白糖中的有物质

白糖中的有物质
白糖的值和外观白度是白糖质量指标中最重要的项目,技术上的难度也较大。按我国国家标准(GB317-1998),精制糖的值不超过 30IU,优级白砂糖不超过80IU,一级白砂糖不超过170IU。多年以来,国内外制糖工作者为生产更洁白的白糖,进行了非常大量的研究工作,并在生产上采取了很多措施。为了更好地解决这个问题,需要了解白糖为什么会有,以及有物的成分、性质和除去的方法。
1、白糖显的机理
纯粹的蔗糖是无的洁白的晶体。各种糖产品带是由于它们含有蔗糖以外的成分。
物质显现某种泽是由于它吸收了某些波长的光波。不吸收光波的物质是无或白的。
  光波是一定波长范围内的电磁波。人眼可见的光线的波长的范围为400800nm。在此范围以外,波长200400nm的为紫外线,波长80025000nm的为红外线,以及波长更小或更大的其它电磁波,人眼都看不见。
各种有的物质,由于它的分子结构的特点,对某一波长或某几种波长的电磁波有比较强的
吸收。吸收400435nm波长的物质显黄绿,吸收435480nm波长的显黄,吸收480500nm波长的显橙至红,吸收500560nm波长的显紫红。吸收更高波长的显紫、蓝、青和青绿。
  所有的白糖,不论是质量很好的或质量较差甚至变的,它们都主要吸收短波光线,对高波长段光线的吸收较小;波长越大,光密度越低。下表是广东一个亚硫酸法糖厂生产的两种白糖的吸光性质,其中第一种的糖浆经过常规的二次硫熏,第二种的糖浆经磷浮法清净。后者的白糖比前者洁白,它对整个波长范围的光线的吸收均明显低于前一种。
波长 nm
420
460
500
540
560
580
620
白糖 1
0.082
0.044
0.030
0.028
0.025
0.022
0.022
白糖 2
0.078
0.040
0.029
0.024
0.023
0.020
0.018
另一方面,各种糖品(包括成品和半制品)对紫外线的吸收都远大于对可见光的吸收。绝大多数糖品在可见光和波长大于300nm的紫外线范围内的吸收光谱都是一条连续的逐渐下降(先急速下降然后缓慢下降)的曲线。一种典型的白糖的分光吸收曲线如下图。它对紫外线的吸收很强,对可见光的吸收很弱。
许多实测资料都说明,白糖、原糖和赤砂糖,以及各种蔗汁和糖浆,还有焦糖和还原糖分解物等有物质,对可见光的吸收光谱都是连续地逐渐下降的曲线,没有吸收峰。它们更多地吸收紫外线:对300nm以下的吸收很强,在波长300nm以上直至可见光的吸收,实际上是前者向高波长方向延伸的下降段。纯粹的蔗糖的这个延伸段下降得很陡,到可见光区域,吸收就极少,故颜很白。但各种不纯糖液中的杂质使这个延伸段升高和延长,在可见光区域也有相当的吸收,故泽较深。各种糖品对可见光的吸收,都是对短波光线较强,对中波长光线略有吸收,故它们主要显黄、橙或带红;如果对高波长光线的吸收也较强,则带褐以至灰黑。
虚幻竞技场2007通常,糖品对短波长光线的吸收远大于对中波长光线,如420nm的光密度一般为560nm的三倍多。虽然如此,由于人眼对短波光的敏感度低,多数糖品的黄并不深。而如果它吸收560nm光波的光密度稍大一些,即使只是对420nm的光密度的1/3左右,也会显现明显的红。又如果对600nm以上波长的光线也有稍大的吸收,它就带灰褐。
白糖的值分析,国际机构ICUMSA(糖品分析统一方法国际委员会)规定使用420nm的波长进行测定。因为白糖较强地吸收该波长的可见光,测定时仪器的读数较大,分析误差较
小。对于高纯度的白糖如精制糖,这一测定值的高低能够较好地反映出糖的外观泽的深浅。但对于纯度不很高的白糖,它对其它波长的光线也有相当的吸收,虽然其绝对值比较低,也会使白糖带不同的外观泽,如带黄带红带青带灰等。通常,如果白糖对中波长的吸收稍强,就会带红,如果对高波长的光线也有稍强的吸收,就会带灰。测定糖品样本对不同波长λ单光的光密度 dλ,算出比值 (dλ/d420),就可以看出问题。此外,含还原糖较多的白糖,外观会较白,这可能是由于还原糖和蔗糖的折光率不同所致。
用不同的原料(甘蔗或原糖)、以及用不同的生产方法(亚硫酸法、碳酸法和磷浮法)制出的白糖,其素的成份会有些不同,使外观的观感有差异。有些白糖的分析值不高,但外观颜较深,带暗红;有些白糖的分析值稍高,但外观颜不差,带青白。例如,榨蔗生产的白糖的外观一般较白,而炼糖加工生产的白糖,如以同一分析值对比,外观会带暗红。榨蔗生产的白糖,值130IU左右还比较白,但在炼糖生产的这个值的白糖,会显得相当难看。
  事实上,对于不很洁白的白糖,人眼感觉的泽深浅主要还是决定于糖对中波长光线的吸收,而不是对分析白糖值所用的420nm光线。这是分析值与感观泽深浅有时不一致
的原因。在原料不同或生产方法不同时,这种差异较为明显。
  糖厂的中间制品的值,ICUMSA规定用560nm波长测定。由于人眼对中波长光线最敏感,用这一波长测出的数值的高低,和人眼感觉的颜深浅比较一致。
关于成品糖和中间制品的值分析,历史上在国内外都曾用过不同的方法和不同的波长,至今仍未完全统一。因此,对有关的值数据必须留意其测定的方法和波长,必要时加以注明,如IU(420nm)IU420IU(560nm)IU560 等。
国内糖品分析过去使用的单位为司丹默(Stammer,简写为ºSt),以后白糖分析转用国际单位IU。初时曾根据一些白糖样本用两种方法的分析结果,推算出1ºSt近似地相当于8090IU。必须说明,这两种分析方法的前提条件是不同的(是否用微孔膜过滤和是否调pH至中性),故这种换算是很粗的,而且完全不能使用在其他的场合。
糖品中有物的主要成分是有机物,因此需要对有机物显的机理有所了解。
  有机物的吸光性质决定于它的化学结构。有机化合物如果分子中不含双键,其吸收光谱都在150nm以下,即在远紫外区。当有机物分子含有各种有双键的基团,如醛基、酮基、氨基等,以及不饱和的 >C=C< 双键及苯环时,吸收峰的波长增大,而且吸收的强度也大幅
度升高,从而使这些有机物对光波的吸收向可见光的方向延伸和增大,变成由浅到深-由浅黄、红、褐、蓝绿以至黑的物质。如果这些有机物离解成为带电的离子及和铁离子结合,其泽就更深。
同类有机物吸收光线有一共通规律,即随分子中含双键数量的增加即不饱和度的提高和共轭程度的增加,以及分子量的增大,吸收光波的波长迅速增大,吸收强度显著升高。
糖品中的有物,分别测定它对紫外线(例如280nm波长)和可见光(例如420nm波长)的吸收的光密度,算出两者的比例,可以在一定程度上反映出它的分子量。也可以分别测定它对两种波长光波(例如455520nm)的吸收,两者的比例亦可反映出有物的相对分子量。英国Tate & Lyle公司的研究所就用这种表示方法。
在制糖生产过程中,原来无或浅的酚类物质被氧化缩合成高分子物质,糖类分解、焦化时伴随的脱水缩合反应生成多种含双键的大分子物质,特别是与氨基酸反应生成各种含氨基的化合物等,都使糖品的吸光波长增大,由无或淡黄转变为深黄至红褐。如果蔗糖焦化和还原糖分解(及与氨基酸反应)作用很强烈,产物的吸光波长向更高延伸,呈现褐、灰以至黑。它们吸收长波光的相对比例都比浅有机物大很多。
A
B
C
D
糖浆纯度
清凉桌面83.2
84.8
85.4
87.4
糖浆值 I U
20771
23341
22970
17153
晶体值 I U 
260
287
0.0125
0.0123
0.0119
0.0121 
这些数据的素转移率都在0.012左右。这四个糖厂分别在沿海和内陆,分别用浸出法和压榨法提汁,原料情况有较大差别,但在同一结晶条件下的素转移率基本一致。他还连续测定了一个榨季各月份的素转移率,由前至后各月的平均值依次为:0.01470.01320.01430.01090.01050.01160.0122。榨季初期较高,中期较低,后期又稍升高,这和糖浆纯度的变化正相反,即糖浆纯度高时素转移率较低。
  许多实测数据表明,由亚硫酸法甘蔗糖浆煮制白糖,素的NSC值在1.52.5之间;而由回溶糖浆煮制白糖或精糖,素的NSC一般为810
广东顺德糖厂在榨季生产白糖、炼糖生产一级糖和优级糖,以及用白糖回溶生产精糖时,有关物料值的一般数据如下表。
新药开发
 
白糖值
糖浆值
糖浆纯度
NSC
榨季生产一级白糖 
120
5600
83
1.8
 炼糖生产一级白糖 
100
1100
98.5
9.0
炼糖生产优级白糖
60
640
99
9.3
白糖回溶煮制精糖
20
240
99.5
8.3
上表的数值是有代表性的,广东大多数管理较好的亚硫酸法糖厂,榨季生产一级糖时的NSC值多数在1.52.0之间。无疑,白糖质量除受到糖浆质量影响之外,还受到煮甲糖所用的其他物料以及操作条件的很大影响,特别是加入高值的物料(如糖蜜或回溶糖浆),必然使白糖值升高,这就使基于糖浆值计算的NSC值增大。糖厂要保证产品质量和白糖值达到指标,但通常又不要好得过多,因而在糖浆质量不同时,常改变煮糖的配料或其他因素,此时上述的 NSC值就有稍大的变化。不过,在一般正常情况下,其他影响的差别相对来说是较小的。碳酸法糖厂榨季糖浆的值比亚硫酸法低很多,虽然白糖值亦较低,但两者不成正比例。故碳酸法糖厂相应的NSC值稍高,几个厂的此值为3±0.5,看来与上述因素有关。应当注意,计算 NSC值的糖浆和白糖的值,必须在同一的波长和同一的前提条件下分析,波长不同的数值不能计算,不同前提条件的数值亦会产生较大的偏差。
  糖浆中有物质进入结晶糖中的相对比例,实质上决定于它的成份和性质。榨蔗糖浆和回溶糖浆中的有物质的 NSC 值相差几倍,从生产工艺来看有其必然性。甘蔗糖浆中的有物质,大部分不易进入晶体中,故糖的值要比糖浆值低很多;但糖浆中的一些与蔗糖晶体有较强吸附作用的有物 (主要是高分子量的部分),会以较大的比例进入到白糖或
原糖的晶体中,成为后者的主要素。将白糖或原糖回溶再煮时,这些素再进入晶体的比例自然就较高。
3、结晶糖中的主要有物质
  糖品中有物质的种类很多,但它们在结晶糖中的含量都很少,很难分别进行详细的定量检定。大多数的研究工作着重测定其中酚类、氨基氮和铁的含量。大体上,酚类物是由甘蔗带来的,氨基氮包括氨基酸以及还原糖和氨基酸反应的产物,铁则是由原料和设备带入的。
  克拉克指出,原糖中的素约有 2/3 是酚类物。她提供的美国六种原糖 (包括优质的和劣质的)及其在蜜洗后的酚类物及氨基氮含量,它们的最高、最低和平均值如下表。
-
含酚量 mg/kg
氨基氮 mg/kg
最高
最低
平均
最高
最低
平均
蜜洗前
900
120
444
3.8 
0.8
2.2
蜜洗后
200
80
125
1.5
0.5
0.8
蜜洗除去%
87
35 
72
81
24 
63 
白糖中的素也主要是酚类物和氨基氮。沈参秋教授分析了广东3个亚硫酸法糖厂和2个碳酸法糖厂各8个白糖样本,分析结果的最高、最低和平均值如下表。白糖中这些杂质的含量都比原糖低很多。
糖厂
酚类物含量 mg/kg 
氨基氮含量 mg/kg
白糖值 ºSt
最高
最低
平均
最高
最低
平均
最高
最低
平均
亚硫酸法 1
18
6
14
2.7
大连港集团董事长
1.7
2.3
1.81
1.33 
1.59
亚硫酸法 2
23
15
20
3.5
上海通用sail1.7
2.8
2.05 
1.27
1.59
亚硫酸法 3
23
15
20
2.4
1.1 电子杂志广告
1.7 
1.62
1.06
1.31
碳酸法 1
22
9
15
3.9
1.1
2.1
1.47
0.72
0.97
碳酸法 2
15
11
13
1.8
0.5
1.3
0.75
0.59
0.67
白糖中的杂质含量和晶粒的大小有关。据印度的研究,将15个糖厂的白糖样本筛分为小晶
(0.61.18mm,平均0.89mm)、中晶粒(1.181.7mm,平均1.4mm)和大晶粒(1.72.36mm,平均2.0mm)三部分, 进行分析。结果说明,大晶粒中的有物的含量比小晶粒高很多:大晶粒的含酚量平均为小晶粒的3.2倍,含铁量为3.7倍,值为3.6倍。试验证明,在相同的其它条件下,素的转移率随晶粒尺寸增大而升高。印度45个白糖样本的含酚量与晶体大小的关系的平均结果如下表。

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