施建強(qiáng)

(杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 311215)

引言：大部分飲料的生產(chǎn)都需要添加一定的砂糖，以調(diào)整飲料的口味滿足廣大消費(fèi)著的嗜好。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，生產(chǎn)廠家往往需要根據(jù)市場(chǎng)需求不斷的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)過(guò)程中的能源或原料消耗。而溶糖系統(tǒng)是飲料生產(chǎn)中的能源消耗大戶，傳統(tǒng)的溶糖方式往往是采取間歇式的熱溶糖方式，該方式采取人工倒糖的方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，熱溶糖需要消耗大量的蒸汽，溶解后的糖漿由于儲(chǔ)存的需要還需通過(guò)冷卻水冷卻到常溫保存，因此蒸汽、冰水的消耗很大。連續(xù)式的溶糖把糖與水按照設(shè)定的比例進(jìn)行自動(dòng)供料，溶解、殺菌、濃度控制和糖漿冷卻都是連續(xù)進(jìn)行的，自動(dòng)化程度高，并且可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少能源消耗。

1 傳統(tǒng)的溶糖方式

目前在熱灌裝生產(chǎn)線、超凈灌裝生產(chǎn)線采用的溶糖方式都為間斷式熱溶糖，其主要過(guò)程就是：溶糖罐慢速攪拌溶糖、人工倒糖、蒸汽加熱循環(huán)溶糖、硅藻土過(guò)濾、塔水冰水冷卻；該過(guò)程存在如下缺點(diǎn)：倒糖工勞動(dòng)強(qiáng)度大；間斷式溶糖，效率低，溶糖罐需用兩個(gè)4000L或者1個(gè)6000L以上的才能滿足1條24000瓶/小時(shí)生產(chǎn)線的需求；溶糖過(guò)程由常溫加熱到85度的熱量全部由蒸汽提供，能耗巨大；冷卻過(guò)程糖漿由85度降低到20度全部由塔水、冰水來(lái)冷卻，制冷量消耗也是巨大；隨著飲料原材料價(jià)格上漲、而產(chǎn)品市場(chǎng)售價(jià)反而降低的影響，這就需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)成本，溶糖系統(tǒng)是能耗大戶，通過(guò)改進(jìn)溶糖方式、提高效率是完全有可能降低能耗的，能耗降低了，也就意味這產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低了，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也就加強(qiáng)了。

2 連續(xù)式溶糖系統(tǒng)

連續(xù)溶糖是指糖和水從供料、溶解、殺菌、濃度控制和糖漿冷卻都是連續(xù)進(jìn)行的，該方法生產(chǎn)效率高，全封閉、全自動(dòng)操作，糖漿質(zhì)量好，濃度穩(wěn)定，具體工藝過(guò)程如下：

2.1 計(jì)量與混合：砂糖通過(guò)螺旋輸送器按一定頻率定量供糖，水則由流量計(jì)計(jì)量，進(jìn)水量可按如下公式計(jì)算：

加水量＝（1－設(shè)定糖漿百利度）/設(shè)定糖漿百利度×加糖量

2.2 過(guò)濾分篩：溶解后的糖漿經(jīng)離心泵輸出經(jīng)過(guò)一組篩子過(guò)濾器，溶解后較小顆粒的糖漿可經(jīng)過(guò)濾器后進(jìn)入加熱裝置，較大的砂糖顆粒篩出后回到溶糖罐繼續(xù)溶解；

2.3 加熱溶解：通過(guò)板式換熱器進(jìn)行加熱，使砂糖進(jìn)一步溶解；

2.4 糖度調(diào)整：糖度控制裝置根據(jù)設(shè)定的糖度控制添加水的量，使糖度符合最終要求；

2.5 熱量回收：最終成品熱糖漿經(jīng)熱量回收、冰水冷卻到儲(chǔ)存溫度送至儲(chǔ)罐。

3 溶糖系統(tǒng)的工藝流程：

4 溶糖系統(tǒng)的設(shè)備組成

一套自動(dòng)砂糖喂料系統(tǒng)，包括一臺(tái)砂糖斗，用于砂糖的儲(chǔ)存，帶料位控制以及震動(dòng)器，一臺(tái)螺桿輸送機(jī)，用于砂糖的定量輸送，輸送速度可調(diào)節(jié)；一臺(tái)帶高速分散攪拌的溶糖罐，砂糖與水按設(shè)定比例添加進(jìn)溶糖罐，利用高速分散攪拌器實(shí)現(xiàn)砂糖的快速溶解；一套循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)，包括一臺(tái)衛(wèi)生型離心泵，兩臺(tái)不同過(guò)濾精度的過(guò)濾器，實(shí)現(xiàn)循環(huán)溶糖過(guò)程，保障經(jīng)過(guò)過(guò)濾器2后的糖漿是充分溶解的糖漿；一套多段式熱交換系統(tǒng)，包含一臺(tái)多段式板式換熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)糖漿的加熱、冷卻以及熱量的回收功能；一套糖度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包含一臺(tái)管線混合器、一臺(tái)糖度檢測(cè)儀以及一臺(tái)控制閥，實(shí)現(xiàn)糖漿濃度的自動(dòng)檢測(cè)及控制。

5 溶糖系統(tǒng)的糖度控制：

糖度控制是連續(xù)式溶糖系統(tǒng)的核心技術(shù)，糖度控制的方式和精度直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及最終飲料成品的品質(zhì)。糖度控制主要涉及兩個(gè)方面：

5.1 糖度控制的方法：一般來(lái)說(shuō)只靠控制砂糖螺旋輸送機(jī)的頻率與進(jìn)水的比例并不能達(dá)到穩(wěn)定的糖漿濃度，因?yàn)樵谏疤菑倪M(jìn)入溶糖罐到輸出溶糖罐，溶解是需要一定時(shí)間的，相同批量的砂糖在不同階段溶解的程度會(huì)有一定變化的，因此從溶糖罐輸出的糖漿濃度事實(shí)上并不能衡定，因此需要通過(guò)糖度穩(wěn)定系統(tǒng)根據(jù)在線糖度監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)按需添加一定量的水后才能輸出穩(wěn)定濃度的糖漿。在溶糖罐中溶解的糖漿濃度往往是需要大于設(shè)定輸出糖度的，這樣才能通過(guò)加水的辦法控制最終輸出糖度；

5.2 糖度的在線檢測(cè)：糖度的在線檢測(cè)通常有密度檢測(cè)和折光率檢測(cè)兩種辦法。糖漿的糖度與密度之間的關(guān)系可參考如下表格數(shù)據(jù)，密度檢測(cè)可選用密度儀或高精度的質(zhì)量流量計(jì)。折光率檢測(cè)可選用專用于糖漿檢測(cè)的折光儀，可直接輸出糖度；

5.3 溶糖系統(tǒng)的熱量回收：

連續(xù)式溶糖系統(tǒng)糖漿還是需要加熱溶解的，一般溶解溫度可達(dá)85度，而最終輸出的糖漿成品是利于儲(chǔ)存的常溫糖漿，因此系統(tǒng)通過(guò)采用多段式的板式換熱器，把加熱后的成品糖漿與溶糖所需的進(jìn)水進(jìn)行熱量交換，經(jīng)過(guò)熱量交換后，成品糖漿被冷卻，溶糖進(jìn)水則被加熱，這樣即可以減少冷卻糖漿所需冷卻水的用量，也可以降低進(jìn)水升溫所需的蒸汽耗量。

假設(shè)溶糖系統(tǒng)產(chǎn)量為Q1kg/h，糖度X，溶糖溫度T1度；

根據(jù)糖度可計(jì)算得：

進(jìn)水流量 Q2=（1－X）×Q1kg/h，進(jìn)水溫度為常溫t1度，經(jīng)熱回收后出水溫度假設(shè)為t2度

可估算出回收得熱量為q：水比熱為1kcal/kg.℃

q=Q2×（t2-t1）×1

由此可計(jì)算出經(jīng)熱回收后成品糖漿溫度T2：糖漿比熱為 0.71kcal/kg.℃

T2=T1-q÷Q1÷0.71

通過(guò)設(shè)置合理得換熱面積，預(yù)計(jì)可回收熱量達(dá)60%以上；

結(jié)束語(yǔ)

溶糖系統(tǒng)是飲料生產(chǎn)線上必不可少的組成部分，也是生產(chǎn)線重要的能源消耗、人力消耗大戶，糖漿質(zhì)量的好壞亦是關(guān)系到了最終飲料成品的質(zhì)量穩(wěn)定性，因此連續(xù)式溶糖系統(tǒng)憑借其高度的自動(dòng)化程度、穩(wěn)定的糖度輸出、較低的能源消耗，必將在將來(lái)的飲料生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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