糖蜜在線稀釋系統的開發及應用

韋舉兵，陳延林，李進勇，劉 耿

（欽州市創華工控設備有限公司，廣西 欽州 450000）

糖蜜在線稀釋系統的開發及應用

韋舉兵，陳延林，李進勇，劉 耿

（欽州市創華工控設備有限公司，廣西 欽州 450000）

煮糖過程的糖蜜稀釋對制糖生產的煮煉收回、汽耗、糖品質量均具有重要影響。文章介紹了新開發的糖蜜在線稀釋系統技術的工作原理和流程，以及在糖廠的使用情況。工業應用結果說明，該技術的使用可縮短煮糖時間，減少糖粉量，糖膏結晶率提高0.42%。該技術在糖廠的應用經濟效益顯著，具有廣闊應用前景。

煮糖；糖蜜；稀釋；自控

糖廠的成糖工段一般是多段煮糖過程［1］，即糖漿進入結晶罐結晶后，放入助晶箱，冷卻后通過流槽分配到離心機，進行分蜜，所得白糖晶體干燥后包裝出廠，糖蜜則再進行第二、第三次結晶。分離出來的糖蜜，比較粘稠，并含有一些結晶過程中產生的小晶體。在進行下一輪結晶前，要將糖蜜稀釋，將小晶體徹底溶解，并把糖蜜溫度提高到比結晶過程罐內溫度高3℃～5℃，這樣才能給下一輪的結晶創造好的條件。這些小顆粒溶解不完全，在下輪結晶中會以小砂的形式存在于糖膏中，如在甲糖就會形成了大量的糖粉；這些小砂的存在，造成糖膏與糖蜜之間的純度差變小，這是成糖工段回收率低的關鍵所在。如果糖蜜加熱溫度不能達到比結晶過程罐內溫度高3℃～5℃，就會造成結晶過程中預升溫段長，不利于糖膏對流，影響傳熱，造成耗汽量大，這是成糖工段汽耗高的關鍵原因之一。

目前制糖生產存在的結晶工段汽耗高，結晶率低，成品糖粉多與所采用的糖蜜稀釋方式有相當大的關系。目前所采用的稀釋方式是：在稀釋箱中的糖蜜中加入一定量的水，然后利用布置其中的汽管噴蒸汽加熱糖蜜。因為升溫過程需要時間，所以結晶過程只能間歇入料，結晶控制波動大。結晶罐所需要的入料溫度約為73℃，在這個溫度條件下，糖蜜在稀釋箱中還沒達到沸點，糖蜜無法做到強烈對流。這意味著接近加熱管這部分的物料溫度相對高，而遠離加熱管的糖蜜溫度還是低的，在入料時一并吸入，物料實際溫度并沒有達到所要求的溫度。經生產線上的實測表明，就目前的稀釋方式，部份工廠的入料溫度只有65℃左右。由于糖蜜都比較濃稠，加熱溫度不夠，所加入的稀釋水與糖蜜混合不均勻，哪怕是有低速攪拌，大都還是水料分層，糖蜜中的小顆粒溶解不完全。如果不做結構性的改變，稀釋效果不理想，問題就得不到根本性的解決。

欽州市創華工控設備有限公司是一家長期從事制糖過程自動控制技術開發及應用的高新技術企業，在糖廠過程自控方面積累了豐富的經驗。針對糖蜜稀釋過程中所存在的上述問題，該公司發明了糖蜜在線稀釋系統［2，3］，該技術經過多年研發已成功應用于多家糖廠，取得了良好的成效，本文介紹該技術的工作原理及在一家糖廠的應用情況，探討其在甘蔗糖廠的推廣應用的可行性。

1 糖蜜在線稀釋系統的技術原理

糖蜜在線稀釋系統控制流程如1圖所示。

圖1 糖蜜在線稀釋系統工藝控制流程示意圖

系統由本體和控制兩部份組成。物料在利用結晶罐真空吸入時與加熱蒸汽及水混合，在通過混合器上部的縮喉時流速加快，物料與加熱蒸汽強烈湍流，當流到混合器下部折流板時流速降低，三者的混合更充分，使物料內的微小晶體徹底溶解，同時也降低了物料的粘度。控制部份主要實現溫度和錘度的控制，通過對出料口溫度的探測，控制器根據預設的物料加熱溫度，控制加入廢汽調節閥的開度，實現了出口物料溫度的可調。錘度的控制是根據物料流量、預設的出口錘度與控制器內的數學模型來控制稀釋水閥的開度，實現出口物料錘度的按需調節。為避免加熱汽高流量時對混合器沖擊過大，系統采用二次升溫的方式，實現預設的物料加熱溫度。結合物料箱的料位自動控制，系統能實現無人化值守，一旦結晶罐有入料，系統接收到流量信號后自動啟動并穩定運行，在結晶罐沒有入料的情況下，系統自動切換到待機狀態。本系統的應用，既便于糖廠減少人員崗位的設置，又使得整個結晶過程可以連續穩定地入料，為優化結晶過程提供了良好的外部條件。

2 在甘蔗糖廠的應用

2012/2013年榨季，英糖博華公司在生產線上采用了此項技術，用于乙原的稀釋。經過了一個榨季的觀察，取得了良好的效果。

在使用本技術之前，在煮丙膏時，結晶罐視鏡會蒙上一層泡沫狀的物料，入滿料后，糖層表面就基本是靜止的了。糖膏中的母液比較厚重，粘手，觸摸不到顆粒的存在。而使用糖蜜在線稀釋系統后，因為入料溫度達到要求，罐內糖膏對流更好，煮糖時糖膏能垂直拋起，掛壁現象比較明顯，入滿料后仍感覺到糖膏在流動。糖膏顯得底液清亮，母液稀薄，摸上去顆粒突出比較明顯（就是煮糖工俗稱的“爽手”）。在操作上，由于有了物料流量計，可以避免入料速度過快的現象。這一點對實現“合理的入料速度”這一結晶的重要因素提供了很好的操作依據。操作工有很深的體會：在使用入料系統初期，入料速度為10立方/小時，本來很爽手的糖膏，在這種入料速度下20分鐘左右就因入料速度大于糖份的吸收速度變成了母液多的糖膏——母液充滿晶體之間，糖膏松散，用手觸摸，也摸不到顆粒的存在。后來把入料速度降到8立方/小時，又再降到5立方/小時，就不再出現入料速度大于吸收速度而形成糖膏母液多的現象了。在四號罐一個編號丙膏（30m3）的煮制過程，一般耗時是6小時30分鐘。除了前后煮水30分鐘外，整個過程都連續平穩地入料。開煮初期對流好，蒸發強度大，入料速度相對可以快一些，到了中后期，受靜壓損失的影響，對流變慢，入料速度也隨之調小。經過這樣的調整，基本杜絕了以往煮制過程中先把糖膏煮成母液多后再煮水補救的現象，實現了入料速度與糖份吸收速度的平衡。

因為煮糖罐時比較緊張（7000噸/天的廠丙膏只有一個30m3和一個50m3結晶罐），煮糖時間不能做比較，但操作工明顯感覺收濃的時候會濃得比較快。其它方面的優勢對比如下：以一月份四號罐所煮的其中52個編號丙膏（每種稀釋方式煮五罐丙膏后輪換）的數據作為分析對象，分為兩個組，一組是用原系統的共有26個編號丙膏，一組是用糖蜜在線稀釋系統的共有26個編號丙膏。為減少人工誤差對數據分析的影響，每組數據去掉純度差值中三個最高值和三個最低值，得到附件中表1、表2的數據。因廠方使用的是連續助晶箱，無法進行每編號丙膏的廢蜜重力純度對比，所以在放丙膏時采樣，對丙膏進行抽蜜重力純度分析，而丙膏樣沒有進行重力純度分析，為方便計算結晶率，把丙膏抽蜜的重力純度GP換算成簡純度AP。英糖博華公司本榨季的廢蜜視純度（AP）對廢蜜重力純度（GP）的比值的平均值為0.76，固按此比例進行換算。對比兩組數據，平均結晶率差值為（35.73%-35.31%）=0.42%，說明使用本系統后丙膏結晶率提高0.42%。

表1 原系統丙膏和糖蜜數據記錄表

續表1

表2 使用在線物料稀釋系統丙膏和糖蜜數據記錄表

經過數個榨季的使用，證明該系統對制糖生產具有明顯的幫助作用，新舊系統使用效果對比如表3所示。

表3 兩種稀釋方式的對比結果表

3 系統應用效益分析

3.1 經濟效益

糖蜜在線稀釋系統的使用有利于煮糖過程的管理、強化結晶過程的吸收、減少糖分回煮、減少煮制時間等，對煮煉回收、糖品質量、減少蒸汽消耗均具有重要意義。

為評估系統對提糖率的貢獻，假設丙膏純度為57AP，則結晶率每上升1%，糖蜜純度會降1.04AP。假設甘蔗糖分14.5%，混合汁純度為85.5AP，廢蜜純度每降1AP產糖率提高約0.05%。綜合以上數據，使用煮糖物料在線稀釋系統后，糖蜜純度下降：1.04×0.42=0.4368AP，則產糖率會提高0.05×0.4368= 0.02184%。假設產糖率為12.5%，則100萬噸甘蔗可多產糖218.4噸。白砂糖按5400元/噸計，則可產生效益1179360元。

按丙膏對蔗比6%計，則100萬噸甘蔗要煮丙膏38710 m3，可節約用水（38710/30）×0.233=300噸。若丙膏全抽二效汁汽，可節約蒸汽150噸，按一噸甘蔗渣產汽2噸來計算，可節約甘蔗渣75噸，甘蔗渣按150元/噸計，可產生效益11250元。

以上計算只針對乙原用于丙膏的稀釋，如果工廠中的甲原、甲洗及乙原全部裝上在線稀釋系統，則產生的效益是只裝乙原的兩倍以上（甲原、甲洗量遠比乙原量大），在此按兩倍計算，則糖蜜在線稀釋系統的使用可產生經濟效益：（1179360+11250）×2=2381220元。

除了以上的直接經濟效益，在線稀釋系統還可以產生以下效益。

第一，不需要原料箱及稀釋箱崗位工，減少人員的相關開支。

第二，溶解了小顆粒后，大大減少了甲糖中的糖粉（某糖廠的經驗數據是2～4噸糖粉/50m3甲膏），提高砂糖品質。

第三，回收了原來外排的氨氣中的熱量。

3.2 社會效益

該技術的應用推動了甘蔗制糖的技術進步，提高制糖企業的經濟效益，為提高我國制糖行業競爭力做出一定的貢獻；產生的節能效果對社會的節能減排和環境保護也有一定成效。

［1］ 陳維鈞，許斯欣.甘蔗制糖原理與技術（第四分冊）：蔗糖結晶與成糖［M］.輕工業出版社，2001.

［2］ 陳延林，韋舉兵等.煮糖物料在線稀釋系統及其稀釋方法［P］.中國專利：ZL2012 1 0294520.9，2012.

［3］ 陳延林，韋舉兵等.煮糖物料在線稀釋系統［P］.中國專利：ZL2012 2 0410384.0，2012.

TS244.4

B

2095-820X（2016）04-05

2016-06-20

韋舉兵（1973-），男，廣西東蘭人，工程師，主要從事制糖工程研究。

簡介：陳延林（1981-），男，廣西合浦人，工程師，研究方向：工業自動化。