DE1910985C - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer kontinuierlich arbeitenden Verdampfungskristallisationsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrillt ein Verfahren zur Regelung einer kontinuierlich arbeitenden Verdampfungskristal-Iisationsanlage mit mehreren Zellen, die das Produkt während der Kristallisation aufeinanderfolgend durchläuft, wobei die der letzten Zelle zugeführte Menge an nichtgesättigter Lösung und/oder die Beheizung der letzten Zelle in Abhängigkeit von dem in dem die letzte Zelle verlassenden Gut enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse geregelt wird. Derartige Anlagen werden insbesondere in der Zucker-Industrie verwendet, um Zuckerkristalle ausgehend von Zuckersaft zu erzeugen. Damit die Kristallisation unter günstigen Bedingungen erfolgt, d. h., damit ein i.wi.w !>....=»„♦„„»„ j.„ :„ «j„ _„ u„u„„,i„i„^_a„ u_n»_n in lösung befindlichen Zuckers zur Kristallisation gelangt und um gleichförmige und große Kristalle /u erhalten, muß der Zustand der Masse während der Kristallisation an mehreren Stellen der Anlage gesteuert werden.

Eis ist bekannt, die Zufuhrmenge an ungesättigter Lösung für jede Zelle und/oder den Druck des Heizdampfes in Abhängigkeit von Änderungen bestimmter Parameter, beispielsweise der Temperatur der flüssigen Phase des Produktes während der Kristallisation oder seiner Konzentration an kristallisation*- fähigen Bestandteil·, rs, zu regeln, wobei für jede Zelle ein eigner Regler eingesetzt wird, der von den für die betreffende Zelle geltenden, durch Fühl- oder Meßorgane ermittelten Werte beeinflußt i t.

Nachteilig ist bü den bekannten Verfahren, daß entsprechend der Anzahl der geregelten Zellen oder Zellengruppen eine entsprechende Anzahl von auf den genannten Prozentsatz an Kristallen oder Trokkenmasse ansprechende Ist-Wert-Geber und eine entsprechende Anzahl vollständiger Regelkreise vorgesehen werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung zu schallen, das geringeren Aufwand erfordert.

Frfindungsgemäß wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Regelverfahren der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß die Regelung der Zufuhrnienge an nichtgesättigter Lösung und/oder der Beheizung der vor der letzten Zelle angeordneten Zellen oder Zellengruppen Signale verwendet werden, die von einem gemeinsamen im Regelkreis der letzten Zelle enthaltenen und von vlem in dem die letzte Zelle verlassenden Gut enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse beeinflußten Meßorgan geliefert und über ÄC-GIieder, deren Zeitkonstante um so größer ist, je weiter die F.ntfernung der Zelle oder Zellengruppen von der letzten Zelle ist, geleitet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein einziger Regler für die Regelung mehrerer Zellen verwendet werden, wodurch die Regelung der gesamten Anlage mit geringeren Kosten durchgeführt werden kann.

Die Signale, welche für die Regelung der Ztifuhrmenge an nichtgesältigter Lösung und/oder der Beheizung der vor der letzten Zelle angeordneten ZeI-len otler Zellengruppen verwendet werden, werden vorteilhaft von einem das Meßorgan bildenden Mengenmesser als Funktion der Zulaufmenge zur letzten Zelle geliefert.

Hie l'Tfiiulung betrifft weiter eine Vorrichtung zu Rodung einer mehrere, mit llei/biiiulel versehene und von dem Produkt während der Kristallisation aufeinanderfolgend durchlaufende Zellen aufweisenden, kontinuierlich arbeitenden Verdampfungskristallisationsanlage, die Einrichtungen zur Beeinflussung der Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und/oder der Beheizung der Zellen oder Zellengruppen enthält, wobei die für die letzte Zelle bestimmte Eirrichtung als Regelkreis ausgebildet ist, der als Ist-Wert-Geber ein an der Auslaßseite der Anlage angeordnetes Meßorgan enthält. Gemäß der Erfindung sind die die Zufuhrmenge an nichlgesättigter Lösung und/oder der Beheizung von vorhergehend zur letzten Zelle angeordneten Zellen oder Zellengruppen steuernden Einrichtungen über vorgeschaltete RC-Glieder mit dem Meßorgan oder mit einem gemeinsamen, vom Regel-L-i-oJc ri(»r \r>fjtpn 7p]]p hppinfliißten prean verbunden, und es ist die Zeitkonstante des jeder Einrichtung vorgeschalteten ΚΓ-Gliedes um so größer, je weiter von der letzten Zelle die Zelle oder Zellengruppe entfernt ist, der die betreifende Hinrichtung zugeordnet ist.

Vorzugsweise ist das vom Regelkreis der letzten Zelle beeinflußte Organ ein in der in die letzte Zelle mündenden Zuführleitung angeordneter Mengenmesser, der dem vom Regelkreis der letzten Zelle beeinflußten Regelventil nachgeschaltet ist.

Im folgenden wird als nicht beschränkendes Beispiel an Hand der Zeichnung eine kontinuierlich arbeitende Verdampfungskristallisationsanlage beschrieben, welche eine Regelvorrichtung entsprechend der Erfindung aufweist.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Anlage enthält einen kontinuierlich arbeitenden Kristallisationsapparat, welcher aus einem liegenden zylindrischen Kessel 10 besteht, welcher durch Querwände 12 in mehrere Zellen aufgeteilt .si, in denen Heizkörper 14 angeordnet sind. Der dargestellte Apparat enthält sieben Zellen 1 bis 7, wobei klar ist, daß auch eine andere Anzahl von Zellen verwendet werden kann. It> diesem Apparat werden zwei aus Platten bestehende Heizkörper verwendet, welche für mehrere Zellen gemeinsame Heizelemente aufweisen. Es könnte auch nur ein einziger Heizkörper mit für alle Zellen gemeinsamen Heizelementen oder auch im Gegenteil für jede ein getrennter Heizkörper verwendet werden.

In der Heizdampf-Zuleitung 16 ist ein Ventil 18 angeordnet, das von einem Regler 20 gesteuert wird, der den Dampfdruck in den Heizkörpern auf einem konstanten, vorbestimmten Wert hält.

Das zu behandelnde Produkt, im vorliegenden Fall Zuckersaft, wurde vorausgehend in einem getrennten Apparat eingedickt und mit Kristallkeimen vermischt. Diese Mischung wird über eine Leitung 22, in der ein Mengenregler 24 angeordnet ist, in die erste Zelle 1 des Kristallisationsapparatcs eingeführt und gelangt dann durch Öffnungen in den Querwänden 12 von einer Zelle zur anderen und schließlich an der Stelle 0 von der letzten Zelle 7 abgeführt.

In jeder Zelle wird ein Teil des Zuckersaftes durch die von der Kondensation des Dampfes in den Heizkörpern gelieferten Wärme verdampft, wobei ein Teil des darin enthaltenen Zuckers auskristallisiert. Um die Konzentration des Zuckersaftes und den Prozentsatz an Kristallen in jeder Zelle auf geeigneten Werten zu halten, wird in die Zellen nichtgesättigter Saft eingeführt, wobei die Zufulirmenge in der nachstehend beschriebenen Weise geregelt wird.

Die Regelung der Menge an nichtgesättigtem Saft, welche jeder der beiden ersten Zellen 1, 2 zugeführt

wird, erfolgt so, daß die Saftkonzentration gleich und auf einem vorbestimmten Wert bleibt. Zu diesem Zweck wird in jeder der Zellen 1, 2 die Saftkonzentration, beispielsweise durch eine Widerstandsmessung, ermittelt, und ein Regler 26 vergleicht diesen Ist-Wert mit einem Soll-Wert und steuert beim Auftreten einer lsi Soll-Wert-Differenz ein in der Saftzufuhrleitung angeordnetes Ventil 28 so, daß die Differenz gleich Null wird.

Die Menge des den anderen Zellen zugefiihrten nichtgesättigten Saftes wird in Abhängigkeit von dem Prozentsatz an Kristallen oder dem Prozentsatz an Trockenmasse (Brix-Wert) das an der Stelle B dem Kristallisationsapparat verlassenden Gutes geregelt. Den prozentualen Anteil an Kristallen (Brix-Wert)

»-1111I1n.il tlu In Uli I.Hiuiig Oi vwig,i_.,-In.m..-> r»I\.O-organ 30. Hierzu kann ein zu diesem Zweck bekanntes Geri'.t Anwendung finden. Den gemessenen Ist-Wert vergleicht ein Regler 34 mit einem vorbestimmten Soll-Wert und steuert ein Ventil 36, das die Menge an niehtgesättigtem Zuckersaft bestimmt, der in die letzte Zelle 7 eingeführt wird, und zwar so, daß der Prozentsatz an Kristallen (Brix-Wert) auf einer vorbestimmten Größe gehalten wird.

Die den vorhergehend angeordneten Zellen 3 bis 6 zugeführte Gesamtmenge an nichtgesättigtem Saft wird von einem Ventil 40 bestimmt, das in einer Verteilerleitung 42 angeordnet ist. Mit in den zu der Zellen 3 bis 6 führenden SpeiseleitUTigen enthaltenen Ventilen 44 können die den Zellen zugefiihrten Mengen in vorbestimmten Verhältnissen gleichgehahen werden.

Das Venti! 40 wird von einem Mengenregler 46 gesteuert, dessen Soll-Wert eine Funktion der in die Zelle 7 gelangenden Zufuhrmenge ist, welche von einem Orga.. 38 gemessen wird. Das den Soll-Wert des Reglers 46 bestimmende Signal wird von einer Vorrichtung 48 geliefert, der über ein /?C-Glied 50 ein der Speisemenge der Zelle proportionales Signal zugeführt wird. Das RC-Glied kann aus jedem elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder sonstigen System bestehen, das ein dem Signaldurchtritt einen Widerstand entgegensetzendes Glied R und ein als Kapazität wirkendes Glied C enthält und das als Tiefpaß-Filter wirkt.

Die Vorrichtung 48 gibt an ihrem Ausgang ein Signal ab, das eine lineare Funktion des an den F.ingang angelegten Signals darstellt, dergestalt, daß die Abgabemenge / der Leitung 42 im stabilen oder stationären Zustand tier Formel / = a /7 + b entspricht, wobei α und b Konstante sind und /7 die in die Zelle 7 eingespeiste Menge ist. Die Vorrichtung 48 ist so ausgebildet, daß man die Werte von α und h abhängig von den Eigenschaften des auszukristallisierenden Produktes einstellen kann, wobei b im Sonderfall den Wert Null annehmen kann.

Das ftC-Glicd, über das das von dem Mcngcnmcßorgan 38 gelieferte Signal zur Vorrichtung 48 geiei'.ct wird, vermindert die Änderungsgesehwindigkeit dieses Signals dergestalt, daß die Änderungen in der Speisomenge für die Zolle 7, welche linier dem Einfluß des Reglers 34 erfolgen, geringere Veränderungen in der Leitung 42 hervorrufen. Ferner glättet das /?C^T-Glied das von dem Organ 38 kommende Signal, el. Ii., es vermindert seine Amplitude bei schnell verlaufenden Änderungen von einem Sinn zum anderen. Man kann diese Änderung als schnell ansehen, da die Dauer klein gegen die Zeitkonstmitc des RC-Gliedcs ist. Die Zeitkonstante des ÄC-GIiedes ist im wesentlichen gleich der Zeit, die das Produkt während der Kristallisation benötigt, um von der Zelle 3 zur Zelle 7 zu gelangen.

Der Prozentsatz an Kristallen (Brix-Wert) des Jn der Stelle B aus dem Kristallisationsapparat abgezogenen Produktes wird dadurch auf einen vorbestimmten Soll-Wert gehalten, indem schnell auf die Speisemenge für die Zelle 7 und langsamer auf die Speisemenge für die Speisemenge für die Zellen 3 bis 6 eingewirkt wird.

An Stelle die Gesamlspeisemenge für die Zellen 3 bis 6 zu regeln, kann auch die jeder dieser Zellen zugeführte Menge einzeln geregelt werden, indem für jede Zelle eine Regelvorrichtung entsprechend der

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und b und die Zeitkonstanten für jede Vorrichtung unterschiedlich gewählt werden, '".s ist auch möglich, aus mehreren Zellen bestehende Gruppen getrennt voneinander zu regeln.

Zur Regelung der für die Speisung der Zellen 3 bis 6 bestimmten Menge kann auch entweder das Eingangs- oder Ausgangssignal des Reglers 34 oder eine andere, diesen Signalen proportionale Größe verwendet werden. In diesem Fall kann die Vorrichtung 48 durch einen Regier ersetzt werden, der den Soll-Wert des Reglers einstellt oder der direkt auf das Ventil 40 einwirkt.

Der Kristallisationsapparat kann erfindungsgemäß auch durch Einwirkung auf den Druck des Heizdampfes geregelt werden, indem für jede Zelle oder Zellengruppe getrennte Heizkörper vorgesehen werden.

Obwohl zur Regelung auch elektrische oder elektronische Regler verwendet werden können, eignen sich pneumatische Vorrichtungen am besten für die Zwecke der vorliegenden Erfindung.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung einer kontinuierlich arbeitenden Verdanipfimgskristallisationsanlage mit mehreren Zellen, die das Produkt während der Kristallisation aufeinanderfolgend durchläuft, wobei die der letzten Zelle zugeführte Menge an nichtgesättigter Lösung und/oder die Beheizung der letzten Zelle in Abhängigkeit von dem in dem die letzte Zelle verlassenden Gut enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und/oder der Beheizung Jer vor der letzten Zelle angeordneten ZeIIe₁I oder Zellengruppen Signale verwendet werden, die von einem gemeinsamen im Regelkreis der letzten Zelle enthaltenen und von dem in dem die letzte Zelle verlassenden Gut enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse beeinflußten Meßorgan geliefert und über RC-Glieder, deren Zeitkonstante um so größer ist, je weiter die Entfernung der Zelle oder Zellengruppcii von der letzten Zelle ist, geleitet werden.

2. Verfuhren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale von einem das Meßorgan bildenden. Mengenmesser (3ft) als Funktion der Zulaufmenge zur letzten Zelle (7) geliefert werden.

3. Vorrichtung zur Regelung einer mehrere mit Hcizbündcl versehene und von dem Produkt während der Kristallisation aufeinanderfolgend durchlaufene Zellen aufweisenden, kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisationsanlagc, tlie Hinrichtungen zur Beeinflussung der Zufuhrmenge an nichtgesiittigter Lösung und/oder der Beheizung der Zellen oder Zellengruppen enthält, wobei die für die letzte Zelle bestimmte Hinrichtung als Regelkreis ausgebildet ist, der als to Ist-Wert-Geber ein an der Auslaßscitc der Anlage angeordnetes Meßorgan enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und/oder der Beheizung von vorhergehend zur letzten Zelle (7) angeordneten Zellen oder Zcllcngruppcn (3 bis 6) steuernden Einrichtungen (40, 46, 48) über vorgeschaltete KC-Glicdcr (50) mit dem Meßorgan (30) oder mit einem gemeinsamen, vom Regelkreis der letzten Zelle (7) beeinflußten Organ (38) verbunden sind, und daß die Zeitkonstanlc des jeder Hinrichtung (40, 46, 48) vorgeschalteten /fC-GliccIcs um so größer ist, je weiter von der letzten Zelle die Zelle oder Zcllcngruppe entfernt ist, der die betreffende Hinrichtung zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Regelkreis der letzten Zelle (7) beeinflußte Organ (38) ein ^:n der in die letzte Zelle mündenden Zuführleitung angeordneter Mengenmesser ist, der dem vom Regelkreis der letzten Zelle beeinflußten Regelventil (36) nachgcschaltel ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen