連續式溶糖系統在飲料生產線中的應用

施建強

(杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州 311215)

引言：大部分飲料的生產都需要添加一定的砂糖，以調整飲料的口味滿足廣大消費著的嗜好。隨著市場競爭的日趨激烈，生產廠家往往需要根據市場需求不斷的提高生產效率，降低生產過程中的能源或原料消耗。而溶糖系統是飲料生產中的能源消耗大戶，傳統的溶糖方式往往是采取間歇式的熱溶糖方式，該方式采取人工倒糖的方式，勞動強度大，熱溶糖需要消耗大量的蒸汽，溶解后的糖漿由于儲存的需要還需通過冷卻水冷卻到常溫保存，因此蒸汽、冰水的消耗很大。連續式的溶糖把糖與水按照設定的比例進行自動供料，溶解、殺菌、濃度控制和糖漿冷卻都是連續進行的，自動化程度高，并且可以大大降低勞動強度，減少能源消耗。

1 傳統的溶糖方式

目前在熱灌裝生產線、超凈灌裝生產線采用的溶糖方式都為間斷式熱溶糖，其主要過程就是：溶糖罐慢速攪拌溶糖、人工倒糖、蒸汽加熱循環溶糖、硅藻土過濾、塔水冰水冷卻；該過程存在如下缺點：倒糖工勞動強度大；間斷式溶糖，效率低，溶糖罐需用兩個4000L或者1個6000L以上的才能滿足1條24000瓶/小時生產線的需求；溶糖過程由常溫加熱到85度的熱量全部由蒸汽提供，能耗巨大；冷卻過程糖漿由85度降低到20度全部由塔水、冰水來冷卻，制冷量消耗也是巨大；隨著飲料原材料價格上漲、而產品市場售價反而降低的影響，這就需要嚴格控制生產過程中的各項成本，溶糖系統是能耗大戶，通過改進溶糖方式、提高效率是完全有可能降低能耗的，能耗降低了，也就意味這產品的生產成本降低了，市場競爭力也就加強了。

2 連續式溶糖系統

連續溶糖是指糖和水從供料、溶解、殺菌、濃度控制和糖漿冷卻都是連續進行的，該方法生產效率高，全封閉、全自動操作，糖漿質量好，濃度穩定，具體工藝過程如下：

2.1 計量與混合：砂糖通過螺旋輸送器按一定頻率定量供糖，水則由流量計計量，進水量可按如下公式計算：

加水量＝（1－設定糖漿百利度）/設定糖漿百利度×加糖量

2.2 過濾分篩：溶解后的糖漿經離心泵輸出經過一組篩子過濾器，溶解后較小顆粒的糖漿可經過濾器后進入加熱裝置，較大的砂糖顆粒篩出后回到溶糖罐繼續溶解；

2.3 加熱溶解：通過板式換熱器進行加熱，使砂糖進一步溶解；

2.4 糖度調整：糖度控制裝置根據設定的糖度控制添加水的量，使糖度符合最終要求；

2.5 熱量回收：最終成品熱糖漿經熱量回收、冰水冷卻到儲存溫度送至儲罐。

3 溶糖系統的工藝流程：

4 溶糖系統的設備組成

一套自動砂糖喂料系統，包括一臺砂糖斗，用于砂糖的儲存，帶料位控制以及震動器，一臺螺桿輸送機，用于砂糖的定量輸送，輸送速度可調節；一臺帶高速分散攪拌的溶糖罐，砂糖與水按設定比例添加進溶糖罐，利用高速分散攪拌器實現砂糖的快速溶解；一套循環過濾系統，包括一臺衛生型離心泵，兩臺不同過濾精度的過濾器，實現循環溶糖過程，保障經過過濾器2后的糖漿是充分溶解的糖漿；一套多段式熱交換系統，包含一臺多段式板式換熱，實現對糖漿的加熱、冷卻以及熱量的回收功能；一套糖度自動檢測系統，包含一臺管線混合器、一臺糖度檢測儀以及一臺控制閥，實現糖漿濃度的自動檢測及控制。

5 溶糖系統的糖度控制：

糖度控制是連續式溶糖系統的核心技術，糖度控制的方式和精度直接關系到系統運行的穩定性以及最終飲料成品的品質。糖度控制主要涉及兩個方面：

5.1 糖度控制的方法：一般來說只靠控制砂糖螺旋輸送機的頻率與進水的比例并不能達到穩定的糖漿濃度，因為在砂糖從進入溶糖罐到輸出溶糖罐，溶解是需要一定時間的，相同批量的砂糖在不同階段溶解的程度會有一定變化的，因此從溶糖罐輸出的糖漿濃度事實上并不能衡定，因此需要通過糖度穩定系統根據在線糖度監測儀數據按需添加一定量的水后才能輸出穩定濃度的糖漿。在溶糖罐中溶解的糖漿濃度往往是需要大于設定輸出糖度的，這樣才能通過加水的辦法控制最終輸出糖度；

5.2 糖度的在線檢測：糖度的在線檢測通常有密度檢測和折光率檢測兩種辦法。糖漿的糖度與密度之間的關系可參考如下表格數據，密度檢測可選用密度儀或高精度的質量流量計。折光率檢測可選用專用于糖漿檢測的折光儀，可直接輸出糖度；

5.3 溶糖系統的熱量回收：

連續式溶糖系統糖漿還是需要加熱溶解的，一般溶解溫度可達85度，而最終輸出的糖漿成品是利于儲存的常溫糖漿，因此系統通過采用多段式的板式換熱器，把加熱后的成品糖漿與溶糖所需的進水進行熱量交換，經過熱量交換后，成品糖漿被冷卻，溶糖進水則被加熱，這樣即可以減少冷卻糖漿所需冷卻水的用量，也可以降低進水升溫所需的蒸汽耗量。

假設溶糖系統產量為Q1kg/h，糖度X，溶糖溫度T1度；

根據糖度可計算得：

進水流量 Q2=（1－X）×Q1kg/h，進水溫度為常溫t1度，經熱回收后出水溫度假設為t2度

可估算出回收得熱量為q：水比熱為1kcal/kg.℃

q=Q2×（t2-t1）×1

由此可計算出經熱回收后成品糖漿溫度T2：糖漿比熱為 0.71kcal/kg.℃

T2=T1-q÷Q1÷0.71

通過設置合理得換熱面積，預計可回收熱量達60%以上；

結束語

溶糖系統是飲料生產線上必不可少的組成部分，也是生產線重要的能源消耗、人力消耗大戶，糖漿質量的好壞亦是關系到了最終飲料成品的質量穩定性，因此連續式溶糖系統憑借其高度的自動化程度、穩定的糖度輸出、較低的能源消耗，必將在將來的飲料生產中得到越來越廣泛的應用。

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