制糖胶体化学基础

概述

胶体物质的主要类型

胶体的电荷

胶体与离子的作用

胶体物质的凝聚

蔗汁中的悬浮物

各种糖品中含有大量的胶体物质，它们对制糖过程有很大的不良影响。胶体和色素是制糖化学经常重点研究的两个课题。

胶体状态是物质存在的一种形态。糖品中的胶体物质主要是各种高分子有机物，亦有无机物。它们的化学成份和性质复杂多样，各不相同。它们可产生本身成分的化学反应，亦常发生以胶体体系为特征的各种物理化学变化。因此，糖品中胶体体系的性质和变化，要比典型的单一成份的胶体溶液复杂得多，并有其特殊性。这些变化与制糖过程中其他的无机、有机变化常互相交织在一起，互相渗透，互相影响，使制糖过程中的各种化学和物理化学作用显得更为复杂。

1、概述 

固体物质分散在液体中，有三种主要形态：

1. 分子分散体系，即真溶液。固体物质溶解后分散成分子，其尺寸小于10－9m(即<1nm)。

2. 胶体分散体系，即胶体溶液。固体物质分散成胶体粒子，其尺寸在10－9～10－7m(即1～100nm)之间。

3. 粗分散体系，即悬浊液。固体粒子比较粗，尺寸大于10－7m(即>100nm )。

第一种体系是真正的溶液，是单相系统，溶液内部没有固－液相分界面，是热力学稳定的系统。后两种体系中存在有固相粒子，它们与液相之间有明显的两相分界面，且总面积很大，是两相或多相系统，是热力学相对不稳定的系统。　

固体物质分散在液体中形成的体系，其性质在很大程度上决定于固体物质的分散程度(尺寸大小)。胶体溶液处于真溶液和悬浊液之间，它的多项性质也介乎两者之间,主要如下：
　　１、光学性质：
　　粗分散体系中悬浮微粒的尺寸比较大, 对入射光线产生反射或折射。故呈混浊状态。
　　胶体溶液中的胶体粒子尺寸小于光线的波长(400～700nm)，不反射或折射光线，故真正的胶体溶液从正面观看是清晰的。不过，胶体粒子能将入射光线散射，若将一束光线射入胶体溶液，从垂直于光束的方向可以看到溶液中显现出一束浑浊发亮的光柱，仔细观察还可看到内部有微粒闪烁。这种现象称为丁达尔(tyndall)效应(类似从侧面观察强光束射入有灰尘的空气中看到有微粒飘扬)。
　　糖厂中的清汁，即使从正面看非常清晰，从入射光的侧面看也常看到明显的乳浊，即是其中所含胶体微粒所引起。
　　溶液中的胶体微粒因尺寸很小，用显微镜也看不到；用超显微镜可以看到胶体粒子，但看不到溶解的真分子。
　　２、分散与沉降性质：
　　溶液中的的溶质分子和胶体粒子，总是不停地、无规则地运动。这称为布朗(brown)运动。它们都符合分子运动理论，但胶粒比一般分子大得多，这种运动相对较弱。这种运动使胶体粒子能自行扩散到整个溶液中并散布均匀，不会自行沉降，用普通的沉降式离心机(如实验室用的管式离心机)也不能使它沉淀出来。需要用离心力极大的超离心机(它的离心加速度为重力加速度的十万倍以上)，才可以克服胶粒的扩散作用而将它们沉降分离。这种方法可用于研究工作中。
　　粗分散体系中的悬浮微粒的尺寸比较大。如果微粒的比重高于水，静置时就会缓慢地下沉(比重较低则上浮)，这种体系是不稳定的。使用沉降式离心机可加速这一过程。混浊的溶液经离心沉降处理，可得到清晰的溶液，原有的悬浮物则沉积在底部(或浮上液面)。这种方法可分离出悬浮微粒及它所吸附的胶体物质，但不能分离出分散在溶液中的胶体物质。
　　３、过滤方面的性质：
　　用常规的过滤方法可以除去溶液中的悬浮微粒，得到清晰的滤液。但胶体微粒的尺寸比一般滤纸或滤布的孔眼更细，很容易透过。故过滤不能隔离出分散的胶体。但有些胶体会附着在悬浮微粒的表面上，过滤时和悬浮微粒一起除去。
　　用孔径非常微细的超滤膜(如孔径3～5nm)，可以将胶体微粒隔离。使用不同孔径的超滤膜，可以分离出不同分子量或不同粒子直径的胶体成分。这种超滤技术除了用于研究工作以外，正在发展成为一项新的、应用于制药和精细有机化工部门的实用技术。
　　４、表面性质：
　　胶体溶液中的固体粒子很微细，比表面积和表面自由能很大。例如，若胶体微粒是直径10nm的球体，则1cm3的有机胶体物质 (重量只稍大于１克)分散成这些微粒的数量为1.9×1018个，其总表面积达到600m2 。甘蔗压榨汁每升含胶体物质2～5克，其表面积更要大几倍。
　　在胶体粒子表面上常发生各种物理化学作用，如水化作用和吸附作用，它们对胶体体系的性质有极大影响，这些现象是胶体体系的一个显著特点。粗分散体系中也有类似作用，虽然表面积没有那么大，但也同样对它的性质与变化有重要影响。
　　在某些情况下，胶体粒子表面上的吸附作用会使它们聚集和凝结，失去稳定性，成为较粗的悬浮物，从而可以用常规的沉降、过滤或离心等方法分离出来。在制糖生产中，这是除去胶体物质的主要途径之一。

2、胶体物质的主要类型 
　　固体物质以胶体状态分散在水溶液中，主要有两大类：
　　1. 憎水(疏水)胶体。多种不溶性无机化合物本身无亲水性，不能自行分散溶解在水中。但在某些特殊条件下或存在稳定剂时，它们能够以胶粒的尺寸分散而形成胶体溶液。这种胶粒通常由许多个小分子物质集合而成，它们的分散不很稳定，在条件变化时，胶体粒子会聚结形成沉淀物。而且，它们的聚沉物很难再恢复胶体状态，故亦称为“不可逆性胶体”。
　　2. 亲水胶体，即各种高分子有机物的溶液。蛋白质、果胶、多糖类等多种高分子有机物，本身有很强的亲水性，能自行分散而溶解于水中，形成粘稠的胶体溶液。这类物质是自行溶解分散的，只是由于分子量高、分子尺寸已达到胶粒的大小，故形成胶体溶液。它们的稳定性远远高于上一类，很难使之聚沉。它们即使在某些特殊条件下凝聚析出，在条件适合时又会再溶解分散，故亦称为“可逆性胶体”。
　　天然溶液中常并存有亲水胶体和憎水胶体物质，此时憎水胶体粒子的表面常被亲水胶体分子所覆盖，形成亲水胶体的表面层，其表面性质也变得和亲水胶体一致：强烈亲水和不易聚沉。这种作用称为亲水胶体的保护作用。多种亲水胶体都有这种作用，尤以蛋白质最为典型：很小量的蛋白质就可以对各种憎水胶体起到良好的保护作用，这种现象很常见。
　　亲水胶体对悬浮微粒亦有良好的保护作用，例子很多。如牛乳中含有大量不溶于水的脂肪(奶油)，它们以微粒状态悬浮于水中，其表面被蛋白质分子覆盖，形成很稳定的粗分散体系，从而使其中的脂肪很难聚集分离出来。蔗汁中含有不少的类脂物－－蔗蜡和蔗脂，它们亦是被蛋白质覆盖保护着，因而能稳定地分散在汁中，不易自行分离。蔗汁中的其他亲水胶体物质亦有类似的保护作用。

3、胶体的电荷　

溶液中胶体微粒的表面上常带有电荷，这对它的各种性质都有很大的影响。了解胶体的带电性质是研究胶体问题的基础。
　　胶体粒子的带电情况可以用胶体电泳仪直接测定。在电泳仪的直流电场中，带电的胶粒受相反电荷的电极吸引而向它移动，根据移动的方向可判断其电荷种类(如向正电极移动的为带负电)，根据移动的速度和有关的条件可算出胶粒表面的电位，后者称为电动电位，亦即ζ电位(ζ读音如zeta)，单位为mv(毫伏)。
　　在胶体微粒的表面上存在“双电层”。大体来说，胶体微粒的固相表面上牢固地吸附着一些离子和水分子，它们和胶粒结合成整体一起运动；在它的外面还吸附着较多的离子和水分子，它们是扩散分布的，具体情况随溶液条件而变。在这两者之间存在“滑动面”，即胶体微粒运动时的实际表面。上述的ζ电位就是滑动面的电位。
　　胶体粒子的电荷是怎样形成的呢？首先，一些物质本身含有可离解基团，例如羧基－cooh或其钠盐－coona，它们离解出h+或na+就留下负电性的－cooˉ，使胶体带负电。亲水胶体的电荷主要是由它本身的离解作用形成。另一方面，一些物质可吸附溶液中的离子，就带有这些离子的电荷。憎水物质的电荷通常是由吸附溶液中的离子带来。当憎水胶体与亲水胶体并存时，憎水胶体常被亲水胶体覆盖，此时它的表面就呈现亲水胶体的各种性质(包括电性质)。
　　在带电粒子的周围，散布着相反电荷的离子。两种不同电荷的总量相等，故胶体溶液的整体是电中性的。
　　各种糖品都含有多种亲水胶体，主要是各种高分子有机物，常含有各种带电的离解基团，这是胶体电荷的主要来源，溶液中存在的电解质对它的电荷也有影响。
　　亲水胶体的离解与带电性质可分为四大类：
　　1. 酸性胶体，它们含有酸性基团，如－cooh，可离解出h+而带负电。
　　2. 碱性胶体，它们含有碱性基团，如－nh2，可和h+结合而带正电。

3. 两性胶体，它们并含酸性基和碱性基,可在相应的不同位置上分别带正电和负电。
　　4. 惰性胶体，它们不含可以离解的基团，不带电荷。
　　甘蔗、甜菜和多种植物的汁液，常含有酸性胶体，两性胶体和惰性胶体，但极少只含碱性基的胶体，下面分别讨论。
　　１、酸性胶体：
　　含酸性基的胶体是最常见的，例如果胶与阿拉伯胶含羧基，鞣质含羧基和酚基，还原糖分解缩合产物含羧基和其他弱酸基，某些淀粉含磷酸基等。亲水胶体中的各种酸性基团，可以离解放出h+而余下负电基团，如羧基的离解：

－cooh －→ －cooˉ+ h+
　　这些基团的酸性都不很强，须在一定的ph值以上才开始离解，随ph升高离解度增大。故含这类基团的胶体亦需在一定的ph以上才带负电，随ph升高，负电荷增强；当ph超过一定值时其负电荷就接近最大值。下面左图是一种果胶(曲线1)和一种阿拉伯胶(曲线2)的电荷与ph的关系，右图是一种还原糖碱性降解产物(曲线1)、一种美拉德反应产物(曲线2)和三种不同焦化程度的焦糖(曲线3、4、5)的情况。

                   

负电胶体的电荷变化与ph的关系，决定于它的离解度与ph的关系。每种离解基团的离解度变化主要发生在某一定的ph范围内，这决定于该离解基的离解常数。例如，多种有机物所含羧基的离解常数约为10－4，它的离解度变化主要发生在ph2～6(即4－2～4＋2)的范围内。又如一些多元酚的酚基的离解常数约为10－10，则它的离解度变化主要发生在ph8～12范围内。含有多种离解基的胶体，其电荷的变化决定于各基团离解度的变化。上图所示的美拉德反应产物和还原糖碱性降解物的负电荷在ph3～6之间明显增加，这意味着它们的带电基是羧基。焦糖色素带电很弱，焦化时间长的产物的电荷更弱，这可能是由于焦化过程中形成的羧基逐渐分解(放出co2)，减少了分子中的酸性基团。

２、两性胶体
　　两性胶体的典型代表为蛋白质，它的大分子中既含相当多的羧基和其他酸性基，亦含有相当多的氨基和其他碱性基。碱性基团的带电性质正好和酸性基团相反，在高ph下不带电，在低ph下则与h+结合而带正电。例如氨基－nh2与h+结合成为正电基－nh3+。溶液ph愈低即h+浓度越高，此作用越强，这类胶体带正电亦越多。氨基的这种变化主要发生在ph8～12范围内。
　　两性胶体分子中并含酸性基和碱性基，兼有两者的反应。在低ph下，分子中正电荷总量超过负电荷，故整体有剩余正电；在高 ph下则相反，负电荷总量超过正电荷，故有剩余负电。而在某一中间的ph值下，它所带正、负电荷的总量相等，大分子处于电中性状态即等电状态，这一ph值就称为两性胶体的“等电点”。应当注意，此时的胶体粒子不是不带电，而是在不同的位置上分别带总量相等的正电和负电。
　　用电泳仪可准确测定蛋白质的电性质和等电点，它在低ph下向负电极电泳，在高ph下向正电极电泳，在等电点的ph下无电泳作用，据此可得知其真正的等电点。
　　各种两性胶体的电荷与等电点因所含酸、碱性基团的种类与数量不同而异。蔗汁和甜菜汁中蛋白质的等电点较低，大量数据都在3～4之间(参阅“蛋白质”)。过去，有些人根据蔗汁中蛋白质发生凝聚作用的情况，提出各种各样的“等电点”，如5～6或7左右。这些都是误解。
　　应当注意，等电点是指同一分子中的正负电荷等量时的ph值，故只有两性物质才有等电点。自然界存在的两性物质，主要就是蛋白质和氨基酸(还原糖与氨基酸反应的产物部分属此类，但电荷较弱)。除了两性物质以外，其他物质是没有等电点的。
　　酸性胶体在低ph下不离解不带电，但不能将该ph称为等电点，因不是等电状态，也不是ph的“一点”(而是一个较宽的区域)。
　　还要注意，等电状态和不带电状态有很大差别。前一种状态的大分子有局部电荷，能与离子吸附反应并再产生各种变化，而后一种状态则无这些作用与变化，十分稳定。 
　　３、惰性胶体 
　　自然界中还有为数不少的惰性胶体，主要是各种纯粹的戊糖和已糖的缩合物。它们不含离解基，不带电荷，不与离子起反应，性质特别稳定，在制糖过程中基本上不起变化（参阅“多糖类物质”）。　　

带电的胶体微粒的表面强烈地吸引水分子并形成表面水化层。水是一种极性物质，分子中氧原子端略带负电，而氢原子端略带正电，正负电的重心不重合。因此，水分子善于和离子或极性物质的分子互相吸引，结合成水化离子或水化分子，及与某些无机物结合成为后者的“结晶水”。同样，水分子容易被带电的胶粒或悬浮微粒吸引，在其表面上形成水化层，由于带电粒子的表面还吸附着离子，它又吸引水分子。这样形成的胶粒表面水膜的厚度，一般估计为1～10nm。
　　胶粒表面的水化层使胶粒能够稳定地分散在水中。它减弱了胶粒间的吸引力、并阻碍胶粒互相接触而聚集，是胶体体系稳定的最重要因素。有机高分子物质含有大量极性基团者，自身强烈地水化，如球形蛋白质结合的水量约为20%～30%。这类物质在不带电时也能稳定地分散在水中，稳定性很高，是亲水胶体。多数无机的不溶物自身的水化作用较弱，主要通过表面电荷获得水化，当电荷消失时即失去水化层而形成沉淀析出，属于憎水胶体。

4、胶体与离子的作用

水溶液中的胶体粒子及悬浮微粒表面常带电荷，因此善于吸附溶液中带相反电荷的离子。胶体吸附离子后，其表面电位降低，在电场中的电泳速度减少，说明这些离子与胶体粒子结合成一体。这些吸附作用有些较弱，是可逆的；但也有些吸附作用相当牢固，两者相结合形成表面化合物，类似阴离子和阳离子结合成盐。 

胶体与离子的吸附结合作用同样服从化学反应的基本规律－－质量作用定律：随反应物浓度增加，结合物的数量增大。典型的例子如蛋白质和钙结合的作用，它在生物体中很普遍。

bennett详细研究了蔗汁中蛋白质和钙的吸附结合作用，测出在不同ph下，蛋白质结合的钙量(m.mol/g蛋白氮)与溶液中钙离子浓度(m.mol/l)的关系，如下面的左图。随溶液含钙量升高，蛋白质结合钙量也增加；在ph较高时，因蛋白质带负电增加，结合钙量明显增大。蛋白质与钙的结合物的离解常数为1.4×10－2。

负电胶体吸附结合阳离子后，它的ζ电位(绝对值)随吸附离子量增加而降低。在吸附离子的正电荷量等于胶粒原有的负电荷总量时，ζ电位降低到零，此时胶粒处于电中和状态。如果吸附阳离子量继续增加，则胶粒转而带正电。bennett测定一种正常的蔗汁在调整到不同ph后加入不同量的有机阳离子染料－－甲基蓝(分子式为c16h18n3s+clˉ)时，汁中微粒的ζ电位的变化情况如下面的右图。

          

蔗汁中的微粒通常被蛋白质或其他负电性的亲水胶体覆盖而带负电荷，其ζ电位(负值)随ph 升高而增大。它们吸附带正电的甲基蓝阳离子后电荷减弱。在一定的ph下，微粒的ζ电位随加入阳离子量增加而下降，在一定的加入量时下降至零，微粒呈电中性；加入阳离子量更多时微粒转带正电。为中和微粒电荷所需加入的阳离子量，约与微粒原来的ζ电位成正比例关系，类似一般化学反应的情况。这一数量亦随ph而变。

据bennett的测定，甘蔗汁中微粒的电位通常在－5～－10mv之间。加入阳离子活性剂可降低此值。加入到某一定量时(对不同的蔗汁分别为0.3～0.7m.mol/l)，电位降为零，加入量更多时则转带正电。在糖汁中加入醋酸铅也是这样。阳离子与负电胶体的吸附结合作用，以高价离子、重金属离子和有机阳离子比较强，结合物较稳固，不易离解。与此相反，低价轻金属离子被负电胶体吸附的作用较弱，且不稳固而易离解(正如普通的钾钠盐容易离解一样)。

为将负电胶体电荷中和所需加入的阳离子浓度，国外常称之为电荷转变浓度(reversal of charge concentration)，但称为电中和浓度更贴切。这个数值一方面决定于胶体的种类和原来的带电量，另一方面决定于阳离子的种类和性质，主要是它的被吸附的强弱，后者时常是更重要的因素。高价阳离子、重金属离子和有机阳离子的被吸附较强，此值不很高，而k+、na+等离子因被吸附较弱以至很弱，此值高很多倍(以至高于其溶解度，即在饱和的浓度下仍不能将胶体电荷中和)。
　　在胶体化学的专著中有多种有机胶体的这一数值。bennett测出一种蔗汁中蛋白质在加入不同阳离子时的这一浓度（单位为当量浓度,n，即(mol/l)除以离子的价数）如下图。

可见，为中和胶体电荷所需的阳离子浓度对不同的阳离子相差很多倍。因为一定的胶体物质原来所带电荷量是一定的，不同离子的这一浓度的巨大差异，说明它们被吸附的比率相差很大。根据对几种亲水性负电胶体的测定数据可以算出，na+的吸附率不到0.1%，ca2+、mg2+为0.05～0.8%，pb2+为3～16%。重金属离子和高价阳离子与负电胶体的吸附结合作用相当强，能在不高的浓度下将胶体电荷中和。甲基蓝的这一浓度也相当低，说明它与蔗汁中的胶体吸附结合相当强。

高价阳离子、重金属离子以及有机阳离子与负电胶体结合到接近电中性时，如结合量较大(即胶体原来所带电荷较多)，结合物会从溶液中析出。
　　胶体对离子的吸附作用，与胶体的种类特别是它所含的带电基的种类有很大关系。含磷酸基的有机胶体最善于和阳离子作用，蛋白质类胶体次之，含羧基的多糖类有机胶体(如果胶和阿拉伯胶)又次之，含硫酸基的胶体和阳离子的作用最弱。不同胶体物质的这种差别对它的凝聚性质有很大影响。

5、 胶体物质的凝聚
　　胶体粒子之所以能稳定分散于溶液中，是由于它的表面带有电荷和产生水化作用。
　　关于胶体溶液的稳定性，许多学者进行了大量的研究并发展了相关的理论。其要点是：胶体溶液的稳定性决定于粒子间的相互吸引力和斥力，若斥力大于吸力，则是稳定的；反之则不稳定。胶粒间的吸力本质上是范德华(van der waals)力，它与粒子间的距离的三次方成反比。胶粒的电荷产生了相斥力，胶粒的水化层增大了胶粒间的距离，并阻碍胶粒互相接近，它们都阻碍了粒子的聚结。
　　憎水胶体在吸附反离子至接近电中性时，水化作用消失，就不能稳定分散在水中，自行凝结成较大的沉淀粒子。这种作用一般在它的ζ电位降低到20～40mv时便开始产生。这种胶体的稳定性是较低的。

为使胶体聚沉所需的溶液中的反离子浓度，称为该种离子的聚沉值。因为高价离子的被吸附较强，将胶体电中和所需的浓度较低，它的聚沉值也较低。例如一种负电胶体分别用nacl、mgcl2和alcl3使之聚沉时，聚沉值分别为55、0.69和0.091，高价离子的聚沉值比低价离子低很多。在同族同价阳离子中，原子量大即直径大者，使负电胶体聚沉的能力较强。这种按聚沉能力排列的离子顺序，称为感胶离子序。
　　将两种不同电荷的胶体的溶液按适当的比例混合，会发生相互聚沉作用。明凡的净水作用就是基于它在水中水解生成带正电的 al(oh)3，能与浊水中带负电的泥沫相结合而聚沉。
　　亲水胶体的稳定性比憎水胶体高很多。它们多数含有大量的活性基团，本身强烈水化，即使不带电时仍然高度水化，因而十分稳定。蔗汁中的亲水胶体的ζ电位通常低于7～10mv，但在多数情况下都十分稳定。亲水胶体的水化作用很难消除，只有在加入大量脱水剂(如加乙醇至70%浓度以上)时，亲水胶体才会脱水沉淀。胶体脱水后形成的沉淀物是很紧密的，体积很小，比一般常见的未脱水的胶体凝聚物紧密结实得多。在糖品分析中用酒精沉淀法测定胶体含量，胶体沉淀物的形态就是这样。
　　除了在加入大量脱水剂的特殊情况以外，亲水胶体都是高度水化的，是很稳定的。不过，当它们与较多的反离子吸附结合时，以及两种带相反电荷的胶体互相作用时，相反电荷的离子或粒子会在胶粒之间架桥而将它们联结起来，形成网状的、疏松而体积大的凝胶状物质，从溶液中析出。这种析出物内网络着大量原来的溶液，比重和原溶液很接近，故常悬浮在溶液中。析出物的体积相当大(远远超过加乙醇脱水形成的沉淀物)，很松散。这种变化不以胶体的脱水为前提，胶粒仍然是高度水化的。这种作用很常见，是亲水胶体的一种主要变化。
　　这种胶体和反离子或相反电荷胶体相结合产生的凝聚称为“复合凝聚”(complex flocculation)，主要规律为：当亲水胶体原来的电荷较强，能够结合较多反离子，而且溶液中存有足够的多价离子将胶体电荷中和至接近电中性时，胶体与离子的结合物就可能凝聚析出。相反，如果胶体原来电荷很弱、或溶液中缺乏多价离子而只有单价离子，就无这种凝聚作用。
　　这种凝聚作用的机理是：多价离子能够同时与两个胶粒结合并在其间“架桥”，多个胶粒和多个反离子的这种架桥作用就将它们互相连结起来。胶体原来带电多及结合的离子多者，结合能量大，就能克服胶粒的扩散运动而凝聚。当胶体结合离子接近电中和时，结合离子量最大，互相排斥力最小，凝聚作用最强。
　　在这种作用中，高价离子使胶体凝聚的能力远远超过低价离子；每一种胶体可被一定价数以上的离子凝聚，但不能被低价离子凝聚；含有同一类离解基的胶体，带电越弱者愈难被凝聚，凝聚所需离子价数高；此外，重金属离子使胶体凝聚的能力比轻金属离子强得多。

胶体带电量对它与反离子结合凝聚的影响，和一些无机化学反应有相似之处。例如，磷酸、亚硫酸、碳酸的一价酸根的钙盐：ca(h2po4)2、ca(hso3)2、ca(hco3)2 都可溶于水，而这些酸的二价酸根的钙盐：cahpo4、caso3、caco3都不溶于水。
　　胶体带电量的这种影响是普遍性的。例如，带负电多的果胶酸(原果胶水解以后)的钙盐难溶于水，而带电少的果胶(水解以前者)无此作用。醋酸铅可使负电胶体沉淀，但对不带电的多糖类无作用。
　　两种带不同电荷的亲水胶体在混合至接近电中性时，亦可能发生上述的“复合凝聚”。原来带电多的胶体较易凝聚，带电少的则不能，和上述规律相似。由这种作用形成的凝聚物仍有明显的胶体特性，有时仍是液态，或形成很微细的悬浮物，能穿过滤纸的孔眼，使滤液混浊。
　　胶体与反离子或与相反电荷胶体的复合凝聚，是在胶体接近电中和时发生的。如果胶体仍带较强电荷、或转带相反电荷，凝聚作用就减弱以至不发生。
　　蛋白质的情况和此类似，它的分子中并存正电与负电基团。在等电点附近，两种电荷大致相等，蛋白质亦趋向于自行凝聚，类似两种不同电荷的胶体互相作用。如果溶液已经过加热或其他处理使蛋白质变性，变性蛋白质在等电点的ph下一般能自行凝聚析出。如果蛋白质未经加热变性，在等电点下虽未析出，但也明显地聚集在两相的分界面上。在高于等电点的ph下，蛋白质带负电，变性蛋白质能与ca2+及多种二价以上离子结合凝聚。

糖汁在常规的澄清处理中，胶体凝聚除去的主要方式是负电胶体和阳离子及正电性钙盐沉淀物互相结合(后面再详细讨论)。

6、蔗汁中的悬浮物
　　在甘蔗压榨汁中存有大量的悬浮微粒，它们与蔗汁中的胶体物质有紧密的关系。

蔗汁中的悬浮物主要有两类。一类是蔗糠泥沙等粗粒，可用幼密的筛网隔除。另一类是很微细的悬浮微粒，不能被一般的筛滤所除去。后一类微粒的总量通常为蔗汁重量的0.2～0.3%，其中约有 50％～75%是蔗腊和蔗脂。

bennett曾详细地研究蔗汁中悬浮物体系。蔗汁中绝大部分(80～90%)的微粒的直径约为2μm，每ml汁中含2～12亿个微粒。这些微粒因尺寸很小，能悬浮几小时而不沉降，可以穿过一般的滤纸或滤布，使滤液浑浊。必须先将它们凝聚成粗颗粒，才能用沉降法或过滤法除去。这些微粒本身大部分是憎水性物质。但因蔗汁含有大量蛋白质，它们覆盖在微粒的表面上，形成有数个分子厚度的蛋白质表面层。这使微粒的表面性质变得和蛋白质相同，它的凝聚性质也和蛋白质一样。蔗汁中微粒在某些条件下有凝聚的趋势。这与ph值、汁中磷酸和钙的含量等因素有关。将不同条件的蔗汁用沉降式离心机(离心力因素为1000倍，分离5分钟)除去已初步凝聚的微粒，测定上层液的浊度，计算未凝聚微粒的数量，算出微粒的凝聚率。典型的实验结果如下图，它们表现了如下规律：

1、在室温和不加入多价离子化合物的情况下, 微粒在ph3.5附近和ph8以上凝聚得最好。

2、在ph6以上，增加蔗汁中的磷酸和钙的含量可加强凝聚作用。

3、如果加入络合剂edta将蔗汁中原有的钙离子络合，没有游离的钙离子，则在ph5以上完全不发生凝聚作用。

4、加热促进微粒的凝聚。

这些规律是和蔗汁中蛋白质在微粒表面上的聚集的规律一致的(参阅“蛋白质”)。它们的本质是相同的。
　　我们对几种蔗汁进行的实验得到和此相同的结果。福建彭文任的试验亦发现了同上第一点的规律。在正常的甘蔗汁中，蛋白质含量相当高，上述现象是普遍性的。但如果甘蔗或蔗汁不新鲜，其中的蛋白质逐渐水解，情况就会不同。此时蔗汁中的微粒可能吸附其他负电胶体，表面性质变得类似羧基胶体。
　　在各种亲水胶体中，蛋白质是最易凝结的，它对悬浮微粒的覆盖作用很有利于微粒的凝聚除去，使蔗汁较易澄清。如果甘蔗不新鲜导致蛋白质水解，蔗汁澄清就较困难。又如果在蔗汁中加入蛋白质(如豆浆)，其澄清性能会得到显著改善。
　　bennett的研究说明，蔗汁在大多数情况下生成的沉淀物是带负电的，ζ电位通常仍超过5mv，比微粒原来的电位降低得很少，即它吸附结合的钙离子远不足以中和微粒原有的负电荷。这使沉淀物松散和沉淀速度慢。如果在汁中加入阳离子表面活性剂，使微粒电荷减少，则沉降速度明显增加，泥汁体积减少，在ζ电位降至零时效果最大。但如加入阳离子过量，微粒转带正电荷，沉淀情况就复变差。基于这种发现，他后来开发了使用阳离子表面活性剂的新清净方法(参阅“高效脱色剂”中的“有机化合物”)。在过去的制糖书中，常将蔗汁中的凝聚作用归因于等电点下脱水凝结，这是很大的误解，无助于寻求改进原有工艺的途径。