復(fù)配酶制劑在赤砂糖生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

吳 鵬，宋宵因，段正常，李朝明，楊虎泉，梅 二，陸永俊，巖的叫

（1.蘇州昆藍(lán)生物科技有限公司，江蘇 蘇州 215123；2.云南西雙版納英茂糖業(yè)有限公司景真糖廠，云南 勐海 666200）

赤砂糖是工業(yè)化生產(chǎn)而得到的帶蜜糖，是以甘蔗為原料工業(yè)化生產(chǎn)白砂糖的附屬產(chǎn)品。其食用時(shí)具有獨(dú)特的風(fēng)味，同時(shí)還含有鐵、鉻、鈣、鋅等微量元素和其他礦物質(zhì)等，受到越來(lái)越多消費(fèi)者的喜愛(ài)。同時(shí)對(duì)于糖廠而言，生產(chǎn)赤砂糖由于減少了回煮量和帶走了一部分蜜，對(duì)白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量提升和煮煉回收率的提高有良好的幫助，并可以減少糖膏煮制量，有助于降低能耗和提高日甘蔗處理量［1］。

在常見(jiàn)的三系煮糖工藝中，末端糖膏-丙糖膏經(jīng)分蜜、干燥等工序而得赤砂糖和最終的廢蜜，是甘蔗糖廠糖分回收的最后一道工序，其中廢蜜的蔗糖含量相當(dāng)于甘蔗含糖量的6%～9%，是現(xiàn)行制糖過(guò)程中最大的糖分損失。因此丙糖膏提糖率的高低直接影響糖廠的經(jīng)濟(jì)效益［2］。由于制糖是用結(jié)晶法將高純度的白砂糖從糖膏中提出，而大量非糖分則進(jìn)入后續(xù)的糖膏煮制，丙糖膏做為末端糖膏，具有純度低、黏度大、循環(huán)對(duì)流困難、結(jié)晶速度慢等特點(diǎn)［3］。特別是在物料純度較低的榨季后期，丙糖膏往往更難煮制，并且廢蜜產(chǎn)量和重力純度均會(huì)有所提高，對(duì)糖廠的生產(chǎn)造成不良影響。

云南西雙版納英茂糖業(yè)有限公司景真糖廠自2018/2019年榨季開(kāi)始生產(chǎn)赤砂糖，提高了煮煉收回率和提糖率，并且白砂糖品質(zhì)也得到提高。但是也遇到了一些新的問(wèn)題，如有時(shí)丙糖膏黏度大，難以煮制，并且生產(chǎn)的赤砂糖水分偏高、存儲(chǔ)一段時(shí)間后容易結(jié)塊等。2020/2021年榨季后期，這種情況較為嚴(yán)重，由于丙糖膏黏度大，煮制時(shí)間和分蜜時(shí)間延長(zhǎng)，助晶箱中物料積壓過(guò)多，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。為了有效解決該問(wèn)題，我們做了一些嘗試，最終取得了比較理想的效果。

1 測(cè)定赤砂糖中膠體物質(zhì)的含量

在制糖工藝中，存在部分有機(jī)非糖分如右旋糖苷、果膠、木聚糖、蛋白質(zhì)等膠體物質(zhì)，具有很強(qiáng)的親水性。傳統(tǒng)的亞硫酸法制糖工藝對(duì)膠體物質(zhì)去除效果有限，殘留的膠體物質(zhì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，會(huì)增加糖汁黏度，同時(shí)也導(dǎo)致赤砂糖容易結(jié)塊［4］。

1.1 膠體物質(zhì)含量測(cè)定方法

按照《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》中的酒精沉淀法進(jìn)行總膠體含量的檢測(cè)。

1.2 赤砂糖中膠體物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果

取丙糖膏煮制過(guò)程中黏度較高的10個(gè)不同批次的赤砂糖，檢測(cè)膠體物質(zhì)含量，同時(shí)取榨季初期丙糖膏煮制過(guò)程中黏度較低的10個(gè)不同批次的赤砂糖，檢測(cè)膠體物質(zhì)含量，結(jié)果見(jiàn)表1。丙糖膏黏度高時(shí)，其赤砂糖膠體物質(zhì)含量是丙糖膏黏度低時(shí)赤砂糖的3.21倍。

表1 不同赤砂糖中膠體物含量數(shù)據(jù)

2 復(fù)配酶制劑降解膠體物質(zhì)的小試效果

右旋糖苷、果膠、木聚糖等膠體物質(zhì)，可被相應(yīng)的生物酶降解為黏度很低的小分子物質(zhì)。如黃俊杰等［5］人總結(jié)了果膠酶、淀粉酶、葡聚糖酶、纖維素酶等在蔗汁澄清中的特性和作用。因此我們嘗試用蘇州昆藍(lán)生物科技有限公司供應(yīng)的制糖用復(fù)配酶制劑KL-0056來(lái)降解膠體物質(zhì)，以解決丙糖膏黏度高的問(wèn)題。該產(chǎn)品由纖維素酶、α-葡聚糖酶、木聚糖酶、果膠酶等多種酶制劑復(fù)合而成，可有效降解糖液中存在的纖維素、α-葡聚糖、木聚糖、果膠等非糖分膠體物，并且該酶不含任何蔗糖酶活力，不會(huì)水解蔗糖造成糖分損失。

廢蜜由丙糖膏中的母液經(jīng)分蜜而來(lái)，其膠體物含量比赤砂糖中更高，并且直接影響丙糖膏的黏度高低。取一定量廢蜜，分別添加不同量復(fù)配酶制劑，攪拌均勻后，65℃水浴反應(yīng)60min，測(cè)定其膠體含量，結(jié)果如表2所示。隨著加酶量的提高，廢蜜中膠體物去除效果更好。加酶量從100ppm提高到200ppm時(shí)，膠體物去除效果提高不明顯，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，添加量為100ppm更為劃算。

表2 復(fù)配酶制劑降解廢蜜中膠體物的效果

3 復(fù)配酶制劑在生產(chǎn)上的效果

為了解決前述生產(chǎn)上丙糖膏黏度大、煮制時(shí)間和分蜜時(shí)間延長(zhǎng)、助晶箱中物料積壓過(guò)多的問(wèn)題，我們?cè)谏a(chǎn)應(yīng)用了復(fù)配酶制劑，并對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

復(fù)配酶制劑按推薦添加量加入丙糖膏煮糖罐中，每罐18立方米的丙糖膏添加3kg，操作簡(jiǎn)單、方便。此次應(yīng)用過(guò)程中，連續(xù)在46罐丙糖膏編號(hào)為824～869的煮制過(guò)程中添加復(fù)配酶制劑，作為加酶組，并與加酶組前46罐丙糖膏即對(duì)照組編號(hào)778～823的進(jìn)行比較。

3.1 加酶組與對(duì)照組赤砂糖膠體物含量對(duì)比

檢測(cè)加酶組與對(duì)照組赤砂糖中膠體物含量，結(jié)果如圖1所示，應(yīng)用復(fù)配酶制劑后，赤砂糖膠體物含量下降84.40%，并且加酶組赤砂糖中膠體物含量?jī)H為0.22%錘度，顯著低于榨季初期赤砂糖中膠體物含量即0.42%錘度。加酶組丙糖膏煮制過(guò)程中，操作工人表示丙糖膏黏度明顯下降。這說(shuō)明復(fù)配酶制劑確實(shí)起到了降解膠體物質(zhì)和降低丙糖膏黏度的效果。

圖1 加酶組與對(duì)照組赤砂糖膠體物含量

3.2 加酶組與對(duì)照組丙糖膏煮制時(shí)間對(duì)比

由表3可知，加酶組平均丙糖膏煮制時(shí)間比對(duì)照組縮短33min，縮短幅度為7.89%，這說(shuō)明加酶后由于膠體物質(zhì)的降解，丙糖膏黏度下降，物料循環(huán)變好，結(jié)晶效率提高。煮制時(shí)間縮短還有利于降低煮糖能耗。

表3 加酶組與對(duì)照組丙糖膏煮制時(shí)間對(duì)比

3.3 加酶組與對(duì)照組丙糖膏分蜜時(shí)間對(duì)比

由表4可知，加酶組丙糖膏分蜜時(shí)間比對(duì)照組縮短27min，縮短幅度11.84%。加酶后分蜜時(shí)間明顯下降，解決了助晶箱物料積壓嚴(yán)重的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率。

表4 加酶組與對(duì)照組丙糖膏分蜜時(shí)間對(duì)比

3.4 加酶組與對(duì)照組丙糖膏煮制情況對(duì)比

由表5可知，加酶組膏蜜純度差比對(duì)照組提高0.22AP，結(jié)晶率提高0.28%。結(jié)合加酶組煮糖時(shí)間縮短，說(shuō)明應(yīng)用復(fù)配酶制劑有利于蔗糖結(jié)晶，能夠提高結(jié)晶效率。

表5 加酶組與對(duì)照組膏蜜純度差及結(jié)晶率

3.5 加酶組與對(duì)照組赤砂糖產(chǎn)量對(duì)比

從表6可知，加酶組平均每罐比對(duì)照組多產(chǎn)赤砂糖775kg。

表6 加酶組與對(duì)照組赤砂糖產(chǎn)量

3.6 加酶組與對(duì)照組廢蜜對(duì)比

由表7可知，加酶組廢蜜重力純度相比對(duì)照組降低0.62GP，每罐廢蜜產(chǎn)量減少0.953t。結(jié)合加酶組赤砂糖每罐多產(chǎn)775kg，說(shuō)明應(yīng)用復(fù)配酶制劑確實(shí)可以提高丙糖膏提糖率和降低糖分損失。

表7 加酶組與對(duì)照組廢蜜對(duì)比

3.7 赤砂糖結(jié)塊情況

膠體物質(zhì)由于其親水性，會(huì)導(dǎo)致赤砂糖水分偏高，更容易結(jié)塊。由表8可知，加酶組赤砂糖水分下降0.34%，同時(shí)儲(chǔ)存3個(gè)月后仍能保持松散、不結(jié)塊的狀態(tài)，可增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

表8 赤砂糖結(jié)塊情況

3.8 經(jīng)濟(jì)效益分析

此次復(fù)配酶制劑應(yīng)用效果顯著，有效解決了丙糖膏黏度大、難以煮制，物料積壓嚴(yán)重的問(wèn)題，并且提高丙糖膏提糖率、降低廢蜜帶走的糖分損失，從而增加糖廠效益。

計(jì)算用酶后每煮一罐丙糖膏帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，如表9所示，加酶后每罐丙糖膏可增加效益2264.5元，按景真糖廠每榨季約煮1000罐丙糖膏計(jì)算，則整個(gè)榨季可增加效益226.45萬(wàn)元。此外應(yīng)用復(fù)配酶制劑還可縮短煮糖和分蜜時(shí)間，從而降低能耗，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

表9 經(jīng)濟(jì)效益分析

4 結(jié)語(yǔ)

復(fù)配酶制劑應(yīng)用結(jié)果表明，赤砂糖中膠體物含量下降84.40%，丙糖膏煮制時(shí)間縮短7.89%，分蜜時(shí)間縮短11.84%，結(jié)晶率提高0.28%，平均每罐丙糖膏多產(chǎn)赤砂糖775kg，廢蜜減少953kg，可有效解決丙糖膏黏度大和赤砂糖易結(jié)塊等問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益顯著。