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甘蔗糖蜜的應用以及分解

發布時間:2018-06-08 14:39 | 編輯:赤坎昊泉 | 16 次瀏覽
  糖蜜主要是制糖工業的一種副產品,他們構成的由于制糖原料、加工條件不同而有一定的差異,其中主要是那些含有大量的可發酵糖(其中主要是蔗糖),因為是很好的發酵原料,所以可用作酵母、味精、有機酸等發酵制品的底物或基料,可用作某些食品的原料和動物飼料。  糖蜜產量較大的有甜菜糖蜜,甘蔗糖蜜,葡萄糖蜜、玉米糖蜜,產量較小的有轉化糖蜜和精制糖蜜。  制糖業的副產品之一。制糖過程中,糖液經濃縮析出結晶糖后,殘留的...

  糖蜜主要是制糖工業的一種副產品,他們構成的由于制糖原料、加工條件不同而有一定的差異,其中主要是那些含有大量的可發酵糖(其中主要是蔗糖),因為是很好的發酵原料,所以可用作酵母、味精、有機酸等發酵制品的底物或基料,可用作某些食品的原料和動物飼料。

  糖蜜產量較大的有甜菜糖蜜,甘蔗糖蜜,葡萄糖蜜、玉米糖蜜,產量較小的有轉化糖蜜和精制糖蜜。

  制糖業的副產品之一。制糖過程中,糖液經濃縮析出結晶糖后,殘留的棕褐色黏稠液體。屬能量飼料,因味甜,多用作調味料。按制糖原料不同可分為甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜和淀粉糖蜜等。各種糖蜜的營養成分有差異。一般甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜以轉換糖量表示,其總糖量分別為48.0%、49.0%;水分25.0%、23.0%蛋白質粗3.0%和6.5%。淀粉糖蜜是以谷物淀粉經酶水解后制造葡萄糖的副產品,以葡萄糖量表示,其總糖量50.0%以上,水分27.0%,粗蛋白量甚微。[2]

  營養特性

  糖蜜含有少量粗蛋白質,一般為3%~6%,多屬于非蛋白氮類,如氨、酰胺及硝酸鹽等,而氨基酸態氮僅占38%~50%,且非必需氨基酸如天門冬氨酸、谷氨酸含量較多,因此蛋白質生物學價值較低,但天門冬氨酸和谷氨酸均為呈味氨基酸,故用于動物飼料中可大大刺激動物食欲。

  糖蜜的主要成分為糖類,甘蔗糖蜜含蔗糖約24%~36%,其他糖約12%~24%;甜菜糖蜜所含糖類幾乎全為蔗糖,約47%之多。此外還含有3%~4%的可溶性膠體,主要為木糖膠、阿拉伯糖膠和果膠等。

  糖蜜的礦物質含量較高,約8%~10%,但鈣、磷含量不高,甘蔗糖蜜又高于甜菜糖蜜。礦物元素中鉀、氯、鈉、鎂含量高,因此糖蜜具有輕瀉性。一般糖蜜維生素含量低,但甘蔗糖蜜中泛酸含量較高,達37mg/kg,此外生物素含量也很可觀。

  將提純的甘蔗汁或甜菜汁蒸濃至帶有晶體的糖膏,用離心機分出結晶糖后所余的母液,叫“蜜糖”。這種第一糖蜜中還含有多量蔗糖,可重復上法而得是第二、第三糖蜜等。最后得到一種母液,無法再蒸濃結晶,稱廢糖蜜(wastemolasses)。一般單稱糖蜜指的就是廢糧蜜,可用作食物或飼料,也可用于發酵工業的原料。

  糖蜜特點

  1、糖蜜呈棕黃色粘稠液體,有酵母的芬芳氣息和糖蜜的甜味;

  2、CP含量高,3-6%;

  3、含糖量高,一般在42-50%。能量密度低,口感好,消化吸收快,且價格比玉米(2346,2.00,0.09%)低廉。

  4、含有維生素、礦物質、菌體蛋白、核酸、表面活性物及促生長因子(生物活性物質)等成分

  5、抗酸堿、抗氧化、對二價陽離子有很強的螯合能力,可與金屬離子形成有機螯合微量元素,促進畜禽對礦物質的吸收和利用。

  使用

  1、混合機中添加:臥式混合機中添加量不可太高,最高為2%,持續時間最多為30s;雙軸混合機添加至5%,持續時間最多為15s。

  2、制粒后噴涂:一般采用液體脂肪與糖蜜混合進行噴涂,不僅可以降低糖蜜的黏度,使噴涂變得容易,而且可以改善顆粒的外觀,提高適口性,也可以降低飼料成本。

  3、專用添加設備:此類設備最高添加量在5%左右。添加時需注意以下幾點:

  A:糖蜜輸送管道的直徑不宜太小,一般為50mm;糖蜜運輸、裝卸的管道直徑應在100mm以上;

  B:使用電磁型流量計,因為電磁流量計沒有移動部分,不會對糖蜜的流動形成障礙;

  C:使用糖蜜一定要加溫。溫度控制在40℃。過高高低都會影響效果;

  D:糖蜜泵的速度不宜太高,一般應在200轉/min(分鐘)以下。且宜采用正壓泵。糖蜜過濾器應放在正壓方,網眼不應小于3mm。

  糖蜜應用

  1、水產養殖:用作肥水和防病促長,消除水中氨N、亞硝酸鹽的毒害,實現水產健康養殖和生態平衡。

  2、反芻動物:糖蜜富含糖類、蛋白質,可為反芻動物提供能源、維生素等物質;具有香甜味,改善飼料適口性;降低飼料粉塵,提高顆粒飼料質量,因此,可用作反芻動物飼料的輔料或添加劑,其利用效率高且綠色環保。

  3、特種養殖

  4、用作造粒的粘結劑和抗氧化劑

  5、混凝土緩凝劑

  處理過程

  從糖蜜酒精發酵的特點,可清楚看到糖密干物質濃度很大,糖分高,產酸細菌多,灰分與膠體物質很多,如果不預先進行處理,酵母是無法直接進行發酵的。因此必須進行預處理,糖蜜的處理程序包括稀釋、酸化、滅菌、澄清和添加營養鹽等過程。

  (一)糖蜜稀釋的工藝要求

  糖蜜一般錘度為80-90Bx,含糖分50%以上,發酵前必須用水沖稀,在工藝上稱為稀釋,稀釋糖蜜的濃度隨生產工藝流程和操作而不同,通常糖蜜稀釋的工藝條件為:

  ⑴單濃度流程稀糖液濃度22%~25%

  ⑵雙濃度流程酒母稀糖液12%~14%

  基本稀糖液33%~35%

  (二)糖蜜的稀釋方法

  糖蜜的稀釋方法可分為間歇法與連續法兩種:

  ⒈間歇稀釋法

  糖蜜的間歇稀釋在稀釋罐內進行;稀釋罐內附有攪拌器。如果工廠原有糖化鍋設備,一般都利用糖化鍋作稀釋設備。

  糖蜜間歇稀釋法是先將糖蜜由泵送入高位槽,經過磅秤稱重后流入稀釋罐,同時加入一定量的水,開動攪拌器充分拌勻,即得所需濃度的稀糖液,經過濾后可供酒母培養和發酵用。

  ⒉連續稀釋法

  中國糖蜜酒精工廠多采用連續稀釋法,糖蜜連續稀釋是通過連續稀釋器進行,常用的連續稀釋器有下列兩種型式:

  ⑴不帶攪拌器的連續稀釋器,該稀釋器為一只圓筒形的管子,順著管長裝有若干孔板式的隔板和一塊篩板,為了使糖蜜與水更好地混合,各板上的孔位都是交錯配置,即一個孔在上部,一個孔在下部,這樣使液體在流動過程中,呈湍流式運動,隔板上孔的直徑,是根據保證液體在器內的湍流式流動來計算的。隔板固定在一對水平軸上,能與軸一道拆卸,以便清洗。稀釋器安裝時通常出口的一端向下傾斜,這種稀釋器的混合效果較好,同時也節省動力。

  ⑵立式連續稀釋器該稀釋器也是一只圓筒形的管子,它是利用截面積不斷的改變,保證液體在器內的湍流式流動來達到糖蜜與水均勻混合的目的。糖蜜連續稀釋時,首先用泵將糖蜜送至高位槽,然后借位壓流往稀釋器,與來自另一高位槽的熱水混合。保證稀糖液的一定濃度是連續稀釋器操作的關鍵,調節稀糖濃度是依靠相應的閥門用人工控制,在大型工廠中采用能調節水及糖蜜流量的聯動泵來控制。

  (三)稀釋時糖蜜加水量的計算

  糖蜜稀釋時,控制稀糖液的濃度是一關鍵的環節,為了制備一定濃度的稀糖液及精確計算所需的加水量和糖蜜量,通常可以采用下列公式來計算:

  Pc=V·d·c1

  式中p——糖蜜量(公斤)

  c——糖蜜濃度(Bx)

  V——稀釋后糖液的體積(公斤)

  d——稀糖液的比重

  c1——稀糖液的濃度(Bx)

  所需的糖蜜量:

  P=V·d·C1/C

  稀釋律時所需添加水的量為w,

  則W=Yd-p

  又∵V·d=pC/C1

  W=PC/C1-P

  ∴W=P(C-C1)/C1

  糖蜜的加工

  考慮到糖蜜中的灰分、膠體物質等雜質多,有害微生物的污染,營養鹽的缺乏以及適宜酸度的調整。因此,在糖蜜稀釋的同時,必須進行酸化、滅菌、澄清和添加營養鹽。間歇稀釋操作法則是逐項進行。中國糖蜜酒精工廠多采用連續稀釋熱酸法澄清處理糖蜜,把酸化、滅菌、添加營養鹽和澄清同時一道進行。

  ⒈糖蜜的酸化

  糖蜜加酸酸化的目的是防止雜菌的繁殖,加速糖蜜中灰分與膠體物質沉淀,同時調整稀糖液的酸度,使適于酵母的生長。由于甘蔗糖蜜為微酸性,甜菜糖蜜為微堿性,而酵母發酵最適pH4.0-4.5,所以工藝上要求糖蜜稀釋時要加酸。對甜菜糖蜜來說,加酸可以使其中的Ca生成硫酸鈣沉淀,因而加速糖蜜中膠體物質與灰分一道沉淀而除去。

  加酸的方法,各地略有不同。通常間歇發酵時,較普遍的是采用將酸加入稀糖液中的方法。也有將酸直接加入糖蜜中,但此法在中國很少采用。中國糖蜜酒精工廠多采用將糖蜜稀釋到40—60%時,再加酸,然后加熱澄清,取清液再進行稀釋。這樣既能提高酸的滅菌作用,又可加速沉淀,并能減少酸化設備的容積,提高設備利用率。它的優點是:糖蜜只須經一次稀釋,簡化了生產過程,有利于實行自動化;加酸可在室外進行,以降低廠房的高度;無須設置單獨的輸酸管道。但缺點是:由于糖蜜黏度大,為了保證糖蜜和酸均勻混合,必須有專門的混合器;酸化后貯存時.貯槽的槽壁必須用涂瀝清漆或鋪聚氯乙烯板等耐酸材料。糖蜜酸化時,通常用硫酸來酸化,也可用鹽酸,但用鹽酸時,在以后生產過程中不生成沉淀,而硫酸鹽是生產設備積垢的主要原因之一。用鹽酸酸化后回收酵母的色澤較好,因Cl-離子能起一定的漂白作用,但鹽酸的腐蝕性較大,在缺乏耐酸材料的情況下,用鹽酸有一定的困難。

  加酸量與方法一般隨糖蜜的種類而異,甘蔗糖蜜稀釋時可直接加入稀糖液量0.2—0.3%的濃硫酸,混合均勻即可,用酸量(比重1.86,66Be工業硫酸)2—3.5公升/1噸糖蜜;或者0.7—l公升/1m3發酵醪。甜菜糖蜜大多帶有堿性,故用酸量較甘蔗糖蜜為多,對單濃度流程來說,基本稀糖液一般不加酸,而酒母稀糖液酸度應在6—7°。

  甜菜糖蜜中的有機堿(-NH2),在加酸時與酸作用能放出劇毒的黃棕色氣體NO2,為了避免中毒,酸化槽必須要有排氣孔,酸化工段應有良好的通風設備。

  ⒉糖蜜的滅菌

  糖蜜中常污染大量的微生物,大致包括野生酵母,白念球菌以及乳酸菌一類的產酸菌。為了防止糖液染菌,保證發酵的正常進行,除了加酸提高糖液的酸度外,最好還要進行滅菌,滅菌方法有兩種:

  ⑴加熱滅菌通蒸汽加熱到80—90℃,維持1小時,即可達到滅菌的目的。稀糖液的加熱除了滅菌外,還有利于澄清作用,但加熱處理需要耗大量的蒸汽,又需要增設冷卻、澄清設備,一般工廠不宜采用。

  ⑵藥物防腐中國糖蜜酒精工廠常用防腐劑為:漂白粉,用量為每噸糖蜜200—500克;甲醛,用量為每噸糖蜜用40%甲醛600毫升;氟化鈉,用量為醪量的0.01%;五氯代苯酚鈉,用量為0.004%。五氯代苯酚鈉的結構式如右圖所示。使用時應注意它在酸性環境中分解成五氯苯酚和鈉鹽,所以應添強加在未酸化的糖蜜稀釋液中。

  中國吉林新中國糖廠酒精車間曾用多種藥物對嚴重染菌糖蜜進行了滅菌試驗,分別加入含量為92%的五氯代苯酚鈉0.0004,含量為40%的甲醛0.084%,漂白粉0.006%。試驗結果說明五氯代苯酚鈉的效果最好,漂白粉次之,甲醛更次之。

  近幾年,抗菌物質也有用于防止發酵時雜菌的污染。蘇聯一些酒精工廠采用一種名叫抗乳菌素的抗菌物質,它是從紫色放線菌135/1的菌絲體中分離出來,當發酵液中添加l—20微克/毫升(溶解于50%酒精溶液)時,便可抑制乳酸菌活動,而不影響霉菌與酵母的生長。糖蜜發酵時加入劑量為0.005%的抗乳菌素,不影響酒精的產量和質量,而抑制乳酸菌的效果甚好。

  ⒊糖蜜澄清

  糖蜜中含有很多的膠體物質、灰分和其它懸浮物質,它的存在對酵母的生長與酒精發酵均有害,故應當盡可能除去,糖蜜的澄清方法有:

  ⑴加酸通風沉淀法此法又稱冷酸通風處理法。將糖蜜加水稀釋至50Bx左右,加入0.2%~0.3%濃硫酸,通入壓縮空氣1小時,靜止澄清8小時,取出上清液作為制備糖液用,通風一方面可趕走SO2或NO2等有害氣體以及揮發性酸和其他揮發物質;另一方面可增加糖液中的含氧量,提高糖液的溶氧系數,以利酵母的增殖。

  ⑵熱酸處理法在較高的溫度和酸度下,對糖蜜中有害微生物的滅菌作用和膠體物質、灰分雜質的澄清沉降作用均較強。采用熱酸處理法,通常把酸化滅菌和澄清同時進行,工藝上在原糖蜜稀釋時,采用階段稀釋法。第一階段先用60℃溫水將糖蜜稀釋至55~58Bx,同時添加濃硫酸調整酸度,PH3.0-3.8,進行酸化,然后靜止5-6小時。第二階段則將已經酸化的糖液再稀釋到酵母培養液所需的濃度12—14%,而供發酵醪用的糖蜜經連續稀釋器一次加水稀釋至所需要的濃度。然后流入主發酵罐內。

  此外,中國某酒精廠采用熱酸通風沉淀的操作過程如下:糖蜜加水稀釋到濃度為40%,然后加入一定量的硫酸,將pH調節到4.0-4.5,放人澄清槽加熱至80-90℃,通風30分鐘,通風后保溫70-80℃靜止澄清8-12小時,然后取出上層清液冷卻,以后處理按一般的工藝流程進行。所得沉淀物質可再加4-5倍的水充分攪拌,然后靜止澄清4-5小時,所得的澄清液可用作下一次稀釋糖蜜用水,殘渣則棄去。從提純效果來看,這個方法比冷酸通風處理法好。但這個方法的缺點是:澄清時間較長,需要較多澄清桶,占地面積大,花勞動力多。從減少設備腐蝕,不需冷卻設備,縮短生產周期,大規模生產采用冷酸通風沉淀方法較適宜。國內有些工廠試驗添加聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑來作酒母稀糖液的澄清處理,可大大縮短澄清時間。聚丙烯酰胺是由約4萬個丙酰胺單體CH2=CH-CONH2組成的。

  添加絮凝劑加速澄清沉降的工藝操作如下:先將糖蜜加水稀釋40-50Bx,加一定硫酸調pH3.0-3.8,加熱100℃,添加8ppm的PAM,攪拌均勻,絮凝澄清靜止1小時,取上清液即可制備稀糖液用。

  國內大多數糖蜜酒精工廠只考慮用作酒母的稀糖液進行澄清處理,而對基本糖液則不經澄清處理,這樣可大大簡化生產,提高效率。

  ⑶機械分離法采用壓濾法或離心機分離法。

  ⒋營養鹽的添加

  酵母生長繁殖時需要一定的氮源、磷源、生長素、鎂鹽等。新鮮甘蔗汁或甜菜汁原含有足夠酵母所需要的含氮化合物、磷酸鹽類及生長素,但由于經過了制糖和糖蜜的處理等工序而大部分消失。糖蜜因制糖方法的不同,所含的成分也不一樣,稀糖液中常常缺乏酵母營養物質,不但直接影響酵母的生長,而且影響酒精的產量。因此必須對糖蜜進行分析,檢查是否缺乏營養分,了解缺乏的程度,然后適當添加必須的營養分。

  ⑴甘蔗糖蜜所需添加的營養分和生長素甘蔗糖蜜對酵母來說需要添加氮源、磷源、鎂鹽和生長素。

  ①氮源氮的需要量可根據酵母細胞數及糖蜜中氮的含量來計算。例如每一毫升成熟酒母醪含有1.5億酵母細胞,即一公升中含有1500億,每1億酵母重0.07克,則每公斤酒母中酵母細胞的重量為1500×0.07=10.5克。

  已知鮮酵母含氮量為2.1%,則每公斤酒母醪含氮量為10×0.021=0.21克,而制備一公斤酒母醪用糖蜜150克。

  甘蔗糖蜜含氮約0.5%,其中能被酵母利用的氨基態氮及其它氮素僅為20%~25%,即150克糖蜜中含有能被利用的氮0.15克,甘蔗糖蜜中的氮不能滿足酵母生長繁殖的需要,故甘蔗糖蜜需添加氮源。

  中國甘蔗糖蜜酒精工廠普遍采用硫酸銨(NH4)2SO4作為氮源,因為銨易被酵母消化,用量為每噸糖蜜添加氮量為21%的硫酸銨1.0-1.2公斤,即0.1%~0.12%,四川內江一帶多采用每公升糖蜜添加1克硫酸銨。有些工廠添加尿素,尿素含氮量為46%,因而可適當減少用量,通常為硫酸銨用量的一半。

  有些工廠加酵母自溶物作為稀糖液的氮素補充物。取分離出的酒精酵母泥,置于35%~40℃溫度下,使酵母細胞自溶,通過菌體的蛋白酶將酵母細胞分解為氨基酸作為氮源的補充,這樣可減少3/4的硫酸銨用量。

  有些工廠添加麩曲作為氮源的補充。麩皮中含有豐富的蛋白質,但不能直接為酵母利用,如用蛋白質分解能力強的曲霉菌制成麩曲,再加熱50℃,保溫6小時,便可使蛋白質分解變為可溶性氮,同時曲霉菌還能合成酵母所需要的生長素,故添加麩曲除了可補充稀糖液中的氮源外,還能補充生長素,這樣可大大節省硫酸銨和尿素。

  ②磷源中國甘蔗糖蜜酒精工廠所添加的磷酸鹽,多數采用鈉、鉀、銨、鈣鹽類,因溶液為酸性,適于酵母的生長繁殖和酒精發酵,普遍采用過磷酸鈣,用量為糖蜜的0.25—0.3%

  ③鎂鹽鎂鹽的存在不僅能促進酵母的生長、繁殖,擴大酵母生長素的效能,同時也能促進酒精發酵,因激酶的催化反應前提條件是離不開Mg,同時酵母的生長素需有鎂鹽共同存在才能發揮效能。因此,酒精發酵生產中添加鎂鹽對提高發酵率具有現實意義。中國糖蜜酒精工廠通常添加硫酸鎂,用量為糖蜜的0.04—0.05%。

  氯化鎂或硝酸鎂單獨加入稀糖液則無作用,如與硫酸銨同時使用,則有促進效能。

  ④生長素酵母必要的生長素有維生素B1、維生素B2、與菸酸、肌醇、生物素及泛酸等,各種糖蜜中的生長素由于制糖過程中的高溫蒸發或糖蜜處理時加熱而被破壞,宜適當添加酵母生長素,一般是添加適量的玉米槳,米糠或副麩曲自溶物等作為酵母生長素的補充。但是,從生產實踐中選育分離馴養的酵母菌種,對生長素的要求并不突出,因此大規模生產時采用添加生長素的較少。然而對于低純度糖蜜和劣質糖蜜的酒精發酵時,對生長素的要求值得引起注意。

  ⑶甜菜糖蜜所需要添加的營養鹽在甜菜糖蜜中往往氮源足夠,只缺乏磷酸鹽,根據每公升酒母醪含氮量為0.21克,而制備每一公升酒母醪用糖蜜150克,甜菜糖蜜含氮約1.5—3克。已知在通風時甜菜糖蜜中50%的氮可為酵母利用,即150克糖蜜中含可被利用的氮0.75—1.5克,為需要量的6倍,故一般甜菜糖蜜在通風情況下是不缺氮的。但在不通氣培養酒母,以及有時糖蜜含冤量低時,可加入硫酸銨或酵母自溶液來補充氮源,一般硫酸銨(含氮21%)用量為糖蜜的0.36—0.40%。

  一般甜菜糖蜜酒精工廠都用過磷酸鈣來作磷源,其用量為甜菜糖蜜量的1%,浸出液濃度為5—6%,還有直接用磷酸來作磷源,工業磷酸含量為70%(比重1.5),用量為0.03%(對甜菜糖蜜算)。另外,還可用磷酸氫二銨(NH4)2HPO4作為磷源,它除了含磷外,還含有20%的氮,因此可以適當減少硫酸銨的用量。

  甘蔗糖蜜

  甘蔗糖蜜是再制糖蜜(moasses)又稱糖漿,是制糖工業將壓榨出的甘蔗汁液,經加熱、中和、沉淀、過濾、濃縮、結晶等工序制糖后所剩下的濃稠液體,俗稱糖稀。屬于液體能量飼料。

  糖蜜不僅是一種能量原料,而且還具有消化吸收快、改善適口性、降低粉塵、提高顆粒質量等優點。

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