提高蔗糖生产中蔗糖分测定准确性的方法

2024-01-09骆荣贞姚满芳

广西糖业 2023年5期

骆荣贞，姚满芳，赵亮

（1.广西糖业集团开泰供应链管理有限公司，广西南宁 530022；2.广西糖业集团金光制糖有限公司，广西南宁 530022）

0 引言

广西作为全国重点糖业基地，糖料蔗种植面积和食糖产量占全国的60%左右，甘蔗制糖已成为广西经济的一大支柱［1，2］。糖蔗收购价按质论价［3］，实际是按甘蔗蔗糖分论价，高糖高价，低糖低价，符合价值规律和经济法则。而蔗糖分作为评价甘蔗质量优劣的一项关键经济指标，准确分析蔗糖分对甘蔗品种选育［4］、制糖企业农务生产管理和生产过程指标控制、推进甘蔗按质论价、节能降耗、提高生产收回率及降低糖产品生产成本具有重要意义。特别是近几年，糖厂将葡聚糖指标纳入日常分析，当蔗丝的蔗糖分明显降低，而初压汁葡聚糖含量较高时，糖厂根据这些指标变化，以降低甘蔗受微生物感染避免蔗糖分转化损失为出发点，从甘蔗砍收方式、夹杂物及砍收到榨时间等方面加强管理，入榨甘蔗质量得到了有效控制。

目前，大多糖厂对蔗糖分的采样来自蔗场或蔗车上，随机多次抽取10 kg以上，且不少于6根无虫、无病、健康及头尾完整的甘蔗样本，用化验室小型压榨机压榨后测定甘蔗质量指标［5，6］。此采样方法受甘蔗粗细、头尾长度、品种、生长期、地域等因素影响，加之人为采样随机性强，采集的甘蔗基本不夹带杂物，导致样本代表性差，测定的甘蔗蔗糖分往往“虚高”，使糖厂误认为入榨甘蔗质量好；生产班报蔗糖分通过连续采样分析混合汁和蔗渣的蔗糖分推算，但目前大多数糖厂对混合汁和蔗渣的重量未能准确计量，混合汁基本是靠流量计推算重量，配备蔗渣称的单位很少，未反映压榨过程糖分损失，以此计算的甘蔗蔗糖分存在一定偏差。此外，生产班报的滞后性，导致无法及时准确掌握某阶段入榨甘蔗的蔗糖分指标，生产管理者也无法第一时间通过入榨蔗糖分数据，准确掌握生产收回率的情况并及时发现生产过程出现的异常，不利于甘蔗砍运、生产调度及质量管理。因此，为维护糖企及千万蔗农的切身利益，亟需提高蔗糖生产中蔗糖分测定准确性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甘蔗喂蔗台、第一座榨机入口高速带处蔗丝。

1.2 试验方法

按照日处理量为8000 t的双线生产制糖厂，每1 h榨蔗325 t，每车甘蔗按15 t计算，1 h可榨22车，即单线每5 min有1车甘蔗通过。选择同一时段，先在喂蔗台随机抽取1～2根无病无虫、头尾完整的甘蔗，再根据蔗带速度、间隔15 min（按照蔗带速度，预计甘蔗到第一座榨机入口高速带处大约需要15 min），在第一座榨机入口高速带处，用铲子或钳子取蔗丝放进带盖塑料桶，以确保采样甘蔗和蔗料来自同一车甘蔗。每5 min重复一次以上操作，每次双线同时进行，1 h后截样，甘蔗和蔗丝样本均达10 kg以上，双线大约可采集到22车甘蔗样本。

将甘蔗及蔗丝样品送回化验室均样和称样后入小型榨机榨取蔗汁，蔗糖分和蔗汁锤度、简纯度及还原糖等指标测定参照《甘蔗制糖化学管理分析方法》［6］。生产报表上的甘蔗蔗糖分是根据混合汁和渗透水的计量以及混合汁和蔗渣的分析数据，计算蔗料蔗糖分：

其中：蔗渣重量=甘蔗重量+渗透水重量-混合汁重量；混合汁重量使用流量计计量，误差较大，数据易出现偏离，将直接影响能耗的计算、收回率的核定等，不利于生产管理者掌握实际生产情况。

2 结果与分析

2.1 甘蔗与蔗丝分析对比试验

在蔗场采集甘蔗样本，对应采集蔗丝样本，经化验室小榨机榨取蔗汁后，分析样品的蔗糖分、蔗汁锤度、蔗汁简纯度和蔗汁还原糖，结果见表1，甘蔗与蔗丝的质量指标存在明显差异，甘蔗样品的蔗糖分、甘蔗蔗汁锤度和简纯度高于蔗丝，蔗汁还原糖则低于蔗丝。其中，2次试验甘蔗蔗糖分比蔗丝蔗糖分分别高1.70%和1.35%，平均高1.53%；甘蔗蔗汁锤度比蔗丝蔗汁锤度分别高1.34%和1.46%，平均高1.40%；甘蔗蔗汁简纯度比蔗丝简纯度分别高6.49%和2.65%，平均高4.57%。说明取样方法对甘蔗质量指标测定结果影响较大，蔗场甘蔗样本不能很好地代表入榨甘蔗的质量情况。

表1 蔗场甘蔗与对应蔗丝质量指标对比（%）

为印证上述结果，糖厂在2013/2014（简称13/14，下同）和14/15 2个榨季不同时段重复试验（表2）。2个榨季差值的均值1.30%，甘蔗蔗汁锤度和简纯度均高于蔗丝，与表1试验数据基本一致。表1和表2说明蔗场甘蔗样本的蔗糖分越高，与蔗丝的蔗糖分差距越大。

表2 连续2榨季蔗场甘蔗与蔗丝分析数据累计对比（%）

2.2 甘蔗、蔗丝及报表蔗糖分对比

为了在大型制糖企业大批量生产时验证试验效果，将2个榨季期间甘蔗蔗糖分和蔗丝蔗糖分与当班报表计得的蔗糖分三者进行比较分析，结果见表3和表4。2个榨季蔗场甘蔗蔗糖分数据均最高，为13.60%～16.07%，2个榨季甘蔗蔗糖分高于报表蔗糖分均值，分别为1.85%和1.41%。而蔗丝蔗糖分与报表蔗糖分较接近，2个榨季蔗丝蔗糖分与报表蔗糖分差值的均值分别为0.13%和0.12%，最高差值为0.46%。

表3 13/14榨季蔗糖分对比（%）

表4 14/15榨季蔗糖分对比（%）

2.3 17/18及18/19榨季蔗丝与报表蔗糖分对比

因蔗丝数据生产报表上的蔗糖分接近，可以更准确、及时地反映生产原料的实际质量情况，从15/16榨季开始，糖厂每间隔5 min采集第一座榨机入口高速带处蔗丝约1 kg，1 h后集样约10 kg，带回实验室以小榨机压榨测定蔗糖分，并分析17/18和18/19榨季的蔗丝和报表蔗糖分平均数据，结果见表5，17/18榨季报表蔗糖分均值为12.97%，蔗丝蔗糖分均值为13.16%，均值差为0.19%；18/19榨季报表蔗糖分均值为12.59%，蔗丝蔗糖分均值为12.70%，均值差为0.11%，差值均低于0.30%，说明蔗丝蔗糖分可以很好地反映报表蔗糖分。

3 讨论

蔗场与报表蔗糖分偏差较大的主要原因，是由于样品代表性不高等问题所致［7］。蔗场甘蔗采样受人为因素影响较大，在蔗场采集甘蔗样本，抽取过程中夹杂物已基本排除，而蔗丝采样点在第一座榨机入口，蔗料已经过撕解机破碎并充分混合均匀，蔗丝当中的杂物包含在样品当中，与进入第一座榨机的蔗料状态最为接近。将测定的蔗丝蔗糖分用于糖厂日常分析，结果表明其在制糖工艺指标调整、反映生产计量设备异常、核定生产总收回率等方面均取得很好的应用效果。

3.1 指导制糖工艺指标调整

因生产班报滞后时间约一个班（8 h），测定糖厂当班蔗丝蔗糖分，比生产班报更及时反映生产原料的质量情况，可在当班第一时间发现蔗料质量异常；此外，蔗丝蔗糖分还可根据蔗料质量情况，如蔗糖分、pH、还原糖分等指标及时调整制糖工艺，如当甘蔗质量较差时，通过增加石灰、磷酸等澄清助剂用量，加大硫熏强度提高制糖澄清效率，减少蔗料质量对澄清工艺稳定和清净效率的影响。

3.2 反映生产计量设备异常

在蔗糖实际生产中，曾发现蔗丝蔗糖分与报表蔗糖分持续偏离较大，导致收回、能耗指标出现异常。经核查，发现由于混合汁流量计受蔗汁中杂物及流速影响，混合汁对蔗比高达120%～140%，长期偏离实际水平未能及时发现，报表系统直接根据混合汁和渗透水流量计流量数据推算蔗渣重量、蔗糖分等指标。经校验流量计，并加强设备巡察管理，数据异常问题得以解决。

3.3 准确核定生产总收回率

生产总收回率，是检验生产管理水平的一项重要技术经济指标，通过该指标，可以计算出压榨抽出率、煮炼收回率、未测定损失等指标，以此查定车间消杀、压榨提汁、清净效率、蔗糖转化、废蜜产率、跑冒滴漏等各生产环节关键指标的管控情况，核定生产效能。生产收回率，即成品糖和在制品可制成糖的蔗糖量占蔗料中蔗糖量的重量百分比。根据生产期报糖分守恒，桔水、蔗渣、滤泥和未测定损失与生产总收回率之和等于100%，因此，损失和生产总收回率，二者与蔗糖分息息相关。因此，蔗糖分计量准确，对准确核定生产收回率有积极作用。