自控型混合汁低溫上浮系統(tǒng)的應(yīng)用分析

謝武裝，黃向陽，高俊永，莫柳珍,梁 波

（廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東 廣州 510316）

自控型混合汁低溫上浮系統(tǒng)的應(yīng)用分析

謝武裝，黃向陽，高俊永，莫柳珍,梁 波

（廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東 廣州 510316）

文章介紹了自控型混合汁低溫上浮系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，并結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用情況進(jìn)行工藝指標(biāo)對(duì)比分析，結(jié)果表明，該系統(tǒng)能明顯降低硫熏強(qiáng)度，提高糖汁純度，它為糖汁的高效清凈提供了較好的工藝解決參考方案。

自控；低溫上浮；應(yīng)用分析

0 引言

大多數(shù)糖廠的混合汁澄清處理工藝是采用亞硫酸法來實(shí)現(xiàn)，一般經(jīng)過一次加熱進(jìn)行硫熏中和處理，溫度在55～70℃之間，然后經(jīng)過二次加熱至102℃左右進(jìn)行沉降分離［1］。但是，混合汁中還含有許多其它非糖成分，如蛋白質(zhì)會(huì)結(jié)合鈣鹽凝聚析出，淀粉會(huì)吸水糊化，膠體會(huì)逐漸溶解，蔗脂蔗蠟易熔融分散到糖汁中，高溫過程也使得蔗汁中的酚類物質(zhì)逐步分解或縮合成更深色的物質(zhì)，這些因素最終會(huì)造成糖汁過濾性能變差，煮糖結(jié)晶過程粘度增大等等問題。為了消除這些不利因素的影響，如何在低溫下除去糖汁中的各種懸浮物，得到基本清澈的糖汁，再進(jìn)行傳統(tǒng)的硫熏沉降清凈工藝，減少硫熏強(qiáng)度，提高清凈質(zhì)量，成為我們當(dāng)前需進(jìn)一步深入研究的課題。

在國內(nèi)，霍漢鎮(zhèn)等［2］［3］人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，在低溫下（50～60℃）進(jìn)行磷浮處理，可以除去大量的有機(jī)膠體物質(zhì)，該技術(shù)在3個(gè)糖廠的生產(chǎn)應(yīng)用顯示，簡純度較混合汁提高1～1.5度，含鈣量較低，膠體除去約50%。但是，由于該技術(shù)采用純手動(dòng)控制，在助劑添加、過程關(guān)鍵點(diǎn)控制、工藝優(yōu)化以及系統(tǒng)自動(dòng)化等方面的限制，還沒有達(dá)到較理想的浮清效果，但為該項(xiàng)技術(shù)工藝與裝備的發(fā)展提供了較好的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)。基于這種應(yīng)用需求背景的驅(qū)動(dòng)下，廣州甘蔗糖業(yè)研究所開發(fā)出——制糖工業(yè)全自控混合汁上浮澄清系統(tǒng)，該技術(shù)采用新型的全汁制泡方式，獨(dú)特的氣浮澄清器，結(jié)合DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高抗波動(dòng)能力，可保證混合汁上浮的工藝穩(wěn)定，方便生產(chǎn)管理。本項(xiàng)目于2012年在廣西遷江糖廠（16000噸/日規(guī)模）實(shí)施，至今已連續(xù)使用兩個(gè)榨季，獲得企業(yè)和業(yè)內(nèi)的好評(píng)。本文以2012/2013年榨季的生產(chǎn)應(yīng)用情況進(jìn)行說明該系統(tǒng)主要特點(diǎn)和應(yīng)用效果。

1 自控型混合汁低溫上浮系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

1.1 倒錐型氣浮澄清器

目前，低溫磷浮法除去工藝研究采用的浮清池主要有借鑒傳統(tǒng)糖漿上浮系統(tǒng)中正錐型浮升池和平流式浮升池兩種，這兩種浮清器存在停留時(shí)間長、設(shè)備死角多、出汁控制不良、易造成酸敗、浮渣排出適應(yīng)性差等缺點(diǎn)，造成低溫磷浮這一較好的澄清工藝未能推廣開來。針對(duì)現(xiàn)有混合汁浮清器設(shè)備的缺陷，設(shè)計(jì)出一種新型氣浮澄清器，其底部的主要結(jié)構(gòu)特征是采用倒錐型浮升池體，并帶有不間斷轉(zhuǎn)動(dòng)、對(duì)浮清汁擾動(dòng)少的旋轉(zhuǎn)掃帚，解決了氣浮澄清過程中糖汁在設(shè)備中停留時(shí)間長，設(shè)備死角多，出汁不佳，浮渣排出適應(yīng)性差等問題。

1.2 全汁制泡和助劑強(qiáng)制折流混凝箱

低溫糖汁浮清效果受制泡器的影響較大，系統(tǒng)采用優(yōu)化的機(jī)械全汁制泡器和助劑強(qiáng)制折流混凝箱，有效泡量豐富、穩(wěn)定，助劑混凝效果好，有效的保證了浮清效果的穩(wěn)定性。

1.3 基于DCS系統(tǒng)的糖汁上浮參數(shù)監(jiān)控和工藝管理專用軟件

DCS是分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的簡稱，也稱為集散控制系統(tǒng)［4］。它是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)、通訊、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。

項(xiàng)目針對(duì)混合汁上浮工藝控制的多參數(shù)特性，開發(fā)出基于小型DCS系統(tǒng)的混合汁上浮澄清系統(tǒng)的專用軟件，對(duì)混合汁流量、混合汁加熱溫度、助劑添加量及pH值等工藝指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過直觀的顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流，減少人為操作帶來的工藝波動(dòng)等不良澄清效果，進(jìn)一步提高抗波動(dòng)能力，保證澄清效果的高度穩(wěn)定，使現(xiàn)場工藝管理變得科學(xué)而簡便。

自動(dòng)控制系統(tǒng)包含三個(gè)控制單元，它們分別是：一是糖汁加熱溫度控制系統(tǒng)；二是糖汁流量均衡控制系統(tǒng)；三是助劑（絮凝劑）添加恒比控制系統(tǒng)；四是pH控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用結(jié)果分析

該系統(tǒng)在廣西遷江糖廠于2012年11月16日投入使用，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試取得較好的浮清效果，獲得廠和集團(tuán)總部的一致滿意，為了對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)生產(chǎn)中分析數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，結(jié)果如下表1～2和圖1～4所示。

表1 浮清蔗汁和混合汁比較表

圖1 浮清蔗汁和混合汁錘度比較

圖2 浮清蔗汁和混合汁簡純度比較

圖3 浮清蔗汁色值分析

圖4 浮清蔗汁和混合汁磷酸值比較

從上表1和圖1～4中可以看出，浮清汁較混合汁錘度略有下降，平均降低0.2個(gè)錘度，降低率為1.12%；簡純度平均提高2.78AP，提高率為3.22%；色值平均為4153.33IU，除去大量的色素物質(zhì)；磷酸值平均減少278.5ppm，降低率為86.96%。從分析數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，在混合汁上浮過程中，添加的磷酸、石灰澄清劑發(fā)揮了重要作用，混合汁浮清過程除去了大部分的添加物質(zhì)，且新生成的碳酸鈣有強(qiáng)力的吸附性能，浮清汁的色值也較好，減輕了后序硫熏中和過程的操作壓力。

為了進(jìn)一步分析混合汁上浮對(duì)成品糖的影響，根據(jù)化驗(yàn)室提高的白砂糖數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡單分析，結(jié)果如下表2所示。

表2 部分成品白砂糖分析表

從上表2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可以看出，在二月份的成品白砂糖平均分析中，還原糖、混濁度和二氧化硫三個(gè)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于國標(biāo)白砂糖中精制糖標(biāo)準(zhǔn)（GB 317-2006，國標(biāo)中對(duì)二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)為：優(yōu)級(jí)糖≤15，一級(jí)糖≤30），蔗糖分、電導(dǎo)灰分和水不溶物達(dá)到或優(yōu)于國標(biāo)白砂糖（GB 317-2006）中優(yōu)級(jí)糖標(biāo)準(zhǔn)。其中，困擾制糖產(chǎn)品質(zhì)量的二氧化硫指標(biāo)大大提高，最高值為16，在統(tǒng)計(jì)分析的1249個(gè)編號(hào)中有29個(gè)編號(hào)，占2.3%，最低值為3，平均值僅為8.97。可見分析數(shù)據(jù)中二氧化硫的指標(biāo)平均優(yōu)于優(yōu)級(jí)糖要求，產(chǎn)品質(zhì)量較好。

系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)完成情況經(jīng)項(xiàng)目查定專家現(xiàn)場查定，結(jié)果如下表3所示。

表3 廣西來賓東糖遷江有限公司混合汁上浮澄清系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)完成情況分析表

綜上分析，遷江糖廠在2012/2013年榨季，采用混合汁上浮澄清系統(tǒng)進(jìn)行初步澄清處理，混合汁上浮澄清效果較好，對(duì)中和汁快沉工藝穩(wěn)定和成品白砂糖質(zhì)量有一定的促進(jìn)作用，截止發(fā)稿，連續(xù)應(yīng)用超過3個(gè)榨季，對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量有較好的促進(jìn)作用。

3 小結(jié)

通過三個(gè)榨季的運(yùn)行，由于整套設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和自控系統(tǒng)的引入，極大地提高了低溫磷浮過程的效果穩(wěn)定性和系統(tǒng)的適應(yīng)性，降低了硫熏強(qiáng)度，為糖汁的高效清凈提供了較好的工藝解決參考方案。

同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)給糖廠帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益，其主要表現(xiàn)增加糖分回收，節(jié)約硫磺等助劑費(fèi)用，提高了白砂糖的優(yōu)級(jí)率，減少環(huán)境污染。該項(xiàng)技術(shù)的普及應(yīng)用，也對(duì)促進(jìn)制糖工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、提升糖廠生產(chǎn)效能、穩(wěn)定并提高產(chǎn)品質(zhì)量都有積極作用。因此，制糖工業(yè)全自控混合汁上浮澄清系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景。

［1］ 陳維鈞，許斯欣甘蔗制糖原理與技術(shù)（第二分冊）［M］2001年1月第1版，P：93-135.

［2］ 霍漢鎮(zhèn)現(xiàn)代制糖化學(xué)與工藝學(xué)［M］2008年1月第1版，P：180-189.

［3］ 霍漢鎮(zhèn)制糖工藝與裝備的新概念與新實(shí)踐 ［M］2002年5月，P：208-257.

［4］ 周榮富，陶文英集散控制系統(tǒng)［M］2010年12月第1版.

Analysis of the Auto-control Low Temperature Float System AboutCane Mixed Juice

Xie Wu-zhuang,Huang Xiang-yang,Gao Jun-Yong,Mo Liu-zhen，Liang Bo
（Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute，Guangzhou 510316）

This paper introduces the main characteristics of the Auto-control low temperature float system of the mixed juice. Combined with the production application process indexanalysis，the results showthat the systemcan significantlyreduce the intensity of stoving，improve purity of sugar juice，it provides the sugar juice efficiently clear at better technology solution to reference.

Automatic control，lowtemperature rising，application analysis

TS244.2

B

2095-820X（2016）01-04

2016-02-02

謝武裝，男，工程師，主要從事制糖工藝與裝備的研發(fā)設(shè)計(jì)，xiewuzhuang2006@163.com。