白糖存放時(shí)的變色和結(jié)塊問(wèn)題

白糖存放時(shí)的變色和結(jié)塊問(wèn)題1、白糖存放時(shí)的變色白糖長(zhǎng)期存放時(shí)色澤會(huì)逐漸變黃變深，這是一種普遍性的現(xiàn)象。近年來(lái)由于糖廠貯存白糖的時(shí)間延長(zhǎng)及用糖戶對(duì)白糖質(zhì)量的要求提高，一些糖廠因白糖變色而造成經(jīng)濟(jì)損失。這已成為糖廠的重要技術(shù)問(wèn)題，需要采取有效措施解決。英國(guó)專家Shore對(duì)糖產(chǎn)品的有色物進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果說(shuō)明，不論是那一種糖，甚至是精煉糖，在長(zhǎng)期存放時(shí)特別是在溫度較高時(shí)，都不可避免地發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，使色澤逐漸變深，只是速度和程度不同而已。亞硫酸法生產(chǎn)的白糖會(huì)變黃是人所共知的。國(guó)內(nèi)糖業(yè)界有一種說(shuō)法：白糖存放時(shí)色澤加深，是由于生產(chǎn)過(guò)程中加入的二氧化硫?qū)ι氐钠鬃饔檬菚簳r(shí)的，以后色素復(fù)原就使白糖變黃；白糖含二氧化硫多者，變色較快。這種說(shuō)法并不確切，而且部分是誤解。碳酸法生產(chǎn)的白糖也會(huì)變黃，有些碳酸法白糖的變色還較快。國(guó)外也有這種情況，印度專家曾在1970年代和1990年代進(jìn)行研究，都說(shuō)明該國(guó)碳酸法生產(chǎn)的白糖存放時(shí)的變色相當(dāng)快。因此，問(wèn)題不在于亞硫酸法還是碳酸法。廣東不少用亞硫酸法生產(chǎn)的質(zhì)量良好的白糖，特別是煉糖生產(chǎn)的優(yōu)級(jí)糖，存放幾年也很少變色。碳酸法生產(chǎn)的白糖的質(zhì)量一般較好，但也有些產(chǎn)品在存放時(shí)變色。白糖存放時(shí)的變色是它所含的各種微量雜質(zhì)受空氣氧化而產(chǎn)生的。變色的程度主要決定于雜質(zhì)的種類和數(shù)量，雜質(zhì)越多，變色越快、越明顯。機(jī)制紅糖在放置幾個(gè)月后甚至變成深黑色。白糖變色的速度與溫度有極大關(guān)系：溫度越高變色越快。廣東江門甘化廠曾對(duì)白糖變色問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究。將碳酸法白糖樣本分別在不同溫度下存放，經(jīng)過(guò)數(shù)天后測(cè)定其色值，算出白糖的增色率％，它與溫度的關(guān)系如下表。存放時(shí)間２天５天1０天

溫度40℃2.01.511.6

50℃

9.125.353.0

60℃

10.626.858.6

70℃19.355.2121.1廣西貴糖集團(tuán)也曾進(jìn)行過(guò)詳細(xì)研究。一種碳酸法優(yōu)級(jí)白糖原來(lái)的色值為59IU，在40℃下放11天無(wú)增色，但在60℃下放一天即增色6.6%，在73℃放一天增色15.8%；在這兩個(gè)溫度下放11天，糖的色值分別增加到90和275IU。高溫對(duì)白糖變色的加速效應(yīng)是和多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一致的，如蔗糖轉(zhuǎn)化和還原糖分解等許多常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)，都隨溫度升高而大大加快。白糖存放時(shí)的變色是由于它所含的各種雜質(zhì)受空氣氧化形成了深色的物質(zhì)。在基本干燥的情況下，白糖的變色不是由于細(xì)菌的作用。結(jié)晶糖中的色素及能夠形成色素的物質(zhì)的主要成份是酚類物、氨基氮和鐵。酚類物是影響白糖色澤和色值的最重要因素，它是由甘蔗原料帶入的。酚類物易被氧化和產(chǎn)生縮聚反應(yīng)，生成深色的高分子物質(zhì)，由黃色至紅棕色。這是一種普遍的自然現(xiàn)象，例如切開(kāi)的水果在空氣中逐漸變黃至紅色，舊報(bào)紙日久變黃等。酚類物含量高的白糖的變色較快。克拉克的研究發(fā)現(xiàn)，阿魏酸(一種酚酸)是精糖存放時(shí)變色的重要成份。白糖中的氨基氮化合物主要是還原糖與氨基酸反應(yīng)(褐變反應(yīng))生成的類黑精。在制糖過(guò)程中還原糖分解及它與氨基酸反應(yīng)較強(qiáng)時(shí)、以及赤糖回溶糖漿回煮白糖時(shí)，產(chǎn)品中的氨基氮含量較高。這些物質(zhì)都能被氧化而縮聚形成高分子量的深色物質(zhì)。鐵是影響白糖顏色的另一重要因素。鐵和各種有機(jī)物結(jié)合形成深色的絡(luò)合物，這是糖品中色素含量不多而顏色相當(dāng)深的主要原因之一。鐵的化合物有二價(jià)和三價(jià)兩種，二價(jià)鐵化合物色澤較淺，而三價(jià)鐵化合物的顏色深得多。藍(lán)黑墨水在空氣中變黑就是由于二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵化合物。白糖中的鐵最初以二價(jià)存在(由于生產(chǎn)過(guò)程中并存亞硫酸的還原作用)，但以后會(huì)氧化成三價(jià)鐵。優(yōu)質(zhì)的白糖含鐵量很低，約0.2～0.5mg/kg，但也有些白糖含鐵量超過(guò)1mg/kg。含鐵量高的糖在存放時(shí)會(huì)很快變深色。例如我們從不同糖廠采集的７個(gè)白糖樣本放在不密封的瓶中在室溫下放兩個(gè)月，它們的最初色值、后期色值及其含鐵量如下表。序號(hào)含鐵量

ppm最初色值IU后期色值IU色值增加％11.01491953121.11592032831.51532476142.11702957353.315735912863.417138312474.1175400129這些白糖樣本原來(lái)的色值相差并不大。但在兩個(gè)月后，含鐵量高的白糖的色值明顯較高，后三個(gè)含鐵量高的白糖的色值增加超過(guò)100%，增幅很大。廣西大學(xué)制糖研究所近年分析了廣西多個(gè)白糖樣本,其中含鐵1.28～2.23mg/kg者，存放時(shí)明顯變色；而含鐵約0.7mg/kg者，變色很小。在制糖生產(chǎn)過(guò)程中，糖汁不斷接觸鐵器，會(huì)將鐵逐漸腐蝕溶解，特別在酸性的情況下?；旌现械蔫F在良好的澄清處理中被大部分除去。但如果糖漿的pH值偏低，特別是硫熏到

pH6.0以下，煮糖系統(tǒng)各種物料的含鐵量又逐漸增加。由低pH的糖漿煮出來(lái)的糖雖然初時(shí)看來(lái)較白(由于糖汁中的色素本身隨pH變色，有類似pH指示劑的變化)，但不久就明顯變黃。糖漿硫熏pH越低，這個(gè)問(wèn)題就越明顯。不少糖廠都有這種經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，但現(xiàn)在仍有一些廠有此問(wèn)題。主要原因往往是澄清未搞好，清汁色值高，想通過(guò)壓低二次硫熏pH來(lái)“彌補(bǔ)”，但它只起到表面的暫時(shí)的作用，時(shí)間稍長(zhǎng)后就適得其反。應(yīng)當(dāng)注意煮煉間所用熱水的質(zhì)量。它們主要是后效蒸發(fā)罐等的汽凝水，正常時(shí)pH值接近7.0，含鐵量很低。但有些糖廠清汁pH偏低或蒸發(fā)罐跑糖，汽凝水pH大幅度下降，低于5.0甚至低于4.0，水中含大量鐵或鐵銹，明顯降低了白糖的質(zhì)量。此外，個(gè)別糖廠曾因用酸洗罐后沒(méi)有徹底洗凈，糖漿含鐵量增加，白糖含鐵量較高，存放兩個(gè)月后就變得很難看。2、關(guān)于白糖變色的討論大量的研究和實(shí)踐都證明，二氧化硫能抑制糖液和白糖中不飽和有機(jī)物的縮聚反應(yīng)，抑制Maillard反應(yīng)，減少物料色值的增加。白糖存放時(shí)的變色是氧化作用，二氧化硫因有還原性，能減弱氧化作用，減少白糖的變色。這些都是國(guó)外普遍認(rèn)同的。因此，歐洲和蘇聯(lián)的甜菜糖廠雖然清凈效率很高，但還相當(dāng)普遍地使用清汁硫漂和糖漿硫漂。國(guó)內(nèi)過(guò)去有些不同說(shuō)法，但并沒(méi)有數(shù)據(jù)可供證明，屬于誤解，應(yīng)予更正。白糖中的二氧化硫減慢了白糖中雜質(zhì)的氧化和變色；但在較長(zhǎng)時(shí)間后，二氧化硫逐漸被氧化而消失，白糖的氧化增色就變快，因而白糖存放后期色值增加得更快。應(yīng)當(dāng)將二氧化硫的有益作用和糖漿pH低的不良影響區(qū)分開(kāi)來(lái)。后者會(huì)增加鐵器的腐蝕和溶解，導(dǎo)致白糖含鐵量高，變色加快。這是酸的不良作用，并不是二氧化硫的問(wèn)題。在用糖漿硫熏時(shí)，應(yīng)兩方面兼顧。國(guó)外常用亞硫酸鹽來(lái)避免酸的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，白糖存放時(shí)的變色是它所含的雜質(zhì)被氧化形成的。這些雜質(zhì)原來(lái)對(duì)可見(jiàn)光的吸收較弱，故色澤不深。但它們多數(shù)都較強(qiáng)地吸收紫外線。酚類物及還原糖分解生成的醛類、酮類及各種含雙鍵的不飽和有機(jī)物(它們都能產(chǎn)生縮聚反應(yīng)形成高分子物質(zhì))，都對(duì)某些波長(zhǎng)的紫外線有較強(qiáng)的吸收。因此，測(cè)定白糖對(duì)紫外線的吸收光譜有助于了解它所含的"色素前身"－不飽和有機(jī)物的功能團(tuán)和相對(duì)數(shù)量，有助于對(duì)白糖變色問(wèn)題的進(jìn)一步研究。碳酸法澄清對(duì)酚類物的除去率較高，而且較完全地除去了對(duì)白糖質(zhì)量影響較大的高分子有色物，因而產(chǎn)品的最初色值和觀感都較好。但為什么一些產(chǎn)品還有較明顯的變色問(wèn)題呢？看來(lái)主要是由于碳酸飽充的堿度或溫度較高，或經(jīng)過(guò)時(shí)間(包括沉降與過(guò)濾時(shí)間)較長(zhǎng)，導(dǎo)致還原糖分解或與氨基酸反應(yīng)，形成類黑精或其它醛、酮類物質(zhì)，它們?cè)谝院蟮恼舭l(fā)煮糖過(guò)程中繼續(xù)發(fā)生縮聚反應(yīng)，并有微量進(jìn)入白糖中。存放時(shí)再被氧化而變深色。一些碳酸法糖廠使用單層沉降器，強(qiáng)堿性的蔗汁溫度較高、停留時(shí)間較長(zhǎng)，較易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。如果將赤糖回煮甲糖，會(huì)有較多的這類物質(zhì)返回甲糖母液，影響較大。應(yīng)當(dāng)注意，這類物質(zhì)不同于蔗汁中原有的色素，即使再通過(guò)碳酸法飽充處理，色素的除去率也不高，反而會(huì)因再經(jīng)過(guò)高堿性和高溫(蒸發(fā)罐中)而促進(jìn)其縮聚反應(yīng)，增大不良影響。多個(gè)碳酸法糖廠都體會(huì)到，赤糖回煮對(duì)白糖變色有較大影響。碳酸法生產(chǎn)的白糖和亞硫酸法的產(chǎn)品的外觀有差異，亦和此有關(guān)。一方面，良好的碳酸法白糖很少高分子色素，且不溶物較少，故外觀清而白；亞硫酸法白糖一般含有微量高分子色素，且不溶物較多，外觀略帶淡黃色或淺灰色；但質(zhì)量較低的碳酸法白糖或在長(zhǎng)期存放后，卻帶較明顯的黃色，即含有Maillard色素。這種差別可以通過(guò)測(cè)定各種白糖對(duì)不同波長(zhǎng)(420～700nm)光線的吸收光譜來(lái)闡明，帶紅色或灰色的糖對(duì)高波長(zhǎng)光波的吸收的比值(對(duì)420nm)相對(duì)較大。為了減少白糖存放時(shí)的變色，應(yīng)當(dāng)采取如下措施：１、降低白糖裝包時(shí)的溫度，最好能夠降低到40℃以下。但現(xiàn)在不少糖廠的裝包溫度偏高，如55℃甚至以上。應(yīng)當(dāng)盡可能降低分蜜打汽的溫度和時(shí)間，并改進(jìn)砂糖冷卻設(shè)備的性能，例如采用流化床或振動(dòng)流化床等新式設(shè)備。２、提高清凈效果，減少白糖中的酚類物、氨基氮和鐵。糖漿硫熏pH值不可過(guò)低(一般不要低于6.0)。碳酸法糖廠要盡量縮短堿性下的時(shí)間，溫度和堿度不可偏高。煮糖操作要控制好母液濃度，減少晶體對(duì)母液的包裹作用。分蜜要把母液排凈。３、赤糖盡量不回煮甲糖，不要將回溶糖漿再過(guò)澄清全流程。要加強(qiáng)研究回溶糖漿的清凈處理方法。3、白糖結(jié)塊問(wèn)題

不少糖廠的白糖出現(xiàn)過(guò)結(jié)塊現(xiàn)象，輕微的結(jié)成小團(tuán)塊，稍為打擊即散開(kāi)，嚴(yán)重時(shí)形成堅(jiān)硬的大糖塊，類似石塊，用大錘也難打散。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，多種因素都會(huì)影響到白糖是否會(huì)結(jié)塊和結(jié)塊是否嚴(yán)重，但結(jié)塊的基本原因和過(guò)程則是相同的。砂糖結(jié)晶的表面總是存有一層含有水分的薄膜，糖的水分高時(shí)，此膜層較厚，水分低時(shí)則較薄。另一方面，砂糖的水分含量又受到多種內(nèi)因和外因的復(fù)雜影響：1、白糖的質(zhì)量：純度高的白糖水分較低，而還原糖和灰分含量高的白糖，水分常較高。2、白糖晶粒的大小和均勻度：晶粒較大而均勻者水分較低，晶粒較細(xì)者特別是糖粉含水分較多。3、分蜜機(jī)的效能和工作條件：分蜜機(jī)排蜜是否徹底，打水打汽的條件，分蜜機(jī)卸下白糖的水分和溫度。4、干燥機(jī)的效能和工作條件：干燥機(jī)的類型，所用熱空氣和冷空氣的溫度和濕度，干燥（冷卻）機(jī)出口處的白糖溫度和水分。5、包裝材料的種類和性質(zhì)，包裝袋口用什么方法封閉。6、包裝袋周圍的空氣的溫度和濕度，空氣是否流通。

一定成分的固體物質(zhì)，總是和周圍的空氣存在一定的水分平衡關(guān)系。一方面，固體物質(zhì)所含的水分逐漸向空氣中蒸發(fā)；另一方面，空氣中的水分逐漸被固體物質(zhì)的表面吸收。如果這兩方面的速度和數(shù)量相等，就達(dá)到了動(dòng)平衡狀態(tài)，兩種物質(zhì)的水分總含量都不再變化。一定成分的固體物質(zhì)，在一定的溫度和空氣相對(duì)濕度下，有一定的平衡水分。這一平衡水分是隨著空氣濕度升高而增大的?？諝鉂穸仍龃髸r(shí)，平衡水分必然升高。白糖中難免存在少量的還原糖和無(wú)機(jī)物，它們顯著地增大晶體的親水性，使晶體在相同的外界空氣條件下保持較多的水分，及在空氣潮濕時(shí)增強(qiáng)吸收空氣中水分的作用。高純度白糖在含不同量還原糖時(shí)，在不同空氣相對(duì)濕度下的平衡水分如下表。還原糖含量高的糖的平衡水分顯著增加?？諝庀鄬?duì)濕度％35506575還原糖含量0.005%0.0210.0230.0260.033

0.027%0.0250.0300.0400.055

0.080%0.0290.0350.0500.084

0.107%0.0360.0400.0550.102一定成分的白糖放置在一定溫度和濕度的空氣中，如果糖的實(shí)際水分高于平衡值，它所含的水分就會(huì)蒸發(fā)到空氣中，直至實(shí)際水分降低到平衡值為止；相反，如果它的實(shí)際水分低于平衡值，它就會(huì)吸收空氣中的水分，直至實(shí)際水分升高到平衡值為止。因此，已經(jīng)干燥的白糖，遇到潮濕的空氣就會(huì)逐漸吸潮。如經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間，液膜中的蔗糖和水反應(yīng)變?yōu)檫€原糖，又增強(qiáng)了糖的吸潮能力（白糖自然變濕后還原糖含量都明顯升高）。而潮濕的白糖遇到干燥的空氣，又會(huì)逐漸變干。此時(shí)表面液膜中原來(lái)溶解的蔗糖將析出成為微晶糖或無(wú)定形糖。原來(lái)潮濕的糖在緊密的包裝袋中，晶體互相接觸，其表面的液膜粘連在一起，在變干時(shí)晶體就連結(jié)起來(lái)成為團(tuán)粒以至團(tuán)塊。顯然，白糖結(jié)團(tuán)是否嚴(yán)重，決定于它變干前的水分高低，和當(dāng)時(shí)晶體被壓緊的程度。如果白糖中含有較多的小晶體和糖粉，晶粒間的接觸面積增大，就更易粘連和結(jié)塊。白糖初始的溫度對(duì)此有重要影響。試驗(yàn)說(shuō)明，將經(jīng)過(guò)干燥但溫度較高的白糖放入金屬桶內(nèi)自然冷卻后，桶內(nèi)靠近邊緣處的白糖會(huì)變濕并粘結(jié)成團(tuán)。這是由于白糖中的水分在原來(lái)的高溫下繼續(xù)蒸發(fā)，進(jìn)入糖粒周圍的熱空氣中，在外表面附近先行冷卻。當(dāng)空氣的溫度降低到它的“露點(diǎn)”以下時(shí)，其中的水蒸氣就凝結(jié)成為露珠，使附近的晶體變濕和粘結(jié)。隨后，處于內(nèi)部的白糖的熱量逐漸向外擴(kuò)散，又使這些潮濕粘結(jié)的糖變干而結(jié)成團(tuán)塊。將溫度較高的白糖放在塑料包裝袋中，也可以觀察到這種現(xiàn)象。特別是如果把包裝袋的袋口完全封閉，冷卻過(guò)程中可看到在袋內(nèi)的表面上有一些小水珠，附近的白糖變濕和粘結(jié)成團(tuán)。又如果一個(gè)包裝袋內(nèi)的白糖的不同部分，初時(shí)有不同的水分含量或不同的溫度，它們會(huì)通過(guò)空氣產(chǎn)生擴(kuò)散作用而造成熱量和水分的轉(zhuǎn)移。這個(gè)過(guò)程中一部分糖的水分降低，而另一部分升高，亦會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊。如果白糖的裝包溫度高，而包裝袋口完全密封，白糖入袋后散發(fā)的熱氣和水氣不能排走，結(jié)塊的危險(xiǎn)會(huì)較大。目前不少糖廠的白糖裝包溫度較高，例如超過(guò)50℃，甚至個(gè)別超過(guò)60℃，較易出問(wèn)題。因此，不少糖廠將包裝白糖的內(nèi)層塑料袋的袋口不密封，只是折疊，以利于將最初的熱氣排走。這雖然有一些好處，但又帶來(lái)問(wèn)題：在遇到外界空氣溫度和濕度變化較大時(shí)，袋內(nèi)的白糖自然會(huì)隨著發(fā)生變化。因此，南方生產(chǎn)的白糖運(yùn)到北方，特別是如果在運(yùn)輸過(guò)程中遇到很潮濕的氣候，以后又到了很干冷的地區(qū)，就較易發(fā)生結(jié)塊。而且，包裝袋口不完全密封，對(duì)于食品包裝來(lái)說(shuō)也是不很適宜的。根據(jù)白糖結(jié)塊的原因和過(guò)程，減少白糖結(jié)塊的主要途徑是：1、提高白糖的質(zhì)量，特別是降低它的還原糖和灰分含量。2、提高白糖的晶粒均勻度，減少其中的糖粉和細(xì)晶，以及粘晶和聚晶。3、分蜜機(jī)排蜜要徹底完全，洗水要適當(dāng)，打汽所用汽壓汽溫不要過(guò)高，各臺(tái)機(jī)的條件要一致。4、要用性能良好的白糖干燥機(jī)和冷卻機(jī)，盡可能降低白糖裝包時(shí)的水分和溫度。國(guó)外通常要求低于40℃，國(guó)內(nèi)也應(yīng)爭(zhēng)取在50℃以下。5、搞好白糖的篩分，除去糖粉，減少細(xì)晶。6、白糖包裝間要保持較低的溫度和濕度，盡可能使用空調(diào)設(shè)備。7、倉(cāng)庫(kù)內(nèi)白糖袋的堆疊高度不宜過(guò)高，防止晶體受壓過(guò)大。倉(cāng)庫(kù)的條件要良好。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，最重要的因素是白糖裝包溫度、還原糖含量、晶粒狀況和倉(cāng)存的條件。精制幼砂糖比白糖更容易結(jié)塊，因?yàn)樗木Я＜?xì)，會(huì)有糖粉，有時(shí)還原糖的含量稍高(特別是當(dāng)糖漿質(zhì)量好而多次回煮時(shí))，而且對(duì)它的松散度要求也較高。國(guó)外有些精煉糖廠為徹底解決這個(gè)問(wèn)題，將剛生產(chǎn)出的精糖放入圓筒形暫貯倉(cāng)中靜置數(shù)十小時(shí)，幾個(gè)筒倉(cāng)輪換使用。使糖和空氣之間，以及不同部分的糖之間，溫度和濕度逐漸趨于平衡一致。這個(gè)過(guò)程亦稱為糖的“陳化