蔗汁清净第一章.docx

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蔗汁清净第一章

蔗汁清净

第一章蔗汁成分与化学变化

混合汁的成分

　　混合汁：

？

蔗糖、复原糖、蛋白质、各种氨基酸与酰胺、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

v水分80~85%

v蔗糖分9~16%

v复原糖分0.3~3.0%

v有机非糖分0.5~1.2%

v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

蔗汁中各成分含量与甘蔗品种、种植土壤、施肥情况、气候条件、成熟程度、收割后的存放时间与条件，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、复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防止其发生变化，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〕

　　复原糖对蔗糖的溶解度的影响则相反，复原糖含量越多，蔗糖溶解度越小，因此复原糖存在对煮糖有利〔因此复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〕的旋光活性与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。

非糖分中的复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。

但该化学反应与产物与上述不同。

首先蔗糖水解成复原糖，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〔复原糖、无机盐等－复原糖加速分解，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。

碱与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。

　　　　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、复原糖

v蔗汁中的复原糖主要是果糖与葡萄糖，其来源除了甘蔗之外，还有一部分是蔗糖转化生成的。

〔一〕复原糖之物理性质

〔1〕溶解度

复原糖易溶于水，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，如有复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，假设物料中的复原糖含量高，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〕复原糖之化学性质

1复原糖碱性分解：

　　　　在碱性及较高温度下，葡萄糖与果糖发生异构化、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

复原糖分解物：

与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

复原糖碱性分解的影响因素

vpH值〔碱度〕：

v温度：

v氧气存在：

2复原糖与氨基酸反应

复原糖+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，复原糖与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。

复原糖与氨基酸反应的影响因素

复原剂：

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与氨基酸的缩合反应〕

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：

加速复原糖分解和形成有色　　　物

蔗糖：

减缓复原糖的降解

氧：

将醛、酮类物质氧化成酸

v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，主要原因就是复原糖与氨基酸的反应。

v果糖与氨基酸反应的能力强于葡萄糖的。

三、多糖类物质

v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，阻碍糖汁过滤。

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

v有蛋白质、氨基酸及酰胺等；

v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与-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〕蛋白质的变性与凝结

水化：

分子外表上的各种极性基团，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。

　与钙结合〔在钙离子的结合凝结〕：

pH6~7时，蛋白质带负电，与钙离子结合，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。

v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〕

v等电点脱稳

v盐析：

中性盐与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外表的电荷大量被中和，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

v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。

v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

*与复原糖反应加深色泽

*进入晶体，形成酸性絮凝物

v适量蛋白质存在对澄清有利：

蛋白质外表活性很强，善于覆盖在微粒外表，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〔糖厂为什么防止抽空现象？

〕。

2和铁结合生成深色的配合物。

配合物相当稳定。

3高分子多酚类与蛋白质结合使溶液变浊，当蛋白质凝结时一起析出。

5与亚硫酸反应。

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与重金属离子结合成不溶性盐。

〔三〕生产过程中形成的色素

v焦糖色素

v复原糖碱性分解色素

v类黑精色素

v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：

脂肪与各种脂溶性色素。

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。

在于于蔗茎的外表

*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

v蔗汁中非氮有机酸以草酸、乌头酸为最多。

v草酸能形成钙盐沉淀

v其它有机酸及其钙盐均可溶于水

v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　蔗汁中复原糖主要有哪两种？

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，复原糖主要发生什么化学变化？

对制糖生产有什么影响？