长冷主灰热反应工艺加工低品质甜菜的应用效果

刘 鹏，姜臣威，罗大江，李 勇，贾志弟，马国军，庞宏伟

(安琪酵母(赤峰)有限公司，内蒙古 赤峰 024500)

0 前言

在甜菜制糖生产中，主灰作为清净的重要工序对制糖生产、蔗糖品质影响较大。因加灰方式、温度和时间的不同，主灰有热主灰、瞬间冷主灰、半冷(半热)主灰、长冷主灰、冷主灰热反应等多种方式。在实践中，因冷主灰热反应流程可以得到热稳定性良好、色值较低的糖汁，而普遍为我国甜菜糖厂所采用。为应对原料甜菜冻化腐烂加工困难的问题，一些糖厂继续升级为长冷主灰热反应工艺流程，在保证加工冻化变质甜菜时产品质量的同时，可提高石灰的利用率，降低石灰石的消耗、减轻石灰窑生产负荷[1]。

我公司现采用的长冷主灰热反应工艺，通过保证主灰在较低温度的反应时间，再辅之以短时间高温反应，可有利于充分破坏非糖分，具有糖汁色值低、热稳定性好、成品糖色值低的特点。可充分适应加工不同品质的甜菜，尤其是低含糖、低纯度、还原糖含量高、冻化腐烂等低品质甜菜的加工需求。

1 工艺的应用背景

内蒙古地区因适宜甜菜种植，加之近年来自治区及地方政府对甜菜种植产业的重视，许多制糖企业、集团到内蒙古投资建设甜菜糖厂，使内蒙古制糖企业呈现专业化、多元化、集团化的格局[2]，经过多年发展内蒙古地区已成为我国重要的制糖产业基地[3]。

赤峰地区作为传统的甜菜种植地区，糖厂分布密集，各糖厂的原料区犬牙交错，倒茬困难，对甜菜品质、尤其是甜菜含糖产生了极大影响，实际上由于连作现象严重等原因影响，据内蒙古糖业协会统计资料显示，2013年以来赤峰地区的甜菜平均含糖均低于内蒙古的平均含糖(见图1)。

图1 近几年赤峰地区与内蒙古菜丝平均含糖率对比Fig.1 Comparison of the average sugar content of cossettes in Chifeng and Inner Mongolia in recent years

我公司制糖生产线自2013年建成投产以来，甜菜品质相对比较并无优势，各项指标与优质产地的甜菜相比存在一定的差距，尤其是在甜菜含糖率指标上连续多年低于14%以下，且仍呈逐年下降趋势(见表1)。另外随着甜菜种植规模的不断扩大、机收比例大幅增加，甜菜保藏及制糖生产时间延长，由此带来了甜菜破损率及含杂率高、冻化腐烂导致甜菜品质下降，出现加工难、损失高、产品质量差等一系列问题。因此亟需探索有针对性的工艺流程，以适应低品质甜菜的加工需求。

表1 2013-2021年我公司甜菜主要指标情况Tab.1 Main indicators of our company’s beet from 2013 to 2021

2 工艺流程及指标

2017年我公司制糖生产线在扩产改造时，对主灰工艺流程进行了改造。在硬件上，在预灰后增加一台冷主灰槽，将冷主灰反应时间增加到40-50 min，并对预灰、热主灰反应温度、一二碳饱充等工艺指标进行调整，形成了符合我公司生产实际的长冷主灰热反应流程及控制方法(见图2)。

图2 调整后的主灰流程Fig.2 Adjusted main liming process

3 工艺的应用效果

3.1 提高还原糖的破坏率

2017/18生产期改造后还原糖破坏率与改造前对比增加了15.6%。在2018-2022年的四个生产期中，还原糖破坏率提高到83.1%-92.8%，与2016/17生产期相比，提高了11.4%以上(见表2)。

表2 改造前后还原糖指标对比Tab.2 Comparison of reducing sugar indicators before and after transformation

3.2 降低糖汁色值在蒸发过程的增加幅度

在蒸发过程中，2017/18生产期改造后蒸发过程糖浆色值增加值为211 IU，增加比例为17.6%，蒸发糖浆色值增加值较改造前下降57.7%。在以后的四个生产期中，蒸发过程糖浆的色值增加值在108-266 IU,增加比例在8%-22.5%。糖浆色值增加值与2015-2017年的两个生产期对比降幅在54.4%以上(见表3)。

表3 蒸发过程色值变化情况Tab.3 Changes in colors during the evaporation process

3.3 抑制糖浆的酸化

工艺流程改造后，由于糖汁的热稳定性提高，对糖浆的酸化具有明显的抑制作用，全过程的PH下降值呈降低趋势。以2017/18生产期为例，糖浆在蒸发及煮糖两个过程中的PH下降值较上一生产期均有所下降，全过程PH下降值为1.64，PH下降值与上期同比减少24.9%，PH降幅下降了6.6个百分点(见表4)。

表4 糖浆及废蜜指标变化情况Tab.4 Changes in syrup and final molasses indicators

另一方面由于抑制了糖浆的酸化，主灰工艺改造后废蜜的PH值均在7以上，从而保证了煮糖的碱性环境，对后工段蔗糖的转化具有一定的抑制作用，降低了蔗糖的转化损失。在废蜜还原糖方面，除2018年、2019年因生产期长、保藏等原因废蜜还原糖相对增加外，其余各生产期均有所降低(见表5)。

表5 各生产期还原糖变化情况Tab.5 Changes in reducing sugars for each grinding season

3.4 降低产品的色值

长冷主灰热反应工艺流程应用后，2017/18生产期在产品色值方面就取得了良好的效果，全期成品糖平均色值为24.4IU，较2016/17生产期下降34%以上，其中符合精制糖色值标准的成品糖占比提升至58.9%，同比增长35%以上。并且自2017年起，连续五个生产期成品糖平均色值均低于25 IU，同时随着工艺流程逐渐稳定，近三个生产期，成品糖符合精制糖色值标准的比例均稳定在90%以上(见图3)。

图3 八个生产期的成品糖色值指标变化情况Fig.3 Changes in colors of finished sugars during eight grinding seasons

3.5 适应甜菜品质的波动

对比2015-2022年6个生产期每个自月下旬的成品糖色值数据，在工艺流程改造前的两个生产期，随着生产进程的推进，甜菜因保藏时间的增长、冻化腐烂等原因品质下降，造成成品糖的色值指标产生波动且逐渐升高。工艺流程改造后的各生产期，成品糖色值指标值均远低于改造前的同期，并且在生产的中后期甚至停机倒料期间，成品糖色值指标均保持在较为稳定的水平，并未因甜菜品质下降出现整体增长的趋势。

可见，在生产不同阶段，长冷主灰热反应工艺流程，因甜菜冻化腐烂变质等原因造成的品质波动具有更好的适应性。

表6 生产期不同时期的成品糖色值变化Tab.6 Changes in colors of finished sugars during different periods of the grinding season

续表6

4 结论

综上所述，我公司结合自身实际，摸索出长冷主灰热反应主灰工艺流程和控制方法，并成功应用于生产实践。该流程对不同品质甜菜的适应性强，在提高糖汁的热稳定性、降低成品色值等方面均有良好的效果。