《糖工程导论》
课程论文
制糖方法及各学科在制糖领域的应用问题
学院：轻工与食品 班级：糖工程 姓名：王江 学号：201130400221 日期：2011年12月18日
摘要：近些年来，制糖技术不断发展，不断融入各类生物、化学等学科技术，使制糖有了
更多途径，同时，在机械化方面，也不断运用物理和机械等领域技术，逐步实现了制糖的机械化。初次接触和学习相关学科，本文只是围绕制糖的科学应用，技术发展，和机械化等方面做一些论述，以便于更好地学习这门学科，更进一步了解制糖工程。
关键词：制糖技术 机械化 前言
糖，在生活中是必不可少的食用品。制糖工艺的发展，不断的进步，从传统工艺到机械化不断的发展，从物理压榨法到生物、化学技术的应用。我们需要更多地了解，更多地发现，批判的继承，再不断的创新，使制糖技术得到传承和发展。
制糖工艺的发展史
甜菜制糖业在欧洲的迅速崛起和发展，有着重要的政治、经济原因。19世纪初，拿破仑对不列颠岛实行封锁，英国则从海上对欧洲大陆实行经济封锁，欧洲海上运输因之受阻，一些急需物资和食品如甘蔗糖等无法从海上运往欧洲大陆，这种情形客观上促使了欧洲甜菜制糖业的迅速发展。不久,甜菜制糖技术便越过大西洋,传播到美洲，继而传播到亚洲，遍及世界各地。
机械化制糖业的发展 甜菜糖的发源和生产主要是在欧洲，而19世纪又是欧洲资本主义发展的时代，先进的工业和发达的科学技术，给制糖业实行机械化提供了很多有利条件。现代机械化制糖的工艺和设备大多始于欧洲的甜菜制糖业。19世纪初至19世纪60年代的这段时间，是机械化制糖工业的主要形成时期，许多制糖新工艺新设备不断涌现。甜菜制糖业在这段时间里，完成了渗出提汁、糖汁加灰二次碳酸饱充清净、多效蒸发、真空煮糖结晶和离心分蜜成糖等基本技术。
19世纪初期，良好的吸附剂骨炭已应用于甜菜糖汁的脱色，并取得了较好效果。1821年，M.de东巴勒将甜菜块根切成薄片，以热水浸渍提取糖分，改变了早期用压榨甜菜取汁的做法,成为渗出法的先导。到1830年,东巴勒发明渗出法。但由于未找到理想的澄清方法，
取得的糖汁不易澄清。1840年，库尔曼发明二氧化碳饱充法，在澄清糖汁方面取得突破性的进展。1843年多效蒸发罐的发明使糖汁得以蒸浓。同时，采用高效能的离心分蜜工艺使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分离，得到的不再是带蜜的糖，而是干净的砂糖。1849年，卢梭发明了碳酸法制糖工艺。
1849年，应用二氧化硫漂白糖汁取代成本较高的骨炭，糖汁的清净技术进一步提高。1859年，佩里耶和波塞茨将碳酸法改良为双碳酸法，澄清效果显著提高，但糖汁的沉淀颗粒仍不易除去。1864年，德耐克发明过滤机使糖汁沉淀颗粒得以分离。同年，奥地利人J.罗伯特制成间歇式渗出罐组，它与双碳酸法清净工艺相配合后被普遍采用。20世纪发展了连续渗出器，逐渐取代了罗伯特渗出罐。至此，较完善的碳酸法制糖工艺基本形成，成为现代制糖技术的先导。
由于甜菜制糖大部分工艺也适用于甘蔗制糖，因而很快被甘蔗制糖业所采用，但甘蔗制糖和甜菜制糖在澄清工艺上有较大的不同。在取汁方面，甘蔗糖厂仍基本上采用压榨取汁方式。18世纪末甘蔗制糖已采用了三辊压榨机。
19世纪初期,真空结晶(煮糖)罐制造成功。中期,已开始用蒸汽机带动压榨机，并开始采用离心分蜜机。此后，随着制糖工艺渐趋成熟和适合于工业化生产的设备不断出现，制糖业遂进入大规模工业化生产阶段。 中国机械化制糖 19世纪末至20世纪初，是中国机械化制糖的酝酿、探索时期。20世纪30年代，中国兴起机械化制糖热潮，但未形成机械化制糖工业体系，制糖业基本上还处于手工业阶段。1949年后，不断发展成为完整的现代制糖工业体系。
1878年,英商怡和洋行在香港设中华精糖公司,机器购自英国，以土糖为原料生产精炼糖，每日能处理4000担土糖。1880年，怡和洋行又在广东汕头角石开设分厂。此外，英国商人在香港的太古洋行也创办太古炼糖公司。继英国之后，美国、日本等商人也来中国建立机械制糖厂，制糖工艺、技术、设备均从外国引入。由于社会动荡、经营管理不善等原因，这些糖厂未能长久生存下去。
1905年，中国东北开始种植糖用甜菜。1908年建成一座日加工甜菜350吨的甜菜制糖厂（阿城糖厂）。
1915年又建成一座日加工甜菜 350吨的甜菜制糖厂（呼兰糖厂）。
1916年，日本人在中国东北成立“南满洲制糖株式会社”,并在沈阳郊区建立一座日加工500吨甜菜的奉天糖厂,1917年投产。1922年又在铁岭建成铁岭糖厂,这两座糖厂都于1926年停产。
1920年,北京溥益公司在山东济南兴建溥益糖厂,于1921年投产，1929年停产。
20世纪30年代以前，不论是甜菜制糖厂，或是甘蔗制糖厂，或是精炼糖厂；不论是外资兴办，或是民族资本创办的糖厂，都没有成功，中国的机械化制糖业未能形成，仍然处于手工业制糖阶段。牛拉石辘压取甘蔗的古老制糖法依然盛行，土糖寮、土糖房、小作坊式的制糖遍布城乡民间。糖的产量及质量都不及先进国家。尚需大量进口食糖。1929年，食糖进口量达最高峰(7.4亿千克)，价值银一万万两，居全国进口货物的第二位。
30年代开始，中国限制洋糖任意进口，保护国内糖业的发展。1929～1933年，资本主义世界爆发严重经济危机，许多公司、商人急于推销滞销的货物和积压设备。中国成为他们资本输出的一大市场。例如，美国的檀香山铁工厂，捷克斯可达工厂，即在此时来到广东，推销他们积压的制糖设备。广东省的军阀企图通过创办糖业，充实自己经济实力，巩固和扩大自己的政治地位，极力支持、兴办机械化制糖业。广东制糖历史悠久，制糖原料（甘蔗）丰富，客观上也利于制糖业的发展。1933年8月至1936年1月，在檀香山铁工厂、捷克斯可达厂两家厂商的承包下，在广东建成了市头、顺德、东莞、新造、惠阳、揭阳等 6座机械化制糖厂。其设计的总生产能力为每天压榨甘蔗7000吨,每天产白糖700吨。机器设备全
部由外国进口，工艺技术、设备规模都是空前的。广东遂成为全国机械化制糖业的重要基地。 广东兴办机械化制糖业的热潮，也波及可以用甘蔗制糖的其他省份，继之纷纷建立机械化糖厂。但由于时局动乱，工业基础薄弱，这些新式的机械化制糖厂，未能得到发展和繁荣，不少糖厂被迫关闭、停业。
中国的制糖业
20世纪以来，台湾省机械化制糖业发展较快。最早的机器制糖厂建立于1901年，至1945年，全省已有42家机械化制糖厂。1934～1943年间,台湾糖业发展迅速,糖产量剧增，并有大量出口。1938～1939年制糖期，机制糖产量达到137万吨。
1949年后，中国大陆的制糖业不断得到发展。甘蔗制糖业主要分布在广东、广西、云南、福建、海南、四川等地。甜菜制糖业集中在黑龙江、内蒙古、吉林、新疆等地。甘蔗糖与甜菜糖的产量之比约4:1。发展到 80年代，中国已成为世界上制糖大国之一。
制糖方法及分类
甘蔗制糖常识 一、甘蔗提汁
甘蔗提汁，包括甘蔗预处理和提取蔗汁。 甘蔗预处理
甘蔗预处理是在提汁前将甘蔗破碎。甘蔗经过运送、起卸、称重后，由卸蔗台均匀地卸送到输蔗机上，用切蔗机、撕裂机等破碎设备，将甘蔗斩切撕裂成丝状细片的料蔗，其目的是将甘蔗的细胞膜破坏，并使蔗料密度增大，以利付诸提汁。 压榨法提汁
压榨法提汁设备包括压榨机、中间输送机、蓄能器、压榨机动装置、曲筛等。压榨机有3种：一是常规三辊压榨机，二是多辊式压榨机，三是恒比式压榨机。压榨法提汁在压榨过程中，渗浸作业是提高糖分抽出率的有效措施。 渗出法提汁
甘蔗渗出法提汁有蔗丝渗出法（国外称甘蔗渗出法）和蔗渣渗出法（国 外称蔗渣渗出法）两种，其主要设备有撕裂机、渗出器、脱水装置，工艺流程包括甘蔗预处理、渗出提汁、蔗渣脱水和脱水汁处理等4道工序。因渗出方式不同，其特点也有差异：蔗丝渗出法是在甘蔗经过高效撕裂机撕碎后，全部将蔗丝通过渗出器，采用热水及稀汁与蔗丝逆流多级淋洗工艺，借以适 当的热力来破坏为机械设备所未及破坏的细胞，置换出甘蔗中80％以上的糖分，废蔗丝则用2台压榨机进行脱水处理；蔗渣渗出法是甘蔗经过预处理后，先用一台压榨机进行压榨提汁，抽出约65％的蔗汁，然后用渗出器渗淋提取蔗渣中的残留糖分，再用2台压榨机处理饱含水分的废蔗渣。
二、蔗汁澄清
蔗汁澄清的目的是尽可能多的除去色素、胶体、蛋白质、有机酸及某些盐类等非糖分，为提高糖分收回率和产品质量、减少废蜜糖分损失创造条件。蔗汁澄清工艺，主要采用亚硫酸法和碳酸法，少量采用石灰法。石灰法只用石灰一种澄清剂；亚硫酸法使用石灰、二氧公硫、磷酸3种澄清剂； 碳酸法使用石灰、二氧化碳和二氧化硫3种澄清剂。为了充分发挥澄清剂的作用，并避免带入新的杂质，因而必须纯净，并符合质量要求。 石灰法
采用石灰法清净是以石灰为主要清净剂的一种传统的清净法。 亚硫酸法
亚硫酸法是在国内机糖厂中广泛使用的清净工艺。亚硫酸法与碳酸法比较，流程设备比较简单，管理比较容易，清净剂用量较少，耗能较少，成本较低，滤泥可直接作肥料，污染较少。但清除非糖 分杂质较少，煮炼收回率较低，白砂糖质量稍次一些，不易长期贮存，残存二氧化硫含量较高，混合糖中赤砂糖所占比例较大。采用糖浆上浮法新工艺生产出来的白砂糖，二氧化硫含量可显着下降，基本达到10P.P.M以下要求，白砂糖比率明显增加，上浮法比亚硫酸法可增加优级糖36.2％。 碳酸法
国内采用碳酸法清净的机糖厂，最早是在50年代建成的贵县糖厂，它是在国内首先采用碳酸法清净工艺生产白砂糖的厂家。 糖汁蒸发
糖汁蒸发过程，就是通过多次蒸发将糖汁中的绝大多数水份除去，为下一工序的煮糖结晶做好准备。 煮炼
煮炼是甘蔗制糖过程的最后阶段，就是将清净糖浆通过多次结晶和分离 的物理方法，将溶解性的蔗糖变成固体结晶状的蔗糖即白砂糖和赤砂糖，剩余在糖蜜中的少量蔗糖以及还原糖，供生产酒精及其它综合利用产品之原料。其流程包括煮糖、助晶、分蜜、干燥等。
煮糖系统一般采用三系煮糖制度：即甲糖作白砂糖成品，乙糖作甲糖种子，丙糖装包作赤砂糖出售或复筛回溶或直接回溶供再次煮炼之用。在糖浆 纯度低时则采用两系或两系半煮糖制度，在糖浆纯度高时则采用三系半煮糖制度。 生产技术指标名词解释
压榨收回率---称抽出率。主要反映在压榨过程中，从甘蔗蔗糖分中实际收回的蔗糖 百分率，即混合汁中蔗糖对甘蔗中蔗糖的重量百分率。
煮炼收回率--- 指成品糖和在制品可制得的成品糖的蔗糖对混合汁的蔗糖重要百分率，它表示在煮炼过程从混合汁的蔗糖中实际收回蔗糖的百分率。 总收回率---收回率即压榨收回率与煮炼收回率的乘积，指成品糖包括在制品可制 得的成品糖的蔗糖对甘蔗蔗糖的重量百分率，它表示在糖厂的整个生产过程从甘蔗的蔗糖中实际收回蔗糖百分率。
等折白砂糖产率---糖率即成品糖对原料甘蔗的重量百分率；等折白砂糖产率即各品种的成品糖均换算为该生产期白砂糖含糖分为基准计算的糖率。 白砂糖合格率--- 指一次性的合格率，不含等外糖回溶后所产的合格糖。1957年食品工业部制糖工业管理局提出我国第一个甘蔗白砂糖质量标准，经国家食品工业部 1957年11月9日批准，编号为食糖0101-57作为部颁标准，分为两个等级，即一级白砂糖和二级白砂糖,于1957年12月1日在全国甘蔗产区开始执行。1964年轻工业部修订了白砂糖质量标准，编号为GB317-64，作为白砂糖国家标准 在全国执行。这一标准分为三级，即优级、一级和二级。1984年轻工业部甘蔗科学研究所进行修订，国家标准局于1984年12月30日批准国家标准，编号 为GB317-84，代替GB317-64自1985年10月1日起实施。轻工业部征得国家标 准局的同意，该标准提前于1984/1985年制糖期试行，并从1984/1985年榨季 开始，对白砂糖产品质量的监督检验及评比，一律以白砂糖国家标准GB317- 84为依据。同时规定1000吨以上的甘蔗糖厂按一级白砂糖标准计算白砂糖合格率。1991年轻工业部对白砂糖质量标准进行了修订，经国家技术监督局 于1991年9月10日批准，编号为GB317.1-91，代替GB317-84 作为白砂糖国家质量标准，分为优级、一级、合格三个等级,并于1992年8月1日实施。1998年 5月7日国家质量技术监督局发布了新的国家标准GB317-1998代替
GB317.1-91，从1998年8月1日起实施。将白砂糖分为精制、优级、一级和二级共四个级别。
机制糖产品---制糖产品主要有白砂糖和赤砂糖2种。白砂糖又分为精制白砂糖、优级白砂糖、一级白砂糖、二级白砂糖4个等级；赤砂糖又分为普通赤砂糖和超级赤砂糖2个等级。1967年，轻工业部将赤砂糖由2个级改为1人级。 还有少数糖厂不经分蜜，生产少量黄片糖。
白砂糖---机制白砂糖由亚硫法糖厂和碳酸法糖厂生产。碳酸法清净工艺的糖厂所生产的白砂糖，质量较好，由于除去杂质和色素较多，水分、灰分、色值、二氧化硫含量和不溶于水的杂质都较低，贮存 时间较长，保持洁白、松散，均为优级和一级白砂糖。亚流酸法清净工艺的 糖厂所产的白砂糖。亚硫酸法清净工艺的糖厂所产的白砂糖差一些，贮存过久容易变色和受潮，且含二氧化硫残留量较高。
赤砂糖---要是采用石灰法清净工艺的糖厂全部生产赤砂糖。采用亚硫酸法、碳酸法清净工艺生产白砂糖的糖厂，也生产部份赤砂糖。1957年以前，没有统一