糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)在糖廠的應(yīng)用

陳 進(jìn)，盤張利，劉 濱

（廣西來賓東糖鳳凰有限公司，廣西 來賓 546102）

制糖行業(yè)的生產(chǎn)過程首先是從甘蔗中提取蔗汁，然后經(jīng)過澄清工序、蒸發(fā)工序、煮糖工序和分蜜工序后制成成品白砂糖。在煮糖工序，物料種類繁多，能否合理利用，關(guān)系到能否多產(chǎn)糖和產(chǎn)好糖。大多數(shù)糖廠采用套種法煮糖，即抽取一定量的糖糊種子，用糖蜜原料煮上，糖蜜原料中的蔗糖分子在煮制過程中以擴(kuò)散和沉積的形式促使糖糊晶體（晶核）不斷長大。蔗糖分子的擴(kuò)散和沉積都是以各自的速度進(jìn)行的，正常的結(jié)晶操作就是要控制這兩個(gè)過程的平衡進(jìn)行，使蔗糖晶體正常長大。煮制過程需要控制最適宜的糖液過飽和系數(shù)，再取得最大的養(yǎng)晶速度。

若糖蜜錘度過低，則進(jìn)料速度慢，煮制時(shí)間久，會(huì)增加能耗，影響物料平衡；若糖蜜錘度過高，糖蜜中的蔗糖分子擴(kuò)散速度大于結(jié)晶速度，即晶核表面來不及吸收擴(kuò)散來的蔗糖分，則過剩的蔗糖分會(huì)自行進(jìn)行結(jié)晶，成為新晶（偽晶），分蜜機(jī)難分離，產(chǎn)品質(zhì)量受影響，且容易使糖蜜“走砂”?！白呱啊笔侵阜置蹤C(jī)分離出的糖蜜中帶有細(xì)小、粉狀糖砂，這會(huì)使糖蜜純度升高，造成煮糖制度混亂和糖分損失增大的不良現(xiàn)象。因此許多糖廠都會(huì)采取稀釋和加熱的方式來控制糖蜜的錘度和溫度，盡可能溶解糖蜜中夾雜的砂粒。

1 糖蜜的傳統(tǒng)稀釋方法

分蜜機(jī)分離出的糖蜜通過氣送泵泵送至煮糖原料箱，煮糖原料箱中的糖蜜再通過閥門流往稀釋箱。在稀釋箱底部增加有生汽管、上部有熱水管，生汽管提供生汽加熱糖蜜，熱水管提供熱水稀釋糖蜜，糖蜜在加熱和稀釋過程中，夾雜的部分砂粒得到溶解，從而保障糖膏中晶體的整體均勻度。糖蜜的傳統(tǒng)稀釋方法和加熱過程示意圖，如圖1所示。

圖1 糖蜜的傳統(tǒng)稀釋方法和加熱過程示意圖

糖蜜的傳統(tǒng)稀釋方法存在的問題是整個(gè)稀釋過程是人工控制，完全憑借工作人員的經(jīng)驗(yàn)來判斷，稀釋和加熱方式簡(jiǎn)單，存在局部過熱現(xiàn)象，稀釋后錘度不穩(wěn)定，不能完全溶解原料中夾雜的細(xì)小砂粒，難以保證在糖膏煮制過程中晶體的整體均勻度。

2 新型糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)

針對(duì)糖蜜的傳統(tǒng)稀釋方法存在的問題，廣西東糖投資有限公司下屬的某一子公司管理人員多次外出考察，發(fā)現(xiàn)近幾年部分糖廠引用糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)，該系統(tǒng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)，深受好評(píng)。

2.1 工作原理

物料利用結(jié)晶罐真空吸入后與熱水、加熱蒸汽混合，經(jīng)過抽吸器后再進(jìn)入混合器，在通過縮喉時(shí)流速加快，物料與蒸汽強(qiáng)烈混合湍流，使物料內(nèi)的微小晶體徹底溶解。

溫度控制是通過對(duì)出料口溫度探測(cè)，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)物料的加熱溫度，控制加入汽源調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)了出口物料溫度的可調(diào)。

錘度的控制是根據(jù)物料流量、預(yù)設(shè)錘度和稀釋目標(biāo)錘度，由控制器的數(shù)學(xué)模型來控制稀釋水量的加入，實(shí)現(xiàn)稀釋錘度的按需調(diào)節(jié)。

2.2 工作特點(diǎn)

第一，入料和熱水自動(dòng)配比調(diào)節(jié)、出料溫度高低自動(dòng)調(diào)節(jié)、物料錘度隨意調(diào)節(jié)。第二，采用兩級(jí)升溫方式，有效減少加熱蒸汽對(duì)混合器的沖擊，稀釋過程更安全。第三，加熱迅速，汽料水強(qiáng)烈湍流混和，黏度降低，出料溫度及錘度可精確控制。第四，溶砂徹底。第五，物料液位進(jìn)行自動(dòng)控制，增設(shè)液位超限的保護(hù)功能，保障液位不冒箱。第六，系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)一年內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，方便信息化管理。第七，維護(hù)量少、操作簡(jiǎn)單。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)控制

原料稀釋生產(chǎn)能力為≥120 m3/小時(shí)，錘度從85°Bx稀釋到65°Bx；流量計(jì)測(cè)量精度為進(jìn)口羅斯蒙特0.02%，精度0.2級(jí)；原料加熱可調(diào)溫度為60~72℃；原料加熱溫度精度為±1.5℃；原料稀釋可調(diào)錘度為60~80°Bx；原料稀釋錘度精度為±1°Bx。

2.4 應(yīng)用效果

2.4.1 系統(tǒng)投入使用前的調(diào)試

系統(tǒng)初使用時(shí)，糖蜜稀釋后實(shí)際錘度與系統(tǒng)設(shè)定錘度偏離較大，分析原因發(fā)現(xiàn)糖蜜設(shè)定初始錘度與實(shí)際的偏離較大（以化驗(yàn)數(shù)據(jù)為參考）。及時(shí)修正設(shè)定初始錘度，再通過工藝查定及計(jì)算，檢查稀釋系統(tǒng)程序的計(jì)算公式輸入錯(cuò)誤，并及時(shí)修訂。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱源為廢汽，從節(jié)能降耗角度考慮，增加Ⅰ效汁汽管路。使用Ⅰ效汁汽加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)甲稀蜜的加熱溫度難以達(dá)到工藝要求，甲原蜜的加熱溫度滿足工藝要求。在分蜜甲稀蜜原料箱用Ⅱ效汁汽預(yù)加熱，泵往煮糖樓后再通過自動(dòng)系統(tǒng)二次升溫，改進(jìn)后溫度能夠達(dá)到工藝要求。

廣西來賓東糖鳳凰有限公司的糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)投入后，經(jīng)過多方調(diào)試，2021/2022年榨季已正常使用。新型糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)安裝圖，如圖2所示。

圖2 新型糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

2.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)偏差情況

考慮到分蜜階段式泵料及煮糖間歇式進(jìn)料，要求項(xiàng)目實(shí)施后的目標(biāo)為“系統(tǒng)設(shè)定溫度、錘度與實(shí)際檢測(cè)值的偏離度控制在±3%內(nèi)”。為驗(yàn)證系統(tǒng)使用效果，技術(shù)人員多次采樣分析，根據(jù)偏離度不斷修正系統(tǒng)設(shè)計(jì)公式的參數(shù)。所有的修正數(shù)據(jù)在開榨后15天內(nèi)完成，修正后多次采樣結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。使用糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)后對(duì)糖蜜進(jìn)行抽樣檢查，且在抽樣時(shí)，并未發(fā)現(xiàn)糖蜜中夾雜有顆粒，抽樣的結(jié)果比對(duì)記錄，如表1所示；以及溫度和錘度偏離度，分別如圖3和圖4所示。

圖3 糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)不同時(shí)期的溫度偏離度

圖4 糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)不同時(shí)期的錘度偏離度

表1 使用糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)后糖蜜的抽樣結(jié)果比對(duì)記錄

2.4.3 生產(chǎn)指標(biāo)完成情況

系統(tǒng)改進(jìn)后，甲稀蜜和甲原蜜經(jīng)過系統(tǒng)自動(dòng)稀釋后的錘度及溫度能夠滿足工藝要求，煮糖煮制過程吸收較好，母液量較少。因此，糖蜜自動(dòng)稀釋系統(tǒng)使用效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。自動(dòng)系統(tǒng)投入前后連續(xù)兩個(gè)榨季的糖膏蜜的純度差值對(duì)比，如表2所示。

表2 自動(dòng)系統(tǒng)投入前后連續(xù)兩個(gè)榨季的糖膏蜜的純度差值對(duì)比

3 結(jié)語

通過分析糖蜜傳統(tǒng)稀釋方法存在的問題，引進(jìn)新型糖蜜稀釋系統(tǒng)。該新系統(tǒng)投入后，經(jīng)過初期調(diào)試及改進(jìn)，糖蜜溫度、錘度能滿足工藝設(shè)計(jì)要求，改變了傳統(tǒng)糖蜜稀釋方式稀釋不均、局部過熱、容易結(jié)焦以及糖蜜中夾雜的細(xì)小顆粒得不到完全溶解的現(xiàn)象。新型糖蜜稀釋系統(tǒng)的溫度、錘度絕對(duì)值偏離度分別為2.04%、1.77%，達(dá)到要求的控制值3%以內(nèi)；糖蜜中夾雜的細(xì)小顆粒得到完全溶解，甲乙糖膏膏蜜純度差分別提高了1AP、1.37AP，確保了糖膏煮制時(shí)的顆粒混合均勻度。該新系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，大大降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了崗位現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。總之該新系統(tǒng)投入后，運(yùn)行良好，效果較明顯，糖膏煮制過程吸收較好，甲乙糖膏膏蜜純度差均有所提高，值得推廣使用。