JPH0751202B2 - コンピュータ制御式噴霧乾燥法 - Google Patents
コンピュータ制御式噴霧乾燥法Info
- Publication number
- JPH0751202B2 JPH0751202B2 JP3072617A JP7261791A JPH0751202B2 JP H0751202 B2 JPH0751202 B2 JP H0751202B2 JP 3072617 A JP3072617 A JP 3072617A JP 7261791 A JP7261791 A JP 7261791A JP H0751202 B2 JPH0751202 B2 JP H0751202B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water content
- seconds
- flow rate
- measured
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 title claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000031070 response to heat Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
- F26B3/10—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour carrying the materials or objects to be dried with it
- F26B3/12—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour carrying the materials or objects to be dried with it in the form of a spray, i.e. sprayed or dispersed emulsions or suspensions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/16—Evaporating by spraying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/16—Evaporating by spraying
- B01D1/18—Evaporating by spraying to obtain dry solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D11/00—Special methods for preparing compositions containing mixtures of detergents
- C11D11/02—Preparation in the form of powder by spray drying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は噴霧乾燥法に関する。本
発明は中でも特に、乾燥用空気の流量及び／又は空気温
度を調整して、得られる粉末の含水率を自動的に所定の
値に維持するコンピュータ制御式噴霧乾燥法に関する。
発明は中でも特に、乾燥用空気の流量及び／又は空気温
度を調整して、得られる粉末の含水率を自動的に所定の
値に維持するコンピュータ制御式噴霧乾燥法に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業界ではスラリ又は溶液を多量に処理
して粉末を生成するために噴霧乾燥塔が使用されてい
る。例えば洗剤業界では、洗剤粉末用基礎粉末を製造す
るためにこれらの噴霧乾燥塔が使用されている。他に例
えば酪農業界では、粉乳の製造にこの噴霧乾燥塔が使用
されている。
して粉末を生成するために噴霧乾燥塔が使用されてい
る。例えば洗剤業界では、洗剤粉末用基礎粉末を製造す
るためにこれらの噴霧乾燥塔が使用されている。他に例
えば酪農業界では、粉乳の製造にこの噴霧乾燥塔が使用
されている。
【０００３】洗剤業界での通常の噴霧乾燥法では、噴霧
乾燥塔の上部に配置されている１つ以上のノズルに、洗
剤化合物の濃縮溶液又はスラリを注入する。溶液又はス
ラリは小液滴状となってノズルから離れ、重力の影響下
で下方方向に加速し始める。同時に乾燥用熱風流が塔の
底部に供給される。小液滴は塔内を下降するにつれて徐
々に乾燥し、塔の底部で粉末が収集される。
乾燥塔の上部に配置されている１つ以上のノズルに、洗
剤化合物の濃縮溶液又はスラリを注入する。溶液又はス
ラリは小液滴状となってノズルから離れ、重力の影響下
で下方方向に加速し始める。同時に乾燥用熱風流が塔の
底部に供給される。小液滴は塔内を下降するにつれて徐
々に乾燥し、塔の底部で粉末が収集される。
【０００４】含水率、嵩密度又は粒子の多孔度のような
粉末の物理的特性は、塔内の条件（例えば乾燥用空気の
温度、空気流量、スラリ流量）並びに塔及びそのノズル
の寸法に大きく影響される。一旦最適な噴霧乾燥条件が
見つかれば、生成した粉末の品質を一定するためにこれ
らの条件を一定に保持することが重要である。しかしな
がら全ての変数を直接同時に調整することはできないの
で、このことが不可能であることがわかる。
粉末の物理的特性は、塔内の条件（例えば乾燥用空気の
温度、空気流量、スラリ流量）並びに塔及びそのノズル
の寸法に大きく影響される。一旦最適な噴霧乾燥条件が
見つかれば、生成した粉末の品質を一定するためにこれ
らの条件を一定に保持することが重要である。しかしな
がら全ての変数を直接同時に調整することはできないの
で、このことが不可能であることがわかる。
【０００５】従って噴霧乾燥設備のオペレータは通常、
１つのプロセスパラメータ、例えば塔内の熱風流量を変
えて、粉末特性（例えば含水率）の変動を補正してい
る。経験を積んだオペレータであれば、それによって含
水率を何時間もかなり一定に保持することができる。
１つのプロセスパラメータ、例えば塔内の熱風流量を変
えて、粉末特性（例えば含水率）の変動を補正してい
る。経験を積んだオペレータであれば、それによって含
水率を何時間もかなり一定に保持することができる。
【０００６】しかしながら、一定の含水率を得ることだ
けが重要なのではない。得られた粉末は更に、絶対的に
言ってできるだけ所望の値に近い含水率を有するべきで
ある。特に噴霧乾燥後に他の処理段階、例えば１回以上
の高密度化（densification）段階を実施するときに
は、含水率が僅かに変化するだけでかなり不都合となり
得る。何故ならば、このような段階は出発材料の含水率
に対して非常に感受性があり得るからである。
けが重要なのではない。得られた粉末は更に、絶対的に
言ってできるだけ所望の値に近い含水率を有するべきで
ある。特に噴霧乾燥後に他の処理段階、例えば１回以上
の高密度化（densification）段階を実施するときに
は、含水率が僅かに変化するだけでかなり不都合となり
得る。何故ならば、このような段階は出発材料の含水率
に対して非常に感受性があり得るからである。
【０００７】更には、塔内の空気流量を手動調整するだ
けでは、噴霧乾燥法開始後の短時間の内に含水率の設定
値に達することは困難である。従って、必要な規格に完
全には適合せず、廃棄せねばならない基礎粉末がかなり
の量生成される。
けでは、噴霧乾燥法開始後の短時間の内に含水率の設定
値に達することは困難である。従って、必要な規格に完
全には適合せず、廃棄せねばならない基礎粉末がかなり
の量生成される。
【０００８】噴霧乾燥法を自動制御するための種々の試
みがなされている。ソビエト特許第827924号は、湿気変
換器及び嵩密度変換器からの入力を誘導して、スラリ流
量及び乾燥用空気のための燃料消費速度に作用する調整
器による噴霧乾燥プロセスの自動制御法を開示してい
る。この型の制御法では、出力変数を即座に制御するた
めに、測定した入力パラメータの現在値のみを使用して
いる。このようなフィードバックループの遅延は顕著と
なり得るので、この型の制御はあまり満足には機能しな
い。
みがなされている。ソビエト特許第827924号は、湿気変
換器及び嵩密度変換器からの入力を誘導して、スラリ流
量及び乾燥用空気のための燃料消費速度に作用する調整
器による噴霧乾燥プロセスの自動制御法を開示してい
る。この型の制御法では、出力変数を即座に制御するた
めに、測定した入力パラメータの現在値のみを使用して
いる。このようなフィードバックループの遅延は顕著と
なり得るので、この型の制御はあまり満足には機能しな
い。
【０００９】英国特許明細書第2 004 393 号は、粉乳の
ような材料の粉末の含水率を乾燥工程中に熱入力に応じ
て自動制御する同様の乾燥法を開示している。粉末の含
水率は短時間で大幅に変動するので、乾燥工程を制御す
ることは困難である。含水率を何度も測定して、測定の
平均値を求め、この平均値を粉末の含水率の実測値とし
て扱えば、この問題は克服される。
ような材料の粉末の含水率を乾燥工程中に熱入力に応じ
て自動制御する同様の乾燥法を開示している。粉末の含
水率は短時間で大幅に変動するので、乾燥工程を制御す
ることは困難である。含水率を何度も測定して、測定の
平均値を求め、この平均値を粉末の含水率の実測値とし
て扱えば、この問題は克服される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】さて本発明の目的は、改
良された自動制御式噴霧乾燥法、特に上述した欠点のな
い方法を提供することである。
良された自動制御式噴霧乾燥法、特に上述した欠点のな
い方法を提供することである。
【００１１】粉末の含水率の現在値を測定し、乾燥用空
気の流量及び／又は空気温度の過去値に応じて、また含
水率の現在値及び過去値に応じて、乾燥用空気の流量及
び／又は空気温度を少なくとも制御しているコンピュー
タに測定した現在値を入力することにより、得られた粉
末の含水率を自動的に予設定のレベルに維持する。
気の流量及び／又は空気温度の過去値に応じて、また含
水率の現在値及び過去値に応じて、乾燥用空気の流量及
び／又は空気温度を少なくとも制御しているコンピュー
タに測定した現在値を入力することにより、得られた粉
末の含水率を自動的に予設定のレベルに維持する。
【００１２】乾燥用空気の流量及び／又は空気温度が更
に、スラリ流量の現在値及び過去値に応じて制御される
ことが好ましい。
に、スラリ流量の現在値及び過去値に応じて制御される
ことが好ましい。
【００１３】好ましくは、コンピュータは現在値と過去
値との線形の組み合わせから乾燥用空気の流量及び／又
は空気温度を計算する。
値との線形の組み合わせから乾燥用空気の流量及び／又
は空気温度を計算する。
【００１４】制御量である粉末の含水率を測定し、その
測定値を記憶し、過去の制御量の偏差及び過去の操作量
（乾燥空気の流量及び／又は、空気温度）の変化に、そ
れぞれ経過時間によって重みをつけて線形計算を行うこ
とにより操作量を演算する、本発明の噴霧乾燥法によっ
て目的が達成され得ることが判明した。
測定値を記憶し、過去の制御量の偏差及び過去の操作量
（乾燥空気の流量及び／又は、空気温度）の変化に、そ
れぞれ経過時間によって重みをつけて線形計算を行うこ
とにより操作量を演算する、本発明の噴霧乾燥法によっ
て目的が達成され得ることが判明した。
【００１５】操作量がさらに、過去のスラリ流量の変化
に、それぞれの経過時間によって重みをつけて線形演算
を行った結果により制御されることが好ましい。
に、それぞれの経過時間によって重みをつけて線形演算
を行った結果により制御されることが好ましい。
【００１６】本発明の方法では、噴霧乾燥した粉末の含
水率を連続的に又は少なくとも周期的に測定する。現在
の含水率は多数の方法で測定することができる。含水率
を赤外分光法により絶えずオンライン方式で測定するこ
とが特に適していることが判明した。市販されている赤
外線センサ、例えば英国のInfrared Engineering Ltd.,
製センサをこのために使用することができる。
水率を連続的に又は少なくとも周期的に測定する。現在
の含水率は多数の方法で測定することができる。含水率
を赤外分光法により絶えずオンライン方式で測定するこ
とが特に適していることが判明した。市販されている赤
外線センサ、例えば英国のInfrared Engineering Ltd.,
製センサをこのために使用することができる。
【００１７】制御量の測定間隔が操作量の操作間隔の倍
数であれば、コンピュータのプログラム作成上便利であ
り、また操作量の変化を制御量の変化として確認する上
でも好ましい。
数であれば、コンピュータのプログラム作成上便利であ
り、また操作量の変化を制御量の変化として確認する上
でも好ましい。
【００１８】次に含水率に関する情報をコンピュータに
入力すると、コンピュータは、含水率を一定に維持する
か又は所望の値にするのに必要な制御作用を計算する。
コンピュータの型に関して特別な要件はない。一般に任
意の適切な型のコンピュータ、例えばDEC PDP-11のよう
なミニコンピュータ、更にはマイクロコンピュータを使
用することができる。コンピュータは、いわゆる制御装
置を構成するプログラムを記憶・実行することができね
ばならない。またアルゴリズムは、特定の出力変数を所
望の値に調整するために、測定した１つ以上のプロセス
変数に応じてプロセスアクチュエータ用出力を定義す
る。
入力すると、コンピュータは、含水率を一定に維持する
か又は所望の値にするのに必要な制御作用を計算する。
コンピュータの型に関して特別な要件はない。一般に任
意の適切な型のコンピュータ、例えばDEC PDP-11のよう
なミニコンピュータ、更にはマイクロコンピュータを使
用することができる。コンピュータは、いわゆる制御装
置を構成するプログラムを記憶・実行することができね
ばならない。またアルゴリズムは、特定の出力変数を所
望の値に調整するために、測定した１つ以上のプロセス
変数に応じてプロセスアクチュエータ用出力を定義す
る。
【００１９】制御装置は、現在プロセスパラメータ及び
過去プロセスパラメータと、プロセスアクチュエータと
の間の単なる経験的関係を構成する。この制御装置は最
も簡単な形態では、このような変数の線形組み合わせで
あり得る。この装置は特定の噴霧乾燥設備に特有であ
り、従って、本発明の方法が適用される全ての設備のた
めに新規制御装置を設計せねばならない。
過去プロセスパラメータと、プロセスアクチュエータと
の間の単なる経験的関係を構成する。この制御装置は最
も簡単な形態では、このような変数の線形組み合わせで
あり得る。この装置は特定の噴霧乾燥設備に特有であ
り、従って、本発明の方法が適用される全ての設備のた
めに新規制御装置を設計せねばならない。
【００２０】噴霧乾燥法を制御するために使用したのと
同一のコンピュータで、特定噴霧乾燥法のための制御装
置を設計してもよい。制御装置を設計するには、以下の
手順で行う。最初に１時間〜８時間噴霧乾燥法を実行
し、乾燥用空気の流量及び／又は空気温度を定常状態の
動作レベル周辺で変動させる。この変動（perturbatio
n）が測定した含水率の信号と相関関係にないことが重
要である。この信号は、コンピュータプログラムにより
生じる疑似ランダム２進シーケンス（PRBS）を使用して
有利に作動し得る。フィードフォワード制御装置を設計
するためには、同様の変動配列をスラリ流量に適用す
る。
同一のコンピュータで、特定噴霧乾燥法のための制御装
置を設計してもよい。制御装置を設計するには、以下の
手順で行う。最初に１時間〜８時間噴霧乾燥法を実行
し、乾燥用空気の流量及び／又は空気温度を定常状態の
動作レベル周辺で変動させる。この変動（perturbatio
n）が測定した含水率の信号と相関関係にないことが重
要である。この信号は、コンピュータプログラムにより
生じる疑似ランダム２進シーケンス（PRBS）を使用して
有利に作動し得る。フィードフォワード制御装置を設計
するためには、同様の変動配列をスラリ流量に適用す
る。
【００２１】変動が適用されている間に、粉末の含水
率、冷却ファン速度及び／又は乾燥用空気の温度並びに
スラリ流量を測定し、将来の分析のために一定の間隔で
記憶させる。記憶された全てのデータを共通時間基準に
同期させることが重要である。
率、冷却ファン速度及び／又は乾燥用空気の温度並びに
スラリ流量を測定し、将来の分析のために一定の間隔で
記憶させる。記憶された全てのデータを共通時間基準に
同期させることが重要である。
【００２２】制御装置設計の第２段階は、乾燥用空気の
流量及び／又は空気温度の変化並びにスラリ流量の変化
と測定した粉末の含水率との経験数学的関係（又はモデ
ル）を設定することからなる。この関係は、線形モデル
のパラメータを識別するための再帰的最小自乗識別技術
を使用して得ることができる。
流量及び／又は空気温度の変化並びにスラリ流量の変化
と測定した粉末の含水率との経験数学的関係（又はモデ
ル）を設定することからなる。この関係は、線形モデル
のパラメータを識別するための再帰的最小自乗識別技術
を使用して得ることができる。
【００２３】制御装置設計手順の第３段階では、このよ
うにして得られた数学的モデルを最適な制御装置を設計
するために使用する。自乗した誤差と増分制御作用の自
乗との和に基づく加重費用関数を最小限にするために、
ダイナミックプログラミング技術を使用する。それから
噴霧乾燥法における粉末の含水率を自動制御するため
に、最適な制御装置がオンライン方式で開発され得る。
うにして得られた数学的モデルを最適な制御装置を設計
するために使用する。自乗した誤差と増分制御作用の自
乗との和に基づく加重費用関数を最小限にするために、
ダイナミックプログラミング技術を使用する。それから
噴霧乾燥法における粉末の含水率を自動制御するため
に、最適な制御装置がオンライン方式で開発され得る。
【００２４】当業者は、本発明の方法に適用される適切
なコンピュータプログラムを難なく作成する。多数のプ
ログラム又はソフトウェアパッケージを使用することが
有利であることが判明した。理想的には、このパッケー
ジにより、設備から運転記録されたデータを使用する最
適なフィードバック及びフィードフォワード制御装置を
設計することができ、またこれらのデータの収集・記憶
及び制御装置の開発用設備が提供されるはずである。全
体的な適用の可能性、例えば単一ループ産業プロセス用
及び（場合によっては多変性の）複雑な設備用制御装置
の設計の支援能力を有するようなソフトウェアパッケー
ジを作成することが可能であり、またこのことが特に好
ましい。複雑性の異なる多様なループからなる設備全体
を制御する能力を組み込むことも可能である。必要とあ
れば、自己同調設備を使用して、制御装置のパラメータ
を再度オンライン同調させることができる。
なコンピュータプログラムを難なく作成する。多数のプ
ログラム又はソフトウェアパッケージを使用することが
有利であることが判明した。理想的には、このパッケー
ジにより、設備から運転記録されたデータを使用する最
適なフィードバック及びフィードフォワード制御装置を
設計することができ、またこれらのデータの収集・記憶
及び制御装置の開発用設備が提供されるはずである。全
体的な適用の可能性、例えば単一ループ産業プロセス用
及び（場合によっては多変性の）複雑な設備用制御装置
の設計の支援能力を有するようなソフトウェアパッケー
ジを作成することが可能であり、またこのことが特に好
ましい。複雑性の異なる多様なループからなる設備全体
を制御する能力を組み込むことも可能である。必要とあ
れば、自己同調設備を使用して、制御装置のパラメータ
を再度オンライン同調させることができる。
【００２５】本発明のコンピュータ制御式噴霧乾燥法
は、含水率が、良好な粉末特性を有する洗剤粉末を得る
ための重要な要素となっている洗剤の（基礎）粉末の製
造に特に使用されることが判明した。
は、含水率が、良好な粉末特性を有する洗剤粉末を得る
ための重要な要素となっている洗剤の（基礎）粉末の製
造に特に使用されることが判明した。
【００２６】
【実施例】以下の実施例及び添付図面により、本発明方
法を更に説明する。
法を更に説明する。
【００２７】実施例１ 図１は、本発明方法が適用され得る洗剤の基礎粉末製造
用噴霧乾燥設備の１例を示している。図１は更に、この
設備を使用するためのコンピュータシステムと設備との
インタフェースの方法を示している。塔は標準的な向流
式の設計であった。塔から放出される基礎粉末の含水率
を、Infrared Engineering（登録商標）の赤外分光計を
使用して連続的に測定した。ヒータへの冷却ファンの速
度を変えて塔内への乾燥用熱風の流量を調整した。また
ヒータへの燃料流量に作用する調整器を使用して入力空
気温度を制御した。排気用ダンパに作用する調整器によ
り、塔内の真空状態を自動制御した。
用噴霧乾燥設備の１例を示している。図１は更に、この
設備を使用するためのコンピュータシステムと設備との
インタフェースの方法を示している。塔は標準的な向流
式の設計であった。塔から放出される基礎粉末の含水率
を、Infrared Engineering（登録商標）の赤外分光計を
使用して連続的に測定した。ヒータへの冷却ファンの速
度を変えて塔内への乾燥用熱風の流量を調整した。また
ヒータへの燃料流量に作用する調整器を使用して入力空
気温度を制御した。排気用ダンパに作用する調整器によ
り、塔内の真空状態を自動制御した。
【００２８】最初に、冷却ファン速度を処理済み変数と
みなす粉末の含水率用フィードバック制御装置を設計し
た。オンライン同調の後に、以下の数式１：
みなす粉末の含水率用フィードバック制御装置を設計し
た。オンライン同調の後に、以下の数式１：
【００２９】
【数３】
【００３０】（式中、Ｙt はｔ秒時での含水率測定値、
Ｗt はｔ秒時での含水率の設定値、Ｕt はｔ秒時での冷
却ファン速度である。）で表される制御装置（Ｅ１）が
得られた。
Ｗt はｔ秒時での含水率の設定値、Ｕt はｔ秒時での冷
却ファン速度である。）で表される制御装置（Ｅ１）が
得られた。
【００３１】数式１を検討すると、過去制御増分の最終
的な制御作用Ｕt に寄与する最下位項（last significa
nt term ）が０．２４＊（Ｕt-448 −Ｕt-512 ）である
ことがわかる。このことは、冷却ファン速度が変化する
と、約７．５分（４４８秒）間粉末の含水率に作用し続
けることを示している。
的な制御作用Ｕt に寄与する最下位項（last significa
nt term ）が０．２４＊（Ｕt-448 −Ｕt-512 ）である
ことがわかる。このことは、冷却ファン速度が変化する
と、約７．５分（４４８秒）間粉末の含水率に作用し続
けることを示している。
【００３２】粉末の含水率、スラリ流量及び冷却ファン
速度の１１時間の経時変動を示す図２に、この制御装置
（Ｅ１）の操作を示す。何度か負荷が変動している（１
回又は２回の急激な変化）にもかかわらず、良好な調整
挙動が得られたことがわかる。図２に示す操作時間につ
いての統計を表Ｉに示す。
速度の１１時間の経時変動を示す図２に、この制御装置
（Ｅ１）の操作を示す。何度か負荷が変動している（１
回又は２回の急激な変化）にもかかわらず、良好な調整
挙動が得られたことがわかる。図２に示す操作時間につ
いての統計を表Ｉに示す。
【００３３】表Ｉ−１１時間のフィードバック含水率制御 含水率設定値 含水率 スラリ流量 冷却ファン （ｔ／時） 速度（％） 平均値（％） 17 17.2 32.2 50.0標準偏差 − 1.20 1.12 1.84 実施例２ 負荷変化が図２に示す時間中に認められる負荷変化より
大きい場合、即ち負荷変化が約２回より多い場合、制御
装置は冷却ファン速度を十分高速に調整することができ
ないので、フィードバック含水率制御装置（Ｅ１）の性
能が低下することが判明した。冷却ファン速度を処理済
み変数とみなして、スラリ流量からのフィードフォワー
ド情報を使用するフィードバック・フィードフォワード
制御装置を使用すれば、この問題を克服することができ
る。図１はこのフィードバックとフィードフォワードと
を組み合わせた制御を概略的に示している。
大きい場合、即ち負荷変化が約２回より多い場合、制御
装置は冷却ファン速度を十分高速に調整することができ
ないので、フィードバック含水率制御装置（Ｅ１）の性
能が低下することが判明した。冷却ファン速度を処理済
み変数とみなして、スラリ流量からのフィードフォワー
ド情報を使用するフィードバック・フィードフォワード
制御装置を使用すれば、この問題を克服することができ
る。図１はこのフィードバックとフィードフォワードと
を組み合わせた制御を概略的に示している。
【００３４】フィードバックとフィードフォワードとを
組み合わせた制御装置を開発して、オンラインで試験し
た。単純化して、オンライン同調した後に、数式２：
組み合わせた制御装置を開発して、オンラインで試験し
た。単純化して、オンライン同調した後に、数式２：
【００３５】
【数４】
【００３６】（式中、Ｙt はｔ秒時での含水率測定値、
Ｗt はｔ秒時での含水率設定値、Ｕt はｔ秒時での冷却
ファン速度、Ｖt はｔ秒時でのスラリ流量である）で表
される制御装置（Ｅ２）が得られた。
Ｗt はｔ秒時での含水率設定値、Ｕt はｔ秒時での冷却
ファン速度、Ｖt はｔ秒時でのスラリ流量である）で表
される制御装置（Ｅ２）が得られた。
【００３７】図３を図４と比較すれば、フィードバック
のみの制御装置（Ｅ１）の代わりにこの制御装置（Ｅ
２）を使用すると制御性能が改善されることがわかる。
図３は図２に示すフィードバックのみの制御試験中の２
回の負荷変化が認められた１時間の部分を示している。
図４は、フィードバック・フィードフォワード制御装置
の操作中での同一時間の状態を示している。フィードフ
ォワード補正が作動すると、含水率の設定値からの偏差
がかなり小さいことがわかる。フィードバックとフィー
ドフォワードとを組み合わせたこの制御システムが、多
くの任意の制御変数を考慮して実際にこのように一定の
含水率を提供することができるとは驚くべきことであ
る。
のみの制御装置（Ｅ１）の代わりにこの制御装置（Ｅ
２）を使用すると制御性能が改善されることがわかる。
図３は図２に示すフィードバックのみの制御試験中の２
回の負荷変化が認められた１時間の部分を示している。
図４は、フィードバック・フィードフォワード制御装置
の操作中での同一時間の状態を示している。フィードフ
ォワード補正が作動すると、含水率の設定値からの偏差
がかなり小さいことがわかる。フィードバックとフィー
ドフォワードとを組み合わせたこの制御システムが、多
くの任意の制御変数を考慮して実際にこのように一定の
含水率を提供することができるとは驚くべきことであ
る。
【００３８】制御装置のパラメータの構造及び数は、処
理上の力学の複雑性、処理時間の遅延及び制御間隔に依
存している。この処理では時間の遅延が比較的長いの
で、９６秒の制御間隔を選択して、フィードバック・フ
ィードフォワード制御装置（Ｅ２）の構造を単純化し
た。得られた制御装置は、数式３：
理上の力学の複雑性、処理時間の遅延及び制御間隔に依
存している。この処理では時間の遅延が比較的長いの
で、９６秒の制御間隔を選択して、フィードバック・フ
ィードフォワード制御装置（Ｅ２）の構造を単純化し
た。得られた制御装置は、数式３：
【００３９】
【数５】
【００４０】（式中、Ｙt はｔ秒時での含水率測定値、
Ｗt はｔ秒時での含水率の設定値、Ｕt はｔ秒時での冷
却ファン速度、Ｖt はｔ秒時でのスラリ流量を示す）で
表される。
Ｗt はｔ秒時での含水率の設定値、Ｕt はｔ秒時での冷
却ファン速度、Ｖt はｔ秒時でのスラリ流量を示す）で
表される。
【００４１】実施例３ オペレータにより手動制御される従来の噴霧乾燥法と、
更に良好な含水率制御のための本発明方法とを比較し
た。ここでは以下の操作条件を考慮した。
更に良好な含水率制御のための本発明方法とを比較し
た。ここでは以下の操作条件を考慮した。
【００４２】（ｉ） 定常状態−大きな負荷変化のない
操作時間を意味する。
操作時間を意味する。
【００４３】（ii） 過渡的−大きな負荷変化がある操
作時間を意味する。
作時間を意味する。
【００４４】塔の基本的含水率についての定常状態での
自動制御装置の性能と従来の手動制御との比較を図５〜
図７に示す。これらの図は３つの異なる４時間の操作時
間での含水率とスラリ流量とを示している。冷却ファン
速度も示している図５は、スラリ流量が約１．５ｔ／時
（１回の急激な変化に相当する）ほど増加している図２
の最初の４時間の含水率制御装置の操作を示している。
図６及び図７は２つの異なる４時間の状態を示している
が、含水率は手動制御されており、スラリ流量にそれほ
ど変化はない。図５〜図７のデータの統計を以下の表II
に示す。
自動制御装置の性能と従来の手動制御との比較を図５〜
図７に示す。これらの図は３つの異なる４時間の操作時
間での含水率とスラリ流量とを示している。冷却ファン
速度も示している図５は、スラリ流量が約１．５ｔ／時
（１回の急激な変化に相当する）ほど増加している図２
の最初の４時間の含水率制御装置の操作を示している。
図６及び図７は２つの異なる４時間の状態を示している
が、含水率は手動制御されており、スラリ流量にそれほ
ど変化はない。図５〜図７のデータの統計を以下の表II
に示す。
【００４５】表II−図５〜７の統計 ４時間のコンピュー ４時間の手動制御 ４時間の手動制御 タ制御 含水率の設定値（％）17 17 17 平均含水率（％） 16.92 16.48 17.96 含水率の標準偏差 0.91 1.13 0.93 平均スラリ流量 （ｔ/ 時） 34.78 34.18 34.52 スラリ流量の 標準偏差 0.61 0.16 0.14 表IIに示した各操作時間での含水率の標準偏差は同等で
あるが、コンピュータ制御法は負荷変化があったにもか
かわらず、実際に含水率の標準偏差が０．９１と最小で
あった。しかしながら驚くべきことに、手動制御時間で
のそれぞれ１６．４８％及び１７．９６％と比較して１
６．９２％の平均含水率が得られるコンピュータ制御法
により、１７％の含水率設定値が非常にうまく得られ
た。この結果の主な相違点は、手動制御下では平均含水
率が変動する、即ち一方の場合で設定値を０．５２％ほ
ど下回り、他方の場合で設定値を０．９６％ほど上回っ
ていることである。従って長期標準偏差は、手動制御下
よりも自動制御下での方がかなり良好である。
あるが、コンピュータ制御法は負荷変化があったにもか
かわらず、実際に含水率の標準偏差が０．９１と最小で
あった。しかしながら驚くべきことに、手動制御時間で
のそれぞれ１６．４８％及び１７．９６％と比較して１
６．９２％の平均含水率が得られるコンピュータ制御法
により、１７％の含水率設定値が非常にうまく得られ
た。この結果の主な相違点は、手動制御下では平均含水
率が変動する、即ち一方の場合で設定値を０．５２％ほ
ど下回り、他方の場合で設定値を０．９６％ほど上回っ
ていることである。従って長期標準偏差は、手動制御下
よりも自動制御下での方がかなり良好である。
【００４６】図８を図９と比較することにより、設備の
現在の手動操作と、フィードバック・フィードフォワー
ド含水率制御装置を使用する操作との過渡的性能の相違
がわかる。図８は塔へのスラリ供給量がかなり変化する
２時間の状態を示している。この場合、オペレータが負
荷変化を予期して（上昇している入力空気温度により示
されているように）温度の設定値を上げると、最初の時
期に過剰乾燥が起こり、その後約１５分間含水率が設定
値よりかなり高くなった。この挙動は、図２に示す本発
明の含水率制御装置の作動中の挙動と対照的である。
現在の手動操作と、フィードバック・フィードフォワー
ド含水率制御装置を使用する操作との過渡的性能の相違
がわかる。図８は塔へのスラリ供給量がかなり変化する
２時間の状態を示している。この場合、オペレータが負
荷変化を予期して（上昇している入力空気温度により示
されているように）温度の設定値を上げると、最初の時
期に過剰乾燥が起こり、その後約１５分間含水率が設定
値よりかなり高くなった。この挙動は、図２に示す本発
明の含水率制御装置の作動中の挙動と対照的である。
【図１】本発明の方法が実施され得る噴霧乾燥用設備の
概略図である。
概略図である。
【図２】制御装置Ｅ１を11時間使用する本発明方法の操
作を示すグラフである。
作を示すグラフである。
【図３】フィードバックのみの含水率制御装置の１時間
の応答を示すグラフである。
の応答を示すグラフである。
【図４】フィードバック及びフィードフォワード制御装
置の１時間の操作を示すグラフである。
置の１時間の操作を示すグラフである。
【図５】制御装置Ｅ１の４時間の動作を示す図２より詳
細なグラフである。
細なグラフである。
【図６】４時間の手動操作を示すグラフである。
【図７】他の４時間の手動操作を示すグラフである。
【図８】２時間の手動制御を示すグラフである。
【図９】フィードバック及びフィードフォワード制御装
置の動作の応答を示すグラフである。
置の動作の応答を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】 一定の間隔で、製造される粉状体の含水
率を測定し、その測定値を記憶する段階と、乾燥空気の
流量及び乾燥空気の温度の少なくとも一方からなる操作
量を以下の式に従って計算する段階と、一定の間隔で、
前記操作量が前記計算値に等しくなるように前記操作量
を操作し、前記操作量を記憶する段階とを有する、噴霧
乾燥法により製造される粉状体の含水率制御方法。 【数１】 ここで Ｙt は、ｔ秒時での含水率測定値を表わす。 Ｗt は、ｔ秒時での含水率の設定値を表わす。 Ｕt は、ｔ秒時での操作量を表わす。 添字付のａ及びｂは、定数を表わす。 ｍは、含水率の測定間隔を表わす。 ｎは、操作間隔を表わす。 Ｍ及びＮは、整定数を表わす。 - 【請求項２】 さらに、一定の間隔で、前記粉状体の原
料であるスラリーの流量の値を測定しその測定値を記憶
する段階を有し、前記計算する段階において以下の式を
使用する請求項１に記載の方法。 【数２】 ここで Ｙt は、ｔ秒時での含水率測定値を表わす。 Ｗt は、ｔ秒時での含水率の設定値を表わす。 Ｕt は、ｔ秒時での操作量を表わす。 Ｖt は、ｔ秒時でのスラリ流量を表わす。 添字付のａ及びｂは、定数を表わす。 ｍは、含水率の測定間隔を表わす。 ｎは、冷却ファンの速度操作間隔を表わす。 ｐは、スラリ流量測定間隔を表わす。 Ｍ，Ｎ及びＰは、整定数を表わす。 - 【請求項３】 製造される粉状体の水分が赤外分光法に
よって測定される請求項１又は請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記粉状体が洗剤粉末又は洗剤粉末成分
からなる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の
方法。 - 【請求項５】 ｎ が ｍ の倍数である請求項１から
請求項４のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909000893A GB9000893D0 (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Spray-drying process |
| GB9000893.9 | 1990-01-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219101A JPH04219101A (ja) | 1992-08-10 |
| JPH0751202B2 true JPH0751202B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=10669334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3072617A Expired - Fee Related JPH0751202B2 (ja) | 1990-01-16 | 1991-01-16 | コンピュータ制御式噴霧乾燥法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0437888B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0751202B2 (ja) |
| KR (1) | KR950006500B1 (ja) |
| AU (1) | AU634013B2 (ja) |
| BR (1) | BR9100149A (ja) |
| CA (1) | CA2034208C (ja) |
| DE (1) | DE69023629T2 (ja) |
| ES (1) | ES2080105T3 (ja) |
| GB (1) | GB9000893D0 (ja) |
| ZA (1) | ZA91326B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE300717T1 (de) * | 1999-09-29 | 2005-08-15 | Glaxo Group Ltd | System zum steuern von verdampfungstrocknungsverfahren unter verwendung von umwelt-äquivalenz |
| US6770141B1 (en) | 1999-09-29 | 2004-08-03 | Smithkline Beecham Corporation | Systems for controlling evaporative drying processes using environmental equivalency |
| BRPI0806003B1 (pt) * | 2008-11-07 | 2020-07-14 | Quantas Biotecnologia S.A. | Processo de secagem de goma xantana, polissacarídeo base água, em equipamento spray dryer e goma xantana obtida |
| AR106558A1 (es) * | 2015-11-03 | 2018-01-24 | Spraying Systems Co | Aparato y método de secado por pulverización |
| EP3257632A1 (de) | 2016-06-15 | 2017-12-20 | Joh. Friedrich Behrens AG | Druckluftnagler mit einzel- und kontaktauslösung |
| DE102016007636B3 (de) * | 2016-06-23 | 2017-11-09 | Gea Tds Gmbh | Verfahren zum Erhitzen eines Konzentrats in einer Anlage zum Zerstäubungstrocknen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
| CN112524902B (zh) * | 2020-12-09 | 2021-12-28 | 江西倍得力生物工程有限公司 | 一种乌鸡肽粉生产用喷雾干燥装置 |
| WO2022148845A1 (en) * | 2021-01-08 | 2022-07-14 | N.V. Nutricia | Computing system and method for a spray drying system |
| WO2024105589A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | Aethera Biotech S.R.L. | Biomass drying system and process |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2707688A1 (de) * | 1977-02-23 | 1978-08-24 | Gefi Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen gewinnung von feststoffen, insbesondere eiweisskonzentraten aus waessrigen loesungen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens |
| JPS5435702A (en) * | 1977-08-25 | 1979-03-16 | Pioneer Electronic Corp | Tone arm assembly |
| DE2839750A1 (de) * | 1977-09-15 | 1979-03-29 | Bindicator Co | Verfahren und schaltung zur ueberwachung einer materialeigenschaft |
| US4263091A (en) * | 1980-01-25 | 1981-04-21 | Phillips Petroleum Company | Fluid flow control |
| AU532597B2 (en) * | 1980-04-08 | 1983-10-06 | Unisearch Limited | Aeration control system |
| JP2649524B2 (ja) * | 1987-11-12 | 1997-09-03 | 花王株式会社 | 噴霧乾燥塔の制御装置 |
-
1990
- 1990-01-16 GB GB909000893A patent/GB9000893D0/en active Pending
- 1990-12-21 ES ES90203444T patent/ES2080105T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-21 EP EP90203444A patent/EP0437888B1/en not_active Revoked
- 1990-12-21 DE DE69023629T patent/DE69023629T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-01-14 AU AU69315/91A patent/AU634013B2/en not_active Ceased
- 1991-01-15 CA CA002034208A patent/CA2034208C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-15 BR BR919100149A patent/BR9100149A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-01-16 KR KR1019910000599A patent/KR950006500B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-01-16 ZA ZA91326A patent/ZA91326B/xx unknown
- 1991-01-16 JP JP3072617A patent/JPH0751202B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0437888B1 (en) | 1995-11-15 |
| DE69023629T2 (de) | 1996-05-02 |
| JPH04219101A (ja) | 1992-08-10 |
| EP0437888A2 (en) | 1991-07-24 |
| KR910014156A (ko) | 1991-08-31 |
| DE69023629D1 (de) | 1995-12-21 |
| AU634013B2 (en) | 1993-02-11 |
| CA2034208A1 (en) | 1991-07-17 |
| KR950006500B1 (ko) | 1995-06-16 |
| CA2034208C (en) | 1998-06-30 |
| BR9100149A (pt) | 1991-10-22 |
| GB9000893D0 (en) | 1990-03-14 |
| ES2080105T3 (es) | 1996-02-01 |
| EP0437888A3 (en) | 1993-02-24 |
| AU6931591A (en) | 1991-07-18 |
| ZA91326B (en) | 1992-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9484231B2 (en) | Temperature controller for semiconductor manufacturing equipment, method for calculating PID constants in semiconductor manufacturing, and method for operating temperature controller for semiconductor manufacturing equipment | |
| JP4639821B2 (ja) | 目標値加工装置、温度調節器および制御プロセス実行システム | |
| EP0482900B1 (en) | Adaptive controller in a process control system and a method therefor | |
| US20030102383A1 (en) | Controller, temperature controller and heat processor using same | |
| CN105807632B (zh) | 一种基于改进大林算法的加热炉温度控制器设计方法 | |
| JPH0751202B2 (ja) | コンピュータ制御式噴霧乾燥法 | |
| CN115032888B (zh) | 基于分温区延时累加策略的松散润叶机出口温度控制方法 | |
| JPH0580806A (ja) | Ｐｉｄ調節器 | |
| US4406399A (en) | Method of controlling an enamelling oven | |
| Tsang | Auto-tuning of fuzzy logic controllers for self-regulating processes | |
| JPH0793002A (ja) | フィードバック制御装置 | |
| JP2649524B2 (ja) | 噴霧乾燥塔の制御装置 | |
| JPS62197140A (ja) | 反応器の内部温度制御方法 | |
| RU2210041C2 (ru) | Способ автоматического управления процессом сушки сыпучих материалов в барабанной сушилке | |
| JPS6327201Y2 (ja) | ||
| SU1738244A1 (ru) | Способ автоматического управлени тепло- и массообменными процессами переработки пищевого сырь | |
| Dilhac et al. | Adaptive process control for a rapid thermal processor | |
| CN118749089A (zh) | 用于调节在流体化设备中运行的形成颗粒的流体化工艺的方法 | |
| JPH11294741A (ja) | ボイラ付き焼却プラントにおける燃焼制御方法 | |
| YUSOF et al. | Temperature control of a water bath by self-tuning PI controller | |
| SU1673808A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом сушки зерна в шахтной зерносушилке | |
| JPS6063601A (ja) | プロセス制御装置 | |
| Kafetzis et al. | PID controller tuning and implementation aspects for building thermal control | |
| Corrêa et al. | Control of the drying process in spouted bed | |
| SU1714312A2 (ru) | Способ автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080605 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |