CN103335981A - 蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置，包括设于煮糖罐侧壁上的在线折光仪和输送搅拌装置，在线折光仪的棱镜测量端穿过煮糖罐侧壁伸入至煮糖罐内，通过设置输送搅拌装置将煮糖罐深处的糖膏输送至折光仪处并冲刷棱镜测量端，加快粘稠糖膏的置换，使安装在煮糖罐边缘上折光仪测量端的糖膏母液浓度与煮糖罐主体区域糖膏母液浓度保持同步参数，并解决杂质和晶体沉积在棱镜测量端引起测量误差的问题，进而使得在线折光仪能够及时准确反映出煮糖罐内糖膏母液浓度的变化情况。同时，通过输送搅拌装置驱动电机电流反映蔗糖结晶控制所需要的糖膏浓度，实现煮糖罐结晶过程糖膏母液浓度和糖膏浓度的在线检测。本发明用于蔗糖生产技术领域。

Description

蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置

技术领域

    本发明涉及蔗糖生产技术领域，特别涉及一种煮糖罐蔗糖结晶过程中浓度检测装置。

背景技术

供人们食用的白砂糖产品是蔗糖溶液浓缩成糖浆后在煮糖罐内结晶，再经离心机分离干燥而成，蔗糖结晶需要在真空条件下控制糖膏母液的浓度在一定范围内变化，同时还要反映糖膏母液浓度与糖膏晶体比例的糖膏浓度参数辅助控制。蔗糖结晶过程中由于煮糖罐中物料粘性大、杂质多，给仪表测量带来极大困难，国内基本还是停留在人工凭经验目测手摸以推断糖膏浓度和糖膏母液浓度状态。

以往一般采用电导仪和流变仪等仪表来测量糖膏的电导率和粘度，进而间接测量糖膏浓度，电导仪主要是通过测量糖膏中含导电物质的电导率（蔗糖不导电），按糖膏中含导电物质的比例作出的工作曲线反映糖膏浓度，当原料中导电物质的种类含量变化时就会出现误差导致控制失败；流变仪主要是通过测量糖膏的粘度反映糖膏浓度，当原料成分和糖膏晶体比例导致粘度变化时，所反映糖膏浓度测量也出现误差，准确度较低，而最近几年发展的微波浓度测量方法主要是通过测量糖膏对微波的衰减的程度反映糖膏的水分，即用预设工作曲线检测糖膏浓度，无法单独测量蔗糖结晶所需要的母液浓度，降低了控制的准确度和可靠性。

目前糖厂化验室检测糖膏母液浓度首先将糖膏分离出母液，再用比重法或折光法测量母液锤度。锤度是浓度的一种表示方式，比重法是通过测量单位体积溶液的重量折算成锤度，准确度较差；折光法是通过全反射原理，利用光线在与糖膏母液接触的折光仪玻璃棱镜表面折射的角度测量糖膏母液的锤度，由于蔗糖溶液中存在的杂质对蔗糖折光的影响很小，故折光法测出的蔗糖溶液折光锤度是目前最准确的，也是化验室标准蔗糖溶液锤度测定法。

化验室能够准确测量糖膏母液的折光锤度，是因为化验室采用过滤糖膏取得母液进行测量和每次测量后清洗折光仪棱镜以保证测量准确性。然而，在煮糖罐中采用折光仪在线检测存在两个难于解决的问题：其一是折光仪在煮糖罐使用时，由于光学元件的限制，伸入煮糖罐内的传感器深度小，煮糖罐靠边的粘稠的糖膏流动缓慢，糖膏母液在折光仪棱镜上也很难流动置换，煮糖罐中主体糖膏往往需要较长时间才流动到折光仪处，测量棱镜上高粘度的母液置换又要一段时间，折光仪实时测量的糖膏母液浓度其实是主体糖膏较长时间前的母液浓度，即折光仪测量的糖膏母液浓度信号具有滞后性，这种测量的“滞后”影响仪表的测量值不能及时反映和控制煮糖罐内糖膏母液浓度变化；其二是糖膏中的杂质会在折光仪棱镜上积垢以及糖膏中的晶体也会沉积在折光仪棱镜上造成测量误差。这两个问题使折光仪无法在煮糖罐结晶过程在线测量使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单且能在线及时准确测量糖膏母液浓度及糖膏浓度的在线检测装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置，包括设于煮糖罐侧壁上的在线折光仪和输送搅拌装置，在线折光仪具有一棱镜测量端，棱镜测量端穿过煮糖罐侧壁伸入至煮糖罐内，输送搅拌装置包括设于煮糖罐侧壁上的驱动电机，驱动电机的输出端联接有伸入至煮糖罐内的传动轴，在传动轴上沿传动轴长度方向设有至少一个螺旋桨形叶片，传动轴靠近棱镜测量端，在线折光仪输出糖膏母液浓度信号，而将输送搅拌装置中驱动电动机电流通过变送器转换成反映糖膏浓度信号输出。

进一步作为本发明技术方案的改进，在传动轴上沿传动轴长度方向设有多个螺旋桨形叶片，各螺旋桨形叶片之间的间隔距离小于15厘米。

进一步作为本发明技术方案的改进，棱镜测量端与距棱镜测量端最近的螺旋桨形叶片之间的距离小于15厘米。

有益效果：此浓度在线检测装置通过设置输送搅拌装置以输送和搅动煮糖罐内粘稠糖膏，增加煮糖罐中的糖膏的流动性，即加强安装有在线折光仪的煮糖罐边缘区域粘稠糖膏与煮糖罐主体区域粘稠糖膏的置换，同时，输送搅拌装置上旋转的螺旋桨形叶片产生推动力推动糖膏以一定的速度冲刷在线折光仪的棱镜测量端表面加快糖膏母液的置换，使安装在煮糖罐边缘上的在线折光仪的棱镜测量端表面上的糖膏母液浓度与煮糖罐主体区域糖膏母液浓度保持同步参数，进而使得在线折光仪能够及时准确反映出煮糖罐内糖膏母液浓度的变化情况，实现煮糖罐中在线折光仪在线浓度检测的目的。另一方面，通过输送搅拌装置的冲刷、搅动作用还可以使煮糖罐中的杂质和晶体难以沉积在棱镜测量端上，进一步提高利用在线折光仪测量糖膏母液浓度的精度。同时，以驱动电机作为驱动源，利用驱动电机的电流的大小可以反映出螺旋桨形叶片旋转受到的阻力，即螺旋桨形叶片在不同糖膏浓度下所受到的阻力不同，驱动电机的驱动电流也不同，根据此原理通过常规的电路处理可将驱动电机的电流大小换算反映出糖膏浓度信号，在线折光仪输出糖膏母液浓度信号，通过变送器将输送搅拌装置中驱动电机电流转换成反映糖膏浓度信号输出，利用糖膏母液浓度及糖膏浓度的在线检测达到良好的控制效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例中输送搅拌装置的结构示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明包括设于煮糖罐30侧壁上的在线折光仪10和输送搅拌装置20，在线折光仪10具有一棱镜测量端11，棱镜测量端11穿过煮糖罐30侧壁伸入至煮糖罐30内，输送搅拌装置20包括设于煮糖罐30侧壁上的驱动电机21，驱动电机21的输出端联接有伸入至煮糖罐30内的传动轴22，在传动轴22上沿传动轴22长度方向设有至少一个螺旋桨形叶片23，传动轴22靠近棱镜测量端11并与棱镜测量端11成一夹角。

在线折光仪10的棱镜测量端11安装在煮糖罐30内壁上，由于在线折光仪10的光学元件结构原因，从而限制了棱镜测量端11伸入煮糖罐30的深度，在线折光仪10主要利用自带光源发出的光线在与糖膏母液接触的玻璃棱镜表面折射的角度测量糖膏母液的浓度。

由于在煮糖罐30边缘区域上聚集粘稠度较大的糖膏，在线折光仪10只能在线测量出煮糖罐30边缘区域中糖膏母液的浓度，由于该区域粘稠的糖膏流动性性极差，煮糖罐主体区域中的糖膏要经过较长时间才能到达该区域再慢慢置换在线折光仪10的棱镜测量端11表面上的糖膏母液，通过设置输送搅拌装置20，将煮糖罐30内主体区域中的糖膏输送到在线折光仪10附近位置并以一定速度冲刷在线折光仪10的棱镜测量端11表面上粘附的粘稠液体，增加煮糖罐30内主体区域到煮糖罐30边缘区域的糖膏流动性，加强在线折光仪10的棱镜测量端11表面粘稠液体的置换，使得煮糖罐30边缘区域上棱镜测量端11处的糖膏母液浓度与煮糖罐30主体区域的糖膏母液浓度保持同步，进而使得在线折光仪10能够及时准确反映出煮糖罐30内糖膏母液浓度的变化情况，达到在线浓度检测的目的。另一方面，通过输送搅拌装置20的搅动作用还可以使煮糖罐中的杂质和晶体难以沉积在棱镜测量端上，进一步提高利用在线折光仪测量糖膏母液浓度的精度。

本实施例中，输送搅拌装置20采用驱动电机21作为驱动源，驱动电机21带动传动轴22上的螺旋桨形叶片23转动以输送和搅动煮糖罐30中的粘稠物体（糖膏），其中螺旋桨形叶片23旋转过程中不断将煮糖罐30中的糖膏向在线折光仪10处推去从而达到将煮糖罐30主体区域中的糖膏往煮糖罐30边缘区域输送的目的，同时螺旋桨形叶片23的旋转也一定程度带动煮糖罐30中糖膏流动置换，使得粘稠液体中的糖膏母液保持良好的循环流动性，从而使得在棱镜测量端11附近区域所检测的糖膏母液浓度与煮糖罐30中主体区域的糖膏母液浓度基本保持同步，使得在线折光仪10能及时准确反映出糖膏母液浓度的变化。

同时采用驱动电机21作为输送搅拌装置20的驱动源，驱动电机21的电流的大小可以反映出螺旋桨形叶片23旋转受到的阻力，螺旋桨形叶片23在不同的糖膏母液浓度和不同的糖膏晶体比例时所受到的阻力不同，驱动电机21的驱动电流也不同，即驱动电机21的电流大小对应反映出糖膏母液浓度与糖膏晶体比例，通过常规的电路处理可将驱动电机21的电流大小换算出糖膏母液浓度与糖膏晶体比例信号，进而间接反映出糖膏浓度，这种反映糖膏浓度信号是控制煮糖罐结晶过程所需要的。

作为本发明的优选实施方式，在传动轴22上沿传动轴22长度方向设有多个螺旋桨形叶片23，各螺旋桨形叶片23之间的间隔距离小于15厘米。

作为本发明的优选实施方式，棱镜测量端11与距棱镜测量端11最近的螺旋桨形叶片23之间的距离小于15厘米。

当螺旋桨形叶片23为多个时，将棱镜测量端11与最近的搅拌叶片23之间的距离控制在15厘米内有利于棱镜测量端11附近的粘稠液体置换流动。根据实际生产情况可在传动轴22上增减螺旋桨形叶片23，在传动轴22上的各螺旋桨形叶片23之间的间隔距离应保持小于15厘米，若各螺旋桨形叶片23之间的间隔距离过大，则处于两螺旋桨形叶片23之间的粘稠液体的流动性大大降低不利于粘稠液体的置换流动。

实际生产中，根据不同糖浆原料，确定出糖膏母液锤度的上、下限，若结晶过程中糖膏母液锤度超出上限，糖膏会产生新的小晶体，影响产品的质量和产量；若结晶过程中糖膏母液的锤度超出下限，糖膏中晶体缓慢长大甚至溶解，故合理控制煮糖罐30中糖膏母液浓度的在一定范围内变化极为重要，通过本发明浓度在线检测装置实时得出煮糖罐30中主体区域的糖膏母液浓度，再控制煮糖罐30上糖浆进料阀或进水阀开启或关闭以控制糖膏母液锤度在上、下限之间，晶体才会较快长大。

糖膏浓度对糖膏循环状态和糖膏晶体比例有关，若糖膏浓度太高而母液浓度正常时，说明晶体比例过高，循环状态较差，这时可以通过糖浆进料阀适当加大糖浆进料量；糖膏浓度太低而母液浓度正常时，说明晶体比例过低而母液量过多，糖分来不及结晶，容易在浓度波动中产生新的小晶体而影响生产，这时要开启进水阀使糖膏浓度和母液锤度控制在正常范围。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置，其特征在于：包括设于煮糖罐（30）侧壁上的在线折光仪（10）和输送搅拌装置（20），所述在线折光仪（10）具有一棱镜测量端（11），所述棱镜测量端（11）穿过煮糖罐（30）侧壁伸入至煮糖罐（30）内，所述输送搅拌装置（20）包括设于煮糖罐（30）侧壁上的驱动电机（21），所述驱动电机（21）的输出端联接有伸入至煮糖罐（30）内的传动轴（22），在所述传动轴（22）上沿传动轴（22）长度方向设有至少一个螺旋桨形叶片（23），所述传动轴（22）靠近棱镜测量端（11）。

2.根据权利要求1所述的蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置，其特征在于：在所述传动轴（22）上沿传动轴（22）长度方向设有多个螺旋桨形叶片（23），各所述螺旋桨形叶片（23）之间的间隔距离小于15厘米。

3.根据权利要求2所述的蔗糖结晶过程中浓度在线检测装置，其特征在于：所述棱镜测量端（11）与距棱镜测量端（11）最近的螺旋桨形叶片（23）之间的距离小于15厘米。

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