過(guò)快和晶體尺寸大，都會(huì)明顯增加包裹體的數(shù)量[5]。隨著煮糖的進(jìn)行，糖膏中母液純度逐漸降低，晶體吸附的雜質(zhì)量相對(duì)增加，使晶體吸附的雜質(zhì)自晶體中心向表面逐漸增加，即自晶體中心向表面形成了一個(gè)雜質(zhì)梯度，因而大粒糖濁度相應(yīng)增高。因此，煮糖要求成品粒度均勻，而且煮中粒糖也是解決成品糖濁度偏高的有效手段之一。

4 檢驗(yàn)管理對(duì)成品糖濁度的影響

檢驗(yàn)在制糖企業(yè)中起到非常重要的作用，通過(guò)檢驗(yàn)可以時(shí)刻監(jiān)控生產(chǎn)是否順利，并提出指導(dǎo)意見(jiàn)。但是檢驗(yàn)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，最典型的就是與生產(chǎn)不對(duì)等，經(jīng)常出現(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果滯后的情況。這是由于制糖生產(chǎn)的處理量大、流速快、流程長(zhǎng)及原料性質(zhì)變化較大，同一時(shí)間在不同工段取的樣品并不能反映出同一批物料在不同工段的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果與生產(chǎn)的不對(duì)等。在此情況下，容易出現(xiàn)問(wèn)題原料對(duì)應(yīng)的成品糖質(zhì)量好，而物料較好時(shí)出現(xiàn)濁度偏高的現(xiàn)象。要想解決此問(wèn)題，需要檢驗(yàn)員懂得制糖工藝流程，強(qiáng)化取樣的重要性，同時(shí)提高化驗(yàn)員的專(zhuān)業(yè)水平。

5 結(jié)語(yǔ)

要想控制成品糖的濁度，就要從多角度分析，需要控制好原料的質(zhì)量，在檢修和生產(chǎn)時(shí)把好設(shè)備的質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格控制清凈過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)，并保證化驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。如此才有可能降低成品糖的濁度，生產(chǎn)出合格的成品糖。