表面活性剂在制糖方面的应用

表面活性剂在制糖方面的应用

摘要：介绍表面活性剂在制糖生产方面的各种应用及对一些表面活性剂品种的性能作具体的分析,由此能较好的选用表面活性剂。

关键词制糖表面活性剂

凡能显著改变体系表面(或界面)状态的物质都称为表面活性剂。表面活性剂能大幅度降低体系的表面(或界面)张力,使体系产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡、增溶等一系列作用。表面活性剂在许多方面都有应用，在制糖方面同样取得了一些成功。下面将对表面活性剂在制糖方面的应用作些介绍。

一、表面活性剂在制糖方面的应用

（一）、除浊与消泡

蔗汁中的蔗脂、蔗腊是水不溶性的类脂物，但它们常常由于某些表面活性物，如蛋白质、树胶质等的吸附而包卷在类脂物的液滴表面，形成类似溶胶体系的双电层结构，并阻碍它们无相靠近，因而它们虽然水不溶，但常常分散在蔗汁中，造成糖液浊度增大，粘度增大，絮凝速度减慢。

在蔗汁中和糖液的表面常常浮有一层泡沫，这种泡沫层的形成也是某种表面活性剂（起泡剂）的存在而造成的。、蔗汁中的非糖有机物的分解产物，如脂肪酸、高分子树脂质等，都可成为稳定泡沫的起泡剂，它们的存在使糖液表面张力降低，起泡液膜表面的粘度和弹性增加。

形成乳泡和泡沫的主要物质是表面活性物，但在糖厂中破坏乳浊及消泡也要通过表面活性剂，不过这些表面活性剂具有更高的活性，它能替代原来的乳浊液滴上的表面活性剂，但自己不能排列成紧密的吸附膜，从而使乳浊液滴的稳定性降低而破乳。在糖汁中若是蛋白质包卷蔗脂、蔗腊，则只要加热凝聚蛋白质，蔗脂、蔗腊便会一同包卷沉淀；若蔗脂、蔗腊被高分子树胶质包卷，就必须添加表面活性剂，才能达到较好地除浊效果。

糖厂使用的消泡剂种类很多，过去只用植物油、太古油、红油等来消泡，效果有限。近年来糖用消泡剂效果较好的品种有：乙酰化硬脂酸单甘油酯（AMTCK-50及AMTCK-100

为俄罗斯产品，AC-70及AC-80为广东产品），聚甘油脂肪酸酯（Ng-7），蔗糖聚醚（助糖剂-10,助糖剂-9）等。这些表面活性剂加入糖汁后能大大降低气泡间液膜表面的粘度，从而削弱了液膜的抗挠动能力，加快气泡间排液速度，使泡沫稳定性下降。有些表面活性剂能很快扩散和吸附到界面上，但自己并不能形成牢固的界面膜，从而使液膜失去弹性。这类物质常常预先加到体系中去，以抑制泡沫的形成。

由于我院有老师对消泡剂有研究，因此对这种表面活性剂有一些了解。下面简单介绍一下其作用机理。

制糖工业生产过程中,糖液在搅拌、流动和输送等因素影响下与空气混合接触,易产生大量泡沫。泡沫的产生常常使糖液箱冒锅,造成物料损失,同时泡沫多还影响糖液的输送,造成操作困难。在蒸发和结晶工段,稠厚的泡沫减缓了水分的蒸发和结晶速度,增加能耗,影响糖厂经济效益。因此消除和抑制糖液泡沫的生成是糖厂非常重视的一个课题。消除泡沫的方法一般有机械物理消泡法和化学消泡剂消泡法两种。由于消泡剂消泡法有省时、省力、投资少和见效快的优点,所以目前制糖生产中采用的消泡方法基本上都是消泡剂消泡法。（1）、对制糖用消泡剂的一般要求作为制糖用消泡剂,和其他工业用消泡剂一样,一般都应具备以下几个条件:表面张力比较低;不溶于被消泡的介质;与被消泡介质具有一定程度的亲和性;能很快分散在消泡介质中,具有很好的化学惰性;不至于对生产过程与生产设备造成影响。还有另外一点非常重要,就是卫生安全问题,要求产品必须无毒害。糖是食用品,消泡剂要添加入糖液中,须符合食品添加剂卫生要求,这一点近年来在国内是特别强调的。比如传统的制糖用消泡剂红油粉、太古油（即磺化蓖麻油）,据测定它有对人体造成危害的可能,已限制在制糖行业中使用。（2）、制糖用消泡剂种类传统的制糖用消泡剂是植物油、太古油和红油粉。在我国,北方甜菜糖生产,原来大部分厂家使用的消泡剂是豆油,或油脂生产中的下脚料,南方甘蔗糖生产则

用红油粉和太古油的厂家多。这些消泡剂消泡的效果不理想,用量也大,因为卫生安全问题,

已逐步被淘汰。随着制糖业的发展和科技人员的潜心研究,并借鉴国外消泡剂研究应用情况,

不断开发出了多种制糖用消泡剂。下面介绍一些比较常用的制糖用消泡剂情况。A、蔗糖脂肪酸酯类消泡剂蔗糖脂肪酸酯是国际上认可的一种食品添加剂,有很好的安全性,可用来做食品乳化剂,也用来做煮糖助剂。国内已有好几家企业生产该类产品。做为消泡剂来用,是近几年的事。各家的产品有所区别,首先是生产工艺方面,有的采用溶剂法,有的采用微乳化法,有的采用无溶剂一步法。另外蔗糖酯主要原料是油脂和蔗糖,由于采用不同的油脂,如硬化油、牛羊油、豆油、棕榈油和花生油等,以及选择不同的糖油比,都使产品性能有所不同。这样做为消泡剂,各家产品也有了不同的特点。有些企业的产品原来是做为食品乳化剂开发的,作为消泡剂,就有必要改进其性能,关键的问题是调整好亲水亲油性。B、聚甘油脂肪酸酯这也是一种安全无毒的食品添加剂。调整好产品的ＨＬＢ值对制糖消泡剂非常重要。原轻工部日化所实验厂曾将该产品作过对酒精发酵影响的试验,结果认为用量在远超过使用要求量的情况下,对酵母菌的生育也没什么影响。这对将废糖蜜用于生产酒精的糖厂来说,该类产品无疑是一优选品种。同时,聚甘油脂肪酸酯还是一优良的煮糖助剂,缩短煮糖时间,效果明显,有利于糖厂节能增效。C、聚醚类消泡剂这类消泡剂在糖厂也有一定用量。各生产厂家产品结构性能也有所不同,有的产品只是一般的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物,有的产品是在其共聚的基础上将其改性,如烷基化。这类消泡剂要有较好的消泡性能,在生产时,一般要调节好环氧乙烷和环氧丙烷的聚合度和摩尔比,以及使环氧丙烷接到聚合链的末端。聚醚类消泡剂有非常好的抑泡性,但破泡能力稍差一些。使用时较好的办法是采用在料液中预先滴加的办法,不要等泡沫升得很高再采取措施。D、有机硅消泡剂有机硅消泡剂表面张力低,有很好的化学惰性,介质中溶解度小,消泡快,是非常有潜力的一类消泡剂。当前在许多行业得到愈来愈广泛的应用,在制糖行业也受到了一定的重视。糖厂应用的产品一般都是乳液产品。这类乳化硅油消泡剂有好的消泡效果,并不是单纯的将硅油用乳化剂乳化了就行,还要添加一些其他成分。另据有关方面报道,有机硅对酵母菌培养有一定的抑制作用,这对用废糖蜜生产酒精的厂家来说,用有机硅就要慎之又慎。目前,有的科研人员致力于有机硅消泡剂的改性工作,设法解决它存在的一些问题,使其性能更完美。E、多种消泡剂或助剂复配的产品这类产品用多种消泡剂或助剂复配,意在不同消泡成分取长补短增加功效,使产品的优点更具全面性。市场上有的产品将多种表面活性剂复配,综合发挥更好的消泡性和抑泡性,有的是将一些表面活性剂和硅油或其他疏水基团复配（不仅仅是乳化）或改性,消除各自的一些不利因素,而有更好的使用性能。如原轻工部日化所实验厂生产的ＴＮＧ-２型消泡剂就是将蔗糖脂肪酸酯与硅油类产品及其他助剂合理复配,既改进了原ＴＮＧ-１型产品的消泡性能,又改进了产品的使用性能,消泡快捷方便。还有轻工总会甘蔗糖研究所推出的Ｎ型消泡剂,是将ＮＧ-７型消泡剂（聚甘油脂肪酸酯）和其他非离子表面活性剂复配而成。F、天然植物油类产品这类产品还在使用的主要是豆油。这虽然是延续下来的传统消泡剂,消泡效果差,用量大,但由于它是纯天然产品,使用安全性最好,再加上一些糖厂有就地取材,或综合利用等有利因素,所以还有少数糖厂仍在使用它。（３）、制糖用消泡剂的消泡机理能起泡并且能使泡沫稳定存在的因素主要有两点:一个是介质有表面活性（低表面张力）———起发泡作用;一个是较强的表面膜黏度及溶液黏度———能起稳泡作用。起了泡,稳不住,泡马上消失,这种情况不用消泡;起不了泡,没有泡稳定的问题,也谈不上什么消泡。在甘蔗制糖实际生产中,需要加消泡剂的工序一般有中和罐、清汁箱、糖浆箱、蒸发罐和结晶罐,由于糖汁经历了过滤、絮凝和沉淀等分离工序,糖汁中的杂质是逐步减少的,但是糖汁的黏度却是越来越大的。这就是说在产生泡沫的问题上,生产前期,糖液杂质多,表面活性高是主要矛盾,生产后期糖液黏度大,表面膜不易破是主要矛盾。还需要指出的是中和罐的泡沫比较厉害,这是因为加入了碱性物质,和糖液中的一些酸性物质中和时易产生泡沫,同时生成一些皂类物质也增强了糖液的表面活性。另外由于地域自然条件的差别,不同地区的甘蔗成分有所不同,消泡的问题不能一成不变地对待。不同时期收获的甘蔗,因为被氧化,进一步酸化的程度不同,使甘蔗汁的活性成分变了,造成了不同生产期泡沫产生情况的差异,所以消泡剂的使用也需有选择性。综上所述,制糖用消泡剂不能简单地认为用那一种消泡剂好。在设计开发和应用方面要根据不同地域的实际情况,考虑到添加消泡剂的不同工序的侧重面,如中和罐等生产前期用消泡剂要注重表面张力低、分散好和破泡快。到糖浆箱、结晶罐等后期,要综合考虑产品有没有降低糖浆黏度能力,它对后期消泡的效果关系重大。同时改善糖浆黏度,对加快蒸发结晶速度,提高生产率,增加经济效益都有积极的意义。

（二）、脱色

糖厂应用最成功的表面活性剂是利用阳离子表面活性剂脱色，典型的这类脱色剂是季铵