蔗-汁-清-净-第一章

蔗汁清净

第一章蔗汁成分和化学变化

混合汁的成分

混合汁：？

蔗糖、还原糖、蛋白质、各种氨基酸和酰胺、有机酸、胶体物、蔗脂蔗蜡、植物色素、灰分等

蔗屑、泥沙

主要成分

?水分80~85%

?蔗糖分9~16%

?还原糖分0.3~3.0%

?有机非糖分0.5~1.2%

?无机非糖分0.3~0.5%

影响混合汁成分的因素

一、影响混合汁的成分

蔗汁中各成分含量和甘蔗品种、种植土壤、施肥情况、气候条件、成熟程度、收割后的存放时间和条件，以及压榨期间的提汁方法等因素有关。

蔗汁清净的目的

尽可能除去蔗汁非糖杂质，同时使蔗糖、还原糖等尽量保存下来，提高成品糖的品质和提高成品糖的收回率。

蔗汁中主要成分的性质

一、蔗糖

蔗糖是制糖生产过程目标物质，所以在生产过程要尽可能避免其发生变化，造成蔗糖损失

（一）蔗糖的物理性质

（3）溶解度

蔗糖极易溶于水，其溶解度随温度的升高而增大。

蔗糖的溶解度受盐类影响很大：

一般无机盐会增大蔗糖溶解度（造蜜元素，钾、钠及氯）

还原糖对蔗糖的溶解度的影响则相反，还原糖含量越多，蔗糖溶解度越小，因此还原糖存在对煮糖有利（因此还原糖含量较高的末号糖膏，其废蜜纯度一般较低）

（7）旋光性

有机物（包括蔗糖）的旋光活性和分子中的不对称碳原子有关。可用旋光法来测定各种溶液中或糖汁中的蔗糖分。

非糖分中的还原糖和某些氨基酸也都具有旋光性。

（8）粘度

糖液的粘度随浓度升高而增加，随温度上升而降低。

（二）蔗糖之化学性质

（1）热分解作用

干燥蔗糖的熔点为180～188℃。

不过在低于此温度时蔗糖开始分解了，其分解过程是一个脱水过程，随着脱水程度的不同，生成物的颜色也不同（浅黄色至咖啡色）。所有这些带黄色至咖啡色的物质均称为焦糖。

糖液须高温长时间加热，会也生成深色物质，也称焦化。但该化学反应和产物和上述不同。首先蔗糖水解成还原糖，后者再经过一系列加成、缩合反应，生成有色物等产物。

蔗糖热分解作用受pH值、温度、溶液中并存物（还原糖、无机盐等－还原糖加速分解，无机盐具有催化作用，其中镁盐大于钙盐大于钠盐）

（2）蔗糖的水解（转化）

蔗糖在酸或酶的作用下，会水解生成葡萄糖和果糖。

*减少蔗糖的收回，这是生产中一项很重要的蔗糖损失。

*蔗糖水解速度溶液中氢离子浓度成正比。

影响因素：

pH值越低，温度越高，转化越快；时间越长，转化量越多（所以混合汁预灰调节pH)。

（3）碱降解作用

蔗糖在碱性条件是比较稳定的。在pH值小于９时，蔗糖分解很少。

碱和蔗糖作用能生成蔗糖盐，这时的蔗糖起弱酸作用。因此糖液加石灰时，能生成各种蔗糖钙盐：

蔗糖一钙 C12H22O11·CaO

蔗糖二钙 C12H22O11·2CaO

蔗糖三钙 C12H22O11·3CaO（固体沉淀物）

（4）微生物对蔗糖的作用

制糖生产过程中由于存在酵母，分泌出转化酵素，加速蔗糖分解，导致蔗糖损失，因此制糖生产一定要做好清洁消毒工作。

L.M肠膜明串珠菌繁殖后的产物为粘性的葡聚糖，俗称“蔗饭”。

霜冻或虫害的甘蔗，易受微生物感染，故微生物导致蔗糖损失增加

二、还原糖

?蔗汁中的还原糖主要是果糖和葡萄糖，其来源除了甘蔗之外，还有一部分是蔗糖转化生成的。

（一）还原糖之物理性质

（1）溶解度

还原糖易溶于水，果糖的溶解度大于蔗糖，而葡萄糖的溶解度高温（大于６５℃）时，比蔗糖高，在低温时则小于蔗糖。

（2）结晶性

葡萄糖易结晶，但晶体较小；果糖难以结晶。

（3）旋光性

葡萄糖是右旋性，果糖为左旋性。

在蔗糖溶液中，如有还原糖的存在就要影响蔗糖分的旋光测定。（4）粘度

葡萄糖、果糖的粘度较蔗糖低，若物料中的还原糖含量高，则蔗糖结晶易操作，废蜜的纯度也可降至比甜菜的废蜜低。

（二）还原糖之化学性质

1 还原糖碱性分解：

在碱性及较高温度下，葡萄糖和果糖发生异构化、脱水、分子断裂等一系列反应。同时这些中间产物又进一步缩合生成大分子有机物、有机酸及胶体物质等。

有机酸：甲酸、乙酸及乳酸等，增加溶液的酸性，加速蔗糖转化，其钙盐多为可溶性，使清汁钙盐含量增加。

醛、酮类：不稳定，易被氧化成有机酸及缩聚成有色大分子物质。

大分子缩合物：通常呈色，随反应加剧，由浅黄色以至棕色；高分子胶体物质，增大蔗汁粘性

还原糖分解物：和Fe3+形成深黄至红棕的有色物

果糖比葡萄糖分解更快，生成更深色产物

还原糖碱性分解的影响因素

?pH值（碱度）：

?温度：

?氧气存在：

2 还原糖和氨基酸反应

还原糖 + 氨基酸→类黑精色素 + CO2 + 热量

美拉德反应：在中性或碱性条件下，还原糖和氨基酸发生一系列反应，生成棕色至黑色的类黑精色素和有机酸。

还原糖和氨基酸反应的影响因素

还原剂：抑制或减慢反应（如亚硫酸（盐）：和有机物作用阻断羰基化合物和氨基酸的缩合反应）

氧化剂：氧化中间产物不饱和键，阻止其缩聚成大分子物质，可使反应物的色泽较浅。

乌头酸：加深产物色泽

碳酸盐等弱酸盐：加速还原糖分解和形成有色物

蔗糖：减缓还原糖的降解

氧：将醛、酮类物质氧化成酸

?糖厂的煮炼通常在弱酸下进行的，在煮糖过程中，糖液pH值逐渐下降，色泽加深，主要原因就是还原糖和氨基酸的反应。?果糖和氨基酸反应的能力强于葡萄糖的。

三、多糖类物质

?分为四类：果胶、淀粉、多缩戊糖、纤维素。

1 果胶

未成熟的甘蔗含量较多，成熟甘蔗含量少。

*糖厂的高压压榨和反复渗透，压榨汁中的果胶含量很高

*温度超过80℃时，溶解迅速增加，时间愈长，溶出量也增加

果胶质含量主要决定于压榨程度。强碱、高温时，蔗糠能分解出果胶质溶入糖汁中。（如沉降器中）

2 树胶质：

半纤维素的水解产物

不能被石灰沉淀，一直留在糖蜜中，成为造蜜物质，影响糖分收回。

3 淀粉

葡萄糖缩合物，不溶于冷水，在热水中糊化而分散。

存在于蔗叶和上端各节中，成熟的甘蔗不含淀粉，但某些甘蔗品种，淀粉含量较多。

受热吸水膨胀，糊化，增大糖液粘度，对糖液过滤性能影响很大。

遇酸水解，成为糊精及低聚糖，是影响蔗糖结晶的胶体物

增加最终糖蜜的产量。

4 葡聚糖：葡萄糖的缩合物，可溶于水，俗称“蔗饭”。

新鲜甘蔗很少葡聚糖.

不新鲜及受细菌（甘蔗受到刀伤或压伤、火烧、霜冻或收割后放置长时间），葡聚糖含量迅速增加。

葡聚糖易粘着在过滤层的微细通道上，将通道堵塞，妨碍糖汁过滤。

影响：

增大粘度

旋光读数上升，造成纯度虚假上升，：

影响结晶：阻碍蔗糖结晶，生成伪晶，增加分蜜困难。

造蜜

四、含氮化合物

?有蛋白质、氨基酸及酰胺等；

?氮基酸及酰胺主要存在于蔗梢、节间；

氨基酸：

两性化合物，易溶于水，-COOH和-NH2，在蔗汁中酸性比碱性显著

*氨基酸钙盐易溶于水，在蒸发过程中部分形成积垢。

*加热时水解，放出氨气（氨气管？）

*

1 蛋白质

两性高分子物质：在酸性介质中，带正电；在碱性条件下，带负电。

pH3～4，蛋白质总电荷为零。即为蛋白质等电点：2）蛋白质的变性和凝结

水化：分子表面上的各种极性基团，强烈吸引水分子成为高度水化的分子。

变性凝结：

受热（胶凝（鸡蛋）、凝结）脱水，形成絮状物，在等电点能自行凝结析出。

和钙结合（在钙离子的结合凝结）：pH6~7时，蛋白质带负电，和钙离子结合，随着磷酸钙等沉淀吸附被除去。如没有钙离子，就没有此凝聚作用

甘蔗过了成熟期，蛋白质逐渐水解，分子量增强，水溶性增强。

?不新鲜或未成熟的甘蔗及经受风折、霜冻等自然灾害的甘蔗中，蛋白质含量会相应下降（因蛋白质水解成分子量较低的含氮物）

?等电点脱稳

?盐析：中性盐和水分子的亲和力大于蛋白质，致使蛋白质分子周围的水化层减弱乃至消失。中性盐加入使蛋白质表面的电荷大量被中和，更加导致蛋白质溶解度降低，之蛋白质分子之间聚集而沉淀。

蛋白质存在对制糖生产利弊

?在制糖生产过程中，蛋白质的去除率为６５～８５％，新鲜甘蔗去除率较高。

?保持胶体性质，增大糖液粘度，增加过滤困难，这是不新鲜

甘蔗或过成熟的甘蔗在澄清中难以处理的重要原因

*和还原糖反应加深色泽

*进入晶体，形成酸性絮凝物

?适量蛋白质存在对澄清有利：

蛋白质表面活性很强，善于覆盖在微粒表面，形成一层蛋白质层，使微粒具有蛋白质的性质，在受热或等电点时，随蛋白质凝结析出时，得到清亮的蔗汁，对澄清有利。（澄清用豆浆）

（3）酰胺：酰胺是氨基酸的衍生物。如天冬氨基酸、谷氨基酸等。

*在石灰作用下分解成氨基酸并放出氨气

*在蒸发过程中产生氨气，汽凝水偏碱性，糖汁pH下降

*影响糖浆pH

蔗汁中非氮有机酸以草酸、乌头酸为最多。

制糖过程可能生成新的非氮有机酸：醋酸、乳酸及果酸

*草酸能形成钙盐沉淀

*其它有机酸及其钙盐均可溶于水

*蔗汁中的有机酸愈多，则中和需加入石灰量愈多，形成的可溶性钙盐也愈多，（危害？）

六有色物质

（一）天然色素

1 脂溶性色素：

2 水溶性色素：

多元酚类物质的性质

特点：在碱性颜色深于酸性条件（pH值对色值的影响）

1容易被氧化成醌类物质并发生缩聚反应形成深色大分子物质（糖厂为什么避免抽空现象？）。

2 和铁结合生成深色的配合物。配合物相当稳定。

3 高分子多酚类和蛋白质结合使溶液变浊，当蛋白质凝结时一起析出。

5 和亚硫酸反应。双键加成反应，色泽变浅或消退。可逆。

6 颜色随pH变化

7 黄酮类结构在高温下分裂成小分子含酚羟基或醌基物质。

8 高分子多酚类物质能和重金属离子结合成不溶性盐。

（三）生产过程中形成的色素

?焦糖色素

?还原糖碱性分解色素

?类黑精色素

?铁酚氧化色素等，

均溶于水，不能为石灰所沉淀，活性炭和离子交换树脂可除去。

亚法生产除去率很低。

五蔗蜡和蔗脂

（一）蔗脂：

脂肪和各种脂溶性色素。存在于蔗茎内部的细胞组织中（二）蔗蜡：

高级脂肪酸、高级一元醇、蜂醇。在于于蔗茎的表面*不溶于水，有部分能形成乳浊液分散在蔗汁中

*

七非氮有机酸

?蔗汁中非氮有机酸以草酸、乌头酸为最多。

?草酸能形成钙盐沉淀

?其它有机酸及其钙盐均可溶于水

?蔗汁中的有机酸愈多，则中和它加入的石灰量愈多，形成的可溶性钙盐也愈多，

思考题

１蛋白质凝结有害有利？榨季末期蛋白质除去率较低，为什么？对制糖生产有什么影响？

２蔗汁中还原糖主要有哪两种？它对制糖生产有何影响？

３甘蔗中原有蔗汁颜色并不深，但生产过程中蔗汁和糖浆糖蜜的颜色要深得多。为什么？

４美拉德反应对制糖生产有什么影响？

５蔗糖在什么条件会发生转化？对制糖生产有什么影响

6 在制糖生产过程中，还原糖主要发生什么化学变化？对制糖生产有什么影响？

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