方 俊，莫友桓，梁有發(fā)，李盛鵬，譚 銳，蔡卓麗

（廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)良圻制糖有限公司，廣西 南寧 530317）

1 前言

廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)良圻制糖有限公司是廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)的標(biāo)桿企業(yè)，生產(chǎn)的涌泉白砂糖聞名全國(guó)。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，煮糖工人積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)一流，一些廠家前來(lái)參觀學(xué)習(xí)，技術(shù)熟練的工人到別的廠家傳授操作經(jīng)驗(yàn)。但是，隨著時(shí)間的流逝，一批技術(shù)較好的工人已退休或即將退休，新工人沒(méi)有太多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，言傳身教，師父帶徒弟的效果也不是太好，操作水平有點(diǎn)落差。人工煮糖操作主要依靠操作經(jīng)驗(yàn)積累，操作人員要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中物料、汽壓、真空度等的變化，隨時(shí)調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)控制煮煉過(guò)程，存在操作者水平差異、人工操作的偶然性及工況變化等不確定因素，影響糖膏的結(jié)晶率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。全自動(dòng)智能煮糖系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)煮糖結(jié)晶過(guò)程自動(dòng)控制和信息化管理，系統(tǒng)控制穩(wěn)定，在同等條件下能縮短煮煉時(shí)間，提高煮糖結(jié)晶效率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高煮煉收回率和白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量，減輕煮糖工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和避免人為因素的影響。

2 全自動(dòng)煮糖的基本原理

全自動(dòng)智能煮糖系統(tǒng)的基本原理是采集糖膏溫度、錘度、糖膏液位、真空度、蒸汽壓力、蒸汽溫度等數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，按計(jì)算結(jié)果自動(dòng)控制蔗糖晶體生長(zhǎng)的過(guò)程。

根據(jù)煮糖過(guò)程的不同階段，可將控制程序分為建真空、暖管暖罐、抽種、整理、養(yǎng)晶、濃縮、卸糖、洗罐8個(gè)部分。煮糖的核心就是控制糖膏母液的過(guò)飽和度，把糖液中的蔗糖結(jié)成晶體提取出來(lái)。蔗糖晶體的形成和生長(zhǎng)，受糖液的錘度、純度、黏度及溫度等條件所影響。因此，為了保證蔗糖晶體的生長(zhǎng)條件穩(wěn)定，采集煮糖罐溫度、真空度、蒸汽壓力、錘度、結(jié)晶罐液位、采樣時(shí)間等數(shù)據(jù)，通過(guò)控制算法控制罐內(nèi)的真空閥、蒸汽閥和入料閥的開(kāi)度，確保糖膏母液過(guò)飽和度處于介穩(wěn)區(qū)，最大的養(yǎng)晶速度而不會(huì)生成偽晶，同時(shí)保障母液水分蒸發(fā)與蔗糖沉積速度平衡，使液位和錘度呈一定的斜率平穩(wěn)逐步濃上。

圖1為系統(tǒng)的控制主界面，通過(guò)界面可以觀察各傳感器的物理量和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，并下達(dá)指令；圖2為煮糖操作配置界面，通過(guò)該界面配置相應(yīng)的子程序；圖3為煮糖各參數(shù)上下限警報(bào)設(shè)置界面；圖4為煮制糖膏錘度曲線，通過(guò)曲線知道該罐糖膏的煮煉穩(wěn)定情況；圖5為煮煉糖膏液位曲線；圖6為系統(tǒng)每煮一罐糖，系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)該罐糖的主要數(shù)據(jù)。從圖1可看出軟件具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)瀏覽、自動(dòng)煮糖控制、手動(dòng)煮糖控制、警報(bào)提示、歷史數(shù)據(jù)瀏覽等功能。

3 自動(dòng)煮糖效果

自動(dòng)煮糖系統(tǒng)由中國(guó)輕工業(yè)南寧設(shè)計(jì)工程有限公司研制，2017/2018年榨季在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)良圻制糖有限公司投入應(yīng)用，在節(jié)水、節(jié)汽、省時(shí)、提糖等方面有顯著的效果。

圖1 軟件主界面

圖2 軟件子程序

圖3 煮糖各參數(shù)上下限警報(bào)設(shè)置界面

圖4 錘度曲線

圖5 結(jié)晶罐液位曲線

圖6 自動(dòng)煮糖記錄主要數(shù)據(jù)

表1 人工煮糖數(shù)據(jù)表

表2 自動(dòng)煮糖數(shù)據(jù)表

為了檢驗(yàn)該系統(tǒng)甲糖膏煮煉效果，在同一物料來(lái)源相同的條件下，采用人工操作煮糖及全自動(dòng)智能煮糖各取20罐糖膏數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)列表如表1、表2所示。6#罐為自動(dòng)煮糖，5#罐為純手動(dòng)人工操作煮糖。

自動(dòng)煮糖系統(tǒng)煮煉的糖膏錘度均＞95°Bx，有18罐糖膏的膏蜜純度差＞22.8AP，再取其技術(shù)參數(shù)平均值與同期5#罐的20罐人工煮糖平均值進(jìn)行比較，自動(dòng)煮糖與人工煮糖相比耗時(shí)縮短約25分鐘左右，甲原蜜有0.8AP左右的降幅。

6#罐采用自動(dòng)煮糖系統(tǒng)后，煮糖各段工序得以較精確的控制，避免了（煮糖過(guò)程）出現(xiàn)溶砂或起偽晶的現(xiàn)象；同時(shí)解決了因加水消除偽晶所造成的耗汽、費(fèi)時(shí)等人工難以克服的問(wèn)題；煮糖過(guò)程均衡、穩(wěn)定，從而優(yōu)化、穩(wěn)定糖膏質(zhì)量，消除人工操作不準(zhǔn)確性和不確定性對(duì)糖膏質(zhì)量的影響。在煮制過(guò)程中有效地控制蒸汽壓力、真空度和物料閥，保證蔗糖晶體生長(zhǎng)條件處于最佳狀態(tài)，將所有投入的物料糖分進(jìn)行充分的回收，提高結(jié)晶率，保證砂糖顆粒均勻，減少煮糖用水，該系統(tǒng)煮糖過(guò)程中可以在自動(dòng)煮糖與人工煮糖兩個(gè)工況模式靈活轉(zhuǎn)換，煮糖參數(shù)隨時(shí)可以根據(jù)工藝變動(dòng)靈活進(jìn)行調(diào)整設(shè)置。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)煮糖系統(tǒng)投入實(shí)際生產(chǎn)后，結(jié)果表明該系統(tǒng)不但大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，操作工易于掌握，其煮煉所得產(chǎn)品白砂糖各項(xiàng)理化指標(biāo)和感官指標(biāo)穩(wěn)定，并且提高了效率，減少人工成本，煮煉過(guò)程節(jié)省了時(shí)間，從而也減少了能耗，有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，非常值得在制糖行業(yè)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。