中国发酵工业协会名誉理事长 尤新教授
一、我国淀粉糖的生产消费水平
利用含淀粉的粮食,薯类等为原料制取的糖,包括麦芽糖,葡萄糖,果葡糖等,统称淀粉糖。淀粉糖在我国历史悠久。在公元500多年的"齐民要术"中,就提到糖。糖,作为一种营养性甜味料,中文书写用米字旁,可能和古代用米做糖的缘故。所以淀粉糖在我国,比甘蔗糖和甜莱糖早得多,但在改革开放以前,由于粮食紧缺以及淀粉糖技术发展滞后,我国淀粉糖长期处于小而分散,产量小,价格高的状况。一直到"九十"年代,淀粉糖的单价,一般比蔗糖售价要高出1/3。淀粉糖的主要品种,除医药用口服葡萄糖是粉剂外,大部份是用于传统糖果糕点的麦芽糖浆和中DE值的葡萄糖浆。
我国食糖生产和-消费政策,一直提倡以蔗糖为主,淀粉糖为辅,特别是在食糖供应不足,年进口100-200万吨的年代。国家曾大力扶植和推广淀粉糖。曾经由国家投资,建立了几个万吨级的淀粉糖企业,但淀粉糖始终发展不起来,经常是年产量不到蔗糖总量的1/10。一直到"九五"后期,由于淀粉糖行业的技术进步,收率和质量提高,物料消耗下降;企业集约化规模化经营,10万吨级企业的出现;建设投入大幅下降;体制改革深化。综合以上各种因素,淀粉糖产品成本大幅下降,出现了单价低于蔗糖的新情况,淀粉糖市场逐渐扩大,成为食糖市场的重要补充。1999年时我国淀粉糖产量还不到60万吨,到2000年我国淀粉糖产量达到了100万吨,2001年达到了140万吨,2002年达到了200万吨,2003年达到了300万吨,2004年已经达到了347万吨。其中结晶葡萄糖和啤酒糖浆这两个品种,发展尤为迅速。现在中国淀粉糖行业在世界上的地位,以2003年世界各国食糖和淀粉糖消费量例举如下:
2003年世界各国食糖和淀粉糖消费量 单位:万吨国家 蔗糖 淀粉糖欧盟 1800 200 美国 400 1400 日本 200 200 中国 1000 300
从这些资料可以看出,我国淀粉糖产量已仅次于美国,居世界笫二。食糖的消费一般均随经济的发展而增加。我国人均食糖消费量由上个世纪末的7公斤增加到现在的10公斤。但与世界其它国家相比,还是低水平的。美国是世界上人均消费食糖最多的国家,2003年人均消费食糖达到70公斤。世界人均食糖消费是20公斤。就是亚洲的菲律宾、印度尼西亚、巴基斯坦等国家相比,我国人均食糖消费水平也是偏低的,这些国家消费水平也达到了人均12-14公斤。因此食糖包括蔗糖和淀粉糖,在我国还有较大的发展空间。
二、我国淀粉糖的发展前景和产品结构
世界食糖(蔗糖和淀粉糖)消费比例, 各国因国情不同而异, 美国食糖的发展以淀粉糖为主,蔗糖为辅。其它国家和地区则以蔗糖为主,淀粉糖为辅。下面举例几个国家的生产情况,所列资料,年份并不一致,但可以看出一些大体状况。
蔗糖 淀粉糖合计 果葡糖浆 麦芽糖和葡萄糖浆 结晶葡萄糖美国(2001)690 1485 1084 34160 欧盟(2000)1460 20619 170 日本(2001)232 18885 85 10 韩国(2001) 85 9048 40 3 中国(2002)880 2002150 30
应该指出,凡是淀粉糖,特别是果葡糖消费较高的国家,其单价均低于蔗糖。如美国精炼砂糖每公斤49美分,而55-果葡糖浆(干物质计)为35美分,结晶葡萄糖为35美分;日本砂糖每公斤185日元,而果葡糖浆为80日元,结晶葡萄糖为120日元。因此食糖消费的品种结构,除了天时地理和政策因素,很大程度上是淀粉糖的价格,决定了其市场占有的份额。所以我国近年淀粉糖价格以干物质计每吨为2300-2500元,而蔗糖为每吨2900-3100元的情况下,淀粉糖获得了较快发展速度,但果葡糖浆却因成本过高,和蔗糖比,缺乏竞争力,因而至今年产只有几万吨。 美国所以淀粉糖消费大大高于蔗糖,是因为美国玉米世界生产大国,年产量一直维持在2.5-2.8亿吨,2004年达到了3亿吨,。美国人均占有1吨多, 如何消化玉米是美国政府的头等大事。美国的玉米主要用作饲料和出口(每年出口4000~6000万吨),其次是深加工。美国鼓励玉米深加工,工业用玉米达4000-5000万吨,政府在财政上还予以补贴,促进玉米消费,因此美国的淀粉糖比任何国家的价格都低。
而我国年产玉米1.2亿吨, 产量还不足美国的一半,人均占有不到100kg,而且我国近年消费玉米量大于玉米生产产量,平均年用1.3亿多吨,养殖业消耗9000万吨,占70-80%,还有少量留种和主食用,用于工业的玉米占玉米总产量的10%左右,每年仅1000多万吨。有人认为:随着农业产业化的发展,我国今后会像美国那样,玉米淀粉糖产量将超过蔗糖。这是不可能的。中国的粮食生产现状,特别是五年来粮食从年产5亿吨降到4.5亿吨。人均占有降到345kg。用较大量粮食,作为食糖原料,是不现实的。我国近年玉米产需平衡,连年负值,靠吃库存度日。很快我国会变成玉米纯进口国。到时玉米价恐怕不会那未便宜了,淀粉糖的成本将会相应上升。
正因为美国玉米过剩,不仅用来制糖,还用玉米加工成酒精,作为燃料,消耗大量玉米。我国粮食紧缺,生产一吨酒精需消耗三吨玉米,用玉米生产酒精,作为燃料,不仅是亏损的买卖,而且从长远看,这是不可取的,也是不合理的,因为目前中国诮耗汽油五千多万吨,取代10%的汽油。需500万吨燃料酒精,相当于消耗1500万吨玉米。
我国发展玉米深加工,是为了提高玉米附加值,增加农民收人,促进农村经济的发展,是为"三农"服务的项目。一个年产10万吨的淀粉糖厂,相当于年处理17万吨玉米。如在河北省建厂,按河北省玉米每亩277公斤计 ,相当于60万亩玉米的产量。按每户3亩地计算,约20万户农户的经济收入,得到了保障,同时淀粉糖使市场上的含糖食品,更加丰富多彩。淀粉糖的发展,不仅是食糖消费的重大补充,促进食品工业和相关行业的发展,对农业产业化有重大推动作用。
淀粉糖和蔗糖比, 淀粉糖有其自身的物化性能和特点。现将蔗糖和淀粉糖有关参数列举如下:
相对甜度 溶解度g/100g 吸潮性 冰点降低 还元性 血糖生成指数 相对湿度62 面包为100 蔗糖 1 199.4 无 1无83 葡萄糖 0.7 87.67 0.41.9有 183 麦芽糖 0.5 0.75 有
应指出的是:这些参数在环境变化时,并不按正比和蔗糖相辅增减。如所有的糖在浓度增加时,甜度均上升。但葡萄糖的甜度上升速度比蔗糖快。例如蔗糖10%浓度时的甜度,葡萄应是12.7%,但随着浓度上升到40%时,两者甜度相等。所以当用40份葡萄糖和60份蔗糖混合时,其甜度不是0.88而是1。又如淀粉糖的粘度和淀粉糖的吸湿性也会因淀粉糖自身组成的变化而变化。因为淀粉糖的品种多样,而且同一品种中,规格多样,葡萄糖浆有不同DE值,麦芽糖浆有高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆等。可以适应不同食品似的需求。例如中国人比较喜欢吃柔软的和热的食品,象月饼,糕点。这就要使用具有吸湿性的淀粉糖为糖料更好些。但当生产较干的且松脆的食品,象饼干时,那就必须使用蔗糖。又如糖果中的透明水晶硬糖,必需以蔗糖为主,但太妃软糖就要用淀粉糖。总之在甜食品加工中,各种糖料,蔗糖,葡萄糖,麦芽糖各有其位置。
我国食品工业较分散,用食糖为配料的有上万个。但大多数厂家规模小,自动化水平低,较宜用固体糖为原料,不适合使用液体糖。液体糖不仅包装储运困难,而且使用也困难,难以计量,难以取净。但至今淀粉糖200多万吨是液态的。国外有玉米糖浆的喷雾干燥产品(spry dry corn syrup)因此,今后我国淀粉糖适当增加固体化的淀粉糖的比重,应该是淀粉糖行业的努力方向。
唯有一个液体淀粉糖品种-啤酒糖浆,今后将会有较大发展。2002年我国啤酒产量是2380万吨,2004年达2900万吨,已达世界第一位(美国2003年是2320多万吨)。啤酒生产一吨啤酒需消耗200公斤大麦和大米,普通啤酒需消耗一半大麦,一半大米;优质啤酒消耗130公斤大麦,70公斤大米。我国优质啤酒占总量的15%左右,普通啤酒占85%。按生产一吨普通啤酒需100公斤大米计,现在是2500元/快/吨,100公斤大米就是250元。如果啤酒糖浆以每吨2000元的价格供给啤酒生产企业,啤酒生产企业非常乐于接受。因为大米的淀粉含量是80%,大米辅料生产啤酒,首先要将大米粉碎,然后再液化,将液化液加到麦芽汁里,一起糖化。而提供糖浆,可直接加到麦芽汁里,简化了生产工艺,同时可以提高发酵液的糖度,如从11%提高到16%,可提高20%多的生产能力,这就为旺季增产创造了条件,因此采用麦芽糖浆代替大米,对降低啤酒的生产成本,有重要意义。
再介绍一下果葡糖浆。美国是当前世界上果葡糖浆发展最快、最多的一个国家。美国用果葡糖浆比用蔗糖便宜三分之一,因此美国的饮料企业用果葡糖浆,而不用蔗糖。我国在食品工业中用果葡糖浆代替蔗糖,以减少蔗糖的消耗。国家也曾搞过几次试点,但都未成功。主要原因是果葡糖浆价格高于蔗糖,。我国现在结晶葡萄糖价格2500元每吨,低于美国结晶糖价格400多美元,所以结晶葡萄糖开始出口欧洲和美国,归根结底是价格因素。
三、进一步提高淀粉糖行业的竞争能力
第一、要进一步提高产品质量。淀粉糖行业在我国开展较晚,产品质量标准工作滞后。过去谈不上出口两字,主要是质量差,成本高。设有好的质量,这不仅不利于以高水平推动我国淀粉糖行业的发展,同时也无法使我国淀粉糖走向国际市场。
近年来行业逐浙加强了质量工作,目前我国结晶葡萄糖质量较好,有些厂各项指针已达到甚至超过了国际标准。但是作为出口产品,我应该在不溶性颗粒物指针方面下功夫。在大量的液体糖方面,质量和国际相比尚有很大差距。特别在二氧化硫指针等方面,需作重大修正。这和我们对制修订计划滞后有关。啤酒糖浆虽有了一个限定麦芽糖含量的行业标淮,但这仅仅是初步的。要生产真正符合啤酒生产的糖浆尚有不少工作要做。今后淀粉糖行业将制定和国际接轨的淀粉糖标准,使我们的产品质量达到国际先进水平,这样才可能使我们的产品具国际竞争力,进一步扩大国际市场。
第二采用高新分离技术
淀粉糖行业要采用的高新分离技术主要有膜过滤和色谱分离。
膜过滤在发酵行业和制药行业都已开始使用。膜过滤首先是微滤,它能将肉眼看不到的、不溶于水的杂质除去。微滤的作用一是安全、卫生,二是在结晶前采用微滤,可提高结晶速度和收率,使结晶效果好,颗粒均匀,提高产品质量。再有就是超滤,也就是分子过滤。超滤的作用就是将微量的大分子和小分子分开,过滤速度较慢。超滤技术目前应用较少。微滤对提高木糖和木糖醇结晶质量起到关键作用。目前一些主要的出口产品企业,均在蒸发浓缩后,安装了微滤装置,使成品质量达到FCC级水平。湛江糖业公司在年产万吨级用蔗糖制取精制砂糖时,采用400L/m/h2微滤装置,在色值、浊度和不溶性杂质三项指针,比过去减少20~60%。产品质量达国际水平。膜技术能在淀粉糖化液过滤时,取代传统的压滤机,并取消了硅藻土助滤。所得糖化液清澈透明,不仅脱除了不溶性颗粒物,还除去了分子量10万以上的大分子有机物和部份色素。简化了工艺,提高了半成品质量。
色谱分离技术主要有:离子交换树脂吸附后,用酸碱常温洗脱的离子色谱分离法以及吸附树脂吸附后,用热水解吸的色谱分离法,吸附色谱法是采用有针对性的吸附树脂,装入吸附柱,需要的产品被吸附,其它成份,从树脂层排出,然后再从树脂层洗出所需要的产品。这一技术较早被使用于果葡糖浆企业,用以从42-果葡糖中分离90级果糖,获得55-高果糖浆。在德国的甜菜糖厂,用吸附色谱分离法处理转化糖浆,该糖浆浓度70%,固形物中果糖和葡萄糖各占一半。每批投料36吨,在65度进行吸附分离。获得果糖纯度95%,浓度20%的糖浆,进一步浓缩到70%的果糖浆16吨。其余为葡萄糖浆。芬兰糖业公司采用吸附色谱柱,精制含葡萄糖和何拉伯糖的木糖水解糖浆。色谱柱高10米。采用强酸阳树脂40立方米,每次投料干物质25吨(浓度40%的糖浆)。流速每小时12~30立方米。获得纯度98.19%的木糖液,应用于氢化制木糖醇。原轻工业部环境保护研究所进行了木糖母液的吸附色谱分离试验。母液中含有阿拉伯糖,葡萄糖及色素等杂质。采用阳离子树脂色谱柱体积18.2升。木糖母液浓度49.6%,经预处理后进入色谱柱,流速对树脂体积0.4。吸附完毕,用热水洗脱。色谱分离木糖收率70%。最近无锡分离研究所在葡萄糖母液分离有突破性进展, 可将葡萄糖母液中的单糖和其它杂糖分开,浓度50%,纯度78% 的母液,可获得浓度30%,纯度95%,收率90%的葡萄糖液,可回用于生产,实现母液的封闭循环。