EP0348639A2 - Process and apparatus for separating liquid parts and fine granular parts from a sugar suspension - Google Patents

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EP0348639A2
EP0348639A2 EP89108356A EP89108356A EP0348639A2 EP 0348639 A2 EP0348639 A2 EP 0348639A2 EP 89108356 A EP89108356 A EP 89108356A EP 89108356 A EP89108356 A EP 89108356A EP 0348639 A2 EP0348639 A2 EP 0348639A2
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EP
European Patent Office
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centrifuge
filter cake
measurement
washing
phase
Prior art date
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Withdrawn
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EP89108356A
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German (de)
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EP0348639A3 (en
Inventor
Gerhard Wilhelm Ing. Kappler
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Laboratorium Prof Dr Rudolf Berthold GmbH and Co KG
Original Assignee
Laboratorium Prof Dr Rudolf Berthold GmbH and Co KG
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Publication of EP0348639A3 publication Critical patent/EP0348639A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00—Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/04—Separating crystals from mother liquor
    • C13B30/06—Separating crystals from mother liquor by centrifugal force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B04B11/043—Load indication with or without control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Program control of centrifuges

Definitions

  • the invention initially relates to a method for separating liquid and fine-grain fractions from a sugar suspension, in which a certain filling quantity of the sugar suspension is spun in a centrifuge with the temporary addition of a certain amount of water and / or water vapor for a certain period of time.
  • Such a method is used in the sugar industry in particular to separate the liquid fraction from the sugar suspension (crystal suspension, "magma") obtained in the cooking apparatus. Centrifuges are used for this, the separation takes place in two phases:
  • the spinning process begins, whereby a sugar solution with a low degree of purity is separated ("green runoff"), in which all non-crystallizable substances such as ash components, cellulose etc. are contained. This "green run” is used for further processing in the stage with the next lowest degree of purity.
  • washing phase i.e. water (“water blanket”) is sprayed from the nozzles onto the filter cake deposited on the circumference of the centrifuge.
  • water blanket a water blanket
  • syrup residues still adhering to the sugar crystals are to be washed out and at the same time the fine-grain fractions contained are dissolved and also washed out. Otherwise, the fine-grained fractions could cause blockages later when the crystals are separated using sieves.
  • the liquid separated during this phase is called the "deck drain”.
  • the composition of the crystal suspension in particular with regard to the crystal sizes and there in particular the fine grain fractions, may be subject to strong fluctuations, no fixed values can be specified for the optimization of the spinning and washing process, which, as explained above, ensure that on the one hand the most complete washing possible is achieved, but on the other hand the process is not expanded unnecessarily, which leads to a deterioration in the overall result with regard to cycle duration and energy consumption. If the syrup fractions flow away rapidly in the green drain phase, one can conclude that the fine grain fraction is low and the amount of water in the wash phase can consequently also be kept relatively low.
  • control variables of the method in particular for specifying the filling quantities, the washing duration and the spin duration, are at least partially obtained from a temporary or continuous measurement of the surface density of the filter cake which settles on the periphery of the centrifuge during the spin operation.
  • the invention has recognized that the dynamic processes described above in the composition of the filter cake, which take place due to the addition of water on the one hand during the washing phase or through the exit of the green drain and the cover drain on the other hand, find their characteristic expression in the areal density of the filter cake.
  • the tracking of the areal density during the entire process in particular by means of a continuous measurement, thus provides a curve, the sections and slope values of which are characteristic of the respective "state" of the filter cake and thus of the separation of the substances concerned during the current measurement the green drain or the deck drain.
  • up-to-date information is available at any point in the process, which can be used directly to control the process: for example, the above-mentioned possibly rapid drainage of the syrup components in the green run-off phase causes a slight increase in the areal density curve, which can be used directly set the amount of water subsequently required in the washing phase to a low value.
  • a high proportion of fine grains and a low permeability of the filter cake leads to a smaller slope of the areal density curve during the washing phase, so that the amount of water might have to be increased during the mating phase, or the predetermined filling amount of the centrifuge would have to be reduced for the next cycle.
  • the area density can be measured radiometrically, that is to say by placing a radioactive radiation source on the outer periphery of the centrifuge, which radiates through the filter cake, the rays used, for example gamma radiation, being directed onto one inside the centrifuge or onto it the detector located on the opposite side of the centrifuge.
  • the absorption of this radiation is then a direct measure of the areal density of the filter cake, the areal density of the filter cake is thus directly represented by the counting rate given by the detector to a corresponding evaluation circuit.
  • This counting rate can be graphically represented "simultaneously" to the currently running process and enables the acquisition of the parameters that are critical for controlling the process.
  • This determination can optionally be automated by, for example, differentiating the curve shape for obtaining slope values by means of corresponding components in an evaluation circuit and, if necessary, comparing it with predetermined threshold values (obtained from calibration measurements), whereupon the corresponding control signals are sent to the corresponding components of the centrifuge, such as the engine for the centrifuge shaft or the pump for feeding the water nozzles.
  • the drum 10 of a centrifuge is rotatably mounted about a shaft 12 and is rotated by a motor (not shown).
  • the top of the drum is open so that the sugar suspension can be added here.
  • the filter cake 40 is pressed outwards against the jacket 11 of the drum, where it forms an annular filter cake of largely constant thickness.
  • a radioactive radiation source 20 for example a gamma emitter, is arranged on the outer jacket of the centrifuge, the rays of which pass through the filter cake 40 in the radial direction of the drum and hit an associated detector 21 inside the drum, which detector consequently measures the absorption of the filter cake 40.
  • the absorption of the filter cake 40 depends on the thickness of the filter cake and its respective components during the spinning or washing phase, the counting rate of the detector 21 is consequently a direct measure of the areal density of the filter cake 40.
  • control signals S1 and S2 are obtained, for example, by means of threshold values or limit values obtained on the basis of calibration or calibration measurements or stored curve profiles, which control the motor of the shaft 12 or the ( Control pump (not shown) for the washing water supply to the centrifuge.
  • the special structure of the evaluation circuit 30 can be carried out using known means, as can the special structure of the centrifuge 10 outlined, so that this is not dealt with in more detail.
  • the (qualitative) representation shows the area density F over time t.
  • time t 0, with a rotating centrifuge, the drum is filled with crystal suspension, which is deposited on the circumference of the drum with increasing thickness, and at the same time green drainage flows through the permeable jacket 11 of the drum; in the "net result", however, the filling of the crystal suspension predominates, so that the curve rises more or less steeply in the first spin phase A (green runoff).
  • the dimension .DELTA.F / .DELTA.t slope of the curve) depends on the behavior of the filter cake 40 and the filling process during the green drainage phase A and can be used, for example, to control the degree of filling or to determine the length of the subsequent washing phase B.
  • the filling process is finished and the washing phase B begins.
  • the washing out of the syrup residues and the fine-grain fractions leads to a reduction in the areal density F, here too the (negative) slope ⁇ F / ⁇ t is a measure of the sap of the syrup fractions and thus the fine-grain fraction and can also be used for control purposes, for example to determine the end time ⁇ ( ⁇ F / ⁇ t ⁇ 0) of wash phase B.
  • control B f ( ⁇ F / ⁇ t), depending on the storable values of the slope of the curve in the green drainage phase A, one can therefore have an optimal duration ( ⁇ -T1) Specify wash phase B.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Ausscheidung von flüssigen Anteilen und Feinkornanteilen aus einer Zuckersuspension wird vorgeschlagen, daß die Steuergrößen zur Steuerung der Zentrifuge aus einer Messung der sich während des Schleudervorganges einstellenden Flächendichte des Filterkuchens in der Zentrifuge gewonnen werden. Insbesondere kann hierfür eine radiometrische Messung verwendet werden. Aus den durch eine solche Flächendichte-Messung zeitlichen Verlauf der Flächendichte-Kurven lassen sich Zusammenhänge ableiten mit der physikalischen Zusammen­setzung des Filterkuchens zum Meßzeitpunkt, woraus sich wiederum die Steuergrößen beispielsweise für den Wasserzusatz und die Länge der Waschphase ab­leiten lassen.In a method for the separation of liquid and fine-grain fractions from a sugar suspension, it is proposed that the control variables for controlling the centrifuge be obtained from a measurement of the surface density of the filter cake in the centrifuge which arises during the centrifuging process. In particular, a radiometric measurement can be used for this. Correlations with the physical composition of the filter cake at the time of measurement can be derived from the course over time of the area density curves by such an area density measurement, which in turn can be used to derive the control variables, for example for the water addition and the length of the washing phase.

Die Steuerung eines solchen Verfahrens ist daher mit einer einzigen kontinuierlichen Messung auf einfache Weise vollautomatisch und mit optimaler Qualität möglich.

Figure imgaf001
The control of such a process is therefore possible with a single continuous measurement in a simple, fully automatic manner and with optimal quality.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Ausscheidung von flüssigen Anteilen und Feinkornanteilen aus einer Zuckersus­pension, bei dem eine bestimmte Füllmenge der Zuckersuspension in einer Zentrifuge unter zeitweisem Zusatz einer bestimmten Menge von Wasser und/oder Wasserdampf für eine bestimmte Zeitspanne ge­schleudert wird.The invention initially relates to a method for separating liquid and fine-grain fractions from a sugar suspension, in which a certain filling quantity of the sugar suspension is spun in a centrifuge with the temporary addition of a certain amount of water and / or water vapor for a certain period of time.

Ein solches Verfahren wird in der Zuckerindustrie insbesondere eingesetzt, um aus der in den Kochapparaten gewonnenen Zuckersus­pension (Kristallsuspension, "Magma") insbesondere den flüssigen Anteil abzuscheiden. Hierzu werden Zentrifugen eingesetzt, die Trennung geschieht hierbei in zwei Phasen:Such a method is used in the sugar industry in particular to separate the liquid fraction from the sugar suspension (crystal suspension, "magma") obtained in the cooking apparatus. Centrifuges are used for this, the separation takes place in two phases:

Nach dem Füllen der Zentrifuge mit einer bestimmten vorgegebenen Menge der Zuckersuspension beginnt der Schleudervorgang, wobei eine Zuckerlösung mit niedrigem Reinheitsgrad abgeschieden wird ("Grünablauf"), in dem alle nicht kristallisationsfähigen Stoffe wie z.B. Aschebestandteile, Zellulose usw. enthalten sind. Dieser "Grünablauf" wird für die Weiterverarbeitung in der Stufe mit dem nächst niedrigen Reinheitsgrad verwendet.After filling the centrifuge with a certain predetermined amount of the sugar suspension, the spinning process begins, whereby a sugar solution with a low degree of purity is separated ("green runoff"), in which all non-crystallizable substances such as ash components, cellulose etc. are contained. This "green run" is used for further processing in the stage with the next lowest degree of purity.

Nach dem Abtrennen dieses "Grünablaufs" folgt die sogenannte Wasch­phase, d.h., aus Düsen wird Wasser ("Wasserdecke") auf den sich am Umfang der Zentrifuge abgesetzten Filterkuchen gesprüht. Während dieser Waschphase sollen an den Zuckerkristallen noch anhaftende Sirupreste ausgewaschen werden und gleichzeitig die enthaltenen Feinkornanteile aufgelöst und ebenfalls ausgewaschen werden. Die Feinkornanteile könnten ansonsten später beim Trennen der Kristalle über Siebe Verstopfungen verursachen. Die während dieser Phase abgetrennte Flüssigkeit wird "Deckablauf" genannt.After this "green run-off" has been separated, the so-called washing phase follows, i.e. water ("water blanket") is sprayed from the nozzles onto the filter cake deposited on the circumference of the centrifuge. During this washing phase, syrup residues still adhering to the sugar crystals are to be washed out and at the same time the fine-grain fractions contained are dissolved and also washed out. Otherwise, the fine-grained fractions could cause blockages later when the crystals are separated using sieves. The liquid separated during this phase is called the "deck drain".

Zur Steigerung der Waschwirkung ist es auch möglich, anstelle der Besprühung mit Wasser oder auch zusätzlich den Filterkuchen mit Wasserdampf zu beaufschlagen, in beiden Fällen muß so lange gewaschen werden, daß die Sirupreste möglichst vollständig und über die gesamte Dicke des Filterkuchens hinweg von der Kristalloberfläche abgewaschen werden (der Filterkuchen muß "durchgedeckt" werden). Andererseits darf jedoch der Waschvorgang nicht zu lange ausgedehnt werden, da hierdurch unnötigerweise zusätzlich Zucker gelöst würde, der später wieder kristallisiert werden muß, ein Vorgang, der wie­derum Wärmeenergie erfordert.To increase the washing effect, it is also possible to apply water vapor instead of spraying water or additionally to the filter cake, in both cases it is necessary to wash for so long that the syrup residues are washed off the crystal surface as completely as possible and over the entire thickness of the filter cake (the filter cake must be "covered"). On the other hand, however, the washing process must not be extended too long, since this would unnecessarily dissolve additional sugar which later has to be recrystallized, a process which in turn requires thermal energy.

Da die Zusammensetzung der Kristallsuspension insbesondere hinsicht­lich der Kristallgrößen und dort insbesondere der Feinkornanteile unter Umständen starken Schwankungen unterliegen können, lassen sich für die Optimierung des Schleuder- und Waschvorganges keine festen Werte angeben, die, wie oben erläutert, gewährleisten, daß einerseits eine möglichst vollständige Auswaschung erzielt wird, andererseits aber das Verfahren nicht unnötig ausgedehnt wird, was zu einer Verschlechterung des Gesamtergebnisses hinsichtlich Zyklusdauer und Energiebedarf führt. Bei einem raschen Abfließen der Sirupanteile in der Grünablauf-Phase kann man darauf schließen, daß der Feinkornanteil gering ist und die Wassermenge in der Wasch-­Phase folglich ebenfalls relativ gering gehalten werden kann. Bei nut zögerndem Abfluß der Sirupanteile in der Grünablauf-Phase läßt dies den Schluß zu, daß der Feinkornanteil sehr hoch ist und die Durchlässigkeit des Filterkuchens nur gering ist, folglich müßte die Wassermenge während der Deckphase erhöht oder aber die Füllmenge der Zentrifuge im nächsten Zyklus reduziert werden, da sonst durch die verringerte Durchlässigkeit des Filterkuchens in einzelnen Schichten ein gewisser Flüssigkeitsstau entstehen kann, der ebenfalls zur unerwünschten teilweisen Auflösung von Kristallen führt.Since the composition of the crystal suspension, in particular with regard to the crystal sizes and there in particular the fine grain fractions, may be subject to strong fluctuations, no fixed values can be specified for the optimization of the spinning and washing process, which, as explained above, ensure that on the one hand the most complete washing possible is achieved, but on the other hand the process is not expanded unnecessarily, which leads to a deterioration in the overall result with regard to cycle duration and energy consumption. If the syrup fractions flow away rapidly in the green drain phase, one can conclude that the fine grain fraction is low and the amount of water in the wash phase can consequently also be kept relatively low. With only hesitant drainage of the syrup in the green drain phase, this leads to the conclusion that the fine grain content is very high and Permeability of the filter cake is only low, consequently the amount of water would have to be increased during the covering phase or the filling volume of the centrifuge should be reduced in the next cycle, since otherwise the reduced permeability of the filter cake in individual layers can result in a certain liquid build-up, which also leads to the undesired partial dissolution of crystals.

Hierdurch wird deutlich, daß mehrere Parameter, wie beispielsweise die Füllmenge der Zentrifuge mit der Kristallsuspension, die zum Waschen verwendete Menge an Wasser und/oder Wasserdampf, Beginn und Ende des Schleudervorganges, Beginn und Ende des Waschvorganges einzeln und in ihrer funktionellen Abhängigkeit voneinander die Qualität des Verfahrensergebnisses bestimmen. Um diese Kennwerte des Verfahrens möglichst optimal im oben geschilderten Sinne fest­zulegen, hat man sich bisher darauf beschränkt, die jeweiligen Endprodukte, also die verbleibenden Kristalle bzw. den Deckablauf durch Entnahme von Laborproben zu kontrollieren, beispielsweise durch Refraktor-Messungen. Diese stichprobenartigen Entnahmen er­fordern einen hohen Zeit- und Personalaufwand, das Resultat steht nut verspätet zur Verfügung und ist zwangsläufig mit relativ großen Ungenauigkeiten behaftet.This makes it clear that several parameters, such as the filling quantity of the centrifuge with the crystal suspension, the amount of water and / or water vapor used for washing, the beginning and end of the spinning process, the start and end of the washing process individually and in their functional dependence on one another the quality determine the result of the procedure. In order to determine these characteristic values of the method as optimally as possible in the sense described above, it has hitherto been limited to checking the respective end products, that is to say the remaining crystals or the covering process, by taking laboratory samples, for example by refractor measurements. These random sampling take a lot of time and personnel, the result is available late and is inevitably associated with relatively large inaccuracies.

Diese praktizierte Festlegung der Verfahrensparameter ist somit nur als eine Möglichkeit zur Vermeidung von gröbsten Steuerungs­fehlern einzustufen.This practiced definition of the process parameters can therefore only be classified as one way of avoiding the grossest control errors.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren so weiterzubilden, daß auf einfache Art und Weise eine präzise Erfassung der genannten Steuergrößen in dem Sinne ermöglicht wird, daß eine Optimierung des Verfahrens im Hinblick auf die Qualität des gewonnenen Zuckers bei Minimierung des Energieaufwands erzielt wird.It is therefore an object of the invention to develop a generic method in such a way that a precise detection of the control variables mentioned is made possible in the simple manner that an optimization of the method is achieved with regard to the quality of the sugar obtained while minimizing the energy expenditure .

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Steuergrößen des Ver­fahrens, insbesondere zur Vorgabe der Füllmengen, der Waschdauer und der Schleuderdauer zumindest teilweise aus einer zeitweisen oder kontinuierlichen Messung der sich während des Schleudervor­ganges einstellenden Flächendichte des sich am Umfang der Zentrifuge absetzenden Filterkuchens gewonnen werden.This object is achieved in that the control variables of the method, in particular for specifying the filling quantities, the washing duration and the spin duration, are at least partially obtained from a temporary or continuous measurement of the surface density of the filter cake which settles on the periphery of the centrifuge during the spin operation.

Die Erfindung hat erkannt, daß die oben beschriebenen dynamischen Vorgänge bei der Zusammensetzung des Filterkuchens, die durch die Zugabe von Wasser einerseits während der Waschphase oder durch den Austritt des Grünablaufs und des Deckablaufs andererseits ab­laufen, ihren charakteristischen Niederschlag in der Flächendichte des Filterkuchens finden. Die Verfolgung der Flächendichte während des gesamten Vorganges, insbesondere durch eine kontinuierliche Messung, liefert somit eine Kurve, deren Abschnitte und Steigungs­werte charakteristisch sind für den jeweiligen "Zustand" des Filter­kuchens und somit für die zum aktuellen Zeitpunkt der Messung bewirk­te Abscheidung der jeweils betreffenden Stoffe während des Grün­ablaufs bzw. des Deckablaufs. Damit steht aber zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens eine aktuelle Information zur Verfügung, die unmittel­bar zur Steuerung des Verfahrens verwendet werden kann: Beispiels­weise bewirkt der oben erwähnte möglicherweise rasche Abfluß der Sirupanteile in der Grünablaufphase eine geringe Steigung der Flächen­dichtekurve, was unmittelbar dazu verwendet werden kann, die Menge des darauf folgend benötigten Wassers in der Waschphase auf einen geringen Wert einzustellen.The invention has recognized that the dynamic processes described above in the composition of the filter cake, which take place due to the addition of water on the one hand during the washing phase or through the exit of the green drain and the cover drain on the other hand, find their characteristic expression in the areal density of the filter cake. The tracking of the areal density during the entire process, in particular by means of a continuous measurement, thus provides a curve, the sections and slope values of which are characteristic of the respective "state" of the filter cake and thus of the separation of the substances concerned during the current measurement the green drain or the deck drain. However, up-to-date information is available at any point in the process, which can be used directly to control the process: for example, the above-mentioned possibly rapid drainage of the syrup components in the green run-off phase causes a slight increase in the areal density curve, which can be used directly set the amount of water subsequently required in the washing phase to a low value.

Ein hoher Feinkornanteil und eine geringe Durchlässigkeit des Filterkuchens führt zu einer geringeren Steigung der Flächendichte-­Kurve während der Waschphase, so daß die Wassermenge während der Deckphase möglicherweise erhöht werden müßte, oder aber die vor­gegebene Füllmenge der Zentrifuge für den nächsten Zyklus reduziert werden müßte.A high proportion of fine grains and a low permeability of the filter cake leads to a smaller slope of the areal density curve during the washing phase, so that the amount of water might have to be increased during the mating phase, or the predetermined filling amount of the centrifuge would have to be reduced for the next cycle.

Zur Unterscheidung dieser beiden Möglichkeiten ist es empfehlens­wert, die Flächendichte-Kurve des Filterkuchens in der Waschphase zu verfolgen, da hieraus Schlüsse über die Durchlässigkeit des Filterkuchens gezogen werden können, gegebenen­falls ein Flüssigkeitsstau im Filterkuchen aufgespürt werden kann, der ebenfalls zur teilweisen Auflösung von Kristallen führt (wie oben erwähnt) und folglich die Reduzierung der Füllmenge im nächsten Zyklus empfehlenswert erscheinen läßt.To distinguish between these two options, it is recommended to use the surface density curve of the filter cake in the To follow the washing phase, since conclusions can be drawn about the permeability of the filter cake, if necessary a liquid jam can be detected in the filter cake, which also leads to the partial dissolution of crystals (as mentioned above) and consequently the reduction of the filling quantity in the next cycle seems recommendable .

Aus diesen Beispielen wird ersichtlich, daß bei einmal vorgegebener apparativen Situation wie beispielsweise Größe der Zentrifuge, Umlauf-frequenz usw., die einzelnen dynamischen Abläufe im Verlauf der Flächendichte-Kurve "sichtbar" und somit durch entsprechende Wahl der Steuergrößen als unmittelbar Reaktion hierauf optimal beherrschbar werden.From these examples it can be seen that with a given apparatus situation, such as the size of the centrifuge, circulation frequency, etc., the individual dynamic processes in the course of the area density curve are “visible” and thus can be optimally controlled by appropriate selection of the control variables as a direct reaction to this will.

Die Messung der Flächendichte kann nach einer bevorzugten Ausge­staltung der Erfindung radiometrisch erfolgen, also dadurch, daß am Außenumfang der Zentrifuge eine radioaktive Strahlenquelle an­geordnet wird, die den Filterkuchen durchstrahlt, wobei die ver­wendeten Strahlen, beispielsweise Gamma-Strahlung, auf einen inner­halb der Zentrifuge oder auf der gegenüberliegenden Seite der Zentrifuge angeordneten Detektor treffen. Die Absorbtion dieser Strahlung ist dann ein unmittelbares Maß für die Flächendichte des Filterkuchens, die Flächendichte des Filterkuchens wird also direkt repräsentiert durch die vom Detektor an eine entsprechende Auswerteschaltung gegebene Zählrate. Diese Zählrate läßt sich ohne weiteres "simmultan" zum gerade ablaufenden Verfahren grafisch darstellen und ermöglicht die oben erläuterte Gewinnung der zur Steuerung des Verfahrens kritischen Parameter.According to a preferred embodiment of the invention, the area density can be measured radiometrically, that is to say by placing a radioactive radiation source on the outer periphery of the centrifuge, which radiates through the filter cake, the rays used, for example gamma radiation, being directed onto one inside the centrifuge or onto it the detector located on the opposite side of the centrifuge. The absorption of this radiation is then a direct measure of the areal density of the filter cake, the areal density of the filter cake is thus directly represented by the counting rate given by the detector to a corresponding evaluation circuit. This counting rate can be graphically represented "simultaneously" to the currently running process and enables the acquisition of the parameters that are critical for controlling the process.

Diese Ermittlung kann gegebenenfalls automatisiert werden, indem beispielsweise durch entsprechende Bauteile in einer Auswerte­schaltung der Kurvenverlauf zur Gewinnung von Steigungswerten differenziert wird und gegebenenfalls mit vorbestimmten (aus Eich­messungen gewonnenen) Schwellwerten verglichen wird, worauf dann die entsprechenden Steuersignale an die entsprechenden Bauaggregate der Zentrifuge gegeben werden, wie beispielsweise den Motor für die Zentrifugenwelle oder die Pumpe für die Beschickung der Wasser­düsen.This determination can optionally be automated by, for example, differentiating the curve shape for obtaining slope values by means of corresponding components in an evaluation circuit and, if necessary, comparing it with predetermined threshold values (obtained from calibration measurements), whereupon the corresponding control signals are sent to the corresponding components of the centrifuge, such as the engine for the centrifuge shaft or the pump for feeding the water nozzles.

Wenn einmal in geeigneten Eich- oder Kalibriermessungen derartige Werte in Messreihen gewonnen sind, kann folglich das gesamte Ver­fahren dann vollautomatisch ablaufen.Once such values have been obtained in series of measurements in suitable calibration or calibration measurements, the entire method can then proceed fully automatically.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

  • Figur 1: Ein Prinzipbild einer Zentrifuge für die Durch­führung des Verfahrens, und
  • Figur 2: eine Flächendichte-Kurve.
An embodiment of a device for carrying out the method according to the invention is explained in more detail with reference to drawings, in which:
  • Figure 1: A schematic diagram of a centrifuge for performing the method, and
  • Figure 2: a surface density curve.

Die Trommel 10 einer Zentrifuge ist um eine Welle 12 drehbar ge­lagert und wird von einem (nicht dargestellten) Motor in Rotation versetzt. Die Oberseite der Trommel ist geöffnet, so daß hier die Zugabe der Zuckersuspension erfolgen kann. Während der Rotation der Trommel wird infolge der auftretenden Zentrifugalkraft der Filterkuchen 40 nach außen an den Mantel 11 der Trommel gepreßt, wo er einen ringförmigen Filterkuchen weitgehend konstanter Dicke bildet.The drum 10 of a centrifuge is rotatably mounted about a shaft 12 and is rotated by a motor (not shown). The top of the drum is open so that the sugar suspension can be added here. During the rotation of the drum, due to the centrifugal force occurring, the filter cake 40 is pressed outwards against the jacket 11 of the drum, where it forms an annular filter cake of largely constant thickness.

Am Außenmantel der Zentrifuge ist eine radioaktive Strahlungsquelle 20, beispielsweise ein Gamma-Strahler angeordnet, dessen Strahlen den Filterkuchen 40 in radialer Richtung der Trommel durchlaufen und innerhalb der Trommel auf einen zugehörigen Detektor 21 treffen, der folglich die Absorbtion des Filterkuchens 40 mißt. Die Absorbtion des Filterkuchens 40 hängt von der Dicke des Filterkuchens und seinen jeweiligen Bestandteilen während der Schleuder- bzw.Wasch­phase ab, die Zählrate des Detektors 21 ist folglich ein unmittel­bares Maß für die Flächendichte des Filterkuchens 40.A radioactive radiation source 20, for example a gamma emitter, is arranged on the outer jacket of the centrifuge, the rays of which pass through the filter cake 40 in the radial direction of the drum and hit an associated detector 21 inside the drum, which detector consequently measures the absorption of the filter cake 40. The absorption of the filter cake 40 depends on the thickness of the filter cake and its respective components during the spinning or washing phase, the counting rate of the detector 21 is consequently a direct measure of the areal density of the filter cake 40.

Das Ausgangssignal des Detektors 21 gelangt an eine Anzeige und/oder Auswerteschaltung 30. In dieser Schaltung 30 wird beispielsweise mittels aufgrund von Eich- oder Kalibriermessungen gewonnenen Schwellwerten oder Grenzwerten oder abgespeicherten Kurvenverläufen Steuersignale S1 und S2 gewonnen, die den Motor der Welle 12 oder die (nicht dargestellte) Pumpe für die Waschwasserversorgung der Zentrifuge steuern. Der spezielle Aufbau der Auswerteschaltung 30 kann mit bekannten Mitteln durchgeführt werden, ebenso wie der spezielle Aufbau der skizzierten Zentrifuge 10, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.The output signal of the detector 21 arrives at a display and / or evaluation circuit 30. In this circuit 30, control signals S1 and S2 are obtained, for example, by means of threshold values or limit values obtained on the basis of calibration or calibration measurements or stored curve profiles, which control the motor of the shaft 12 or the ( Control pump (not shown) for the washing water supply to the centrifuge. The special structure of the evaluation circuit 30 can be carried out using known means, as can the special structure of the centrifuge 10 outlined, so that this is not dealt with in more detail.

Anhand der Figur 2 soll ein typischer Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden:A typical sequence of the method according to the invention is to be explained with reference to FIG. 2:

In der (qualitativen) Darstellung ist die Flächendichte F über der Zeit t dargestellt. Zur Zeit t = 0 erfolgt bei rotierender Zentrifuge die Füllung der Trommel mit Kristallsuspension, die sich mit zunehmender Dicke am Umfang der Trommel ablagert, wobei gleichzeitig zunehmend Grünablauf durch den durchlässigen Mantel 11 der Trommel abfließt; im "Nettoergebnis" überwiegt jedoch die Einfüllung der Kristallsuspension, so daß die Kurve in der ersten Schleuderphase A (Grünablauf) mehr oder weniger steil ansteigt. Das Maß ΔF/Δt (Steigung der Kurve) hängt vom Verhalten des Filterkuchens 40 und dem Befüllverlauf während der Grünablaufphase A ab und kann beispielsweise dazu mit herangezogen werden, den Füllgrad zu steuern oder die Länge der folgenden Waschphase B zu bestimmen.The (qualitative) representation shows the area density F over time t. At time t = 0, with a rotating centrifuge, the drum is filled with crystal suspension, which is deposited on the circumference of the drum with increasing thickness, and at the same time green drainage flows through the permeable jacket 11 of the drum; in the "net result", however, the filling of the crystal suspension predominates, so that the curve rises more or less steeply in the first spin phase A (green runoff). The dimension .DELTA.F / .DELTA.t (slope of the curve) depends on the behavior of the filter cake 40 and the filling process during the green drainage phase A and can be used, for example, to control the degree of filling or to determine the length of the subsequent washing phase B.

Zum Zeitpunkt T₁ ist der Einfüllvorgang beendet und die Waschphase B beginnt. Die Auswaschung der Sirupreste und der Feinkornanteile führt zu einer Reduzierung der Flächendichte F, auch hier ist die (negative) Steigung ΔF/Δt ein Maß für das Abfleißen der Sirupanteile und somit den Feinkornanteil und kann ebenfalls zur Steuerung herangezogen werden, beispielsweise zur Bestimmung des Endzeitpunktes τ (ΔF/Δt ≈ 0) der Waschphase B.At the time T 1, the filling process is finished and the washing phase B begins. The washing out of the syrup residues and the fine-grain fractions leads to a reduction in the areal density F, here too the (negative) slope ΔF / Δt is a measure of the sap of the syrup fractions and thus the fine-grain fraction and can also be used for control purposes, for example to determine the end time τ (ΔF / Δt ≈ 0) of wash phase B.

Zum Zeitpunkt T₂ wird zu einer weiteren Intensivierung des Wasch­vorganges Dampf zugegeben, worauf sich qualitativ ein nochmals stärkerer Abfall der Flächendichte F ergibt, bis diese schließlich asymptotisch einem Wert FO zustrebt, woraus man erkennen kann, daß die weitere Zusetzung von Wasser bzw. Wasserdampf keine effek­tive Ausspülung von unerwünschten Bestandteilen mehr zur Folge hat, sondern bestenfalls den unerwünschten Effekt der Ausspülung zusätzlicher Zuckerkristalle.At the time T₂ steam is added to further intensify the washing process, whereupon there is an even greater decrease in the area density F until it finally strives asymptotically to a value F O , from which it can be seen that the further addition of water or water vapor does not occur effective rinsing out of undesired constituents more results, but at best the undesirable effect of rinsing out additional sugar crystals.

Anhand der qualitativen Darstellung der Figur 2 läßt sich also beispielsweise zur Steuerung die einfache Beziehung angeben B = f ( ΔF/Δt) , je nach einspeicherbaren Werten der Stei­gung der Kurve in der Grünablaufphase A kann man also eine optimale Dauer ( τ-T₁ ) der Waschphase B vorgeben.Based on the qualitative representation of Figure 2, for example, the simple relationship can be given for control B = f (ΔF / Δt), depending on the storable values of the slope of the curve in the green drainage phase A, one can therefore have an optimal duration (τ-T₁) Specify wash phase B.

Claims (6)

1. Verfahren zur Ausscheidung von flüssigen Anteilen und Feinkorn­anteilen aus einer Zuckersuspension, bei dem eine bestimmte Füllmenge der Zuckersuspension in einer Zentrifuge unter zeit­weisem Zusatz einer bestimmten Menge von Wasser und/oder Wasser­dampf für eine bestimmte Zeitspanne geschleudert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß seine Steuergrößen, insbesondere zur Vorgabe der Füllmengen, der Waschdauer und der Schleuder­dauer, zumindest teilweise aus einer zeitweisen oder kontinuier­lichen Messung der sich während des Schleudervorgangs einstellen­den Flächendichte (F) des sich am Umfang der Zentrifuge (10) absetzenden Filterkuchens (40) gewonnen werden.1. A method for separating liquid and fine-grain fractions from a sugar suspension, in which a certain filling quantity of the sugar suspension is spun in a centrifuge with the temporary addition of a certain amount of water and / or water vapor for a certain period of time,
characterized in that its control variables, in particular for specifying the filling quantities, the washing duration and the spin duration, at least partly from a temporary or continuous measurement of the surface density (F) of the filter cake (40) settling on the periphery of the centrifuge (10) during the spin operation ) be won. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Flächendichte (F) des Filterkuchens (40) eine radio­aktive Strahlenquelle (20) mit Detektor (21) verwendet wird, die den Filterkuchen (40) durchstrahlt.2. The method according to claim 1, characterized in that a radioactive radiation source (20) with detector (21) is used to measure the area density (F) of the filter cake (40), which radiates through the filter cake (40). 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktive Strahlenquelle (20) so angeordnet ist, daß sie den Filterkuchen (40) in radialer Richtung der Zentrifuge (10) durchstrahlt.3. A device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that the radioactive radiation source (20) is arranged so that it radiates through the filter cake (40) in the radial direction of the centrifuge (10). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (21) in die Trommel der Zentrifuge (10) eintaucht.4. The device according to claim 3, characterized in that the detector (21) is immersed in the drum of the centrifuge (10). 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor außerhalb der Zentrifuge (10) angeordnet ist.5. The device according to claim 3, characterized in that the detector is arranged outside the centrifuge (10). 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne ( τ- T₁ ) der Waschphase (B) bestimmt wird aus der Steigung (ΔF/Δt) der Zeitfunktion der Flächen­dichte (F) während der Grünablaufphase (A) unter BErücksichtigung des Befüllungsverlaufs.6. The method according to claim 1, characterized in that the period (τ- T₁) of the washing phase (B) is determined from the slope (ΔF / Δt) of the time function of the areal density (F) during the green drainage phase (A) taking into account the filling process .
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