CN110286152A - 一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统及检测方法 - Google Patents

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叶权圣
秦健南
陈建斌
黄爽
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Abstract

本发明提出一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其蔗汁箱由蔗汁输送管连通硫熏器，硫熏器由中和汁输送管连通反应箱，石灰乳箱出口端连通中和汁输送管，特别地还包括有硫熏前pH检测仪、硫熏后pH检测仪和控制系统；硫熏前pH检测仪包括有硫熏前pH检测探头、其设于蔗汁输送管内靠近硫熏器蔗汁入口的一端；硫熏后pH检测仪包括有硫熏后pH检测探头、其设于中和汁输送管内靠近硫熏器出料口的一端。又提出其检测方法，步骤有：1、检测硫熏前后蔗汁pH值及蔗汁流量；2、计算硫熏强度；3、根据蔗汁流量和硫熏强度实现蔗汁中和效果控制及硫熏强度的反馈控制。本发明可为甘蔗糖厂硫熏工序提供在线实时准确可靠的硫熏强度数据。

Description

一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及制糖技术领域，具体涉及亚硫酸法制糖工艺中蔗汁硫熏强度实时在线检测系统及检测方法。
背景技术
目前国内甘蔗制糖业主要采用亚法及碳法工艺，其中以亚法居多，亚法即亚硫酸工艺，通过硫磺炉燃烧硫磺产生二氧化硫(SO2)气体，然后使用二氧化硫气体对混合汁进行熏蒸，进而去除混合汁中的大部分色素、悬浮物及杂质，可降低最终产品白糖的色值及提高白糖的等级，进而提高企业的经济效益。然而，对于甘蔗制糖行业来说，国家现行白糖标准对硫残留量的规定指标是非常严格的，如产品的该指标超标会导致产品不能出厂，因此，各甘蔗制糖企业都十分重视硫熏工序的硫熏强度指标控制，在保证硫熏去除色素、悬浮物、杂质方面效果的同时，亦要保证硫熏强度在合适的范围内。但是，由于目前国内甘蔗制糖行业的自动化水平较低，各家糖厂硫熏强度的测定还是采用传统的人工检测方法，个别糖厂采用了根据亚硫酸与碘溶液的定量滴定原理设计的自动检测装置。目前不管是采取人工检测还是自动检测方法，都无法摆脱碘溶液的滴定过程，极大约束了测量结果准确性、可靠性及自动化水平的提升。人工检测的主要缺点是测量结果准确性难以保证，同时人工滴定进行检测的方式误差大，劳动强度高，测量周期长，测量结果因人而异，测量结果的准确性难以保证。根据亚硫酸与碘溶液的定量滴定原理设计的自动检测装置也具有诸多缺点，首先是滴定及结果检测周期过长，不能实现实时在线检测；其次是滴定过程为保证精度需频繁对装置内采样、滴定器具进行清洗；再次滴定过程需持续消耗碘溶液，需人工进行碘溶液的添加，没有实现真正意义上的全自动；最后，装置装备多个可动部件，可靠性差。因此有必要改进。
发明内容
本发明的目的是提出一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统、及采用该系统实现的一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测方法，其可实现在线连续检测蔗汁的硫熏强度，无碘溶液滴定过程，结构简单，能提供硫熏前及硫熏后的蔗汁pH值，为甘蔗糖厂硫熏工序提供在线实时测量、准确可靠的硫熏强度指标数据。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：
一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其包括有硫磺炉、石灰乳箱、蔗汁箱、硫熏器和反应箱，蔗汁箱的蔗汁出口端依次安装有动力泵和流量计、并通过蔗汁输送管连接通硫熏器的蔗汁入口，硫熏器的出料口通过中和汁输送管连接通反应箱的入料口，硫磺炉的二氧化硫出口连接通硫熏器，石灰乳箱的石灰乳出口端安装有电动阀、并连接通中和汁输送管靠近反应箱入料口的一端，其特征在于：还包括有硫熏前pH检测仪、硫熏后pH检测仪和控制系统；硫熏前pH检测仪包括有硫熏前pH检测探头，所述硫熏前pH检测探头设于蔗汁输送管内靠近硫熏器蔗汁入口的一端；硫熏后pH检测仪包括有硫熏后pH检测探头，所述硫熏后pH检测探头设于中和汁输送管内靠近硫熏器出料口的一端；所述动力泵、流量计、硫熏前pH检测仪、硫熏后pH检测仪、硫磺炉和电动阀分别电连接到控制系统。
优化方案，本发明中的中和汁输送管位于硫熏器的出料口和硫熏后pH检测探头之间具有内螺旋管段。进一步，所述中和汁输送管的内螺旋管段的内直径为20~25cm、长度为40~50cm，内螺旋管段的内壁上具有螺旋状凸筋。
进一步优化方案，本发明中的硫熏前pH检测仪具有温度补偿功能、其还包括和硫熏前pH检测探头一体硫熏前温度检测探头，硫熏后pH检测仪具有温度补偿功能、其还包括和硫熏后pH检测探头一体的硫熏后温度检测探头。
一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测方法，其采用上述甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统进行检测，包括有以下步骤。
步骤1，通过甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的硫熏前pH检测仪检测到经过温度补偿后的硫熏前蔗汁pH值，通过硫熏后pH检测仪检测经过温度补偿后的硫熏后蔗汁的pH值，通过流量计检测由进入硫熏器的硫熏前蔗汁的流量。
步骤2，采用步骤1检测的硫熏前蔗汁pH值及硫熏后蔗汁的pH值，通过甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统计算出硫熏前后蔗汁pH值的变化情况及其对应的氢离子浓度[H+]的变化量，再根据亚硫酸电离平衡原理计算硫熏强度，所述硫熏强度为单位体积的蔗汁在硫熏中和后吸收的二氧化硫的质量、单位为g/L，实现蔗汁硫熏强度的实时在线检测。
步骤3，甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统通过步骤2的蔗汁硫熏强度的实时在线检测实现了蔗汁中和效果的实时在线控制及硫熏强度的反馈控制；具体是：
甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统根据步骤1流量计检测的蔗汁流量和步骤2的蔗汁硫熏强度，计算出硫熏后蔗汁内的亚硫酸中和所需的石灰乳流量，控制系统根据所需的石灰乳流量调节电动阀的开度，实现蔗汁中和效果的实时在线控制；
甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统根据步骤1流量计检测的蔗汁流量和步骤2的蔗汁硫熏强度，计算出硫熏前蔗汁所需的燃硫量，控制系统根据所需的燃硫量控制硫磺炉的燃硫状态，实现硫熏强度的反馈控制。
本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：本发明依据于酸碱平衡原理计算出经硫熏后的蔗汁的硫熏强度。具体是：SO2气体被蔗汁吸收后，在蔗汁中以亚硫酸的形式存在，亚硫酸在蔗汁的硫熏过程中遵循稀溶液的酸碱平衡原理，主要进行H2SO3↔ H+ +HSO3-的一级电离，且其电离度随温度变化而变化，本发明通过硫熏后蔗汁的pH值和硫熏前蔗汁的pH值计算出来硫熏前后蔗汁的H+浓度变化值，结合蔗汁当前温度对应的亚硫酸电离度，进而计算得出蔗汁中的亚硫酸浓度，将亚硫酸浓度转换为硫熏强度即可得到实时的硫熏强度数据，进而实现调控蔗汁硫熏工序的目的。
附图说明
图1为本发明的甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
参考图1，一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其包括有硫磺炉33、石灰乳箱31、蔗汁箱1、硫熏器3、反应箱6、硫熏前pH检测仪2、硫熏后pH检测仪5和控制系统7。
蔗汁箱1的蔗汁出口端依次安装有动力泵11和流量计12、并通过蔗汁输送管10连接通硫熏器3的蔗汁入口，硫熏器3的出料口通过中和汁输送管4连接通反应箱6的入料口，硫磺炉33的二氧化硫出口连接通硫熏器3，石灰乳箱31的石灰乳出口端安装有电动阀32、并连接通中和汁输送管4靠近反应箱6入料口的一端。
硫熏前pH检测仪2具有温度补偿功能、其包括有硫熏前pH检测探头21和与硫熏前pH检测探头21一体的硫熏前温度检测探头22，所述硫熏前pH检测探头21和硫熏前温度检测探头22设于蔗汁输送管10内靠近硫熏器3蔗汁入口的一端。
硫熏后pH检测仪5具有温度补偿功能、其包括有硫熏后pH检测探头51和与硫熏后pH检测探头51一体的硫熏后温度检测探头52，所述硫熏后pH检测探头51和硫熏后温度检测探头52设于中和汁输送管4内靠近硫熏器3出料口的一端。
所述动力泵11、流量计12、硫熏前pH检测仪2、硫熏后pH检测仪5、硫磺炉33和电动阀32分别电连接到控制系统7。
所述中和汁输送管4位于硫熏器3的出料口和硫熏后pH检测探头51之间具有内螺旋管段40。本实施例中内螺旋管段40的内直径为25cm、长度为50cm，内螺旋管段40的内壁上具有螺旋状凸筋（图中未示）。所述内螺旋管段40的内直径及长度具体根据甘蔗糖厂实际生产状况设计，该内螺旋管段40起到使流经的物料旋转从而增加硫熏后蔗汁的混合程度，减少混合不均匀对测量结果的影响的作用。
本实施例的硫熏强度实时在线检测系统无可动部件，具有维护简单、易于操作的特点，可实现硫熏强度的实时在线检测。
实施例2
一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测方法，其采用实施例1的甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统进行检测，包括有以下步骤。
步骤1，通过甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的硫熏前pH检测仪2检测到经过温度补偿后的硫熏前蔗汁pH值，通过硫熏后pH检测仪5检测经过温度补偿后的硫熏后蔗汁的pH值，通过流量计12检测由进入硫熏器3的硫熏前蔗汁的流量。
步骤2，采用步骤1检测的硫熏前蔗汁pH值及硫熏后蔗汁的pH值，通过甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统7计算出硫熏前后蔗汁pH值的变化情况及其对应的氢离子浓度[H+]的变化量，再根据亚硫酸电离平衡原理计算硫熏强度，所述硫熏强度为单位体积的蔗汁在硫熏中和后吸收的二氧化硫的质量、单位为g/L，实现蔗汁硫熏强度的实时在线检测。
步骤3，甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统通过步骤2的蔗汁硫熏强度的实时在线检测实现了蔗汁中和效果的实时在线控制及硫熏强度的反馈控制；具体是：
甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统7根据步骤1流量计12检测的蔗汁流量和步骤2的蔗汁硫熏强度，计算出硫熏后蔗汁内的亚硫酸中和所需的石灰乳流量，控制系统7根据所需的石灰乳流量调节电动阀32的开度，实现蔗汁中和效果的实时在线控制；
甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统7根据步骤1流量计12检测的蔗汁流量和步骤2的蔗汁硫熏强度，计算出硫熏前蔗汁所需的燃硫量，控制系统7根据所需的燃硫量控制硫磺炉33的燃硫状态，实现硫熏强度的反馈控制。
本实施例的硫熏强度实时在线检测方法可实现对硫熏强度的准确、快速、高效、实时的检测，检测过程中不需要取样及人工碘液滴定检测，为甘蔗糖厂硫熏工序提供在线实时测量、准确可靠的硫熏强度指标数据，以便实现硫熏工序相关参数有效、精准的调控。

Claims (5)

1.一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其包括有硫磺炉（33）、石灰乳箱（31）、蔗汁箱（1）、硫熏器（3）和反应箱（6），蔗汁箱（1）的蔗汁出口端依次安装有动力泵（11）和流量计（12）、并通过蔗汁输送管（10）连接通硫熏器（3）的蔗汁入口，硫熏器（3）的出料口通过中和汁输送管（4）连接通反应箱（6）的入料口，硫磺炉（33）的二氧化硫出口连接通硫熏器（3），石灰乳箱（31）的石灰乳出口端安装有电动阀（32）、并连接通中和汁输送管（4）靠近反应箱（6）入料口的一端，其特征在于：还包括有硫熏前pH检测仪（2）、硫熏后pH检测仪（5）和控制系统（7）；硫熏前pH检测仪（2）包括有硫熏前pH检测探头（21），所述硫熏前pH检测探头（21）设于蔗汁输送管（10）内靠近硫熏器（3）蔗汁入口的一端；硫熏后pH检测仪（5）包括有硫熏后pH检测探头（51），所述硫熏后pH检测探头（51）设于中和汁输送管（4）内靠近硫熏器（3）出料口的一端；所述动力泵（11）、流量计（12）、硫熏前pH检测仪（2）、硫熏后pH检测仪（5）、硫磺炉（33）和电动阀（32）分别电连接到控制系统（7）。
2.根据权利要求1所述的甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其特征在于：所述中和汁输送管（4）位于硫熏器（3）的出料口和硫熏后pH检测探头（51）之间具有内螺旋管段。
3.根据权利要求2所述的甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其特征在于：所述中和汁输送管（4）的内螺旋管段（40）的内直径为20 ~25cm、长度为40~50 cm，内螺旋管段（40）的内壁上具有螺旋状凸筋。
4.根据权利要求1或2或3所述的甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统，其特征在于：所述硫熏前pH检测仪（2）具有温度补偿功能、其还包括有和硫熏前pH检测探头（21）一体的硫熏前温度检测探头（22），硫熏后pH检测仪（5）具有温度补偿功能、其还包括有和硫熏后pH检测探头（51）一体的硫熏后温度检测探头（52）。
5.一种甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测方法，其特征在于采用权利要求4所述的甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统进行检测，包括有以下步骤：
步骤1，通过甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的硫熏前pH检测仪（2）检测到经过温度补偿后的硫熏前蔗汁pH值，通过硫熏后pH检测仪（5）检测经过温度补偿后的硫熏后蔗汁的pH值，通过流量计（12）检测由进入硫熏器（3）的硫熏前蔗汁的流量；
步骤2，采用步骤1检测的硫熏前蔗汁pH值及硫熏后蔗汁的pH值，通过甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统（7）计算出硫熏前后蔗汁pH值的变化情况及其对应的氢离子浓度[H+]的变化量，再根据亚硫酸电离平衡原理计算硫熏强度，所述硫熏强度为单位体积的蔗汁在硫熏中和后吸收的二氧化硫的质量、单位为g/L，实现蔗汁硫熏强度的实时在线检测；
步骤3，甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统通过步骤2的蔗汁硫熏强度的实时在线检测实现了蔗汁中和效果的实时在线控制及硫熏强度的反馈控制；具体是：
甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统（7）根据步骤1流量计（12）检测的蔗汁流量和步骤2的蔗汁硫熏强度，计算出硫熏后蔗汁内的亚硫酸中和所需的石灰乳流量，控制系统（7）根据所需的石灰乳流量调节电动阀（32）的开度，实现蔗汁中和效果的实时在线控制；
甘蔗糖厂硫熏强度实时在线检测系统的控制系统（7）根据步骤1流量计（12）检测的蔗汁流量和步骤2的蔗汁硫熏强度，计算出硫熏前蔗汁所需的燃硫量，控制系统（7）根据所需的燃硫量控制硫磺炉（33）的燃硫状态，实现硫熏强度的反馈控制。
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