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Einrichtung zum selbständigen Regeln des Kochprozesses von Zuckermassen in einem Kochapparat
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum selbständigen Regeln des Kochprozesses von Weiss-, A-, B-und Nachprodukt-Zuckerfüllmassen in einem Kochapparat.
Derartige Kochprozesse in unter Luftleere stehenden Kochapparaten einer Zuckerfabrik wurden bisher nach einem komplizierten Schema von Hand geregelt. Es wurden dabei Druck-, Vakuum-, Tem- peratur- und Leitfähigkeitsmessgeräte verwendet, deren Anzeigen der Kocher als Anhaltspunkte verwertete, die er mehr oder weniger gefühlsmässig koordinieren musste, um auf den für den Kochprozessmassgeblichen Wert, nämlich die Viskosität der Zuckermasse, schliessen zu können.
In dem Bestreben, die Steuerung des Kochprozesses zu vereinfachen und sicherer und objektiver zu gestalten, hat man bereits versucht, einen Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit der Füllmassen und der für den Kochprozess massgeblichen Grösse der Viskosität zu ermitteln, und den Kochprozess auf Grund der Leitfähigkeitswerte der Zuckennasse zu steuern. Auf diese Weise den Kochprozesszusteuem, scheiterte jedoch, weil der Anteil der dissoziierten und damit den Stromfluss ermöglichenden Salze im Sirup sehr starken Schwankungen unterliegt.
Da sich bei höheren Temperaturen des im Kochapparat befindlichen Zucker-Sirup-Gemisches Verfärbungen als Folge einer Karamelisation des Zuckers ergeben, führt man den gesamten Kochprozess unter Luftleere durch, um den Siedepunkt des Zucker-Sirup-Gemisches so niedrig wie möglich zu halten.
Weiterhin ist man bestrebt, den zum Kochender Füllmasse benötigten Dampf in seinem Druck in der Heizkammer auf einem möglichst hohen und konstanten Wert zu halten, um die Kochzeit dadurch zu verkürzen.
Da in einer Zuckerfabrik eine grössere Anzahl von Kochapparaten für die verschiedenen Produkte erforderlich ist, besitzen diese Kochapparate in der Regel eine gemeinsame Dampfleitung sowie eine gemeinsame Vakuumleitung.
Dadurch bleibt es unvermeidlich, dass jeder Kochapparat von den parallelgeschalteten Kochapparaten bei jedem Arbeitsgang mehr oder weniger stark beeinflusst wird. Hiebei können die folgenden wesentlichen Störfaktoren auftreten :
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<tb> 1. <SEP> Der <SEP> Ablassschieber <SEP> für <SEP> das <SEP> Füllgut <SEP> kann <SEP> durch <SEP> eingeklemmte <SEP> Zuckerkristalle <SEP> undicht <SEP> sein.
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Die <SEP> Folge <SEP> ist <SEP> das <SEP> Eindringen <SEP> von <SEP> Falschluft <SEP> unter <SEP> Verschlechterung <SEP> der <SEP> Luftleere <SEP> im <SEP> gestörten <SEP> Kochapparat <SEP> selbst <SEP> sowie <SEP> in <SEP> allen <SEP> andern <SEP> angeschalteten <SEP> Kochapparaten.
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2. <SEP> Der <SEP> Kondenstopf <SEP> kann <SEP> das <SEP> in <SEP> der <SEP> Heizkammer <SEP> entstehende <SEP> Kondensat <SEP> nicht <SEP> schnell <SEP> genug
<tb> ableiten. <SEP> Als <SEP> Folge <SEP> davon <SEP> steigt <SEP> das <SEP> Kondensat <SEP> in <SEP> der <SEP> Heizkammer <SEP> an, <SEP> wodurch <SEP> die <SEP> Dampfzufuhr <SEP> des <SEP> gestörten <SEP> Kochapparates <SEP> beeinträchtigt <SEP> wird. <SEP> Es <SEP> wird <SEP> demzufolge <SEP> vom <SEP> betreffenden <SEP> Kochapparat <SEP> zu <SEP> wenig <SEP> Dampf <SEP> abgenommen, <SEP> was <SEP> ein <SEP> Verschlechterndes <SEP> Kochvorganges <SEP>
<tb> im <SEP> gestörten <SEP> Kochapparat <SEP> selbst <SEP> zur <SEP> Folge <SEP> hat, <SEP> wogegen <SEP> den <SEP> andern <SEP> Kochapparaten <SEP> plötzlich <SEP> mehr <SEP> Dampf <SEP> zur <SEP> Verfügung <SEP> steht.
<SEP> In <SEP> diesen <SEP> letzteren <SEP> wird <SEP> der <SEP> Kochvorgang <SEP> durch <SEP> die
<tb> grössere <SEP> Wärmemenge <SEP> und <SEP> durch <SEP> die <SEP> als <SEP> Folge <SEP> einer <SEP> geringeren <SEP> Wasserverdampfung <SEP> im <SEP> gestörten <SEP> Kochapparat <SEP> ansteigende <SEP> Luftleere <SEP> verbessert.
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3. <SEP> Das <SEP> Füllen <SEP> eines <SEP> Kochapparates <SEP> mitSirupundEindicken <SEP> des <SEP> Sirups <SEP> durchwasserentzugmittels <SEP>
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<tb> Verdampfung <SEP> unter <SEP> Vakuum. <SEP> Da <SEP> der <SEP> Sirup <SEP> einen <SEP> hohen <SEP> Anteil <SEP> an <SEP> Wasser <SEP> enthält, <SEP> der <SEP> infolge
<tb> des <SEP> guten <SEP> Wärmeüberganges <SEP> schnell <SEP> in <SEP> die <SEP> Dampfphase <SEP> überführt <SEP> wird, <SEP> verschlechtert <SEP> sich
<tb> das <SEP> Vakuums <SEP> des <SEP> betreffenden <SEP> Kochapparates, <SEP> wobei <SEP> die <SEP> der <SEP> andern <SEP> Kochapparateebenfalls
<tb> in <SEP> Mitleidenschaft <SEP> gezogen <SEP> wird.
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Ausser diesen erwähnten Hauptstörungen können noch mannigfaltige andere Störungen auftreten, wobei zu berücksichtigen ist, dass in einer normalen Zuckerfabrik zirka zehn bis zwölf Kochapparate eine gemeinsame Vakuum-bzw. Dampfleitung besitzen. Hiebei lassen sich konstante Dampfdruck- und
Vakuumbedingungen in einem Kochapparat über einen längeren Zeitraum hinweg nur unter grössten
Schwierigkeiten einhalten.
Es ist aber unumgänglich, zur Ausbildung guter Zuckerkristalle von grösstmöglicher Gleichmässig - keit konstante Kochbedingungen während des Kochprozesses anzustreben, um die Viskosität des die Kri- stalle umgebenden Muttersirups innerhalb eines vorgeschriebenen, der Art der Füllmasse entsprechenden, schmalen Bereiches halten zu können.
Diese für denKochprozess so wichtige Viskosität konnte bisher während des Kochprozesses, der diskontinuierlich durchgeführt werden musste, nicht automatisch auf dem für die jeweilige Phase günstigen Wert gehalten werden, weil es keine Einrichtung gab, um den Kochprozess in Abhängigkeit von der kontinuierlich im Kochapparat gemessenen Viskosität richtig zu steuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, welche die Automatisierung des Kochprozesses von Weiss-, A-, B- und Nachprodukt-Zuckerfillhnassen erstmals ermöglicht.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen eines bestimmten Viskositätswertes während des Eindickens sowie während des nach dem Impfen der Lösung im Kochapparat mit Kristallen erfolgenden Auffüllen des Kochapparates mit Sirup und Kondensat aus den Vorratsgefässen zum Durchführen der Kristallisation ein Viskosimeter und mit diesem zusammenwirkende Reglerkreise zur Steuerung der in den Zuleitungen zwischen den Gefässen und dem Kochapparat geschalteten Ventile angeordnet sind, wobei gegebenenfalls die Ventile von Hand aus betätigbar sind, und ein mit der Kochapparatfüllung zusammenwirkendes Niveaumessgerät vorgesehen ist, das mit einem zwischen dem Niveaumessgerät und den Reglerkreisen angeordneten programmierten Mu1tipliziergerät gekoppelt ist,
welches von dem Niveaumessgerät den pneumatischen Messwert erhält und den Reglerkrei- sen den programmierten Sollwert des Viskositätswertes übermittelt.
Bei einer vorzugsweisenAusführungsform der Einrichtung nach der Erfindung hält ein bei Beendigung des Impfvorganges eingeschaltetes Zeitrelais die zwischen den Gefässen und dem Kochapparat vorgesehenen Ventile über eine vorbestimmte Zeit in Offenstellung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung schaltet das Viskosimeter bei Erreichen der dem Eindicken entsprechenden Viskosität die Reglerkreise und das programmierte Multipliziergerät.
Um den Sud nach dem Hochkochvorgang, wenn sich nicht unmittelbar daran der Abkochvorgang anschliessen kann, auf der vorbestimmten Viskosität halten zu können, kann die erfindungsgemässe Einrichtung einen von Hand zu betätigenden Schalter für das Abschalten des Reglerkreises für den Sirupzuzug haben.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Einrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des Kochprozesses und eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles der Einrichtung. Fig. l zeigt schematisch eine aus parallelgeschalteten Kochapparaten bestehende Einrichrung, Fig. 2 ein Diagramm, welches den Verlauf des Kochprozesses, sowie die in den einzelnen Phasen des Prozesses betätigten Schaltmittel angibt undFig. 3 eine schematische Gesamtdarstellung der Enrichtung.
Der Sirup wird, wie Fig. 3 zeigt, aus einem Vorratsbehälter --2-- in einem Kochapparat --1-- eingezogen. Dieser Vorgang wird durch Betätigen des Kontaktes-K-eingeleitet, durch welchen ein Motorkopfventil --3-- in der Verbindungsleitung zwischen dem Kochapparat --1-- und dem Behälter - geöffnet wird.
BeimAusströmen des Sirups aus dem Behälter-2-sinkt ein in diesem angeordne- terSchwimmer --5-- nach unten und schliesst nach Entleerung des Behälters --2-- einen Kontakt --Kz--, wodurch das Motorkopf-Ventil --3-- in der Verbindungsleitung zwischen Kochapparat --1-- und Be- hälter --2-- geschlossen und damit die Zufuhr von Sirup zum Kochapparat --1-- unterbrochen wird (Abschnitt A-B in Fig. 2).
Der im Sirup befindliche Wasseranteil wird durch Zufuhr von Dampf in die Heizkammer soweit verdampft, bis die Viskosität des Sirups einen vorbestimmten, im Diagramm der Fig. 2 durch den Punkt - wiedergegebenen Wert erreicht, bei welchem der Impfprozess vorgenommen werden soll. Dieser Arbeitsgang wird dadurch eingeleitet, dass der Kontakt-kein in der Dampfleitung zum Koch-
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apparat --1-- angeordnetes Motorkopf-Ventil --4-- bei geöffnetem Vakuumschieber --6-- öffnet (Fig. 1).
Ist die erwünschte Viskosität des Sirups erreicht (Punkt-C--in Fig. 2), so wird eine Impfsuspension während einer vorbestimmten Zeit in den Kochapparat --1-- eingeleitet. Zu diesem Zweck betätigt bei Erreichen des Viskositätswertes --C-- in der Füllmasse des Kochapparates --l--ein die Zähigkeit des Füllgutes messendes Viskosimeter --7-- einen Kontakt --K3--, der ein unter einem mit einem Rührer --8-- versehenen kleinen Vorratsgefäss --9-- befindliches Magnetventil --10-- öffnet, das den Zustrom von Impfstoff durch eine Zuleitung --11-- in den Kochapparat --1-- freigibt. Das Magnetventil --10-- wird nach der vorbestimmten Zeit über ein (nicht dargestelltes) Zeitrelais wieder geschlossen.
Zur gleichmässigen Verteilung und Ausbildung der Impfkristallkeime im Kochapparat wird der Sirup eine kurze Zeit ohne weiteren Zuzug von frischem Sirup weitergekocht (Abschnitt CD im Diagramm).
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Erreichen des Viskositätswertes --D-- im Sirup über eine vorher festgestellte Zeit weiterführt. Bei Erreichen des Viskositätswertes --D-- werden über einen Kontakt --K4-- nachstehend beschriebene Reglerkreise --12, 13-- eingeschaltet, die die Ausbildung der Kristallkeime beenden.
Nun wird der Sud nach vorangegangenem Freiziehen der Kristalle hochgekocht (Abschnitt D, E im Diagramm der Fig. 2). Zunächst wird die Viskosität des Sudes auf einen niedrigen Sollwert --Vk-- durch Zuleitung von Kondensat und frischem Sirup in den Kochapparat-l-herabgesetzt (Freiziehen der Kristalle), wonach die Zuleitung von Kondensat abgebrochen wird und die Viskosität unter weiterer Zuleitung von frischem Sirup auf einen noch niedrigeren Sollwert-Vs-herabgesetzt wird. Auf diesem Sollwert-Vs-wird der Sud unter Kochen und dauerndem Einziehen von Sirup in den Kochapparat-l- gehalten, bis der Kochapparat --1-- etwa zur Hälfte gefüllt ist.
Das Einziehen von Kondensat und Sirup
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der Kristalle sind beide Regelkreise --12 und 13-- eingeschaltet, welche das Ventil --14-- in der Verbindungsleitung zwischen einem Kondensatbehälter --16-- und dem Kochapparat --1-- bzw. das Ventil --15-- in der Verbindungsleitung zwischen einem Sirupbehälter --17-- und dem Kochapparat-l- voll öffnen bzw. geöffnet halten. Bei Erreichen des Viskositätswertes --Vk-- wird der Regelkreis --12-abgeschaltet, so dass sich das Ventil --14-- schliesst und, solange die Viskosität während dieses Arbeitsganges nicht den Wert --Vi- überschreitet, kein weiteres Kondensat in den Kochapparat --1-- einge- leitet wird.
Der Regelkreis --13-- bleibt während des ganzen Arbeitsganges eingeschaltet und regelt die Viskosität des Sudes auf den eingestellten Sollwert --Vs-- ein, auf dem er während des eigentlichen Hochkochens des Sudes in der Weise gehalten wird, dass bei Überschreiten des Sollwertes --Vs-- der
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