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甘蔗制糖脱色新方法的探索与实践：从理论到应用

一、引言

1.1研究背景

1.1.1甘蔗制糖产业现状

甘蔗制糖是一个具有悠久历史且在全球食品工业中占据重要地位的产业。甘蔗作为全球第一大糖料作物，广泛种植于热带和亚热带地区，全球有超过100个国家和地区从事甘蔗种植与制糖生产。2022年，全球甘蔗收获面积约为3.91亿亩，产量高达19.22亿吨。巴西、印度、中国、巴基斯坦和泰国是全球甘蔗产量排名前五的国家，这些国家的甘蔗产量之和在全球甘蔗总产量中占据了相当大的比重。其中，巴西凭借其优越的自然条件和先进的农业技术，成为全球最大的甘蔗生产国，2022年甘蔗产量达到7.24亿吨。

中国是全球第三大甘蔗生产国，甘蔗种植面积和产量常年占全国糖料规模的90%左右。2023年，中国糖料种植面积为2122.73万亩，产量为11376.3万吨，其中甘蔗种植面积达1897.7万亩、产量达10456.55万吨，在糖料种植面积与产量中所占比重分别高达89.4%、91.92%。中国甘蔗制糖行业市场规模庞大，近年来糖产量保持在1500万吨以上，市场需求量也在稳步上升。从地域分布来看，中国糖业市场主要集中在广西、云南、广东、海南等甘蔗主产区，这些地区拥有丰富的甘蔗资源，糖业基础良好，产业链完整。随着国家西部大开发战略的实施，西部地区糖业发展迅速，市场潜力巨大。在国际市场上，中国已成为全球第二大糖进口国和第三大糖出口国，对全球糖业市场产生了重要影响。

甘蔗制糖产业不仅为人们提供了日常所需的食糖，在食品工业中，甘蔗糖被广泛应用于制作甜食、糖果、饮料、牛奶粉、饼干、巧克力等产品，是食品甜味的重要来源。在工业领域，甘蔗制糖产业也发挥着不可或缺的作用，例如甘蔗的纤维可以用于制作纸浆和纺织材料，甘蔗制糖过程中产生的糖蜜可作为原料用于生产酒精、酵母、柠檬酸等工业产品。甘蔗制糖产业的发展对于保障食糖供应、促进农业经济增长、带动相关产业发展以及满足人们生活需求等方面都具有重要意义。

1.1.2传统脱色方法的局限

在甘蔗制糖过程中，脱色是一个关键环节，其目的是去除甘蔗汁或糖浆中的色素和杂质，以获得高品质的白砂糖。然而，目前常用的传统脱色方法存在诸多局限性。

亚硫酸法是一种较为常见的甘蔗制糖脱色方法，该方法具有设备操作简单、生产成本低等优势。由于其对甘蔗原汁的浊度和色度去除不充分，导致成品糖的色值较高，影响产品外观和质量。亚硫酸法在生产过程中会使用二氧化硫，这使得成品糖的残硫量高，存在食品安全风险，长期食用可能对人体健康造成不良影响。随着消费者对食品安全和健康的关注度不断提高，亚硫酸法生产的食糖在市场上的竞争力逐渐下降。

碳酸法所产蔗糖质量优于亚硫酸法，它通过利用石灰乳和二氧化碳作澄清剂，经过一碳饱充的高碱度除去大量非糖物，二碳饱充除去蔗汁中残余的CaO及非糖物质。碳酸法存在生产成本高的问题，其消耗的石灰量比亚硫酸法约多十倍，这大大增加了生产的原材料成本。碳酸法产生的大量滤泥难以处理，对环境造成严重污染。在环保要求日益严格的今天，碳酸法面临着巨大的环保压力，需要投入大量资金用于滤泥的处理和环保设施的建设。

活性炭吸附法也是传统的甘蔗制糖脱色方法之一，活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够吸附甘蔗汁中的色素和杂质。该方法使用的活性炭多为化学药品，在生产过程中会对环境造成污染。活性炭吸附法的脱色效果不稳定，容易受到甘蔗汁的成分、温度、pH值等因素的影响，导致产品质量波动较大。活性炭的再生和回收成本较高，增加了企业的生产成本。

这些传统脱色方法在甘蔗制糖过程中虽然被广泛应用，但由于其存在污染环境、成本高、效果不稳定等问题，已经难以满足现代甘蔗制糖产业对高效、环保、高品质生产的需求。因此，研究和开发新的甘蔗制糖脱色方法具有重要的现实意义和迫切性。

1.2研究目的与意义

本研究旨在探索一种新型的甘蔗制糖脱色方法，以克服传统脱色方法存在的诸多问题，实现甘蔗制糖产业的高效、环保和可持续发展。通过深入研究和实验，期望找到一种能够有效降低甘蔗汁或糖浆中色素含量，提高食糖质量，同时减少对环境的污染，降低生产成本的新型脱色技术。

在甘蔗制糖产业中，食糖质量是企业竞争力的关键因素之一。传统脱色方法难以充分去除甘蔗汁中的色素和杂质，导致成品糖色值高、质量不稳定，严重影响产品的市场竞争力。本研究致力于开发新型脱色方法，有望显著降低糖品的色值，提高食糖的纯度和白度，从而提升食糖的质量，满足消费者对高品质食糖的需求，增强甘蔗制糖企业在国内外市场的竞争力。

传统甘蔗制糖脱色方法，如亚硫酸法、碳酸法和活性炭吸附法，存在设备操作复杂、成本高、污染环境等问题。新型脱色方法的研究可以简化生产流程，降