广东省制糖学会学术委员会主任、原广东省制糖造纸工业总公司总工程师 霍汉镇
科学技术是第一生产力。2006年1月，我国又一次召开了全国科学技术大会，胡锦涛、温家宝等党和国家领导人在大会上作了重要报告，公布了《国家中长期科学和技术发展规划》。
下面摘录其中的一些重要语句，以此来提高我们的认识和指导我们的工作。
一个国家的现代化，关键是科学技术的现代化。
我国已进入必须更多依靠科技进步和创新推动经济社会发展的历史阶段。
目前，我国虽然是一个经济大国，但还不是一个经济强国，一个根本原因就在于创新能力薄弱。
自主创新是科技发展的灵魂，是一个民族发展的不歇动力，是支撑国家崛起的筋骨。
要把提高自主创新能力摆在全部科学技术工作的突出位置。
下面就有关我国蔗糖产业科技创新的几个重要问题谈一些看法，希望“抛砖引玉”，引起糖业界人士共同关注和研究讨论，以提高认识，推动制糖产业科技事业的发展。
（一） 提高白糖的质量与品级
我国的白糖质量虽然已有一定的提高，但按国际标准仍属于B级白糖，比A级白糖（主要是欧美国家用甜菜生产的白糖，也是用“一步法”生产）还有相当大的差距。例如色值，A级的标准是低于60IU，而B级标准是低于150IU。而且，即使按国内目前的标准，还有一些糖厂的白糖色值和二氧化硫含量偏高，成为“二级糖”。这些问题都需要尽快解决。
我们对此进行了多年的研究，已经成功地开发了一系列解决这些问题的新措施和新途径。主要是：
1、部分糖厂白糖色值和二氧化硫含量偏高是由于滤汁的质量不好（特别是无滤布吸滤机）。将滤汁用新工艺和新设备处理可以显著改善这种状况。广西永鑫雷平和云南阳光幸福两个糖厂应用这个方法两个榨季，绝大部分产品都是一级糖。处理方法是在滤汁中加入微量的絮凝剂，进入平流式快速沉降器分离出杂质，得到高质量的清汁，它和主沉淀池的清汁一起送入蒸发罐，不用回流再处理，消除了滤汁回流的不良影响，增大了主沉淀池的处理能力、减少了蔗糖转化和杂质循环。这种处理的费用很低，它也可以用于处理有滤布吸滤机的滤汁（处理方法略有不同）。
2、部分糖厂白糖二氧化硫含量偏高是由于蔗汁和糖浆硫熏强度过高（现在一些糖厂为降低白糖色值，蔗汁硫熏强度超过20ml）。应当用适当的清净剂代替部分硫熏，将硫熏强度降低到10～15之间，减少糖液和白糖中的二氧化硫含量。这种方法不需要改变原有的流程和设备，但成本略有增加。
3、目前市场上需要质量较好的白糖（例如高级饮料厂使用的白糖），价格亦较高（比普通白糖每吨高150～200元）。采用上述两个方法结合适当的技术条件，就能够大量生产。饮料厂通常要求所用的白糖没有“酸性絮凝物”，这在技术上是比较困难的。一种较好的解决方法是在澄清处理的前阶段应用“低温磷浮法”，在低温下除去蔗汁中的胶体物质（包括形成酸性絮凝物的成分）。这种方法已通过大生产长期运行的检验，是成熟的技术。
4、我国目前的质量标准，优级糖的色值低于80IU。采用低温磷浮法结合上述的第1、2点措施，采用适当的技术条件和在煮炼工段采取适当措施，就能够生产这种优质产品。我国的出口糖多数是优级糖，在国外也受欢迎。在此基础上结合应用新的微滤膜过滤技术，可以生产国际A级标准的白糖。
5、在此基础上，适当应用离子交换树脂，彻底除去糖汁中的色素和钙镁盐，就可以直接生产精制糖（按我国标准，色值低于30IU）。这样，我们将在国际上首先实现由甘蔗直接生产精制糖，在突破这个技术难题方面居于国际领先地位。国外生产精制糖历来都用“两步法”，能耗、成本和设备投资都相当高。国外也正在研究用一步法直接生产精制糖，预计要10年才能成功。
6、在上述各项技术提高了糖汁质量的基础上，研究开发新的食糖品种，如高级有色糖、速溶糖、液体糖浆等，大量增加我国的食糖品种。
（二）大幅度降低能源消耗
我国每年需要进口大量石油，而能源利用的效率远低于国外先进国家。节能是我国可持续发展中的重大关键问题。我国的甘蔗糖厂虽然在节能方面有进步，但潜力仍很大。
甘蔗糖厂历来以蔗渣为燃料，节能搞得好的糖厂，每年仍能剩余大量的蔗渣。蔗渣是很好的造纸原料，价格相当高。一些大糖厂每年外售蔗渣的收入超过千万元，效益可观。用蔗渣造纸还可以减少林木的消耗，环境效益很大。因此，应当将糖厂的节能问题作为一个突出的重要问题，大力采取措施，力争在短期内取得重大进步。
糖厂节能搞得好不好，一个具体的衡量标志是：每压榨一百吨甘蔗能剩余多少蔗渣（以不烧其他燃料和不用外电为前提）。目前广西的糖厂，此值多数为3～5吨，部分达到6～8吨。如果再采取积极有效的措施搞好节能，是可以达到10～12吨的。以广西目前年榨甘蔗5千多万吨为例，就此可多节余的蔗渣达数百万吨！
节能是一个综合性的反映技术与管理水平的指标，关系到工厂的工艺、设备和管理控制等多个方面。节能的措施很广泛，糖厂要搞好节能，既要从管理上下功夫，也要在工艺技术和设备方面采取积极措施，主要是：
1、加强企业管理，实现安全连续生产，尽量减少各种可能的停机。同时要搞好均衡生产，使整个生产过程尽可能保持稳定，减少波动。
2、尽可能实现高榨，对于同一的设备，压榨量越高，耗能率越低，节余蔗渣的比例越大。
3、努力提高糖浆浓度。国外先进糖厂的糖浆浓度达70～72％，国内节能较好的糖厂也达到65～68％，但目前很多糖厂的这一数值只是在60％左右。
4、努力使用后效蒸发罐汁汽煮糖。国外先进的甜菜糖厂用第三、第四效汁汽煮糖，国内较好的糖厂可以部分用第三效汁汽煮糖，其余用第二效汁汽煮糖。但现在国内多数甘蔗糖厂主要用第一和第二效汁汽煮糖。
5、尽量减少煮糖过程用水和煮糖用汽量。目前国内甘蔗糖厂煮糖用汽量对甘蔗的比例多数超过20％，国内较先进的为16～18％，而国外先进甜菜糖厂为13～15％。虽然它们有不可比之处，但差距还是相当大的。
6、尽量减少生产过程用水，如压榨渗透水、过滤机洗水、分蜜用水等。
7、搞好各工段的汽凝水系统，充分回收其热能，并提供充足的优质热水供锅炉用，锅炉不用冷水。
8、推广应用高效的煮糖罐搅拌器，降低煮糖用汽压力和耗汽量。
9、采用大容量、低汽耗和低电耗的离心分蜜机，降低汽、电消耗。
10、搞好设备与管路的保温，减少各种散热损失。
11、采用高效率的真空系统，减少电能和冷水的消耗。
12、加强科学管理，准确计量糖厂的各种重要物料和蒸汽的数量，及时发现存在问题和薄弱环节，采取有效措施解决，并建立相应的核算制度和激励机制。
开发应用各种新工艺与新设备，主要是：
1、改进制糖工艺，提高煮糖原料的质量，提高各级糖膏的产糖率，减少煮炼过程物料的复煮。
2、改进清净工艺，降低蔗汁中钙盐和灰分的含量，减少蒸发罐和各种设备的积垢，提高传热效率。
3、各种泵和风机应选用高效率的设备和应用变频调速技术，提高传动效率。
4、用新型设备从末效蒸发罐汁汽中大量回收热能，减少冷凝器的热损失。
5、蒸发系统采用仪表自控装置，稳定控制蒸发过程，提高与稳定糖浆浓度，降低蒸发液面，提高传热效能。
6、大型糖厂应逐步推广应用压力较高的锅炉发电机组。多数糖厂现在还是使用3.9MPa的机组，效率较低。国外的大型糖厂已较多应用6Mpa甚至8Mpa的机组，国内近期的动力机组和化工厂亦多应用较高压的设备，它们可以大幅度降低能耗。据国外设计资料，糖厂用的背压式汽轮发电机组，在相同的用汽量下，以原用蒸汽为3MPa、400℃计算，提高到6MPa、500℃可多发电36％，如提高到8.5MPa、525℃可多发电65％。
（三）蔗糖产业的横向与纵深发展
敬爱的周恩来总理在50年前就提出要大力发展甘蔗的综合利用，并亲自命名广东“江门甘蔗化工厂”和题字。
“甘蔗浑身都是宝”，这话千真万确。一方面，甘蔗中含有很多高价值的成分，可以制造多种产品；另一方面，甘蔗制糖的产品和副产品：糖、蔗渣、滤泥、糖蜜等，能够进一步加工制造更多的产品，如纸、酒精、酵母、味精、柠檬酸、蔗蜡、蔗糖酯、食用色素等；这一级的产物还可以再深加工成为种类数不清的其他产品，包括多种医药制品、高级调味品、食品添加剂、化妆品和日用化工制品等，可能生产的产品有数千种。广东江门甘蔗化工厂制造的产品近30种，在国际上享有盛名，它的生化制药部分生产多种价值很高的医药产品，如脱氧核糖核酸、三磷酸腺苷等，效益很好。
然而，国内目前多数糖厂只用甘蔗制糖、部分蔗渣造纸和纤维板，糖蜜制酒精，远远未充分发挥其多种资源的作用，十分可惜。
我国的可持续发展必需充分利用各种资源，发展循环经济。蔗糖产业自身也迫切需要横向与纵深发展，改变目前产品单一、技术附加值低的局面，加速开发和应用高新科技，提高资源的利用率，逐步发展成为一个以蔗糖业为基础，多种产业和产品横向与纵深发展的新型系列化产业群。
根据我国目前的实际情况、需要和可行性，参考国内外过去几十年的经验和教训，建议重点发展（开发）如下的产业或产品：
１、发展养牛和畜牧业
国外种植甘蔗的地区，多数都发展养牛和畜牧业。因为甘蔗梢是很好的牛饲料，牛非常喜欢吃蔗梢，糖蜜也是很好的牛饲料。蔗梢是蔗茎生长点(蔗黄)所在部位，在甘蔗发育生长过程中，蔗茎的养料尽量提供给生长点，故它含有丰富的营养物质：蛋白质、淀粉、维生素、氨基酸、酶类及矿物质等，是很好的饲料。蔗梢的产量约为收割甘蔗量的20％。印度是蔗糖生产大国，其蔗梢大部分用于养牛。古巴大量养牛也是主要用蔗梢和糖蜜作饲料（经过加工），还大量生产脱水甘蔗梢供应国外作饲料。
甘蔗被公认为是太阳光能利用率最高的作物（由于其宽大的叶面和相关因素）。每公顷土地每年可得到9～11吨的总可消化营养成分（TDN）。蔗梢养牛是充分利用太阳能、实现自然界良性生态循环的极好途径。在此基础上可以大规模发展乳制品工业、肉类加工和皮革工业等。
2、制造高级酒和饮料
古巴和中美国家如波多黎各、牙买加以及澳大利亚等地，都用蔗汁（或糖蜜）生产一种高级酒―兰母酒（Rum或Ron）。它与白兰地、威士忌等同属世界性名酒，在欧美市场上很流行，售价颇高，销量相当大。它用特选的酵母和少量丁酸菌发酵酿造，特殊工艺蒸馏，再用橡木桶贮存陈酿，具有蔗香、酯香等特殊香味与风味。用甘蔗制饮料酒可以节约大量粮食，意义很大。
另一方面，应该开发高级蔗梢饮料。甘蔗具有营养和保健的功能。我国传统的中医书早就指出：“蔗汁能润肺气、助五脏、生津解酒解毒、助脾气、缓肝气”。甘蔗顶部即蔗梢中的蔗汁，营养更丰富，蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质和抗氧化剂的含量，比蔗茎中的蔗汁高数倍以上。国外医学界近年研究发现，蔗梢含有多种健身和防癌的成分，对治疗高血压和防癌有良好效果。
应当将蔗梢汁制成高级的营养饮料。用干净的蔗梢压出蔗汁（所用压力不要过高），用高效的清净方法得到清汁（加工设备少用铁器）。根据现代营养学的原理适当配方，以提高其质量和营养价值，改善口感，并用现代方法进行产品包装。
3、开发和生产抗氧化剂
抗氧化剂对人的身体健康和食品工业的产品保存都很重要，近年国内外都大力研究。抗氧化剂对人的身体健康和食品工业的产品保存都很重要，近年国内外都大力研究。
大量医学研究说明，人体的多种疾病和过早衰老，是由于身体内过多的氧自由基(游离基)将正常细胞氧化破坏造成。抗氧化剂能够和这些氧自由基结合，将它们消除和形成其他无害的物质排出体外，阻缓氧化反应，因而有良好的保健、防衰老和减少疾病的作用。喝茶有益于健康，就是由于它含有丰富的儿茶素等抗氧化剂。不少营养学家指出：抗氧化营养素是新世纪营养学研究的重点。
另一方面，氧化是导致食品变坏的重要因素，特别是含油脂多的食品。脂肪氧化产生恶劣的气味甚至有毒的物质。因此，食品的保存要采取多方面的防氧化措施，不少食品还加入抗氧化剂。早期常使用人工合成的产品如BHA。但近年对食品安全卫生的要求越来越高，人们转向于开发和应用从天然的可食用植物中提取抗氧化剂。现已有40多种产品，多数是用茶叶、蔬菜、水果和某些中草药为原料提取，成本是比较高的。
甘蔗含有丰富的天然抗氧化剂，其多酚类物质含量达到0.04～0.1%。它们在甘蔗压榨时大部分进入蔗汁中。从蔗汁提取抗氧化剂是比较方便的，而且蔗汁在提取抗氧化剂是比较方便的，而且蔗汁在提取抗氧化剂后可以返回原有制糖工艺流程收回蔗糖，损失很少。甘蔗的产量很大，原料十分充足，从蔗汁提取抗氧化剂的工艺比用其他原料简单，生产成本比较低。因此，这个项目研究成功以后能够大量生产，成为未来的抗氧化剂的主流产品。
美国专家前几年已开始研究，将石灰法的清汁通过阴离子交换树脂柱，吸附出汁中的抗氧化剂，然后用碱液把它们洗出，再通过阳离子交换树脂柱提纯，得出抗氧化剂溶液，精制浓缩后为成品。
我们近年亦着重研究从蔗汁中提取抗氧化剂的方法，开发了一种与国外不同的新工艺，流程较简单、设备费用较小、成本较低，前景良好。
4、用蔗糖制造各种高档产品
用蔗糖可以制造多种高档产品。如蔗糖多酯是一种理想的保健食品，可代替食物油。它是金黄色透明的油状液体，物理性质和色、香、味与植物油很接近，但它不被人体消化吸收，不释放能量，不会使人肥胖，是良好的减肥食物。蔗糖多酯无毒、无副作用，有很好的口感风味和乳化性能，可用在制造冰冻食品、乳制品、人造奶油中作乳化剂、稳定剂、润滑剂和柔软剂等。一些食品和罐头工业需要将食品用油煎炸，普通油脂在长期的加热过程中会发生化学变化，形成有害物质。食品的煎炸过程如应用蔗糖多酯，品质和风味相同，但可避免普通油脂的缺点。蔗糖多酯进入人体内，能将血液中的胆固醇以胶囊的形式带体外，降低血清中的胆固醇，有助于治疗高胆固醇病症和相关的动脉硬化和心脏病，有医疗的功效。蔗糖多酯可以用在化妆品工业中，它的性状类似油脂，对皮肤有亲和性，不刺激，作为化妆品的油性基料，起到柔软剂、润滑剂和涂层分散剂的作用。
蔗糖多酯是蔗糖分子中的八个羟基有六个以上发生与脂肪酸的酯化反应(即酯化度n=6～8)得到的产物。用蔗糖和油脂制造，国外有大量的研究资料(以及专利)。通常先将油脂和醇反应生成脂肪酸醇酯，然后将它与蔗糖反应(并存脂肪酸钾)，生成主要含蔗糖低酯的熔融态物质。再加入脂肪酸醇酯进行第二阶段的反应，生成蔗糖多酯，收得率为50～90％。产品含游离蔗糖低于10％。
此外，用蔗糖制造黄原胶、右旋糖苷等高级产品也有良好的前景。它们的生产技术比较复杂，其发展情况亦值得关注。
5、蔗渣的高值利用
糖厂产出大量的蔗渣（约为甘蔗量的25％），现在只用作燃料和造纸及纤维板等。其实，利用高新科技可以大大提高它的利用价值。
蔗渣可以制造低聚木糖。低聚糖是当今国内外相当流行的一类功能性保健品。它是单糖（如果糖、木糖等）的低分子缩合物。现在低聚果糖的生产和应用发展得很快，其他的低聚糖也在大力研究开发之中。
低聚糖具有优异的生理学特性，主要是人体内部的一种有保健作用的双歧杆菌能摄取低聚糖而迅速增长，它产生有机酸使肠内pH值降低，抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的生长，促进肠胃功能，减少肠内腐败物质，改变大便性状，防治便秘，并能增加维生素的合成量，提高人体免疫功能。它能降低血脂，改善脂质代谢，降低血液中胆固醇和甘油三脂的含量。因此，低聚糖有很好的保健功能，特别对老年人有良好的抗衰老作用。在低聚糖系列产品中，低聚木糖的选择性增殖双歧杆菌的功能最强，被称为“超强双歧因子”。它的需用量只为低聚果糖的16～25％，价格也较高。
过去只有日本制造低聚木糖。我国已组织研究攻关和取得重大进展，以玉米芯为原料，用酶法(木聚糖酶)生产出浓度70％的低聚木糖糖浆、和含低聚木糖20％和35％的粉剂产品。蔗渣和玉米芯的化学成分大致相同，含有15～22％的多缩木糖，它可水解为木糖。近年已有几家糖厂利用蔗渣生产木糖，但生产低聚木糖的工艺比较复杂。要选用适合的木聚糖酶，将长链的多缩木糖分段切断为2～7个木糖连接的低聚木糖。
蔗渣在用酶水解前，要先用碱处理，以除去部分木质素，和使微原纤维组织润涨。也可以用蒸汽膨化裂解法，使原料在高压下突然降压，其中的蒸汽急剧膨胀喷出而使木质素分离及将纤维束撕解和粉碎，从而提高酶的效率和产品制得率。
国外近年大力研究将蔗渣作为生物工业的原料，将经过预处理的蔗渣用特种细菌发酵，使部分纤维素和半纤维素水解，得到乙醇、木糖醇和蛋白饲料，以及将蔗渣用热裂解制造甲醇、用蒸汽水解和用纤维素酶水解生成单糖再发酵制造酒精等。另一方面，从蔗渣中分离出来的蔗糠，含较多单糖和较少木质素，水解和酶解相对较易，更应重点研究开发。
6、从滤泥提取蔗蜡和各种高档产品
甘蔗表皮上附着一层蔗蜡，它是一种高级植物蜡，其性质接近名贵的植物蜡－卡拿巴蜡(Carnauba Wax)，可做它的代用品，用作汽车蜡、地板蜡、皮革抛光剂和防水包装纸、电器绝缘材料等的原料。甘蔗中的蔗蜡，在压榨时约有一半进入蔗汁中，在澄清处理时约有95％和蔗汁中的各种杂质一起沉淀成为滤泥。南非、澳大利亚、古巴、印度、印尼等国都有从甘蔗滤泥提取和生产蔗蜡，国内四川和广东也曾有几个糖厂附设车间生产过一段时间。
从滤泥中提取蔗蜡传统使用溶剂抽提法，流程与设备较复杂，溶剂的消耗量大，成本较高，产品的提纯精制比较困难，因而难以生存和发展。近年研究出新的提取方法，简化工艺与设备，成本较低，精制也较方便。
蔗蜡中含有多种具有很高药用价值的高级有机物，如植物固醇、磷脂、28烷醇等。过去未有充分利用。近年国内外多个单位采用新的萃取技术，提取成功并制成产品（部分并出口）。蔗蜡就成为一种热门商品。
从滤泥或蔗叶中可以提取叶绿素和类胡萝卜素。它们都是很好的天然色素，是罐头食品的良好着色剂。它们并有医药功能，如叶绿素能保护牙齿。它们还是医药工业的原料，如用于制造维生素A、E等。
显然，发展蔗糖产业的关键是农业方面，特别是培植优良甘蔗品种，提高甘蔗单产、含糖分和纤维分，延长糖厂生产期等，这是另一方面的课题。
上面列出了我国蔗糖产业近期可以应用或研究开发的创新技术。无疑，要实现这些项目的产业化，需要做大量的工作，在技术上和非技术方面都会遇到不少困难。这也是国内在这方面进展比较慢的主要原因。
现在，我国已提出建设创新型国家，开发创新已逐渐成为全社会的共识。我相信，在主管部门的高度重视和大力支持下，在相关企业和科研机构的共同努力下，只要我们认准方向，采取有力措施，集中力量攻关，一定能够在短期内取得多个项目的重大突破！
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