煮煉工藝因素對甘蔗糖廠白砂糖質量的影響探討

柴偉榮

(云南西雙版納英茂糖業有限公司勐阿糖廠，云南景洪 666300)

0 引言

煮煉車間是甘蔗糖廠制糖生產的核心車間，煮制過程、物料質量和工藝配比等因素幾十種，各工藝因素之間存在一定的交互影響，煮煉水平的高低在一定程度上決定了白砂糖產品質量的優劣[1]。云南西雙版納英茂糖業有限公司景真糖廠自2012年改擴建以來，白砂糖產品質量波動，色值偏高，產品黃黑點多，直接影響到了糖廠的聲譽。本文通過對影響白砂糖產品質量的主要因素的系統性分析，對煮煉車間各生產環節存在問題提出了針對性改進技術措施，以期提高白砂糖產品質量。

1 影響白砂糖產品色值和黃黑點的因素

1.1 色素的來源技術分析

目前甘蔗采用三系煮糖全產白砂糖的生產工藝[2]，分為甲、乙、丙三段煮糖，基本的工藝流程見圖1，即甲糖膏采用乙糖糊做晶種，糖漿做主要原料，甲洗蜜做補充物料煮制，甲糖膏的晶體經分蜜、干燥后為白砂糖成品；乙糖膏采用丙糖糊做晶種，以甲糖膏分離得到的甲原蜜做原料煮制，分離得到的乙糖調制成乙糖糊作為甲糖膏的晶種；丙糖膏采用投種法，以乙糖膏分離得到的乙原蜜煮制，分離得到的丙糖調制成丙糖糊作為乙糖膏的晶種。

按照成品白砂糖煮制原料種類分析，白砂糖成品的色素主要由糖漿、乙糖糊、甲洗蜜帶入，在清凈工段糖漿脫色工藝穩定的情況下，白砂糖色值主要取決于甲膏煮制控制和乙糖糊的質量，而乙糖糊質量又取決于丙糖質量。綜合分析，在清凈工段糖漿脫色工藝穩定的情況下，白砂糖色值高低取決于三段糖膏煮制過程及乙、丙糖膏分蜜過程控制。

對白砂糖色素的來源，李琳等人曾深入分析，并進行了定量研究，給出了表1所示的研究結果[3]。

表1 白砂糖煮制過程中色素的來源及其含量

從表1可以看出，在白砂糖的煮制過程中，可能給白砂糖帶來色素的主要工序是糖漿、乙糖和結晶過程。所以，要減少白砂糖中色素的產生，提高白砂糖質量，既要加強清汁或糖漿的脫色處理，又要強化煮糖工段的控制管理，提高乙、丙糖質量，降低產品色值。

1.2 白砂糖黃黑點來源技術分析

白砂糖中黃點、黑點的來源，經生產現場分析，白砂糖中的黃黑點物質主要是煮糖車間三系煮糖過程中產生焦糖、粘晶、帶蜜罐垢、物料箱壁上霧滴霉變斑塊等物質，因其為非磁性，經分蜜干燥后，在后續磁選工序無法剔除，最終留在成品中。

從與白砂糖成品直接關聯的生產工序和原料來看，成品糖是由乙糖糊和糖漿、甲洗蜜煮制成甲糖膏，經助晶、分蜜工序最終得到成品，黃黑點從原料帶入和生產過程中出現，強化清凈糖漿過濾除去蒸發過程帶來黃黑點物質外，對煮煉車間原料儲存、煮糖、助晶、分蜜等工序管理才是消除黃黑點的最有效措施。

1.3 濁度的來源技術分析

甘蔗制糖過程中，糖汁或產品中濁度的來源主要有以下幾個方面：

(1)原料帶入的泥沙、鈣鎂、硅酸鹽、膠體、蔗糠等非糖分，在澄清過程不能完全除去。

(2)生產過程添加的原輔料，如石灰乳、磷酸、SO2等，形成可溶性鹽類等物質。

(3)微生物轉化及其代謝產物。

(4)生產過程接觸的加工器皿，主要是形成的鐵鹽等。

2 煮煉車間各工序造成色值偏高和產品黃黑點的主要成因

2.1 成品色值偏高的原因

(1)煮糖使用的種子質量不好，晶粒不整齊。

(2)乙、丙糖糊質量不好，乙丙糖膏分離操作控制不好，分離得到的乙丙糖晶體破損開裂，在調制糖糊時，有色物質填充到晶體裂隙中。

(3)煮糖過程中，煮糖工控制濃度波動大或多次整砂，使晶體包裹了含色素母液。

(4)煮糖時回煮了較多深色物質。

2.2 煮煉車間黃黑點產生的原因

(1)煮煉車間原料存儲、稀釋、煮制、分蜜機等以糖膏物料接觸的換熱部件溫度高，加熱面附著的糖料受熱焦化結塊。

(2)生產原料存儲、助晶、糖糊調制、分蜜等設備使用后，糖料附著在設備、容器壁面，脫水結晶形成團塊，在二次使用設備時，團塊剝落進入物料中。

(3)結晶罐的平鼓結構的設備問題，卸糖后結晶罐汽鼓面清洗不干凈形成粘晶團塊，在第2輪使用時進糖膏中。

(4)煮制過程錘度控制過高形成粘晶團塊。

(5)設備換熱管壁鈣鹽結垢團塊。

(6)原料箱清洗不及時出現的霉變斑塊。

2.3 成品濁度偏高的原因

成品糖濁度偏高的原因較多，澄清過程工藝的穩定性和適應性比較關鍵，因為制糖工藝流程長，其中工藝控制點多，物料早、中、晚變化多，容易造成澄清效率波動，使得成品糖的色值、濁度、灰分等指標偏高；物料的周轉不暢也容易引起糖汁中濁度的增加，主要是停留期間微生物轉化、可溶性鹽類增多、膠體復溶等。

3 提高白砂糖產品質量的技術措施

3.1 提高糖漿質量

由上述白砂糖色素影響分析可以看出，糖漿質量對白砂糖的產品質量有重要影響。云南英茂糖業(集團)有限公司針對白砂糖中色素的來源和控制，進行了多方面的技術研究和生產驗證。以景真糖廠2018/19、2021/22和2022/23年榨季糖漿和白砂糖質量數據進行統計分析，結果如表2所示。

表2 糖漿質量和產品白砂糖質量統計分析

通過3個榨季的數據分析，可以看出：糖漿氣浮處理后，糖漿簡純度依次(其他指標下同)提升0.46%、0.59%、0.97%，色值去除率21.92%、26.37%、24.97%，濁度去除率75.8%、64.5%、61.2%，水不溶物降低了45.88%、56.16%、55.38%，同期白砂糖色值較不采用糖漿氣浮工藝降低6.14%，平均值為105 IU，濁度低于50 MAU，有效穩定了白砂糖質量[4]。進一步對浮清糖漿過濾處理，糖漿的簡純度變化不大，色值平均降低1.5%、1.4%、1.5%，濁度平均值為47、52、50 MAU，平均降低27.69%、21.21%、21.87%，不溶水雜質平均值為4.6、5.6、5.5 mg/kg。同期白砂糖色值平均值為86、64、62 IU，混濁度平均值為24、27、32 MAU，水不溶物平均值為9.0、5.0、3.0 mg/kg，明顯提升了白砂糖質量[5]，從分析結果可以看出，糖漿上浮和過濾技術通過除去大部分濁度物質，提高糖漿質量，為煮糖工序提供高質量的物料，避免色素物質聚合、沉積，使得糖膏對流效果更好，達到提升白砂糖產品質量的效果。

3.2 強化理論知識和操作技能培訓

景真糖廠2012/13年榨季5000 t擴建以來，煮煉車間熟練員工退休較多，糖膏煮制環節、分蜜環節新員工多，很難對糖膏煮制進行把控，錘度變化較大，洗砂頻繁，存在色素包夾的可能。從丙種煮制到乙糖膏煮制很難統一，砂粒存在參差不齊，加之沒有了解分蜜的機械作用對砂粒破壞帶來質量的影響，從煮制到分蜜環節，難以得到較好的乙糖。

景真糖廠從煮糖結晶原理進行了探討和分析，在傳統煮糖結晶原理基礎上，結合生產實際，對煮糖結晶過程不穩定色素裹夾效應，以及乙、丙糖膏分離造成晶體破損后色素物質填充時影響產品色素的重要原因進行確認分析后，在2015/16年榨季對煮糖新員工進行了煮糖結晶原理培訓，講解了分蜜過程砂粒破損導致白砂糖色值升高的問題。通過理論培訓和實踐操作，較快提升操作工人技能水平，當榨季優一級品率達85%以上，有效地提升了企業產品質量。

3.3 制定合理的煮糖制度

煮糖制度是糖廠煮煉技術管理的重要環節，對保證產品質量，提高煮煉收回率、平衡物料以及保持良好的生產次序有很大的影響[6]。制訂煮糖制度不僅要考慮生產的均衡、糖分的收回，而且還要考慮產品的質量，設備的狀況和操作者的技術水平。根據生產情況合理安排罐時，使物流處理順暢，做到不頂籠、不待料。從表1的數據可以得知，要保證成品糖的質量，在煮糖方面必須盡量減少丙糖的色素，提高乙糖糊的質量，為此，我們采取了如下技術措施：

3.3.1 采取逆向控制優化乙糖糊的質量

要求煮制的乙糖膏使用的丙糖晶粒要完整且要均勻整齊。在丙膏的煮制過程中，除了要求丙種要盡量滿足“齊、密、實”的條件外，還要求乙、丙糖膏煮制操作工熟練地對晶粒進行整理，以獲得均勻性較好的乙、丙糖晶體，除了要保證乙、丙糖在煮制過程不包裹色素外，乙、丙糖膏分蜜過程也要調整分離轉速，以最適宜的分離速度分離乙、丙糖膏，保證乙、丙糖砂粒的完整性(晶體表面被有鏡膜保護層，晶體棱角分明、感官晶瑩閃亮，鏡檢無裂痕)，避免分蜜過程中乙、丙糖晶體磨損開裂(晶體表面鏡膜破損，砂粒棱角鈍化，感官灰暗，白而不亮，高倍顯微鏡檢，晶體存在裂隙)，在調制糖糊時色素物質填充，導致最終白砂糖色值高。同時乙糖的顆粒度也應控制適當，不宜太大，太大了會造成甲糖方面抽種過多，糖糊不夠用，影響了整個煮糖次序。

3.3.2 采取技術操作規范化措施

由技術好的員工對新員工進行手把手操作培訓，提高了新員工操作水平，煮制控制接近統一；三班統一乙糖砂粒范圍標準；實行磨種采取電子定時，丙種由專人投粉煮制，較好控制種子的數量和均勻度。乙糖膏煮制的丙糖糊嚴格抽種體積控制，通過以上措施，整個乙糖砂粒均勻率有了較大的改善。

乙、丙膏分蜜方面，對分蜜機進行變頻控制改造，榨季生產中，嚴格乙、丙糖試篩分操作，通過調速控制確保了分離得到比較完整的乙、丙糖顆粒。榨季中期對乙膏分蜜機轉速進行了調整，乙膏分蜜機從1400 r/min調整1050 r/min，丙糖分蜜機轉速1500 r/min調整1250 r/min，乙糖、丙糖砂粒完整性得到提高，感官棱角分明，晶瑩閃亮，砂粒鏡檢無裂痕。

取得的生產實際結果：2016/17年榨季白砂糖平均色值較2015/16年榨季131.3 IU下降了20 IU。2017/18年榨季繼續采取變頻調速分離乙丙膏，并且加大使用對乙糖破損較上的上懸離心分蜜機，產品色值進一步得到降低，榨季產品優一級品率達到100%。全榨季2125個批次產品，平均色值93.7 IU，較2015/16年榨季131.4 IU下降37.7 IU，分蜜砂粒破損導致色值升高的原理得到進一步驗證。

3.4 針對性實施白砂糖黃黑點防控措施

生產過程中沒有對白砂糖黃黑點進行控制，進入成品中，非糖黃黑點會導致水不溶物超標，焦糖團塊、粘晶團塊、非結晶帶蜜團塊，會導致產品色值指標超標，控制好白砂糖的黃黑點，會得到較好的產品質量。

2017/18年榨季景真糖廠通過煮煉制度優化、加強管理等方面的細化措施，提出了一整套針對白砂糖黑黃點的管控措施，最終將白砂糖中的黑黃點數量控制在遠低于國家標準要求之內[7]。采取的主要防控措施有：

(1)控制各加熱點的蒸汽溫度，減少焦糖形成，對具備間歇性清除積糖的部位，及時清除積糖。

(2)強化煮制責任，堵截粘晶產生，堵截煮煉正常生產使用混合高溫蒸汽。

(3)對原料箱、助晶機、攪拌槽等設備進行梳理調整，消除設備死角。

(4)落實設備輪洗制度，做好輪洗監管，杜絕罐垢落入產品中。

(5)做好過濾管理工作，杜絕清凈車間形成鈣鹽雜質進入下一道工序。

通過防控措施的實施，白砂糖黃黑點得到了有效控制，產品優級品率達到100%，較實施前提高了5.83%，大大提高了客戶對景真糖廠產品的滿意度。

4 結語

通過對甘蔗糖廠煮煉車間影響白砂糖質量的工藝因素進行探討和分析，在傳統結晶原理基礎上，進行一些技術創新和突破，在制糖生產技術管理中大膽實施，取得了較好的生產實際效果。在技術改進、創新的同時，進一步改進煮煉車間煮制和分蜜環節的操作控制，強化生產現場管理，穩定煮糖操作，乙、丙糖膏變頻控制，保持了砂粒完整性，大大降低了白砂糖的色值，杜絕了物料回溶處理的概率，減少了能耗，產品的優級品率由94.17%提升至100%，顯著提高了白砂糖產品質量，獲得了客戶的認可，為甘蔗糖廠降耗、提質、增效進行了有效的嘗試和探索，取得了一定的成績。