白糖的制作 国家糖业质量监督检验中心Word格式.docx

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白糖的制作 国家糖业质量监督检验中心Word格式.docx

多数国家或公司规定的精糖旋光度要达到99.9%,色值低于30IU。

但未有统一的国际标准,因为不同国家和不同用户的要求不同,而且对某些指标的要求差异较大。

我国的精糖标准,旋光度高于99.8%,色值低于30IU。

有些国家对精糖色值的要求不很低,如50IU以下。

有些国家将精糖分为几个级别,分几个标准。

二氧化硫残留量的差别也较大,有些标准是低于15,而有些则要求为0。

某些大的用糖户(如可乐公司)则根据自己的需要制订质量标准,由糖厂执行。

2、甜菜糖厂的生产方法

欧美和日本的甜菜糖厂,生产的白糖的质量都很高,色值很低。

它们的主要措施是什么?

有那些经验可以供给我们参考?

即使以碳酸法相比,欧美的甜菜糖厂的工艺和设备也比南方地区的甘蔗糖厂所用的碳酸法优越。

而且,它们在近二十年有很多改进与提高,从而实现了产品质量的大幅度提高。

甜菜糖厂的碳酸法和甘蔗糖厂的碳酸法有相当大的不同,这首先是由于它们的糖汁成分有较大的不同,因而所用的工艺方法和效果都有较大的差异。

糖汁成分的差别首先是甜菜汁中的还原糖含量很低,其次是有机酸含量低,含钾量较高,因而“自然碱度”较高。

而甘蔗糖汁中还原糖含量高很多,有机酸含量大,“自然碱度”常为负值。

在甜菜糖厂,为了防止还原糖在制糖过程中产生美拉德反应,使糖汁色泽变深,通常在澄清处理的第一阶段就将还原糖在高碱度的条件下全部破坏,以求得到“热稳定性高”的糖汁,即糖汁在以后的生产过程中色泽不再(或很少)加深。

因为还原糖分解时生成的有色物质在高碱度下相对较少,故此甜菜糖厂都先将甜菜汁加入大量石灰乳进行“主灰”,以后再进行碳酸饱充。

将还原糖分解完全以后,糖汁在蒸发煮炼过程中色值增加很小,可以在碱性下煮糖。

但是甘蔗糖汁含还原糖多,如果将还原糖大量分解,必将产生很深的颜色,以至白糖色泽很差,甚至不能制得白糖。

我国在50年代曾从波兰、捷克等国全套引进了几个碳酸法甘蔗糖厂,原来都采用甜菜糖厂的这种工艺,效果都很差,后来取消了“主灰”和高碱度处理,变成了现在所用的“同时加灰饱充、控制较低碱度”的碳酸法工艺,而且糖浆经硫漂到微酸性煮糖,减少了美拉德反应,才得到较好效果,制得了优于亚硫酸法的白糖。

印度等地的碳酸法糖厂也有类似的情况。

甜菜糖汁的另一个特点是有机酸含量低,“自然碱度”较高。

因此,二碳饱充的最佳pH值较高,通常在9以上,因而碳酸钙的反应较完全,残留钙量较低。

而甘蔗糖汁含有机酸多,自然碱度通常为负值,二碳饱充的最佳pH较低,通常约为8.2,碳酸钙反应很不完全,残留钙量高很多。

以上两点是甜菜糖汁对比甘蔗糖汁在清净处理方面的有利条件。

另一方面,欧美的甜菜糖厂对清净处理的重视程度要远远高于甘蔗糖厂,在工艺和设备方面采取的措施相当多。

主要是:

1、全流程的过滤次数多。

甘蔗糖厂碳酸法通常只过滤两次,即蔗汁在一碳饱充和二碳饱充后过滤,而甜菜糖厂通常要将全部糖浆过滤,有些糖厂还在糖汁预灰或主灰后过滤,有些厂将清汁进行“精细过滤”,等等。

2、对碳酸法全过程的工艺技术条件进行了极详细的研究,有多种改进措施,如渐进式预加灰,饱充汁适当回流等,较好地掌握了对不同甜菜汁的适当处理方法。

3、对于质量不良的甜菜汁加入少量碳酸钠提高它的碱度,以改善清净过程和降低清汁含钙量。

虽然增加钠盐会增大废蜜糖份损失,但提高碱度改善清净过程的作用更大。

4、相当一部分糖厂使用活性炭或离子交换树脂处理清汁或糖浆,糖蜜或回溶糖浆,除去其中的部分色素与其他杂质。

5、采用先进的自控仪表稳定、严格地控制生产过程的各个环节,使全过程在最佳的条件下运行,得到最佳的效果。

我国的碳酸法甘蔗糖厂,虽然清净效果和产品质量优于亚硫酸法,但是比起欧美的甜菜糖厂还是有很大的差距。

主要原因是我国对白糖质量的要求不高,因此糖厂没有必要采取很多措施提高质量。

至于亚硫酸法糖厂,差距就更大,大部分的蔗汁和全部的糖浆都没有经过过滤,因而最终产品中的不溶物和浊度都比较高。

对于变酸的蔗汁,基本上没有糖厂加入碳酸钠来改善澄清过程。

至于活性炭和离子交换树脂就更不用说了。

生产过程基本上靠人工操作控制,稳定性差,等等。

 

3、精炼糖厂的生产方法

很多国家都有精炼糖厂,将甘蔗糖厂生产的原糖,经过回溶、清净、脱色等一系列处理,再结晶制成精炼糖。

由于国外甘蔗原糖的产量很大,价格很低、散装运输的费用低,而且精糖和原糖的差价相当大(这部分是由于政府的保护政策),炼糖厂的规模大(一般日处理800吨以上以至数千吨),原糖精炼有良好的经济效益。

这种状况已经有100多年的历史。

我国从20世纪50年代末开始,也有进口原糖,加工成为白糖。

虽然产品不属于精糖,但也是“炼糖”,产品既有内销,亦有相当部分出口。

现在广东省的东莞、顺德、中山等三个糖厂都是这种炼糖厂,规模较大,日加工能力达到1300~2000吨。

原糖精炼的基本过程如下:

(1)蜜洗回溶

早期的甘蔗原糖的旋光度通常为96%~97%,故亦称为96糖。

原糖晶粒的表面覆盖着一层深色的糖蜜膜,它包含了原糖中大部分的色素和其他有害杂质。

通常将原糖加入炼糖时分出的糖蜜配合成为糖糊,搅拌相当时间,将原有的糖蜜膜置换出来,然后用分蜜机将糖蜜分离除去(或再用少量水洗)。

这个过程称为蜜洗,或称复筛。

它可以把原糖中的色素和杂质除去50%~70%,从而大大减轻后工序的负担。

蜜洗后的原糖用“甜水”溶解,成为回溶糖浆,泵送到后工序。

蜜洗分出的糖蜜,则用于煮制低级糖膏,回收其中的蔗糖。

国外的炼糖厂通常设一个“回收车间”,专门进行原糖的蜜洗和洗蜜的糖份回收。

这个分离和回收的效率经常是影响炼糖厂成本和效率的主要因素。

多年来,国外原糖的质量显著地逐步提高,现在多数原糖的旋光度超过97%,部分超过98%,南非和中南美的一些国家生产旋光度超过99%的原糖,例如VHP(veryhighPol)糖,VLC(verylowcolor)糖等。

因为国外购买原糖的大户经常实行“按质论价”的政策,对高质量的原糖给予可观的奖励,同时降低质量差的原糖的价格,有力地促进了原糖厂提高产品质量。

南非生产的旋光度高于99.3%的VHP糖,已经很接近白糖,只是生产过程中没有进行硫熏而已。

但因为仍然是原糖,可以散装贮存运输,大大节省了仓存和长途运输的费用。

高质量原糖所带的杂质大大减少,对精炼过程十分有利。

首先是不再需要进行蜜洗,省去了一个车间和大量的设备,大幅度降低了成本和减少了蔗糖的损失。

因为糖液的颜色较浅,后面的脱色就比较容易,也可以相应简化工艺和减少澄清剂的用量。

同时,设备的处理能力增大,收回率提高。

因此,炼糖厂通常都乐意购买高质量的原糖,虽然价格较高,但自身的得益更大。

回溶糖浆的浓度约65°

Bx。

浓度较高可以缩短煮糖时间和减少蒸汽消耗。

但这需要考虑后工序澄清和脱色处理能够容许的糖浆浓度(浓度高时粘度大,增加澄清和脱色的困难)。

(2)糖液清净

上述的回溶糖浆要先经过清净处理。

常用的方法有碳酸法和磷浮法。

两种方法都有约100年的历史,都用得相当普遍。

近年来,英国Tate&

amp;

Lyle公司大力在国外推广磷浮法,将部分原来使用碳酸法的炼糖厂改变为用磷浮法。

美国加利福尼亚和夏威夷糖业公司的Crockett炼糖厂,日产糖4000吨,糖液清净用磷浮法。

原糖蜜洗后回溶,糖浆浓度65°

Bx,加磷酸按P2O5计为150~200mg/kgBx,加灰到pH7.2,用加压溶气法充气,压缩空气压力0.8MPa,溶气时间1~2分钟。

加絮凝剂7mg/kgBx,然后进入浮清器(4个直径各6m)。

浮渣用甜水洗糖后再浮升分离,二次浮渣加水洗糖后沉淀,沉淀物用吸滤机过滤除去。

欧洲和日本的炼糖厂较多用烟道气碳酸法。

它不同于甜菜糖厂或甘蔗糖厂所用的碳酸法,主要是加灰量较少、碳酸饱充过程和最终的pH值较低,中间不经过过滤,只是饱充完成后过滤一次。

但由于糖浆粘度大及烟道气中二氧化碳的浓度低,饱充吸收的速度相当慢,所需饱充时间较长。

由于烟道气中含有较多的有害人体健康的物质(特别是在用煤或重油作燃料时),要经过高效的洗涤设备将它们充分除去。

这两种工艺对比有不同的优缺点。

碳酸法的脱色效果优于磷浮法,除去磷酸盐、硫酸盐和有机酸的效果较好;

但蔗糖的损失较大。

碳酸法的设备较复杂,投资较大,特别是过滤设备;

维护费用也较高,所用动力较大。

碳酸法的药剂费用较低,但它产生较大量的固体废料,难于处理。

磷浮法除去淀粉和高分子有机物比较有效,但脱色效果不够理想。

如果在磷浮前加入有机阳离子表面活性剂作脱色剂,脱色效果亦较高。

磷浮法的药剂费用较高。

它的设备较简单(国内的大糖厂可以自制),费用较小。

应当说明,我国糖业界独创的高硫高磷二次浮清法,脱色率高达70%~80%,大大超过国外的磷浮法,亦超过碳酸法,清净效果很好,药剂费用不大,而设备和管理都比较简单。

广东三个炼糖厂从80年代起一直用这种方法,效果很好。

(3)糖液脱色精制

这是提高糖液质量的关键性步骤,要求尽量除去糖液中的有色物和其他非糖份,得到颜色很浅、杂质很少的糖液。

在早期,多数炼糖厂使用骨碳作脱色剂。

骨炭是以牛骨作原料,经破碎干燥后隔绝空气加热到约700℃干馏制成。

它含有约90%的羟基磷酸钙(Hydroxylapitide)和约10%的活性炭。

这些活性炭散布在50%以上的羟基磷酸钙的表面上。

骨炭的这种组成使它具有双重吸附脱色性能。

它所含的羟基磷酸钙能吸附带负电的色素并将它吸入到多孔结构中,它所含的活性炭可吸附非离子型的有色物(虽然这种性能低于活性炭)。

骨炭也善于吸附无机物,特别是糖品中最主要的灰份--硫酸钙。

骨炭可以多次再生,将用过的骨炭洗净(主要除去其中的无机物特别是硫酸钙),干燥后在450~550℃下焙烧,将它吸附的有机物分解,从而恢复其吸附能力。

国外炼糖厂的骨炭脱色设备都配套再生炉。

这些设备相当庞大,费用较高。

20世纪50年代后离子交换技术迅速发展,并推广应用到炼糖厂中。

离子交换树脂有很强的吸附脱色能力,并有许多不同的品种,分别具有不同的特性和效能。

这就为糖液的高度脱色精制提供了很有利的条件。

因此,新建的炼糖厂和近期改建的炼糖厂,不少转用离子交换树脂作为主要的脱色精制方法。

离子交换树脂的品种很多,选用适当的品种是使用树脂的首要关键。

这要根据所处理物料的性质和需要。

糖液的脱色通常选用强碱性阴离子树脂,氯型运行,和用大孔型的树脂。

因为糖液中的色素主要带负电荷,强碱性阴离子树脂善于吸附负电性物质;

它在氯型下运行时的pH值较稳定,可以用氯化钠液进行再生,再生废液较易处理;

使用大孔型的树脂是由于糖液中含有一些分子较大的物质,这种树脂的孔隙不易被堵塞。

常用的树脂有丙烯酸系和苯乙烯系两大类,前者的脱色能力强,吸附容量大,较耐污染,亦较易再生;

后者则善于除去芳香族有机物,特别善于吸附糖液中的酚类色素,包括一些丙烯酸树脂难以除去的不带电的有色物,但它较难再生。

将这两种树脂组合使用是较好的,糖液先通过丙烯酸树脂柱,除去大部分色素,然后再通过苯乙烯树脂柱,进一步精细脱色。

这样可以得到更高的总脱色率,和减少苯乙烯树脂受污染。

用旧的苯乙烯树脂亦可以移作前柱继续使用。

国内外都有很多专门生产离子交换树脂的厂家和产品牌号,较著名的如美国的Amberlite,法国的Duolite,英国的Asmit,德国的Bayer,日本的Diaion,我国的南开大学树脂厂、上海树脂厂等。

他们都有很多种产品供选用。

离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒,直径约0.5mm,装在圆筒形的密闭的树脂柱中使用。

将被处理的糖液从上而下连续地通过树脂柱,就和树脂产生离子交换作用。

树脂柱内装载树脂的体积称为床容积(bedvolume),简写为BV。

工业用的树脂柱的床容积通常由1~10m3,也有较小或较大的。

这是树脂柱的基本单位,它工作时的各种物料量都以BV为单位。

例如溶液通过树脂柱的流量速度为2~4BV/h,即每小时通过溶液的体积为树脂床容积的2~4倍。

树脂的处理能力亦常以BV为单位计算。

树脂柱在通过糖液一段时间以后,其脱色效果下降,就要进行再生。

再生的方法决定于树脂的种类,上述的树脂是用碱性盐水再生,它含10%NaCl和0.2%NaOH。

将它反方向通过树脂柱,将树脂中吸附的杂质洗脱,再用水洗净,就可以再通入糖液继续工作。

树脂柱的再生处理是使用树脂的最麻烦的事项。

它损失糖份,增加水分,消耗再生药剂,还会损耗一些树脂,它排出的废液要按环保的要求处理后才能排放。

如果树脂的再生过于频繁,将大大增加使用树脂的成本,降低各项技术指标。

因此,必须尽可能延长树脂的使用周期时间,减少再生次数。

这往往是使用离子交换树脂能否取得良好效果的关键。

在这方面,最关键的是尽可能提高进入树脂柱的糖液的质量,减少它带入的非糖份。

因此,尽管树脂有很好的吸附脱色性能,它只适用于“精脱色”,绝不适合用在“粗脱色”。

糖液进入树脂柱之前,必须经过较好的清净处理。

不少炼糖厂还将清净后的糖液加入活性炭过滤除去大量杂质,以延长树脂的使用周期和寿命;

或者先通过颗粒活性炭柱处理。

后一种方法在近年使用较多,特别是结合使用由蔗渣制造的颗粒活性炭。

(4)煮炼结晶

精糖的煮炼系统和结晶操作有不少特点。

1、糖膏的浓度低,每次结晶的产糖率较低,有较多的糖留在糖蜜中。

2、煮糖过程不能用糖糊作种子,要单罐煮上。

3、如果前面处理得到的糖液质量很高,煮炼两、三次(甚至四次)得到的晶体都可以作为精糖成品。

这样就可以大大减少物料的回煮量,提高收回和处理量。

但如果糖液质量不高,只有第一次煮炼得到精糖成品,则物料的回煮量十分大,收回率和处理量都大幅度下降,生产成绩很差。

又如果能够生产系列化的产品,即不同等级的精糖以及优质白糖等,尽量减少回煮,情况可以改善。

4、精糖煮好后要立即分蜜,不能在助晶箱长时间停留。

5、精糖产品要经热空气干燥,再用冷空气冷却到较低的温度。

如果气温高、空气湿度大,冷却达不到要求,就要将冷却所用的部分空气先经过降温除湿处理。

6、精糖比白糖更容易结块。

减少结块的关键是提高晶体的质量(主要是降低还原糖分和提高晶体均匀度)和搞好干燥、冷却、包装与仓存。

4、用白糖制造精糖厂

用白糖回溶制造精糖,由于白糖液的质量已相当高(比原糖液好很多),可以省去糖液的清净处理,而脱色精制也比较容易。

实践证明,将色值较低的白糖回溶,经过过滤除去其中的不溶物后,直接煮炼得到的产品即可达到精糖质量标准。

如果过滤之前加入活性炭(对糖比0.3%~0.5%,最好同时加入硅藻土助滤),产品的质量更好,即使白糖的质量稍低也能煮制得精糖。

我国的数个糖厂用过这种方法生产少量的精糖。

不过,这种方法通常只能煮得“一系”精糖,第二系的质量就偏低。

这样精糖的产率低,精糖蜜量大,需要再煮制白糖或有适当的利用方法(例如制液体糖浆或“冰片糖”),经济上才行得通。

因此它的优越性不大,也难达到较大的规模。

如果将白糖回溶糖浆用离子交换树脂处理,情况就大不相同。

由于糖液的质量更高,就可以煮制两系或三系精糖,大大提高了精糖的产率。

这是一个很好的方法。

广东有两个糖厂应用这种方法已经有多年的历史,生产的精糖质量很高,色值低于15IU,需要时可低于10IU;

二氧化硫含量为0。

如果能够安排生产系列化的产品,即不同级别的精糖和优质白糖,则产糖率很高,最终糖蜜的数量不多,经济效益更好。

近年北方也有几个糖厂用南方生产的白糖用此法制造精糖。

用离子交换树脂精制白糖糖浆,因所需除去的杂质较少,树脂的处理量大幅度提高,处理同量糖浆所需的树脂柱容积较小,树脂的总量可以减少50%~65%。

而且树脂柱的工作周期显著延长,比处理原糖糖浆长一倍多。

树脂的寿命也长很多。

这样就大大降低了使用离子交换树脂的首次投资费用、长期的生产费用和成本。

用离子交换树脂处理白糖糖浆代替原糖糖浆,实际上就是按照使用离子交换树脂的基本原则:

物料在进入树脂柱前应最大限度地除去其中的有害成分,让树脂充分发挥其“精细吸附”的优点,而不是让它做一般粗放的工作。

这可以比喻为:

不要用绣花的丝绸去做粗重劳动的工作服。

不论是用白糖或原糖做原料,制造精糖都是“两步法”,都利用“重结晶”的原理来排除甘蔗汁中的大部分非糖份。

其差别只是在于:

第一次结晶的糖的质量是较高还是较低。

从国际上原糖质量逐步提高的发展趋势来看,大家都体会到提高第一次结晶的质量对各方面都有好处。

用白糖做原料,前面只是多用一点便宜的硫磺,后面就可以省去蜜洗和糖浆清净两个车间,还大大降低了树脂的负担和费用,其优缺点对比十分明显。

简单来说,就是把粗重的工作都放到前面去做,后面只做精致轻巧的工作。

那么,为什么欧美等国都用原糖而不用白糖制造精糖呢?

原因很简单,就是国外有大量的原糖,价格很低,散装长途运输和仓存贮备也很方便。

而白糖的价格较高,包装运输贮存的费用也较大。

那么,生产白糖的国家为什么不用白糖大量制造精糖呢?

这主要是这些国家已经习惯食用白糖,多数人的消费水平不高,不需要价格较高的精糖。

我国目前的情况和此类似,所以精糖的销路不大。

我国如果要发展两步法制造精糖,显然应该用白糖作原料。

因为我国没有廉价的原糖,也不可能大量进口国外的原糖,冲击我们的市场。

而白糖很多,还有一些白糖因质量稍差而价格较低。

这是中国的基本国情,不以人的意志为转移。

学习国外的经验,必须结合我国的国情,这是最起码的知识。

有人担心,现在一些食糖的大用户要求糖的二氧化硫含量为0。

白糖中有二氧化硫,是否会影响到精糖?

其实,离子交换树脂有很好的去除各种阴离子的性能,只要运行与管理正常,通过树脂柱后的糖液是不含二氧化硫的。

这已为多个糖厂的长期实践所证明。

质量较差的白糖,例如等外品、筛分机分出的“糖头、糖尾”,都可以用于制造精糖。

但树脂柱的负担相应增大,特别是要注意,糖液进入树脂柱之前要经过细致的过滤,防止不溶物进入树脂柱。

5、由甘蔗直接生产高品质白糖

从我国的国情和需要出发,既要重视提高糖产品的质量,又要按市场的需求来做工作。

我国现在实行的白糖质量标准是较低的,近期内将稍为提高。

其中,色值将实行国际规定的耕地白糖的标准,即低于150IU,而二氧化硫含量调整为低于30mg/kg。

这些指标,国内多数甘蔗糖厂已能够达到。

有些糖厂还差一点,相信经过努力也可以达到。

但是应该看到,这只是我们提高产品质量的起点,远远不是终点。

虽然这个标准是国际性的,但现在“耕地白糖”这个词本身就带有“次等(或B级)白糖”的含义,它比“白糖”(原来的A级)的质量差距很大,和伦敦交易市场的白糖质量要求的差距就更大。

其实,甜菜白糖也是一步法制得的白糖,从定义上也应属于“耕地白糖”一类。

但是,它们的质量高一大截,它们在原料的成分方面有“得天独厚”的有利条件,加上加工过程的工艺、设备和管理等诸方面的因素,就达到了那么高的质量。

对此,我们不能不服气。

人们常说,加入WTO后要和国际“接轨”。

这首先要产品质量接轨。

如果说和国际的耕地白糖的质量接轨,促进作用不大,也没有什么实际意义。

如果说,要与国际上的“白糖”即低于60IU接轨,那难度就很大了。

用什么产品接轨,用两步法生产的精糖去接轨吗?

人家是一步法生产,我们要两步法,成本高得多,有可能竞争吗?

近年伦敦市场的白糖价格只是200~270美元/吨之间,还比我们现在的耕地白糖价格低相当多。

如果用两步法,这个差距岂不是更大?

关于价格的问题,牵涉到许多复杂的因素,此处不拟讨论。

因此,我们提高白糖质量的努力,应当立足于一步法,立足于国内市场的需要。

大家都知道,国内相当部分用糖大户例如高级饮料厂和食品厂都要求质量较高的白糖,并愿意付给较高的价格。

碳酸法糖厂在这方面处于有利地位,有些亚硫酸法糖厂也能够做到,但多数亚硫酸法糖厂只能“望洋兴叹”。

其实,对于现有的多数亚硫酸法糖厂,只要肯花一点本钱,增加一点成本,要达到这些用糖大户的要求并不是很难的事。

问题是,我们多数糖厂习惯了亚硫酸法的简单工艺与设备,增加一点东西就不习惯。

他们觉得,只要产糖多就赚钱多,质量并不那么重要。

他们应当了解,欧美的甜菜糖厂为了取得良好的产品质量,付出了多大的努力,在工艺和设备上采取了多少重大的措施。

这比我们的碳酸法糖厂还要复杂,比亚硫酸法糖厂更是优越得多。

应当懂得:

低档的工艺和低档的设备只能制得低档的产品。

不改变这种状况,是不可能生产出高档产品的。

我们提高白糖质量的重点问题是降低糖的色值,这是目前的最大难点。

从需要与可能来看,应当争取在短期内生产出色值低于100IU的白糖,这种产品目前就有良好的市场和较高的价格,争取达到目前的优级糖标准80IU,再向国际白糖的标准60IU冲击。

这个目标应当可以在3年左右实现。

近年来,国内外糖业界对糖液的脱色做了很大量的研究工作,有很多令人兴奋的成果。

只要将这些成果适当地应用在生产上,就能显著地降低糖液的色值,相应降低白糖的色值。

这些方法包括:

高效脱色剂、活性炭、臭氧、电解等。

处理的物料首先是吸滤机的滤汁,要使之达到清晰和浅色,不用回流;

其次是糖浆,要求将它的色值降低一半左右;

以及赤糖回溶糖浆,要求脱色一半左右。

实现了这几点,白糖色值无疑可以降低到80IU左右,再向60I

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