SU1541506A1 - Способ контрол процесса кристаллизации сахарных растворов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сахарной промышленности и может найти применение при контроле процесса кристаллизации сахарных растворов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем устранени  вли ни  скорости циркул ции сахарных растворов. При варке сахарных утфелей в вакуум-аппаратах увеличивают подаваемую к нагревательному элементу (НЭ) электрическую энергию до создани  у поверхности НЭ интенсивного пузырькового кипени . Измер ют значени  температур поверхности НЭ и сахарного раствора и поверхности НЭ. Устанавливают величину градиента измеренных значений температур. Контроль осуществл ют путем сравнени  установленной величины градиента температуры с нормированной. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к сахарной промышленности и может найти применение при автоматическом контроле процесса кристаллизации сахарных растворов в вакуум-аппаратах.

Целью изобретени   вл етс  повы- дшние точности путем устранени  вли ни  скорости циркул ции сахарных растворов.

При варке сахаржх утфелей увеличивают подаваемую к нагревателю электроэнергию до создани  у поверхности последнего интенсивного пузырькового кипени ,измер ют значени  температур кип щего раствора у поверхности нагревател  и непосредственно поверхности нагревател  с последующим установлением величины градиента температуры по ее измеренным значени м, а контроль осуществл ют путем сравнени 

установленной величины градиента температур с нормированным.

При интенсивном пузырьковом кипении вли ние теплового потока становитс  решающим, а эффект перемешивани  или циркул ции на значение коэффициента теплоотдачи практически исчезает , локальное движение раствора, созданное интенсивным пузырьковым кипением у поверхности нагрева, не подавл етс  внешним течением. Градиент температуры при этом определ етс  свойствами кристаллизующегос  утфел . При кристаллизации сахара в утфельных вакуум-аппаратах основным термическим сопротивлением теплопередачи  вл етс  теплоотдача от стенки нагревател  к утфельной массе. Поэтому измерение градиента температуры в пристенном слое нагреваемой массы повышает чувствительность способа контрол .

Юл

сд о

CD

На чертеже показано устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство состоит из полого металлического корпуса 1, спирали 2 электрического нагревател , расположенного в керамической вставке 3, на поверхности нагревател  закреплены гор чие спаи 4, батареи термопар 5, холодные-спаи 6 наход тс  на рассто-  нии 3-10 мм от поверхности нагревател . Устройство вводитс  в вакуум- аппарат.

При подаче напр жени  спираль 2 нагревател  разогреваетс , утфель, наход щийс  в зоне нагревател , ин- тенсивно кипит. При этом у поверхности нагревател  создаетс  градиент температур, величина которого зависит от мощности теплового потока, pac сто ни  от поверхности нагревател  и в зкости кристаллизуемого утфел .

В сахарных растворах при тепловых потоках менее 1,1 -10 Вт/м7 наблюдаетс  неразвитое пузырьковое кипение. В этом случае на величину градиента температуры у поверхности кип тильника оказывает вли ние скорость омывани  поверхности кристаллизуемым раствором

61

При тепловых потоках выше 1-10 Вт/м

наступает кризис кипени , кипение переходит в пленочное, наблюдаетс  больша  флуктуаци 1температуры поверхности кип тильника. Таким образом, дл  устойчивого пузырькового кипени  мощность теплового потока должна быть в диапазоне (l.l-lO5 ) - (l-Ю4) Вт/м1. При таких величинах теплового потока температура поверхности кип тильника, соответственно, в интервале 150 - 225°С. Однако при нагревании растворов сахарозы выше ее температуры плавлени  (186°С), наблюдаетс  интенсивное разложение сахарозы. Поэ- тому тепловой поток ограничивают величиной 2,5-(4,0 1C) Вт/м что соответствует температуре поверхности кип тильника 170-186 С.

В процессе кристаллизации возрастает содержание сухих веществ утфел , увеличиваетс  его в зкость, ухудшаютс  услови  теплоотдачи от поверхности нагревател . При этом увеличиваетс  температура поверхности нагревател  и температурный градиент. Соответственно , при уменьшении содержани  сухих веществ утфел  величина температурного градиента уменьшаетс . Сравни

Q

Q

5

0

«

0

5

ва  величину градиента температуры у поверхности нагревател  с нормированным значением градиента температуры, полученным в контрольном опыте, суд т о состо нии кристаллизуемого раствора .

Нормированные значени  градиента температуры - это такие его значени , которые регистрируют тем же устройством при оптимальном протекании процесса варки утфел  в вакуум -апнарате. Дл  определени  величины нормированного значени  градиента температур устройство помещают в промышленный вакуум-аппарат и провод т варку утфел  квалифицированным аппаратчиком. Полученные при дтом значени  градиента температуры с учетом уровн  (массы ) утфел  в вакуум-аппарате  вл ютс  эталонными или нормированными. По результатам измерений градиента температуры в нескольких (5-6) варках вычисл ют средние нормированные его величины , которые и принимаютс  за основу при контроле процесса кристаллизации .

В таблице показаны изменени  текущих значений градиента температур в зависимости от уровн  утфел  в вакуум-аппарате .

Пример. Устройство устанавливают в промышленный вакуум-аппарат и с помощью высококвалифицированного аппаратчика провод т семь варок утфел  следующим образом. Сахарный сироп с концентрацией сухих веществ 65% набирают в вакуум-аппарат до отметки уровн  2,52 м. Затем в греющую камеру вакуум-аппарата подают пар, довод т сироп до кипени  и, поддержива  кипение t упаривают сироп до позвол ющего заводку кристаллов пересыщени , что соответствует уровню 2,12 м, ввод т затравку, после чего производ т наращивание кристаллов, периодически под- качива  сироп в аппарат. По достижении отметки уровн  3,36м готовый утфель выпускают ,из вакуум-аппарата. С началом кипени  сиропа в вакуум-аппарате к нагревателю устройства подают электрический ток посто нной величины , позвол ющий поддерживать у поверхности устройства интенсивное пузырьковое кипение в течение всего процесса варки утфел . Тепловой поток при этом составл ет 2 105 Вт/м. При достижении указанных в таблице от10

сы дл  установлени  ее соответстви  предъ вл емым требовани м или прин ти  решени  дл  выдачи соответствующих воздействий. Анализ полученных данных показывает, что определенному уровню (массе) утфел  соответствует определенное значение градиента температуры .

Испытани  показали возможность применени  способа -на продуктах различной доброкачественности. На началь ном этапе варки способ контрол  про- - цесса кристаллизации имеет чувствительность , аналогичную способу контрол  по электропроводности. Во второй половине варки чувствительность способа возрастает, Например, при 25 % кристаллов чувствительность возрастает в два раза, а при- содержании кристаллов 45-50% чувствительность, а следовательно, точность контрол  возрастает в 3-4 раза.

меток уровн  производ т измерение градиента температуры. По результа-- там измерений градиента температуры в семи варках вычисл ют средние арифметические его величины дл  каждой отметки уровн , которые представл ют собой так называемые нормированные значени  градиента температуры.

Полученные таким образом нормированные величины градиента температуры  вл ютс  опорными точками, сравнива  с которыми текущее значение градиента температуры, в ходе варки аппаратчик принимает необходимое решение . Превышение текущего значени  градиента температуры над нормированным свидетельствует о чрезмерном сгущении утфел  и требует его разжижени  путем дополнительного включени  подкачки сиропа в аппарате. Если же текущее значение градиента температуры при соответствующем уровне утфельной массе в аппарате ниже нормированной величины, то утфель еще недостаточно уварен.

Способ контрол  процесса кристалГрадиент температуры у поверхнос- лизации сахарных растворов в вакуум- ти нагревател  определ етс  величиной аппарате по величине градиента тем- удельного теплового потока (конструк- 30 пературы, предусматривающий измерение

15

20

Claims (1)

1. 25 Формула изобретени 

   10

   415066

   сы дл  установлени  ее соответстви  предъ вл емым требовани м или прин ти  решени  дл  выдачи соответствующих воздействий. Анализ полученных данных показывает, что определенному уровню (массе) утфел  соответствует определенное значение градиента температуры .

   Испытани  показали возможность применени  способа -на продуктах различной доброкачественности. На начальном этапе варки способ контрол  про- - цесса кристаллизации имеет чувствительность , аналогичную способу контрол  по электропроводности. Во второй половине варки чувствительность способа возрастает, Например, при 25 % кристаллов чувствительность возрастает в два раза, а при- содержании кристаллов 45-50% чувствительность, а следовательно, точность контрол  возрастает в 3-4 раза.

   15

   20

   25 Формула изобретени 

   ци  устройства) и в зкостью утфельной массы (качественные показатели продукта ). Таким образом, величины нормированных значений градиентов температуры определ ютс  конструктивными особенност ми устройства и технологическими параметрами утфел  (в зкое- - тью).

   Дл  первого продукта значение нормированных значений градиентов темпе- до ры кип щего сахарного раствора с поратуры ниже, чем дл  второго, и возрастает дл  последующих кристаллизации .

   Процесс контрол  кристаллизации заключаетс  в получении и обработке информации о состо нии утфельной мас5

   значени  температуры поверхности нагревател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности путем устранени  вли ни  скорости циркул ции сахарных растворов, увеличивают подачу электроэнергии к нагревателю до создани  у поверхности последнего интенсивного пузырькового кипени , измер ют значение температуел едующим установлением величины градиента температуры по ее измеренным значени м, а контроль осуществл ют путем сравнени  установленной величи- ны градиента температуры с нормированной .

   к милливольтметру

   К источнику нопр жени 

   Составитель Н.Арцыбашева

   Редактор И.Шулла Техред Л.Олийнык

   Заказ 276

   Тираж 512

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Корректор В.Кабаций

   Подписное