煮煉工藝因素對甘蔗糖廠白砂糖質(zhì)量的影響探討

柴偉榮

(云南西雙版納英茂糖業(yè)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(chǎn)的核心車間，煮制過程、物料質(zhì)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(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣[1]。云南西雙版納英茂糖業(yè)有限公司景真糖廠自2012年改擴建以來，白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量波動，色值偏高，產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量的主要因素的系統(tǒng)性分析，對煮煉車間各生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在問題提出了針對性改進技術(shù)措施，以期提高白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量。

1 影響白砂糖產(chǎn)品色值和黃黑點的因素

1.1 色素的來源技術(shù)分析

目前甘蔗采用三系煮糖全產(chǎn)白砂糖的生產(chǎn)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(jīng)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(diào)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(diào)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(wěn)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(zhì)量，而乙糖糊質(zhì)量又取決于丙糖質(zhì)量。綜合分析，在清凈工段糖漿脫色工藝穩(wěn)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(jié)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(jié)晶過程。所以，要減少白砂糖中色素的產(chǎn)生，提高白砂糖質(zhì)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(zhì)量，降低產(chǎn)品色值。

1.2 白砂糖黃黑點來源技術(shù)分析

白砂糖中黃點、黑點的來源，經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場分析，白砂糖中的黃黑點物質(zhì)主要是煮糖車間三系煮糖過程中產(chǎn)生焦糖、粘晶、帶蜜罐垢、物料箱壁上霧滴霉變斑塊等物質(zhì)，因其為非磁性，經(jīng)分蜜干燥后，在后續(xù)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(guān)聯(lián)的生產(chǎn)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(jīng)助晶、分蜜工序最終得到成品，黃黑點從原料帶入和生產(chǎn)過程中出現(xiàn)，強化清凈糖漿過濾除去蒸發(fā)過程帶來黃黑點物質(zhì)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(shù)分析

甘蔗制糖過程中，糖汁或產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)。

(3)微生物轉(zhuǎn)化及其代謝產(chǎn)物。

(4)生產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量不好，晶粒不整齊。

(2)乙、丙糖糊質(zhì)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(diào)制糖糊時，有色物質(zhì)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(zhì)。

2.2 煮煉車間黃黑點產(chǎn)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(jié)塊。

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

(3)結(jié)晶罐的平鼓結(jié)構(gòu)的設(shè)備問題，卸糖后結(jié)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(shè)備換熱管壁鈣鹽結(jié)垢團塊。

(6)原料箱清洗不及時出現(xiàn)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(wěn)定性和適應(yīng)性比較關(guān)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(biāo)偏高；物料的周轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化、可溶性鹽類增多、膠體復(fù)溶等。

3 提高白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)措施

3.1 提高糖漿質(zhì)量

由上述白砂糖色素影響分析可以看出，糖漿質(zhì)量對白砂糖的產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。云南英茂糖業(yè)(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(shù)研究和生產(chǎn)驗證。以景真糖廠2018/19、2021/22和2022/23年榨季糖漿和白砂糖質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果如表2所示。

表2 糖漿質(zhì)量和產(chǎn)品白砂糖質(zhì)量統(tǒng)計分析

通過3個榨季的數(shù)據(jù)分析，可以看出：糖漿氣浮處理后，糖漿簡純度依次(其他指標(biāo)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(wěn)定了白砂糖質(zhì)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(zhì)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(zhì)量[5]，從分析結(jié)果可以看出，糖漿上浮和過濾技術(shù)通過除去大部分濁度物質(zhì)，提高糖漿質(zhì)量，為煮糖工序提供高質(zhì)量的物料，避免色素物質(zhì)聚合、沉積，使得糖膏對流效果更好，達(dá)到提升白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量的效果。

3.2 強化理論知識和操作技能培訓(xùn)

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(huán)節(jié)、分蜜環(huán)節(jié)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(tǒng)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(zhì)量的影響，從煮制到分蜜環(huán)節(jié)，難以得到較好的乙糖。

景真糖廠從煮糖結(jié)晶原理進行了探討和分析，在傳統(tǒng)煮糖結(jié)晶原理基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實際，對煮糖結(jié)晶過程不穩(wěn)定色素裹夾效應(yīng)，以及乙、丙糖膏分離造成晶體破損后色素物質(zhì)填充時影響產(chǎn)品色素的重要原因進行確認(rèn)分析后，在2015/16年榨季對煮糖新員工進行了煮糖結(jié)晶原理培訓(xùn)，講解了分蜜過程砂粒破損導(dǎo)致白砂糖色值升高的問題。通過理論培訓(xùn)和實踐操作，較快提升操作工人技能水平，當(dāng)榨季優(yōu)一級品率達(dá)85%以上，有效地提升了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3 制定合理的煮糖制度

煮糖制度是糖廠煮煉技術(shù)管理的重要環(huán)節(jié)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高煮煉收回率、平衡物料以及保持良好的生產(chǎn)次序有很大的影響[6]。制訂煮糖制度不僅要考慮生產(chǎn)的均衡、糖分的收回，而且還要考慮產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)備的狀況和操作者的技術(shù)水平。根據(jù)生產(chǎn)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(shù)據(jù)可以得知，要保證成品糖的質(zhì)量，在煮糖方面必須盡量減少丙糖的色素，提高乙糖糊的質(zhì)量，為此，我們采取了如下技術(shù)措施：

3.3.1 采取逆向控制優(yōu)化乙糖糊的質(zhì)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(diào)整分離轉(zhuǎn)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(diào)制糖糊時色素物質(zhì)填充，導(dǎo)致最終白砂糖色值高。同時乙糖的顆粒度也應(yīng)控制適當(dāng)，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(shù)操作規(guī)范化措施

由技術(shù)好的員工對新員工進行手把手操作培訓(xùn)，提高了新員工操作水平，煮制控制接近統(tǒng)一；三班統(tǒng)一乙糖砂粒范圍標(biāo)準(zhǔn)；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(shù)量和均勻度。乙糖膏煮制的丙糖糊嚴(yán)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(chǎn)中，嚴(yán)格乙、丙糖試篩分操作，通過調(diào)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(zhuǎn)速進行了調(diào)整，乙膏分蜜機從1400 r/min調(diào)整1050 r/min，丙糖分蜜機轉(zhuǎn)速1500 r/min調(diào)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(chǎn)實際結(jié)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(xù)采取變頻調(diào)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(chǎn)品色值進一步得到降低，榨季產(chǎn)品優(yōu)一級品率達(dá)到100%。全榨季2125個批次產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)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(dǎo)致水不溶物超標(biāo)，焦糖團塊、粘晶團塊、非結(jié)晶帶蜜團塊，會導(dǎo)致產(chǎn)品色值指標(biāo)超標(biāo)，控制好白砂糖的黃黑點，會得到較好的產(chǎn)品質(zhì)量。

2017/18年榨季景真糖廠通過煮煉制度優(yōu)化、加強管理等方面的細(xì)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(shù)量控制在遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)[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(zé)任，堵截粘晶產(chǎn)生，堵截煮煉正常生產(chǎn)使用混合高溫蒸汽。

(3)對原料箱、助晶機、攪拌槽等設(shè)備進行梳理調(diào)整，消除設(shè)備死角。

(4)落實設(shè)備輪洗制度，做好輪洗監(jiān)管，杜絕罐垢落入產(chǎn)品中。

(5)做好過濾管理工作，杜絕清凈車間形成鈣鹽雜質(zhì)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(chǎn)品優(yōu)級品率達(dá)到100%，較實施前提高了5.83%，大大提高了客戶對景真糖廠產(chǎn)品的滿意度。

4 結(jié)語

通過對甘蔗糖廠煮煉車間影響白砂糖質(zhì)量的工藝因素進行探討和分析，在傳統(tǒng)結(jié)晶原理基礎(chǔ)上，進行一些技術(shù)創(chuàng)新和突破，在制糖生產(chǎn)技術(shù)管理中大膽實施，取得了較好的生產(chǎn)實際效果。在技術(shù)改進、創(chuàng)新的同時，進一步改進煮煉車間煮制和分蜜環(huán)節(jié)的操作控制，強化生產(chǎn)現(xiàn)場管理，穩(wěn)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(chǎn)品的優(yōu)級品率由94.17%提升至100%，顯著提高了白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量，獲得了客戶的認(rèn)可，為甘蔗糖廠降耗、提質(zhì)、增效進行了有效的嘗試和探索，取得了一定的成績。