WO2011006969A1 - Diskontinuierliche zentrifuge mit einer waschsteuerungseinrichtung und ein verfahren zum betreiben der zentrifuge - Google Patents

Diskontinuierliche zentrifuge mit einer waschsteuerungseinrichtung und ein verfahren zum betreiben der zentrifuge Download PDF

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WO2011006969A1
WO2011006969A1 PCT/EP2010/060236 EP2010060236W WO2011006969A1 WO 2011006969 A1 WO2011006969 A1 WO 2011006969A1 EP 2010060236 W EP2010060236 W EP 2010060236W WO 2011006969 A1 WO2011006969 A1 WO 2011006969A1
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centrifuge
light
washing
filling material
contents
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PCT/EP2010/060236
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Inventor
Viktor Janssen
Dominik Neuen
Michael Thelen
Reinhard Sonnenburg
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Bws Technologie Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/12—Other accessories for centrifuges for drying or washing the separated solid particles

Definitions

  • the invention relates to a discontinuous centrifuge for solid-liquid separation of a crystal suspension and to a method for controlling the operation of the discontinuous centrifuge with a wash control device.
  • a batch centrifuge is known for solid-liquid separation of crystal suspensions in the production of food. For example, in the processing of sugar cane and sugar beet, magmas are intermediate products, their solid fractions and liquid fractions from the batch centrifuge in batches in successive batches
  • Centrifuge has a centrifuge drum, which is filled at the beginning of each operation with the crystal suspension as a product, wherein the centrifuge rotates at a speed of 100 to 250 revolutions per minute. After completing the filling of the centrifuge drum, which is then a
  • Centrifuge drum accelerated to a speed in the range of 980 to 1500 revolutions per minute. This speed is maintained until a desired drying progress is achieved in the medium. After that, the
  • Removal device the contents are removed from the centrifuge drum. After clearing the centrifuge drum, the operation is completed and a new batch of
  • Crystal suspension is filled in the centrifuge drum in a subsequent step, spun and cleared. During centrifugation, the crystals of the crystal suspension are washed with a suitable washing medium, for example syrup, water or steam. Conventionally, the washing is carried out by means of a constant washing liquid stream, the during a predetermined period of time to the free washing medium.
  • a suitable washing medium for example syrup, water or steam. Conventionally, the washing is carried out by means of a constant washing liquid stream, the during a predetermined period of time to the free
  • Centrifugal drum supplied amount of washing liquid is constant for each batch and dissolves per operation, the same amount of crystals.
  • the dissolved crystals are re-crystallized using energy in a subsequent step.
  • the adjustment of the washing time and the amount of washing liquid for each batch is conventionally carried out manually by operating personnel of the discontinuous centrifuge on the basis of empirical values.
  • the object of the invention is a discontinuous centrifuge for solid-liquid separation of a crystal suspension and a
  • the discontinuous centrifuge according to the invention for the solid-liquid separation of a crystal suspension has a
  • Fillable material can be filled in a predetermined amount, and a spectrophotometer, which is set to determine the extinction of the contents during operation of the centrifuge, and a washing control device, which in real time the instantaneous absorbance of the contents of the spectrophotometer
  • Wash control device can be started at such a time that required for washing
  • the method according to the invention for controlling the operation of the discontinuous centrifuge comprises the steps of:
  • the crystal suspension is one
  • Washing of the filling material is determined by a color change to blue with reflected light on the surface of the filling material.
  • the spectrophotometer preferably has a light detector, with the light reflected on the surface of the filling material is detectable, which preferably has a wavelength of 420 nm to 560 nm, particularly preferably of 480 nm.
  • the light detector has a photoresistor or a phototransistor or a photodiode as well as a red-green-blue color sensor.
  • the preferred light detector has a photoresistor or a phototransistor or a photodiode as well as a red-green-blue color sensor.
  • Spectrophotometer on a light source with which the surface of the medium is irradiated, so that when the surface of the medium with the light emitted from the light source
  • Light emitted light source preferably has a wavelength of 420 to 560 nm, more preferably 480 nm.
  • the light source preferably has a light-emitting diode or a laser.
  • the washing control device is preferably arranged such that the start of the washing of the filling material with the wash control device can be triggered at the time at which a sudden increase of light in the wavelength range from 420 nm to 560 nm, preferably 480 nm, is detected by the light detector.
  • the spectrophotometer is preferably always arranged outside of the contents inside the centrifuge drum. Furthermore, it is preferred that the spectrophotometer be in operation of the centrifuge relative to the axis of rotation and the
  • the spectrophotometer is preferably mounted on a longitudinal end of a rod which is parallel to the axis of rotation of the spectrophotometer
  • Centrifuge drum extends into the interior of the centrifuge drum itself. Furthermore, the spectrophotometer is preferably made of glass-free material and / or at least up to 85 ° C operating temperature used. In the method according to the invention for controlling the operation of the discontinuous centrifuge, preference is given to
  • Method has further preferred steps: setting a criterion for starting the washing of the contents of a color change to the blue when reflected light at the surface of the medium; Irradiating the surface of the medium with light, whereby light is reflected from the surface which is detected and is white and / or blue, preferably one
  • Wavelength from 420 nm to 560 nm, more preferably at 480 nm has. It is preferred that the start of the washing of the filling material is triggered at the time at which a
  • the duration of the washing is preferably determined as a function of the layer thickness of the filling material present at the starting time.
  • the contents have a brownish color at the beginning of spinning, with light which is reflected on the surface of the medium having no or only a small amount of blue. Is the contents in this
  • Drying progress of the filling wherein upon reaching the specific drying progress in the medium is a
  • the reflected, blue light detecting light sensor responds accordingly and recognizes the contents as bright.
  • Time of the color change of the contents are detected as a function of Brownsistenz and tuned to the washing of the contents are started at such a time that the amount of washing liquid required for washing is minimal. Due to the fact that the washing of the contents is started when the color change occurs, it is with the
  • Centrifuge drum arranged layer, as the filling material is present in the centrifuge drum, made dependent
  • the amount of washing liquid optimally to the
  • Sugar crystal suspension can be achieved at a predetermined target quality. Furthermore, with the detection of the
  • a centrifuge 1 has a centrifuge drum 2.
  • the centrifuge drum 2 has an axis of rotation 3, which with the axis of symmetry of
  • Centrifuge drum 2 coincides and is arranged to extend vertically in Figure 1.
  • the centrifuge drum 2 further comprises a spindle 4, which for rotational driving the
  • Centrifuge drum 2 is used and is fixedly connected to a hub 5 on which the centrifuge drum 2 is mounted. At the
  • a distributor 6 is arranged in the form of a radially outwardly projecting from the hub 5 conical surface.
  • Centrifuge drum 2 is further formed by a
  • Centrifuge drum 2 is introduced filling material 9, which in
  • Centrifugal spinning 1 at spin speed of the centrifuge drum 2 equal to the cylindrical wall. 7 due to centrifugal forces.
  • a free surface 10 forms, which coincides with an imaginary cylinder symmetrical about the axis of rotation 3.
  • Light detector 12 is arranged. The light source 11 and the
  • Light detector 12 are arranged at the same radius at a distance from the axis of rotation 3 and at a predetermined longitudinal distance parallel to the axis of rotation 3. From the light source 11, a light beam 13 is emitted which impinges on a point 14 of the free surface 10 of the medium 9, is reflected back from there as a light beam 15 and reaches the light detector 12. The longitudinal distance between the light source 11 and the light detector 12, the angle at which the light beam 13 hits the point 14, or the angle at which the
  • Light beam 15 is reflected from the point 14, are coordinated so that, starting from the emitted light beam 13 of the reflected light beam 15 on the
  • Light detector 12 hits. For stably holding the light source 11 and the light detector 12 is on the cover of the
  • Centrifuging drum 2 surrounding housing (not shown) provided an inwardly projecting into the centrifuge drum 2 stand 16 to which the light source 11 and the light detector 12 are attached.
  • Centrifuge drum 2 filled. After completion of the filling, the centrifuge drum 2 is operated at spin speed, wherein the filling material is distributed evenly distributed to the cylindrical wall 7, wherein of the contents 9, the free surface 10th
  • the filling material 9 is trained. During spin-drying, the filling material 9 is dehydrated so that the drying progress in the filling material 9 increases steadily. At the beginning of spinning the contents 9 has a brownish color. From the light source 11 is the
  • the intensity of the reflected light beam 15 is constantly measured, so that of the
  • Light detector 12 of occurring in the color change increase in brightness of the reflected light beam 15 is detected.
  • the light source 11 and the light detector 12 are set up such that the radial distance between the light source 11 or the light detector 12 and the surface 10 of the filling material 9 can be determined with you. Starting from the known inner diameter of the cylindrical wall 7 of
  • the thickness of the contents 9 and its volume can be determined. Adjusted to the volume of the
  • washing liquid adapted, with the duration of the
  • washing liquid volume flow the amount of washing liquid can be adjusted. This ensures that the Starting time of washing and the amount of washing liquid are optimally adjusted to the batch-to-batch changing consistency of the contents 9, creating a

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer diskontinuierlichen Zentrifuge weist die Schritte auf : a) Bereitstellen der Zentrifuge (1) mit der mit dem Füllgut (9) gefüllten Zentrifugentrommel (2); b) Betreiben der Zentrifugentrommel (2) im Schleuderbetrieb; c) Bestimmen der Extinktion des Füllguts (9) durch Ermitteln eines die Extinktion repräsentierenden Extinktionskoeffizienten; d) Bereitstellen des Extinktionskoeffizienten in Echtzeit; e) Ermitteln eines Maßes für den momentanen Trocknungsfortschritt des Füllguts (9) in Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten; f) Starten des Waschens des Füllguts (9) zu einem derartigen Zeitpunkt auf Basis des Maßes für den momentanen Trocknungsfortschritt des Füllguts (9) unter Zuhilfenahme des Extinktionskoeffizienten, dass die zum Waschen benötigte Waschflüssigkeitsmenge minimal ist.

Description

Diskontinuierliche Zentrifuge mit einer
Waschsteuerungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge Die Erfindung betrifft eine diskontinuierliche Zentrifuge zum Fest-Flüssig-Trennen einer Kristallsuspension und ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der diskontinuierlichen Zentrifuge mit einer Waschsteuerungseinrichtung. Eine diskontinuierliche Zentrifuge ist bekannt zum Fest- Flüssig-Trennen von Kristallsuspensionen bei der Herstellung von Nahrungsmitteln. Beispielsweise sind bei der Verarbeitung von Zuckerrohr und Zuckerrüben Magmen Zwischenprodukte, deren Festanteile und Flüssiganteile von der diskontinuierlichen Zentrifuge chargenweise in aufeinanderfolgenden
Arbeitsschritten getrennt werden. Die diskontinuierliche
Zentrifuge weist eine Zentrifugentrommel auf, die zu Beginn eines jeden Arbeitsschritts mit der Kristallsuspension als ein Füllgut gefüllt wird, wobei die Zentrifuge mit einer Drehzahl von 100 bis 250 Umdrehungen pro Minute rotiert. Nach Beenden des Füllens der Zentrifugentrommel, die dann eine
vorherbestimmte Menge des Füllguts enthält, wird die
Zentrifugentrommel auf eine Drehzahl im Bereich von 980 bis 1500 Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Diese Drehzahl wird so lange aufrechterhalten, bis in dem Füllgut ein gewünschter Trocknungsfortschritt erzielt ist. Danach wird die
Zentrifugentrommel wieder abgebremst und mit einer
Ausräumeinrichtung wird das Füllgut aus der Zentrifugentrommel ausgeräumt. Nach dem Ausräumen der Zentrifugentrommel ist der Arbeitsschritt beendet und eine neue Charge der
Kristallsuspension wird in die Zentrifugentrommel in einem darauffolgenden Arbeitsschritt eingefüllt, geschleudert und ausgeräumt . Beim Zentrifugieren werden die Kristalle der Kristallsuspension mit einem geeigneten Waschmedium, beispielsweise Sirup, Wasser oder Dampf, gewaschen. Herkömmlich wird das Waschen mit Hilfe eines konstanten Waschflüssigkeitsstroms durchgeführt, der während einer vorherbestimmten Zeitspanne auf die freie
Oberfläche des Füllguts aufgesprüht wird. Die dadurch der
Zentrifugentrommel zugeführte Menge an Waschflüssigkeit ist für jede Charge konstant und löst pro Arbeitsschritt die gleiche Menge an Kristallen auf. Die aufgelösten Kristalle werden unter Energieeinsatz in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt wieder kristallisiert .
Beim Betrieb der diskontinuierlichen Zentrifuge zum Fest- Flüssig-Trennen der Kristallsuspension ist deren Konsistenz erfahrungsgemäß gewissen Schwankungen unterworfen, wobei eine entsprechend darauf angepasste Einstellung des Waschzeitpunkts und der Waschflüssigkeitsmenge von Charge zu Charge
wünschenswert ist. Die Einstellung des Waschzeitpunkts und der Waschflüssigkeitsmenge für jede Charge erfolgt herkömmlich manuell durch Bedienpersonal der diskontinuierlichen Zentrifuge anhand von Erfahrungswerten.
Aufgabe der Erfindung ist es eine diskontinuierliche Zentrifuge zum Fest-Flüssig-Trennen einer Kristallsuspension und ein
Verfahren zum Steuern des Betriebs der diskontinuierlichen Zentrifuge zu schaffen, wobei die zum Waschen benötigte
Waschflüssigkeitsmenge minimal ist und dadurch die
verfahrenstechnisch sowie wirtschaftlich optimale Trennung erreicht wird.
Die erfindungsgemäße diskontinuierliche Zentrifuge zum Fest- Flüssig-Trennen einer Kristallsuspension weist eine
Zentrifugentrommel, in die die Kristallsuspension als ein
Füllgut in einer vorherbestimmten Menge einfüllbar ist, und ein Spektrophotometer, das eingerichtet ist die Extinktion des Füllguts beim Betrieb der Zentrifuge zu bestimmen, sowie eine Waschsteuerungseinrichtung auf, der in Echtzeit die momentane Extinktion des Füllguts von dem Spektrophotometer
bereitgestellt ist sowie die eingerichtet ist in Abhängigkeit der momentanen Extinktion des Füllguts ein Maß für den
momentanen Trocknungsfortschritt des Füllguts zu ermitteln, wobei auf Basis des momentanen Trocknungsfortschritts des Füllguts ein Waschen des Füllguts mit der
Waschsteuerungseinrichtung zu einem derartigen Zeitpunkt startbar ist, dass die zum Waschen benötigte
Waschflüssigkeitsmenge minimal ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern des Betriebs der diskontinuierlichen Zentrifuge weist die Schritte auf: a)
Bereitstellen der Zentrifuge mit der mit dem Füllgut gefüllten Zentrifugentrommel; b) Betreiben der Zentrifugentrommel im Schleuderbetrieb; c) Bestimmen der Extinktion des Füllguts durch Ermitteln eines die Extinktion repräsentierenden
Extinktionskoeffizienten; d) Bereitstellen des
Extinktionskoeffizienten in Echtzeit; e) Ermitteln eines Maßes für den momentnen Trocknungsfortschritt des Füllguts in
Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten; f) Starten des
Waschens des Füllguts zu einem derartigen Zeitpunkt auf Basis des Maßes für den momentanen Trocknungsfortschritt des Füllguts unter Zuhilfenahme des Extinktionskoeffizienten, dass die zum Waschen benötigte Waschflüssigkeitsmenge minimal ist.
Mit der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Zentrifuge und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern des Betriebs der diskontinuierlichen Zentrifuge wird vorteilhaft eine hohe
Kristallausbeute unter Aufrechterhaltung einer gleich bleibend hohen Qualität des ausgetragenen Produkts erreicht. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Zentrifuge und dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zentrifuge sicher betrieben werden, da der Waschstartzeitpunkt derart festgelegt ist, dass bei Waschbeginn eine noch ausreichende Durchdringung des
Füllguts von der Waschflüssigkeit vorliegt und dadurch ein schwingungskritscher Betriebszustand der Zentrifuge unterbunden ist .
Bevorzugtermaßen ist die Kristallsuspension eine
Zuckerkristallsuspension und ein Kriterium zum Starten des
Waschens des Füllguts ist an einem Farbumschlag ins Blaue bei an der Oberfläche des Füllguts reflektiertem Licht festgesetzt. Das Spektrophotometer weist bevorzugt einen Lichtdetektor auf, mit dem an der Oberfläche des Füllguts reflektiertes Licht detektierbar ist, das bevorzugt eine Wellenlänge von 420 nm bis 560 nm, besonders bevorzugt von 480 nm, hat. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Lichtdetektor einen Photowiderstand oder einen Phototransistor oder eine Photodiode sowie einen Rot- Grün-Blau-Farbsensor aufweist. Ferner weist bevorzugt das
Spektrophotometer eine Lichtquelle auf, mit der die Oberfläche des Füllguts bestrahlbar ist, sodass, wenn die Oberfläche des Füllguts mit dem von der Lichtquelle emittierten Licht
bestrahlt wird, von der Oberfläche Licht reflektiert wird, das von dem Lichtdetektor detektierbar ist, wobei das von der
Lichtquelle emittierte Licht bevorzugt eine Wellenlänge von 420 bis 560 nm, besonders bevorzugt von 480 nm, hat. Hierbei weist die Lichtquelle bevorzugt eine Leuchtdiode oder einen Laser auf.
Die Waschsteuerungseinrichtung ist bevorzugtermaßen derart eingerichtet, dass der Start des Waschens des Füllguts mit der Waschsteuerungseinrichtung zu dem Zeitpunkt auslösbar ist, an dem von dem Lichtdetektor eine sprunghafte Zunahme von Licht im Wellenlängenbereich von 420 nm bis 560 nm, bevorzugt von 480 nm, detektiert ist. Das Spektrophotometer ist bevorzugt im Inneren der Zentrifugentrommel stets außerhalb des Füllguts angeordnet. Ferner ist es bevorzugt, dass das Spektrophotometer beim Betrieb der Zentrifuge relativ zur Drehachse und zur
Drehbewegung der Zentrifugentrommel in Ruhe ist oder sich mit der Zentrifugentrommel mitdreht. Das Spektrophotometer ist bevorzugt an einem Längsende eines Stabs angebracht, der mit dem Spektrophotometer parallel zur Drehachse der
Zentrifugentrommel in das Innere der Zentrifugentrommel sich erstreckt. Ferner ist das Spektrophotometer bevorzugt aus glasfreiem Material gefertigt und/oder mindestens bis 85°C Betriebstemperatur einsetzbar. Bevorzugt ist beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern des Betriebs der diskontinuierlichen Zentrifuge die
Kristallsuspension eine Zuckerkristallsuspension und das
Verfahren weist weitere bevorzugte Schritte auf: Festsetzen eines Kriteriums zum Starten des Waschens des Füllguts an einem Farbumschlag ins Blaue bei an der Oberfläche des Füllguts reflektiertem Licht; Bestrahlen der Oberfläche des Füllguts mit Licht, wodurch Licht von der Oberfläche reflektiert wird, das detektiert wird und Weiß und/oder Blau ist, bevorzugt eine
Wellenlänge von 420 nm bis 560 nm, besonders bevorzugt bei 480 nm, hat. Bevorzugt ist es, dass der Start des Waschens des Füllguts zu dem Zeitpunkt ausgelöst wird, an dem eine
sprunghafte Zunahme von Licht im Wellenlängenbereich von 420 nm bis 580 nm, bevorzugt 480 nm, detektiert wird. Die Dauer des Waschens wird bevorzugt abhängig von der beim Startzeitpunkt vorliegenden Schichtdicke des Füllguts bestimmt.
Wird die diskontinuierliche Zentrifuge zum Fest-Flüssig-Trennen der Zuckerkristallsuspension eingesetzt, so hat das Füllgut zu Beginn des Schleuderns eine bräunliche Farbe, wobei Licht, das an der Oberfläche des Füllguts reflektiert ist, keinen oder nur einen geringen Blauanteil hat. Wird das Füllgut in diesem
Zustand mit blauem Licht angestrahlt, so wird dieses Licht von dem Füllgut fast vollständig absorbiert und die Helligkeit des reflektierten Lichts ist gering. Dadurch erscheint mit dem Lichtsensor, der das reflektierte Licht detektiert, das Füllgut als dunkel. Beim weiteren Schleuderbetrieb der
diskontinuierlichen Zentrifuge erhöht sich der
Trocknungsfortschritt des Füllguts, wobei bei Erreichen des bestimmten Trocknungsfortschritts in dem Füllgut sich ein
Farbumschlag ins Blaue einstellt. Dies hat zur Folge, dass ab dem Zeitpunkt, an dem sich der Farbumschlag ereignet hat, der Blauanteil im reflektierten Licht stark zugenommen hat. Der hierbei das reflektierte, blaue Licht detektierende Lichtsensor spricht entsprechend an und erkennt das Füllgut als hell. Mit dem Lichtsensor kann vorteilhaft Charge für Charge der
Zeitpunkt des Farbumschlags des Füllguts in Abhängigkeit der Füllgutkonsistenz erfasst werden und darauf abgestimmt das Waschen des Füllguts zu einem derartigen Zeitpunkt gestartet werden, dass die zum Waschen benötigte Waschflüssigkeitsmenge minimal ist. Dadurch, dass vorteilhaft bei Eintreten des Farbumschlags das Waschen des Füllguts gestartet wird, ist mit der
Waschsteuerungseinrichtung der Waschstartzeitpunkt und die Waschflüssigkeitsmenge an die Konsistenz des Füllguts anpasst. Wird die Dauer des Waschens von der Dicke der in der
Zentrifugentrommel angeordneten Schicht, als die das Füllgut in der Zentrifugentrommel vorliegt, abhängig gemacht, wird
vorteilhaft die Waschflüssigkeitsmenge optimal an die
Füllgutmenge angepasst. Dadurch kann eine gleichmäßige
Zuckerqualität beim Fest-Flüssig-Trennen der
Zuckerkristallsuspension bei einer vorgegebenen Sollqualität erreicht werden. Ferner ist mit dem Detektieren des
Farbumschlags in der Zentrifugentrommel eine Ablauftrennung von Grünablauf (d.h. Sirupablauf vor dem Farbumschlag) und
Weißablauf (Sirupablauf nach dem Farbumschlag) verbessert eingestellt .
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer diskontinuierlichen Zentrifuge anhand der beigefügten
schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigt Figur 1 einen
Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Zentrifuge.
Wie es aus Figur 1 ersichtlich ist, weist eine Zentrifuge 1 eine Zentrifugentrommel 2 auf. Die Zentrifugentrommel 2 weist eine Drehachse 3 auf, die mit der Symmetrieachse der
Zentrifugentrommel 2 zusammenfällt und in Figur 1 vertikal verlaufend angeordnet ist. Die Zentrifugentrommel 2 weist ferner eine Spindel 4 auf, die zum Drehantreiben der
Zentrifugentrommel 2 dient und mit einer Nabe 5 fest verbunden ist, auf der die Zentrifungentrommel 2 gelagert ist. An der
Nabe 5 ist ein Verteiler 6 in Form einer von der Nabe 5 radial nach außen abstehenden Kegelfläche angeordnet. Die
Zentrifugentrommel 2 ist ferner gebildet von einer
zylindrischen Wand 7 und einem Deckel 8, mit dem die
zylindrische Wand 7 abgedeckt ist. In das Innere der
Zentrifugentrommel 2 ist Füllgut 9 eingebracht, das im
Schleuderbetrieb der Zentrifuge 1 bei Schleuderdrehzahl der Zentrifugentrommel 2 gleichdick an der zylindrischen Wand 7 aufgrund von Fliehkräften anliegt. Dabei bildet sich radial innen gesehen an dem Füllgut 9 eine freie Oberfläche 10 aus, die mit einem gedachten, um die Drehachse 3 symmetrischen Zylinder zusammenfällt.
In der Zentrifugentrommel 2 ist radial innerhalb der freien Oberfläche 10 des Füllguts 9 eine Lichtquelle 11 und ein
Lichtdetektor 12 angeordnet. Die Lichtquelle 11 und der
Lichtdetektor 12 sind bei selbem Radius im Abstand von der Drehachse 3 und in einen vorbestimmten Längsabstand parallel zur Drehachse 3 angeordnet. Von der Lichtquelle 11 wird ein Lichtstrahl 13 emittiert, der an einer Stelle 14 der freien Oberfläche 10 des Füllguts 9 auftrifft, von dort zurück als ein Lichtstrahl 15 reflektiert wird und zu dem Lichtdetektor 12 gelangt. Der Längsabstand zwischen der Lichtquelle 11 und dem Lichtdetektor 12, der Winkel, unter dem der Lichtstrahl 13 auf die Stelle 14 trifft, bzw. der Winkel, unter dem der
Lichtstrahl 15 von der Stelle 14 reflektiert wird, sind so aufeinander abgestimmt, dass ausgehend von dem emittierten Lichtstrahl 13 der reflektierte Lichtstrahl 15 auf den
Lichtdetektor 12 trifft. Zum stabilen Halten der Lichtquelle 11 und des Lichtdetektors 12 ist am Deckel des die
Zentrifugetrommel 2 umgebenden Gehäuses (nicht gezeigt) ein nach innen in die Zentrifugentrommel 2 ragender Ständer 16 vorgesehen, an dem die Lichtquelle 11 und der Lichtdetektor 12 befestigt sind.
Beim Zentrifugieren einer Zuckerkristallsuspension mit der Zentrifuge 1 wird die Zuckerkristallsuspension in die
Zentrifugentrommel 2 eingefüllt. Nach Beendung des Füllens wird die Zentrifugentrommel 2 bei Schleuderdrehzahl betrieben, wobei das Füllgut sich gleichdick verteilt an die zylindrische Wand 7 anlegt, wobei von dem Füllgut 9 die freie Oberfläche 10
ausgebildet ist. Während des Schleuderns wird das Füllgut 9 entwässert, sodass der Trocknungsfortschritt in dem Füllgut 9 stetig sich erhöht. Zu Beginn des Schleuderns hat das Füllgut 9 eine bräunliche Farbe. Von der Lichtquelle 11 wird der
emittierte Lichtstrahl 13 als Blaulicht auf die freie Oberfläche 10 gestrahlt und an der Stelle 14 als der Lichtstrahl 15 reflektiert. Hierbei ist der reflektierte
Lichtstrahl 15 zu Beginn des Schleuderns sehr schwach in seiner Intensität, da von der Oberfläche 10 kein oder so gut wie kein blaues Licht reflektiert wird. Bei fortlaufendem Schleudern verändert sich die Konsistenz des Füllguts 9 dahingehend, dass bei Erreichen eines bestimmten Trockensubstanzanteils des
Füllguts 9 ein Farbumschlag stattfindet, wobei die Helligkeit des reflektierten Strahls 15 abrupt ansteigt.
Von dem Lichtdetektor 12 wird ständig die Intensität des reflektierten Lichtstrahls 15 gemessen, sodass von dem
Lichtdetektor 12 der beim Farbumschlag auftretende Zuwachs an Helligkeit des reflektierten Lichtstrahls 15 erfasst wird.
Sobald dieser starke Helligkeitsanstieg des Lichtstrahls 15 von dem Lichtdetektor 12 erfasst ist, wird ein entsprechendes
Signal an eine Waschsteuerungseinrichtung (nicht gezeigt, außerhalb der Zentrifugentrommel 2 angeordnet) als ein
Steuerungssignal geleitet, mit dem ein Waschen des Füllguts (9) in der Zentrifugentrommel 2 mit einer Waschflüssigkeit
gestartet wird. Somit wird der Beginn des Waschens mit der Waschflüssigkeit bei Erreichen des mit dem Farbumschlag
einhergehenden Trockensubstanzanteils des Füllguts 9 ausgelöst. Ferner sind die Lichtquelle 11 und der Lichtdetektor 12 derart eingerichtet, dass mit Ihnen der Radialabstand zwischen der Lichtquelle 11 bzw. dem Lichtdetektor 12 und der Oberfläche 10 des Füllguts 9 bestimmbar ist. Ausgehend von dem bekannten Innendurchmesser der zylindrischen Wand 7 der
Zentrifugentrommel 2 und dem zwischen der Lichtquelle 11 bzw. dem Lichtdetektor 12 und der Oberfläche 10 des Füllguts 9 vorherrschenden Abstands ist die Dicke des Füllguts 9 und dessen Volumen bestimmbar. Angepasst auf das Volumen des
Füllguts wird die pro Charge verwendete Menge an
Waschflüssigkeit angepasst, wobei mit der Dauer der
Waschflüssigkeitszugabe bei konstant voreingestelltem
Waschflüssigkeitsvolumenstrom die Waschflüssigkeitsmenge angepasst werden kann. Damit wird erreicht, dass der Startzeitpunkt des Waschens und die Waschflüssigkeitsmenge optimal auf die von Charge zu Charge sich ändernde Konsistenz des Füllguts 9 eingestellt sind, wodurch eine
Zuckerkristallausbeute bei einer angestrebten Sollqualität des Füllguts mit gleich bleibend hoher Qualität des ausgetragenen Zuckerprodukts erreicht ist.
Bezugszeichenliste
1 Zentrifuge
2 Zentrifugentrommel
3 Drehachse
4 Spindel
5 Nabe
6 Verteiler
7 zylindrische Wand
8 Deckel
9 Füllgut
10 freie Oberfläche des Füllguts
11 Lichtquelle
12 Lichtdetektor
13 emittierter Lichtstrahl
14 angestrahlte Stelle
15 reflektierter Lichtstrahl
16 Ständer

Claims

Patentansprüche
1. Diskontinuierliche Zentrifuge zum Fest-Flüssig-Trennen einer Kristallsuspension, mit einer Zentrifugentrommel (2), in die die Kristallsuspension als ein Füllgut (9) in einer
vorherbestimmten Menge einfüllbar ist, und einem
Spektrophotometer (11, 12), das eingerichtet ist die Extinktion des Füllguts (9) beim Betrieb der Zentrifuge (1) zu bestimmen, sowie einer Waschsteuerungseinrichtung, der in Echtzeit die momentane Extinktion des Füllguts (9) von dem Spektrophotometer (11, 12) bereitgestellt ist sowie die eingerichtet ist in
Abhängigkeit der momentanen Extinktion des Füllguts (9) ein Maß für den momentanen Trocknungsfortschritt des Füllguts (9) zu ermitteln, wobei auf Basis des momentanen
Trocknungsfortschritts des Füllguts (9) ein Waschen des
Füllguts (9) mit der Waschsteuerungseinrichtung zu einem derartigen Zeitpunkt startbar ist, dass die zum Waschen des Füllguts (9) benötigte Waschflüssigkeitsmenge minimal ist.
2. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß Anspruch 1, wobei die Kristallsuspension eine Zuckerkristallsuspension ist und ein Kriterium zum Starten des Waschens des Füllguts (9) an einem Farbumschlag ins Blaue bei an der Oberfläche (10) des Füllguts (9) reflektiertem Licht (15) festgesetzt ist.
3. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Spektrophotometer einen Lichtdetektor (12) aufweist, mit dem an der Oberfläche (10) des Füllguts (9) reflektiertes Licht
(13) detektierbar ist, das bevorzugt eine Wellenlänge von 420 nm bis 560 nm, besonders bevorzugt von 480 nm, hat.
4. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß Anspruch 3, wobei der Lichtdetektor (12) einen Photowiderstand oder einen
Phototransistor oder eine Photodiode sowie einen Rot-Grün-Blau- Farbsensor aufweist.
5. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Spektrophotometer eine Lichtquelle (11) aufweist, mit der die Oberfläche (10) des Füllguts (9) bestrahlbar ist, sodass, wenn die Oberfläche (10) des Füllguts (9) mit dem von der Lichtquelle (11) emittierten Licht (13) bestrahlt wird, von der Oberfläche (10) Licht (15) reflektiert wird, das von dem
Lichtdetektor (12) detektierbar ist, wobei das von der
Lichtquelle (11) emittierte Licht (13) bevorzugt eine
Wellenlänge von 420 nm bis 560 nm, besonders bevorzugt von 480 nm, hat.
6. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß Anspruch 5, wobei die Lichtquelle (11) eine Leuchtdiode oder einen Laser aufweist.
7. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Waschsteuerungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass der Start des Waschens des Füllguts (9) mit der
Waschsteuerungseinrichtung zu dem Zeitpunkt auslösbar ist, an dem von dem Lichtdetektor (12) eine sprunghafte Zunahme von Licht im Wellenlängenbereich von 420 nm bis 560 nm, bevorzugt 480 nm, detektiert ist.
8. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Spektrophotometer (11, 12) im Inneren der Zentrifugentrommel (2) stets außerhalb des Füllguts (9)
angeordnet ist.
9. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Spektrophotometer (11, 12) beim Betrieb der Zentrifuge (1) relativ zur Drehachse (3) und zur Drehbewegung der Zentrifugentrommel (2) in Ruhe ist oder sich mit der
Zentrifugentrommel (2) mitdreht.
10. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Spektrophotometer (11, 12) an einem Längsende eines Ständers (16) angebracht ist, der mit dem
Spektrophotometer (11, 12) parallel zur Drehachse (3) der
Zentrifugentrommel (2) in das Innere der Zentrifugentrommel (2) sich erstreckt.
11. Diskontinuierliche Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Spektrophotometer (11, 12) aus glasfreiem Material gefertigt ist und/oder mindestens bis 85°C
Betriebstemperatur einsetzbar ist.
12. Verfahren zum Steuern des Betriebs einer
diskontinuierlichen Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den Schritten:
a) Bereitstellen der Zentrifuge (1) mit der mit dem Füllgut (9) gefüllten Zentrifugentrommel (2);
b) Betreiben der Zentrifugentrommel (2) im Schleuderbetrieb; c) Bestimmen der Extinktion des Füllguts (9) durch Ermitteln eines die Extinktion repräsentierenden
Extinktionskoeffizienten;
d) Bereitstellen des Extinktionskoeffizienten in Echtzeit;
e) Ermitteln eines Maßes für den momentanen
Trocknungsfortschritt des Füllguts (9) in Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten;
f) Starten des Waschens des Füllguts (9) zu einem derartigen Zeitpunkt auf Basis des Maßes für den momentanen
Trocknungsfortschritt des Füllguts (9) unter Zuhilfenahme des Extinktionskoeffizienten, dass die zum Waschen benötigte
Waschflüssigkeitsmenge minimal ist.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Kristallsuspension eine Zuckerkristallsuspension ist und das Verfahren den Schritt aufweist: Festsetzen eines Kriteriums zum Starten des Waschens des Füllguts an einem Farbumschlag ins Blaue bei an der
Oberfläche (10) des Füllguts (9) reflektiertem Licht (15).
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, mit dem Schritt: Bestrahlen der Oberfläche (10) des Füllguts (9) mit Licht (13), wodurch Licht (15) von der Oberfläche reflektiert wird, das detektiert wird und Weiß und/oder Blau ist, bevorzugt eine Wellenlänge von 420 nm bis 560 nm, besonders bevorzugt 480 nm, hat.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Start des Waschens des Füllguts (9) zu dem Zeitpunkt ausgelöst wird, an dem eine sprunghafte Zunahme von Licht (15) im
Wellenlängenbereich von 420 nm bis 560 nm, bevorzugt 480 nm, detektiert wird.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Dauer des Waschens von der beim Startzeitpunkt vorliegenden Schichtdicke des Füllguts (9) abhängig bestimmt wird.
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