劉 鵬，姜臣威，羅大江，李 勇，賈志弟，馬國(guó)軍，龐宏偉

(安琪酵母(赤峰)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024500)

0 前言

在甜菜制糖生產(chǎn)中，主灰作為清凈的重要工序?qū)χ铺巧a(chǎn)、蔗糖品質(zhì)影響較大。因加灰方式、溫度和時(shí)間的不同，主灰有熱主灰、瞬間冷主灰、半冷(半熱)主灰、長(zhǎng)冷主灰、冷主灰熱反應(yīng)等多種方式。在實(shí)踐中，因冷主灰熱反應(yīng)流程可以得到熱穩(wěn)定性良好、色值較低的糖汁，而普遍為我國(guó)甜菜糖廠所采用。為應(yīng)對(duì)原料甜菜凍化腐爛加工困難的問(wèn)題，一些糖廠繼續(xù)升級(jí)為長(zhǎng)冷主灰熱反應(yīng)工藝流程，在保證加工凍化變質(zhì)甜菜時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，可提高石灰的利用率，降低石灰石的消耗、減輕石灰窯生產(chǎn)負(fù)荷[1]。

我公司現(xiàn)采用的長(zhǎng)冷主灰熱反應(yīng)工藝，通過(guò)保證主灰在較低溫度的反應(yīng)時(shí)間，再輔之以短時(shí)間高溫反應(yīng)，可有利于充分破壞非糖分，具有糖汁色值低、熱穩(wěn)定性好、成品糖色值低的特點(diǎn)。可充分適應(yīng)加工不同品質(zhì)的甜菜，尤其是低含糖、低純度、還原糖含量高、凍化腐爛等低品質(zhì)甜菜的加工需求。

1 工藝的應(yīng)用背景

內(nèi)蒙古地區(qū)因適宜甜菜種植，加之近年來(lái)自治區(qū)及地方政府對(duì)甜菜種植產(chǎn)業(yè)的重視，許多制糖企業(yè)、集團(tuán)到內(nèi)蒙古投資建設(shè)甜菜糖廠，使內(nèi)蒙古制糖企業(yè)呈現(xiàn)專業(yè)化、多元化、集團(tuán)化的格局[2]，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展內(nèi)蒙古地區(qū)已成為我國(guó)重要的制糖產(chǎn)業(yè)基地[3]。

赤峰地區(qū)作為傳統(tǒng)的甜菜種植地區(qū)，糖廠分布密集，各糖廠的原料區(qū)犬牙交錯(cuò)，倒茬困難，對(duì)甜菜品質(zhì)、尤其是甜菜含糖產(chǎn)生了極大影響，實(shí)際上由于連作現(xiàn)象嚴(yán)重等原因影響，據(jù)內(nèi)蒙古糖業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2013年以來(lái)赤峰地區(qū)的甜菜平均含糖均低于內(nèi)蒙古的平均含糖(見圖1)。

圖1 近幾年赤峰地區(qū)與內(nèi)蒙古菜絲平均含糖率對(duì)比Fig.1 Comparison of the average sugar content of cossettes in Chifeng and Inner Mongolia in recent years

我公司制糖生產(chǎn)線自2013年建成投產(chǎn)以來(lái)，甜菜品質(zhì)相對(duì)比較并無(wú)優(yōu)勢(shì)，各項(xiàng)指標(biāo)與優(yōu)質(zhì)產(chǎn)地的甜菜相比存在一定的差距，尤其是在甜菜含糖率指標(biāo)上連續(xù)多年低于14%以下，且仍呈逐年下降趨勢(shì)(見表1)。另外隨著甜菜種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大、機(jī)收比例大幅增加，甜菜保藏及制糖生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，由此帶來(lái)了甜菜破損率及含雜率高、凍化腐爛導(dǎo)致甜菜品質(zhì)下降，出現(xiàn)加工難、損失高、產(chǎn)品質(zhì)量差等一系列問(wèn)題。因此亟需探索有針對(duì)性的工藝流程，以適應(yīng)低品質(zhì)甜菜的加工需求。

表1 2013-2021年我公司甜菜主要指標(biāo)情況Tab.1 Main indicators of our company’s beet from 2013 to 2021

2 工藝流程及指標(biāo)

2017年我公司制糖生產(chǎn)線在擴(kuò)產(chǎn)改造時(shí)，對(duì)主灰工藝流程進(jìn)行了改造。在硬件上，在預(yù)灰后增加一臺(tái)冷主灰槽，將冷主灰反應(yīng)時(shí)間增加到40-50 min，并對(duì)預(yù)灰、熱主灰反應(yīng)溫度、一二碳飽充等工藝指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，形成了符合我公司生產(chǎn)實(shí)際的長(zhǎng)冷主灰熱反應(yīng)流程及控制方法(見圖2)。

圖2 調(diào)整后的主灰流程Fig.2 Adjusted main liming process

3 工藝的應(yīng)用效果

3.1 提高還原糖的破壞率

2017/18生產(chǎn)期改造后還原糖破壞率與改造前對(duì)比增加了15.6%。在2018-2022年的四個(gè)生產(chǎn)期中，還原糖破壞率提高到83.1%-92.8%，與2016/17生產(chǎn)期相比，提高了11.4%以上(見表2)。

表2 改造前后還原糖指標(biāo)對(duì)比Tab.2 Comparison of reducing sugar indicators before and after transformation

3.2 降低糖汁色值在蒸發(fā)過(guò)程的增加幅度

在蒸發(fā)過(guò)程中，2017/18生產(chǎn)期改造后蒸發(fā)過(guò)程糖漿色值增加值為211 IU，增加比例為17.6%，蒸發(fā)糖漿色值增加值較改造前下降57.7%。在以后的四個(gè)生產(chǎn)期中，蒸發(fā)過(guò)程糖漿的色值增加值在108-266 IU,增加比例在8%-22.5%。糖漿色值增加值與2015-2017年的兩個(gè)生產(chǎn)期對(duì)比降幅在54.4%以上(見表3)。

表3 蒸發(fā)過(guò)程色值變化情況Tab.3 Changes in colors during the evaporation process

3.3 抑制糖漿的酸化

工藝流程改造后，由于糖汁的熱穩(wěn)定性提高，對(duì)糖漿的酸化具有明顯的抑制作用，全過(guò)程的PH下降值呈降低趨勢(shì)。以2017/18生產(chǎn)期為例，糖漿在蒸發(fā)及煮糖兩個(gè)過(guò)程中的PH下降值較上一生產(chǎn)期均有所下降，全過(guò)程PH下降值為1.64，PH下降值與上期同比減少24.9%，PH降幅下降了6.6個(gè)百分點(diǎn)(見表4)。

表4 糖漿及廢蜜指標(biāo)變化情況Tab.4 Changes in syrup and final molasses indicators

另一方面由于抑制了糖漿的酸化，主灰工藝改造后廢蜜的PH值均在7以上，從而保證了煮糖的堿性環(huán)境，對(duì)后工段蔗糖的轉(zhuǎn)化具有一定的抑制作用，降低了蔗糖的轉(zhuǎn)化損失。在廢蜜還原糖方面，除2018年、2019年因生產(chǎn)期長(zhǎng)、保藏等原因廢蜜還原糖相對(duì)增加外，其余各生產(chǎn)期均有所降低(見表5)。

表5 各生產(chǎn)期還原糖變化情況Tab.5 Changes in reducing sugars for each grinding season

3.4 降低產(chǎn)品的色值

長(zhǎng)冷主灰熱反應(yīng)工藝流程應(yīng)用后，2017/18生產(chǎn)期在產(chǎn)品色值方面就取得了良好的效果，全期成品糖平均色值為24.4IU，較2016/17生產(chǎn)期下降34%以上，其中符合精制糖色值標(biāo)準(zhǔn)的成品糖占比提升至58.9%，同比增長(zhǎng)35%以上。并且自2017年起，連續(xù)五個(gè)生產(chǎn)期成品糖平均色值均低于25 IU，同時(shí)隨著工藝流程逐漸穩(wěn)定，近三個(gè)生產(chǎn)期，成品糖符合精制糖色值標(biāo)準(zhǔn)的比例均穩(wěn)定在90%以上(見圖3)。

圖3 八個(gè)生產(chǎn)期的成品糖色值指標(biāo)變化情況Fig.3 Changes in colors of finished sugars during eight grinding seasons

3.5 適應(yīng)甜菜品質(zhì)的波動(dòng)

對(duì)比2015-2022年6個(gè)生產(chǎn)期每個(gè)自月下旬的成品糖色值數(shù)據(jù)，在工藝流程改造前的兩個(gè)生產(chǎn)期，隨著生產(chǎn)進(jìn)程的推進(jìn)，甜菜因保藏時(shí)間的增長(zhǎng)、凍化腐爛等原因品質(zhì)下降，造成成品糖的色值指標(biāo)產(chǎn)生波動(dòng)且逐漸升高。工藝流程改造后的各生產(chǎn)期，成品糖色值指標(biāo)值均遠(yuǎn)低于改造前的同期，并且在生產(chǎn)的中后期甚至停機(jī)倒料期間，成品糖色值指標(biāo)均保持在較為穩(wěn)定的水平，并未因甜菜品質(zhì)下降出現(xiàn)整體增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

可見，在生產(chǎn)不同階段，長(zhǎng)冷主灰熱反應(yīng)工藝流程，因甜菜凍化腐爛變質(zhì)等原因造成的品質(zhì)波動(dòng)具有更好的適應(yīng)性。

表6 生產(chǎn)期不同時(shí)期的成品糖色值變化Tab.6 Changes in colors of finished sugars during different periods of the grinding season

續(xù)表6

4 結(jié)論

綜上所述，我公司結(jié)合自身實(shí)際，摸索出長(zhǎng)冷主灰熱反應(yīng)主灰工藝流程和控制方法，并成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。該流程對(duì)不同品質(zhì)甜菜的適應(yīng)性強(qiáng)，在提高糖汁的熱穩(wěn)定性、降低成品色值等方面均有良好的效果。