浅谈糖膏煮制原料稀释的作用

唐海燕，韦 儿，何建内

（广西来宾东糖凤凰有限公司，广西 来宾 546102）

0 引言

煮糖的主要任务是在煮糖罐内把糖浆（或糖蜜）浓缩到一定的过饱和度，析出符合要求的蔗糖结晶体和将晶体养大，煮成良好的糖膏；经过助晶和用离心机排除母液，获得质量良好的结晶砂糖。排除的母液作为低级糖膏的原料。煮糖控制的关键是控制适当的母液过饱和度，使水分蒸发与糖分沉积的速度相平衡，同时争取最大的结晶速度。煮糖受真空度、蒸汽压力、入料浓度和温度稳定等四大基本要素的相互制约。本文我们要讨论的原料稀释（糖蜜稀释），即是指对分蜜排除的母液的稀释问题，这也是煮糖四个要素中的入料浓度因素。糖蜜稀释是指在制糖生产中，将各种低纯度的原蜜、洗蜜加热水稀释，控制一定浓度，将原料中夹带的小颗粒糖晶体溶解的过程。根据蔗糖结晶生长动力学原理，原料稀释的锤度（即浓度），对降低糖膏母液黏度、促进糖膏煮制吸收，降低膏、蜜纯度差，提高收回有一定的影响。原料稀释的过程，在甘蔗制糖生产中技术含量较低，由于其稀释装置的局限性，稀释效果并不显著，致使很多糖厂未对其引起足够的重视。

1 原料稀释的现状

目前大多数的糖厂，基本上是按照原设定的煮糖原料暂贮箱→原料稀释箱→煮糖罐的环节，来对各种原料进行稀释，传统原料稀释流程示意图，如图1所示。整个稀释过程，主要通过从原料暂贮箱泵送原料至稀释箱，同时在稀释箱内加热水和蒸汽加热，并借助原料在进入煮糖罐前的管道内急速湍流，充分混合来实现对原料的稀释。由于原料、热水和蒸汽的混合受热水、加热蒸汽装置布局等的影响，很难混合均匀；同时，受稀释设备容积的影响，原料稀释的过程比较短暂。导致原料局部过浓、分蜜带入的小颗粒糖晶体未能完全溶解，直接进入在煮的糖膏中，扰乱罐内局部糖膏母液的过饱和度，影响糖膏的煮制吸收，造成糖膏母液增多、糖膏颗粒混乱，影响糖膏分蜜。操作工为了弥补由此造成的糖膏吸收差、母液多、颗粒混乱等不良后果，通常会在煮糖入料时加部分热水，在进料环节让原料与热水进行混合，促使原料中的小颗粒溶解，改善糖膏的煮制吸收。这在很大程度上，让人误认为原料稀释作用并不大，可有可无。尤其是在煮制高级别的糖膏时，这种现象比较明显。

也有部分糖厂，他们通过在原料稀释箱内加搅拌装置，通过搅拌将原料与水进行充分混合，达到溶解颗粒、稀释原料浓度的目的。目前对原料稀释研究比较深入的也有一些专门制作糖机设备的企业，他们研制了一套在原料入罐前的某一位置处增加一个原料、热水、蒸汽的混合容器，配备电动阀、锤度计、温度计等调节监控装置，实现原料稀释的锤度、温度控制，也收到较好的效果，但其投资较大。糖蜜在线稀释系统控制示意图，如图2所示。

图1 传统原料稀释流程示意图

图2 糖蜜在线稀释系统控制示意图

2 原料稀释的作用

我们知道，糖膏煮制过程的关键是，如何正确掌握糖膏母液的过饱和度，使水分蒸发与糖分沉积的速度相平衡，同时争取最快的结晶速度。因为过饱和度的提高是有一定限度的。它受2个方面所制约：一是当过饱和度提高到某种程度时，母液中就会产生新晶（即伪晶）；二是母液过饱和度太高，超出客观实际需要时，则糖膏黏度增大，影响糖膏对流，结晶速度降低。原料稀释锤度控制的目的，主要是让原料在入罐前处于微不饱和状态，进入煮糖罐后，借助真空、自蒸发等过程蒸发部分水分后，达到适合结晶的过饱和度，同时也便于操作者适应和掌握入料的量，稳定控制罐内糖膏的过饱和度。

通过从近几个榨季主抓原料稀释对煮糖物料吸收的情况看。我们认为原料稀释，对促进煮糖吸收的作用主要有2个方面：一是溶解原料中的小颗粒糖晶体，减少小颗粒晶体在分蜜环节堵塞分蜜机筛网、影响排蜜效果和产品质量；细小颗粒重新进入原料带入煮糖形成恶性循环。二是将原料稀释到一定浓度，降低原料黏度对糖膏煮制吸收的影响，为煮糖操作工提供稳定的原料浓度，易于操作，便于糖分吸收，尽量在前段提糖。

表1是我们近几个榨季生产中，对甲原、乙原等原料锤度的监控情况及各级原、洗蜜纯度的变化情况统计表。

表1 近几个榨季原料稀释情况一览表

图3 原蜜锤度变化情况

由图3的原蜜锤度变化情况和图4的原蜜纯度变化情况可知，这几个榨季原料稀释锤度的情况，2014/2015年榨季以前只是利用煮糖稀释箱进行简单混合稀释，受稀释设备影响，稀释效果不佳。各种原料的锤度均较高，都高于80°Bx，乙原锤度高达91.18°Bx。甲原纯度基本在69AP以上。这些都是未经加水进行稀释的，各原蜜的锤度即为当时温度、纯度状态下的原蜜饱和浓度（即锤度）。再加上糖膏中有部分小颗粒透过筛网进入原蜜中，这样锤度的原料如果未经稀释（或经过简单稀释）直接作为原料进入煮糖罐，则很容易造成局部母液过饱和度偏高、糖分沉积速度大于糖颗粒吸收速度，而出现伪晶。同时，未完全溶解的糖颗粒混入糖膏中，造成糖膏颗粒混乱、母液增多、黏度增大。这种现象在丙种煮制中，底料溶解不完全就直接浓缩底料至起晶浓度时，比较明显。在煮出的丙种中可以看到较大颗粒的糖晶体出现，这些大颗粒的晶体即是未完全溶解的晶体或进料时带入的晶体。也是我司原蜜纯度偏高的原因。

图4 原蜜纯度变化情况

从2015/2016年榨季开始，我们通过从原料的源头对原料进行稀释，延长原料稀释的时间，同时利用原料在泵送管道内的湍流、摩擦来充分混合，溶解原料中的颗粒。达到原料混合均匀，锤度稳定便于控制、降低原蜜纯度的效果。从统计情况看：2015/2016年榨季后该糖厂的甲原纯度较之前直接降低2AP。丙种煮制通过加强底料稀释后，基本未出现有大小各异的颗粒。

3 稀释原料锤度的控制范围

关于煮糖原料浓度控制范围的问题，目前存在较大的分歧。有一个观点认为将原料稀释锤度控制在65°Bx以下。降低原料的黏度对蔗糖结晶的影响，煮糖进料时只需要控制好母液过饱和系数，不间断地连续进料，不用煮水，可以煮出底部母液清亮的糖膏。从煮糖物料吸收的角度看，因为已经将原料稀释到比糖浆锤度相近，甚至更低的锤度，远远低于其饱和度，整个进料的过程就相当于煮水的过程，确实是可以将糖膏母液中的糖分尽可能地吸收。但是，从生产实际的物料、用汽平衡等方面出发，根据煮糖蒸发水量=蒸汽消耗量。

图5 甲稀稀释锤度及甲原纯度变化统计表

从该厂生产的实际操作看：第一，甲糖回煮甲稀来说，从开始进甲稀到煮成占总甲膏立方量15%的甲稀膏，加上进甲稀前后煮水时间计算，其所需时间基本与当罐甲膏进糖浆的时间一样。第二，乙糖也只有放糖前30分钟到40分钟的煮水、收浓时间。第三，丙糖的罐时以大罐6.5小时、小罐6小时的煮制时间基本能满足，进料基本都处于连续进料，只有最后40多分钟左右的煮水时间。

4 制糖原料稀释的发展方向

根据原传统的原料稀释方法（在煮糖进行稀释），再在原料进罐前采取的增加搅拌、物料混合器等，各种促进原料充分混合的手段看，由于原料稀释

即D=（M-m+mμ）ψ

D—糖膏蒸发用汽量，%（对蔗比）

M—煮成该糖膏所需的物料总量，%（对蔗比）

m—煮成糖膏量，%（对蔗比）

μ—洗水对糖膏百分比，%

ψ—糖膏蒸发因数

从上式看其耗汽量的多少主要取决于“mμ即洗水对糖膏百分比”这部分的多少，以及煮糖罐时的调配等，若煮水量过大，则罐时无法满足物料处理的需求，最终导致物料顶笼。在生产实际中，该观点受到罐时、用汽等各方面的影响，最终出现了物料“顶笼”现象。我们结合该厂的实际情况及对原料稀释锤度的控制范围进行摸索，我们认为原料稀释锤度控制在70±2°Bx范围较适合该厂生产实际。如果煮糖罐时和用汽允许，则可以适当调低至1～2°Bx。表2为2017/2018年榨季某糖厂甲稀稀释锤度和甲原纯度统计情况表以及曲线变化图，如图5所示。的流程偏短，时间紧，难以做到原料的充分、均匀稀释。从原料稀释混合的完全程度看，我们认为从原料产生的源头对原料进行稀释，利用原料在管道内泵送的湍流、摩擦后充分混合的过程，达到溶解原料中的颗粒、稳定锤度、便于煮糖浓度控制的效果。其做法简单、方便，可操作性强，是制糖原蜜稀释的改进方向。

表2 糖厂甲稀稀释锤度和甲原纯度统计情况表