2013
在发酵工业上所指的糖蜜，主要是指制糖工业上 不能再用于煮制糖品的废糖蜜(Waste Molasses) [1]。糖蜜含有大量蔗糖和转化糖，是优良的发酵原料[2]。 但是随着甘蔗产区地质、气候的变化以及制糖工艺 的不断改进，糖蜜中所含的可利用糖降低，有害物 质如胶体、挥发酸等成分增加，糖蜜在储存中会出 现不同程度的变质现象，严重影响酵母生长和产品 质量。依据目前糖蜜类别或采用糖蜜行业标准中的 指标来选择糖蜜，采用传统工艺处理，都难以满足 现代酵母生产的需要。
本研究主要是针对制糖废糖蜜质量波动的现 状，从糖蜜杂质沉降速率、产泡性及酸碱度等理化 性质着手，研究建立了一套快速的针对性和可操性 强的糖蜜质量鉴别与分类方法，将糖蜜分为3类， 在尽量不破坏糖蜜中营养物质的情况下，采用多种 工艺组合，研究建立3类糖蜜与之相对应的处理工 艺，改善糖蜜应用状况，提高发酵产品质量，减轻 废水处理难度，对糖蜜进行分类处理具有重要的意 义。
甘蔗糖蜜来源：广西、湛江、阳春、恩平、韶 关；酿酒酵母(Saccharomyce scerevisiae)：广东江门 生物技术开发中心有限公司酵母厂。
酸度计：PHS-3C精密pH计，上海雷磁精密科 学仪器有限公司；闪蒸罐：自制，容积2 m3；发酵 罐：MSJ-U3，L.E.MARUBISHI TOKYO JAPAN，30 L；高速台式离心机：GT10-1北京时代北利离心机 有限公司。
称取100 g糖蜜用工艺水稀释成35°Bx的糖蜜 稀释液，装入250 mL量筒中，让其自然沉降2 h后， 用直尺测量沉淀物的高度CH。
称取200 g糖蜜，用工艺水稀释成35°Bx的糖 蜜稀释液，用98%浓硫酸调pH值，计算糖蜜稀释 液pH降至4.0时所使用的硫酸量LV。
称取100 g糖蜜，用工艺水稀释成35°Bx的糖 蜜稀释液，装入5 L容器（直径16.8 cm），通入定 量定压压缩空气，空气流量控制2.0 L/h，搅拌机速 度控制250 r/min。2 min后首次测量泡沫的高度H1， 加入0.5 mL消泡剂溶液，记录10 min后新产生泡 沫的高度H2。
本公司自定方法：取2个标准色卡（RAL，棕 红色至黑色，淡黄色至棕黄色），将2个标准色之间 的颜色分为10个过度色，分别为1.0、1.5、2.0、2.5、 3.0、3.5、4.0、4.5、5.0作为对照色卡。将样品与对 照色卡进行目视比较，记下与样品相同的色卡色度。
根据以上3种糖蜜质量鉴别结果，结合酵母发 酵工艺与产品质量要求，将糖蜜分为3大类。
沉淀物高度CH＜2 cm，0.2 mL＜硫酸用量LV ＜0.5 mL，泡沫高度H1＜10 cm，我们将它归类为 质量较好的糖蜜。采用传统工艺处理：糖蜜→酸化 稀释→自然沉淀→高温灭菌→糖蜜酸化液。
沉淀物高度CH≥2 cm，0.2 mL＜硫酸用量LV ＜0.5 mL，泡沫高度H1＜10 cm。我们将它归类为 质量略好但杂质较多的Ⅱ类糖蜜。采用工艺处理： 糖蜜→酸化稀释→絮凝→沉淀→离心→高温灭菌→ 糖蜜酸化液。
酸碱度测定中硫酸用量LV≤0.2 mL 或≥0.5 mL，我们将它统归为质量较差的Ⅲ类糖蜜。依据 CH及H1、H2指标的不同，可再对Ⅲ类糖蜜进行细 分（表1）。
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表1 Ⅲ类糖蜜细分表 |
采用综合工艺处理：糖蜜→酸化稀释→调节pH 固定值→沉淀或絮凝沉淀→分离→清液闪蒸灭菌→ 糖蜜酸化液。
该类糖蜜杂质沉淀速率快，不易产泡，酸碱度 正常，经酵母生产验证用传统工艺流程处理可以得 到质量较稳定的糖蜜酸化液。
该类糖蜜不易产泡，酸碱度正常，但它具有杂 质沉淀速率慢的特征。针对该类糖蜜的有效处理方法 是添加絮凝剂把糖蜜杂质中细小、轻浮颗粒在短时间 内形成庞大絮状物沉淀析出，加快其沉降速率[3]。絮 凝澄清后的清液再经离心机分离，进一步去除糖蜜 液中细小杂质颗粒。
我们选择了一种絮凝剂聚丙烯酰胺，准确称取 1 g聚丙烯酰胺用50℃的水溶解定容至1 L，稀 释 成 1‰浓度的溶液。按每吨糖蜜添加絮凝剂1 g实验， 沉淀2 h，结果见表2。用絮凝剂处理后，糖蜜沉淀 效果明显提高，上清液含渣量有所降低，沉淀物没 有浮渣且渣高度＜10 mm，提高了糖蜜上清液的回 收率。
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表2 絮凝剂A对不同糖蜜的杂质沉降速率结果 |
该类糖蜜酸碱度测定时硫酸用量≤0.2 mL或≥ 0.5 mL，细分为A1、A2、A3型和B1、B2、B3型。 我们针对性建立相应的处理工艺。
当硫酸用量≥0.5 mL或≤0.2 mL时，糖蜜的缓冲能力差异太大，按传统工艺处理后的酸化液对发 酵生产过程的pH控制极不稳定，影响产品成本与 质量。且pH值会影响絮凝剂的电离度，从而影响 到糖蜜澄清效果[4]。针对该类糖蜜，在酸化时通过 酸碱调节严格控制稀释液的pH在固定值，试验结 果见表3。传统工艺按一定量的硫酸进行处理后， 糖蜜处理液的pH范围远远低于3.8，波动较大，发 酵过程中pH波动较大，出现偏高或下降过快的现 象，氨水流加量不稳定。通过采用固定酸化液pH 值进行针对性处理后，发酵过程的pH控制比较稳 定，氨水流加量稳定。
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表3 糖蜜经新工艺处理后对发酵的影响 |
单纯性处理糖蜜杂质的方法可参照Ⅱ类糖蜜的 处理工艺。但Ⅲ类糖蜜常有颜色深现象，大量的黑 棕色色素对产品的质量造成影响，且难以被微生物 分解而随发酵废液排放，对环境造成很大的污染[5]。 我们选择添加1种可去除焦糖、氨基糖等含黑色素物 质的絮凝剂B处理该类糖蜜。准确称取1 g絮凝剂B 用50℃的水溶解定容至1 L，稀释成0.1%浓度的溶液。
按每吨糖蜜的絮凝剂B添加量为5 g进行试验，结果 见图1、图2。添加絮凝剂B处理后的3种颜色深的 糖蜜沉淀效果都比不添加絮凝剂B明显要好，色度明 显降低且稳定。经新工艺处理后糖蜜处理液对发酵影 响实验见表4，采用新工艺处理的糖蜜处理液颜色明 显变浅，沉淀出的渣量增加，发酵液颜色也从深棕色 变为黄褐色，酵母粉产品色泽稳定，且色度保持在2.0 左右。
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图1 絮凝剂B对不同糖蜜处理液色度试验结果 |
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图2 絮凝剂B对不同糖蜜处理液色度试验结果 |
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表4 不同工艺处理糖蜜对发酵影响的比较 |
Ⅲ类A2型B2型糖蜜含有较多胶体物质，粘度 大，致使发酵中泡沫较多[6]。首次测量泡沫的高度 H1≥10 cm，新产生泡沫高度H2＜5 cm，我们处理 该类糖蜜时在后期采用130℃闪蒸灭菌的工艺，不 但解决了跑料问题，还有效降低了糖蜜酸化液的细 菌数；A3 型、B3型糖蜜首次测量泡沫的高度≥10 cm，新产生泡沫高度≥5 cm，易起泡，且泡沫不易 消失，我们处理该类糖蜜时，除了采取闪蒸灭菌及 防止跑料工艺外，还要添加絮凝剂和调节pH，实验 结果如表5所示。与传统工艺比较，A2型、B2型糖 蜜采用新工艺处理，酸化液细菌数较传统工艺低， 消泡油使用量比原工艺降低了10%；A3型、B3型糖 蜜采用新工艺处理，酸化液细菌数降低了85%以上， 胶体物质去除率提高33% [7]，发酵过程中消泡油用 量降低10%以上。
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表5 产泡性糖蜜的发酵应用结果比较 |
Ⅲ类糖蜜大多数易产泡，且闻起来没有甘蔗的 甜味而有刺激性气味，该类糖蜜还含有大量甲酸、 丁酸、丙酸等挥发性有机酸。我们采用闪蒸法来处 理，处理结果如表6所示，糖蜜挥发性有机酸的去 除率比高温处理工艺提高50%。有机酸分析方法采 用水蒸汽蒸馏法[8]。
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表6 高温处理与闪蒸处理对挥发性有机酸的影响比较 |
本研究创立糖蜜新的质量鉴别和分类法，从糖 蜜杂质沉降速率、产泡性及酸碱度等方面进行分析 鉴别，将糖蜜分类，针对性采用不同工艺，能有效 去除有害物质和杂质，改善糖蜜酸化液质量。将该 工艺应用于酵母发酵中，大部分质量较差的糖蜜也 可应用于酵母发酵生产，能较好控制酵母发酵过程 工艺参数，产品的质量状况稳定，发酵过程产生的 废水杂质量减少、色度下降，同时也降低了工业废 水处理难度及成本。该技术还可推广应用到其他利 用糖蜜发酵的生产行业。
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