自控型混合汁低温上浮系统的应用分析

谢武装，黄向阳，高俊永，莫柳珍,梁 波

（广州甘蔗糖业研究所，广东 广州 510316）

自控型混合汁低温上浮系统的应用分析

谢武装，黄向阳，高俊永，莫柳珍,梁 波

（广州甘蔗糖业研究所，广东 广州 510316）

文章介绍了自控型混合汁低温上浮系统的主要特点，并结合生产应用情况进行工艺指标对比分析，结果表明，该系统能明显降低硫熏强度，提高糖汁纯度，它为糖汁的高效清净提供了较好的工艺解决参考方案。

自控；低温上浮；应用分析

0 引言

大多数糖厂的混合汁澄清处理工艺是采用亚硫酸法来实现，一般经过一次加热进行硫熏中和处理，温度在55～70℃之间，然后经过二次加热至102℃左右进行沉降分离［1］。但是，混合汁中还含有许多其它非糖成分，如蛋白质会结合钙盐凝聚析出，淀粉会吸水糊化，胶体会逐渐溶解，蔗脂蔗蜡易熔融分散到糖汁中，高温过程也使得蔗汁中的酚类物质逐步分解或缩合成更深色的物质，这些因素最终会造成糖汁过滤性能变差，煮糖结晶过程粘度增大等等问题。为了消除这些不利因素的影响，如何在低温下除去糖汁中的各种悬浮物，得到基本清澈的糖汁，再进行传统的硫熏沉降清净工艺，减少硫熏强度，提高清净质量，成为我们当前需进一步深入研究的课题。

在国内，霍汉镇等［2］［3］人进行了实验研究，在低温下（50～60℃）进行磷浮处理，可以除去大量的有机胶体物质，该技术在3个糖厂的生产应用显示，简纯度较混合汁提高1～1.5度，含钙量较低，胶体除去约50%。但是，由于该技术采用纯手动控制，在助剂添加、过程关键点控制、工艺优化以及系统自动化等方面的限制，还没有达到较理想的浮清效果，但为该项技术工艺与装备的发展提供了较好的研究和应用基础。基于这种应用需求背景的驱动下，广州甘蔗糖业研究所开发出——制糖工业全自控混合汁上浮澄清系统，该技术采用新型的全汁制泡方式，独特的气浮澄清器，结合DCS自动控制系统，进一步提高抗波动能力，可保证混合汁上浮的工艺稳定，方便生产管理。本项目于2012年在广西迁江糖厂（16000吨/日规模）实施，至今已连续使用两个榨季，获得企业和业内的好评。本文以2012/2013年榨季的生产应用情况进行说明该系统主要特点和应用效果。

1 自控型混合汁低温上浮系统的主要特点

1.1 倒锥型气浮澄清器

目前，低温磷浮法除去工艺研究采用的浮清池主要有借鉴传统糖浆上浮系统中正锥型浮升池和平流式浮升池两种，这两种浮清器存在停留时间长、设备死角多、出汁控制不良、易造成酸败、浮渣排出适应性差等缺点，造成低温磷浮这一较好的澄清工艺未能推广开来。针对现有混合汁浮清器设备的缺陷，设计出一种新型气浮澄清器，其底部的主要结构特征是采用倒锥型浮升池体，并带有不间断转动、对浮清汁扰动少的旋转扫帚，解决了气浮澄清过程中糖汁在设备中停留时间长，设备死角多，出汁不佳，浮渣排出适应性差等问题。

1.2 全汁制泡和助剂强制折流混凝箱

低温糖汁浮清效果受制泡器的影响较大，系统采用优化的机械全汁制泡器和助剂强制折流混凝箱，有效泡量丰富、稳定，助剂混凝效果好，有效的保证了浮清效果的稳定性。

1.3 基于DCS系统的糖汁上浮参数监控和工艺管理专用软件

DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，也称为集散控制系统［4］。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

项目针对混合汁上浮工艺控制的多参数特性，开发出基于小型DCS系统的混合汁上浮澄清系统的专用软件，对混合汁流量、混合汁加热温度、助剂添加量及pH值等工艺指标进行实时监控，并通过直观的显示屏实现人机交流，减少人为操作带来的工艺波动等不良澄清效果，进一步提高抗波动能力，保证澄清效果的高度稳定，使现场工艺管理变得科学而简便。

自动控制系统包含三个控制单元，它们分别是：一是糖汁加热温度控制系统；二是糖汁流量均衡控制系统；三是助剂（絮凝剂）添加恒比控制系统；四是pH控制系统。

2 系统在生产中的应用结果分析

该系统在广西迁江糖厂于2012年11月16日投入使用，经现场调试取得较好的浮清效果，获得厂和集团总部的一致满意，为了对该系统进行评估，对生产中分析数据进行整理分析，结果如下表1～2和图1～4所示。

表1 浮清蔗汁和混合汁比较表

图1 浮清蔗汁和混合汁锤度比较

图2 浮清蔗汁和混合汁简纯度比较

图3 浮清蔗汁色值分析

图4 浮清蔗汁和混合汁磷酸值比较

从上表1和图1～4中可以看出，浮清汁较混合汁锤度略有下降，平均降低0.2个锤度，降低率为1.12%；简纯度平均提高2.78AP，提高率为3.22%；色值平均为4153.33IU，除去大量的色素物质；磷酸值平均减少278.5ppm，降低率为86.96%。从分析数据结果可以看出，在混合汁上浮过程中，添加的磷酸、石灰澄清剂发挥了重要作用，混合汁浮清过程除去了大部分的添加物质，且新生成的碳酸钙有强力的吸附性能，浮清汁的色值也较好，减轻了后序硫熏中和过程的操作压力。

为了进一步分析混合汁上浮对成品糖的影响，根据化验室提高的白砂糖数据进行了简单分析，结果如下表2所示。

表2 部分成品白砂糖分析表

从上表2统计数据分析可以看出，在二月份的成品白砂糖平均分析中，还原糖、混浊度和二氧化硫三个指标达到或优于国标白砂糖中精制糖标准（GB 317-2006，国标中对二氧化硫标准为：优级糖≤15，一级糖≤30），蔗糖分、电导灰分和水不溶物达到或优于国标白砂糖（GB 317-2006）中优级糖标准。其中，困扰制糖产品质量的二氧化硫指标大大提高，最高值为16，在统计分析的1249个编号中有29个编号，占2.3%，最低值为3，平均值仅为8.97。可见分析数据中二氧化硫的指标平均优于优级糖要求，产品质量较好。

系统的技术指标完成情况经项目查定专家现场查定，结果如下表3所示。

表3 广西来宾东糖迁江有限公司混合汁上浮澄清系统技术指标完成情况分析表

综上分析，迁江糖厂在2012/2013年榨季，采用混合汁上浮澄清系统进行初步澄清处理，混合汁上浮澄清效果较好，对中和汁快沉工艺稳定和成品白砂糖质量有一定的促进作用，截止发稿，连续应用超过3个榨季，对生产稳定和产品质量有较好的促进作用。

3 小结

通过三个榨季的运行，由于整套设备结构的优化和自控系统的引入，极大地提高了低温磷浮过程的效果稳定性和系统的适应性，降低了硫熏强度，为糖汁的高效清净提供了较好的工艺解决参考方案。

同时，该项技术给糖厂带来了很大的经济效益，其主要表现增加糖分回收，节约硫磺等助剂费用，提高了白砂糖的优级率，减少环境污染。该项技术的普及应用，也对促进制糖工业的技术进步、提升糖厂生产效能、稳定并提高产品质量都有积极作用。因此，制糖工业全自控混合汁上浮澄清系统具有很好的应用前景。

［1］ 陈维钧，许斯欣甘蔗制糖原理与技术（第二分册）［M］2001年1月第1版，P：93-135.

［2］ 霍汉镇现代制糖化学与工艺学［M］2008年1月第1版，P：180-189.

［3］ 霍汉镇制糖工艺与装备的新概念与新实践 ［M］2002年5月，P：208-257.

［4］ 周荣富，陶文英集散控制系统［M］2010年12月第1版.

Analysis of the Auto-control Low Temperature Float System AboutCane Mixed Juice

Xie Wu-zhuang,Huang Xiang-yang,Gao Jun-Yong,Mo Liu-zhen，Liang Bo
（Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute，Guangzhou 510316）

This paper introduces the main characteristics of the Auto-control low temperature float system of the mixed juice. Combined with the production application process indexanalysis，the results showthat the systemcan significantlyreduce the intensity of stoving，improve purity of sugar juice，it provides the sugar juice efficiently clear at better technology solution to reference.

Automatic control，lowtemperature rising，application analysis

TS244.2

B

2095-820X（2016）01-04

2016-02-02

谢武装，男，工程师，主要从事制糖工艺与装备的研发设计，xiewuzhuang2006@163.com。