关键词：甘蔗制糖；生产过程；自动化现状
引言
我国是世界上最大的食糖生产与消费国之一，制糖工业在国民经济中占据着重要地位。目前，甘蔗制糖有两种方法：一种是用亚硫酸法或者碳酸法直接生产白砂糖，也称为一步法；另一种是先利用石灰石法制备原糖，然后将原糖回溶、饱充、蒸发，再次结晶获得精炼糖，也称为两步法。以甘蔗为原料，通过石灰石法生产原糖，再将自制原糖及外购原糖、国储糖等原料精炼制备白砂糖。相比一步法季节性生产的特点，该工艺基本可以做到全年生产，具有很强的优势。
1自动化系统应用现状
1．1压榨自动控制系统
甘蔗糖厂压榨工段主要包括粉碎、渗透、过滤、排汁等工序。在压榨生产过程中，引入自动控制系统的主要作用为:第一，提高甘蔗粉碎效率，节省时间，均衡压榨，全方位检测与控制输蔗机料层厚度;第二，为降低设备的故障率以及维护的复杂性，建议把均衡进榨系统设计成冗余系统或者把它融合到DCS控制系统中;第三，DCS系统所使用的设备都是一些精密元件组成，经不起污染、敲打撞击、强电流冲击以及高温，这就要求建立一个防静电、防震动、防高温的稳压空调控制室。
1．2澄清与蒸发的自动系统
在整个制糖流程中，澄清与蒸发是较为复杂的工段，工艺流程如下:利用混合汁泵将甘蔗汁输送到制炼车间的混合汁箱，再由混合汁箱泵送至加热器进行一次加热处理，经过一次加热后的糖汁泵送至硫熏中和器，形成中和汁进入中和汁箱，中和汁在加热器进行二次加热后，泵送至沉降器进行泥汁分离，经过沉降与过滤处理，将泥汁与滤汁排放到沉降池中，依靠吸滤器的运作获取滤汁和滤泥，直接进行出厂处理，并将加热后的滤汁再泵送到滤汁沉降吸滤器中，沉降分离后的清汁经过加热器三次加热后形成糖浆，输送至糖浆箱待加热煮糖，进入下一道工序。在澄清蒸发过程中，自动化控制系统由糖浆系统与蒸汽系统两部分构成。从自动控制系统的标准要求方面来看，要切保证糖浆系统运行的连贯性，应当在中和汁箱、沉降器与五效蒸发罐等工序环节安装液位监测控制点，全方位动态调控整个生产流程。另外通过对温度的检测，自动控制加热的用汽量，避免人为操作导致加热温度波动过大，影响糖浆的后续煮糖或糖分的转化。
2关键控制点制定及控制管理
甘蔗制糖是以甘蔗作为主要原料，经过多种工序制成白砂糖、粗糖等产品的过程，甘蔗本身是一种禾本科植物，其特性对制糖工艺的影响非常大，成为选择工艺方法的重要依据。甘蔗压榨就是将预处理的甘蔗用料利用压榨机进行压榨，压榨出来的蔗汁中含有很多杂质，必须经过很多道工序对其进行处理，这样才能保证后续工序的正常进行，具体来说，这些工序包括中和硫熏强度、清汁pH和色值、蔗汁的沉降、蔗汁的过滤等。
3甘蔗制糖生产过程自动化现状
3.1清净工段
主要包括蔗汁清净与蒸发浓缩两道工序。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当下，区域内各大制糖企业的蔗汁清净工序流程是预灰—加热—中和—沉降—过滤。蒸发浓缩工序使用的机械设备主要是蒸发管及其附属设备。从某种角度来说，清净生产工序的均衡性与稳定性是衡量原料转化效率的关键指标。而清净工段自动化生产设备配置存在的主要问题为:(1)蒸发罐阀门启停依靠人工操作，存在一定的风险性。一旦技术操作人员出现失误，会导致转停罐时间过长，物料供应、气压控制等主要生产系统出现参数值不规律变化。(2)人工操控快速沉降器等设备，导致设备转速、温度值、流量参数失衡，影响整体过滤效果。(3)生产设备常规仪表功能弱化，各系统扩展功能受限，整体系统运行效率不达标。
3.2煮炼工段
煮炼工段包括结晶、助晶、离心分蜜、成糖和成品包装等主要工序。煮炼工段的主要任务是从糖浆采用结晶的方法将蔗糖分结晶为蔗糖晶体。区内制糖企业均采用间歇法结晶、助晶工艺。离心分蜜普遍使用间歇和连续结合的两种工艺，成品糖的输送、干燥、筛选通常主体设备采用震动输送、干燥、筛选工艺。包装环节主要以电子定量包装称为主。煮炼车间是糖分收回和产品质量、食品安全管控的核心部门，同时也是重点生产平衡控制和终端能源消耗部门。目前大部分企业各煮炼设备、工艺检测点以就地显示仪表及少量常规电测仪表进行测量和显示为主。部分企业配置有糖蜜（糖糊）气送自动控制系统、分蜜机汽压力和温度控制系统、煮糖物料自动稀释PLC控制系统。成品包装环节普遍配置为全电子定量包装称，部分企业开始试用全自动包装系统及配置的堆叠机械手等设备。另外，制糖企业普遍采用人工操作结合常规仪表的方式控制各系糖膏的结晶过程，部分企业开始试验性开发自动煮糖过程的自动控制系统。总体来看各企业煮炼工段自动控制系统配置是生产系统中最薄弱的环节，主要存在如下问题：（1）人工控制的间歇煮糖过程对操作人员的经验、技术水平、责任心等因素要求较高，糖膏指标参数及成品糖理化指标差异较大。糖分收回、设备的有效利用、产品质量、能源消耗等关键指标难以管控。（2）试验开发的自动煮糖控制系统以采集人工煮制糖膏控制过程参数，通过一定的逻辑和控制算法控制相应的执行机构，从而达到模拟人工煮制的目的。目前仅开始了试验和开发的前期工作，需继续试验、开发、完善。（3）大部分制糖企业生产设备配置陈旧以及生产现场条件不完善，特别是成品暴露区域的环境、设备配置条件存在诸多食品安全风险，需进一步实施专项整改完善。（4）试用的自动包装系统存在设备本身或配套系统的问题，生产过程中主要存在糖包输送机与自动包装系统匹配性不佳，糖包在输送过程中容易夹、卡、料斗存量缓冲量不足容易发生满溢、系统未配套的功能设备以及包装袋存在尺寸偏差大、一致性不好影响包装效率的问题。（5）助晶、成品干燥等环节基本没有配置相应的自动控制系统，在一定程度上对糖分收回、产品质量等指标产生不良影响。
3.3生产调度管理系统
在制糖生产线建立和完善多个DCS控制站的基础上配置一套DCS工作站用于生产调度管理，运用DCS系统的通信、联网功能连接各DCS站点，将各站点的主要生产参数集中在生产调度站点进行显示，实现真正意义上的集中管理、分散控制。生产过程的主要参数集中监控，便于及时发现生产过程中的不稳定因素，生产管理人员、生产调度可以随时、随地关注、指导生产控制，提高生产管理效率。
结语
综上所述，制糖生产过程比较复杂，指标繁多，一旦出现产品质量波动，管理人员往往会手忙脚乱，无从下手，短期内产品质量很难得到保证，这种情况下就需要对制糖工艺中的关键控制点进行总结，为制糖过程提供指导。当然影响产品质量因素很多，但抓住关键点，其他指标都是为关键指标服务的，出现质量波动，就可轻易查出哪个关键点异常，层层剥离，解决重点，短期内便可恢复质量。同时以上关键控制点也可作为管理人员榨季日常检查内容，严加管控，相信能把产品质量提到更好水平。
参考文献
[1]霍汉镇.现代制糖工业技术[M].北京：轻工业出版社，1992：19-57.
[2]黄悦刚.论制糖工艺路线的选择及经济分析[J].广西蔗糖，2010(1)：19-21.
论文作者:李敏仪
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：甘蔗论文; 工序论文; 工段论文; 系统论文; 设备论文; 糖浆论文; 生产过程论文; 《科学与技术》2019年16期论文;