新疆甜菜制糖产业发展现状

◎ 陈文江，李海洋，尹成海，刘晓双，张宏文，王 磊

（1.新疆绿原糖业有限公司，新疆 库尔勒 841000；

食糖是人类生活不可缺少的必需品，也是重要的轻工业原料。从食糖的种类分析，食糖分为甘蔗糖和甜菜糖两种。从地理气候条件分析，甘蔗种植主要集中于热带、亚热带地区，而甜菜种植主要集中在欧洲、日本、美国北部、加拿大以及中国北部地区。中国、美国、日本、巴基斯坦等同时生产甘蔗糖以及甜菜糖[1]。我国甜菜现主要分布于北纬40°以北，主要分布在东北、华北、西北3个产区。新疆、黑龙江、内蒙古是全国前3大甜菜产区，甜菜种植面积占全国甜菜面积的90%以上，甜菜总产量占全国甜菜的近90%。新疆甜菜种植面积虽然仅占全国的25%，但甜菜糖产量则超过全国50%。2019—2020年榨季新疆产糖58万t，已然成为我国第二大甜菜糖产区，仅次于内蒙古产区[2]。

1 新疆地区甜菜种植的产业优势

（1）自然条件适宜。新疆热量资源充足，日照时间长，昼夜温差大，灌溉条件好，土壤肥沃，病虫害较轻，对甜菜生长发育和糖分积累极为有利。

（2）传统支柱产业。20世纪70年代中期，甜菜种植开始明显增加，从原来的玛纳斯、石河子、沙湾地区向伊犁等北部地区和库尔勒等南部地区发展。目前，新疆不少制糖企业跻身世界500强之列，实力雄厚。

（3）国家和地方政府支持。近10年来，新疆糖业企业对甜菜的采购是企业与农户协商确定的。2011年10月，《国家发展改革委关于完善糖料收购价格政策的通知》将新疆甜菜收购价与糖价挂钩，兼顾制糖企业和农户的利益，让农户在一段时间内从糖价上涨中受益。随着国家产业政策的调整，全国甜菜总种植面积大幅减少，而新疆甜菜种植面积近年来显著增加，产地正由东向西，新疆逐渐取代东部产区成为我国甜菜主产区[3]。

2 甜菜制糖工艺流程

制糖是从甘蔗或甜菜等含糖植物中提取蔗糖的过程。甜菜的块茎薄壁组织的细胞液中含有12%～18%的蔗糖和一些可溶性非糖（包括含氮和无氮有机物、矿物质），即糖汁。制糖工艺是将糖汁通过渗透或压榨的方式提取出来，然后除去非糖成分，得到成品。制糖主要工艺流程如图1所示。

图1 制糖工艺流程图

（1）提汁。甜菜必须先经过预处理和粉碎，然后提取渗出液。

（2）清净。糖汁在浓缩结晶前应进行清净，以尽可能去除非糖分，以免使糖变质，造成糖蜜浪费和糖分损失。

（3）蒸发。为了使糖汁在煮糖前浓缩，需要采用多效蒸发工艺，糖汁蒸发时，蔗糖、还原糖及其他糖分在温度、pH值以及浓缩等条件的影响下会发生一系列的化学变化。

（4）煮糖。将糖浆泵入煮糖罐中，继续真空加热蒸发。

（5）结晶。糖浆蒸发浓缩至一定过饱和度后，可加入糖粉结晶。

（6）分蜜。随后继续加入糖浆或糖蜜，使晶粒逐渐长大，直到全罐内形成含晶率和母液浓度都符合规定的糖膏，即可分离放罐。

（7）干燥。放出的馅料经辅助结晶容器流入分蜜机，通过离心力分离母液，机内残留的砂糖用水洗涤，出料干燥后即为成品[4]。

3 新疆甜菜制糖产业发展

3.1 新疆甜菜生产产业化

在新疆甜菜产业发展过程中，形成了一种独特的产业化体系。这种体系以制糖企业为主导，以甜菜种植户为主体，以高校、科研机构为支撑，这种产业产销体系以其独特的优势为甜菜产业的产业化经营创造了条件。在食糖市场，制糖企业在制定企业战略、制糖和甜菜生产计划、组织相应的营运资金以及形成甜菜生产、收购、加工和销售的完整供应链等方面发挥主导作用[5]。

在甜菜生产供应链中，种子、化肥、农药等生产资料的供应渠道多元化，糖业企业和各类农资企业可以随时为生产者提供相关的生产资料。甜菜种植者可以在不违反协议规定的情况下自由选择生产材料，拥有自主生产权。在甜菜生产中，制糖企业和科研院所为种植者提供技术指导。甜菜种植者采用自主实用的种植技术实施生产经营，在甜菜销售环节，甜菜种植者将甜菜送到糖厂或采购地[6]。

3.2 制糖控制系统的发展

为适应现代化生产的需要、提高产品产量、稳定产品质量、生产多种糖类、降低生产成本，同时完善公司生产管理，在制糖过程中充分利用了自动化技术。

针对目前糖煮过程控制管理存在的不足，李松等人采用先进的DCS技术和高精度自动检测仪器，提供了一系列全自动糖煮过程控制系统，可有效提高糖煮过程的控制和管理水平，有效提高煮糖过程的可控性和可靠性，提高经济性，减少操作失误，降低事故率[7]。韦如其等提出了一种蔗糖厂间歇糖煮罐自动控制系统，具有沸腾结晶效率高、劳动强度低、自动化水平高、事故率低、可靠性和安全性高等优点[8]。梁繁贵等提出了一种糖煮沸自动控制系统，通过模块化控制自动实现糖煮过程的抽真空工序、入底料工序、浓缩底料工序、投粉工序、起晶工序、固晶工序、养晶工序、糖膏整理工序、糖膏浓缩工序、煮水等待工序、放糖工序及洗灌工序的自动控制；糖煮过程的自动控制启动后，只需启动底料过程并确认运行，控制程序将根据设定的糖煮参数和煮糖过程执行每个工艺步骤，直到最后一道工序[9]。

3.3 甜菜间接式结晶控制系统

新疆绿原糖业有限公司运用了一种甜菜糖间接式结晶自动控制系统，其原理如图2所示。该系统利用控制柜的PLC与智能煮糖罐的传感器进行实时检测与控制整个结晶过程，并通过大数据实时输出最佳结晶参数，通过压力传感器、温度传感器分别测得压力与温度值并通过PLC控制真空调节阀的开关来控制压力与温度，最终通过锤度传感器测得甜菜的锤度从而代替人工检测实现甜菜糖间接式结晶自动控制，实现精准快速的数据传递，使制糖企业管理人员在第一时间对关键的生产岗位、重要的生产工段进行数据收集、生产控制。系统可以记录一段时期内的生产数据，通过系统数据查询，大数据分析，可以进一步优化生产工艺，提高效益[10]。

图2 甜菜糖结晶自动控制系统图

4 结语

新疆是我国重要的甜菜糖产区，其甜菜制糖产业具有巨大的优势，新疆甜菜生产已经实现产业化，控制系统为优化新疆甜菜制糖工艺、提高制糖效益提供了基础。通过调研，对新疆制糖产业提出以下建议。①选用合理的地域建立甜菜制糖厂。②提高制糖工艺水平。③开发新的高效煮糖控制系统。