甘蔗制糖原理与技术第二分册蔗汁清净课件重点

甘蔗制糖原理与技术甘蔗是一种传统的糖料作物，其含糖量很高，因此被广泛用于制糖。

甘蔗制糖原理与技术是指将甘蔗中的蔗糖提取出来制成糖的过程，下面将对其进行详细解析。

一、甘蔗制糖的原理甘蔗中含有丰富的蔗糖，蔗糖是一种二糖类糖分，由葡萄糖和果糖组成，其分子式为C12H22O11。

在甘蔗中，蔗糖分子由数万个分子所组成的组合体，称为多聚糖。

制糖的主要原理是将甘蔗中的蔗糖分子进行分离，得到纯度高的单一蔗糖。

其具体流程如下：1.采摘：甘蔗一般在成熟之后采摘，应选择质量好、外观完整、收获适时的甘蔗。

采摘后应立即进行加工，以免甘蔗的质量受到影响。

2.破碎：将甘蔗放入破碎机中，将甘蔗压碎，使其细胞破裂，将蔗汁挤出。

破碎后的甘蔗中含有很多汁液，蔗汁含有大量的蔗糖。

3.净化：蔗汁经过过滤器和沉淀池，去除杂质和悬浮物，得到清澈的蔗汁。

4.澄清：澄清可使蔗汁更加清澈，排除蔗汁中的杂质和浑浊物，同时能减少后续加工工序中的污染。

澄清可分为化学澄清和物理澄清两种方式，化学澄清是利用化学药剂促进蔗汁中杂质沉淀，物理澄清则是采用离心分离的方法获得较好澄清效果。

5.浓缩：将蔗汁经过多效蒸发器进行蒸发，使其浓缩，达到一定浓度。

浓缩可使蔗糖浓度更高，提高后续操作的效率。

同时，浓缩也能够较好地保留蔗汁中的营养成分，提高糖的品质。

6.结晶：蔗汁浓缩后，需要将其中的蔗糖结晶出来，这一过程称为结晶，通常是在真空结晶器中通过加热蒸发来调节结晶环境，得到纯度更高的蔗糖结晶体。

7.干燥：将蔗糖经过滤网后，再将其置于烘干机中进行干燥，使其含水量达到规定标准。

在干燥过程中，要注意控制烘干的温度和时间，减少糖的吸湿性和溶解性，提高其品质。

8.包装：糖制成后，需要将其分装并加以包装，可以保护糖的品质，提高其市场价值。

二、甘蔗制糖的技术甘蔗制糖的技术与设备则是制糖过程中不可缺少的一部分，其中包括以下内容：1.破碎机：甘蔗破碎机是将甘蔗压碎，使其细胞破裂，将蔗汁挤出的设备。

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、还原糖、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❖水分80~85%❖蔗糖分9~16%❖还原糖分0.3~3.0%❖有机非糖分0.5~1.2%❖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、还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避免其发生变化，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）还原糖对蔗糖的溶解度的影响则相反，还原糖含量越多，蔗糖溶解度越小，因此还原糖存在对煮糖有利（因此还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。

非糖分中的还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。

首先蔗糖水解成还原糖，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（还原糖、无机盐等－还原糖加速分解，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。

蔗糖生产的原料目前，制糖原料以甘蔗、甜菜为主。

一、甘蔗1.甘蔗的生长和特性1.1甘蔗的产区分布和生长条件甘蔗原生于热带地区，但在热带、温带和亚热带均有广泛分布。

甘蔗对土壤的适应性很强，台湾的望天田、沿海的碱矾田、珠三角的沙围田、金沙江的河坝地、四川的紫黑土，都是我国主要糖蔗产区的土壤条件。

1.2.甘蔗的植物学特性1.2.1甘蔗的形态和生长条件甘蔗属于被子植物门，单子叶纲，禾本科，甘蔗属。

根：有种根和茎根之分。

茎：由节和节间组成，输送水分和养分。

叶：由叶片和叶鞘组成。

花：圆锥形穗状花序。

种子：在热带地区可用种子繁殖，但多用种苗。

甘蔗的成熟是指蔗茎中糖分含量达到最高峰，蔗汁的品质达到最适于压榨制糖而言。

1.2.2甘蔗的品种甘蔗的品种有原生种和杂交改良中2大类。

原生蔗种以竹蔗为最古老，其它如广东的木蔗，台湾的红蔗，四川的芦蔗等都属原生种甘蔗。

甘蔗的改良种，有东爪哇蔗种，夏威夷蔗种，古巴蔗种，印度蔗种，美国运河点蔗种等。

我国甘蔗优良品种很多，各蔗区必须因地制宜，选用适合该地区的优良蔗种。

1.3.甘蔗茎部的植物解剖学由表皮、维管束及柔组织组合而成。

表皮致密，含木质素较多，与维管束构成“纤维”，柔组织主要是蔗髓，由薄壁细胞构成，是贮藏蔗汁的地方。

1.4.甘蔗纤维在压榨过程中的特性甘蔗的纤维分一般为10-16%，纤维分以外均为蔗汁。

纤维分榨后成为蔗渣。

纤维分的化学成分主要有：纤维素、聚戊糖、木质素和果胶质，还有少量灰分、蔗脂与蔗蜡、蛋白质等。

在压榨过程中，为了充分提取蔗汁，必须采用多重压榨及复式渗透。

2.甘蔗及蔗汁的主要成分及性质蔗汁中主要是水及固溶物（包括糖分及可溶性非糖分，糖分包括蔗糖、葡萄糖及果糖，非糖分有胶体物质、含氮物质、无机物、有机酸、色素、类脂、酶类、淀粉等）2.1蔗糖蔗糖是由葡萄糖和果糖通过异头体羟基缩合而形成的非还原性二糖。

2.1.1蔗糖的物理性质（1）溶解度蔗糖极易溶于水，其溶解度随温度的升高而增大。

甘蔗糖厂澄清基本原理（1）：混合汁的组成和性质一、混合汁的组成混合汁（压榨榨机榨出的蔗汁混合而成）的成分由于甘蔗的品种、土壤、气候、耕作情况和地区的不同而有差别。

我国南方地区甘蔗糖厂的混合汁的组分如下：水分80~85%蔗糖9~18%还原糖0.3~3.0%有机非糖分0.5~1.0%无机非糖分0.3~0.5%关于非糖分的进一步分析，目前我国还没有完整的分析数据。

二、混合汁的胶体性质存在于混合汁中的糖分和某些非糖分，就它们的分散程度来看，可以说，都是以溶解状态而存在的。

而另一部分非糖则带有一些胶体的性质。

所谓的混合汁，实质上应当是一种既含有溶液又有胶体分散的复杂体系。

在澄清过程中，除使一部分非糖沉淀析出外，还必须先将胶体破坏，才能使澄清过程顺利进行，从这个意义来说，澄清的中心问题也是一个胶体化学的问题。

因此，在讨论澄清的各种工艺问题之前，必须对混合汁的胶体化学性质有基本的了解。

（一）胶体的一般性质按照胶体化学的概念，分散粒子的大小在1至100毫微米之间者（1～100毫微米），都属于胶体分散体系，分散粒子更小则为溶液（离子或分子分散体系）。

在混合汁中，各种非糖分及夹杂物，都是以大小不同的粒子的形式分散而存在的，其中如泥砂、蔗糠、蔗蜡等夹杂物，其粒子大小约为50～0.1微米，均属粗分散体系的悬浮体，容易过滤除去。

部分有机非糖，如蛋白质、果胶、单宁、聚戊糖、色素及部分类脂，它们的粒子都在1～100毫微米之间，都属于胶体分散体系。

同时，因为它们都有不同程度的水化作用，所以又都是亲水胶体；至于无机非糖中的二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等，在混合汁中相应地生成的硅酸胶、氢氧化铅、氢氧化铁则均属于憎水胶体。

各种胶体所具有的基本性质如下：1．高度分散性如前所述，胶体的粒子直径介于1～100毫微米之间，所以它的分散程度是很高的。

这是胶体分散系的一个最基本的性质。

胶体的其它性质也都与这种高分散性有关。

例如极高的分散性使得胶体体系具有一定的动力稳定性和扩散能力。

甘蔗制糖的生物学知识1 甘蔗制糖过程介绍甘蔗制糖乃是将蔗汁榨取出来，再经过提炼制作的糖精。

蔗汁的榨取是将甘蔗原汁榨出来再加入石灰沉淀，将杂质沉淀，然后将清澈的汁液用碳性滤器过滤，这种过程叫做蒸馏分流；滤后的汁液又叫做蒙蔗汁或蔗汁，就可以进行糖果和制糖生产制作了。

2 甘蔗制糖原理甘蔗制糖过程，是蔗汁经由提炼制作出糖精。

该过程主要以铬酸酯为催化剂，将Cane糖赋形成糖精，Cane糖的定义是将蔗汁经沉淀、滤过后，细胞壁的淀粉糖解，糖盐、蛋白质等物质分离出来构成的液体，其中以水糖为主要成分而构成的悬流液称为蔗糖汁。

经过提炼精制后，形成糖清、糖浆、糖精等多种不同浓度的甘汁产品。

3 甘蔗制糖中含有的成分甘蔗中的主要成分是碳水化合物，包括多糖和蔗糖，也含有其它的淀粉，脂肪，蛋白质，矿物质，微量元素和氨基酸。

其中，氨基酸是人体所必需的重要营养物质，它会带来好的营养状态，可以调节消化，增强免疫力，还可以帮助人体对外界的刺激和伤害有特殊的调整作用，有助于人体健康。

4 甘蔗制糖利弊甘蔗制糖有口感好，营养丰富的优点，但生产过程中又存在一些负面影响。

甘蔗制糖过程中会产生一些污染物，长期排放，会给生态环境带来一定的污染。

同样，甘蔗制糖所需要的化学品也是不可少的，会加重对环境的压力。

5 甘蔗制糖的知识认知甘蔗制糖是榨取蔗汁，经过提炼精制制作出的糖精，该过程受到铬酸酯的催化connt始。

甘蔗中的主要成分是碳水化合物，包括多糖和蔗糖，也含有其它的淀粉，脂肪，蛋白质，矿物质，微量元素和氨基酸。

经制糖工艺技术发展，大量的污染物，化学品已可实现不排放技术，但存在有一定的负面影响，要注意环境保护。

《甘蔗制糖原理与技术》复习思考题第二分册蔗汁清净第一章蔗汁成分及物化性质*1. 澄清工段的基本任务和要求2. 蔗糖的物理性质3. 蔗糖的主要化学性质4. 还原糖的物理5.还原糖的化学性质*6. 还原糖在什么条件下发生分解？分解后出现什么产物，对制糖有什么影响？*7. 蔗汁中有哪些主要非糖分？在澄清过程中如何除去，对整个制糖过程有何影响？第二章蔗汁提净的胶体与表面化学*1. 蔗汁胶体的稳定因素，从胶体化学观点理解提净机理*2. 糖厂常用的澄清剂及其作用*3. 名词解释胶体的凝聚、等电点、盐析作用、高分子化合物、溶液、溶胶、美拉德反应、蔗糖的转化、电动电位、絮凝作用、絮凝剂第三章糖与氨基酸的分解动力学1. 了解糖液的降解与pH及温度之间的关系2. 了解还原糖及氨基酸分解的动力学基本知识第四章石灰法清净技术1. 石灰法工艺流程及工艺参数，各种加灰法的优缺点2. 加灰的作用3. 加热的作用《甘蔗制糖原理与技术》复习思考题第二分册蔗汁清净第五章亚硫酸法澄清技术*1. 试述几种不同亚硫酸法的工艺流程、工艺参数及其特点*2. 试从亚硫酸及亚硫酸钙的性质阐述硫熏中和过程、硫熏中和pH的确定及其对生产过程的影响。

*3. 亚硫酸法存在的问题及其改进措施4. 亚硫酸法糖厂如何确定清净效果？5．顽性蔗汁如何处理？*6. 名词硫熏中和、清净效率、顽性蔗汁、预灰《甘蔗制糖原理与技术》复习思考题第二分册蔗汁清净第六章碳酸法清净技术*1. 掌握几种典型的双碳酸法工艺流程及其工艺参数，优缺点。

*2. 一碳饱充过程及其工艺条件。

*3. 一碳饱充与二碳饱充的作用有什么不同？工艺条件有什么区别？4. 碳酸法澄清过程加灰量上与亚硫酸法有何区别？*5. 碳酸法与亚硫酸法澄清效果的比较*6. 名词：碳酸饱充、全汁过滤第八章离子交换澄清法1. 离子交换树脂的种类及特点2．影响离子交换平衡的因素* 3. 简述离子交换树脂在制糖过程中的应用*4. 名词交换容量、离子交换平衡常数、分配系数第九章精糖的清净方法1. 了解精糖的质量指标2. 原糖有哪些质量指标？* 3. 国内外几种主要生产精糖的方法第二册-蔗汁清净第二章胶体的凝聚：从外界加入某些因素，使微粒消除带电现象或消除了稳定剂的作用，分散微粒通过碰撞结合成聚集体而发生沉淀，体系遭到破坏，这种现象称为凝聚。

第二分册蔗汁清净第一章蔗汁成分及物化性质1、还原糖在什么条件下发生分解？分解后出现什么产物，对制糖有什么影响？2、蔗汁非糖分中的胶体物质、含氮物、色素等主要包含哪些物质，它们对生产过程有什么影响？1、（1）在碱性条件下分解，最终形成各种复杂的色素，影响生成物的色泽，并影响混合汁和产品质量（2）在中性和弱酸性条件下分解，生成酸性物，使糖汁PH下降，色值增大，产生CO2，使糖膏发胀，产生热量，使糖蜜中蔗糖加速分解2、非糖分胶体物质：（1）果胶：果胶产生果胶酸，与石灰作用得到粘性大且难过滤的钙盐沉淀（2）树脂质：成为一种造蜜物质而影响糖分的回收（3）淀粉：淀粉水解溶入蔗汁成为糊精及低聚糖，影响蔗糖结晶（4）葡聚糖：影响糖度含氮物：（1）蛋白质：增大糖液的粘度，增加过滤的困难（2）氨基酸：一种对制糖有害的物质，影响糖分的收回（3）酰胺：产生氨气，使糖汁PH不稳定色素：（1）叶绿素、叶黄素：叶绿素在蔗汁中形成乳浊液分散在蔗汁中，或水解或叶绿酸、叶绿醇及甲酸，与石灰生成叶绿酸钙沉淀。

叶黄素分散在糖汁中。

（2）多酚类：易变成深色物质（3）生产过成中形成的色素：影响产物色度，影响产品质量第二章蔗汁提净的胶体与表面化学1. 从胶体化学观点理解提净机理蔗汁中的各种糖分及非糖分都以胶体状态分散存在，胶体溶液与真溶液有不同的特点，在进行澄清过程中的蔗汁中的各种成分既发生化学反应，也有以胶体为特征的各种物理化学变化。

糖厂提净蔗汁是利用絮凝汁及脱色剂，利用它们有某一定的PH对蔗汁中的胶体起混合、反应、凝聚、絮凝等几种作用，最后使蔗汁中的细小悬浮胶体杂质聚集成粗大的絮凝沉淀物，而得以从清汁中产生大量沉淀钙盐，这些沉淀具有良好的吸附作用，有助于澄清及除色。

此外，还发生一些酸碱中和、漂白及破坏色素的作用2. 糖厂常用的电解质及它们的特性（1）石灰CaO：微粒带正电，与负电胶体产生脱稳凝聚而电中和沉淀，生成蔗糖钙盐作用：中和有机酸、沉淀及凝聚非糖分、分解非糖分（2）SO2：生成CaSO3，吸附胶体非糖分抑制色素生成降低钙盐含量降低粘度（3）磷酸：与钙离子反应生成Ca3（PO4）2吸附大量可溶性钙盐微粒与钙离子架桥作用形成絮状物（4）CO2：与石灰生产CaCO3，是良好的吸附剂和助滤剂（5）聚合电解质：有机高分子絮凝剂，起絮凝架桥胶体粒子的作用无机高分子絮凝剂，聚合氧化铝3. 胶体稳定性的解除及凝聚可通过哪些途径？投加化学药剂，如高价电解质和高分子电解质等加入相反电荷的胶体加入强电解质调节PH加热，加速胶体粒子碰撞而凝聚4. 名词解释: 胶体的凝聚、等电点、盐析作用、高分子化合物、溶液、溶胶、美拉德反应、蔗糖的转化、电动电位、絮凝作用、絮凝剂胶体的凝聚：外界加入某些因素使微粒消除带点现象或清除稳定剂作用使胶体体系遭到破坏，分散的微粒聚集沉淀等电点：当溶液处于某PH时，可使正负电荷相等，胶体呈现电中性，该PH为等电点盐析作用：在高分子溶液中加入大量电解质，高分子物质析出高分子化合物：由多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在万以上的化合物溶液：由至少两种物质组成的同一稳定的混合物，被分散的物质分散于另一物质中溶胶：把分散介质为胶体的胶体分散体系称为溶胶，介质为固体则称为固溶胶美拉德反应：在碱性条件下，氨基酸与还原糖的分解产物发生反应生成胶体物质，色素类黑精电动电位：吸附层和扩散层分界面处的电位絮凝作用：未达到完全脱稳的微粒，在远距离处实现的聚集絮凝剂：可使液体中分散的细粒固体形成絮凝物的高分子聚合物第五章亚硫酸法澄清技术1. 试述几种不同亚硫酸法的工艺流程、工艺参数及其特点（1）碱性亚硫酸法（先灰后硫）特点：优点：非糖分沉淀比较完全，清净效率高，蒸发罐积垢少缺点：碱性条件下，沉淀物易发生水化作用，沉淀颗粒不结实，泥汁体积庞大，沉降过滤速度慢，增加钙盐含量和色值。