糖蜜自動稀釋系統(tǒng)在糖廠的應用

陳 進，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。蔗糖分子的擴散和沉積都是以各自的速度進行的，正常的結晶操作就是要控制這兩個過程的平衡進行，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，則進料速度慢，煮制時間久，會增加能耗，影響物料平衡；若糖蜜錘度過高，糖蜜中的蔗糖分子擴散速度大于結晶速度，即晶核表面來不及吸收擴散來的蔗糖分，則過剩的蔗糖分會自行進行結晶，成為新晶（偽晶），分蜜機難分離，產(chǎn)品質(zhì)量受影響，且容易使糖蜜“走砂”。“走砂”是指分蜜機分離出的糖蜜中帶有細小、粉狀糖砂，這會使糖蜜純度升高，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稀釋過程是人工控制，完全憑借工作人員的經(jīng)驗來判斷，稀釋和加熱方式簡單，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 新型糖蜜自動稀釋系統(tǒng)

針對糖蜜的傳統(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稀釋系統(tǒng)，該系統(tǒng)為自動控制系統(tǒng)，深受好評。

2.1 工作原理

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

溫度控制是通過對出料口溫度探測，控制器根據(jù)預設物料的加熱溫度，控制加入汽源調(diào)節(jié)閥的開度，實現(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、預設錘度和稀釋目標錘度，由控制器的數(shù)學模型來控制稀釋水量的加入，實現(xiàn)稀釋錘度的按需調(diào)節(jié)。

2.2 工作特點

第一，入料和熱水自動配比調(diào)節(jié)、出料溫度高低自動調(diào)節(jié)、物料錘度隨意調(diào)節(jié)。第二，采用兩級升溫方式，有效減少加熱蒸汽對混合器的沖擊，稀釋過程更安全。第三，加熱迅速，汽料水強烈湍流混和，黏度降低，出料溫度及錘度可精確控制。第四，溶砂徹底。第五，物料液位進行自動控制，增設液位超限的保護功能，保障液位不冒箱。第六，系統(tǒng)自動存儲一年內(nèi)的實時數(shù)據(jù)，方便信息化管理。第七，維護量少、操作簡單。

2.3 系統(tǒng)設計參數(shù)控制

原料稀釋生產(chǎn)能力為≥120 m3/小時，錘度從85°Bx稀釋到65°Bx；流量計測量精度為進口羅斯蒙特0.02%，精度0.2級；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，糖蜜稀釋后實際錘度與系統(tǒng)設定錘度偏離較大，分析原因發(fā)現(xiàn)糖蜜設定初始錘度與實際的偏離較大（以化驗數(shù)據(jù)為參考）。及時修正設定初始錘度，再通過工藝查定及計算，檢查稀釋系統(tǒng)程序的計算公式輸入錯誤，并及時修訂。

系統(tǒng)設計熱源為廢汽，從節(jié)能降耗角度考慮，增加Ⅰ效汁汽管路。使用Ⅰ效汁汽加熱時發(fā)現(xiàn)甲稀蜜的加熱溫度難以達到工藝要求，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效汁汽預加熱，泵往煮糖樓后再通過自動系統(tǒng)二次升溫，改進后溫度能夠達到工藝要求。

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

圖2 新型糖蜜自動稀釋系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝圖

2.4.2 設計參數(shù)偏差情況

考慮到分蜜階段式泵料及煮糖間歇式進料，要求項目實施后的目標為“系統(tǒng)設定溫度、錘度與實際檢測值的偏離度控制在±3%內(nèi)”。為驗證系統(tǒng)使用效果，技術人員多次采樣分析，根據(jù)偏離度不斷修正系統(tǒng)設計公式的參數(shù)。所有的修正數(shù)據(jù)在開榨后15天內(nèi)完成，修正后多次采樣結果均符合設計要求。使用糖蜜自動稀釋系統(tǒng)后對糖蜜進行抽樣檢查，且在抽樣時，并未發(fā)現(xiàn)糖蜜中夾雜有顆粒，抽樣的結果比對記錄，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 糖蜜自動稀釋系統(tǒng)不同時期的溫度偏離度

圖4 糖蜜自動稀釋系統(tǒng)不同時期的錘度偏離度

表1 使用糖蜜自動稀釋系統(tǒng)后糖蜜的抽樣結果比對記錄

2.4.3 生產(chǎn)指標完成情況

系統(tǒng)改進后，甲稀蜜和甲原蜜經(jīng)過系統(tǒng)自動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，糖蜜自動稀釋系統(tǒng)使用效果達到預期目標。自動系統(tǒng)投入前后連續(xù)兩個榨季的糖膏蜜的純度差值對比，如表2所示。

表2 自動系統(tǒng)投入前后連續(xù)兩個榨季的糖膏蜜的純度差值對比

3 結語

通過分析糖蜜傳統(tǒng)稀釋方法存在的問題，引進新型糖蜜稀釋系統(tǒng)。該新系統(tǒng)投入后，經(jīng)過初期調(diào)試及改進，糖蜜溫度、錘度能滿足工藝設計要求，改變了傳統(tǒng)糖蜜稀釋方式稀釋不均、局部過熱、容易結焦以及糖蜜中夾雜的細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、錘度絕對值偏離度分別為2.04%、1.77%，達到要求的控制值3%以內(nèi)；糖蜜中夾雜的細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，確保了糖膏煮制時的顆粒混合均勻度。該新系統(tǒng)自動化程度高，操作簡單，大大降低了員工勞動強度，改善了崗位現(xiàn)場工作環(huán)境。總之該新系統(tǒng)投入后，運行良好，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。