Способ автоматического управления процессом клерования сахара и система автоматического управления для осуществления этого способа

Способ автоматического управления процессом клерования сахара и система автоматического управления для осуществления этого способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано для управления процессом клерования сахара-сырца.

Известны способ и система автоматического управления процессом клерования сахара в горизонтальной секционной клеровочной мешалке непрерывного действия и мешалке-сборнике (Волошин З.С., Макаренко Л.П., Рокитский А.А., Янковский П.В. Автоматизация свеклосахарного производства. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - С.167-169). Способ предусматривает изменение расхода клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки в зависимости от уровня клеровки в мешалке-сборнике. Система включает датчик уровня в мешалке-сборнике, датчик концентрации клеровки и регулятор подачи клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки.

Недостатками данных способа и системы являются невысокое качество клеровки, поскольку в нее переходят все редуцирующие вещества сахара-сырца, а также невысокая точность стабилизации заданного уровня концентрации клеровки, т.к. управление расходом клерующего раствора проводится по изменению уровня клеровки в мешалке-сборнике, а уровень корректируется по концентрации клеровки. В результате система автоматического управления характеризуется излишней инерционностью: период от момента изменения концентрации в готовой клеровке до момента проявления корректирующего эффекта включает в себя не только время пребывания клеровки в клеровочной мешалке (около 15-17 мин), но и продолжительность наполнения мешалки-сборника на некоторый объем (т.е. еще 5-10 мин в зависимости от расхода клеровки и чувствительности датчика уровня).

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества клеровки за счет создания наиболее благоприятных условий для разложения редуцирующих веществ и повышение стабильности концентрации клеровки.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления процессом клерования сахара в горизонтальной секционной клеровочной мешалке непрерывного действия и мешалке-сборнике, предусматривающем изменение расхода клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки в зависимости от уровня клеровки в мешалке-сборнике, новым является то, что изменение расхода клерующего раствора осуществляют с учетом концентрации клеровки в мешалке-сборнике, причем в те секции клеровочной мешалки, в которых концентрация сухих веществ не превышает 18%, подают известковое молоко и регулируют его подачу так, чтобы рН клеровки в этих секциях составлял 10,8-11,2, а подачу сахара в клеровочную мешалку прекращают при достижении уровня клеровки в мешалке-сборнике определенной величины. В системе автоматического управления процессом клерования сахара в горизонтальной секционной клеровочной мешалке непрерывного действия и мешалке-сборнике, включающей датчик уровня в мешалке-сборнике, датчик концентрации клеровки и регулятор подачи клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки, новым является то, что датчик концентрации клеровки установлен в мешалке-сборнике и каждая секция клеровочной мешалки, кроме последней, снабжена патрубком для подачи известкового молока, датчиком рН и датчиком концентрации сухих веществ, при этом система снабжена последовательно соединенными клапаном для прекращения подачи сахара в клеровочную мешалку и регулятором, вход которого подключен к датчику уровня, установленному в мешалке-сборнике, причем последний связан с регулятором подачи клерующего раствора в первую секцию посредством задающего устройства, ко второму входу которого подключен датчик концентрации клеровки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент схемы автоматического управления процессом клерования для первой секции клеровочной мешалки. Схема включает горизонтальную секционную клеровочную мешалку 1 непрерывного действия, мешалку-сборник 2, датчик 3₁ pH и датчик 4₁ концентрации сухих веществ в первой секции, датчик 13 уровня клеровки и датчик 14 концентрации сухих веществ в мешалке-сборнике, задающие устройства 5 и 10, регуляторы 6, 11, 12 и 15, клапаны 7-9, 16 и 17, насос 18. На схеме приняты следующие обозначения: Р_СВ, Р_L, Р₁-Р₇ - информационные сигналы между элементами управляющей части схемы.

Работа системы и способ осуществляются следующим образом.

Сахар-сырец и клерующий раствор, например, промои с фильтров поступают в первую секцию клеровочной мешалки 1, представляющей собой секционный корытообразный сосуд, в котором клеруемая масса перемещается к выходу с помощью перемешивающих лопастей. Каждая секция клеровочной мешалки, кроме последней, снабжена патрубком для подачи известкового молока, датчиком pH и концентрации клеровки. Расход известкового молока в первую секцию изменяют регулятором 6 на основе сигналов и поступающих соответственно от датчиков 3₁ и 4₁. Задание регулятору 6 (сигнал P₁) формирует задающее устройство 5 в соответствии с алгоритмом: если концентрация сухих веществ (СВ) в первой секции не превышает 18%, то в эту секцию подается известковое молоко, расход которого (сигнал Р₂) регулируется в зависимости от pH раствора в этой секции (pH должен составлять 10,8-11,2); если концентрация СВ в первой секции составляет более 18%, то известковое молоко в эту секцию не подается.

В мешалке-сборнике установлен датчик 14 концентрации СВ клеровки, сигнал от которого поступает на задающее устройство 10, формирующее задание (сигнал Р₃) для регулятора 11, управляющего клапаном 9, изменяющего расход клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки. В норме концентрация СВ в готовой клеровке должна составлять 55-60%. При снижении концентрации СВ клеровки менее 55% расход клерующего раствора уменьшается, при увеличении концентрации СВ более 60% расход клерующего раствора увеличивается. В установившемся режиме расход клерующего раствора постоянен. Поэтому концентрация клеровки остается постоянной и равной заданной (55-60%). При изменении концентрации клеровки в мешалке-сборнике изменяются: сигнал Р_СВ от датчика 14, а также управляющие сигналы Р₃ и Р₄ в соответствии с алгоритмами устройств, что приводит к необходимой коррекции расхода клерующего раствора в клеровочную мешалку. Это обуславливает неизменность концентрации готовой клеровки.

В мешалке-сборнике установлен датчик 13 уровня клеровки, формирующий сигнал Р_L, равный либо 0, либо -1, либо +1. Сигнал Р_L поступает на задающее устройство 10, регуляторы 12 и 15. Если Р_L=+1 (уровень в мешалке-сборнике достиг максимальной величины), то задающее устройство 10, воздействуя на регулятор 11, с помощью клапана 9 прекращает подачу клерующего раствора в клеровочную мешалку, одновременно регулятор 12 воздействуя на клапан 8 (сигнал Р₅) прекращает подачу сахара в клеровочную мешалку. Если Р_L=-1 (уровень в мешалке-сборнике достиг минимальной величины), то регулятор 15 воздействует на клапаны 16 и 17 (сигналы Р₆ и Р₇), работающие в противофазе: клапан 17 закрывается, а клапан 16 полностью открывается и происходит рециркуляция клеровки насосом 18 обратно в мешалку. Если Р_L=0 (уровень клеровки в мешалке-сборнике нормальный), то клапан 16 закрыт, а клапан 17 открыт. При этом коррекции расхода сахара не происходит и расход клерующего раствора осуществляется только по концентрации готовой клеровки.

Известно, что основная масса несахаров и практически все редуцирующие вещества находятся во внешнем слое прилежащего к кристаллу сахара межкристального раствора. В процессе клерования (растворения) вначале в раствор переходят вещества, находящиеся в пленке на поверхности кристаллов, а затем начинают растворяться сами кристаллы сахара. В начале растворения сахара, когда массовая доля сухих веществ в межкристальном растворе достигнет 12-18% в раствор переходят почти все несахара из пленки на поверхности кристаллов. Вязкость 12-18%-ного сахарного раствора во много раз меньше вязкости готовой клеровки, содержащей до 55-60% СВ. Известно, что чем меньше вязкость раствора, тем интенсивнее в нем протекают массообменные и другие процессы. Следовательно, именно в начале клерования создаются наиболее благоприятные условия для протекания процессов коагуляции, нейтрализации и разложения несахаров и, в первую очередь, редуцирующих веществ, количество которых может достигать более 1% к массе сахара-сырца. Т.е. введение известкового молока в начале клерования, обеспечивает эффект наиболее полного разложения редуцирующих веществ.

В таблице приведены сравнительные данные предлагаемого и известного изобретений.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность очистки сахара за счет того, что при клеровании создаются наиболее благоприятные условия для разложения редуцирующих веществ (содержание редуцирующих веществ в клеровке сахара-сырца снижается в 1,3-1,4 раз) и повышается стабильность концентрации клеровки (в 1,5 раза снижается инерционность системы управления).

Таблица
Показатель	Известный способ	Предлагаемый способ
Содержание редуцирующих веществ в клеровке, % к массе сахара-сырца	0,520-0,615	0,362-0,481
Период от момента изменения концентрации клеровки, например, из-за разбавления клерующего раствора, до момента восстановления заданного значения ее концентрации, мин	23-27	15-17

1. Способ автоматического управления процессом клерования сахара в горизонтальной секционной клеровочной мешалке непрерывного действия и мешалке-сборнике, предусматривающий изменение расхода клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки в зависимости от уровня клеровки в мешалке-сборнике, отличающийся тем, что изменение расхода клерующего раствора осуществляют с учетом концентрации клеровки в мешалке-сборнике, причем в те секции клеровочной мешалки, в которых концентрация сухих веществ не превышает 18%, подают известковое молоко и регулируют его подачу так, чтобы рН клеровки в этих секциях составлял 10,8-11,2, а подачу сахара в клеровочную мешалку прекращают при достижении уровня клеровки в мешалке-сборнике определенной величины.

2. Система автоматического управления процессом клерования сахара в горизонтальной секционной клеровочной мешалке непрерывного действия и мешалке-сборнике, включающая датчик уровня в мешалке-сборнике, датчик концентрации клеровки и регулятор подачи клерующего раствора в первую секцию клеровочной мешалки, отличающаяся тем, что датчик концентрации клеровки установлен в мешалке-сборнике и каждая секция клеровочной мешалки, кроме последней, снабжена патрубком для подачи известкового молока, датчиком рН и датчиком концентрации сухих веществ, при этом система снабжена последовательно соединенными клапаном для прекращения подачи сахара в клеровочную мешалку и регулятором, вход которого подключен к датчику уровня, установленному в мешалке-сборнике, причем последний связан с регулятором подачи клерующего раствора в первую секцию посредством задающего устройства, ко второму входу которого подключен датчик концентрации клеровки.