蔗汁清净第一章.docx
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蔗汁清净第一章.docx
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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、复原糖、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
v水分80~85%
v蔗糖分9~16%
v复原糖分0.3~3.0%
v有机非糖分0.5~1.2%
v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、复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防止其发生变化,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〕
复原糖对蔗糖的溶解度的影响则相反,复原糖含量越多,蔗糖溶解度越小,因此复原糖存在对煮糖有利〔因此复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。
非糖分中的复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。
首先蔗糖水解成复原糖,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〔复原糖、无机盐等-复原糖加速分解,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。
*减少蔗糖的收回,这是生产中一项很重要的蔗糖损失。
*蔗糖水解速度溶液中氢离子浓度成正比。
影响因素:
pH值越低,温度越高,转化越快;时间越长,转化量越多〔所以混合汁预灰调节pH)。
〔3〕碱降解作用
蔗糖在碱性条件是比较稳定的。
在pH值小于9时,蔗糖分解很少。
碱与蔗糖作用能生成蔗糖盐,这时的蔗糖起弱酸作用。
因此糖液加石灰时,能生成各种蔗糖钙盐:
蔗糖一钙C12H22O11·CaO
蔗糖二钙C12H22O11·2CaO
蔗糖三钙C12H22O11·3CaO〔固体沉淀物〕
〔4〕微生物对蔗糖的作用
制糖生产过程中由于存在酵母,分泌出转化酵素,加速蔗糖分解,导致蔗糖损失,因此制糖生产一定要做好清洁消毒工作。
肠膜明串珠菌繁殖后的产物为粘性的葡聚糖,俗称“蔗饭”。
霜冻或虫害的甘蔗,易受微生物感染,故微生物导致蔗糖损失增加
二、复原糖
v蔗汁中的复原糖主要是果糖与葡萄糖,其来源除了甘蔗之外,还有一部分是蔗糖转化生成的。
〔一〕复原糖之物理性质
〔1〕溶解度
复原糖易溶于水,果糖的溶解度大于蔗糖,而葡萄糖的溶解度高温〔大于65℃〕时,比蔗糖高,在低温时则小于蔗糖。
〔2〕结晶性
葡萄糖易结晶,但晶体较小;果糖难以结晶。
〔3〕旋光性
葡萄糖是右旋性,果糖为左旋性。
在蔗糖溶液中,如有复原糖的存在就要影响蔗糖分的旋光测定。
〔4〕粘度
葡萄糖、果糖的粘度较蔗糖低,假设物料中的复原糖含量高,则蔗糖结晶易操作,废蜜的纯度也可降至比甜菜的废蜜低。
〔二〕复原糖之化学性质
1复原糖碱性分解:
在碱性及较高温度下,葡萄糖与果糖发生异构化、脱水、分子断裂等一系列反应。
同时这些中间产物又进一步缩合生成大分子有机物、有机酸及胶体物质等。
有机酸:
甲酸、乙酸及乳酸等,增加溶液的酸性,加速蔗糖转化,其钙盐多为可溶性,使清汁钙盐含量增加。
醛、酮类:
不稳定,易被氧化成有机酸及缩聚成有色大分子物质。
大分子缩合物:
通常呈色,随反应加剧,由浅黄色以至棕色;高分子胶体物质,增大蔗汁粘性
复原糖分解物:
与Fe3+形成深黄至红棕的有色物
果糖比葡萄糖分解更快,生成更深色产物
复原糖碱性分解的影响因素
vpH值〔碱度〕:
v温度:
v氧气存在:
2复原糖与氨基酸反应
复原糖+氨基酸→类黑精色素+CO2+热量
美拉德反应:
在中性或碱性条件下,复原糖与氨基酸发生一系列反应,生成棕色至黑色的类黑精色素和有机酸。
复原糖与氨基酸反应的影响因素
复原剂:
抑制或减慢反应〔如亚硫酸〔盐〕:
和有机物作用阻断羰基化合物与氨基酸的缩合反应〕
氧化剂:
氧化中间产物不饱和键,阻止其缩聚成大分子物质,可使反应物的色泽较浅。
乌头酸:
加深产物色泽
碳酸盐等弱酸盐:
加速复原糖分解和形成有色 物
蔗糖:
减缓复原糖的降解
氧:
将醛、酮类物质氧化成酸
v糖厂的煮炼通常在弱酸下进行的,在煮糖过程中,糖液pH值逐渐下降,色泽加深,主要原因就是复原糖与氨基酸的反应。
v果糖与氨基酸反应的能力强于葡萄糖的。
三、多糖类物质
v分为四类:
果胶、淀粉、多缩戊糖、纤维素。
1果胶
未成熟的甘蔗含量较多,成熟甘蔗含量少。
*糖厂的高压压榨和反复渗透,压榨汁中的果胶含量很高
*温度超过80℃时,溶解迅速增加,时间愈长,溶出量也增加
果胶质含量主要决定于压榨程度。
强碱、高温时,蔗糠能分解出果胶质溶入糖汁中。
〔如沉降器中〕
2树胶质:
半纤维素的水解产物
不能被石灰沉淀,一直留在糖蜜中,成为造蜜物质,影响糖分收回。
3淀粉
葡萄糖缩合物,不溶于冷水,在热水中糊化而分散。
存在于蔗叶和上端各节中,成熟的甘蔗不含淀粉,但某些甘蔗品种,淀粉含量较多。
受热吸水膨胀,糊化,增大糖液粘度,对糖液过滤性能影响很大。
遇酸水解,成为糊精及低聚糖,是影响蔗糖结晶的胶体物
增加最终糖蜜的产量。
4葡聚糖:
葡萄糖的缩合物,可溶于水,俗称“蔗饭”。
新鲜甘蔗很少葡聚糖.
不新鲜及受细菌〔甘蔗受到刀伤或压伤、火烧、霜冻或收割后放置长时间〕,葡聚糖含量迅速增加。
葡聚糖易粘着在过滤层的微细通道上,将通道堵塞,阻碍糖汁过滤。
影响:
增大粘度
旋光读数上升,造成纯度虚假上升,:
影响结晶:
阻碍蔗糖结晶,生成伪晶,增加分蜜困难。
造蜜
四、含氮化合物
v有蛋白质、氨基酸及酰胺等;
v氮基酸及酰胺主要存在于蔗梢、节间;
氨基酸:
两性化合物,易溶于水,-COOH与-NH2,在蔗汁中酸性比碱性显著
*氨基酸钙盐易溶于水,在蒸发过程中部分形成积垢。
*加热时水解,放出氨气〔氨气管?
〕
*
1蛋白质
两性高分子物质:
在酸性介质中,带正电;在碱性条件下,带负电。
pH3~4,蛋白质总电荷为零。
即为蛋白质等电点:
2〕蛋白质的变性与凝结
水化:
分子外表上的各种极性基团,强烈吸引水分子成为高度水化的分子。
变性凝结:
受热〔胶凝〔鸡蛋〕、凝结〕脱水,形成絮状物,在等电点能自行凝结析出。
与钙结合〔在钙离子的结合凝结〕:
pH6~7时,蛋白质带负电,与钙离子结合,随着磷酸钙等沉淀吸附被除去。
如没有钙离子,就没有此凝聚作用
甘蔗过了成熟期,蛋白质逐渐水解,分子量增强,水溶性增强。
v不新鲜或未成熟的甘蔗及经受风折、霜冻等自然灾害的甘蔗中,蛋白质含量会相应下降〔因蛋白质水解成分子量较低的含氮物〕
v等电点脱稳
v盐析:
中性盐与水分子的亲和力大于蛋白质,致使蛋白质分子周围的水化层减弱乃至消失。
中性盐加入使蛋白质外表的电荷大量被中和,更加导致蛋白质溶解度降低,之蛋白质分子之间聚集而沉淀。
蛋白质存在对制糖生产利弊
v在制糖生产过程中,蛋白质的去除率为65~85%,新鲜甘蔗去除率较高。
v保持胶体性质,增大糖液粘度,增加过滤困难,这是不新鲜甘蔗或过成熟的甘蔗在澄清中难以处理的重要原因
*与复原糖反应加深色泽
*进入晶体,形成酸性絮凝物
v适量蛋白质存在对澄清有利:
蛋白质外表活性很强,善于覆盖在微粒外表,形成一层蛋白质层,使微粒具有蛋白质的性质,在受热或等电点时,随蛋白质凝结析出时,得到清亮的蔗汁,对澄清有利。
〔澄清用豆浆〕
〔3〕酰胺:
酰胺是氨基酸的衍生物。
如天冬氨基酸、谷氨基酸等。
*在石灰作用下分解成氨基酸并放出氨气
*在蒸发过程中产生氨气,汽凝水偏碱性,糖汁pH下降
*影响糖浆pH
蔗汁中非氮有机酸以草酸、乌头酸为最多。
制糖过程可能生成新的非氮有机酸:
醋酸、乳酸及果酸
*草酸能形成钙盐沉淀
*其它有机酸及其钙盐均可溶于水
*蔗汁中的有机酸愈多,则中和需加入石灰量愈多,形成的可溶性钙盐也愈多,〔危害?
〕
六有色物质
〔一〕天然色素
1脂溶性色素:
2水溶性色素:
多元酚类物质的性质
特点:
在碱性颜色深于酸性条件〔pH值对色值的影响〕
1容易被氧化成醌类物质并发生缩聚反应形成深色大分子物质〔糖厂为什么防止抽空现象?
〕。
2和铁结合生成深色的配合物。
配合物相当稳定。
3高分子多酚类与蛋白质结合使溶液变浊,当蛋白质凝结时一起析出。
5与亚硫酸反应。
双键加成反应,色泽变浅或消退。
可逆。
6颜色随pH变化
7黄酮类结构在高温下分裂成小分子含酚羟基或醌基物质。
8高分子多酚类物质能与重金属离子结合成不溶性盐。
〔三〕生产过程中形成的色素
v焦糖色素
v复原糖碱性分解色素
v类黑精色素
v铁酚氧化色素等,
均溶于水,不能为石灰所沉淀,活性炭和离子交换树脂可除去。
亚法生产除去率很低。
五蔗蜡和蔗脂
〔一〕蔗脂:
脂肪与各种脂溶性色素。
存在于蔗茎内部的细胞组织中
〔二〕蔗蜡:
高级脂肪酸、高级一元醇、蜂醇。
在于于蔗茎的外表
*不溶于水,有部分能形成乳浊液分散在蔗汁中
*
七非氮有机酸
v蔗汁中非氮有机酸以草酸、乌头酸为最多。
v草酸能形成钙盐沉淀
v其它有机酸及其钙盐均可溶于水
v蔗汁中的有机酸愈多,则中和它加入的石灰量愈多,形成的可溶性钙盐也愈多,
思考题
1蛋白质凝结有害有利?
榨季末期蛋白质除去率较低,为什么?
对制糖生产有什么影响?
2 蔗汁中复原糖主要有哪两种?
它对制糖生产有何影响?
3甘蔗中原有蔗汁颜色并不深,但生产过程中蔗汁和糖浆糖蜜的颜色要深得多。
为什么?
4美拉德反应对制糖生产有什么影响?
5 蔗糖在什么条件会发生转化?
对制糖生产有什么影响
6在制糖生产过程中,复原糖主要发生什么化学变化?
对制糖生产有什么影响?
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