白糖存放时的变色和结块问题.doc
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1、白糖存放时的变色和结块问题1、白糖存放时的变色白糖长期存放时色泽会逐渐变黄变深,这是一种普遍性的现象。近年来由于糖厂贮存白糖的时间延长及用糖户对白糖质量的要求提高,一些糖厂因白糖变色而造成经济损失。这已成为糖厂的重要技术问题,需要采取有效措施解决。英国专家Shore对糖产品的有色物进行了深入的研究,结果说明,不论是那一种糖,甚至是精炼糖,在长期存放时特别是在温度较高时,都不可避免地发生某些化学反应,使色泽逐渐变深,只是速度和程度不同而已。亚硫酸法生产的白糖会变黄是人所共知的。国内糖业界有一种说法:白糖存放时色泽加深,是由于生产过程中加入的二氧化硫对色素的漂白作用是暂时的,以后色素复原就使白糖变
2、黄;白糖含二氧化硫多者,变色较快。这种说法并不确切,而且部分是误解。碳酸法生产的白糖也会变黄,有些碳酸法白糖的变色还较快。国外也有这种情况,印度专家曾在1970年代和1990年代进行研究,都说明该国碳酸法生产的白糖存放时的变色相当快。因此,问题不在于亚硫酸法还是碳酸法。广东不少用亚硫酸法生产的质量良好的白糖,特别是炼糖生产的优级糖,存放几年也很少变色。碳酸法生产的白糖的质量一般较好,但也有些产品在存放时变色。白糖存放时的变色是它所含的各种微量杂质受空气氧化而产生的。变色的程度主要决定于杂质的种类和数量,杂质越多,变色越快、越明显。机制红糖在放置几个月后甚至变成深黑色。白糖变色的速度与温度有极大
3、关系:温度越高变色越快。广东江门甘化厂曾对白糖变色问题进行了详细的研究。将碳酸法白糖样本分别在不同温度下存放,经过数天后测定其色值,算出白糖的增色率,它与温度的关系如下表。存放时间天天1天 温度402.01.511.6 509.125.353.0 6010.626.858.6 7019.355.2121.1广西贵糖集团也曾进行过详细研究。一种碳酸法优级白糖原来的色值为59IU,在40下放11天无增色,但在60下放一天即增色6.6%,在73放一天增色15.8%;在这两个温度下放11天,糖的色值分别增加到90和275IU。高温对白糖变色的加速效应是和多数化学反应一致的,如蔗糖转化和还原糖分解等许多
4、常见的化学反应,都随温度升高而大大加快。白糖存放时的变色是由于它所含的各种杂质受空气氧化形成了深色的物质。在基本干燥的情况下,白糖的变色不是由于细菌的作用。结晶糖中的色素及能够形成色素的物质的主要成份是酚类物、氨基氮和铁。酚类物是影响白糖色泽和色值的最重要因素,它是由甘蔗原料带入的。酚类物易被氧化和产生缩聚反应,生成深色的高分子物质,由黄色至红棕色。这是一种普遍的自然现象,例如切开的水果在空气中逐渐变黄至红色,旧报纸日久变黄等。酚类物含量高的白糖的变色较快。克拉克的研究发现,阿魏酸(一种酚酸)是精糖存放时变色的重要成份。白糖中的氨基氮化合物主要是还原糖与氨基酸反应(褐变反应)生成的类黑精。在制
5、糖过程中还原糖分解及它与氨基酸反应较强时、以及赤糖回溶糖浆回煮白糖时,产品中的氨基氮含量较高。这些物质都能被氧化而缩聚形成高分子量的深色物质。铁是影响白糖颜色的另一重要因素。铁和各种有机物结合形成深色的络合物,这是糖品中色素含量不多而颜色相当深的主要原因之一。铁的化合物有二价和三价两种,二价铁化合物色泽较浅,而三价铁化合物的颜色深得多。蓝黑墨水在空气中变黑就是由于二价铁氧化成三价铁化合物。白糖中的铁最初以二价存在(由于生产过程中并存亚硫酸的还原作用),但以后会氧化成三价铁。优质的白糖含铁量很低,约0.20.5mg/kg,但也有些白糖含铁量超过1mg/kg。含铁量高的糖在存放时会很快变深色。例如
6、我们从不同糖厂采集的个白糖样本放在不密封的瓶中在室温下放两个月,它们的最初色值、后期色值及其含铁量如下表。序号含铁量 ppm最初色值 IU后期色值 IU色值增加11.01491953121.11592032831.51532476142.11702957353.315735912863.417138312474.1175400129这些白糖样本原来的色值相差并不大。但在两个月后,含铁量高的白糖的色值明显较高,后三个含铁量高的白糖的色值增加超过100%,增幅很大。广西大学制糖研究所近年分析了广西多个白糖样本,其中含铁1.282.23mg/kg者,存放时明显变色;而含铁约0.7mg/kg者,变色很
7、小。在制糖生产过程中,糖汁不断接触铁器,会将铁逐渐腐蚀溶解,特别在酸性的情况下。混合汁中的铁在良好的澄清处理中被大部分除去。但如果糖浆的pH值偏低,特别是硫熏到pH6.0以下,煮糖系统各种物料的含铁量又逐渐增加。由低pH的糖浆煮出来的糖虽然初时看来较白(由于糖汁中的色素本身随pH变色,有类似pH指示剂的变化),但不久就明显变黄。糖浆硫熏pH越低,这个问题就越明显。不少糖厂都有这种经验教训,但现在仍有一些厂有此问题。主要原因往往是澄清未搞好,清汁色值高,想通过压低二次硫熏pH来“弥补”,但它只起到表面的暂时的作用,时间稍长后就适得其反。应当注意煮炼间所用热水的质量。它们主要是后效蒸发罐等的汽凝水
8、,正常时pH值接近7.0,含铁量很低。但有些糖厂清汁pH偏低或蒸发罐跑糖,汽凝水pH大幅度下降,低于5.0甚至低于4.0,水中含大量铁或铁锈,明显降低了白糖的质量。此外,个别糖厂曾因用酸洗罐后没有彻底洗净,糖浆含铁量增加,白糖含铁量较高,存放两个月后就变得很难看。2、关于白糖变色的讨论大量的研究和实践都证明,二氧化硫能抑制糖液和白糖中不饱和有机物的缩聚反应,抑制Maillard反应,减少物料色值的增加。白糖存放时的变色是氧化作用,二氧化硫因有还原性,能减弱氧化作用,减少白糖的变色。这些都是国外普遍认同的。因此,欧洲和苏联的甜菜糖厂虽然清净效率很高,但还相当普遍地使用清汁硫漂和糖浆硫漂。国内过去
9、有些不同说法,但并没有数据可供证明,属于误解,应予更正。白糖中的二氧化硫减慢了白糖中杂质的氧化和变色;但在较长时间后,二氧化硫逐渐被氧化而消失,白糖的氧化增色就变快,因而白糖存放后期色值增加得更快。应当将二氧化硫的有益作用和糖浆pH低的不良影响区分开来。后者会增加铁器的腐蚀和溶解,导致白糖含铁量高,变色加快。这是酸的不良作用,并不是二氧化硫的问题。在用糖浆硫熏时,应两方面兼顾。国外常用亚硫酸盐来避免酸的影响。总的来说,白糖存放时的变色是它所含的杂质被氧化形成的。这些杂质原来对可见光的吸收较弱,故色泽不深。但它们多数都较强地吸收紫外线。酚类物及还原糖分解生成的醛类、酮类及各种含双键的不饱和有机物
10、 (它们都能产生缩聚反应形成高分子物质),都对某些波长的紫外线有较强的吸收。因此,测定白糖对紫外线的吸收光谱有助于了解它所含的色素前身不饱和有机物的功能团和相对数量,有助于对白糖变色问题的进一步研究。碳酸法澄清对酚类物的除去率较高,而且较完全地除去了对白糖质量影响较大的高分子有色物,因而产品的最初色值和观感都较好。但为什么一些产品还有较明显的变色问题呢?看来主要是由于碳酸饱充的碱度或温度较高,或经过时间 (包括沉降与过滤时间) 较长,导致还原糖分解或与氨基酸反应,形成类黑精或其它醛、酮类物质,它们在以后的蒸发煮糖过程中继续发生缩聚反应,并有微量进入白糖中。存放时再被氧化而变深色。一些碳酸法糖厂
11、使用单层沉降器,强碱性的蔗汁温度较高、停留时间较长,较易出现这个问题。如果将赤糖回煮甲糖,会有较多的这类物质返回甲糖母液,影响较大。应当注意,这类物质不同于蔗汁中原有的色素,即使再通过碳酸法饱充处理,色素的除去率也不高,反而会因再经过高碱性和高温(蒸发罐中)而促进其缩聚反应,增大不良影响。多个碳酸法糖厂都体会到,赤糖回煮对白糖变色有较大影响。碳酸法生产的白糖和亚硫酸法的产品的外观有差异,亦和此有关。一方面,良好的碳酸法白糖很少高分子色素,且不溶物较少,故外观清而白;亚硫酸法白糖一般含有微量高分子色素,且不溶物较多,外观略带淡黄色或浅灰色;但质量较低的碳酸法白糖或在长期存放后,却带较明显的黄色,
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