制糖工艺学-教案01

教案课程名称制糖工艺学授课教师陈国忠职称讲师院（系、部）生命科学学院教研室工程教研室授课对象09级生物工程本1-5班学年学期2011年第1学期2011年8月18日鲁东大学教务处编写说明1、每项内容都要填写，“教学过程”部分要详细填写，空格不够用时可自行扩充；2、A4纸双面打印（或手写）；3、一次课为一个教案，每门课按学期统一用一个封面左侧装订，封面和本说明双面打印；4、授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、习题课等；5、所授课程教案每轮次必须更新。授课题目制糖工艺学绪论授课类型理论首次授课时间2011年8月31日学时2教学目标本课程的目标和任务。制糖工艺技术的现状和发展趋势。重点与难点制糖工艺技术的现状和发展趋势。教学手段与方法教学模式：启发讲解与学生讨论相结合。教学手段：板书。教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）授课过程：绪论一、制糖的概念指以甘蔗、甜菜为原料制作成品糖，以及以原糖或砂糖为原料精炼加工各种精制糖的生产活动。包括：甘蔗制原糖；甘蔗成品糖，如白砂糖、绵白糖、赤砂糖（红糖）、黄砂糖等；甜菜成品糖，如白砂糖、绵白糖；加工糖，如冰片糖、冰糖、方糖、精制糖浆、精炼砂糖等；桔水等制糖副产品。二、制糖技术史据近代考古学方面的成果，远在史前时代，人类就已经懂得从自然界中的物质，例如蜂蜜、鲜果、植物中获取甜味食物了，但这些甜味食物还只能算自然物质而不能算人类的加工制品。随着时代的进步和社会的发展，人类的糖业发展基本经历了早期制糖、手工业制糖和机械化制糖等三个大致阶段，这是世界糖业发展总的趋势，而我国则是这个总趋势的典型国家。1.早期制糖阶段中国是世界上最早制糖的国家之一。早期制得的糖主要有饴糖、蔗糖。制饴将谷物用来酿酒造糖是人类的一大进步。中国西周的《诗经·大雅》中有“周原膴膴，堇荼如饴”的诗句，诗的意思是在西周远祖的古公亶父时代，周人西迁到了周原（今陕西岐山），这里的土地十分肥美，连堇菜和苦苣也象饴糖一样甜。据此我们可知，至少在西周以前，我们的先人就已经知道饴这种东西了。饴糖被认为是世界上最早制造出来的糖。饴糖属淀粉糖，故也可以说，淀粉糖的历史最为悠久。饴糖是一种以米（淀粉）和以麦芽经过糖化熬煮而成的糖，呈粘稠状，俗称麦芽糖。自西周创制以来，民间流传普遍，广泛食用。西周至汉代的史书中都有饴糖食用、制作的记载。其中，北魏贾思勰所著的《齐民要术》记述最为详尽。书中对饴糖制作的方法、步骤、要点等都作了叙述，为后人长期沿用。时至今日，一些家庭式作坊仍然沿用古老的传统工艺进行生产并供应市场，在制糖业中仍有一定地位。但通常所说的制糖是指以甘蔗、甜菜为原料制糖。甘蔗制糖甘蔗制糖最早见于记载的是公元前300年的印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。这两个国家是世界上最早的植蔗国，也是两大甘蔗制糖发源地。在世界早期制糖史上，中国和印度占有重要地位。在中国，最早记载甘蔗种植的是东周时代。公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原的《楚辞·招魂》中有这样的诗句：“胹鳖炮羔，有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗，“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明战国时代，楚国已能对甘蔗进行原始加工。到了西汉时代，蔗类制品的应用有了进一步的发展。刘歆《西京杂记》曾述及“闽越王献高帝石蜜五斛”，所谓石蜜，即是指以甘蔗为原料制成的固态制品，这与战国后期的液态“柘浆”，应该是一个技术上的进步。高帝即是指汉代的开国皇帝刘邦，可知汉初的蔗糖制品尚是稀罕之物，否则就不会作为贡品上献于皇帝。当然，汉代之际柘浆依然存在，不过功能又有了进展。元鼎五年（前112）十一月辛巳朔旦，汉武帝祀于甘泉宫，令司马相如等数十人赋诗称颂，共同制作了《郊祀歌》十九章，中有“泰尊柘浆析朝酲”之句。这句话的意思是：用甘蔗汁可以解去贵人们早上犹未退去的宿酒。由此可见，至迟在西汉中期，人们使用甘蔗汁，不但是一种常用的调味食品，还往往用来作解酒之用。我们可以认为，在西汉中期的汉武帝时代，蔗糖的制取与食用应该是相当普遍的事情，这不但在司马相如的文赋中屡有出现，同时也见于同时代的其它人，例如东方朔的《神异经》：“南方有邯睹之林……促节多汁，甜如蜜，咋啮其汁令人润泽……多则伤人。是甘蔗能减多益少，凡蔗亦然。”“邯睹”一词，后来逐渐写成了“甘蔗”。它不但指出了蔗类植物的产地，甚至还指出了“多则伤人”这样科学论断，这与当代医学之中认为糖类制品不宜多吃是相一致的，笔者据此认为，如果不是因为蔗糖食品的相应普及，当时的人们是不可能知道其“多则伤人”的医学知识的。值得一提的还有近代的考古成果。长沙马王堆一号汉墓所出土的简牍中有“糖一笥”的记载，笔者认为，其物能放置于竹笥之中，当是固态的制成品而无疑。这不但与战国时期液态的“柘浆”，在技术上可说是大大地进了一步，而且与汉初越国王献与高皇帝的贡品石蜜，在其普及性方面也有了进一步的拓展。到了东汉的张衡著《七辨》，其中有“沙饴石蜜”的称谓。所谓“沙饴”，即是指结晶状糖类制品。我们知道，淀粉糖呈粘稠状，而要想得到结晶状糖类食品，除了蔗糖是不可能有第二种取代物的。应该说，最起码在东汉时期，人们已经能够食用到具有砂糖雏形的蔗糖制品了。西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中，有亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……的记述。交州在现今的广东、广西一带，与上述的楚国同是中国的南方，是甘蔗制糖最早的地区。甘蔗饧是一种液体糖，呈粘稠状，是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度（粘稠），便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。6世纪时陶弘景著的《名医别录》中写到:“蔗出江东为胜,卢陵也有好者,广州一种数年生,皆大如竹,长丈余，取汁为沙糖，甚益人。”这里描述的种蔗区域更加广阔了，种蔗的技术也已提高，且已经制出砂糖。这种砂糖是将蔗汁浓缩至自然起晶，成为带蜜的糖。比先前的甘蔗饧的加工技术又提高一步。2.手工业制糖阶段自战国时代开始从甘蔗中取得蔗浆以后,种植甘蔗日益兴盛,甘蔗制糖技术逐步提高，经近千年的发展，至唐宋年间，已形成了颇具规模的作坊式制糖业。到了唐代，蔗糖的生产出现了新的格局。由于甘蔗的大量种植和消费的广泛普及，原来用日光爆晒的生产方式已不能满足社会的需求，于是人们将目光移向国外，寻求更好的生产方式。欧阳修、宋祁撰的《新唐书》中有这样的记载：“……贞观二十一年（647），始遣使自通天子，献波罗树，树类白杨。太宗遣使取熬糖法，即诏扬州诸蔗，柞沈如其剂，色味愈西域远甚。”（唐太宗于贞观二十一年遗使至“摩揭它国”求取熬糖法，然后下诏令扬州上贡当地种植的甘蔗进行试生产，其成品的色、味均远胜于摩揭它国，当时人们称之为“沙糖”，又称为“霜糖”。）“摩揭它”（Magadha）为古印度时代的奴隶制城邦，在今印度比哈尔邦南部，曾一度统一印度全境，孔雀王朝时最为强盛，至公元四世纪的笈多王朝时仍为印度强国。中国晋、唐僧人法显、玄奘等都曾到此。摩揭它蔗糖的生产方式相对先进，它是利用火的热能作为蒸发方式来进行生产的，因而有更快的生产周期。唐太宗不惜远离数万里之遥而派人前往，从促进社会经济发展方面来说，甚至比玄奘前往天竺求取佛经更具实际意义。当摩揭它的制糖法取来之后，扬州生长的甘蔗成了制糖的最好原料。但应该指出的是，这里所说的扬州，并不是今天地理上的扬州地区，而是指唐初属于扬州管辖范围下的岭南东西两道，即今天的广东与广西。由于岭南甘蔗味甜而多汁，其质量远比西域摩揭它国的好，所以生产出来的蔗糖在味与色的方面都远胜于摩揭它国产品。“沙糖”一词，从上文可知，出自于唐初，由于其呈河砂状，故名。今天一般写作“砂糖”。又由于其色泽为白色霜状物，因而当时又称为“霜糖”。我们知道，今天的砂糖有白砂糖与赤砂糖之分，从制作工艺上来说，白砂糖远比赤砂糖复杂，既然唐代的蔗糖已被冠以“霜”名，其色当为白色或接近的白色，因此可以认为，唐代的制糖工人们已经掌握了一整套的蔗糖提纯及脱色工艺，其生产流程应该与今天的现代法生产流程相去不远，在没有一定的化学工业知识为前提基础下是不可能生产出来的。“霜糖”的生产关键是脱色，据《新唐书》载，唐高宗李治上元元年（674），国内的制糖工匠发明了“滴漏法”为蔗糖脱色。其法是将蔗汁熬至相当浓度后倒入一个叫“瓦溜”的漏斗形陶器之中，从上淋入黄泥浆，以现代技术观点而言是把黄泥浆作为吸附式脱色剂来制取白糖。这种办法的出现，标志着我们古代的蔗糖生产已经能够采用接近于现代化学脱色的生产方法而进行生产了。白糖的出现，标志着制糖技术达到了一个新的高度。这种土法制糖在中国沿用了千余年。唐大历年间(766～779)，四川遂宁一带出现用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作，为制糖业增添了独特的产品。综上所述，我国的蔗糖生产，源于战国而定型于唐初，这是史有明文的记载，应该成为基本的定论。中国古代主要制糖著作在长期的制糖实践中，很多制糖方法逐步被总结出来。北宋王灼于1130年间撰写出中国第一部制糖专著──《糖霜谱》。全书共分7篇，内容丰富,分别记述了中国制糖发展的历史、甘蔗的种植方法、制糖的设备（包括压榨及煮炼设备）、工艺过程、糖霜性味、用途、糖业经济等。1637年初刊的明代宋应星所著《天工开物》卷六（《甘嗜》）中,记述了种蔗、制糖的各种方法,比《糖霜谱》一书更系统、更详尽。这些方法，在中国民间一直沿用到20世纪。书中记述的采用牛拉石辘（或木辘）多次压榨取汁的方法(压榨法)，与现代的甘蔗多重压榨原理相似。在蔗汁澄清方面，书中首次总结了石灰法澄清工艺，其原理在现代的制糖业中仍有沿用。“甘嗜”中总结的具有系统性的压榨取汁、石灰法澄清、浓缩煮糖等手工业制糖工艺，成为现代机械化制糖的工艺基础。3.机械化制糖阶段18世纪末至19世纪初，甜菜制糖的成功极大地推动了制糖业的发展，直接导致了制糖业的机械化。甜菜制糖业的兴起长期以来，用来制糖的主要原料是甘蔗，而甘蔗只能生长于热带、亚热带地区，寒冷地区则不能种蔗制糖。18世纪末期，一种新的制糖原料──甜菜终于被发现，给制糖业的发展带来重大突破。1747年，德国化学家A.马格拉夫发现甜菜块根中含有蔗糖，但未受到重视。1786年，马格拉夫的学生F.K.阿哈尔德在柏林近郊试种甜菜成功，实现了从甜菜中提取蔗糖并开始进行甜菜的选择和育种工作。1799年阿哈尔德发表论文，宣告可以用甜菜制糖。1802年，阿哈尔德在东欧西里西亚附近的库内恩建立了世界上第一座甜菜糖厂。同年，俄国也建成一座甜菜糖厂。1811年，法国又建成一座甜菜糖厂。此后，欧洲各国相继建厂，甜菜制糖业很快兴起。1810年，俄国的甜菜糖厂已达10座。1824年，乌克兰开始建立甜菜糖厂,此后15～20年间,已发展到67座，乌克兰遂成为俄国的主要产糖区。甜菜制糖业在欧洲的迅速崛起和发展，有着重要的政治、经济原因。19世纪初，拿破仑对不列颠岛实行封锁，英国则从海上对欧洲大陆实行经济封锁，欧洲海上运输因之受阻，一些急需物资和食品如甘蔗糖等无法从海上运往欧洲大陆，这种情形客观上促使了欧洲甜菜制糖业的迅速发展。不久,甜菜制糖技术便越过大西洋,传播到美洲，继而传播到亚洲，遍及世界各地。机械化制糖业的发展甜菜糖的发源和生产主要是在欧洲，而19世纪又是欧洲资本主义发展的时代，先进的工业和发达的科学技术，给制糖业实行机械化提供了很多有利条件。现代机械化制糖的工艺和设备大多始于欧洲的甜菜制糖业。19世纪初至19世纪60年代的这段时间，是机械化制糖工业的主要形成时期，许多制糖新工艺新设备不断涌现。甜菜制糖业在这段时间里，完成了渗出提汁、糖汁加灰二次碳酸饱充清净、多效蒸发、真空煮糖结晶和离心分蜜成糖等基本技术。19世纪初期，良好的吸附剂骨炭已应用于甜菜糖汁的脱色，并取得了较好效果。1821年，M.de东巴勒将甜菜块根切成薄片，以热水浸渍提取糖分，改变了早期用压榨甜菜取汁的做法,成为渗出法的先导。到1830年,东巴勒发明渗出法。但由于未找到理想的澄清方法，取得的糖汁不易澄清。1840年，库尔曼发明二氧化碳饱充法，在澄清糖汁方面取得突破性的进展。1843年多效蒸发罐的发明使糖汁得以蒸浓。同时，采用高效能的离心分蜜工艺使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分离，得到的