甘蔗糖分提取工藝優(yōu)化及品質(zhì)提升策略

摘 要：糖分提取是制糖過程的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)糖的品質(zhì)、產(chǎn)量具有決定性影響。近年來，我國甘蔗糖分提取工藝水平明顯提升，但與發(fā)達(dá)國家仍存在一定的差距。為進(jìn)一步優(yōu)化甘蔗糖分的提取工藝，在控制生產(chǎn)成本的同時(shí)促進(jìn)糖品質(zhì)的提高，本文簡要分析了現(xiàn)階段甘蔗糖分提取工藝存在的問題，并詳細(xì)論述了工藝優(yōu)化及品質(zhì)提升策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：甘蔗；糖分提取；壓榨

Abstract： Sugar extraction is one of the important steps in the sugar making process， which has a decisive impact on the quality and yield of sugar. In recent years， the sugar extraction technology level of sugarcane in China has improved significantly， but there is still a certain gap compared with developed countries. In order to further optimize the sugarcane sugar extraction process， control the production cost and promote the improvement of sugar quality， this paper briefly analyzed the existing problems in the sugarcane sugar extraction process at the present stage， and discussed the process optimization and quality improvement strategies in detail for reference.

Keywords： sugarcane; sugar extraction; press

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一，其糖分提取工藝對(duì)糖品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率具有直接影響。目前，我國甘蔗糖分提取工藝存在著諸多問題，包括糖分損失大、提取效率低、能耗高以及環(huán)境污染嚴(yán)重等。因此，有必要探究甘蔗糖分提取工藝的優(yōu)化策略，助力糖品品質(zhì)的提升[1]。

1 甘蔗糖分提取工藝存在的問題

近年來，我國的甘蔗糖分提取工藝水平有所提升，但仍面臨著諸多問題與挑戰(zhàn)。這些問題嚴(yán)重阻礙了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及市場競爭力的提升。

1.1 提取效率與成本

在甘蔗糖分提取工藝中，最為突出且亟待解決的問題就是提取效率的提升和成本的有效控制。壓榨法作為一種傳統(tǒng)且應(yīng)用范圍較廣的提取方法，具有提取產(chǎn)率高等特點(diǎn)，但有一定的局限性。①壓榨設(shè)備對(duì)人工操作有很強(qiáng)的依賴性，且提取效率低下，勞動(dòng)力成本較高；②設(shè)備磨損加快，需要投入較高的維護(hù)成本，導(dǎo)致利潤空間進(jìn)一步縮小。滲出法是另一種常見的糖分提取方法，其在多個(gè)方面均表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，如投資和操作維修成本低等。但是，該方法對(duì)蔗糖原料的破碎度要求較為嚴(yán)格，且功率消耗高，導(dǎo)致整體效率較低。此外，原材料價(jià)格的波動(dòng)以及勞動(dòng)力成本的上升也是導(dǎo)致相關(guān)企業(yè)在市場中的競爭優(yōu)勢(shì)逐漸下降的因素之一。

1.2 環(huán)保壓力

隨著政府對(duì)環(huán)保監(jiān)管力度的持續(xù)加大以及公眾環(huán)保意識(shí)的普遍提升，制糖企業(yè)面臨著愈加沉重的環(huán)保壓力。在傳統(tǒng)的提取工藝中，通常會(huì)排放大量的廢棄物，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，違背了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)綠色、低碳和環(huán)保的要求。對(duì)制糖企業(yè)而言，如何既能保證產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，又能有效處理廢棄物、實(shí)現(xiàn)資源化利用，是現(xiàn)階段亟待解決的問題。

1.3 技術(shù)創(chuàng)新不足

技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)甘蔗糖分提取工藝進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的一項(xiàng)關(guān)鍵舉措。但就現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)的實(shí)際情況來看，其技術(shù)創(chuàng)新性明顯不足。面對(duì)現(xiàn)代制糖工業(yè)對(duì)高效、環(huán)保、智能化生產(chǎn)的需求，傳統(tǒng)的提取方法與技術(shù)亟待創(chuàng)新升級(jí)。此外，受自主研發(fā)能力弱與核心技術(shù)缺乏的影響，制糖企業(yè)在國際競爭中多處于被動(dòng)地位。

2 甘蔗糖分提取工藝優(yōu)化策略

2.1 壓榨工藝優(yōu)化

相關(guān)企業(yè)可從以下4個(gè)方面進(jìn)行壓榨工藝優(yōu)化，以提高壓榨效率。①對(duì)現(xiàn)有壓榨設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。采用更高效的壓榨輥，提高輥間隙的調(diào)節(jié)精度，以增強(qiáng)對(duì)甘蔗的壓榨能力。②引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)。通過安裝一系列自動(dòng)化組件，包括傳感器、執(zhí)行器等，精確控制整個(gè)壓榨過程，減少人為操作誤差，實(shí)現(xiàn)高效壓榨。③實(shí)施多級(jí)壓榨工藝。讓甘蔗汁在多次壓榨過程中緩慢釋放糖分，借助設(shè)計(jì)合理的壓榨級(jí)數(shù)，確保在不過度增加能耗的前提下，最大限度地提取糖分。④通過預(yù)實(shí)驗(yàn)明確相關(guān)參數(shù)，如最佳壓榨壓力、壓榨速度等，減少壓榨過程中的糖分損失，并對(duì)壓榨后的蔗渣進(jìn)行水分分析，調(diào)整壓榨參數(shù)，確保蔗渣水分含量適中，避免糖分流失。

2.2 澄清工藝優(yōu)化

在甘蔗糖分提取過程中，為提高澄清效果，相關(guān)企業(yè)應(yīng)將新型澄清劑的開發(fā)作為研究的重點(diǎn)。①研究、開發(fā)復(fù)合型澄清劑，促進(jìn)甘蔗汁中雜質(zhì)的吸附與沉淀，并通過實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)對(duì)其效果予以驗(yàn)證，確保其安全性和有效性。②借助預(yù)實(shí)驗(yàn)和精確計(jì)算明確澄清劑的最佳添加量，防止出現(xiàn)過量使用的情況，從而有效控制生產(chǎn)成本。③建立動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，建立甘蔗汁的雜質(zhì)含量與澄清劑的使用量之間的聯(lián)系，并根據(jù)效果及時(shí)做出調(diào)整。④引入高效澄清設(shè)備，如高速離心機(jī)、膜過濾系統(tǒng)等，以加快澄清速度、提升澄清效果，并對(duì)操作流程進(jìn)行優(yōu)化，最大限度地減少澄清過程中的糖分損失。

2.3 蒸發(fā)工藝優(yōu)化

在提取甘蔗糖分時(shí)，蒸發(fā)環(huán)節(jié)的能耗優(yōu)化與整個(gè)制糖產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性密切相關(guān)[2]。①選擇節(jié)能型設(shè)備，如強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器等，通過對(duì)熱量的循環(huán)利用控制能源消耗。②對(duì)蒸發(fā)器做保溫處理，使用高效的保溫材料和技術(shù)，減少熱量損失，達(dá)到高效利用熱能的目的。③調(diào)整蒸發(fā)器的相關(guān)參數(shù)，包括加熱溫度、蒸汽壓力等，利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，使得整個(gè)蒸發(fā)過程均處于高效且穩(wěn)定的狀態(tài)。④推廣余熱利用技術(shù)，將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的余熱用于預(yù)熱進(jìn)料或供暖等，并建立余熱回收系統(tǒng)，從而提高糖廠能源利用的整體效率。

2.4 結(jié)晶工藝優(yōu)化

為促進(jìn)糖品品質(zhì)的提升，保證其穩(wěn)定性，需要全面優(yōu)化結(jié)晶工藝。①以連續(xù)式結(jié)晶工藝取代傳統(tǒng)的間歇式結(jié)晶工藝，通過減少人為操作的干擾，提高產(chǎn)品的均勻性、穩(wěn)定性[3]。②借助實(shí)驗(yàn)明確最佳參數(shù)，包括結(jié)晶溫度、晶種添加量、攪拌速度等，通過優(yōu)化參數(shù)簡化操作過程，以降低操作難度。③針對(duì)結(jié)晶參數(shù)建立標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，以保證各批次糖品品質(zhì)相同。④引入在線檢測(cè)和控制系統(tǒng)，對(duì)糖汁濃度、溫度等結(jié)晶過程中的重要指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保持糖品在整個(gè)結(jié)晶過程中的穩(wěn)定性。⑤建立產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系，記錄分析結(jié)晶過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3 糖品品質(zhì)提升策略

3.1 選用優(yōu)質(zhì)甘蔗品種

選用優(yōu)質(zhì)甘蔗品種是提升糖品品質(zhì)的前提。①甘蔗品種的選擇應(yīng)滿足“兩高一強(qiáng)”的條件，即高產(chǎn)、高糖分、強(qiáng)抗病蟲害能力。此類品種不僅可以提高糖分含量，還能減少農(nóng)藥使用量，有效降低成本。②采用現(xiàn)代生物技術(shù)培育適應(yīng)性強(qiáng)、糖分高的新品種。例如，利用傳統(tǒng)育種技術(shù)將甘蔗的優(yōu)良性狀聯(lián)系起來，可培育產(chǎn)量高、糖分高的新品種；分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)選出優(yōu)良性狀，實(shí)現(xiàn)高效育種；基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9系統(tǒng)）可對(duì)植物基因組中的特定序列進(jìn)行靶向性修改，進(jìn)而培育出糖分高、高抗病蟲害的新品種；轉(zhuǎn)基因技術(shù)通過在甘蔗植株中導(dǎo)入外源基因，使之具備抗蟲性、抗除草劑性等[4]。③融合遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)等不同學(xué)科的知識(shí)，以達(dá)到高效育種的目的。④在選擇品種與育種時(shí)，需考慮市場需求與消費(fèi)者偏好，以提高新品種在市場上的接受度。

3.2 加強(qiáng)原料管理

原料的新鮮度主要取決于對(duì)甘蔗的原料管理是否到位，相關(guān)部門或企業(yè)可采取以下措施進(jìn)行原料管理。①采取科學(xué)合理的種植管理措施，包括合理密植、適時(shí)灌溉和土壤改良等，減小病蟲害的發(fā)生概率，為甘蔗健康生長提供有效保障[5]。②制訂合理的施肥方案，將甘蔗各生產(chǎn)階段的需求聯(lián)系起來，施用適量的營養(yǎng)元素，如氮、磷、鉀等，確保甘蔗的健康生長。③靈活運(yùn)用多種防治措施，包括物理、化學(xué)以及生物防治等，以減輕病蟲害對(duì)植物造成的危害。④做到適時(shí)收獲，按照甘蔗的成熟度對(duì)收獲時(shí)間做出合理安排，過早或過晚收獲均會(huì)影響其糖分含量。⑤減少產(chǎn)后甘蔗中糖分的損失。避免甘蔗收獲后長時(shí)間在田間的停留，選擇高效的運(yùn)輸方式，做到專車專用；運(yùn)輸過程中應(yīng)做好通風(fēng)、避光處理；糖廠也要提前做好接收準(zhǔn)備，確保甘蔗到達(dá)后可立即開始加工，以減少糖分在存儲(chǔ)過程中的損失。

3.3 優(yōu)化生產(chǎn)工藝

為提高糖分提取率并降低生產(chǎn)成本，相關(guān)人員應(yīng)采取多項(xiàng)措施進(jìn)行生產(chǎn)工藝優(yōu)化。①改進(jìn)壓榨、澄清工藝，對(duì)壓榨設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，通過調(diào)整壓榨參數(shù)、開發(fā)新型澄清劑、優(yōu)化其添加量等多種方式，提高糖分的提取效率，并減少產(chǎn)品中的雜質(zhì)。②將節(jié)能型蒸發(fā)器和保溫處理技術(shù)應(yīng)用于蒸發(fā)和結(jié)晶環(huán)節(jié)，并優(yōu)化蒸發(fā)參數(shù)和連續(xù)式結(jié)晶工藝，讓糖分得到有效濃縮，從而保證糖品品質(zhì)的穩(wěn)定。通過對(duì)這些生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)糖分的高效提取，還能提高糖品純度，同時(shí)提升市場競爭力。

3.4 嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程

嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程是保證糖品衛(wèi)生安全的重要條件。①實(shí)施全程質(zhì)量監(jiān)控，嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)廠的原料質(zhì)量，確保其與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符。②檢測(cè)關(guān)鍵工序（提取、清凈、蒸發(fā)）結(jié)束后的糖液品質(zhì)變化，并對(duì)其純度以及糖分含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。③從外觀、味道、純度及微生物指標(biāo)等多個(gè)方面檢驗(yàn)出廠成品的質(zhì)量，保證產(chǎn)品符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[6]。④加強(qiáng)生產(chǎn)車間的清潔消毒工作，確保生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生條件符合標(biāo)準(zhǔn)。定期對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行全面清潔、消毒，將車間內(nèi)的溫濕度控制在適宜范圍內(nèi)，并對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行妥善處理。⑤加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)人員食品安全與衛(wèi)生知識(shí)的培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋食品安全知識(shí)、操作技能、應(yīng)急處理等，旨在提高相關(guān)工作人員的技能與衛(wèi)生意識(shí)。

3.5 開展技術(shù)創(chuàng)新

技術(shù)創(chuàng)新是提升糖品市場競爭力的關(guān)鍵[7]。為提升糖品的附加值，就需要加大對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)力度，以滿足消費(fèi)者的多樣化需求。同時(shí)，要對(duì)制糖過程中副產(chǎn)品的綜合利用潛力進(jìn)行深入挖掘，如轉(zhuǎn)化蔗渣，使之變成紙漿用于紙張生產(chǎn)；借助糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精，開發(fā)酵母、飼料和有機(jī)肥料等其他高附加值產(chǎn)品。這樣不僅能提高糖品的附加值，增加糖廠的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠?qū)崿F(xiàn)資源的循環(huán)利用，有效保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

基于我國甘蔗糖分提取工藝存在的提取效率低、成本高、環(huán)保壓力及技術(shù)創(chuàng)新不足等問題，提出了相應(yīng)的工藝優(yōu)化和品質(zhì)提升策略。通過對(duì)壓榨、澄清、結(jié)晶及蒸發(fā)等環(huán)節(jié)進(jìn)行工藝優(yōu)化，并選用優(yōu)質(zhì)甘蔗品種、加強(qiáng)原料管理、嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程以及開展技術(shù)創(chuàng)新等方式提升糖品的品質(zhì)，以推動(dòng)我國制糖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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