SU1543342A1 - Method of checking size of crystals of sugar in dry sugar boilings - Google Patents
Method of checking size of crystals of sugar in dry sugar boilings Download PDFInfo
- Publication number
- SU1543342A1 SU1543342A1 SU874324605A SU4324605A SU1543342A1 SU 1543342 A1 SU1543342 A1 SU 1543342A1 SU 874324605 A SU874324605 A SU 874324605A SU 4324605 A SU4324605 A SU 4324605A SU 1543342 A1 SU1543342 A1 SU 1543342A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- crystals
- sugar
- size
- sugar crystals
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к сахарной промышленности и может найти применение при контроле размеров кристаллов сахара при варке утфелей. Целью изобретени вл етс сокращение времени и расширение диапазона контролируемых величин. При варке в утфель помещают излучатель 4 и приемник 5, закрепленные соосно друг другу. Генератор 3 импульсов вырабатывает сигналы синусоидальной формы, возбужда в исследуемом продукте ультразвуковые колебани в режиме увеличени частоты в диапазоне 0,4 - 20 МГц. Измер ют скорость распространени ультразвука в сахарных утфел х, величину затухани ультразвуковых колебаний. Устанавливают значение длин волн, в зависимости от которого определ ют размеры кристаллов. Относительное количественное соотношение кристаллов различных размеров в утфел х определ ют в зависимости от величины затухани за счет рассе ни упругой энергии на кристаллах. 3 ил., 1 табл.The invention relates to the sugar industry and can be used to control the size of sugar crystals when cooking massecuites. The aim of the invention is to reduce the time and expand the range of monitored values. When cooking in the massecuite place the emitter 4 and the receiver 5, mounted coaxially to each other. The 3-pulse generator generates sine-wave signals, exciting ultrasonic oscillations in the product under study in the mode of increasing the frequency in the range of 0.4-20 MHz. The speed of ultrasound propagation in sugar fillings, the magnitude of the attenuation of ultrasonic vibrations are measured. The value of the wavelengths is established, depending on which the sizes of the crystals are determined. The relative quantitative ratio of crystals of various sizes in the fillings is determined depending on the amount of attenuation due to the scattering of elastic energy on the crystals. 3 ill., 1 tab.
Description
фиг.22
Изобретение относитс к методам контрол , используемым в сахарной промышленности, и предназначено дл реализации контрол характеристик утфелей в технологических потоках сахарного производства.The invention relates to control methods used in the sugar industry, and is intended to implement the control of the characteristics of massecuites in the process streams of sugar production.
Цель изобретени - сокращение времени и расширение диапазона контролируемых величин.The purpose of the invention is to reduce the time and expand the range of monitored values.
В качестве физического параметра, коррелирующего с гранулометрическим составом кристаллов утфелей, используют рассе ние энергии упругих волн на кристаллах при соизмеримости длин волн и размеров кристаллов. В процессе контрол в утфел х измер ют скорость ультразвука, затухание ультразвука за счет рассе ни упругой энергии на кристаллах в диапазоне частот 0,4-20 МГц в режиме увеличени частоты, определ ют длины волн, и в зависимости от длин волн, на которых происходит рассе ние упругой энергии на кристаллах, определ ют размеры кристаллов, а в зависимости от величины затухани за счет рассе ни определ ют относительное количественное соотношение кристаллов ра личных размеров в утфел х.As a physical parameter correlating with the granulometric composition of the massecuite crystals, the energy of the elastic waves on the crystals is used for comparable wavelength and size of the crystals. In the process of monitoring, ultrasound velocity is measured in patteners, ultrasound attenuation due to dissipation of elastic energy on crystals in the frequency range 0.4–20 MHz in the frequency increase mode, the wavelengths are determined, and depending on the wavelengths at which the scattering of the elastic energy on the crystals determines the size of the crystals, and depending on the amount of attenuation due to the scattering, the relative proportion of crystals of different sizes in the lintels is determined.
На фиг. 1 показана экспериментально полученна в режиме увеличени частоты (уменьшени длины волн) зависимость длин волн, на которых начинаетс рассе ние, от размеров кристаллов , вызывающих это рассе ние; на фиг. 2 - схема реализации способа на фиг. 3 - пример, характеризующий последовательность обработки измерительной информации.FIG. Figure 1 shows the dependence of the wavelengths at which scattering begins on the size of the crystals causing this scattering, experimentally obtained in the mode of increasing the frequency (decreasing the wavelength); in fig. 2 shows a scheme for implementing the method of FIG. 3 - an example characterizing the sequence of processing measurement information.
При прохождении акустических волн через различные среды потери энергии этих волн (затухание звука) обусловлены двум основными причинами: погл щением н рассе нием. Рассе ние упругой энергии может возникать в среде только при условии наличи в ней неоднородностей, в частном случае кристаллов сахара в утфел х. Рассеивающую способность неоднородностей характеризуют сечением рассе ни - отношением мощности рассе нных волн к плотности потока энергии в первичной волне. Св зь между размерами тела, вл ющегос источником рассе ни , и его сечением рассе ни все да зависит от соотношени между размерами этого тела и длиной упругой волны.During the passage of acoustic waves through various media, the energy loss of these waves (sound attenuation) is due to two main reasons: absorption and scattering. The dispersion of elastic energy can occur in the medium only if there are heterogeneities in it, in the particular case of sugar crystals in the filliments. The scattering ability of inhomogeneities is characterized by the scattering cross section — the ratio of the power of scattered waves to the energy flux density in the primary wave. The relationship between the size of the body, which is the source of the scattering, and its cross section, the scattering, all depends on the relationship between the size of this body and the length of the elastic wave.
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
00
При введении в утфели упругих волн с уменьшающейс длиной волны (увеличивающейс частоты) происходит рассе ние упругой энергии, причем начина с определенных величин длин волн. Процесс можно условно разбить на отдельные стадии. При уменьшении длины волны до величины, соизмеримой с размерами самых крупных кристаллов, произойдет начало рассе ни . В процессе дальнейшего уменьшени длины волны источниками рассе ни станов тс все более мелкие кристаллы. По достижении волной наименьшей длины в выбранном диапазоне длин волн величина рассе ни обусловлена рассеивающей способностью суммы кристаллов всех размеров, т.е. рассе ние упругой энергии вл етс интегральной характеристикой гранулометрического состава кристаллов сахара.When elastic waves are introduced into the fillings with a decreasing wavelength (increasing frequency), elastic energy is scattered, starting from certain wavelengths. The process can be divided into separate stages. When the wavelength decreases to a value commensurate with the size of the largest crystals, scattering will begin. In the process of further decreasing the wavelength, increasingly smaller crystals become sources of scattering. When the wave reaches the shortest length in the selected wavelength range, the scatter value is due to the scattering ability of the sum of crystals of all sizes, i.e. Elastic energy dissipation is an integral characteristic of the sugar crystal size distribution.
Таким образом, информативным сос- таврм о гранулометрическом составе кристаллов сахара вл етс изменение величины потерь упругой энергии в зависимости от длины волны.Thus, the informative composition of the granulometric composition of sugar crystals is the change in the magnitude of the loss of elastic energy depending on the wavelength.
Экспериментально полученна зависимость длин волн, на которых начинаетс рассе ние при введении в утфели упругих колебаний с уменьшающейс длиной волны, от размеров кристаллов показана на фиг. 1. Дл определени затухани ультразвука, обусловленного только рассе нием, использован метод сравнени амплитуд сигналов , выделенных на акустических приемниках после прохождени упругих волн через чистый раствор (потери акустической энергии только на поглощение), и через утфель с той же концентрацией жидкой фазы (потери акустической энергии на поглощение и рассе ние).The experimentally obtained dependence of the wavelengths at which scattering begins upon the introduction of elastic oscillations with decreasing wavelength into the masonies, as well as the size of the crystals, is shown in FIG. 1. To determine the attenuation of ultrasound due only to scattering, we used the method of comparing the amplitudes of the signals allocated to acoustic receivers after the passage of elastic waves through a clean solution (loss of acoustic energy only by absorption) and through the massecuite with the same concentration of liquid phase (loss of acoustic absorption and scattering energy).
Если величина у - плотность весового распределени кристаллов сахара по размерам F, тогда изменение величины потерь упругой энергии вследствие рассе ни при уменьшении длины волны зависит, от изменени величины уIf the quantity y is the density of the weight distribution of sugar crystals in size F, then the change in the magnitude of the loss of elastic energy due to scattering with decreasing wavelength depends on the change in the quantity y
5five
где oiwhere is oi
расеrace
d об расеL F(y) (1)d about raceL F (y) (1)
d X расе - потери упругой энергии наd X race - loss of elastic energy on
рассе ние;iscattering; i
F - произвольна функци распределени кристаллов сахара по размерам.F is an arbitrary size distribution function of sugar crystals.
Следовательно, дл получени информации о гранулометрическом составе кристаллов сахара необходимо дифференцировать получаемую зависимость потерь акустической энергии на рассе ние на кристаллах сахара при уменьшении длины волны.Consequently, in order to obtain information on the granulometric composition of sugar crystals, it is necessary to differentiate the resulting dependence of the loss of acoustic energy on the dispersion of sugar crystals with decreasing wavelength.
Определение относительной массовой концентрации твердой фазы достигаетс решением интегралаThe determination of the relative mass concentration of the solid phase is achieved by solving the integral
JF(y)d,JF (y) d,
где г кр- размер кристаллов.where r is the size of the crystals.
Верхний предел интегрировани (величина п) нормируетс в зависимости от числа условных размерных диапазонов кристаллов, на которые разбивают .получаемую кривую распределени .The upper limit of integration (the value of n) is normalized depending on the number of conditional size ranges of the crystals into which the resulting distribution curve is divided.
При выборе частотного диапазона исход т из следующих технологических критериев. Известно, что при варке утфелей скорость ультразвука может колебатьс в диапазоне 1700-2000 м/с When choosing a frequency range, it will be based on the following technological criteria. It is known that when cooking massecuites, the speed of ultrasound can vary in the range of 1700-2000 m / s.
По формуле Д c/f, где ft - длина волны, с - скорость ультразвука, f - частота, определим величины дл волн дл номинальных, верхних и нижних значений крайних точек диапазона частот 0,4-20 МГц, а также величины размеров кристаллов, которые при данных значени х длин волн станов тс источниками рассе ни упругой энергии в режиме уменьшени длины волны (по фиг. 1).According to the formula D c / f, where ft is the wavelength, c is the ultrasound velocity, f is the frequency, we determine the values for the waves for the nominal, upper and lower values of the extreme points of the frequency range 0.4-20 MHz, as well as the sizes of the crystals, which, at given wavelengths, become sources of elastic energy dissipation in the mode of decreasing the wavelength (in Fig. 1).
Гранулометрический состав кристаллов сахара в зависимости от частоты приведен в таблице.The granulometric composition of sugar crystals depending on the frequency is shown in the table.
Процесс варки утфелей прекращают, когда кристаллы сахара достигают размеров 1,2-1,5 мм, но в р де случаев кристаллы наращивают и до больших размеров . В частности, на некоторых сахарных заводах вар т кристаллы размером до 5 мм. Контролировать кристаллы таких размеров возможно, если в качестве нижнего предела частотного диапазона выбрать частоту 0,4 МГц, ниже которой лежит неинформативна частотна зона.The process of cooking massecuites is stopped when sugar crystals reach sizes of 1.2-1.5 mm, but in a number of cases the crystals grow to large sizes. In particular, in some sugar factories, crystals of up to 5 mm are used. It is possible to control crystals of such sizes, if the frequency of 0.4 MHz is chosen as the lower limit of the frequency range, below which the non-informative frequency zone lies.
Верхний предел частотного диапазона 20 МГц выбран из услови начала контрол характеристик утфелей сразу после заводки кристаллов (размер кристаллов затравочной пудры или пасты около 0,02U мм). Как видно из табли The upper limit of the frequency range of 20 MHz was chosen from the condition of beginning the monitoring of the characteristics of the massecuite immediately after winding up the crystals (the size of the seed powder or paste crystals is about 0.02 U mm). As can be seen from the table
10ten
..
1515
2020
2525
30thirty
3535
4040
4545
5050
5555
цы, частота свыше 20 МГц также не несет информации о гранулометрическом - составе кристаллов сахара.Tsy, the frequency of more than 20 MHz also does not carry information about the particle size distribution - the composition of sugar crystals.
Дл реализации способа необходимо) измерить скорость ультразвука, а также получить зависимость амплитуд сигналов на приемнике от частоты в диапазоне частот 0,4-20 МГц в результате прохождени упругих волн через чистый раствор и через утфель. При этом амплитудно-частотна зависимость сигналов дл чистого раствора может быть измерена заранее и записала в устройстве обработки информации , так как характер этой зависимости не зависит от температуры утфел и свойств его жидкой фазы, а зависит только от свойств примен емых электроакустических преобразователей .To implement the method, it is necessary to measure the ultrasound velocity, as well as to obtain the dependence of the amplitudes of the signals at the receiver on the frequency in the frequency range 0.4–20 MHz as a result of the passage of elastic waves through the clean solution and through the massecuite. In this case, the amplitude-frequency dependence of the signals for a pure solution can be measured in advance and recorded in the information processing device, since the nature of this dependence does not depend on the temperature of the massecuite and the properties of its liquid phase, but depends only on the properties of the used electroacoustic transducers.
Разность амплитудно-частотных зависимостей сигналов дл чистого раствора и дл утфел вл етс интегральной характеристикой гранулометрического состава кристаллов сахара. После дифференцировани этой разности и последующего двойного пересчета величин частот: вначале пересчет частота - длина волны, затем длина волны - размер кристаллов, а также после решени интеграла (формула 2) получитс зависимость размеров кристаллов от их относительной массовой концентрации в утфеле.The difference in the amplitude-frequency dependences of the signals for a pure solution and for a massecuite is an integral characteristic of the grain size distribution of sugar crystals. After differentiation of this difference and subsequent double recalculation of the values of frequencies: first, the frequency – wavelength conversion, then the wavelength — the size of the crystals, and also after solving the integral (formula 2), the sizes of the crystals depend on their relative mass concentration in the masonry.
Схема реализации способа представлена на фиг. 2 и содержит операцион- но-управл ющий блок 1, генератор 2 сигналов синусоидальной формы и генератор 3 импульсов, не менее одной пары электроакустических, например, пьезокерамических преобразователей, излучатель 4 - приемник 5,- вторичный регистрирующий или отображающий прибор 6. Схема осуществл ет измерение скорости ультразвука и получение зависимости амплитуды сигналов на приемнике от частоты с последующей обработкой информации операционно- управл юшим блоком 1.The scheme for implementing the method is shown in FIG. 2 and contains an operation-control unit 1, a generator of 2 sine-wave signals and a generator of 3 pulses, at least one pair of electroacoustic, for example, piezoceramic transducers, the radiator 4 is a receiver 5, a secondary recording or imaging device 6. The circuit performs measuring the speed of ultrasound and obtaining the dependence of the amplitude of the signals at the receiver on the frequency with the subsequent processing of information by the operation and control unit 1.
Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.
В утфели помещают излучатель 4 и приемник 5, закрепленные соосно друг другу.In the massecuite place the emitter 4 and the receiver 5, mounted coaxially to each other.
Операционно-управл ющий блок 1 производит запуск генератора импульсов 3. Сигналы с генератора 3 поступают на излучатель 4 и в блок 1.Operational control unit 1 triggers pulse generator 3. Signals from generator 3 are sent to emitter 4 and to unit 1.
Вход щий в состав блока 1 измеритель интервалов времени определ ет интервал времени между импульсами, поступившими от генератора 3 и приемника 5, после чего блок 1 по формуле С S/T, где S - акустическа база (рассто ние между активными поверхност ми излучател и приемника), Т - измеренный интервал времени; определ ет скорость ультразвука (например 1800 м/с).The time interval meter included in block 1 determines the time interval between pulses received from generator 3 and receiver 5, then block 1 using the formula C S / T, where S is the acoustic base (the distance between the active surfaces of the radiator and receiver ), T is the measured time interval; determines the speed of ultrasound (for example, 1800 m / s).
Затем блок 1 производит отключение генератора импульсов 3 и запуск генератора 2 сигналов синусоидальной формы, который вырабатывает сигналы синусоидальной формы в диапазоне частот 0,4-20 МГц в сторону увеличени частоты, которые поступают на излучатель 4. Напр жени , выделенные на приемнике 5 после прохождени упругих волн через утфели, содержат информацию о зависимости амплитуды на приемнике от частоты. Кроме того, в блоке 1 записана зависимость амплитуды сигналов на приемнике от частоты после прохождени упругих волн через чистый раствор (или сироп ) .Then block 1 switches off the pulse generator 3 and starts the generator 2 of sinusoidal signals, which produces sinusoidal signals in the frequency range 0.4–20 MHz in the direction of increasing the frequency, which goes to the emitter 4. Voltages allocated to the receiver 5 after passing elastic waves through the massecuite, contain information about the dependence of the amplitude at the receiver frequency. In addition, in block 1, the amplitude of the signals at the receiver is plotted against the frequency after the passage of elastic waves through a clean solution (or syrup).
После проведени измерений блок 1 отключает генератор 2 и производит обработку измерительной информации в следующей последовательности (фиг. 3): - вычитание зависимости амплитуды на приемнике от частоты после прохождени упругих волн через утфели (фиг. За, крива 2) из предварительно записанной аналогичной зависимости после прохождени упругих волн через чистый раствор (фиг. За,крива 1).After measurements are taken, unit 1 turns off the generator 2 and processes the measurement information in the following sequence (Fig. 3): - subtracting the dependence of the amplitude at the receiver on the frequency after the passage of elastic waves through the massecuite (Fig. 3a, curve 2) from the previously recorded similar dependence after the passage of elastic waves through a clean solution (Fig. 3; curve 1).
Результирующа крива показана на фиг. 36 - дифференцирование кривой фиг. 36 (результат, показан на фиг. Зв); - пересчет вычисленных зна- ч.ений оси абсцисс дифференциальной кривой фиг. Зв с частоты на длину волны ( дл этого необходимо измеренное значение скорости ультразвука).The resulting curve is shown in FIG. 36 shows the differentiation of the curve of FIG. 36 (the result is shown in Fig. Sv); - recalculation of the calculated values of the x-axis of the differential curve of FIG. Svo from frequency to wavelength (for this you need a measured value of the speed of ultrasound).
Результирующа крива показана на фиг. Зг - пересчет численных значений оси абсцисс кривой фиг. Зд с длины волны на размеры кристаллов по фиг. 1 (результирующа крива показана на фиг. Зд).The resulting curve is shown in FIG. ZG is the recalculation of the numerical values of the x-axis of the curve of FIG. The rear from the wavelength to the size of the crystals in FIG. 1 (the resulting curve is shown in FIG. A).
Полученна после решени интеграла (формула 2) зависимость характеThe dependence of the characteristics obtained after solving the integral (formula 2)
5five
00
ризует относительную концентрацию кристаллов сахара различных размеров в утфеле (гранулометрический состав кристаллов).It protects the relative concentration of sugar crystals of various sizes in the massecuite (the granulometric composition of the crystals).
Информаци после обработки в информационно-управл ющем блоке 1 выдаетс на регистрирующий или отображающий прибор 6 (пример приведен дл значени скорости ультразвука 1800 м/с и дл диапазона частот 0,4-20 МГц).The information after processing in the information control unit 1 is provided to a recording or imaging device 6 (an example is given for an ultrasound velocity of 1800 m / s and for a frequency range of 0.4-20 MHz).
Как показали исследовани , длительность одного цикла измерени не превышает 60 с и в основном зависит от скорости обработки измерительной информации. Ускорение процесса контрол и расширение его диапазона позвол ет поддерживать оптимальный режим процесса кристаллизации сахара и увеличить выход сахара на 0,03% к массе перерабатываемой свеклы.As studies have shown, the duration of one measurement cycle does not exceed 60 s and mainly depends on the processing speed of the measurement information. Accelerating the control process and expanding its range allows maintaining the optimal mode of sugar crystallization and increasing the sugar yield by 0.03% by weight of the processed beets.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874324605A SU1543342A1 (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Method of checking size of crystals of sugar in dry sugar boilings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874324605A SU1543342A1 (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Method of checking size of crystals of sugar in dry sugar boilings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1543342A1 true SU1543342A1 (en) | 1990-02-15 |
Family
ID=21334849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU874324605A SU1543342A1 (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Method of checking size of crystals of sugar in dry sugar boilings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1543342A1 (en) |
-
1987
- 1987-10-06 SU SU874324605A patent/SU1543342A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hogg I.S., S.C.H. Me Carey, Wilkie S.U.F., Brown D., Weatherby b. - Crystal sizing. International Sugar journal. 1986, v.88, fr 1055, p.207- 210. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040182138A1 (en) | System and technique for ultrasonic characterization of settling suspensions | |
| JPS63295908A (en) | Method of detecting and measuring changes in wall thickness of furnace in non- erosive and passive manner | |
| JPH02153990A (en) | Method for detecting and measuring change in wall thickness of reactor by utilizing wall vibration | |
| SU1543342A1 (en) | Method of checking size of crystals of sugar in dry sugar boilings | |
| US2889705A (en) | Material thickness and deflect testing device | |
| EP0268633B1 (en) | Ultrasonic field generation | |
| SU1392489A1 (en) | Method and device for ultrasonic inspection of particle composition of materials in pulp flow | |
| SU1342479A1 (en) | Method of examining osseous tissue | |
| Campanella et al. | Time autocorrelation of sonic pulses propagated in a random medium | |
| SU1408355A1 (en) | Ultrasonic concentration meter | |
| SU879448A1 (en) | Article quality control method | |
| SU868365A1 (en) | Method of measuring propagation velocity of acoustic oscillations in media | |
| SU548801A1 (en) | Ultrasonic control method for polarization of a piezoelectric | |
| SU1300296A1 (en) | Method of measuring average size of loose material grains | |
| SU1226277A1 (en) | Method of determining density of materials | |
| SU1281995A1 (en) | Ultrasonic transducer | |
| SU818033A1 (en) | Method and device for determining internal state of self-sintering electrode | |
| SU998861A1 (en) | Ultrasonic meter of linear values | |
| SU1486803A1 (en) | Method for measuring incrementof acoustic oscillation propagation velocity | |
| SU1497509A1 (en) | Method of monitoring crystallization process | |
| SU1228007A1 (en) | Method of article ultrasonic inspection | |
| SU920511A1 (en) | Ultrasonic device for material quality control | |
| SU1719981A1 (en) | Method of ultrasonic quality control | |
| SU868575A2 (en) | Ultrasonic method of checking article dimensions | |
| SU958911A1 (en) | Method of measuring volume and shear viscosity ratio |