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第一章 糖分提取原理 第一节 糖料 第二节 甘蔗压榨理论 第三节 甜菜渗出理论 第四节 甘蔗渗出理论 第五节 提汁过程的强化 THE OCCURRENCE OF SUGARS Sugar is the name of a large group of substances which, together with the starches and celluloses, are known as CARBOHYDRATES. They occur widely in nature and are an important food for mankind and animals. Most plants contain sugars in fruits, some plants store sugars, for example, in roots or stems. Sugar cane and sugar beet are the main plants which produce enough sugar per hectare and per year for extraction on a commercial scale to be economically feasible. The kind of sugar extracted from these plants is SUCROSE, otherwise called CANE SUGAR or BEET SUGAR. Sucrose is characterized by, and consumed for, its pure sweet taste and its appreciable nutritive value. 第一节 糖料  甘蔗  甜菜  淀粉  其它糖料  糖与淀粉的转化  碳水化合物代谢机制 你吃过甘蔗吗？ 植物结构 • 蔗茎 表皮（木质素） 维管束（输送养分） 柔组织（聚集糖分 ） • 软组织细胞 纤维细胞 薄壁细胞 导管 细胞膜 甘蔗的组成 组分 含量 % 水 70~77 蔗糖 9~15 纤维分 9~18 还原糖 0.4~2 非糖有机物 0.5~1 灰分 0.5~1 甘蔗 甘蔗的工艺特性 • 糖分分布不均：下端糖分高，末梢蔗糖 分低、还原糖和杂质较高 • 纤维分的组成与分布 甘蔗 ％ 纤维素 聚戊糖 木质素 灰分 蔗脂蜡 蛋白质 蔗皮 51 27 17 1.6 1.0 2.2 蔗心 49 32 15 1.7 0.4 1.9 甘蔗的工艺特性 • 纤维分 (f)对压榨量 (Q)和糖分抽出率 (E)的影响 甘蔗 f % 12.5 15.0 18.0 f+1% Q t 100 86.5 70.3 -5.4 E % 渗透水 0 % 100 96.2 91.7 -1.5 渗透水 10 % 100 97.5 94.5 -1.0 渗透水 20 % 100 98.2 95.9 -0.75 渗透水 30 % 100 98.8 97.2 -0.5 甘蔗的工艺特性 • 木质素的影响 木素使组织硬而韧 ,难榨 ;它聚集在纤维膜的同心层中 ,减少细胞空间 ;深色蔗皮含较多的木素 ,小茎蔗木质化细胞多 ,难榨 . • 细胞受压前后的状态 压破后回吸 • 提糖方式 须用 劈、扭、撕、压 等 力 和 渗浸 水 多重提糖 甘蔗 你见过甜菜吗？ 植物结构 • 块根 外表 维管束 柔组织 • 软组织细胞 膜状细胞壁 (纤维、半纤维、 果胶 ) 原生质层 (蛋白质 ) 胞核和胞汁 (糖汁等 ) 甜菜的组成 成分 含量 % 水 74~78 蔗糖 16~20 纤维及不溶物 4~5 可溶非糖有机物 0.5~1 灰分 0.5~1.5 甜菜 • 糖分分布不均 头部非糖分高 , 尾部糖分高， 取样须纵切。

• 原生质层阻止细胞糖分渗出 加热使之凝固，皱缩后糖分 能渗透 出来 • 材质软 纤维分低 ，不能用压榨法，一般 切成截面为 V状的菜丝，用加热渗出法提糖 甜菜的工艺特性 甜菜 淀粉粒子是圆的吗？ • 主要原料：玉米、木薯、马铃薯等 • 表观结构：有核心、同心层、形状不一 • 粒度： 2～ 185 μm • 分子结构：直链、支链 种类与结构 组成 % 水分 蛋白 脂肪 纤维 灰分 淀粉 糖分 直链 玉米 13.0 9.8 4.6 2.4 1.5 63.0 5.7 玉米淀粉 13.3 1.2 微 微 0.4 85.1 20-36 木薯 64.0 2.8 0.2 2.0 1.0 25.0 5.0 木薯淀粉 14.5 0.7 0.2 0.1 0.2 84.4 马铃薯 76.0 2.0 0.2 0.8 1.0 18.5 1.5 马铃薯淀粉 17.8 0.9 0.1 0.1 0.6 80.7 18-23 淀粉的组分 淀粉 淀粉 加工特性 • 须破壁取粉 淀粉细胞表皮富纤维质，表皮下有富蛋白 质之内皮，内皮内含淀粉粒。

淀粉粒浮游于细胞内的细胞液中，须破壁取粉 • 分级磨碎 磨压如不充分，难分离，淀粉得率低；磨压过分，洗出淀粉困难故要分级磨碎 淀粉 • 糖化 1811年 Kirchoff 找阿拉伯树胶代用品时 发现稀硫酸水解淀粉有带甜味的产物 • 100份淀粉可得 110份单糖，计算出属聚合物 （ C6H10Ｏ ５ )x • 糖化的影响因素 淀粉种类、酸的种类、浓度、时间等 制糖特性 还有哪些糖料？ 糖高粱 • 高粱杆含糖约 15 % • 三个月成熟，单产仅约为甘蔗的 1/3年可收两造， 年总产与甘蔗相当 • 杂质（淀粉、胶体等）多，制糖较难 还有哪些糖料？ 糖枫 • 树液中的蔗糖纯度高，树液含糖 3-5% • 树干（离地 2m）钻洞（ Φ1cm，深 4cm） 插采样管 • 采集期 3周 /年 50-100L/树， 40L液可制 1kg枫糖 • 枫糖风味，现已用香味料配制 还有哪些糖料？ 糖椰棕树 • 树干顶部凿 ▽ 浅孔，孔深凿 1次 /周，直至树干中心 • 竹筒引汁液， 15 L/周年采集期 约 100 天 , 200 kg 汁 /树，约可产糖 20 kg。

• 汁含糖 16%，纯度 94% 蔗糖与淀粉的转化 玉米籽粒中蔗糖转化成直链淀粉、支链淀粉和植物糖原的模式图 1－转化糖 2－己糖激酶 3－己糖 6磷酸酶 4－磷酸葡糖异构酶 5－磷酸葡糖变性酶 6－蔗糖合成酶 7－ UDP葡糖焦磷酸化酶 8－ ATP葡糖焦磷酸化酶 9－淀粉团粒结合淀粉合成酶 10－ ADP葡糖焦磷酸化酶 11－淀粉磷酸化酶 12－ Q酶（葡聚糖支化酶） 13－植物糖原支化酶 ADPG－腺苷二磷酸葡糖 UDPG－尿苷二磷酸葡糖 iP－无机磷， ae— 扩增突变体， bt— 爆裂突变体， du— 钝性突变体， Sh— 皱粒突变体， su— 甜性突变体， wx— 蜡性突变体 碳水化合物代谢机制 玉米胚乳细胞质和淀粉体之间碳水化合物代谢和淀粉 合成中 代谢物及酶的区域化示意图 1－转化糖 2－己糖激酶 3－己糖 6磷酸酶 4－磷酸葡糖异构酶 5－磷酸葡糖变性酶 6－蔗糖合成酶 7－ UDP葡糖焦磷酸化酶 8－ ATP葡糖焦磷酸化酶 9－淀粉团粒结合淀粉合成酶 10－ ADP葡糖焦磷酸化酶 14－磷酸果糖激酶 15－果糖二磷酸酶 16－果糖二磷酸醛缩酶 17－丙糖磷酸异构酶 ADPG－腺苷二磷酸葡糖， UDPG－尿苷二磷酸葡糖， iP－无机磷， 第一章 糖分提取原理 第一节 糖料 第二节 甘蔗压榨理论 第三节 甜菜渗出理论 第四节 甘蔗渗出理论 第五节 提汁过程的强化 第二节 甘蔗压榨理论  糖汁提取方法  糖料预处理  压榨过程  重吸现象  多重压榨 糖汁提取方法 方 法 ： • 压榨法 • 渗出法 • 磨压法 作 用 ： • 压缩 Pressure • 渗析 Diffusion • 沥洗 Lixiviation 抽出率 ： E = f (P,D,L) 糖料预处理 甘蔗破碎 • 破碎方法 切，撕，磨成短片或细丝状蔗料，蔗层视密度 提高一倍（ 125～ 150→250 ～ 300 kg/m3） • 破碎度 - 榨量 装一台蔗刀机可提高榨量 15％，两台可提 20 ％ • 破碎度 - 抽出率 破碎度 35. 8％ → 47.7%,抽出率 96.2%→97.3% 糖料预处理 甜菜切丝 • 切菜要求 最大表面积：横断面小，周边长，人字形 • 丝长 - 抽出率 丝长与水接触面大，单位时间内渗出糖分多， 抽出率提高；太碎成渣，堵塞菜丝间的空隙， 提汁困难，影响渗出效果。

压榨过程 容积理论 • 榨量 Q 和抽出率 E 都可由蔗料旁切体积 V 或进 入 一对压辊的无空隙甘蔗体积 Vc 的变化求得： kVQ  wRDLV  jwfjbc VVVVVV wfcjJjVVVVVVEDLRW• • • • 蔗料的体积 V = 进入一对辊子中的无空隙甘蔗体积 Vc •无空隙的甘蔗密度 ρ =1.13 t/m3 •蔗渣密度 ρ b = 1.20 t/m3， •纤维体积 Vf = f/ρ f ， •纤维量 f， •压力下甘蔗纤维密度 ρ f = 1.52 t/m3， •结合水体积 Vw = 0.2 f，纤维含水量 20% 压榨过程 压榨过程蔗料体积变化 • 抽出汁体积  jj fV /2.11 • 无间隙甘蔗体积   2.0/1/2.1/1/2.112.0/fjjjfcffffV• 有间隙（表观）蔗体积 kVVf /' • 压紧系数 k= 0.08 – 0.09 kg/dm3 压榨过程 甘蔗压榨机理 压缩全过程 • 前辊：前压缩 • 后辊：后压缩 • 托渣板：中间压后回胀过渡阶段 甘蔗压榨机理 压缩全过程 •蔗层高度Ｈ的变化 J． S ． Charopa •压力 P 分布的变化 Hugot-Jenkins H P 入口 前压缩 托渣板 后压缩 出口 40 30 80 170 甘蔗压榨机理 1920s Nöel Deerr: KVP k 或 11 kPV当 P = 4～ 70 Kg/cm3， 压力指数 k = 0.4 ～ 0.2 静态压缩过程 甘蔗压榨机理 动态压缩过程 1950s E． Hugot：  ncP 1070当 P≥50 kg/cm2， n = 6 pc甘蔗压榨机理 预压缩： 蔗料由 A→P ， Vp = (0.16～ 0.25)VA 压缩比： C = h/H = (16 ～ 2。