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

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 сахарсодержащим раствором в последовательно соединенных шнеке и горизонтальной секционной клеровочной мешалке (Волошин З.С., Макаренко Л.П., Яцковский П.В. Автоматизация сахарного производства. - М: Агропромиздат, 1990. С.151-153). Способ предусматривает подачу сахара в шнек и регулирование расхода сахарсодержащего раствора в клеровочную мешалку в зависимости от расхода сахара и концентрации сухих веществ клеровки. Система содержит контур стабилизации концентрации сухих веществ (СВ) клеровки, включающий датчик концентрации СВ, регулятор и клапан на подаче клерующего сахарсодержащего раствора.

Недостатками данных способа и системы являются невысокое качество клеровки, поскольку в нее переходят все редуцирующие вещества сахара-сырца, а также невысокая точность стабилизации концентрации клеровки, т. к. управление расходом клерующего раствора проводят по изменению концентрации СВ клеровки на выходе из сборника, установленного последовательно с клеровочной мешалкой. 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 сборника на некоторый объем (т. е. еще 5-10 мин).

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

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления процессом клерования сахара сахарсодержащим раствором в последовательно соединенных шнеке и горизонтальной секционной клеровочной мешалке с подачей сахара в шнек, предусматривающем регулирование расхода сахарсодержащего раствора в клеровочную мешалку в зависимости от концентрации сухих веществ клеровки, новым является то, что в шнек подают католит с рН 10-11,5, а в первую секцию клеровочной мешалки - известковое молоко, причем расход католита регулируют так, чтобы в той секции клеровочной мешалки, в которой клерование длится 4-6 мин, концентрация сухих веществ составляла 12-18%, а расход известкового молока - так, чтобы рН в этой секции составлял 10,8-11,5, причем сахарсодержащий раствор подают в следующие секции клеровочной мешалки по ходу движения в ней сахара, при этом расход сахарсодержащего раствора регулируют в зависимости от концентрации сухих веществ клеровки в последней секции клеровочной мешалки. А в системе автоматического управления процессом клерования сахара сахарсодержащим раствором в последовательно соединенных шнеке и горизонтальной секционной клеровочной мешалке с подачей сахара в шнек, содержащей контур стабилизации концентрации сухих веществ клеровки, включающий датчик концентрации сухих веществ, новым является то, что шнек оборудован патрубками для подачи в него католита, а клеровочная мешалка - патрубком для подачи в нее известкового молока в первую секцию, причем датчик концентрации сухих веществ в контуре стабилизации концентрации сухих веществ клеровки установлен в последней секции клеровочной мешалки, кроме того, дополнительно установлен контур управления качеством клеровки, состоящий из датчиков рН и концентрации сухих веществ, установленных в одной из секций клеровочной мешалки, датчика расхода католита, регуляторов и клапанов, один из которых установлен на линии подачи известкового молока, а другой - на линии подачи католита.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема автоматического управления процессом клерования. Схема включает центрифуги 1, шнек 2, горизонтальную секционную клеровочную мешалку 3 непрерывного действия, контур стабилизации концентрации СВ клеровки и контур управления ее качеством. Первый контур состоит из датчика 7 концентрации СВ, блока управления 9 центрифугами, регуляторов 10, 11 и клапанов 12, 13. Второй контур - из датчика 14 расхода католита, датчика 15 концентрации СВ, датчика 16 рН, регуляторов 17 -19 и клапанов 20, 21.

Работа системы и способ осуществляются следующим образом.

Сахар-сырец выгружают из центрифуг 1 в шнек 2, в который подают католит с рН 10-11,5 и температурой 60-70°С, полученный в результате обработки раствора хлорсодержащего электролита, например хлорида натрия. Введение сахара вместе с сильнощелочным католитом обеспечивает щелочную среду клеровки сахара, что отрицательно влияет на развитие микрофлоры в процессе клерования и на тракте подачи клеровки на дальнейшую очистку. Известно, что в процессе электрохимической активации вязкость растворов уменьшается. Следовательно, в клеровке, полученной с применением католита, все реакции на дефекации проходят быстрее.

Смесь из сахара и католита подают в первую секцию клеровочной мешалки 3, представляющей собой секционный корытообразный сосуд, в котором клеруемая масса перемещается к выходу с помощью перемешивающих лопастей. Эта секция оборудована патрубком для подачи в нее известкового молока. Расход известкового молока в первую секцию изменяют регулятором 17 по сигналу, поступающему от датчика 16 рН, установленного в той секции клеровочной мешалки, в которой продолжительность клерования составляет 4-6 мин от момента смешивания сахара с католитом. В норме рН клеруемой массы в этой секции должен составлять 10,8-11,5.

В этой же секции клеровочной мешалки установлен датчик 15 концентрации СВ, сигнал от которого поступает на регулятор 19, корректирующий задание регулятору 18, который управляет расходом католита в шнек по сигналу от датчика 14 расхода, воздействуя на клапан 21. Причем расход католита регулируют так, чтобы в той секции клеровочной мешалки, в которой клерование длится 4-6 мин (N-ая секция), концентрация СВ составляла 12-18%. При снижении концентрации СВ клеровки менее 12% расход католита уменьшают, при увеличении концентрации СВ более 18% расход католита увеличивают.

Контур стабилизации концентрации клеровки предусматривает предварительное регулирование расхода сахарсодержащего раствора, подаваемого на клерование. Регулирование проводят по сигналу, пропорциональному числу выгрузок центрифуг. Массу сахара, направляемого с помощью шнека 2 в клеровочную мешалку, определяет блок управления 9, выходной сигнал от которого, пропорциональный сумме разгрузок центрифуг периодического действия, поступает на регулятор 10, управляющий работой клапана 12 на линии подачи сахарсодержащего раствора в ту секцию клеровочной мешалки, которая следует за N-ой секцией по ходу движения сахара в мешалке. Температура клеруемого сахарсодержащего раствора составляет 75-85°С.

Регулирование концентрации СВ клеровки осуществляют по сигналу от датчика 7 концентрации СВ в последней секции клеровочной мешалки, выходной сигнал с которого поступает на регулятор 11, управляющий работой клапана 13 на линии подачи сахарсодержащего раствора в некоторые секции клеровочной мешалки, следующие за N-ой по ходу движения сахара в мешалке.

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 СВ 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 католита, а затем и известкового молока в начале клерования обеспечивает эффект наиболее полного разложения редуцирующих веществ.

В таблице приведены сравнительные данные предлагаемого и известного изобретений. Для оценки качества клеровки представлены значения чистоты и цветности очищенной клеровки. Приведенные данные показывают, что предложенный способ позволяет увеличить чистоту очищенной клеровки на 0,3-0,5 ед. по сравнению с известным способом. Кроме того, использование изобретения повышает стабильность концентрации клеровки за счет сокращения времени запаздывания управляющего воздействия.

Таблица
Показатель	Известный способ	Предлагаемый способ
Чистота очищенной клеровки (отношение содержания сахарозы к содержанию сухих веществ),%	98,1-98,3	98,4-98,8
Цветность очищенной клеровки, усл. ед.	18,7-30,7	17,9-25,4
Период от момента изменения концентрации клеровки, например, из-за разбавления клерующего раствора, до момента восстановления заданного значения ее концентрации, мин	20-27	15-17

1. Способ автоматического управления процессом клерования сахара сахарсодержащим раствором в последовательно соединенных шнеке и горизонтальной секционной клеровочной мешалке с подачей сахара в шнек, предусматривающий регулирование расхода сахарсодержащего раствора в клеровочную мешалку в зависимости от концентрации сухих веществ клеровки, отличающийся тем, что в шнек подают католит с рН 10÷11,5, а в первую секцию клеровочной мешалки - известковое молоко, причем расход католита регулируют так, чтобы в той секции клеровочной мешалки, в которой клерование длится 4÷6 мин, концентрация сухих веществ составляла 12÷18%, а расход известкового молока такой, чтобы рН в этой секции составлял 10,8÷11,5, причем сахаросодержащий раствор подают в следующие секции клеровочной мешалки по ходу движения в ней сахара, при этом расход сахаросодержащего раствора регулируют в зависимости от концентрации сухих веществ клеровки в последней секции клеровочной мешалки.

2. Система автоматического управления процессом клерования сахара сахаросодержащим раствором в последовательно соединенных шнеке и горизонтальной секционной клеровочной мешалке с подачей сахара в шнек, содержащая контур стабилизации концентрации сухих веществ клеровки, включающий датчик концентрации сухих веществ, отличающаяся тем, что шнек оборудован патрубками для подачи в него католита, а клеровочная мешалка - патрубком для подачи в нее известкового молока в первую секцию, причем датчик концентрации сухих веществ в контуре стабилизации концентрации сухих веществ клеровки установлен в последней секции клеровочной мешалки, кроме того, дополнительно установлен контур управления качеством клеровки, состоящий из датчиков рН и концентрации сухих веществ, установленных в одной из секций клеровочной мешалки, датчика расхода католита, регуляторов и клапанов, один из которых установлен на линии подачи известкового молока, а другой - на линии подачи католита.