对提高亚硫酸法白砂糖质量的探讨（材料）_白砂糖的质量标准

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论文提要

亚硫酸法生产白糖的质量主要问题是色值和二氧化硫含量偏高，我国从2006年起规定一级白糖色值低于150IU，二氧化硫含量不高于30mg/kg。许多亚硫酸法糖厂为了提高一级糖产率，加强提高了二氧化硫硫熏强度，结果又导致二氧化硫含量偏高。按照新的国家标准，亚硫酸法糖厂要达到全产百分之百一级白砂糖，其对制炼工艺治理的技术要求是相当高的，尤其加强澄清工艺治理对生产一级白砂糖具有相当重要的作用。由于澄清工艺是制炼生产中第一道工序，它所生产出来的滤、清汁的质量好坏对后序蒸发、煮糖起着至关重要的作用。因此，本文着重讨论影响澄清工艺的因素和加强澄清工艺的治理。

对治理澄清工艺提高亚硫酸法白糖质量的探讨

我国从2006年起规定一级白糖色值低于150IU，二氧化硫含量不高于30mg/kg，饮料工业用糖更严格，要求二氧化硫含量不高于15mg/kg。对于现行的亚硫酸法工艺来说，原来处在151IU-170IU范围内的一级糖都将成为二级糖。特别是碰到严重干旱时会造成糖 1 厂澄清比较困难，以至产品的一级品率下降，二级品率比例增大。同时社会和食品卫生的发展趋势，要求逐步降低白砂糖的残留二氧化硫含量。现在已有有用户要求白砂糖残留二氧化硫低于10mg/kg，甚至无二氧化硫。这对广大亚硫酸法工艺糖厂使用来说是一个挑战。亚硫酸法澄清技术在白糖生产工业中是一种典型的蔗汁与糖浆清净脱色方法，由于该法具有设备较少，工艺流程比较简单、管理方便等特点，所以，这种澄清技术在我国制糖工业中得到比较广泛的应用。在新标准出台后，许多亚硫酸法糖厂都把提高一级糖产率，降低色值和二氧化硫含量作为最重要的治理目标，本文就围绕如何提高亚硫酸法白糖质量进行分析探讨。

一、亚硫酸法白糖色值和二氧化硫超标的问题成因分析 现行的亚硫酸法糖厂生产的白糖的蔗糖分都能达到产品理化指标的要求，只是非糖分指标无法达到要求，生产的白砂糖色值可达150IU左右，高时甚至超过200IU。新的白砂糖质量国家标准对于亚硫酸法糖厂来说，意味着原来处在151IU-170IU范围内的一级糖都将成为二级糖。许多亚硫酸法糖厂为了提高一级糖产率，加强提高了二氧化硫硫熏强度，结果又导致二氧化硫含量偏高。显然，要提高亚硫酸法糖白砂糖的质量，势必要降低产品色值和二氧化硫的含量。按照新标准，亚硫酸法糖厂要达到全产百分之百一级白砂糖，其对制炼工艺治理的技术要求是相当高的，尤其加强澄清工艺治理对生产一级白砂糖具有相当重要的作用。由于澄清工艺是制炼生产中第一道工序，它所生产出来的滤、清汁的质量好坏降低产品色值和二氧化硫的含量有相当重要的作用。要降低产品色值和二氧化硫的含量就必须从澄清工艺抓起。

（一）澄清工序包括将甘蔗混合汁加磷酸、预灰→一次加热（55-65℃）→通二氧化硫气体→加石灰乳中和到pH=6.8-7.2→二次加热（98-102℃）→沉降池→清汁与泥汁分离→滤、清汁等过程。该澄清工艺通过二氧化硫脱色和磷酸的辅助脱色作用达到澄清效果。

（二）二氧化硫在制糖过程中作用：

1、抑制蔗汁中细菌和酶的活动。

2、将有色的有机物的双键部分饱和，使它们的色泽变浅。

3、和石灰反应生成亚硫酸钙沉淀，将多种杂质（包括色素）吸附一起沉淀除去。

4、清汁中的亚硫酸可以减轻蒸发过程中的美拉德反应，减少色泽加深。

5、将高价铁化合物还原为低价铁，防止低价铁氧化成高价铁，使铁化合物颜色较浅。

6、白糖中的二氧化硫可以减慢酚类物和低价铁被氧化的速度，减缓白糖变色。

不难看出，白糖中的二氧化硫来自蔗汁硫熏和糖浆硫熏。蔗汁硫熏加入的二氧化硫大部分在澄清过程中形成亚硫酸钙沉淀而从滤泥排走，但也有少量存留在清汁中，其比例和澄清的工艺技术条件和操作管理有关。清汁中的二氧化硫在蒸发过程中部分随汁汽挥发，另有部分被氧化（成为三氧化硫和硫酸盐），但大部分是留在粗糖浆中。糖浆再次进行硫熏，其中的二氧化硫量增加。它们在煮炼过程中部分随汁汽溢去，部分被氧化，但大部分是形成亚硫酸钙沉淀和溶解性的亚硫酸氢钙、以及亚硫酸与有机物的化合物，存留在糖膏内。它们会以不同的形式进入到白糖产品，如晶体生长时将少量母液包裹在晶体中、沉淀物微粒混杂在产品中等。在白糖晶体表面有缺陷及细晶体较多时，这些现象比较严重。

制糖工艺要发挥二氧化硫有益的作用，又要防止白糖含二氧化硫过多，这是澄清工序必须解决好的技术难题。

（三）影响澄清效果的主要因素为如下几个方面：

1、当二氧化硫燃烧不稳定，甘蔗榨量不稳定时，则会导致二氧化硫用量偏高或偏低，并会造成中和pH波动较大，严重影响滤、清汁质量。

2、近年来，亚硫酸法工艺向高硫熏、高灰、高磷三高方向变化，不仅造成白砂糖含硫升高，灰份增大，而且生产成本增大。有些厂为了降低成品二氧化硫含量，采取降低硫熏强度而加大磷酸用量，结果造成沉降困难，滤泥量大，严重时也会使滤汁色值加深。

3、过度预灰。为了减少蔗糖转化，调高混合汁的预灰pH值，其结果也使得滤清汁色值升高。笔者做过研究，混合汁pH值一般在5.4-5.6之间，而预灰pH值每升高一个单位，经过一次加热后的滤、清汁色值会升高10左右。与不预灰有显著差异。而这部份的色素主要是可溶性酚盐，后续过程难以除掉。

4、硫熏强度和中和pH值。根据对硫磺消耗情况的调查发现，硫熏工艺指标大多数达不到规定要求，而岗位操作记录几乎都达到要求。硫磺消耗没有严格的交接制度和准确的消耗定额。这一现象反映出对燃硫岗位治理的疏忽。由于硫熏强度达不到规定要求，直接影响了滤、清汁的脱色效果和白砂糖色值。中和pH值各厂都比较重视，但不同品质、不同浓度的石灰乳对沉降后的滤、清汁的pH值及色值影响很大。通常石灰乳浓度大，有效氧化钙含量偏低会影响硫熏及中和反应的效果，导致滤、清汁的pH值升高及色值增加。

5、滤汁回流的影响。用无滤布吸滤机使滤汁通常回流到混合汁中进行再循环处理，这一流程过去在原料蔗质量好的情况下对清汁的质量和白砂糖的色值影响不大。但在新国标要求下，这一流程不再适应生产低色值，低二氧化硫含量白砂糖的要求。尤其在原料蔗质量不好的情况下，滤汁更不应回流处理。

7、加热温度的影响。加热温度尤其是二次加热温度的稳定与否关系到澄清效率的高低。二次加热温度必须稳定在98-105℃才能获得好的澄清效果。温度低于98℃则泥汁和胶体易于水化，沉降速度慢，浊度高，澄清效果差。

目前用pH值来控制糖浆硫熏是不科学的。应当改为用糖浆中的二氧化硫量来控制，如同蔗汁硫熏那样。因为糖浆pH值受到很多因素的复杂影响（甘蔗原料的成分、粗糖浆的pH值等），同一pH值下的糖浆含二氧化硫量会有较大的差别。因此，应当经常取硫熏前后的糖浆，用碘液滴定，测定它们的二氧化硫含量。因为糖浆颜色较深，可以只用5mL的样本，加20～30mL蒸馏水稀释，以便观看滴定的终点。应当将这个分析项目作为车间岗位的常规工作。积累较多的数据，将硫熏糖浆的二氧化硫量和白糖二氧化硫量联系起来，找出白糖二氧化硫量不超标的糖浆的极限硫熏量，据此进行操作控制。此值在不同时期会有差异。通常，5mL硫熏糖浆消耗碘液不应超过4mL。这也是衡量澄清效果是否良好的一个重要标志。清汁较好者10mL澄清汁耗碘液低于3mL，中等的为3～4mL，较差的超过4mL，个别清汁在澄清不正常时，此值会高于5mL。如果发现此值偏高，必须尽快找出原因，采取措施改进。

清汁中残留二氧化硫多，有时是由于甘蔗的质量不好，不新鲜，本身的酸度大，胶体物质多，以及石灰质量不好，影响亚硫酸与钙反应不完全。但在很多情况下，是由于清汁pH偏低或波动大，使清汁中残留大量溶解性的亚硫酸氢钙。另一重要原因是二次加热温度偏低或波动大。必须加强对澄清技术条件的控制，力求适当和稳定，这是亚硫酸法工艺的极重要环节。在蔗汁质量良好的情况下，应当用偏高的清汁pH值，例如7.2～7.3，绝不要出现7.0以下。同时要尽可能稳定。二次加热的温度不可低于100℃。

二、治理澄清工艺提高亚硫酸法白糖质量的方法探讨

（一）采用仪器仪表自动检验、记录和控制澄清工序。澄清工艺治理重点是工艺指标控制要准确，如硫熏强度、预灰及中和pH值、一、二次加热温度等工艺指标控制要准。同时泥汁沉降要快，分离要快，才能减少色值的生成，获得良好的清汁。二次加热温度不稳定，起因是一次加热温度波动大。一次加热使用后效蒸发罐的汁汽，汽凝水排除易发生问题，排水不良必然造成温度偏低和波动。另一方面，蔗汁流量不稳定和蒸发汽压不稳定，也是加热温度不稳定的常见原因。用自动仪器连续记录，利于检查和控制。

中和pH 控制很重要，人工控制的波动较大，采用自控装置稳定控制澄清技术条件，是提高糖厂技术管理水平的重要环节。

（二）增加对混合汁色值和浊度的分析测定，根据混合汁质量变化采取有效的应对措施。澄清工艺指标和澄清原材料的用量应随混合汁质量变化做出相应调整。通过几个榨季的努力，建立澄清原材料（如硫磺、磷酸、石灰乳、絮凝剂）的用量随混合汁质量变化的工作曲线，以便于指导生产。

（三）加强对燃硫岗位的治理，健全岗位交接班制度。每班要有准确的硫磺消耗记录，根据硫磺消耗记录和混合汁重量可以算出该班的平均硫熏强度是否达到工艺要求。燃硫岗位操作工应提供稳定的燃硫效果和硫熏强度。澄清工段过去治理的注重力集中在中和岗位，这是片面的，燃硫岗位也是澄清工艺的核心，应抓紧管好。

（四）适度预灰。假如磷酸是在一次加热前加入，则预灰pH值控制在高于混合汁pH值0.5-1.0为宜，即pH值为6.0-6.5。假如磷酸是在一次加热后加入，则最好不预灰。这样做可以减少因预灰加热引起的色值增加。

（五）强化中和反应，稳定中和pH值。硫熏后中和反应是否完全彻底，关系到二次加热后中和汁是否产生滞后反应和获得良好清汁的要害。中和反应完全彻底是不会产生滞后反应，并能获得良好的清汁。过去在中和反应或多或少存在一些问题，如滤、清汁pH值偏离中和pH值越远，则滞后反应越严重，滤、清汁质量越差。反之可以说明中和pH值控制不稳定，pH值控制失实。要使硫熏后中和反应完全彻底，应使用较低的石灰乳浓度，一般不超过8波美度，最好在6波美度为宜。可以在中和反应罐后增加电动搅拌或管道搅拌器以强化中和反应。亚硫酸法工艺中和pH值通常应控制在使清汁的pH值达到7.1-7.3时为宜，并保持稳定。

（六）用无滤布吸滤机使滤汁回流往往造成清汁色值升高。因此，滤汁不应回流到混合汁中进行循环处理，而应采用平流式沉降器单独处理或单独进行上浮处理。在原料蔗质量不好的情况下，赤砂糖回溶也要慎重，应经过脱色处理再回煮甲糖。否则亦会造成白砂糖色值偏高。

（七）将6528蔗汁澄清剂与磷酸按1：1分别加入到混合汁中，对蔗比总用量为300ppm左右。在不改变原有工艺流程，不改变工艺指标前提下，泥汁沉降速度加快，滤泥带走糖份减少，清汁蒸发热稳定性提高，纯度降减少，白糖一级品率明显提高。不仅降低了原材料成本，而且经济效益显著。武鸣香山糖厂将6528蔗汁澄清剂与磷酸按1：1分别加入混合汁中，对蔗比总用量为400ppm左右，清汁pH值控制在7.2-7.4范围内，前后5天对比结果表明除滤、清汁司丹默色值指标高于未使用6528蔗汁澄清剂前外，其成品白砂糖的色值，含硫量，电导灰份均低于未使用6528蔗汁澄清剂前的指标。使用6528前，小于130IU色值白砂糖占69.27，130-150IU色值白砂糖占31.17，使用6528后，小于130IU色值白砂糖占90.13，同比提高20.86，130-150IU色值白砂糖占9.87；含硫量在使用6528前，小于15mg/L白砂糖占50，大于15mg/L白砂糖占50，使用6528后，小于15mg/L白砂糖比例占82.86，同比提高32.86，大于15mg/L白砂糖占17.14；电导灰份在使用6528前，小于0.06白砂糖占76.62，大于0.06白砂糖占23.38，使用6528后，小于0.06白砂糖占96.28，同比提高19.66，大于0.06白砂糖占3.72。吸滤机在使用6528后，每班从使用前的10台降低到8台。这些数据说明，使用6528蔗汁澄清剂可以明显提高成品白砂糖质量，起到节能降耗，增加经济效益的目的。

（八）在糖浆中加入氧化剂如臭氧或过氧化氢，进一步将有色物氧化和分解，并将糖浆中的二氧化硫大部分氧化除去。国内外都对糖浆用氧化剂处理进行过大量的研究工作，它没有副作用，流程简单，效果明显。应用这些措施可以将白糖二氧化硫降低到 5 mg/kg以下。

除了上述澄清工艺治理措施外，还应加强煮糖工艺的治理，这方面也有很多论述可供参考，只要认真去抓去管，在新的国家标准要求下，亚硫酸法糖厂要达到全产百分之百一级白砂糖仍然是可行的。