CN107583482A - 糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，包括DCS或PLC控制系统，通过DCS或PLC控制系统输出信号到相关设备，对糖蜜的流量、温度和锤度进行控制，实现对糖蜜连续稀释的自动控制，相关设备包括糖蜜箱、混合器、煮糖罐和连接管道，采用本申请的系统明显提高了结晶率，提高了产品质量，缩短了生产时间，提高了效率，降低了能源消耗，效益显著，对节能减排也具有实际的意义。

Description

糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统

技术领域

本发明涉及白砂糖制备的技术领域，具体是对糖厂糖蜜连续稀释进行自动控制的智能控制系统。

背景技术

制糖工业是食品行业的基础工业，又是造纸、化工、发酵、医药、建材、家具等多种产品的原料工业，在国民经济中占有重要地位。

糖蜜（molasses）制糖工业的副产品，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的物体，组成因制糖原料、加工条件的不同而有差异，其中主要含有大量可发酵糖(主要是蔗糖)，因而是很好的发酵原料。糖蜜产量较大的有甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、葡萄糖蜜，产量较小的有转化糖蜜和精制糖蜜。用作酵母、味精、有机酸等发酵制品的底物或基料。也可用作某些食品的原料和动物饲料。

糖蜜含有少量粗蛋白质，一般为3%－6%，多属于非蛋白氮类，如氨、酰胺及硝酸盐等，而氨基酸态氮仅占38%－50%，且非必需氨基酸如天门冬氨酸、谷氨酸含量较多，因此蛋白质生物学价值较低。糖蜜的主要成分为糖类，甘蔗糖蜜含蔗糖约24%－36%，其他糖约12%－24%；甜菜糖蜜所含糖类几乎全为蔗糖，约47%之多。此外无氮浸出物中还含有3%－4%的可溶性胶体，主要为木糖胶、阿拉伯糖胶和果胶等。糖蜜的矿物质含量较高，约8%－10%，但钙、磷含量不高，甘蔗糖蜜又高于甜菜糖蜜。矿物元素中钾、氯、钠、镁含量高，因此糖蜜具有轻泻性。一般糖蜜维生素含量低，但甘蔗糖蜜中泛酸含量较高，达37mg/kg。将提纯的甘蔗汁或甜菜汁蒸浓至带有晶体的糖膏，用离心机分出结晶糖后所余的母液，叫“蜜糖”。这种第一糖蜜中还含有多量蔗糖，可重复上法而得是第二、第三糖蜜等。最后得到一种母液，无法再蒸浓结晶，称废糖蜜（wastemolasses）。一般单称糖蜜指的就是废粮蜜，可用作食物或饲料，也可用于发酵工业的原料。

糖蜜稀释的工艺要求：糖蜜一般锤度为80——90Bx，含糖分50%以上，发酵前必须用水冲稀，在工艺上称为稀释，稀释糖蜜的浓度随生产工艺流程和操作而不同，通常糖蜜稀释的工艺条件为：(1)单浓度流程稀糖液浓度22——25%；(2)双浓度流程酒母稀糖液12——14%基本稀糖液33——35%。

糖蜜的稀释方法可分为间歇与连续两种：

1．间歇稀释法糖蜜的间歇稀释是在稀释罐内进行；稀释罐内附有搅拌器。如果工厂原有糖化锅设备，一般都利用糖化锅作稀释设备。

糖蜜间歇稀释法是先将糖蜜由泵送入高位槽，经过磅秤称重后流入稀释罐，同时加入一定量的水，开动搅拌器充分拌匀，即得所需浓度的稀糖液，经过滤后可供酒母培养和发酵用。

2．连续稀释法目前我国糖蜜酒精工厂多采用连续稀释法，糖蜜连续稀释是通过连续稀释器进行，常用的连续稀释器有下列两种型式： (1)不带搅拌器的连续稀释器，该稀释器为一只圆筒形的管子，顺着管长装有若干孔板式的隔板和一块筛板，为了使糖蜜与水更好地混合，各板上的孔位都是交错配置，即一个孔在上部，一个孔在下部，这样使液体在流动过程中，呈湍流式运动，隔板上孔的直径，是根据保证液体在器内的湍流式流动来计算的。隔板固定在一对水平轴上，能与轴一道拆卸，以便清洗。稀释器安装时通常出口的一端向下倾斜，这种稀释器的混合效果较好，同时也节省动力。（2）立式连续稀释器该稀释器也是一只圆筒形的管子，它是利用截面积不断的改变，保证液体在器内的湍流式流动来达到糖蜜与水均匀混合的目的。糖蜜连续稀释时，首先用泵将糖蜜送至高位槽，然后借位压流往稀释器，与来自另一高位槽的热水混合。保证稀糖液的一定浓度是连续稀释器操作的关键，调节稀糖浓度是依靠相应的阀门用人工控制，在大型工厂中采用能调节水及糖蜜流量的联动泵来控制。

稀释时糖蜜加水量的计算糖蜜稀释时，控制稀糖液的浓度是一关键的环节，为了制备一定浓度的稀糖液及精确计算所需的加水量和糖蜜量，通常可以采用下列公式来计算：

Pc=V·d·c1

式中 p——糖蜜量(公斤)

c——糖蜜浓度(Bx)

V——稀释后糖液的体积(公斤)

d——稀糖液的比重

c1——稀糖液的浓度(Bx)

所需的糖蜜量；

P=V·d·C1/C

稀释律时所需添加水的量为w，

则 W=Yd－p

又∵ V·d=pC/C1 W=PC/C1－P

∴ W=P（C－C1）/C1

根据制糖工艺要求，进入煮糖罐的各种物料的温度必须高于罐内糖膏温度3～5℃，这样才能使原料入罐后产生自然蒸发，保持并加速糖膏的对流，如果入料温度过高，入罐后产生急剧的自蒸发，对流过于剧烈，产生微细液滴向上剧烈跳动，随着汁汽带入冷凝器，造成糖份流失的后果，而且，入料温度过高会引起罐内糖膏与罐壁撞击，糖液往上剧烈跳动，导致晶体破裂；如果入料温度低于罐内糖膏温度，会使罐内糖膏温度突然下降，过饱和度突然升高，极易产生粘晶、伪晶，而且，物料需要在煮糖罐内先加热一段时间到沸点才能开始蒸发，既延长了煮糖时间、降低了效率，也由于煮糖罐的加热性能不好而浪费热能，因此，必须对进入煮糖罐的糖蜜进行温度控制，同时，适当的温度还可以溶去糖蜜中的幼晶。

根据制糖工艺要求，所有的入料浓度必须适应在煮糖膏的母液过饱和度，这样才能使入料加入的糖份和沉积在结晶上的糖份达到平衡，如果入料的浓度过高，就会使糖膏的过饱和度骤增而生成伪晶；如果入料的浓度过低，不但延长了煮糖时间和加大了蒸汽的消耗量，影响到物料的平衡和处理量，还会产生局部溶晶或降低结晶速度，根据多年的生产经验，入罐的各级糖蜜浓度稀释到在70～75°Bx煮糖最好。

传统的糖蜜稀释是采用一箱一箱逐箱地间歇式稀释，有的稀释箱有搅拌，有的没有，而且，加热的蒸汽是直接通入稀释箱的，缺陷是：无法满足连续生产的需要，稀释不均匀，局部过度受热易焦化影响产品质量，本发明彻底地解决了这些问题，明显提高了结晶率，提高了产品质量，缩短了生产时间，提高了效率，降低了能源消耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，实现对糖厂糖蜜连续稀释进行自动控制，明显提高了结晶率，提高了产品质量，缩短了生产时间，提高了效率，降低了能源消耗，效益显著，对节能减排也具有实际的意义。

本发明通过下述技术方案实现：

一种糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，该智能控制系统包括：DCS或PLC控制系统、温度传感器、微波锤度计、电磁流量计、若干调节阀、若干开关阀、糖蜜箱、混合器、两个煮糖罐和电缆；

糖蜜箱通过管道与混合器连接，蒸汽通过混合器蒸汽管道进入混合器，热水通过热水管道进入混合器，混合器出口管道分别与煮糖罐连接；

温度传感器和微波锤度计分别安装在混合器出口管道上，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接；

在进入混合器蒸汽管道上安装蒸汽调节阀，在热水管道上安装热水调节阀，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接；

在糖蜜箱到混合器的管道上分别安装电磁流量计和糖蜜调节阀，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接；

在进入煮糖罐的糖蜜管道上分别各安装一个开关阀，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接。

DCS或PLC控制系统包括操作站和机柜，机柜与电缆连接，机柜与操作站连接；DCS或PLC控制系统接收到通过电缆传输来的温度传感器检测到的混合器出口糖蜜温度信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到蒸汽调节阀，控制其开度大小，控制混合器出口糖蜜温度恒定。

DCS或PLC控制系统接收到通过电缆传输来的微波锤度计检测到的混合器出口糖蜜锤度信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到热水调节阀，控制其开度大小，控制混合器出口糖蜜锤度恒定。

DCS或PLC接收到通过电缆传输来的电磁流量计检测到的混合器入口糖蜜流量信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到糖蜜调节阀，控制其开度大小，控制混合器入口糖蜜流量恒定，控制混合器出口糖蜜温度和锤度。

DCS或PLC根据生产需要，通过电缆输出信号到进入煮糖罐的糖蜜管道上的开关阀，控制开关阀打开或关闭，选择让糖蜜进入或不让糖蜜进入煮糖罐。

本发明的优点是：

1、实现对糖厂糖蜜连续稀释进行自动控制，明显提高了结晶率，提高了产品质量，缩短了生产时间，提高了效率，降低了能源消耗，效益显著，对节能减排也具有实际的意义；

2、系统具有检测温度、流量和锤度自动控制各电动阀的开度，实现糖蜜自动加热与稀释，完全适应工业现场的生产要求，并且在恶劣的环境下能保持良好的准确度；

3、系统人机界面友好，直观明了，操作简单，维护量少；

4、本系统成本低，耗材少，收效高，若在我国的制糖行业推广使用，将会给整个行业带来巨大的经济和节能减排效益。

附图说明

图1是本发明糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统结构示意图；

其中，图中标号及名称为：DCS或PLC控制系统1、温度传感器2、微波锤度计3、蒸汽调节阀4、热水调节阀5、电磁流量计6、糖蜜调节阀7、开关阀8、开关阀9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，该智能控制系统包括：DCS或PLC控制系统1、温度传感器2、微波锤度计3、电磁流量计6、蒸汽调节阀4、热水调节阀5、糖蜜调节阀7、开关阀8、开关阀9、糖蜜箱、混合器、煮糖罐和电缆；

糖蜜箱通过管道与混合器连接，蒸汽通过混合器蒸汽管道进入混合器，热水通过热水管道进入混合器，混合器出口管道分别与煮糖罐连接；

温度传感器2和微波锤度计3分别安装在混合器出口管道上，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统1连接；

蒸汽调节阀4安装在进入混合器蒸汽管道上，热水调节阀5安装在热水管道上，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统1连接；

电磁流量计6和糖蜜调节阀7分别安装在糖蜜箱到混合器的管道上，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统1连接；

开关阀8和开关阀9分别安装在进入煮糖罐的糖蜜管道上，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统1连接。

DCS或PLC控制系统1包括操作站和机柜，机柜与电缆连接，机柜与操作站连接；DCS或PLC控制系统1接收到通过电缆传输来的温度传感器2检测到的混合器出口糖蜜温度信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到蒸汽调节阀4，控制其开度大小，控制混合器出口糖蜜温度恒定。

DCS或PLC控制系统1接收到通过电缆传输来的微波锤度计3检测到的混合器出口糖蜜锤度信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到热水调节阀5，控制其开度大小，控制混合器出口糖蜜锤度恒定。

DCS或PLC1接收到通过电缆传输来的电磁流量计6检测到的混合器入口糖蜜流量信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到糖蜜调节阀7，控制其开度大小，控制混合器入口糖蜜流量恒定，控制混合器出口糖蜜温度和锤度。

DCS或PLC1根据生产需要，通过电缆输出信号到开关阀8和开关阀9，分别打开或关闭开关阀8和开关阀9，让糖蜜进入或不让糖蜜进入煮糖罐。

Claims (5)

1.一种糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，其特征在于，包括DCS或PLC控制系统，通过DCS或PLC控制系统输出信号到相关设备，对糖蜜的流量、温度和锤度进行控制，实现对糖蜜连续稀释的自动控制，相关设备包括糖蜜箱、混合器、煮糖罐和连接管道；

糖蜜箱通过管道与混合器连接，蒸汽通过混合器蒸汽管道进入混合器，热水通过热水管道进入混合器，混合器出口管道分别与煮糖罐连接；

温度传感器和微波锤度计分别安装在混合器出口管道上，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接；

在进入混合器蒸汽管道上安装蒸汽调节阀，在热水管道上安装热水调节阀，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接；

在糖蜜箱到混合器的管道上分别安装电磁流量计和糖蜜调节阀，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接；

在进入煮糖罐的糖蜜管道上分别各安装一个开关阀，分别通过电缆与DCS或PLC控制系统连接。

2.根据权利要求1所述糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，其特征在于：所述DCS或PLC控制系统包括操作站和机柜，机柜与电缆连接，机柜与操作站连接；DCS或PLC控制系统接收到通过电缆传输来的温度传感器检测到的混合器出口糖蜜温度信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到蒸汽调节阀，控制其开度大小，控制混合器出口糖蜜温度恒定。

3.根据权利要求1所述糖厂糖蜜连续稀释智能控制系统，其特征在于：所述DCS或PLC控制系统接收到通过电缆传输来的微波锤度计检测到的混合器出口糖蜜锤度信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到热水调节阀，控制其开度大小，控制混合器出口糖蜜锤度恒定。

4.根据权利要求1所述的对糖厂糖蜜连续稀释进行自动控制的智能控制系统，其特征在于：所述DCS或PLC接收到通过电缆传输来的电磁流量计检测到的混合器入口糖蜜流量信号，经过计算或逻辑判断后，通过电缆输出信号到糖蜜调节阀，控制其开度大小，控制混合器入口糖蜜流量恒定，控制混合器出口糖蜜温度和锤度。

5.根据权利要求1所述的对糖厂糖蜜连续稀释进行自动控制的智能控制系统，其特征在于：所述DCS或PLC根据生产需要，通过电缆输出信号到进入煮糖罐的糖蜜管道上的开关阀，控制开关阀打开或关闭，选择让糖蜜进入或不让糖蜜进入煮糖罐。