表面活性剂在丙糖膏助晶中的应用研究 1 2 1 1 1 1张卫东主学锋刘泽槟朱文浩曹惠华陈朝毅

(1 广州甘蔗糖业研究所，广州 510316;2 广西百色甘化股份有限责任公司，广西百色市 53300)0

摘 要 ,丙糖膏助晶中存在的美拉德反应，会产生大量气体，气体阻扰糖晶体吸收糖分子，影响蔗糖收 回。对比了市售

的聚甘油脂肪酸酯和蔗糖脂肪酸酯两种表面活性剂以及自制不同聚合度的聚甘油脂肪酸酯对丙糖膏流速的影响 ，并

在糖厂进行生产试验。结果表明:表面活性剂的添加可以清除丙糖膏中的气泡，从而增大晶体与糖液中糖分子的接触

面积，降低糖液流动阻力，增强对流，提高助晶效率。处理霜冻、陈旧变质甘蔗时A号聚甘油脂肪酸酯帮助丙糖膏，添加

助晶可以提高7.5%生产能力，提高丙糖膏废蜜纯度差1.6GP，为企业带来可观经济效益及诸多边际效益。

关键 词 ,表面活性剂;丙糖膏;助晶

中图 分 类 号, 文献 标 识 码, TS244.4 B

些新晶长不大，筛糖时进入到废蜜，大大影响助晶 引言 0 糖分收回;当遇到霜冻年份或处理陈旧变质 蔗 甘

时，丙糖膏会因发胀而溢出箱体，此时，糖厂普遍认 在三系煮糖制度中，丙糖膏是由丙种和乙蜜组 为丙糖膏发胀是微生物作用使糖液发酵产生气体， 成的糖料、晶粒混合物，是煮炼结晶工段糖分收回 于是提前开筛，加大了糖分的损失。事实上，糖液经 的最后阶段，丙糖膏经过助晶后分蜜得到的废蜜所 过110?以上的蔗汁加热与蒸发，微生物已被杀灭 ，含蔗糖量约为35%，相当于甘蔗含蔗糖量的

5.5%: ,1,6%。由于废蜜中所含杂质过多，这部分蔗糖提取 发胀的真正原因是由于美拉德化学反应产CO生 所 2 困难，最终只能放弃，成为甘蔗制糖过程中的四大 ,3,致。因此，有效地清除美拉德化学反应所产生的 蔗糖损失中最大的一项。 CO气泡，是解决丙糖膏发胀，提高助晶效率的必 由2助晶是煮糖结晶过程的延续，是糖晶粒通过吸

之路。 收母液中游离蔗糖分子而长大，达到提高蔗糖收回

笔者通过多年的观察研究，采用合适表面活性 的目的。丙膏经过助晶后，其母液纯度可以降低4-7 ,2,剂来处理丙糖膏，能有效地清除丙糖膏中以及附着 度，相当于助晶可提取的蔗糖量约占甘蔗蔗糖量

在晶体表面的气泡，从而增强了糖液对流，增大晶 1.5-2.5,。目前对助晶工序的研究，主要在设备结构

体与糖分子的接触面积，提高了助晶的结晶效率。 方面，传统的助晶工艺只是通过调节糖膏的温降速

度、降温方式、加水方式、助晶时间及糖膏终了温度

来控制母液的过饱和度，以达到母液中糖 分的析

出，而在糖膏中添加表面活性剂以辅助助晶则鲜有 助晶过程中主要的化学变化与不利 1 报道。由于丙糖膏是一种具有高胶粘性的母液和结

晶糖的混合物，浓度高，流动性很差，数据采集分析 生产的理论研究

即时性差，操作上难于有效控制母液过饱和度。在 丙糖膏中存在较高浓度的还原糖和氨基酸，在 实际生产中，容易造成溶砂或产生大量的新晶，这 助晶时间长达16-24小时情况下，助晶箱中糖膏 能

够逐步加剧美拉德反应:

还原糖+氨基酸?类黑精色素+CO+热量 美拉2

德反应 是指还原糖 与氨基酸在 各种不同

收稿日期2014,)05-26

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张卫东等:表面活性剂在丙糖膏助晶中的应用研究

条 件(pH、温 度 等)下 发 生 的 一 系 列 复 杂 的 化 学 反面泡沫清除效果明显的聚甘油脂肪酸酯并不 表代 应。反应的副产品CO和热量会给糖厂生产带来诸 对高浓度糖膏内部泡沫有效，能清除高浓度糖膏中 2

多不利，放热促使糖蜜中蔗糖加速分解，加剧美拉 气泡的聚甘油脂肪酸酯亦不代表能保持长时间消 德反应;副产品CO则形成许许多多的细小气泡，这 泡的活性。为此，只有通过试验才能选择适合助晶 2

些气泡很难从高浓度、高粘度的糖膏中释放出来， 用的表面活性剂。澳大利亚昆士兰制糖研究所主任

Allen博士指出“，在澳大利亚，到目前为止，在 添加致使丙糖膏发胀，遇到霜冻、陈旧甘蔗变质严重时，

一些糖厂丙糖膏发胀率高达20%，为避免糖膏发胀 所谓结晶促进剂后，除了有一定除泡作用外 ，我‘’

,6,溢出箱体，糖厂普遍采取降低丙糖膏的煮制量或提 们还未发现任何值得一提的经济效益”陈。其斌博 ,4,前开筛的方法。不仅如此，一些细小气泡依附在晶 士 也 认 为“在 理 论 上 ，他 否 定 表 面 活 性 剂 有粘 度 ‘粒表面，减少了晶粒与蔗糖分子接触表面积，放缓 降’作用，强调表面张力降是改善流动性的主要 原,7,了晶体长大速度，同时气泡亦增大了糖膏对流 阻 因”。就是说，表面活性剂能够降低丙糖膏的表 面力，使晶体吸收糖分更为困难，因此，消除糖膏气泡 张力，清除丙糖膏中的气泡，改善丙糖膏流动性。反 显得尤为重要。 过来我们也可以通过测量丙糖膏流动性变化的 方

法来筛选有利于消除丙糖膏气泡的表面活性剂。

2.2 筛选表面活 性剂室内试 验方法

实验部分2

2.1 表面活性剂 的选择 2.2.1 试验装置(见图1)

表面活性剂的基本特性是降低表面张力，它的

其它效能如润湿、乳化、去污、分散和消泡等，都是

这一基本特性的引申发展，而这些效能都能与蔗糖

结晶过程紧密联系起来。

选择表面活性剂一般应符合以下几个原则:一

是符合国家制糖添加剂规定;二是能很好地降低蔗

糖溶液的表面张力，能快速消除气泡;三是要求表

面活性剂具备良好的消泡持 续(性因为糖 膏浓度

大，粘度大，流动性差，直接向助晶箱内加入表面活

性剂是无法得到有效的分散混合，只有在丙糖膏卸

糖前一次性加入，才能使表面活性剂与糖膏充分混

合)，并且在糖膏助晶的24小时内保持良好消泡

活 性;四是价格便宜，使用价值远大于本身价值。

国际上制糖工业助剂有700多种，而我国符

合 国家制糖助剂规定的表面活性剂只有蔗糖脂肪

酸 脂、聚甘油脂肪酸酯、聚醚三种，这三种产品均为

聚 合反应的混合物，聚醚因其价格昂贵鲜有糖厂使

用 外，另外两种也只是应用在蔗汁的表面消泡，对

,5,于 高浓度糖膏内部泡沫清除还鲜有研究。笔者

对聚 甘油脂肪酸酯(混合物)研究发现:不同聚合度

的聚 甘油脂肪酸酯对丙糖膏的消泡效能不同，对蔗

汁表

图糖膏流动性测定装置 1

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张卫东等:表面活性剂在丙糖膏助晶中的应用研究

2.2.2 试验步骤保持水温70?，待糖膏温度恒定后开启放料开关，记 2.2.2.1 试验步骤一 选择表面活性剂种类:取录放完糖膏所用的时间为初始值，将糖膏放置24小

500mL、90?Bx半成品 时后用同样的方法再次测试放完糖膏所用的时间。 丙糖膏样品，加入7.5克聚甘油脂肪酸酯并充分混 以上述方法分别测试空白以及添加蔗糖 酯肪酸酯

放完糖膏所用的时间，见表1。 合，全部注入到糖膏流动性测试装置，启动循环水，

表1 添加聚甘油脂肪酸酯和蔗糖脂肪酸酯的糖膏流动性对比

糖膏 空白 聚甘油脂肪酸酯 蔗糖脂肪酸酯

399 348 363 初始值 放完糖膏所用的时间(秒) 386 401 353 24 小时后

从表1中可以看出，市面上聚甘油脂肪酸酯2.2.2.2 试验步骤二

与 筛选不同聚合度的聚甘油脂肪酸酯:我们从聚 蔗糖脂肪酸酯均能改善丙膏的流动性能，而添加了 甘油脂肪酸酯生产过程中取得不同聚合度的A、B、聚甘油脂肪酸酯的糖膏放完所用时间最短，且24C 三种样品，用试验步骤一的方法，分别测试三种小 时后其流动性基本不变，表明聚甘油脂肪酸酯的样 品对糖膏流动性的影响，见表2。 改 善糖膏流动性能与持续性能均优于蔗糖脂肪酸

酯。

表添加不同聚合度的聚甘油脂肪酸酯的糖膏流动性对比2

糖膏 空白 A B C

402 339 初始值 353 390 放完糖膏所用的时间(秒) 401 24 小时后 400 348 388

从表2可以看出:添加了A样品的糖膏流速工艺助晶24小时后分筛，分别检测丙糖膏与糖蜜的

最 重力纯度;同样，对未加A号聚甘油脂肪酸酯的丙快，24小时后亦能保持糖膏良好的流动性;B样品糖 膏亦分别检测丙糖膏与糖蜜的重力纯度，见表糖 膏有较好的流动性，但24小时后糖膏流动 速3。

度变 慢，表明其持续性能较差;C样品对糖膏流动2.4 试验现象与 结果分析

性影响 甚微，表明其性能差。 2.4.1 试验表观对比:未加A号聚甘油脂肪酸酯

的 糖膏在助晶6小时后糖膏开始发胀并慢慢地溢糖厂的应用 试验方法 2.3 出助 晶箱，只得提前开筛4。0立方米助晶箱只可盛2.3.1 试剂:A号聚甘油脂肪酸酯 装37 立方米糖膏，即膨胀百分率7.5%，相应生产2.3.2 设备:广西平吉与百色甘化等糖厂煮糖罐与 能力下 降7.5%，此外，糖膏中布满了黑色气泡，晶助晶箱 粒棱角不 明，有糖晶粒溶解迹象，见图2，反映其2.3.3 试验方法 晶粒吸收糖 分能力差。已加A号聚甘油脂肪酸酯

选择霜冻或 榨季末期陈 旧变质甘蔗 较为严重 的糖膏则不发 胀，小砂数量少，晶粒棱角分明，大的榨季，用50度热水将A号聚甘油脂肪酸酯1按5小相对均匀，分 筛顺畅。表明已排除气泡的影响，倍 稀释，在丙糖膏浓缩卸糖前一次加入，添加量为能正常助晶，即保 证助晶设备的生产能力，也提高每 糖分的收回。

10立方米丙糖膏添加1.5公斤A号聚甘油脂肪酸

酯， 使其与糖膏充分混合，浓缩后卸入助晶箱，按

常规

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表丙糖膏及最终糖蜜纯度 3

未添加 A 号聚甘油脂肪酸酯的丙糖膏 添加 A 号聚甘油脂肪酸酯的丙糖膏

丙膏 GP 废蜜 GP 纯度差?GP 丙膏 GP 废蜜 GP 纯度差?GP

52.78 40.23 12.55 53.10 39.23 13.87 54.56 39.44 15.12 54.01 39.16 14.85 50.80 37.52 13.28 50.98 35.31 15.67 52.96 40.13 12.83 53.68 38.56 15.12 54.20 39.92 14.28 52.00 35.44 16.56 53.70 39.62 14.08 52.89 37.20 15.69

13.69 15.29 平均纯度差GP? 平均纯度差GP?

使用聚甘油脂肪酸酯可提高丙糖膏与废蜜纯度差GP=15.29?-13.69=1.6

表中:GP 为重力纯度，根据《甘蔗制糖化学管理分析办法》测定的蔗糖分与锤度的比值百分率 。

已加 A 号试剂的丙糖膏 未加 A 号试剂的丙糖膏

图 丙膏 晶 粒 放大 倍 对比 图 2 100

2.4.2 试验数据与结果分析按蔗糖市价5000元计，万吨甘蔗增加产值

4.32× 2.4.2.1 试验数据

0.5=2.16万元;聚甘油脂肪酸酯成本核算:万吨甘 蔗2.4.2.2 数据与结果分析

产丙糖膏量10000×5.6%=56吨，0丙 糖膏比重约 为 2.4.2.2.1 甘蔗糖分的收回状况

1.5，煮制丙膏560/1.5=37立方3，消耗聚甘油脂肪 酸假定糖浆纯 度86GP，煮炼收回 88%，则 丙 膏 量

酯373×1.5/10=55.9公斤5，按市价为15元/公斤，聚对 甘 蔗 废 蜜 比 5.6% ， 废 蜜 固 溶 物 量 对 甘 蔗 比 为

甘 油脂肪酸酯成本为55.95×15=839.25元。万吨甘2.7%，万吨甘蔗产生废蜜固溶物10000×2.7%=270

蔗增 加效益21600-839.25=20760.75元。 吨，添加A号表面活性剂助晶可多收回蔗27糖0吨

2.4.2.2.3 边际效益 一是防止了丙糖膏发胀，保证了×

生产能力。 二是丙糖膏中的糖晶体能健康长?GP%=270×1.6%=4.32吨。

大，吸收色素 2.4.2.2.2 成本对冲，直接效益

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少，分蜜后赤砂糖带蜜少，纯度高，回煮甲膏，利于边际效益。

提高白砂糖的质量。

三是丙膏分蜜后，废蜜中存在一定量的表面活 参考文献 性剂，这些表面活性剂能起消泡与散热的作用，放

,1, 向瑞春，王文生，邓国钦等.甘蔗制糖工艺学M,,.轻工业 缓美拉德反应速度，减少废蜜中糖分损失。

出版社，1979. 广东省糖纸食品工业公司.糖膏煮炼与助

晶,M,.轻工业 出版社，1976:299-316. 霍汉镇.制糖工

,2, 艺与装备的新概念与新实践,M,.全国甘 蔗糖业信息中3 结论 心，2002:11-12. 李林，卢家炯，黎庆涛等.糖汁美拉德反

应后果消除及抑 制的研究,J,.甘蔗糖业200，(06):40-,3, 丙糖膏中存 在的美拉德 反应所产生 气体与热 47. 毛瑞丰，罗远潮，黄悦刚.煮糖用糖助剂中的表面活量对丙糖膏助晶生产带来诸多不利，而在丙糖膏中 性剂 添加表面活性剂可以减轻美拉德反应对助 晶的影 ,J,.广西轻工业200，(32):5-8. ,4, 响，改良传统的助晶工艺，提高蔗糖收回。试验表 霍汉镇.现代制糖化学与工艺M学,,.北京:化学工业出 明:选择或研制糖膏助晶表面活性剂须充分考虑其 版社，2008:20. 高大维.表面活性剂在蔗糖溶液中作用,5, 持续消泡性能，市售聚甘油脂肪酸酯改善糖膏流动 机理的初步探讨

性能与持续性能均优于市售蔗糖脂肪酸酯;处理霜 ,J,.甘蔗糖业198，(41):5-15.

冻、陈旧变质甘蔗时，添加A号聚甘油脂肪酸酯帮,6,

助 丙糖膏助晶可以提高7.5%生产能力，提高丙糖

膏废 蜜纯度差1.6GP，为企业带来较好的经济效益及,7, 诸多

Applied researchof surfactanti n the production of high triose help crystal

121111ZhangW ei-dong，Zhu Xue-feng，Liu Ze-bin，Zhu We-nhao，Cao Hui-hua，Chen Chao-yi

(1.Guangzhou SugarcaInnduest ry ResearchIn stitute，Guangzhou 510316;

2.Guangxi Baise Ganhua Stoc.k L Ctdo，Guangxi Baise 53300)0

Abstract:The Maillard reaction existingin the triose massecuites seeding processwill produce large amountsof gasto obstructthe sugarcrysta l absorptionof sugar molecules and affect sucrose recovery.This paper omcpares the impactof the flow rate of the triose massecuites which are addedwith a commercially available polyglycerol fatty acid ester and sucrosefatty acid ester aswell as homemade polyglycerol fatty acid esterswith different d)e greesof polymerization respectively. Ws hamorte，the surfactants are addedinto the vacuum panof sugafactory r ’

for trial. The results showthat the additionof the surfactants can removethe bubblesof triose massecuiteswhich increasesthe contact area betweenthe sugar crystals andthe sugar molecules in the syrup. It also reducesthe flow resistanceof the syrup and enhances convection to improve sothe as seeding efficiency. When dealingwith the frost or metamorphic sugarcan，thee addingof polyglycerolfatty acid esterof A can help improve production

capacityby 7.5% for triose massecuites seedin，andg improve the purity difference of sugar molasses 1.6 GP ，

bring considerable economic benefits and amanyrginal benefitsmfor the enterprises.

Key words: Surfactants;Triose massecuites;seeding;

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