【專(zhuān)家視點(diǎn)】提高白糖質(zhì)量的現實(shí)措施與研發(fā)方向

 白糖殘留二氧化硫問(wèn)題  
 白糖色值問(wèn)題 
 怎樣生產(chǎn)質(zhì)量高而二氧化硫含量低的白糖 
 怎樣生產(chǎn)二氧化硫含量很低的白糖 
 不用二氧化硫的制糖工藝 
　　提高產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的永恒課題。目前國內糖廠(chǎng)面對兩個(gè)重要的具體問(wèn)題：
　　1、新的白糖質(zhì)量國家標準對產(chǎn)品質(zhì)量要求更高。上榨季一些糖廠(chǎng)未能適應，并由于去年部分地區嚴重干旱造成糖廠(chǎng)澄清比較困難，以至產(chǎn)品的一級品率下降，二級糖比例增大；糖廠(chǎng)要對產(chǎn)品規定“保質(zhì)期”，而白糖在這段期間中質(zhì)量有所降低，使問(wèn)題更突出。
　　2、社會(huì )和食品衛生的發(fā)展趨勢，要求逐步降低白糖的殘留二氧化硫量?，F在已有用戶(hù)要求白糖殘留二氧化硫低于10mg/kg或6mg/kg，甚至無(wú)二氧化硫。而國內大部分甘蔗糖廠(chǎng)使用亞硫酸法工藝，如何應對這種趨勢和要求？
　　對于白糖的各項質(zhì)量指標，難度較大的是降低色值和二氧化硫，而這兩者經(jīng)常是密切相關(guān)的。下面圍繞這些問(wèn)題進(jìn)行深入的分析研討。
　　一、白糖殘留二氧化硫問(wèn)題
　　國內絕大多數甘蔗糖廠(chǎng)應用亞硫酸法工藝，以二氧化硫為主要的澄清劑和脫色劑。而且，近年來(lái)由于要求白糖的色值更低，多數糖廠(chǎng)的硫熏量逐漸提高。清汁和糖漿中難免含有相當數量的二氧化硫。即使碳酸法糖廠(chǎng)的清凈效果已相當好，還是要用硫漂，有時(shí)亦難達到一些食品廠(chǎng)的要求。
　　影響白糖中二氧化硫殘留量的首要因素是生產(chǎn)過(guò)程中加入的二氧化硫的數量。同時(shí)，它還受到甘蔗原料和生產(chǎn)過(guò)程中其他因素的重要影響，因而在基本相同的工藝流程和條件下，白糖殘留二氧化硫量也會(huì )有較大的差異。
　　二氧化硫在制糖過(guò)程中有多種作用，因而在很多甘蔗糖廠(chǎng)和甜菜糖廠(chǎng)中應用：
　　(1) 抑制蔗汁（或甜菜汁）中細菌和酶的活動(dòng)。
　　(2) 將有色的有機物的雙鍵部分飽和，使它們的色澤變淺。
　　(3) 和石灰反應生成亞硫酸鈣沉淀，將多種雜質(zhì)（包括色素）吸附一起沉淀除去。
　　(4) 清汁中的亞硫酸可以減輕蒸發(fā)過(guò)程中的美拉德反應，減少色澤加深。
　　(5) 將高價(jià)鐵化合物還原為低價(jià)鐵，防止低價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵，使鐵化合物顏色較淺。
　　(6) 白糖中的二氧化硫可以減慢酚類(lèi)物和低價(jià)鐵被氧化的速度，減緩白糖變色。
　　制糖工藝要發(fā)揮二氧化硫有益的作用，又要防止白糖含二氧化硫過(guò)多，這是糖廠(chǎng)必須解決好的技術(shù)難題。
　　白糖中的二氧化硫來(lái)自蔗汁硫熏和糖漿硫熏。蔗汁硫熏加入的二氧化硫大部分在澄清過(guò)程中形成亞硫酸鈣沉淀而從濾泥排走，但也有少量存留在清汁中，其比例和澄清的工藝技術(shù)條件和操作管理有關(guān)。清汁中的二氧化硫在蒸發(fā)過(guò)程中部分隨汁汽揮發(fā)，另有部分被氧化（成為三氧化硫和硫酸鹽），但大部分是留在粗糖漿中。糖漿再次進(jìn)行硫熏，其中的二氧化硫量增加。它們在煮煉過(guò)程中部分隨汁汽溢去，部分被氧化，但大部分是形成亞硫酸鈣沉淀和溶解性的亞硫酸氫鈣、以及亞硫酸與有機物的化合物，存留在糖膏內。它們會(huì )以不同的形式進(jìn)入到白糖產(chǎn)品，如晶體生長(cháng)時(shí)將少量母液包裹在晶體中、沉淀物微?；祀s在產(chǎn)品中等。在白糖晶體表面有缺陷及細晶體較多時(shí)，這些現象比較嚴重。
　　按目前的質(zhì)量標準，白糖殘留二氧化硫偏高的主要原因是：
　　(1) 糖漿硫熏量偏大。
　　(2) 澄清處理不好，清汁殘留二氧化硫偏高。
　　(3) 濾汁質(zhì)量差，增加了入罐清汁的二氧化硫量。
　　(4) 蔗糖結晶質(zhì)量不好，晶體缺陷多和細晶粒多。
　　目前多數糖廠(chǎng)的糖漿硫熏用pH值來(lái)控制，這是不科學(xué)的。應當改為用糖漿中的二氧化硫量來(lái)控制，如同蔗汁硫熏那樣。因為糖漿pH值受到很多因素的復雜影響（甘蔗原料的成分、粗糖漿的pH值等），同一pH值下的糖漿含二氧化硫量會(huì )有較大的差別。因此，糖廠(chǎng)應當經(jīng)常取硫熏前后的糖漿，用碘液滴定，測定它們的二氧化硫含量。因為糖漿顏色較深，可以只用5mL的樣本，加20～30mL蒸餾水稀釋?zhuān)员阌^(guān)看滴定的終點(diǎn)。應當將這個(gè)分析項目作為車(chē)間崗位的常規工作。積累較多的數據，將硫熏糖漿的二氧化硫量和白糖二氧化硫量聯(lián)系起來(lái)，找出白糖二氧化硫量不超標的糖漿的極限硫熏量，據此進(jìn)行操作控制。此值在不同糖廠(chǎng)和不同時(shí)期會(huì )有差異。通常，5mL硫熏糖漿消耗碘液不應超過(guò)4mL。
　　近年來(lái)一些糖廠(chǎng)白糖二氧化硫含量高是和設備有關(guān)的。有些糖廠(chǎng)將糖漿硫熏器的尾管加長(cháng)，例如到6m，噴射器抽吸力很強，而且硫氣管道直徑大，閥門(mén)打開(kāi)一點(diǎn)，硫熏已經(jīng)過(guò)量。其實(shí)糖漿硫熏不應該用很長(cháng)的尾管，一般3～4m已經(jīng)足夠。過(guò)長(cháng)是有害的。有上述情況的糖廠(chǎng)，應當在原有的硫氣閥旁邊裝直徑較小的旁路管和閥門(mén)，不用原有的閥門(mén)。要能夠靈活地調節糖漿硫熏量。
　　清汁中殘留二氧化硫偏高，是不少糖廠(chǎng)白糖二氧化硫高的重要原因。應當經(jīng)常取澄清汁和濾清汁用碘液滴定，分析它們的二氧化硫量。這也是衡量澄清效果是否良好的一個(gè)重要標志。國內的亞硫酸法糖廠(chǎng)，較好者10mL澄清汁耗碘液低于3mL，中等的為3～4mL，較差的超過(guò)4mL，個(gè)別廠(chǎng)在澄清不正常時(shí)，此值會(huì )高于5mL。如果發(fā)現此值偏高，必須盡快找出原因，采取措施改進(jìn)。
　　清汁中殘留SO2多，有時(shí)是由于甘蔗的質(zhì)量不好，不新鮮，本身的酸度大，膠體物質(zhì)多，以及石灰質(zhì)量不好，影響亞硫酸與鈣反應不完全。但在很多情況下，是由于清汁pH偏低或波動(dòng)大，使清汁中殘留大量溶解性的亞硫酸氫鈣。另一重要原因是二次加熱溫度偏低或波動(dòng)大。糖廠(chǎng)必須加強對澄清技術(shù)條件的控制，力求適當和穩定，這是亞硫酸法工藝的極重要環(huán)節。在蔗汁質(zhì)量良好（比較新鮮、純度較高、還原糖較少）的情況下，應當用偏高的清汁pH值，例如7.2～7.3，絕不要出現7.0以下。同時(shí)要盡可能穩定。二次加熱的溫度不可低于100℃。
　　近年發(fā)現，濾汁質(zhì)量對白糖的二氧化硫含量有顯著(zhù)影響，特別是無(wú)濾布吸濾機的濾汁回流到中和汁再處理，降低了澄清汁的質(zhì)量。采用新的濾汁處理技術(shù)得到清亮的汁，入蒸發(fā)罐而不回流，可有效地降低白糖殘留二氧化硫量。多個(gè)糖廠(chǎng)應用這項技術(shù)有良好效果。
　　二、白糖色值問(wèn)題
　　白糖中的色素主要是高分子量的多酚類(lèi)物質(zhì)和糖類(lèi)分解（包括美拉德反應）產(chǎn)物以及它們與鐵的化合物。影響白糖色值的因素很多：甘蔗原料的情況、澄清處理、煮煉技術(shù)和產(chǎn)品保存等。糖廠(chǎng)的白糖色值偏高比較常見(jiàn)的原因有：
　?。?）甘蔗質(zhì)量影響：如甘蔗夾雜物多（特別是蔗尾長(cháng)）、不新鮮；品種不好、糖分和純度低；蔗區土壤含鐵量高；甘蔗施肥用硫酸銨，過(guò)量施加氮肥而少用磷肥；甘蔗生長(cháng)條件不良，如遇到長(cháng)期干旱或低溫霜凍等。
　?。?）澄清處理不好：燃硫設備或操作不好，生成三氧化硫；中和pH偏低或波動(dòng)大，二次加熱溫度偏低或波動(dòng)大；石灰和石灰乳質(zhì)量不好；沉淀池停留時(shí)間長(cháng)，泥汁積存多，pH下降大；吸濾機濾汁回流使部分非糖分復溶；蒸發(fā)設備偏大，對流不好，經(jīng)過(guò)時(shí)間長(cháng)，致使色值升高；糖漿硫熏pH偏低，使煮糖物料含鐵量不斷增加等。
　?。?） 煮煉系統：煮糖種子質(zhì)量不好，晶粒不整齊；煮糖過(guò)程濃度波動(dòng)大或洗砂過(guò)度，使晶體包藏母液多；煮甲糖過(guò)多用深色物料（洗蜜和回溶糖漿）；丙糖煮糖和分蜜操作不良，赤糖質(zhì)量低，回溶糖漿質(zhì)量差，無(wú)適當的處理。甲糖分蜜打汽溫度高，白糖冷卻設備與效果不良、裝包溫度高等。
　　糖廠(chǎng)應努力處理好這些問(wèn)題。如果白糖色值還是偏高，應當改進(jìn)糖漿的處理（如應用新的高效糖漿磷浮工藝），采用新的濾汁處理和回溶糖漿處理技術(shù)。同時(shí)要密切注意糖漿的SO2量和pH值，減少煮煉長(cháng)過(guò)程中對鐵器的腐蝕。以及將煮煉的部分重要設備表面噴鋁，降低物料含鐵量。 
　　三、怎樣生產(chǎn)質(zhì)量高而二氧化硫含量低的白糖
　　從近年的發(fā)展趨勢來(lái)看，食品衛生管理部門(mén)和主要的用糖大戶(hù)，對白糖中殘留二氧化硫量的要求越來(lái)越嚴格。例如在國際白糖質(zhì)量標準（Codex）中，新版(1999年)對比舊版(1981年)，A級白糖的指標絕大部分沒(méi)有改變，只有將SO2量由原來(lái)的20mg/kg降低到15mg/kg。一些大型飲料廠(chǎng)和食品廠(chǎng)，對白糖的其他指標（例如色值）的要求不很?chē)栏?，而對SO2量則特別重視。有些用糖戶(hù)要求白糖二氧化硫殘留量低于10mg/kg，亞硫酸法糖廠(chǎng)怎樣才能生產(chǎn)出這樣的產(chǎn)品？
　　根據現有的知識和經(jīng)驗，原來(lái)基礎較好的糖廠(chǎng)，通過(guò)一定的努力和技術(shù)改造就可以做到。首先要認真搞好澄清處理，這是前提。技改方面以三個(gè)環(huán)節為重點(diǎn)：一是糖漿用新的磷浮處理并大幅度提高其脫色效果，得到高質(zhì)量的淺色糖漿，取消糖漿硫熏；二是濾汁處理，得到清晰而較淺色的濾清汁；三是赤糖回溶糖漿處理，要大幅度除去其中的深色物質(zhì)和膠體物質(zhì)。這些處理需要應用高效快速的分離（氣浮或沉降）技術(shù)和適當使用清凈脫色劑。三個(gè)項目可以分期進(jìn)行，每搞好一項都會(huì )有顯著(zhù)的效果。
　　要通過(guò)這些技術(shù)措施來(lái)提高糖液的質(zhì)量，改變過(guò)去單純依靠二氧化硫和石灰的狀況。要用新的方法使各種物料的色值降低20％～30％，同時(shí)相應減少使用硫磺的數量。雖然清凈劑的價(jià)格高于硫磺（硫磺和石灰確實(shí)是最便宜的糖廠(chǎng)澄清劑），但要生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，成本難免增加一些。上述的技改會(huì )使生產(chǎn)流程復雜化，但是對比碳酸法還是簡(jiǎn)單得多。如果和甜菜糖廠(chǎng)的澄清處理（多次全汁或全糖漿過(guò)濾）相比，或者和“兩步法”（將糖回溶再清凈煮煉）相比，就簡(jiǎn)單得更多。亞硫酸法糖廠(chǎng)習慣了流程簡(jiǎn)單和用最便宜的硫磺石灰，這種狀況已經(jīng)有一個(gè)世紀，需要逐步改進(jìn)提高了。我們應該把對產(chǎn)品質(zhì)量的“壓力”轉化為改進(jìn)工藝技術(shù)的動(dòng)力。
 
　　四、怎樣生產(chǎn)二氧化硫含量很低的白糖
　　一些大型飲料廠(chǎng)要求所用的白糖含二氧化硫量低于6mg/kg，碳酸法糖廠(chǎng)也難以做到這點(diǎn)。亞硫酸法糖廠(chǎng)有沒(méi)有這種可能？
　　如果用傳統的工藝，這可以說(shuō)是“天方夜譚”。但只要很好運用新的技術(shù)，也完全能夠實(shí)現這點(diǎn)。而且技術(shù)都基本成熟，難度不大，只是成本略高一些（接近碳酸法）。
　　首先是應用上述的方法，搞好糖漿處理、濾汁處理和回溶糖漿處理，并降低蔗汁硫熏強度。在此基礎上，在糖漿中加入氧化劑如臭氧或過(guò)氧化氫，進(jìn)一步將有色物氧化和分解，并將糖漿中的二氧化硫大部分氧化除去。國內外都對糖漿用氧化劑處理進(jìn)行過(guò)大量的研究工作，它沒(méi)有副作用，流程簡(jiǎn)單，效果明顯。應用這些措施可以將白糖二氧化硫降低到 5 mg/kg以下。
　　五、不用二氧化硫的制糖工藝
　　有一些用糖單位要求白糖不含二氧化硫。國外用“兩步法”的糖廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程也不用二氧化硫。能否不用“兩步法”又不用二氧化硫生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的白糖呢？
　　我們對這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)進(jìn)行了幾年的很大量的研究工作，可以走自己的技術(shù)創(chuàng )新之路，解決這個(gè)國際性的難題。而且，工藝流程、設備和成本肯定要比"兩步法"簡(jiǎn)單和節省很多。我們可以不走國外常規的"兩步法"的老路。
　　這個(gè)新工藝是先將混合汁經(jīng)過(guò)低溫磷浮法處理，除去汁中絕大部分不溶物和部分其他膠體雜質(zhì)，得到的浮清汁再用高效清凈劑和活性炭進(jìn)一步澄清脫色。
　　低溫磷浮法是將混合汁在50～60℃下加入磷酸、石灰乳和充氣、加絮凝劑，將蔗汁中絕大部分不溶性的雜質(zhì)和部分色素、膠體等凝聚在一起，通過(guò)氣浮分離法除去，得多基本清亮的浮清汁。這種新工藝已經(jīng)在南寧糖紙廠(chǎng)等三個(gè)大糖廠(chǎng)生產(chǎn)上應用了較長(cháng)時(shí)間，它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以除去大量的有機膠體物質(zhì)，如除去蔗蠟和淀粉80％～95％，除去蛋白質(zhì)約60％，以及可溶性硅化合物約35％，純度比混合汁提高1～1.5度，這就為其后的澄清處理提供了很好的原料和基礎。廣西自治區經(jīng)貿委在2002年組織了多位高級專(zhuān)家對此項新技術(shù)進(jìn)行了鑒定，肯定了它“對治理碳酸法糖廠(chǎng)的濾泥嚴重污染問(wèn)題提供了一種好的解決方法，有良好的社會(huì )效益和顯著(zhù)的環(huán)保效益”。后來(lái)只是由于成本略為增加，沒(méi)有繼續使用。
　　上項得到的浮清汁加入高效清凈劑，主要作用是除去分子量較高的帶電的色素和膠體等雜質(zhì)。隨后再加入活性炭，主要作用是除去分子量較低的不帶電的色素。兩者的功能有良好的互補性，可以將蔗汁中的有害雜質(zhì)大部分除去，得到淺色高質(zhì)量的蔗汁。
　　這三項都是成熟而現實(shí)的技術(shù)。將它們有機地結合起來(lái)成為新的“集成技術(shù)”，就可以實(shí)現不用二氧化硫的制糖工藝。應用這些技術(shù)沒(méi)有大的風(fēng)險，隨時(shí)可以實(shí)施。
　　這種方法生產(chǎn)的白糖，全面質(zhì)量指標都比較高，如色值低于80或60IU，這要根據實(shí)際需要而定，同時(shí)要考慮生產(chǎn)成本。初步估算，它的生產(chǎn)成本會(huì )略高于碳酸法，但沒(méi)有碳酸法的濾泥污染問(wèn)題，省去了處理濾泥污染的大量費用，經(jīng)濟上還是合算的。更重要的是它有良好的社會(huì )效益和環(huán)境效益。（完）