老王讲糖第109讲：石灰在红糖制作中的作用及对红糖质量的影响
序言
在深入探讨红糖制作工艺的过程中，石灰作为一种传统添加剂，在其中的作用一直备受关注。老王讲糖第24讲对此略有触及，为后来者提供了一定的研究基础。然而，随着科技的进步和食品工业的不断发展，对石灰在红糖制作中的具体作用及其机理的认识需求日益迫切。鉴于此，本文在借鉴国内外相关研究成果的基础上，特别是结合国外最新的研究动态，对石灰在红糖制作过程中的作用进行了更为全面和深入的解析。通过本文的探讨，旨在进一步揭示石灰对红糖品质形成的影响机制，为红糖制作工艺的优化提供理论支撑和实践指导。
目录
一、石灰在红糖制作中的作用
二、石灰在红糖制作中的添加方式及石灰乳的制作
三、石灰在红糖制作中的添加量
四、石灰的添加量对红糖颜色的影响
五、石灰的添加量对红糖风味的影响
六、石灰的添加量对红糖成分的影响
七、在红糖制作中添加石灰始于何时
一、石灰在红糖制作中的作用
石灰乳是制糖生产不可缺少的一种主要澄清剂，它在澄清过程中主要有如下几个方面的作用：
1.中和有机酸，减少蔗糖转化：
红糖生产时榨取的甘蔗汁（工业生产时一般为混合汁）中含有多种有机酸（如草酸、乌头酸、柠檬酸等），因而使混合汁的酸值约为 pH5。这些有机酸的存在，不但会增加糖汁的非糖杂质，而且会使蔗糖转化损失。加入石灰乳后，混合汁中的有机酸能与石灰乳起如下的中和反应：
2HA+Ca (OH)₂→CaA₂+2H2O
(有机酸)+(石灰乳)→(有机酸钙)+(水)
这些中和反应提高了混合汁的pH值，减少了蔗糖的转化，而所生成的难溶沉淀物，能从蔗汁中除去有机酸根等非糖杂质。
2.澄清作用：
通过置换混合汁中的无机盐类或某些有机盐类，使之生成难溶的钙盐沉淀，借以除去该部分的非糖杂质，例如：
2K3PO4+3Ca(OH)₂→Ca3(PO4)₂↓ +6KOH
(磷酸钾)+(石灰乳)→(磷酸钙)+(氢氧化钾)
所生成的沉淀物磷酸钙沉淀，对蛋白质、树胶质、果胶质和色素等物质有一定的吸附和包藏作用，使它们随沉淀过滤除去。
3.调节pH作用：
调节和控制混合汁的pH，使之达到或接近混合汁中某些胶体的等电点，产生中和而凝聚。
石灰乳中的钙离子能直接钻到胶团的固定层中去，和某胶体的电位离子结合生成沉淀物，当pH达到等电点时，胶体的扩散双电层受到破坏，使胶体处在不稳定状态而聚沉。预灰汁的pH多控制在6.6~7.2之间。
4.防腐作用：
混合汁的成分中含有不少微生物，这类微生物对制糖生产过程极为不利，它会对糖类及某些非糖物质产生一系列的物理和化学作用，若不及时处理则会引起蔗糖的转化损失，引起泡沫的产生和色素的增加。混合汁加入石灰乳后，钙离子能与一些微生物的原生质作用，生成蛋白质钙而抑制了微生物的繁殖，并把部分菌类杀死，因而达到防止混合汁腐败的目的。
5.协同除杂作用：
石灰乳能与磷酸及二氧化硫在混合汁中相互作用生成大量的磷酸钙和亚硫酸钙沉淀，这些沉淀物具有很强的吸附能力，能把蔗汁中大量的非糖杂质吸附聚沉而除去。
6.对红糖的感官和理化指标的调节作用：
石灰的添加量对红糖质量的影响主要体现在如下几个方面。
1) 味道评价高的红糖，倾向于含有高蔗糖含量和低矿物质含量。
2) 当向甘蔗汁中添加高达0.1%的石灰时，L值会降低；然而，超过0.1%则会产生更高的L值，并且感官评价会降低。
3) 添加了0.05%石灰的红糖，味道和颜色更佳。
4) 添加石灰后，还原糖的量减少，蔗糖的含量增加，这有助于使红糖的味道更美味。
二、石灰在红糖制作中的添加方式及石灰乳的制作
在红糖制作过程中，是通过在甘蔗汁（工业生产时一般为混合汁）中添加预混石灰乳的方式进行加灰操作的。
1.石灰乳的制备原理和工艺：
生石灰加水变成石灰乳(氢氧化钙)是一个放热反应。每1kg纯石灰消和时，可放出1158.7kJ热量，其反应如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2
氢氧化钙在水中的溶解度很小，一般每790份水方能溶解1份氢氧化钙。而糖厂在消和石灰时，石灰与水的比例通常为1:4，因此所得产物是一种含有大量极细小的Ca(OH)2颗粒的悬浮液。
因氢氧化钙在水中的溶解度很小，而且随着溶解时温度的升高而降低，所以在消和石灰时要保持石灰乳温度稳定。
消和石灰用的热水最适宜的温度是60~80℃，保持一定的水温，对于稳定消和操作是有利的。石灰完全消和所需要的时间，取决于石灰石内杂质的含量、石灰石的煅烧时间和温度消和用水温度、石灰块度的大小和石灰的气孔率高低。用转筒式消和器消和的时间10-20min。过烧的石灰气孔率低，消和时间要较长。经粉碎的石灰较未粉碎时可缩短消和时间约30%。
石灰乳中杂质含量越少越好，石灰乳中悬浮粒子分散度的大小也是石灰乳质量好坏的标志之一。在生产中可以观察到，同一浓度的石灰乳也有稀稠之别，这是由于石灰乳中固体粒子分散度不同所致。石灰粒子越小，分散度越大，石灰乳越黏稠，其质量越佳。
消和后的石灰乳要用水调至澄清工艺所需要的浓度，石灰乳浓度为8~10°Bé (波美度)。供应的石灰乳要除净砂粒，浓度稳定，流量均衡。
2.石灰乳的制备方法：
糖厂普遍使用的石灰乳化设备为夹套式消和机，这种设备对石灰消和效果比较好，石灰与水基本上是逆向流动，石灰乳经过内外套筒的环形通道时，较大的粒子会被螺旋导向板推回头，只有较细的石灰乳才能从出口处溢出。外套筒后段内的拨叶是左右旋的，这样可延长未消和完全的石灰在筒内的停留时间。
石灰乳浓度控制在8~12°Bé。
(1)石灰乳浓度低于8°Bé时，应适量把水阀关小。
(2)石灰乳浓度高于12°Bé时，应适量把水阀开大。
(3)尽量控制好石灰乳浓度，使其在最佳范围内。每30min测定一次石灰乳浓度。
如果小规模生产，则可以按比例将生石灰在桶内消和约30min后过滤掉残渣，将石灰乳浓度调整在8~12°Bé。
注：石灰乳浓度8°Bé，对应Ca(OH)2含量99g/l；
石灰乳浓度9°Bé，对应Ca(OH)2含量111g/l；
石灰乳浓度10°Bé，对应Ca(OH)2含量124g/l。
三、石灰在红糖制作中的添加量
在制糖工艺中，白糖与红糖的生产过程存在显著差异，特别是在对甘蔗汁的处理上。白糖生产追求的是甘蔗汁的纯净度，因此，在生产过程中需要尽可能去除其中的杂质，确保最终产品的清澈透明。为了达到这一目的，石灰作为一种有效的澄清剂被广泛使用，其添加量有时甚至可高达甘蔗重量的0.5%。相对而言，红糖的生产则更注重保留甘蔗汁中的天然成分和风味。因此，在红糖的生产中，石灰的添加量通常较低，一般不超过0.2%，以确保在去除部分杂质的同时，最大限度地保留甘蔗的原汁原味。这种差异不仅体现了两种糖品生产工艺的不同，也反映了消费者对糖品品质和风味多样化的需求。
四、石灰的添加量对红糖颜色的影响
一般来说，红糖色泽、香味、口味、糖含量、水分和硬度是评价红糖质量的常用标准。其中色泽无疑是其中最为直观的指标之一，它直接关系到消费者对红糖的第一印象和购买意愿。
色泽明亮、颜色偏红偏黄色的红糖最受年轻消费者的欢迎。这一方面是因为这种色泽往往代表着红糖的纯净度和加工技艺的精湛。在中国传统观念中，红色象征着喜庆和吉祥，而黄色则代表着丰收和富足，因此这样的红糖不仅满足了人们对美味的追求，更寄托了对美好生活的向往。
然而，红糖的生产过程中，往往会受到各种因素的影响，导致其色泽发生变化。其中，石灰的添加就是一个值得关注的因素。石灰，作为一种常见的食品添加剂，在红糖的生产中主要起到澄清和脱色的作用。但是，石灰的添加量和添加方式却会对红糖的色泽产生显著的影响。
当甘蔗汁中添加石灰的浓度不超过0.1%时，随着添加量的增加，L*值（一种表示明亮度的指标）会逐渐降低。这可能是因为石灰与甘蔗汁中的某些杂质发生了化学反应，生成了黑色的沉淀物，从而使得甘蔗汁的明亮度下降。这种变化在红糖的生产过程中也会得到体现，因为红糖的色泽很大程度上取决于其原料甘蔗汁的色泽。
但是，当石灰的添加比率超过0.1%时，情况却发生了逆转。此时，L*值不再继续下降，反而开始上升。这可能是因为过量的石灰本身呈现白色，从而使得甘蔗汁和红糖的明亮度增加。然而，这种增加并不是无限制的，因为过量的石灰不仅会影响红糖的口感和风味，还会带来安全隐患。
为了验证石灰对红糖色泽的影响，我们进行了一项实证研究，邀请了女高中生作为评审员，对石灰添加量为0%、0.05%和0.1%制成的红糖样品进行了5级评分的色泽评价，得分越高喜好度越高。通过对评价结果的统计分析，我们发现石灰添加量对红糖色泽的喜好度具有显著的影响。
首先，我们来看一下未添加石灰的红糖样品（石灰添加量为0%）的评价结果。在所有评审员中，有19%的人给出了最高分5分的评价，认为该红糖样品的色泽极佳。同时，还有39%的评审员给出了4分的评价，表示该红糖的色泽良好。另外，有31%的评审员给出了3分的评价，认为该红糖的色泽一般。有11%的评审员给出了2分的评价，而没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，未添加石灰的红糖在色泽方面表现尚可，但并未得到大多数评审员的极高评价。
接下来，我们来看一下石灰添加量为0.05%的红糖样品的评价结果。与未添加石灰的红糖相比，该样品的最高分5分的评价比例大幅上升至38%。同时，给出4分评价的评审员比例下降至29%，而给出3分评价的评审员比例为25%。值得注意的是，给出2分评价的评审员比例下降至8%，仍没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，适量添加石灰可以显著改善红糖的色泽，提高评审员对红糖色泽的喜好度。
然而，当石灰添加量增加至0.1%时，红糖的色泽评价发生了显著变化。此时，仅有3%的评审员给出了最高分5分的评价，而给出4分评价的评审员比例仍为29%。但是，给出3分评价的评审员比例大幅增加至43%，同时有14%的评审员给出了2分的评价，甚至有11%的评审员给出了最低分1分的评价。这一结果表明，当石灰添加量过多时，会对红糖的色泽产生负面影响，使得红糖的色泽变得不受欢迎。
综合以上分析可以看出，石灰的添加量对红糖的色泽具有显著的影响。适量添加石灰可以改善红糖的色泽，提高消费者的喜好度。但是，当石灰添加量过多时，会对红糖的色泽产生负面影响，降低消费者的喜好度。
五、石灰的添加量对红糖风味的影响
为了深入了解石灰对红糖风味的影响，我们进行了一项系统的感官评价研究。在本次研究中，我们选用了石灰添加量为0%、0.05%和0.1%的三种红糖样品，并邀请了女高中生作为品尝员进行口味评价。评价采用5级评分法，其中5分代表风味极佳，1分代表风味极差。通过对评价结果的统计分析，我们得到了一系列有意义的结论。
首先，我们来看一下未添加石灰的红糖样品（石灰添加量为0%）的评价结果。在所有品尝员中，有38%的人给出了最高分5分的评价，认为该红糖样品的风味极佳。同时，还有27%的品尝员给出了4分的评价，表示该红糖的风味良好。另外，有29%的品尝员给出了3分的评价，认为该红糖的风味一般。仅有6%的品尝员给出了2分的评价，而没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，未添加石灰的红糖在保持其原有风味方面表现良好，得到了大多数品尝员的认可。
接下来，我们来看一下石灰添加量为0.05%的红糖样品的评价结果。与未添加石灰的红糖相比，该样品的最高分5分的评价比例大幅下降至14%。同时，给出4分评价的品尝员比例上升至31%，而给出3分评价的品尝员比例保持不变。值得注意的是，给出2分评价的品尝员比例大幅增加至26%，但仍没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，石灰的添加对红糖的风味产生了一定的影响，使得部分品尝员感受到了风味的改变并给出了较低的评价。然而，由于没有人给出最低分1分的评价，这说明这种影响并不足以使红糖的风味变得极差。
最后，我们来看一下石灰添加量为0.1%的红糖样品的评价结果。与前两个样品相比，该样品的最高分5分的评价比例略有回升至17%，但仍然远低于未添加石灰的红糖样品。同时，给出4分和3分评价的品尝员比例分别为31%和23%，与前两个样品相比变化不大。然而，给出2分评价的品尝员比例仍然保持在26%的高位，并且有3%的品尝员给出了最低分1分的评价。这一结果表明，当石灰添加量达到0.1%时，其对红糖风味的影响更加明显，使得更多的品尝员感受到了风味的负面变化。
综合以上分析可以看出，石灰的添加量对红糖的风味具有显著的影响。适量添加石灰可以在一定程度上改善红糖的口感和风味，但添加量过多则会导致风味变差甚至产生明显的异味。因此，在红糖的生产过程中需要严格控制石灰的添加量以确保产品的品质符合消费者的期望。
六、石灰的添加量对红糖成分的影响
有研究表明石灰添加对红糖的成分具有显著影响。为了深入了解这一影响，本研究选取石灰添加量为0%和0.05%的红糖样品，对其糖组成、水分、蛋白质和灰分含量进行了详细分析。
首先，我们来看一下石灰添加对红糖糖组成的影响。红糖的主要成分是蔗糖，其含量直接影响着红糖的甜度和口感。研究结果显示，添加石灰后，蔗糖含量呈现出2~3%的增加趋势。这可能是因为石灰中和了甘蔗汁中的有机酸，降低了酸度，从而抑制了蔗糖的分解。与此同时，未添加石灰的红糖中果糖、葡萄糖和糖蜜的含量相对较高。这可能是因为在没有石灰中和的情况下，甘蔗汁中的蔗糖更容易发生水解反应，生成果糖和葡萄糖等单糖。这些单糖具有较高的甜度，但过多的单糖也会影响红糖的口感和风味。
其次，石灰添加对红糖水分含量的影响也值得关注。水分是影响红糖品质和保存期限的重要因素之一。石灰添加于红糖生产中，能显著增加蔗糖含量、降低糖蜜比例，从而在反砂结晶过程中降低红糖的含水量。这一变化对红糖品质有重要影响，使得通过控制石灰添加量来调整红糖成分成为可能，有助于提升红糖质量。
此外，石灰添加对红糖蛋白质含量的影响也不容忽视。研究结果显示，添加石灰后，红糖中的蛋白质含量呈现出减少的趋势。这可能是因为石灰与甘蔗汁中的蛋白质发生了反应，导致蛋白质沉淀或变性，进而在红糖制作过程中被去除。适量减少蛋白质含量可以降低红糖中的杂质含量，提高红糖的纯度。
最后，我们来看一下石灰添加对红糖灰分含量的影响。灰分是无机物质在红糖中的残留量，主要来源于甘蔗汁中的矿物质和添加的石灰等。研究结果显示，添加石灰后，红糖的灰分含量略有增加。这可能是因为石灰本身就是一种无机物质，添加后会导致红糖中灰分含量的增加。
七、在红糖制作中添加石灰始于何时
通过简单介绍甘蔗制糖在中国的发展情况来剖析在红糖制作中添加石灰的时间。
印度和中国是世界上最早种植甘蔗的国家，甘蔗最早记载于印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。迄今大约5000年前，古印度《阿闼婆吠陀》典籍就有甘蔗记载。中国最早关于食用甘蔗汁的记载为屈原的《楚辞·招魂》（约公元前296年）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。这说明我国在二千三百多年前，就已经开始栽培甘蔗，而且已经脱离仅供“咀咋”的较为原始阶段，进入到加工成蔗浆后再食用的较高阶段。
《三国志·吴书·孙亮传》（公元252至258年）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。古人通过观察和实验发现，在太阳下曝晒蔗浆可以有效地将其自然浓缩，从而让蔗汁保存更长时间而不易变质。在此基础上，他们进一步发展出了这种叫做甘蔗饧的液体糖。甘蔗饧的制作过程是将甘蔗汁经曝晒浓缩至较高浓度，形成一种粘稠状的液体，既便于储存又方便食用。这一加工技术的发明和改进，标志着古代制糖技术取得了显著的进步，为人们提供了更为丰富和便捷的甜味食品选择。
东汉张衡著的《七辨》（约公元100年左右）中，有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字，是指制得的糖有微小的晶体，可看作是砂糖的雏形。《物原•食原第十》（公元229至252年）中有“轩辕臣夙沙作盐，螺祖作醷，公刘作餹蜜，殷果作醋，周公作酱芥辣，孙权始效交阯作蔗糖”的记载；在上海民间也有三国时康僧会大师建立沪生堂教授当地人制糖的传说（约公元250年左右）。说明在东汉至三国时期，已经出现了原始的红糖制品。这些红糖与现代的固体红糖有所不同，它们更类似于含有部分砂糖晶体的浓缩糖膏。
成书于西晋时期的《南中八郡志》（公元281年至303年）记载：“甘蔗，围数寸，长丈余，颇似竹，断而食之，甚甘。榨（笮）取汁，曝数时成飴（餳），入口消释，彼人谓之石蜜”。西晋张勃《吴录·地理志》（公元265年到316年）载:“交阯句屚县甘蔗大数寸，其味醇美，异于他处。笮以为餳，曝之，凝如冰，破如博棋，入口消释”。通过如上记载可知，最迟在西晋时间，我国已经可以制作出固态的红糖，而制作方法是把甘蔗汁通过曝晒的形式干燥结晶而成的。
南朝译本《善见律毗婆沙》（公元489年）卷十七中写道：“广州土境有黑石蜜，是甘蔗糖，坚强如石，是名石蜜”。成书于约公元533年（北魏末年）的《齐民要术》中记载“甘蔗，远近皆有。交趾所产甘蔗特醇好，本末无薄厚，其味至均。围数寸，长丈余，颇似竹。斩而食之，既甘；迮取汁为饴饧，名之曰‘糖’，益复珍也。又煎而曝之，既凝，如冰，破如博棋，食之，入口消释，时人谓之‘石蜜’者也”。在6世纪的南北朝时期，陶弘景著的《名医别录》（公元536年前）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，并且已经制出实际意义上的红糖。这种糖是将蔗汁煮制浓缩后再曝晒或直接煮制浓缩至自然起晶，已经初步具有红糖的雏形。
《新唐书》中有这样的记载：“……贞观二十一年（公元647年），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。”说明在唐朝初年，通过从印度学习的熬糖法，已经熟练掌握红糖熬制反砂工艺，可以做出现代意义上的红糖了。但此时并没有在制作红糖中添加石灰的记载。
南宋遂宁府小溪县人王灼编著的制糖方法专著《糖霜谱》（约成书于公元1154年）记载了关于甘蔗种植和制作糖霜的过程“凡治蔗，用十月至十一月，先削去皮，次锉如钱。上户削锉至一二十人。两人削，供一人锉。次入碾，碾阙则舂。碾讫，号曰泊。次烝，泊烝透出甑入榨，取尽糖水，投釜煎，仍上烝生泊。约糖水七分熟，权入瓮，则所烝泊亦堪榨。如是煎烝相接，事竟，歇三日。过期则酿。再取所寄收糖水煎，又候九分熟，稠如饧（十分太稠则成沙脚，沙音嗄shà）。插竹遍瓮中，始正入瓮，𥳽（音qī） 箕覆之。此造糖霜法也。”其中仍然没有添加石灰的记录。
成书于元朝至元十年（公元1273年）的《农桑辑要》卷六中关于制作红糖的记载“将初刈倒稭秆，去梢叶，截长二寸，碓捣碎，用密筐或布袋盛顿，压挤取汁，即用铜锅内，斟酌多寡，以文武火煎熬。其锅隔墙安置，墙外烧火，无令烟火近锅，专一令人看视。熬至稠黏似黑枣合色，用瓦盆一只，底上钻箸头大窍眼一个，盆下用瓮承接。将熬成汁用瓢盛，倾于盆内。极好者澂于盆流于瓮内者，止可调水饮用。将好者即用有窍眼盆盛顿，或倒在瓦甖内亦可，以物复盖之，食则从便。”此时也没有提到在制作红糖时添加石灰。
《马可波罗游记》记载的元初时期（公元1275年到1291年）第154章记载：“此城（指“温敢”，位于今天福建省；有说指的是泉州）制糖甚多，运至汗八里（元大都，今天的北京），以供皇室食用。温敢这个城市在未归降大汗以前，居民还不知道如何制糖，仅仅知道将甘蔗榨汁，冷却后得到黑乎乎的渣滓。归降大汗之后，大汗派来自埃及的阿拉伯人教授他们制作沙糖的技术，是用一种树灰制作。”。这在中国制糖史上是一件十分重要的事情。“用一种树灰制造”，特别值得注意。而且，这种技术是从巴比伦传过来的，与大食，也就是阿拉伯有关。此事件是中国制糖史上一个重要的结点，说明已经知道在甘蔗汁中添加碱性物质（树灰），通过中和有机酸减少蔗糖转化、调节PH值、去除杂质清净甘蔗汁等来提高制糖质量。但此时只是添加了碱性物质，起到部分石灰在制作中的作用。
成书于崇祯十年（1637年）《天工开物》中记载的红糖制作过程中“凡汁浆流板有槽，枧汁入于缸内。每汁一石下石灰五合于中。凡取汁煎糖，并列三锅如“品”字，先将稠汁聚入一锅，然后逐加稀汁两锅之内。若火力少束薪，其糖即成顽糖，起沫不中用。”此时已经明确提到在制糖时需要在甘蔗汁中添加石灰了，添加量为0.5%，和现代工业制糖的添加量差不多；并且使用连环灶进行熬制，这一方式在很多地方仍然沿用。
综上所述，在元朝初期，已经知道通过在甘蔗汁中添加碱来提高制糖质量了；最迟在明末，在制糖时添加石灰已经成为普遍现象。因此，在红糖制作中添加石灰最可能的时间应该在元朝末年到明朝早中期，至今约有600年左右的历史。
注：
红糖生产时添加的石灰主要起到澄清甘蔗汁的作用，会和甘蔗汁中的杂质成分反应生成沉淀物和浮沫在生产过程去被去除，并不是以石灰的形式存在于红糖中，因此不会对人体造成伤害。
序言
在深入探讨红糖制作工艺的过程中，石灰作为一种传统添加剂，在其中的作用一直备受关注。老王讲糖第24讲对此略有触及，为后来者提供了一定的研究基础。然而，随着科技的进步和食品工业的不断发展，对石灰在红糖制作中的具体作用及其机理的认识需求日益迫切。鉴于此，本文在借鉴国内外相关研究成果的基础上，特别是结合国外最新的研究动态，对石灰在红糖制作过程中的作用进行了更为全面和深入的解析。通过本文的探讨，旨在进一步揭示石灰对红糖品质形成的影响机制，为红糖制作工艺的优化提供理论支撑和实践指导。
目录
一、石灰在红糖制作中的作用
二、石灰在红糖制作中的添加方式及石灰乳的制作
三、石灰在红糖制作中的添加量
四、石灰的添加量对红糖颜色的影响
五、石灰的添加量对红糖风味的影响
六、石灰的添加量对红糖成分的影响
七、在红糖制作中添加石灰始于何时
一、石灰在红糖制作中的作用
石灰乳是制糖生产不可缺少的一种主要澄清剂，它在澄清过程中主要有如下几个方面的作用：
1.中和有机酸，减少蔗糖转化：
红糖生产时榨取的甘蔗汁（工业生产时一般为混合汁）中含有多种有机酸（如草酸、乌头酸、柠檬酸等），因而使混合汁的酸值约为 pH5。这些有机酸的存在，不但会增加糖汁的非糖杂质，而且会使蔗糖转化损失。加入石灰乳后，混合汁中的有机酸能与石灰乳起如下的中和反应：
2HA+Ca (OH)₂→CaA₂+2H2O
(有机酸)+(石灰乳)→(有机酸钙)+(水)
这些中和反应提高了混合汁的pH值，减少了蔗糖的转化，而所生成的难溶沉淀物，能从蔗汁中除去有机酸根等非糖杂质。
2.澄清作用：
通过置换混合汁中的无机盐类或某些有机盐类，使之生成难溶的钙盐沉淀，借以除去该部分的非糖杂质，例如：
2K3PO4+3Ca(OH)₂→Ca3(PO4)₂↓ +6KOH
(磷酸钾)+(石灰乳)→(磷酸钙)+(氢氧化钾)
所生成的沉淀物磷酸钙沉淀，对蛋白质、树胶质、果胶质和色素等物质有一定的吸附和包藏作用，使它们随沉淀过滤除去。
3.调节pH作用：
调节和控制混合汁的pH，使之达到或接近混合汁中某些胶体的等电点，产生中和而凝聚。
石灰乳中的钙离子能直接钻到胶团的固定层中去，和某胶体的电位离子结合生成沉淀物，当pH达到等电点时，胶体的扩散双电层受到破坏，使胶体处在不稳定状态而聚沉。预灰汁的pH多控制在6.6~7.2之间。
4.防腐作用：
混合汁的成分中含有不少微生物，这类微生物对制糖生产过程极为不利，它会对糖类及某些非糖物质产生一系列的物理和化学作用，若不及时处理则会引起蔗糖的转化损失，引起泡沫的产生和色素的增加。混合汁加入石灰乳后，钙离子能与一些微生物的原生质作用，生成蛋白质钙而抑制了微生物的繁殖，并把部分菌类杀死，因而达到防止混合汁腐败的目的。
5.协同除杂作用：
石灰乳能与磷酸及二氧化硫在混合汁中相互作用生成大量的磷酸钙和亚硫酸钙沉淀，这些沉淀物具有很强的吸附能力，能把蔗汁中大量的非糖杂质吸附聚沉而除去。
6.对红糖的感官和理化指标的调节作用：
石灰的添加量对红糖质量的影响主要体现在如下几个方面。
1) 味道评价高的红糖，倾向于含有高蔗糖含量和低矿物质含量。
2) 当向甘蔗汁中添加高达0.1%的石灰时，L值会降低；然而，超过0.1%则会产生更高的L值，并且感官评价会降低。
3) 添加了0.05%石灰的红糖，味道和颜色更佳。
4) 添加石灰后，还原糖的量减少，蔗糖的含量增加，这有助于使红糖的味道更美味。
二、石灰在红糖制作中的添加方式及石灰乳的制作
在红糖制作过程中，是通过在甘蔗汁（工业生产时一般为混合汁）中添加预混石灰乳的方式进行加灰操作的。
1.石灰乳的制备原理和工艺：
生石灰加水变成石灰乳(氢氧化钙)是一个放热反应。每1kg纯石灰消和时，可放出1158.7kJ热量，其反应如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2
氢氧化钙在水中的溶解度很小，一般每790份水方能溶解1份氢氧化钙。而糖厂在消和石灰时，石灰与水的比例通常为1:4，因此所得产物是一种含有大量极细小的Ca(OH)2颗粒的悬浮液。
因氢氧化钙在水中的溶解度很小，而且随着溶解时温度的升高而降低，所以在消和石灰时要保持石灰乳温度稳定。
消和石灰用的热水最适宜的温度是60~80℃，保持一定的水温，对于稳定消和操作是有利的。石灰完全消和所需要的时间，取决于石灰石内杂质的含量、石灰石的煅烧时间和温度消和用水温度、石灰块度的大小和石灰的气孔率高低。用转筒式消和器消和的时间10-20min。过烧的石灰气孔率低，消和时间要较长。经粉碎的石灰较未粉碎时可缩短消和时间约30%。
石灰乳中杂质含量越少越好，石灰乳中悬浮粒子分散度的大小也是石灰乳质量好坏的标志之一。在生产中可以观察到，同一浓度的石灰乳也有稀稠之别，这是由于石灰乳中固体粒子分散度不同所致。石灰粒子越小，分散度越大，石灰乳越黏稠，其质量越佳。
消和后的石灰乳要用水调至澄清工艺所需要的浓度，石灰乳浓度为8~10°Bé (波美度)。供应的石灰乳要除净砂粒，浓度稳定，流量均衡。
2.石灰乳的制备方法：
糖厂普遍使用的石灰乳化设备为夹套式消和机，这种设备对石灰消和效果比较好，石灰与水基本上是逆向流动，石灰乳经过内外套筒的环形通道时，较大的粒子会被螺旋导向板推回头，只有较细的石灰乳才能从出口处溢出。外套筒后段内的拨叶是左右旋的，这样可延长未消和完全的石灰在筒内的停留时间。
石灰乳浓度控制在8~12°Bé。
(1)石灰乳浓度低于8°Bé时，应适量把水阀关小。
(2)石灰乳浓度高于12°Bé时，应适量把水阀开大。
(3)尽量控制好石灰乳浓度，使其在最佳范围内。每30min测定一次石灰乳浓度。
如果小规模生产，则可以按比例将生石灰在桶内消和约30min后过滤掉残渣，将石灰乳浓度调整在8~12°Bé。
注：石灰乳浓度8°Bé，对应Ca(OH)2含量99g/l；
石灰乳浓度9°Bé，对应Ca(OH)2含量111g/l；
石灰乳浓度10°Bé，对应Ca(OH)2含量124g/l。
三、石灰在红糖制作中的添加量
在制糖工艺中，白糖与红糖的生产过程存在显著差异，特别是在对甘蔗汁的处理上。白糖生产追求的是甘蔗汁的纯净度，因此，在生产过程中需要尽可能去除其中的杂质，确保最终产品的清澈透明。为了达到这一目的，石灰作为一种有效的澄清剂被广泛使用，其添加量有时甚至可高达甘蔗重量的0.5%。相对而言，红糖的生产则更注重保留甘蔗汁中的天然成分和风味。因此，在红糖的生产中，石灰的添加量通常较低，一般不超过0.2%，以确保在去除部分杂质的同时，最大限度地保留甘蔗的原汁原味。这种差异不仅体现了两种糖品生产工艺的不同，也反映了消费者对糖品品质和风味多样化的需求。
四、石灰的添加量对红糖颜色的影响
一般来说，红糖色泽、香味、口味、糖含量、水分和硬度是评价红糖质量的常用标准。其中色泽无疑是其中最为直观的指标之一，它直接关系到消费者对红糖的第一印象和购买意愿。
色泽明亮、颜色偏红偏黄色的红糖最受年轻消费者的欢迎。这一方面是因为这种色泽往往代表着红糖的纯净度和加工技艺的精湛。在中国传统观念中，红色象征着喜庆和吉祥，而黄色则代表着丰收和富足，因此这样的红糖不仅满足了人们对美味的追求，更寄托了对美好生活的向往。
然而，红糖的生产过程中，往往会受到各种因素的影响，导致其色泽发生变化。其中，石灰的添加就是一个值得关注的因素。石灰，作为一种常见的食品添加剂，在红糖的生产中主要起到澄清和脱色的作用。但是，石灰的添加量和添加方式却会对红糖的色泽产生显著的影响。
当甘蔗汁中添加石灰的浓度不超过0.1%时，随着添加量的增加，L*值（一种表示明亮度的指标）会逐渐降低。这可能是因为石灰与甘蔗汁中的某些杂质发生了化学反应，生成了黑色的沉淀物，从而使得甘蔗汁的明亮度下降。这种变化在红糖的生产过程中也会得到体现，因为红糖的色泽很大程度上取决于其原料甘蔗汁的色泽。
但是，当石灰的添加比率超过0.1%时，情况却发生了逆转。此时，L*值不再继续下降，反而开始上升。这可能是因为过量的石灰本身呈现白色，从而使得甘蔗汁和红糖的明亮度增加。然而，这种增加并不是无限制的，因为过量的石灰不仅会影响红糖的口感和风味，还会带来安全隐患。
为了验证石灰对红糖色泽的影响，我们进行了一项实证研究，邀请了女高中生作为评审员，对石灰添加量为0%、0.05%和0.1%制成的红糖样品进行了5级评分的色泽评价，得分越高喜好度越高。通过对评价结果的统计分析，我们发现石灰添加量对红糖色泽的喜好度具有显著的影响。
首先，我们来看一下未添加石灰的红糖样品（石灰添加量为0%）的评价结果。在所有评审员中，有19%的人给出了最高分5分的评价，认为该红糖样品的色泽极佳。同时，还有39%的评审员给出了4分的评价，表示该红糖的色泽良好。另外，有31%的评审员给出了3分的评价，认为该红糖的色泽一般。有11%的评审员给出了2分的评价，而没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，未添加石灰的红糖在色泽方面表现尚可，但并未得到大多数评审员的极高评价。
接下来，我们来看一下石灰添加量为0.05%的红糖样品的评价结果。与未添加石灰的红糖相比，该样品的最高分5分的评价比例大幅上升至38%。同时，给出4分评价的评审员比例下降至29%，而给出3分评价的评审员比例为25%。值得注意的是，给出2分评价的评审员比例下降至8%，仍没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，适量添加石灰可以显著改善红糖的色泽，提高评审员对红糖色泽的喜好度。
然而，当石灰添加量增加至0.1%时，红糖的色泽评价发生了显著变化。此时，仅有3%的评审员给出了最高分5分的评价，而给出4分评价的评审员比例仍为29%。但是，给出3分评价的评审员比例大幅增加至43%，同时有14%的评审员给出了2分的评价，甚至有11%的评审员给出了最低分1分的评价。这一结果表明，当石灰添加量过多时，会对红糖的色泽产生负面影响，使得红糖的色泽变得不受欢迎。
综合以上分析可以看出，石灰的添加量对红糖的色泽具有显著的影响。适量添加石灰可以改善红糖的色泽，提高消费者的喜好度。但是，当石灰添加量过多时，会对红糖的色泽产生负面影响，降低消费者的喜好度。
五、石灰的添加量对红糖风味的影响
为了深入了解石灰对红糖风味的影响，我们进行了一项系统的感官评价研究。在本次研究中，我们选用了石灰添加量为0%、0.05%和0.1%的三种红糖样品，并邀请了女高中生作为品尝员进行口味评价。评价采用5级评分法，其中5分代表风味极佳，1分代表风味极差。通过对评价结果的统计分析，我们得到了一系列有意义的结论。
首先，我们来看一下未添加石灰的红糖样品（石灰添加量为0%）的评价结果。在所有品尝员中，有38%的人给出了最高分5分的评价，认为该红糖样品的风味极佳。同时，还有27%的品尝员给出了4分的评价，表示该红糖的风味良好。另外，有29%的品尝员给出了3分的评价，认为该红糖的风味一般。仅有6%的品尝员给出了2分的评价，而没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，未添加石灰的红糖在保持其原有风味方面表现良好，得到了大多数品尝员的认可。
接下来，我们来看一下石灰添加量为0.05%的红糖样品的评价结果。与未添加石灰的红糖相比，该样品的最高分5分的评价比例大幅下降至14%。同时，给出4分评价的品尝员比例上升至31%，而给出3分评价的品尝员比例保持不变。值得注意的是，给出2分评价的品尝员比例大幅增加至26%，但仍没有人给出最低分1分的评价。这一结果表明，石灰的添加对红糖的风味产生了一定的影响，使得部分品尝员感受到了风味的改变并给出了较低的评价。然而，由于没有人给出最低分1分的评价，这说明这种影响并不足以使红糖的风味变得极差。
最后，我们来看一下石灰添加量为0.1%的红糖样品的评价结果。与前两个样品相比，该样品的最高分5分的评价比例略有回升至17%，但仍然远低于未添加石灰的红糖样品。同时，给出4分和3分评价的品尝员比例分别为31%和23%，与前两个样品相比变化不大。然而，给出2分评价的品尝员比例仍然保持在26%的高位，并且有3%的品尝员给出了最低分1分的评价。这一结果表明，当石灰添加量达到0.1%时，其对红糖风味的影响更加明显，使得更多的品尝员感受到了风味的负面变化。
综合以上分析可以看出，石灰的添加量对红糖的风味具有显著的影响。适量添加石灰可以在一定程度上改善红糖的口感和风味，但添加量过多则会导致风味变差甚至产生明显的异味。因此，在红糖的生产过程中需要严格控制石灰的添加量以确保产品的品质符合消费者的期望。
六、石灰的添加量对红糖成分的影响
有研究表明石灰添加对红糖的成分具有显著影响。为了深入了解这一影响，本研究选取石灰添加量为0%和0.05%的红糖样品，对其糖组成、水分、蛋白质和灰分含量进行了详细分析。
首先，我们来看一下石灰添加对红糖糖组成的影响。红糖的主要成分是蔗糖，其含量直接影响着红糖的甜度和口感。研究结果显示，添加石灰后，蔗糖含量呈现出2~3%的增加趋势。这可能是因为石灰中和了甘蔗汁中的有机酸，降低了酸度，从而抑制了蔗糖的分解。与此同时，未添加石灰的红糖中果糖、葡萄糖和糖蜜的含量相对较高。这可能是因为在没有石灰中和的情况下，甘蔗汁中的蔗糖更容易发生水解反应，生成果糖和葡萄糖等单糖。这些单糖具有较高的甜度，但过多的单糖也会影响红糖的口感和风味。
其次，石灰添加对红糖水分含量的影响也值得关注。水分是影响红糖品质和保存期限的重要因素之一。石灰添加于红糖生产中，能显著增加蔗糖含量、降低糖蜜比例，从而在反砂结晶过程中降低红糖的含水量。这一变化对红糖品质有重要影响，使得通过控制石灰添加量来调整红糖成分成为可能，有助于提升红糖质量。
此外，石灰添加对红糖蛋白质含量的影响也不容忽视。研究结果显示，添加石灰后，红糖中的蛋白质含量呈现出减少的趋势。这可能是因为石灰与甘蔗汁中的蛋白质发生了反应，导致蛋白质沉淀或变性，进而在红糖制作过程中被去除。适量减少蛋白质含量可以降低红糖中的杂质含量，提高红糖的纯度。
最后，我们来看一下石灰添加对红糖灰分含量的影响。灰分是无机物质在红糖中的残留量，主要来源于甘蔗汁中的矿物质和添加的石灰等。研究结果显示，添加石灰后，红糖的灰分含量略有增加。这可能是因为石灰本身就是一种无机物质，添加后会导致红糖中灰分含量的增加。
七、在红糖制作中添加石灰始于何时
通过简单介绍甘蔗制糖在中国的发展情况来剖析在红糖制作中添加石灰的时间。
印度和中国是世界上最早种植甘蔗的国家，甘蔗最早记载于印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。迄今大约5000年前，古印度《阿闼婆吠陀》典籍就有甘蔗记载。中国最早关于食用甘蔗汁的记载为屈原的《楚辞·招魂》（约公元前296年）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。这说明我国在二千三百多年前，就已经开始栽培甘蔗，而且已经脱离仅供“咀咋”的较为原始阶段，进入到加工成蔗浆后再食用的较高阶段。
《三国志·吴书·孙亮传》（公元252至258年）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。古人通过观察和实验发现，在太阳下曝晒蔗浆可以有效地将其自然浓缩，从而让蔗汁保存更长时间而不易变质。在此基础上，他们进一步发展出了这种叫做甘蔗饧的液体糖。甘蔗饧的制作过程是将甘蔗汁经曝晒浓缩至较高浓度，形成一种粘稠状的液体，既便于储存又方便食用。这一加工技术的发明和改进，标志着古代制糖技术取得了显著的进步，为人们提供了更为丰富和便捷的甜味食品选择。
东汉张衡著的《七辨》（约公元100年左右）中，有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字，是指制得的糖有微小的晶体，可看作是砂糖的雏形。《物原•食原第十》（公元229至252年）中有“轩辕臣夙沙作盐，螺祖作醷，公刘作餹蜜，殷果作醋，周公作酱芥辣，孙权始效交阯作蔗糖”的记载；在上海民间也有三国时康僧会大师建立沪生堂教授当地人制糖的传说（约公元250年左右）。说明在东汉至三国时期，已经出现了原始的红糖制品。这些红糖与现代的固体红糖有所不同，它们更类似于含有部分砂糖晶体的浓缩糖膏。
成书于西晋时期的《南中八郡志》（公元281年至303年）记载：“甘蔗，围数寸，长丈余，颇似竹，断而食之，甚甘。榨（笮）取汁，曝数时成飴（餳），入口消释，彼人谓之石蜜”。西晋张勃《吴录·地理志》（公元265年到316年）载:“交阯句屚县甘蔗大数寸，其味醇美，异于他处。笮以为餳，曝之，凝如冰，破如博棋，入口消释”。通过如上记载可知，最迟在西晋时间，我国已经可以制作出固态的红糖，而制作方法是把甘蔗汁通过曝晒的形式干燥结晶而成的。
南朝译本《善见律毗婆沙》（公元489年）卷十七中写道：“广州土境有黑石蜜，是甘蔗糖，坚强如石，是名石蜜”。成书于约公元533年（北魏末年）的《齐民要术》中记载“甘蔗，远近皆有。交趾所产甘蔗特醇好，本末无薄厚，其味至均。围数寸，长丈余，颇似竹。斩而食之，既甘；迮取汁为饴饧，名之曰‘糖’，益复珍也。又煎而曝之，既凝，如冰，破如博棋，食之，入口消释，时人谓之‘石蜜’者也”。在6世纪的南北朝时期，陶弘景著的《名医别录》（公元536年前）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，并且已经制出实际意义上的红糖。这种糖是将蔗汁煮制浓缩后再曝晒或直接煮制浓缩至自然起晶，已经初步具有红糖的雏形。
《新唐书》中有这样的记载：“……贞观二十一年（公元647年），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。”说明在唐朝初年，通过从印度学习的熬糖法，已经熟练掌握红糖熬制反砂工艺，可以做出现代意义上的红糖了。但此时并没有在制作红糖中添加石灰的记载。
南宋遂宁府小溪县人王灼编著的制糖方法专著《糖霜谱》（约成书于公元1154年）记载了关于甘蔗种植和制作糖霜的过程“凡治蔗，用十月至十一月，先削去皮，次锉如钱。上户削锉至一二十人。两人削，供一人锉。次入碾，碾阙则舂。碾讫，号曰泊。次烝，泊烝透出甑入榨，取尽糖水，投釜煎，仍上烝生泊。约糖水七分熟，权入瓮，则所烝泊亦堪榨。如是煎烝相接，事竟，歇三日。过期则酿。再取所寄收糖水煎，又候九分熟，稠如饧（十分太稠则成沙脚，沙音嗄shà）。插竹遍瓮中，始正入瓮，𥳽（音qī） 箕覆之。此造糖霜法也。”其中仍然没有添加石灰的记录。
成书于元朝至元十年（公元1273年）的《农桑辑要》卷六中关于制作红糖的记载“将初刈倒稭秆，去梢叶，截长二寸，碓捣碎，用密筐或布袋盛顿，压挤取汁，即用铜锅内，斟酌多寡，以文武火煎熬。其锅隔墙安置，墙外烧火，无令烟火近锅，专一令人看视。熬至稠黏似黑枣合色，用瓦盆一只，底上钻箸头大窍眼一个，盆下用瓮承接。将熬成汁用瓢盛，倾于盆内。极好者澂于盆流于瓮内者，止可调水饮用。将好者即用有窍眼盆盛顿，或倒在瓦甖内亦可，以物复盖之，食则从便。”此时也没有提到在制作红糖时添加石灰。
《马可波罗游记》记载的元初时期（公元1275年到1291年）第154章记载：“此城（指“温敢”，位于今天福建省；有说指的是泉州）制糖甚多，运至汗八里（元大都，今天的北京），以供皇室食用。温敢这个城市在未归降大汗以前，居民还不知道如何制糖，仅仅知道将甘蔗榨汁，冷却后得到黑乎乎的渣滓。归降大汗之后，大汗派来自埃及的阿拉伯人教授他们制作沙糖的技术，是用一种树灰制作。”。这在中国制糖史上是一件十分重要的事情。“用一种树灰制造”，特别值得注意。而且，这种技术是从巴比伦传过来的，与大食，也就是阿拉伯有关。此事件是中国制糖史上一个重要的结点，说明已经知道在甘蔗汁中添加碱性物质（树灰），通过中和有机酸减少蔗糖转化、调节PH值、去除杂质清净甘蔗汁等来提高制糖质量。但此时只是添加了碱性物质，起到部分石灰在制作中的作用。
成书于崇祯十年（1637年）《天工开物》中记载的红糖制作过程中“凡汁浆流板有槽，枧汁入于缸内。每汁一石下石灰五合于中。凡取汁煎糖，并列三锅如“品”字，先将稠汁聚入一锅，然后逐加稀汁两锅之内。若火力少束薪，其糖即成顽糖，起沫不中用。”此时已经明确提到在制糖时需要在甘蔗汁中添加石灰了，添加量为0.5%，和现代工业制糖的添加量差不多；并且使用连环灶进行熬制，这一方式在很多地方仍然沿用。
综上所述，在元朝初期，已经知道通过在甘蔗汁中添加碱来提高制糖质量了；最迟在明末，在制糖时添加石灰已经成为普遍现象。因此，在红糖制作中添加石灰最可能的时间应该在元朝末年到明朝早中期，至今约有600年左右的历史。
注：
红糖生产时添加的石灰主要起到澄清甘蔗汁的作用，会和甘蔗汁中的杂质成分反应生成沉淀物和浮沫在生产过程去被去除，并不是以石灰的形式存在于红糖中，因此不会对人体造成伤害。
