淺談糖膏煮制原料稀釋的作用

唐海燕，韋 兒，何建內(nèi)

（廣西來賓東糖鳳凰有限公司，廣西 來賓 546102）

0 引言

煮糖的主要任務是在煮糖罐內(nèi)把糖漿（或糖蜜）濃縮到一定的過飽和度，析出符合要求的蔗糖結晶體和將晶體養(yǎng)大，煮成良好的糖膏；經(jīng)過助晶和用離心機排除母液，獲得質量良好的結晶砂糖。排除的母液作為低級糖膏的原料。煮糖控制的關鍵是控制適當?shù)哪敢哼^飽和度，使水分蒸發(fā)與糖分沉積的速度相平衡，同時爭取最大的結晶速度。煮糖受真空度、蒸汽壓力、入料濃度和溫度穩(wěn)定等四大基本要素的相互制約。本文我們要討論的原料稀釋（糖蜜稀釋），即是指對分蜜排除的母液的稀釋問題，這也是煮糖四個要素中的入料濃度因素。糖蜜稀釋是指在制糖生產(chǎn)中，將各種低純度的原蜜、洗蜜加熱水稀釋，控制一定濃度，將原料中夾帶的小顆粒糖晶體溶解的過程。根據(jù)蔗糖結晶生長動力學原理，原料稀釋的錘度（即濃度），對降低糖膏母液黏度、促進糖膏煮制吸收，降低膏、蜜純度差，提高收回有一定的影響。原料稀釋的過程，在甘蔗制糖生產(chǎn)中技術含量較低，由于其稀釋裝置的局限性，稀釋效果并不顯著，致使很多糖廠未對其引起足夠的重視。

1 原料稀釋的現(xiàn)狀

目前大多數(shù)的糖廠，基本上是按照原設定的煮糖原料暫貯箱→原料稀釋箱→煮糖罐的環(huán)節(jié)，來對各種原料進行稀釋，傳統(tǒng)原料稀釋流程示意圖，如圖1所示。整個稀釋過程，主要通過從原料暫貯箱泵送原料至稀釋箱，同時在稀釋箱內(nèi)加熱水和蒸汽加熱，并借助原料在進入煮糖罐前的管道內(nèi)急速湍流，充分混合來實現(xiàn)對原料的稀釋。由于原料、熱水和蒸汽的混合受熱水、加熱蒸汽裝置布局等的影響，很難混合均勻；同時，受稀釋設備容積的影響，原料稀釋的過程比較短暫。導致原料局部過濃、分蜜帶入的小顆粒糖晶體未能完全溶解，直接進入在煮的糖膏中，擾亂罐內(nèi)局部糖膏母液的過飽和度，影響糖膏的煮制吸收，造成糖膏母液增多、糖膏顆粒混亂，影響糖膏分蜜。操作工為了彌補由此造成的糖膏吸收差、母液多、顆?；靵y等不良后果，通常會在煮糖入料時加部分熱水，在進料環(huán)節(jié)讓原料與熱水進行混合，促使原料中的小顆粒溶解，改善糖膏的煮制吸收。這在很大程度上，讓人誤認為原料稀釋作用并不大，可有可無。尤其是在煮制高級別的糖膏時，這種現(xiàn)象比較明顯。

也有部分糖廠，他們通過在原料稀釋箱內(nèi)加攪拌裝置，通過攪拌將原料與水進行充分混合，達到溶解顆粒、稀釋原料濃度的目的。目前對原料稀釋研究比較深入的也有一些專門制作糖機設備的企業(yè)，他們研制了一套在原料入罐前的某一位置處增加一個原料、熱水、蒸汽的混合容器，配備電動閥、錘度計、溫度計等調節(jié)監(jiān)控裝置，實現(xiàn)原料稀釋的錘度、溫度控制，也收到較好的效果，但其投資較大。糖蜜在線稀釋系統(tǒng)控制示意圖，如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)原料稀釋流程示意圖

圖2 糖蜜在線稀釋系統(tǒng)控制示意圖

2 原料稀釋的作用

我們知道，糖膏煮制過程的關鍵是，如何正確掌握糖膏母液的過飽和度，使水分蒸發(fā)與糖分沉積的速度相平衡，同時爭取最快的結晶速度。因為過飽和度的提高是有一定限度的。它受2個方面所制約：一是當過飽和度提高到某種程度時，母液中就會產(chǎn)生新晶（即偽晶）；二是母液過飽和度太高，超出客觀實際需要時，則糖膏黏度增大，影響糖膏對流，結晶速度降低。原料稀釋錘度控制的目的，主要是讓原料在入罐前處于微不飽和狀態(tài)，進入煮糖罐后，借助真空、自蒸發(fā)等過程蒸發(fā)部分水分后，達到適合結晶的過飽和度，同時也便于操作者適應和掌握入料的量，穩(wěn)定控制罐內(nèi)糖膏的過飽和度。

通過從近幾個榨季主抓原料稀釋對煮糖物料吸收的情況看。我們認為原料稀釋，對促進煮糖吸收的作用主要有2個方面：一是溶解原料中的小顆粒糖晶體，減少小顆粒晶體在分蜜環(huán)節(jié)堵塞分蜜機篩網(wǎng)、影響排蜜效果和產(chǎn)品質量；細小顆粒重新進入原料帶入煮糖形成惡性循環(huán)。二是將原料稀釋到一定濃度，降低原料黏度對糖膏煮制吸收的影響，為煮糖操作工提供穩(wěn)定的原料濃度，易于操作，便于糖分吸收，盡量在前段提糖。

表1是我們近幾個榨季生產(chǎn)中，對甲原、乙原等原料錘度的監(jiān)控情況及各級原、洗蜜純度的變化情況統(tǒng)計表。

表1 近幾個榨季原料稀釋情況一覽表

圖3 原蜜錘度變化情況

由圖3的原蜜錘度變化情況和圖4的原蜜純度變化情況可知，這幾個榨季原料稀釋錘度的情況，2014/2015年榨季以前只是利用煮糖稀釋箱進行簡單混合稀釋，受稀釋設備影響，稀釋效果不佳。各種原料的錘度均較高，都高于80°Bx，乙原錘度高達91.18°Bx。甲原純度基本在69AP以上。這些都是未經(jīng)加水進行稀釋的，各原蜜的錘度即為當時溫度、純度狀態(tài)下的原蜜飽和濃度（即錘度）。再加上糖膏中有部分小顆粒透過篩網(wǎng)進入原蜜中，這樣錘度的原料如果未經(jīng)稀釋（或經(jīng)過簡單稀釋）直接作為原料進入煮糖罐，則很容易造成局部母液過飽和度偏高、糖分沉積速度大于糖顆粒吸收速度，而出現(xiàn)偽晶。同時，未完全溶解的糖顆?；烊胩歉嘀?，造成糖膏顆?；靵y、母液增多、黏度增大。這種現(xiàn)象在丙種煮制中，底料溶解不完全就直接濃縮底料至起晶濃度時，比較明顯。在煮出的丙種中可以看到較大顆粒的糖晶體出現(xiàn)，這些大顆粒的晶體即是未完全溶解的晶體或進料時帶入的晶體。也是我司原蜜純度偏高的原因。

圖4 原蜜純度變化情況

從2015/2016年榨季開始，我們通過從原料的源頭對原料進行稀釋，延長原料稀釋的時間，同時利用原料在泵送管道內(nèi)的湍流、摩擦來充分混合，溶解原料中的顆粒。達到原料混合均勻，錘度穩(wěn)定便于控制、降低原蜜純度的效果。從統(tǒng)計情況看：2015/2016年榨季后該糖廠的甲原純度較之前直接降低2AP。丙種煮制通過加強底料稀釋后，基本未出現(xiàn)有大小各異的顆粒。

3 稀釋原料錘度的控制范圍

關于煮糖原料濃度控制范圍的問題，目前存在較大的分歧。有一個觀點認為將原料稀釋錘度控制在65°Bx以下。降低原料的黏度對蔗糖結晶的影響，煮糖進料時只需要控制好母液過飽和系數(shù)，不間斷地連續(xù)進料，不用煮水，可以煮出底部母液清亮的糖膏。從煮糖物料吸收的角度看，因為已經(jīng)將原料稀釋到比糖漿錘度相近，甚至更低的錘度，遠遠低于其飽和度，整個進料的過程就相當于煮水的過程，確實是可以將糖膏母液中的糖分盡可能地吸收。但是，從生產(chǎn)實際的物料、用汽平衡等方面出發(fā)，根據(jù)煮糖蒸發(fā)水量=蒸汽消耗量。

圖5 甲稀稀釋錘度及甲原純度變化統(tǒng)計表

從該廠生產(chǎn)的實際操作看：第一，甲糖回煮甲稀來說，從開始進甲稀到煮成占總甲膏立方量15%的甲稀膏，加上進甲稀前后煮水時間計算，其所需時間基本與當罐甲膏進糖漿的時間一樣。第二，乙糖也只有放糖前30分鐘到40分鐘的煮水、收濃時間。第三，丙糖的罐時以大罐6.5小時、小罐6小時的煮制時間基本能滿足，進料基本都處于連續(xù)進料，只有最后40多分鐘左右的煮水時間。

4 制糖原料稀釋的發(fā)展方向

根據(jù)原傳統(tǒng)的原料稀釋方法（在煮糖進行稀釋），再在原料進罐前采取的增加攪拌、物料混合器等，各種促進原料充分混合的手段看，由于原料稀釋

即D=（M-m+mμ）ψ

D—糖膏蒸發(fā)用汽量，%（對蔗比）

M—煮成該糖膏所需的物料總量，%（對蔗比）

m—煮成糖膏量，%（對蔗比）

μ—洗水對糖膏百分比，%

ψ—糖膏蒸發(fā)因數(shù)

從上式看其耗汽量的多少主要取決于“mμ即洗水對糖膏百分比”這部分的多少，以及煮糖罐時的調配等，若煮水量過大，則罐時無法滿足物料處理的需求，最終導致物料頂籠。在生產(chǎn)實際中，該觀點受到罐時、用汽等各方面的影響，最終出現(xiàn)了物料“頂籠”現(xiàn)象。我們結合該廠的實際情況及對原料稀釋錘度的控制范圍進行摸索，我們認為原料稀釋錘度控制在70±2°Bx范圍較適合該廠生產(chǎn)實際。如果煮糖罐時和用汽允許，則可以適當調低至1～2°Bx。表2為2017/2018年榨季某糖廠甲稀稀釋錘度和甲原純度統(tǒng)計情況表以及曲線變化圖，如圖5所示。的流程偏短，時間緊，難以做到原料的充分、均勻稀釋。從原料稀釋混合的完全程度看，我們認為從原料產(chǎn)生的源頭對原料進行稀釋，利用原料在管道內(nèi)泵送的湍流、摩擦后充分混合的過程，達到溶解原料中的顆粒、穩(wěn)定錘度、便于煮糖濃度控制的效果。其做法簡單、方便，可操作性強，是制糖原蜜稀釋的改進方向。

表2 糖廠甲稀稀釋錘度和甲原純度統(tǒng)計情況表