自制糖蜜稀释加热混合器在甘蔗糖厂生产中的应用

李明云

摘要：糖蜜稀释加热是甘蔗糖厂煮糖生产过程中对糖蜜原料预处理的重要工艺。糖蜜稀释加热对降低糖蜜粘度，减少蔗糖结晶阻力，促进蔗糖结晶速度和结晶质量有着关键的作用。本文分析了糖蜜浓度和糖蜜温度对煮糖结晶的影响，并讲述通过小创新自制糖蜜稀释加热混合器，成功投入甘蔗煮糖生产使用，取得良好的生产效果和经济效益。

关键词：甘蔗糖厂；糖蜜；稀释加热；混合器；煮糖结晶；粘度；锤度；

引言:本文着重讲从控制煮糖原料糖蜜的浓度和温度，既是糖蜜的稀释加热入手，制作糖蜜稀释解热混合器，应用到煮糖糖蜜稀释加热中，达到提高工艺效率和提高煮糖结晶质量的效果的过程。

一．糖蜜稀释加热对煮糖结晶的影响及其工艺要求

稀释加热是糖蜜进入下一段糖膏再次进行煮糖结晶，进一步提取糖份前对糖蜜的预处理工艺。根据蔗糖分子扩散-沉积生长机理，蔗糖分子的扩散结晶阻力集中体现在蔗糖分子扩散过程受到来自粘度的阻力。粘度越大，阻力越大，蔗糖分子越难扩散结晶。煮糖结晶过程影响粘度大小的因素有糖蜜纯度、糖蜜浓度和糖蜜温度等三个方面。学者研究发现，在不同温度、纯度、浓度对糖液的粘度的关系如下：

锤度（Bx） 粘度（厘泊） 温度(0c)	纯度60%			纯度70%			纯度80%			纯度100%
	70	75	80	70	75	80	70	75	80	70	75	80
40	77	290	1520	82	300	1600	89	310	1750	111	381	2160
50	50	150	640	53	160	720	57	170	760	63	190	832
60	34	88	325	35	92	335	36	96	345	39	105	394
70	24	55	170	24	57	176	24	59	180	25	62	204
80	17	36	105	17	36	107	17	37	110	17	38	115

在现行的真空煮糖生产过程中，煮糖罐内温度在60—70℃范围，根据上表的研究结果，在同样的糖液浓度下，在60—80℃的温度范围内，随着糖液纯度升高，粘度基本没有变化；但是在同样的温度和纯度条件下，随着糖液锤度的增加，糖液的粘度则呈现了几倍甚至十倍的增加；在同样的纯度和浓度条件下，随着糖液温度的升高，糖液的粘度也呈现了明显下降的反比例关系。根据上述规律，在煮糖结晶生产过程中,可以通过降低糖液浓度,提高糖液温度的办法来降低糖液粘度，即减小蔗糖分子扩散阻力，以获得较快的煮糖结晶速度。在甘蔗糖厂生产中的糖蜜稀释加热其实就是为了达到这一目的而设定的生产工艺流程，但是在很多甘蔗糖厂对这个工艺的重视度依然不够。糖蜜稀释加热工艺就是在糖蜜中加入工艺热水使水和糖蜜混合后降低糖蜜浓度，并将糖蜜加热到合适温度的过程。甘蔗糖厂的生产中对糖蜜稀释的工艺技术要求主要有4点：1、糖蜜和工艺热水混合均匀，糖蜜中小晶体溶解完全。2、糖蜜稀释后的浓度（锤度）可调可控；3、糖蜜稀释后加热均匀,加热温度可调可控。4、糖蜜稀释后其中的杂质可以比较轻松的过滤去除。通常为了在煮糖进料过程中不破坏煮糖罐内的过饱和度，糖蜜的进料前将其浓度控制在70-75

⁰Bx,将其温度控制在65-70℃。

2. 自制糖蜜稀释加热混合器项目背景和应用效果

作者所在企业是广西农村投资集团南宁糖业股份有限公司下辖直属的一家日榨蔗能力可达到8500吨的大型甘蔗制糖厂。企业采用压榨提汁、亚硫酸法清净工艺，主要产品有白砂糖和赤砂糖，副产品有甘蔗糖蜜、商品蔗渣。该企业建厂40年来，不断提升企业管理水平，积极履行社会责任，树立了良好的企业形象。但是，近年来由于白砂糖价格低迷，加上劳动力成本居高不下，企业经营困难，面临严重亏损的境地。多年来，企业对糖蜜稀释加热的重视不够，糖蜜稀释加热实行过程和工艺管理粗放。由于没有专业的设备，糖蜜稀释加热不仅没有达到良好的煮糖工艺要求，而且还造成不少的不良后果：⑴糖蜜和水混合不均匀，糖蜜稀释后浓度不可控；糖蜜中存在的晶体也没有完全溶解，既达不到稀释目的又影响了白砂糖产品颗粒的整齐均匀度。(2)糖蜜利用分布在原料箱底部的蒸汽管加热，受热不均匀，加热温度不直观不可控，容易造成加热管附近的糖蜜局部过热产生焦糖。（3）因稀释加热效果不好，糖蜜粘度大，难以利用过滤袋去除杂质，对白砂糖产品质量也产生不良影响。（4）因稀释加热效果不好, 过滤速度慢，需开启多个放料阀，使用过滤袋数量多，滤布材料成本高，岗位工人的更换清洗的过滤袋数量多劳动强度大。

为
了改变企业传统粗放的糖蜜稀释加热工艺现状，解决因其产生的诸多问题，从根本上改善糖蜜稀释加热效果，以到达降低糖蜜粘度，促进提高糖膏结晶率和产品质量，降低生产材料成本和劳动强度目的。我们以问题为导向，精心研究，反复论证，借鉴甘蔗糖厂中和反应器的工作原理,决定通过小创新解决糖蜜稀释加热的现状问题。我们利用工厂的废旧管板材料通过小创新成功设计制作了糖蜜稀释加热混合器，其结构简图如下：

该糖蜜稀释加热混合器借鉴甘蔗糖厂的中和反应器的工作原理，糖蜜、水和蒸汽预混合后利用自身压力喷射进入稀释加热混合器，利用稀释混合器内的多层反冲装置，经过多次反冲混合后达到工艺热水、糖蜜、蒸汽三者混合均匀的稀释加热目的。

自制糖蜜稀释加热混合器于2019年11月投入榨季生产应用，取得了良好的生产效果和经济效益。（1）实现了糖蜜的稀释与加热的工艺过程由两步走并做一步走，整合成一次性完成，达到稀释充分、加热均匀的良好效果，而且还可以实现工艺过程中糖蜜稀释浓度和加热温度可控可调。

（2）通过这套混合器，糖蜜中幼小蔗糖晶体完全溶解，利用过滤袋就可以轻松除去糖蜜中杂质，减少原料中的杂质对产品质量的影响；消除了幼小蔗糖晶体对白砂糖砂粒整齐度的不良影响，通过生产数据查定，这套混合器投入后，白砂糖的均匀度（粒度）提高了15%。

（3）由于糖蜜得到充分的稀释和加热，降低了糖蜜粘度促进了蔗糖结晶，通过生产数据查定，这套混合器投入后乙糖膏的结晶率提高了约2.0%。

（4）混合器的使用大幅度降低了岗位工人的劳动强度。项目实施前，每种糖蜜的稀释加热过程需要岗位工人操作开启5个放料阀，更换清洗5个过滤袋。小创新实施后，正常生产情况下，岗位工人仅需操作开启1个放料阀，更换清洗1个过滤袋,就可以满足生产需求，岗位工人劳动强度降低 60%以上。

（5）每种糖蜜过滤袋使用量数量由5个减少到1个，减少了 80%材料成本。按榨季120天运行，每3天更换一次过滤袋，每个过滤袋材料成本7.5元计算。项目实施前4种糖蜜共需要过滤袋的材料成本为：120÷3×5×7.5×4=6000元。项目实施后4种糖蜜共需要过滤袋的材料成本为：120÷3×1×7.5×4=1200元。

（6）减少了设备投资成本。目前市场一套成熟的自动稀释系统成本在15 万元左右，如果购买4套自动稀释装置需总共投入60万元。自制的糖蜜稀释加热混合器的主材料利用边角料和废旧板材制作，主材料投入费用0元。购买相关阀门费用投入520元/套，耗用焊材成本30元/套，合计550元/套，制作4套糖蜜总共投入费用550×4=2200元，在蔗糖行业不景气的时候，为企业节省了设备投资成本。

结束语

自制糖蜜稀释加热混合器在甘蔗糖厂生产中的成功应用得到了所在企业领导的肯定和表扬。在由南宁市总工会、南宁市科学技术局、南宁市工业和信息化局、南宁市人力资源和社会保障局、南宁市人民政府国有资产监督管理委员会、南宁市科学技术协会等6部门联合开展的南宁市区职工“五小”创新成果评比活动中获得二等奖。

参考文献：

【1】陈维钧，许斯欣。《甘蔗制糖原理与技术》，中国轻工业出版社，2000.12

【2】霍汉镇。《现代制糖化学与工艺学》，化学工业出版社，2008.1

作者简介：李明云（1980-4-5），男，壮族，广西武鸣人，本科，助理工程师，主要从事甘蔗糖厂生产相关工作。