二步法生产精炼白砂糖储存结块问题改善的探讨
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摘要：本文分析了白砂糖贮存期间结块的原因，指出：白砂糖结块是由包装温度、砂糖含水量、砂糖颗粒大小及均匀度等多因素影响所致。在此基础上，探讨其解决方案，以为其持续的发展提供更为坚实的数据参考。
关键词：精炼白砂糖 储存管理 结块
中图分类号：TS247 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）10-0077-02
1引言
中国是世界第三产糖大国，广西更是制糖大省，产糖量位于全国的前列，糖业是广西重要的支柱产业。广西东亚精糖厂采用全新的设计理念，引进国内外先进的生产设备，日榨甘蔗能力10000吨，是国内首家采用二步法工艺生产白砂糖的制糖企业。主要生产流程为：第一步采用压榨提汁、石灰法澄清、五效压力-真空蒸发、三系煮糖生产VHP原糖，第二步由原糖回溶、糖浆采用二氧化碳饱冲、糖膏煮制、分蜜、干燥、包装工序组成。该厂立足为客户生产和提供高端产品白砂糖的宗旨，经过持续的发展，其产品质量已得到稳步提高。尽管如此，随着社会的发展和客户要求的不断提高，该厂从07/08年榨季投产以来，一直被产品结块的问题所困扰，结块投诉的问题呈逐年上升趋势。结块是白砂糖颗粒结聚在一起变硬成块，这个问题在国内外屡见不鲜，对糖业的影响非常大。对于采用碳酸法饱冲脱色生产的精炼白砂糖，其结块尤其严重，已成为产品质量方面的重要影响因素。
蔗糖具有吸潮的特性，白砂糖（蔗糖含量达99.65%以上）晶粒内的水分和空气中的水分不平衡，导致空气中的水分进入晶粒里去，或水分从晶粒跑到空气里去，形成结块。造成以上现象的因素很多，归纳起来主要有以下几点：（1）环境温湿度的变化。尤其是在温度变化大时，空气的湿度伴随着变化，使糖晶粒水分和环境水分平衡产生波动，晶粒表面吸潮造成结块。这在冷热交替的天气体现尤其明显。（2）白砂糖装包温度的影响。装包温度高，在入库储存过程中温度下降，伴随着晶粒水分继续蒸发在包装袋内面产生水珠，局部糖晶粒吸潮形成结块。（3）糖晶粒干燥时间。干燥时间不充分，晶格内水分蒸发不完全，装包后的晶粒在包装内袋存在继续蒸发水分现象，蒸发水分被晶粒表面吸收而出现结块。（4）糖晶粒的颗粒度。晶粒大小以及均匀度决定包装后糖在内袋的接触面积大小，晶粒大而且均匀，晶粒接触面积少，晶粒小或不均匀，由于晶粒表面接触面积增加，出现水分不平衡波动时糖晶粒表面吸潮，增加结块风险。（5）储存时间的影响。随着时间的延长，糖包互相挤压，以及储存环境条件的交替变化，如经历雨天、酷热天、早晚温差及不同时间段的温差，出现多次水分不平衡，也能使晶粒结块的程度增强。
3 精炼白砂糖储存结块改善与发展
3.1 该厂干燥设备配置及运行情况简介
该厂回溶原糖能力750吨/日。干燥设备配置情况：为一台干燥能力为30吨滚筒干燥机、一台冷却能力为30吨/日的流化床。以下是设备改进前运行情况如图1。
各点的运行参数如表1。
存在问题：（1）一般糖厂产品装包温度控制为38℃以下，实际装包温度高于控制值较大；（2）干燥时间低于设备设计值，导致干燥不够充分，装包后砂糖晶粒内水分继续蒸发。（3）储存不到10天就存在轻微结块，其中以幼砂糖尤为严重。粒径小于0.6mm的幼砂糖结块尤其严重，储存2个月结块硬度不能用摔包方法处理使白砂糖松散。
3.2 精炼白砂糖干燥改善方案的构思
为解决以上问题，并达到延长白砂糖结块时间的目的，于2013年对干燥系统提出优化的方案设计如表2。
通过对工艺设备加以改善，同时优化其储存的流程，改善仓库条件，对仓库进行先进先出原则，达到延长储存时间、减少结块的目的。
3.3 干燥系统改善前后对比
干燥系统改善后，经过一段时间运行，其实施结果如表3。
3.4 干燥系统改善后运行效果的对比分析
通过两个榨季干燥系统的运行对比：13/14榨季滚筒干燥机提高热风干燥温度，将其温度提高至88-90℃后，砂糖晶粒水分平均在0.032%，比12/13榨季平均水分0.034%有所降低。同时白砂糖在干燥机内停留时间延长，使砂糖晶粒内水分干燥更加充分了，提供冷干空气进入流化床冷却白砂糖，使砂糖装包温度比12/13榨季降低，榨季期接近设计目标值，对砂糖装包后入仓储存结块有所改善。仓库储存结块跟踪情况如下。
（1）颗粒度0.60mm以下的幼砂糖库存10～15天出现轻微结块，比12/13榨季储存7～10天出现轻微结块有所延长。幼砂糖存放20天出库白砂糖糖包部分需要摔包处理，12/13榨季储存15天后部分需要摔包处理。储存50天结块硬度不能用摔包方法处理使白砂糖松散。
（2）颗粒度0.6mm以上的中砂糖入库后储存30天出现轻微结块，12/13榨季该类糖储存15天出现轻微结块。部分中砂糖储存3个月只有假性结块。
（3）13/14榨季同期出库白砂糖数量接近，客户投诉数量明显减少。客户投诉5起，比12/13榨季同期客户投诉18起大幅减少。
（4）白砂糖出库需要进行摔包处理同期比也明显减少。如表4所示。
从装包温度记录来分析，13/14榨季最高的装包温度为52℃，与去年同期对比，榨季期间基本较为接近，进入炼糖期由于外部气温上升，由于今年投入了除湿机与冷冻机，白糖温度比去年低2℃左右，大部分在45℃上下波动。13/14榨季的干燥热风温度在85～90℃，12/13榨季75～80℃。
3.5 精炼白砂糖储存结块的改善方法的探讨
（1）从其颗粒方面入手改善和预防。从以上对比分析可以知道，通过对设备进行改造及控制适当的参数，对白砂糖结块有明显改善，特别是颗粒度大于0.6mm孔径的中砂糖，结块时间明显延长。但从颗粒孔径小于0.6mm的幼砂糖试验跟踪看，结块情况不容乐观，储存50天已经不能用普通的摔包方法处理使其松散度能够达到要求，原因是该厂13/14榨季根据客户需要，必须生产大量的幼砂糖，而且幼砂糖颗粒孔径小于0.45mm所占比例平均为26.25%，对比12/13榨季的所占比例18.12%明显增加，因此幼砂糖结块情况没有改善，从这也说明颗粒越小，越容易结块。为预防幼砂糖结块，笔者认为可以从以下两个方面入手：①控制好糖的结晶，尽可能使糖晶粒形状规则。如果糖晶粒不规则，晶粒易断，所含水分比规则的晶粒多2～3倍。②尽可能的把糖粉分离出来。因为小颗粒糖粉更容易吸收水分，糖粉中细小晶粒吸潮将较大的糖晶粒连接起来而使结块加重。
（2）从控制湿度和温度方面入手改善和预防。下面是某二步法糖厂进行的导致白砂糖结块的水分、湿度和温度的差别的研究。①白砂糖样本情况：A样为分蜜后干燥之前包装的白砂糖，温度40～45℃、水分0.250%；B样为干燥之后包装的白砂糖，温度45～50℃、水分0.040%；C样为干燥冷却之后包装的白砂糖，温度25℃、水分0.008%。②试验流程：用糖袋包装的以上三类白砂糖，25kg/袋每10包叠放，在温度为25℃、相对湿度为52%恒温恒湿控制室内存放三个月，每七天分析其湿度和出现的情况特征。③结果如下：A样结块严重，水分含量下降到0.06%； B、C样本均无结块，B、C样本在储存过程水分平衡到基本一致。
从以上试验可以看出，白砂糖在密闭容器内控制一定的湿度温度可以达到预防结块的目的。目前普遍的做法是白砂糖在干燥之后经过降温，然后存放在密闭式的仓库内，并控制温度约25℃、相对湿度60%，消除存放白砂糖逐渐释放的水分，达到预防结块目的。
另外在仓库管理方面，从控制湿度和温度方面入手预防精炼白砂糖结块，有以下几个方面可以加以应用：（1）使用可以防止水蒸汽渗透的包装袋来包装。（2）装卸白砂糖应该在相对湿度60%以下进行，超过60%应该在仓库内进行装卸。（3）采用先进先出的原则进行出入仓，减少在仓库存放时间。（4）定期进行翻包，在白砂糖包装未完全硬化时使用外力使其松散。
4 结语
吸潮是蔗糖的特性，白砂糖储存结块一直是制糖行业比较难解决的问题，笔者探讨的以上许多方法，很多已经在糖厂应用，但应用的效果各有不同，但这是我们的一些应用和试验的经验，在国内精炼糖厂增加，生产精制幼砂糖量加大，结块问题更加凸显这个大环境下，希望能够给大家提供一点参考。
参考文献
[1]朱少明.白砂糖结块问题的探讨.甘蔗糖业，1982.（1）：2.
[2]杨海耀.白砂糖贮存过程中增色和结块问题初探[J].广州食品工业科技，20 03.（1）：38-40.
[3]霍汉镇.《制糖工艺与装备的新概念与新实践》.全国甘蔗糖业信息中心，2002.