摘要：在许多产糖国，对于能够生产出低色值、低SO
2残留的耕地白糖即直接消费糖比较感兴趣。国家对SO
2残留量和色值的要求标准提高了，这反映了对提高产品质量和健康方面的要求越来越高。澳大利亚糖业研究所（SRI）的调查主要集中在确定澄清的最佳条件，通过澄清中间汁和末效糖浆的方法来降低色值和去除积垢物质和其它杂质。澳大利亚的两个糖厂的试验证明了通过提高糖的质量和提高煮糖和分蜜阶段的生产能力所带来的效益。最近在海外四个国家主要对采用和不采用糖浆硫熏的方法做了重点研究，以应对变化着的标准。结果显示，利用糖浆澄清技术可以得到低色值、低SO
2残留的白糖。其中一个糖厂把糖浆澄清法和糖浆硫熏结合到一起使用，成品白糖的色值从150IU降到了100IU。在另外一个糖厂用糖浆澄清的方法代替糖浆硫熏的方法，糖的色值从150IU降到了120IU。在后边提到的糖厂中，SO
2的残留量从25ppm降到了14ppm。用来澄清蜜洗蜜还有其他的优点，例如低浊度，低灰分。粘度的降低可以提高煮糖及分蜜阶段的生产能力。
引言 许多生产甘蔗糖的国家，成品糖的色值要求为80～250IU。虽然精确的质量标准在不同国家之间存在差别，通常所说的糖指的就是耕地白糖。生产白糖通常所采用的方法包括糖汁或糖浆硫熏，以及偶尔对糖浆进行澄清处理。这些国家的许多糖厂对于能生产出低色值低SO
2残留的高质量的白糖抱有很大的兴趣。国内的SO
2残留量和色值的要求标准，已经跟不上日益增长的对产品质量和健康的要求。例如，中国在2004年，对SO
2残留量的最大限度降低了40％（据不同级别的糖在6～30mg/kg之间）。硫熏可降低有色物质的浓度，有色物质主要有植物色素（酚和类黄酮），类黑精和色源物质，例如，有机酸和其他的分解产物，能导致后期过程中颜色的生成，硫熏的作用是阻止在结晶阶段进一步的颜色变深。一个选择方案是，用以磷酸盐澄清为基础的糖浆澄清法来代替二次硫熏。磷酸盐法能降低糖厂生产过程中的有色物质，象色质和色源物质包括类黑精，焦糖和葡萄糖果糖的碱性降解物质,等等。 澳大利亚糖业研究所（SRI）从1960年开始研究糖浆澄清法，在实验室和糖厂进行试验以评价磷酸法糖浆澄清技术提高原糖可滤性。实验证明，此方法需要把糖浆加热到76～86℃，加入磷酸和石灰乳生成具有沉降作用的磷酸钙，磷酸钙浮渣的成分是：脂类、蜡、蛋白质、灰分。得出结论，蔗汁阶段的澄清对糖浆澄清阶段的提高有重要的影响。对糖浆澄清器的效能影响最大的因素是在糖浆进入澄清器前的通气量。 Bennett1971年做了一项重要的研究，调查了在精炼糖厂的回溶糖浆中，作为磷酸澄清工艺中的一部分的特殊化学品的用途，从实验中筛选出两种化学品，即Talofloc（阳离子脱色剂）和Taloflote（聚丙烯酰胺）。一种类似的絮凝剂，(阳离子脱色剂?)Talodura后来在原糖生产中的糖浆澄清中得到了应用。 在文献报道中有许多的文章是关于糖浆澄清的，包括Rein 和Cox(1987年)，Fok Hon-Jun(1989年)，和Smith等人（2000年）。 关于中间汁的澄清是非常少见的（即，在五效蒸发的第三、四效）。在中间汁中通过沉淀去除多糖、着色剂、色源物质、灰分和成垢物质，会减少末效的结垢，也相应地提高了糖的质量。糖业研究所（SRI）最近为澳大利亚以及国外的一些糖厂进行了大量的调查工作，主要是关于澄清中间汁和末效糖浆，来提高糖的质量和降低SO
2的含量。
实验室的研究在糖业研究所的实验室中进行了中间汁和末效糖浆的澄清实验，实验设计如下: ● 一系列化学添加剂与去除多糖、色素、灰分和浊度的关系● 工厂实验过程中收集的蜜洗蜜及澄清糖浆的晶体生长速率● 用化学方法和ｘ射线粉末衍射技术来分析在澄清过程中除去的成分独立实验中，在加石灰乳前，80℃时向糖浆样品中加入磷酸（250～500mg/kg固溶物）。在加入絮凝剂前，用高速剪切混合器对加灰的糖浆进行充气（aerated）。实验中所用到的絮凝剂（它们的平均水解程度）是A2100(5%),LT27AG(27%),A2120(30%),A2125(34%)。这些阴离子型絮凝剂的平均分子量是23×10
6。
澄清中段糖浆的结果表Ⅰ列出了澄清糖浆中的主要无机成分、浊度、色值等组成部分。● 澄清四效的糖浆，浊度降低了86％，但澄清三效的糖浆浊度仅降低了54％。● 在pH=7.8的状态下澄清，P2O5的残留量降到最低，但是CaO的含量却增长最大。● 在三效澄清糖浆，SiO2的含量显著增加。
表Ⅰ 在pH＝6.5和pH＝7.8时，用絮凝剂A2120，加入量为10mg/kg（固溶物），澄清中间汁（三效和四效）试验| 样品 | 锤度 | pH | 浊度在900nm | 色值（IU） | CaO(mg/kg固溶物) | MgO(mg/kg固溶物) | SiO2(mg/kg固溶物) | P2O5(mg/kg固溶物) |
| 原始三效糖浆 | 34.1 | 6.1 | 13 | 16000 | 2207 | 2163 | 257 | 55 |
| 澄清三效糖浆 | 34.5 | 6.5 | 6 | 15700 | 2422 | 2178 | 689 | 137 |
| 澄清三效糖浆 | 34.4 | 7.8 | 8 | 16500 | 3080 | 2107 | 689 | 11 |
| 原始四效糖浆 | 45.2 | 5.9 | 61 | 16800 | 2400 | 2235 | 241 | 53 |
| 澄清四效糖浆 | 45.0 | 6.5 | 8 | 16300 | 2435 | 2189 | 442 | 65 |
| 澄清四效糖浆 | 45.2 | 7.8 | 9 | 15800 | 3214 | 2237 | 252 | 8 |
在中间汁的澄清中加入添加剂的效果调研在中间汁的澄清中加入化学物质去沉淀成垢物质和其它成分的影响。另外，还调查了在中间汁澄清中加入其它化学物质，对降低色值、多糖成分的效果。 去除结垢成分在制糖过程中，大多数的草酸盐及乌头酸盐离子存在于蔗汁及后续的糖加工工艺中。结果不易产生自发的化学反应。而加入游离的草酸和乌头酸应易于促使与游离的钙离子发生沉淀，从而影响酸的残留量。在加入草酸和乌头酸的情况下澄清三效和四效的糖浆。试验结果见表Ⅱ:● 在中间汁中加入草酸会影响SiO2的溶解度。在一定程度上，此项研究证实了最近的另一项研究，在草酸钙和无定形SiO2的混合物中,草酸钙或促进或抑制SiO2的聚合，这依赖于最初草酸钙或蔗糖的浓度。他们的研究表明，热交换器表面结垢的组成和数量取决于蔗糖的浓度、最初草酸钙和SiO2的浓度以及草酸钙和SiO2的过饱和度。在第三效澄清中加入乌头酸，SiO2的量会有明显的增长，而在第四效澄清中加入乌头酸，SiO2的含量却有显著的降低。
表Ⅱ 在澄清中间汁的过程中加入添加剂对SiO2 浓度的影响| 糖浆 | 添加剂 | 添加剂的浓度，mg/L | SiO2 的浓度，mg/kg固溶物 |
| 三效（2000 年） | 无 | 无 | 320 |
| | 草酸 | 20 | 577 |
| | | 50 | 256 |
| | | 100 | 468 |
| 三效（2001年） | 无 | 无 | 607 |
| | 草酸 | 20 | 783 |
| | | 50 | 665 |
| | | 100 | 816 |
| | 乌头酸 | 100 | n.d. |
| | | 200 | 737 |
| | | 400 | n.d. |
| 四效（2000年） | 无 | 无 | 130 |
| | 草酸 | 20 | 245 |
| | | 50 | 222 |
| | | 100 | 282 |
| 四效（2001年） | 无 | 无 | 677 |
| | 草酸 | 20 | 431 |
| | | 50 | 487 |
| | | 100 | 538 |
| | 乌头酸 | 100 | 204 |
| | | 200 | 194 |
| | | 400 | 97 |
n.d.＝未测定 表Ⅲ列出了在不同澄清阶段加入有机酸的效果，在已处理过的三效澄清糖浆中的总有机酸量比处理前减少了，而在处理过的四效澄清糖浆中的总有机酸量比处理前增加了。总有机酸的量增加或许是由于化学添加剂的加入使高浓度糖浆中蔗糖降解。在三效糖浆澄清时加入50mg/kg固体草酸，澄清结束后的糖浆中草酸的含量降低约50％。进一步的实验结果并不一样，在四个糖浆样品中分别加入20，50，100mg/kg的草酸。尽管在三效糖浆中加入50mg/Kg草酸，澄清后的糖浆中草酸量降低了，相对于之所报道的降低约50％的值，对照组的值在3～27％之间波动。据推断，澄清前糖浆组分的不同影响了澄清后糖浆中的残余草酸量。
表Ⅲ 中间汁澄清时有机酸的浓度| 添加剂 | 草酸(mg/L) | 乌头酸(mg/L) | 柠檬酸(mg/L) | 葡萄糖酸(mg/L) | 苹果酸(mg/L) | 琥珀酸(mg/L) | 乙醇酸(mg/L) | 总有机酸（mg/L） |
| 三效 | |
| 无 80 | | 2188 | 626 | 424 | 790 | 135 | 116 | 4359 |
| 草酸（50mg/kg） | 39 | 1919 | 628 | 376 | 691 | 96 | 55 | 3804 |
| 乌头酸（200mg/kg） | 72 | 1975 | 396 | 296 | 493 | 85 | 99 | 3416 |
| 亚硫酸（150mg/kg） | 63 | 1915 | 837 | 509 | 549 | 80 | 58 | 4011 |
| 四效 | |
| 无 56 | | 1672 | 417 | 260 | 375 | 61 | 34 | 2875 |
| 草酸（50mg/kg） | 62 | 2168 | 207 | 167 | 392 | 66 | 35 | 3097 |
| 乌头酸（200mg/kg） | 82 | 2543 | 260 | 238 | 436 | 82 | 80 | 3721 |
| 亚硫酸（150mg/kg） | 84 | 2532 | 431 | 316 | 477 | 80 | 69 | 4058 |
X射线荧光（XRF）和X射线粉末衍射（XRD）分析浮渣样品对加入了包括草酸和乌头酸在内中段糖浆澄清的六种样品的沉淀物进行了XRF和XRD分析研究。XRF分析表明，CaO，SiO2，P2O5，Fe2O3和MgO是浮渣样品中的主要氧化物。XRD数据的解译分析结果表明，所有浮渣样品是微晶型的，而草酸钙，方解石，羟（基）磷灰石是浮渣样品中的主要晶体物质。 中间汁中的有色物质及多糖对在中间汁中加入多种化合物来降低色值和多糖类物质进行了研究。表IV列出了加入不同化合物到中间汁中的澄清效果，加入的试剂有阳离子型的聚合物（聚胺（C573）和聚甲醛（WTS PS 5110），二乙胺乙烷（DEAE）蔗渣，在4效糖浆中加入效果较明显。结果表明：● 加入DEAE蔗渣与对照试样相比能降低色值高达15％，对多糖类物质几乎没有影响。● 加入C573能降低色值46％，降低多糖类物质10％。● 加入WTS PS 5110能降低色值40％，降低多糖类物质20％。结果表明，在高添加量下，WTS PS 5110在降低色值和多糖类物质中有较好的絮凝作用，然而C573只对降低色值有较好作用。在低添加量下几乎没有作用。聚胺的最大允许剂量（美国食品药物管理局法规）是300ppm。聚甲醛的限制量还不太清楚。
表Ⅳ 添加剂对中间汁色值和多糖分的影响| 添加剂 | 添加剂的浓度（％v/v） | 色值（IU）（降低％） | 多糖总量（mg/Kg固溶物）（降低％） |
| | | 三效糖浆 | 四效糖浆 | 三效糖浆 | 四效糖浆 |
| 无（即对照组） | 无 | 14300 | 15500 | 3890 | 4664 |
| DEAE蔗渣（％w/v） | 1.00 | 13800(3.5) | 13400(13.5) | n.d. | n.d. |
| DEAE蔗渣（％w/v） | 2.00 | 12200(14.7) | 13400(13.5) | 3853(1.0) | 4466(4.3) |
| C573（聚胺） | 0.06 | 10200(28.7) | 11200(27.7) | n.d. | n.d. |
| C573（聚胺） | 0.08 | 9120(36.2) | 8380(45.9) | 3686(5.2) | 4185(10.3) |
| WTS PS 5110(聚甲醛) | 2.00 | 9320(34.2) | 9520(38.6) | 3096(20.4) | 3934(15.7) |
n.d.=未测定
末效澄清的结果在pH＝6.5时，加入10mg/kg的高水解性的絮凝剂，可以最大限度地降低浊度。随着pH值的增长，浊度的降低量减少。在糖浆澄清中加
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