新疆甜菜制糖產業發展現狀

◎ 陳文江，李海洋，尹成海，劉曉雙，張宏文，王 磊

（1.新疆綠原糖業有限公司，新疆 庫爾勒 841000；

食糖是人類生活不可缺少的必需品，也是重要的輕工業原料。從食糖的種類分析，食糖分為甘蔗糖和甜菜糖兩種。從地理氣候條件分析，甘蔗種植主要集中于熱帶、亞熱帶地區，而甜菜種植主要集中在歐洲、日本、美國北部、加拿大以及中國北部地區。中國、美國、日本、巴基斯坦等同時生產甘蔗糖以及甜菜糖[1]。我國甜菜現主要分布于北緯40°以北，主要分布在東北、華北、西北3個產區。新疆、黑龍江、內蒙古是全國前3大甜菜產區，甜菜種植面積占全國甜菜面積的90%以上，甜菜總產量占全國甜菜的近90%。新疆甜菜種植面積雖然僅占全國的25%，但甜菜糖產量則超過全國50%。2019—2020年榨季新疆產糖58萬t，已然成為我國第二大甜菜糖產區，僅次于內蒙古產區[2]。

1 新疆地區甜菜種植的產業優勢

（1）自然條件適宜。新疆熱量資源充足，日照時間長，晝夜溫差大，灌溉條件好，土壤肥沃，病蟲害較輕，對甜菜生長發育和糖分積累極為有利。

（2）傳統支柱產業。20世紀70年代中期，甜菜種植開始明顯增加，從原來的瑪納斯、石河子、沙灣地區向伊犁等北部地區和庫爾勒等南部地區發展。目前，新疆不少制糖企業躋身世界500強之列，實力雄厚。

（3）國家和地方政府支持。近10年來，新疆糖業企業對甜菜的采購是企業與農戶協商確定的。2011年10月，《國家發展改革委關于完善糖料收購價格政策的通知》將新疆甜菜收購價與糖價掛鉤，兼顧制糖企業和農戶的利益，讓農戶在一段時間內從糖價上漲中受益。隨著國家產業政策的調整，全國甜菜總種植面積大幅減少，而新疆甜菜種植面積近年來顯著增加，產地正由東向西，新疆逐漸取代東部產區成為我國甜菜主產區[3]。

2 甜菜制糖工藝流程

制糖是從甘蔗或甜菜等含糖植物中提取蔗糖的過程。甜菜的塊莖薄壁組織的細胞液中含有12%～18%的蔗糖和一些可溶性非糖（包括含氮和無氮有機物、礦物質），即糖汁。制糖工藝是將糖汁通過滲透或壓榨的方式提取出來，然后除去非糖成分，得到成品。制糖主要工藝流程如圖1所示。

圖1 制糖工藝流程圖

（1）提汁。甜菜必須先經過預處理和粉碎，然后提取滲出液。

（2）清凈。糖汁在濃縮結晶前應進行清凈，以盡可能去除非糖分，以免使糖變質，造成糖蜜浪費和糖分損失。

（3）蒸發。為了使糖汁在煮糖前濃縮，需要采用多效蒸發工藝，糖汁蒸發時，蔗糖、還原糖及其他糖分在溫度、pH值以及濃縮等條件的影響下會發生一系列的化學變化。

（4）煮糖。將糖漿泵入煮糖罐中，繼續真空加熱蒸發。

（5）結晶。糖漿蒸發濃縮至一定過飽和度后，可加入糖粉結晶。

（6）分蜜。隨后繼續加入糖漿或糖蜜，使晶粒逐漸長大，直到全罐內形成含晶率和母液濃度都符合規定的糖膏，即可分離放罐。

（7）干燥。放出的餡料經輔助結晶容器流入分蜜機，通過離心力分離母液，機內殘留的砂糖用水洗滌，出料干燥后即為成品[4]。

3 新疆甜菜制糖產業發展

3.1 新疆甜菜生產產業化

在新疆甜菜產業發展過程中，形成了一種獨特的產業化體系。這種體系以制糖企業為主導，以甜菜種植戶為主體，以高校、科研機構為支撐，這種產業產銷體系以其獨特的優勢為甜菜產業的產業化經營創造了條件。在食糖市場，制糖企業在制定企業戰略、制糖和甜菜生產計劃、組織相應的營運資金以及形成甜菜生產、收購、加工和銷售的完整供應鏈等方面發揮主導作用[5]。

在甜菜生產供應鏈中，種子、化肥、農藥等生產資料的供應渠道多元化，糖業企業和各類農資企業可以隨時為生產者提供相關的生產資料。甜菜種植者可以在不違反協議規定的情況下自由選擇生產材料，擁有自主生產權。在甜菜生產中，制糖企業和科研院所為種植者提供技術指導。甜菜種植者采用自主實用的種植技術實施生產經營，在甜菜銷售環節，甜菜種植者將甜菜送到糖廠或采購地[6]。

3.2 制糖控制系統的發展

為適應現代化生產的需要、提高產品產量、穩定產品質量、生產多種糖類、降低生產成本，同時完善公司生產管理，在制糖過程中充分利用了自動化技術。

針對目前糖煮過程控制管理存在的不足，李松等人采用先進的DCS技術和高精度自動檢測儀器，提供了一系列全自動糖煮過程控制系統，可有效提高糖煮過程的控制和管理水平，有效提高煮糖過程的可控性和可靠性，提高經濟性，減少操作失誤，降低事故率[7]。韋如其等提出了一種蔗糖廠間歇糖煮罐自動控制系統，具有沸騰結晶效率高、勞動強度低、自動化水平高、事故率低、可靠性和安全性高等優點[8]。梁繁貴等提出了一種糖煮沸自動控制系統，通過模塊化控制自動實現糖煮過程的抽真空工序、入底料工序、濃縮底料工序、投粉工序、起晶工序、固晶工序、養晶工序、糖膏整理工序、糖膏濃縮工序、煮水等待工序、放糖工序及洗灌工序的自動控制；糖煮過程的自動控制啟動后，只需啟動底料過程并確認運行，控制程序將根據設定的糖煮參數和煮糖過程執行每個工藝步驟，直到最后一道工序[9]。

3.3 甜菜間接式結晶控制系統

新疆綠原糖業有限公司運用了一種甜菜糖間接式結晶自動控制系統，其原理如圖2所示。該系統利用控制柜的PLC與智能煮糖罐的傳感器進行實時檢測與控制整個結晶過程，并通過大數據實時輸出最佳結晶參數，通過壓力傳感器、溫度傳感器分別測得壓力與溫度值并通過PLC控制真空調節閥的開關來控制壓力與溫度，最終通過錘度傳感器測得甜菜的錘度從而代替人工檢測實現甜菜糖間接式結晶自動控制，實現精準快速的數據傳遞，使制糖企業管理人員在第一時間對關鍵的生產崗位、重要的生產工段進行數據收集、生產控制。系統可以記錄一段時期內的生產數據，通過系統數據查詢，大數據分析，可以進一步優化生產工藝，提高效益[10]。

圖2 甜菜糖結晶自動控制系統圖

4 結語

新疆是我國重要的甜菜糖產區，其甜菜制糖產業具有巨大的優勢，新疆甜菜生產已經實現產業化，控制系統為優化新疆甜菜制糖工藝、提高制糖效益提供了基礎。通過調研，對新疆制糖產業提出以下建議。①選用合理的地域建立甜菜制糖廠。②提高制糖工藝水平。③開發新的高效煮糖控制系統。