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)集團良圻制糖有限公司是廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團的標桿企業(yè)，生產(chǎn)的涌泉白砂糖聞名全國。在長期的生產(chǎn)實踐中，煮糖工人積累了豐富的實踐經(jīng)驗，技術(shù)一流，一些廠家前來參觀學習，技術(shù)熟練的工人到別的廠家傳授操作經(jīng)驗。但是，隨著時間的流逝，一批技術(shù)較好的工人已退休或即將退休，新工人沒有太多的實踐經(jīng)驗，言傳身教，師父帶徒弟的效果也不是太好，操作水平有點落差。人工煮糖操作主要依靠操作經(jīng)驗積累，操作人員要根據(jù)生產(chǎn)實踐過程中物料、汽壓、真空度等的變化，隨時調(diào)節(jié)閥門來控制煮煉過程，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。全自動智能煮糖系統(tǒng)可實現(xiàn)煮糖結(jié)晶過程自動控制和信息化管理，系統(tǒng)控制穩(wěn)定，在同等條件下能縮短煮煉時間，提高煮糖結(jié)晶效率，從而實現(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強度和避免人為因素的影響。

2 全自動煮糖的基本原理

全自動智能煮糖系統(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)學模型，按計算結(jié)果自動控制蔗糖晶體生長的過程。

根據(jù)煮糖過程的不同階段，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個部分。煮糖的核心就是控制糖膏母液的過飽和度，把糖液中的蔗糖結(jié)成晶體提取出來。蔗糖晶體的形成和生長，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、采樣時間等數(shù)據(jù)，通過控制算法控制罐內(nèi)的真空閥、蒸汽閥和入料閥的開度，確保糖膏母液過飽和度處于介穩(wěn)區(qū)，最大的養(yǎng)晶速度而不會生成偽晶，同時保障母液水分蒸發(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，通過界面可以觀察各傳感器的物理量和執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)，并下達指令；圖2為煮糖操作配置界面，通過該界面配置相應的子程序；圖3為煮糖各參數(shù)上下限警報設置界面；圖4為煮制糖膏錘度曲線，通過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)自動存儲該罐糖的主要數(shù)據(jù)。從圖1可看出軟件具有實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)瀏覽、自動煮糖控制、手動煮糖控制、警報提示、歷史數(shù)據(jù)瀏覽等功能。

3 自動煮糖效果

自動煮糖系統(tǒng)由中國輕工業(yè)南寧設計工程有限公司研制，2017/2018年榨季在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團良圻制糖有限公司投入應用，在節(jié)水、節(jié)汽、省時、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)上下限警報設置界面

圖4 錘度曲線

圖5 結(jié)晶罐液位曲線

圖6 自動煮糖記錄主要數(shù)據(jù)

表1 人工煮糖數(shù)據(jù)表

表2 自動煮糖數(shù)據(jù)表

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

自動煮糖系統(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行比較，自動煮糖與人工煮糖相比耗時縮短約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（煮糖過程）出現(xiàn)溶砂或起偽晶的現(xiàn)象；同時解決了因加水消除偽晶所造成的耗汽、費時等人工難以克服的問題；煮糖過程均衡、穩(wěn)定，從而優(yōu)化、穩(wěn)定糖膏質(zhì)量，消除人工操作不準確性和不確定性對糖膏質(zhì)量的影響。在煮制過程中有效地控制蒸汽壓力、真空度和物料閥，保證蔗糖晶體生長條件處于最佳狀態(tài)，將所有投入的物料糖分進行充分的回收，提高結(jié)晶率，保證砂糖顆粒均勻，減少煮糖用水，該系統(tǒng)煮糖過程中可以在自動煮糖與人工煮糖兩個工況模式靈活轉(zhuǎn)換，煮糖參數(shù)隨時可以根據(jù)工藝變動靈活進行調(diào)整設置。

4 結(jié)語

自動煮糖系統(tǒng)投入實際生產(chǎn)后，結(jié)果表明該系統(tǒng)不但大大降低工人的勞動強度，操作工易于掌握，其煮煉所得產(chǎn)品白砂糖各項理化指標和感官指標穩(wěn)定，并且提高了效率，減少人工成本，煮煉過程節(jié)省了時間，從而也減少了能耗，有很強的適應能力，非常值得在制糖行業(yè)中進一步推廣應用。