【專家視點】提高白糖質量的現實措施與研發(fā)方向(xiàng)

 白糖殘留二氧化硫問題  
 白糖色值問題 
 怎樣(yàng)生産質量高而二氧化硫含量低的白糖 
 怎樣(yàng)生産二氧化硫含量很低的白糖 
 不用二氧化硫的制糖工藝 
　　提高産品質量是企業的永恒課題。目前國(guó)内糖廠面(miàn)對(duì)兩(liǎng)個重要的具體問題：
　　1、新的白糖質量國(guó)家标準對(duì)産品質量要求更高。上榨季一些糖廠未能(néng)适應，并由于去年部分地區嚴重幹旱造成(chéng)糖廠澄清比較困難，以至産品的一級品率下降，二級糖比例增大；糖廠要對(duì)産品規定“保質期”，而白糖在這(zhè)段期間中質量有所降低，使問題更突出。
　　2、社會和食品衛生的發(fā)展趨勢，要求逐步降低白糖的殘留二氧化硫量。現在已有用戶要求白糖殘留二氧化硫低于10mg/kg或6mg/kg，甚至無二氧化硫。而國(guó)内大部分甘蔗糖廠使用亞硫酸法工藝，如何應對(duì)這(zhè)種(zhǒng)趨勢和要求？
　　對(duì)于白糖的各項質量指标，難度較大的是降低色值和二氧化硫，而這(zhè)兩(liǎng)者經(jīng)常是密切相關的。下面(miàn)圍繞這(zhè)些問題進(jìn)行深入的分析研讨。
　　一、白糖殘留二氧化硫問題
　　國(guó)内絕大多數甘蔗糖廠應用亞硫酸法工藝，以二氧化硫爲主要的澄清劑和脫色劑。而且，近年來由于要求白糖的色值更低，多數糖廠的硫熏量逐漸提高。清汁和糖漿中難免含有相當數量的二氧化硫。即使碳酸法糖廠的清淨效果已相當好(hǎo)，還(hái)是要用硫漂，有時亦難達到一些食品廠的要求。
　　影響白糖中二氧化硫殘留量的首要因素是生産過(guò)程中加入的二氧化硫的數量。同時，它還(hái)受到甘蔗原料和生産過(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有較大的差異。
　　二氧化硫在制糖過(guò)程中有多種(zhǒng)作用，因而在很多甘蔗糖廠和甜菜糖廠中應用：
　　(1) 抑制蔗汁（或甜菜汁）中細菌和酶的活動。
　　(2) 將(jiāng)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(chéng)亞硫酸鈣沉澱，將(jiāng)多種(zhǒng)雜質（包括色素）吸附一起(qǐ)沉澱除去。
　　(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(jiāng)高價鐵化合物還(hái)原爲低價鐵，防止低價鐵氧化成(chéng)高價鐵，使鐵化合物顔色較淺。
　　(6) 白糖中的二氧化硫可以減慢酚類物和低價鐵被(bèi)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(zhè)是糖廠必須解決好(hǎo)的技術難題。
　　白糖中的二氧化硫來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(chéng)亞硫酸鈣沉澱而從濾泥排走，但也有少量存留在清汁中，其比例和澄清的工藝技術條件和操作管理有關。清汁中的二氧化硫在蒸發(fā)過(guò)程中部分随汁汽揮發(fā)，另有部分被(bèi)氧化（成(chéng)爲三氧化硫和硫酸鹽），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)程中部分随汁汽溢去，部分被(bèi)氧化，但大部分是形成(chéng)亞硫酸鈣沉澱和溶解性的亞硫酸氫鈣、以及亞硫酸與有機物的化合物，存留在糖膏内。它們會以不同的形式進(jìn)入到白糖産品，如晶體生長(cháng)時將(jiāng)少量母液包裹在晶體中、沉澱物微粒混雜在産品中等。在白糖晶體表面(miàn)有缺陷及細晶體較多時，這(zhè)些現象比較嚴重。
　　按目前的質量标準，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(hǎo)，清汁殘留二氧化硫偏高。
　　(3) 濾汁質量差，增加了入罐清汁的二氧化硫量。
　　(4) 蔗糖結晶質量不好(hǎo)，晶體缺陷多和細晶粒多。
　　目前多數糖廠的糖漿硫熏用pH值來控制，這(zhè)是不科學(xué)的。應當改爲用糖漿中的二氧化硫量來控制，如同蔗汁硫熏那樣(yàng)。因爲糖漿pH值受到很多因素的複雜影響（甘蔗原料的成(chéng)分、粗糖漿的pH值等），同一pH值下的糖漿含二氧化硫量會有較大的差别。因此，糖廠應當經(jīng)常取硫熏前後(hòu)的糖漿，用碘液滴定，測定它們的二氧化硫含量。因爲糖漿顔色較深，可以隻用5mL的樣(yàng)本，加20～30mL蒸餾水稀釋，以便觀看滴定的終點。應當將(jiāng)這(zhè)個分析項目作爲車間崗位的常規工作。積累較多的數據，將(jiāng)硫熏糖漿的二氧化硫量和白糖二氧化硫量聯系起(qǐ)來，找出白糖二氧化硫量不超标的糖漿的極限硫熏量，據此進(jìn)行操作控制。此值在不同糖廠和不同時期會有差異。通常，5mL硫熏糖漿消耗碘液不應超過(guò)4mL。
　　近年來一些糖廠白糖二氧化硫含量高是和設備有關的。有些糖廠將(jiāng)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(dào)直徑大，閥門打開(kāi)一點，硫熏已經(jīng)過(guò)量。其實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，應當在原有的硫氣閥旁邊裝直徑較小的旁路管和閥門，不用原有的閥門。要能(néng)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(zhè)也是衡量澄清效果是否良好(hǎo)的一個重要标志。國(guó)内的亞硫酸法糖廠，較好(hǎo)者10mL澄清汁耗碘液低于3mL，中等的爲3～4mL，較差的超過(guò)4mL，個别廠在澄清不正常時，此值會高于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，有時是由于甘蔗的質量不好(hǎo)，不新鮮，本身的酸度大，膠體物質多，以及石灰質量不好(hǎo)，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大。糖廠必須加強對(duì)澄清技術條件的控制，力求适當和穩定，這(zhè)是亞硫酸法工藝的極重要環節。在蔗汁質量良好(hǎo)（比較新鮮、純度較高、還(hái)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。同時要盡可能(néng)穩定。二次加熱的溫度不可低于100℃。
　　近年發(fā)現，濾汁質量對(duì)白糖的二氧化硫含量有顯著影響，特别是無濾布吸濾機的濾汁回流到中和汁再處理，降低了澄清汁的質量。采用新的濾汁處理技術得到清亮的汁，入蒸發(fā)罐而不回流，可有效地降低白糖殘留二氧化硫量。多個糖廠應用這(zhè)項技術有良好(hǎo)效果。
　　二、白糖色值問題
　　白糖中的色素主要是高分子量的多酚類物質和糖類分解（包括美拉德反應）産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、煮煉技術和産品保存等。糖廠的白糖色值偏高比較常見的原因有：
　　（1）甘蔗質量影響：如甘蔗夾雜物多（特别是蔗尾長(cháng)）、不新鮮；品種(zhǒng)不好(hǎo)、糖分和純度低；蔗區土壤含鐵量高；甘蔗施肥用硫酸铵，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)期幹旱或低溫霜凍等。
　　（2）澄清處理不好(hǎo)：燃硫設備或操作不好(hǎo)，生成(chéng)三氧化硫；中和pH偏低或波動大，二次加熱溫度偏低或波動大；石灰和石灰乳質量不好(hǎo)；沉澱池停留時間長(cháng)，泥汁積存多，pH下降大；吸濾機濾汁回流使部分非糖分複溶；蒸發(fā)設備偏大，對(duì)流不好(hǎo)，經(jīng)過(guò)時間長(cháng)，緻使色值升高；糖漿硫熏pH偏低，使煮糖物料含鐵量不斷增加等。
　　（3） 煮煉系統：煮糖種(zhǒng)子質量不好(hǎo)，晶粒不整齊；煮糖過(guò)程濃度波動大或洗砂過(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，赤糖質量低，回溶糖漿質量差，無适當的處理。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。
　　糖廠應努力處理好(hǎo)這(zhè)些問題。如果白糖色值還(hái)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。同時要密切注意糖漿的SO2量和pH值，減少煮煉長(cháng)過(guò)程中對(duì)鐵器的腐蝕。以及將(jiāng)煮煉的部分重要設備表面(miàn)噴鋁，降低物料含鐵量。 
　　三、怎樣(yàng)生産質量高而二氧化硫含量低的白糖
　　從近年的發(fā)展趨勢來看，食品衛生管理部門和主要的用糖大戶，對(duì)白糖中殘留二氧化硫量的要求越來越嚴格。例如在國(guó)際白糖質量标準（Codex）中，新版(1999年)對(duì)比舊版(1981年)，A級白糖的指标絕大部分沒(méi)有改變，隻有將(jiāng)SO2量由原來的20mg/kg降低到15mg/kg。一些大型飲料廠和食品廠，對(duì)白糖的其他指标（例如色值）的要求不很嚴格，而對(duì)SO2量則特别重視。有些用糖戶要求白糖二氧化硫殘留量低于10mg/kg，亞硫酸法糖廠怎樣(yàng)才能(néng)生産出這(zhè)樣(yàng)的産品？
　　根據現有的知識和經(jīng)驗，原來基礎較好(hǎo)的糖廠，通過(guò)一定的努力和技術改造就可以做到。首先要認真搞好(hǎo)澄清處理，這(zhè)是前提。技改方面(miàn)以三個環節爲重點：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和膠體物質。這(zhè)些處理需要應用高效快速的分離（氣浮或沉降）技術和适當使用清淨脫色劑。三個項目可以分期進(jìn)行，每搞好(hǎo)一項都(dōu)會有顯著的效果。
　　要通過(guò)這(zhè)些技術措施來提高糖液的質量，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(zhǒng)物料的色值降低20％～30％，同時相應減少使用硫磺的數量。雖然清淨劑的價格高于硫磺（硫磺和石灰确實是最便宜的糖廠澄清劑），但要生産高質量的産品，成(chéng)本難免增加一些。上述的技改會使生産流程複雜化，但是對(duì)比碳酸法還(hái)是簡單得多。如果和甜菜糖廠的澄清處理（多次全汁或全糖漿過(guò)濾）相比，或者和“兩(liǎng)步法”（將(jiāng)糖回溶再清淨煮煉）相比，就簡單得更多。亞硫酸法糖廠習慣了流程簡單和用最便宜的硫磺石灰，這(zhè)種(zhǒng)狀況已經(jīng)有一個世紀，需要逐步改進(jìn)提高了。我們應該把對(duì)産品質量的“壓力”轉化爲改進(jìn)工藝技術的動力。
 
　　四、怎樣(yàng)生産二氧化硫含量很低的白糖
　　一些大型飲料廠要求所用的白糖含二氧化硫量低于6mg/kg，碳酸法糖廠也難以做到這(zhè)點。亞硫酸法糖廠有沒(méi)有這(zhè)種(zhǒng)可能(néng)？
　　如果用傳統的工藝，這(zhè)可以說是“天方夜譚”。但隻要很好(hǎo)運用新的技術，也完全能(néng)夠實現這(zhè)點。而且技術都(dōu)基本成(chéng)熟，難度不大，隻是成(chéng)本略高一些（接近碳酸法）。
　　首先是應用上述的方法，搞好(hǎo)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(jiāng)有色物氧化和分解，并將(jiāng)糖漿中的二氧化硫大部分氧化除去。國(guó)内外都(dōu)對(duì)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，流程簡單，效果明顯。應用這(zhè)些措施可以將(jiāng)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(guó)外用“兩(liǎng)步法”的糖廠的生産過(guò)程也不用二氧化硫。能(néng)否不用“兩(liǎng)步法”又不用二氧化硫生産品質優良的白糖呢？
　　我們對(duì)這(zhè)個問題已經(jīng)進(jìn)行了幾年的很大量的研究工作，可以走自己的技術創新之路，解決這(zhè)個國(guó)際性的難題。而且，工藝流程、設備和成(chéng)本肯定要比"兩(liǎng)步法"簡單和節省很多。我們可以不走國(guó)外常規的"兩(liǎng)步法"的老路。
　　這(zhè)個新工藝是先將(jiāng)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，得到的浮清汁再用高效清淨劑和活性炭進(jìn)一步澄清脫色。
　　低溫磷浮法是將(jiāng)混合汁在50～60℃下加入磷酸、石灰乳和充氣、加絮凝劑，將(jiāng)蔗汁中絕大部分不溶性的雜質和部分色素、膠體等凝聚在一起(qǐ)，通過(guò)氣浮分離法除去，得多基本清亮的浮清汁。這(zhè)種(zhǒng)新工藝已經(jīng)在南甯糖紙廠等三個大糖廠生産上應用了較長(cháng)時間，它的主要優點是可以除去大量的有機膠體物質，如除去蔗蠟和澱粉80％～95％，除去蛋白質約60％，以及可溶性矽化合物約35％，純度比混合汁提高1～1.5度，這(zhè)就爲其後(hòu)的澄清處理提供了很好(hǎo)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家對(duì)此項新技術進(jìn)行了鑒定，肯定了它“對(duì)治理碳酸法糖廠的濾泥嚴重污染問題提供了一種(zhǒng)好(hǎo)的解決方法，有良好(hǎo)的社會效益和顯著的環保效益”。後(hòu)來隻是由于成(chéng)本略爲增加，沒(méi)有繼續使用。
　　上項得到的浮清汁加入高效清淨劑，主要作用是除去分子量較高的帶電的色素和膠體等雜質。随後(hòu)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(liǎng)者的功能(néng)有良好(hǎo)的互補性，可以將(jiāng)蔗汁中的有害雜質大部分除去，得到淺色高質量的蔗汁。
　　這(zhè)三項都(dōu)是成(chéng)熟而現實的技術。將(jiāng)它們有機地結合起(qǐ)來成(chéng)爲新的“集成(chéng)技術”，就可以實現不用二氧化硫的制糖工藝。應用這(zhè)些技術沒(méi)有大的風險，随時可以實施。
　　這(zhè)種(zhǒng)方法生産的白糖，全面(miàn)質量指标都(dōu)比較高，如色值低于80或60IU，這(zhè)要根據實際需要而定，同時要考慮生産成(chéng)本。初步估算，它的生産成(chéng)本會略高于碳酸法，但沒(méi)有碳酸法的濾泥污染問題，省去了處理濾泥污染的大量費用，經(jīng)濟上還(hái)是合算的。更重要的是它有良好(hǎo)的社會效益和環境效益。（完）