甜菜制糖自动煮糖技术的应用与实践分析
2021-07-19姜永智蒋阿宁赵金龙
姜永智 蒋阿宁 赵金龙
摘要：内蒙古敕勒川糖业有限责任公司自2019年在原有DCS系统的基础上，以siemens S7-300PLC为核心，使用以太网通信技术，实现了高效节能、缩短时间、节约蒸汽量、提高产品及经济效益的目的，旨在为制糖生产管理提供参考。
关键词：糖业；自动煮沸技术；甜菜制糖
煮糖是糖业生产中的最后一个环节，也是关键环节，与蔗糖的质量和产量密切相关，进而影响糖厂的经济效益。中国是世界上第三大食糖生产国，同时食糖的消费量居世界第二位，因此自动煮糖技术的研究和应用具有十分重要的意义。
1. 煮糖环节存在的问题
1.1 产品质量不稳定
煮糖质量的好坏全凭个人经验，每罐糖的物料指标，由于生产波动并不稳定，实际煮糖过程是不断变动调节的过程，而操作人员调节始终是滞后的，还容易出现过调节或欠调节现象。
1.2 要求操作工人技术水平较高
普遍存在人员缺乏现象，煮糖、清净、浸出、自动仪表等方面的人才尤为缺乏。
1.3 对各关键控制点缺乏量化控制
现在有70%的糖厂仍然是靠人来判断装罐液位、投粉或接种锤度、晶种数量、物料的配比比例等参数，缺乏量化控制。
1.4 煮糖时间长短不一，能耗较高
体积、浓度、结晶速率的非线性曲线掌控不好，进气压力温度调整不及时，既延长了煮制时间又增加了能源消耗。
1.5 工人劳动强度大，使用人员多，劳动效率低
制约着工厂自动化、智能化的发展，成为规模生产的主要瓶颈。
2. 自动煮糖技术改造内容
在原有DCS系统的基础上，以siemens S7-300PLC为核心，使用以太网通信技术，通过计算机进行操作。对真空、液位、加热压力、锤度进行准确测量，使用调节阀控制罐内真空，加热压力、液位锤度。将甲洗、再溶糖浆、蒸发糖浆配制成标准糖浆，通过仪表监控糖浆锤度、温度达到需要的标准物料，把结晶罐上的锤度、温度、压力、真空度等工艺数据通过组态软件组态到计算机上。以物料锤度为主线，通过参数设置相互的依存关系，输出信号控制阀门动作，实现从装罐、浓缩、投种或串种起晶、固晶、养晶、浓缩、放罐、洗罐的全程自动化。
3. 效果分析
3.1 蒸汽量减少
对各关键点进行量化，保证结晶速度的前提下，通过调节阀控制蒸汽阀门开度，避免产生伪晶，减少整晶过程，同时减少了煮糖用水量。与2018榨期相比较，使用自动煮糖技术可节约蒸汽消耗15%。
3.2 产品提高、质量提升
通过定容量底料、定数量抽种或投晶种起晶，减少整晶时间。消除人为操作因素的影响，保证成品颗粒整齐，色值同比降低，合理控制单罐产糖增加5%左右。
3.3 减少煮制时间
采用自动煮糖后，每罐用时平均比以前缩短20分钟，效率提高11%。
3.4 人员减少、生产效率提高
对操作人员专业技术要求降低，人员同比行业用工降低50%左右，随规模化扩大生产效率还有提升空间。
3.5 经济效益分析
第一榨期平均吨糖耗汽3.14，第二榨期平均吨糖耗汽2.59，按每吨蒸汽130元计算。
节省费用（3.14-2.59）×130=71.5元/吨糖。
人工费用按年60000元/人计算，则按三班计，3×60000元=180000元，產糖40000吨/年计算，节约费用180000÷40000=4.5元/吨糖，合计成本降低：71.5+4.5=76元/吨糖。
结论
利用自动煮糖技术，实现了装罐到洗罐的全程自动化。结果表明，实现了高效节能，缩短了生产时间，提高了经济效益，并积累了大量的可靠数据，为制糖技术的发展奠定了基础。
作者简介：
姜永智（1976-），男，内蒙古敕勒川糖业有限责任公司制糖车间主任。
