Способ контроля процесса кристаллизации сахарных растворов
Изобретение относится к сахарной промышленности и может найти применение при контроле процесса кристаллизации сахарных растворов. Целью изобретения является повышение точности путем устранения влияния скорости циркуляции сахарных растворов. При варке сахарных утфелей в вакуум-аппаратах увеличивают подаваемую к нагревательному элементу (НЭ) электрическую энергию до создания у поверхности НЭ интенсивного пузырькового кипения. Измеряют значения температур поверхности НЭ и сахарного раствора и поверхности НЭ. Устанавливают величину градиента измеренных значений температур. Контроль осуществляют путем сравнения установленной величины градиента температуры с нормированной. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„.Яп„;,1541Ы6
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4283591/31-13 (22) 13.07.87 (46) 07.02.89. Бюл, Ф 5 (71) Институт технической теплофиэики AH УССР (72) Ф.В.Лищук, В.А.Михайлик, И.С.Гулый и В.В.Манк (53) 664.1.039(088.8) (56) Авторское свицетельство СССР
У 128806, кл. С 13 Р 1/02, 1959, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к сахарной прмьппленности и может найти применение при контроле процесса кристаллизации сахарных растворов. Целью
Изобретение относится к сахарной .промьппленности и может найти применение при автоматическом контроле процесса кристаллизации сахарных растворов в вакуум-аппаратах.
Целью изобретения является повы,шение точности путем устранения влияния скорости циркуляции сахарных растворов.
При варке сахарных утфелей увеличивают подаваемую к нагревателю электроэнергию до создания у поверхности последнего интенсивного пузырькового кипения, измеряют значения температур кипящего раствора у поверхности нагревателя и непосредственно поверхности нагревателя с последующим установлением величины градиента температуры по ее измеренным значениям,.а контроль осуществляют путем сравнения (51)5 G О1 N 33/02 С 13 С 1/06
2 изобретения является повышение точE ности путем устранения влияния скорости циркуляции сахарных растворов.
При варке сахарных утфелей в вакуумаппаратах увеличивают подаваемую к нагревательному элементу НЭ электрическую энергию до создания у. поверхности НЭ интенсивного пузырько-— вого кипения ° Измеряют значения температур поверхности НЭ и саха„- ого раствора у поверхности НЭ, Устанавливают величину градиента измеренных значений температур. Контроль осу- <. ществляют путем сравнения установленной величины градиента температуры с нормированной. 1 ил., 1 табл. установленной величины градиента температур с нормированным.
При интенсивном пузырьковом кипении влияние теплового потока становится решающим, а эффект перемешивания или циркуляции на значение коэффициента теплоотдачи практически исчезает, локальное движение раствора, созданное интенсивным пузырьковым кипением у поверхности нагрева, не подавляется внешним течением. Градиент температуры при этом определяется свойствами кристаллизующегося утфеля.
При кристаллизации сахара в утфельных вакуум-аппаратах основным термическим сопротивлением теплопередачи является теплоотдача от стенки нагревателя к утфельной массе. Поэтому измерение градиента температуры в пристенном слое нагреваемой массы повышает чувствительность способа контроля.
1541506
На чертеже показано устройство, реализующее предлагаемый способ.
Устройство состоит иэ полого металлического корпуса 1, спирали 2 электрического нагревателя, расположенного в керамической вставке 3, на поверхности нагревателя закреплены горячие спаи 4, батареи термопар 5, холодные спаи 6 находятся на расстоянии 3-!О мм от поверхности нагревателя. Устройство вводится в вакуумаппарат.
При подаче напряжения спираль 2 нагревателя разогревается, утфель, находящийся в зоне нагревателя, ин" . тенсивно кипит. При этом у поверхности нагревателя создается градиент температур, величина которого зависит от мощности теплового потока, рас-20 стояния от поверхности нагревателя и вязкости кристаллизуемого утфеля.
В сахарных растворах при тепловых потоках менее 1,1 10 Вт/м наблюдаетя ся неразвитое пузырьковое кипение. В 25 этом случае на величину градиента температуры у поверхности кипятильника оказывает влияние скорость омывания поверхности кристаллизуемым раствором.
6 30
При тепловых потоках выше 1 ° 10 Вт/м наступает -кризис кипения, кипение переходит в пленочное, наблюдается большая флуктуация температуры поверхноФ сти кипятильника. Таким образом, для устойчивого пузырькового кипения мощ-. ность теплового потока должна быть в диапазоне (1 1 ° 10 ) - (1 .10 ) Вт/м .
При таких величинах теплового потока температура поверхности кипятильника, 0 соответственно, в интервале 150225 С. Однако при нагревании растворов сахарозы выше ее температуры плавления (186 С), наблюдается интенсивное разложение сахарозы. Поэ-. тому тепловой поток ограничивают величиной 2,5-(4,0 ° 1ф Вт/м, что соответствует температуре поверхности кипятильника 170-186 С, В процессе кристаллизации возрастает содержание сухих веществ утфеля, увеличивается его вязкость, ухудшаются условия теплоотдачи от поверхности нагревателя. При этом увеличивается температура поверхности нагревателя и температурный градиент. Соответственно, при уменьшении содержания сухих веществ утфеля величина .темпера- турного градиента уменьшается. Сравнивая величину градиента температуры у поверхности нагревателя с нормирован- ным значением градиента температуры, полученным в контрольном опыте, судят о состоянии кристаллизуемого раствора.
Нормированные значения градиента температуры — это такие его значения, которые регистрируют тем же устройством при оптимальном протекании процесс а в арки утфеля в в акуум-ап нар ат е.
Для определения величины нормированного значения градиента температур устройство помещают в промышленный вакуум-аппарат и проводят варку утфеля квалифицированным аппаратчиком.
Полученные при ртом значения градиента температуры с учетом уровня (массы) утфеля в вакуум-аппарате являются эталонными или нормированными. По результатам измерений градиента температуры в нескольких (5-6) варках вычисляют средние нормированные его величины, которые и принимаются эа основу при контроле процесса кристаллизации.
В таблице показаны изменения текущих значений градиента температур в зависимости от уровня утфеля в вакуум-аппарате.
Пример, Устройство устанавли" вают в промышленный вакуум-аппарат и с помощью высококвалифицированного аппаратчика проводят семь варок утфеля следующим образом. Сахарный сироп с концентрацией сухих веществ 657. набирают в вакуум-аппарат до отметки уровня 2,52 м. Затем в греющую камеру вакуум-аппарата подают пар, доводят сироп до кипения и, поддерживая кипение, упаривают сироп до позволяющего заводку кристаллов пересыщенияя, что соответствует уровню 2,12 м, вводят затравку, после чего производят наращивание кристаллов, периодически под качивая сироп в аппарат. По достижении отметки уровня 3,36 м готовый утфель выпускают .из вакуум-аппарата. С началом кипения сиропа в вакуум-аппарате к нагревателю устройства подают электрический ток постоянной величины, позволяющий поддерживать у поверхности устройства интенсивное пузырьковое кипение в течение всего процесса варки утфеля. Тепловой поток 2 при этом составляет 2 10 Вт/м.. При достижении указанных в таблице от154 меток уровня производят измерение градиента температуры. По результа-.-. там измерений градиента температуры в семи варках вычисляют .средние арифметические его величины для каждой отме:тки уровня, которые представляют собой так называемые нормированные значения градиента температуры.
Полученные таким образом нормированные величины градиента температуры являются опорными точками, сравнивая с которыми текущее значение градиента температуры, в ходе варки аппаратчик принимает необходимое решение. Превьппение текущего значения градиента температуры над нормированным свидетельствует о черезмерном сгущении утфеля и требует его разжижения: путем дополнительного включения 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.
Градиент температуры у поверхности нагревателя определяется величиной удельного теплового потока (конструкция устройства) и вязкостью утфельной массы (качественные показатели продукта). Таким образом, величины нормированных значений градиентов температуры определяются конструктивными особенностями Устройства и технологическими параметрами утфеля (вязкос- . тью).
Для первого продукта значение нормированных значений градиентов темпе ратуры ниже, чем для второго, и возрастает дпя последующих кристаллизаций.
Процесс контроля кристаллизации заключается в получении и обработке информации о состоянии утфельной мас1506 6 сы для установления ее соответствия предъявляемым требованиям или принятия решения для выдачи соответствую5 щих воздействий. Анализ полученных данных показывает, что определенному уровню (массе) утфеля соответствует определенное значение градиента температуры.
Испытания показали воэможность применения способа на продуктах раз" личной доброкачественности. На началь ном этапе варки способ контроля про-.цесса кристаллизации имеет чувстви" тельность, аналогичную способу контроля по электропроводности. Во второй половине варки чувствительность способа возрастает, Напрймер, при 25Х кристаллов чувствительность возраста20 ет в два раза, а при содержании кристаллов 45-50Х чувствительность, а следовательно, точность контроля возрастает в 3-4 раза.
25 Формула изобретения
Способ контроля процесса кристаллизации сахарных растворов в вакуум- . аппарате по величине градиента темЗО.пературы, предусматривающий измерение значения температуры поверхности нагревателя, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности путем устранения влияния скорости циркуляции сахарных растворов, увеличивают подачу электроэнергии к нагревателю до создания у поверхности последнего интенсивного пузырькового кипения, измеряют значение температу4О ры кипящего сахарного раствора е последующим установлением величины градиента температуры по ее измеренным значениям, а контроль осуществляют путем сравнения установленной величи45 ны градиента температуры с нормированной.
1541506
Градиент температуры, С
Уровень утфеля в вакуум-аппарате, м
Примечание
Номер варки
Среднее пормиро ванное
4 значение
14
19
24
31
9 !
19
23
29
12
17
21
26
31
10,1
l5 3
19,7
24,4
30,0
37,1
12
16
i9
23
27
16
21
26
33
11 9
16 14
20 19
26 23
30 29
37 37
2,52
2,43
2,35
2,27
2,17
2,12
Сгущение сиропа
Введение затравки
Наращивание кристаллов
Наращивание кристаллов колли5альгпкетру
К остачнику напряжения
Составитель Н. Арцыбашева
Те хр ед Л, Олийнык Корректор В. Кабаций
Редактор И.П!улла
Заказ 276
Тираж 512
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул, Гагарина, 101
2,10
2,17
2,27
2,35
2,43
2,52 . 2,60
2,68
2,78
2,85
2,94
3,02 ,3,11
3,20
3,28
3,36
43 39
27 29
29 32
33 35
36 39
39 41
43 45
48 53
51 55
52 56
55 57
59 61
61 64
65 67
7l 71
73 75
39 45
35 33
38 35
41 37
44 40
47 41
51 47
49 46
52 49
59 53
61 55
63 59
67 63
69 67
73 71
79 74
39 43
27 28
31 33
35 37
37 39
39 43
43 39
45 47
48 52
49 56
53 69
55 65
59 68
61 71
65 75
69 79
31
34
37
43
43
52
54
56
59
61
67
72
40,4
30,0
33,1
34,4
39,3
42,1
45,9
48,4
51,1
54,1
57,1
60,4
63,9
66,7
71,1
74,9
