Способ контроля процесса кристаллизации сахарных растворов

х,м-аппа оров вляется повьстранения влии сахарных рке сахарных даваемую к н ю до создани о интенсивно утфелей увелигревателю элеку поверхности о пузырькового ния температур верхности нагчивают троэне оследне ипения, ипящего змеряют знач раствора у и и непосредст нно поверх ревател дующим установнта температуачениям,.а конос ателя с и личины гради измеренным з ществляют пу и нагрев ением велы по ее роль осу сравнения ГОСУДАРСТНЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(71) Институт техники АН УССР(56) Авторское свицетельство СССРУ 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 ретение относится к сахарной енности и может найти примене автоматическом контроле просталлизации сахарных растЦелью изобретения я ение точности путем у ния скорости циркуляц астворов изобретения является повышение точности путем устранения влияния скорости циркуляции сахарных растворов.При варке сахарных утфелей в вакуумаппаратах увеличивают подаваемую кнагревательному элементу НЭ электрическую энергию до создания у. поверхности НЭ интенсивного пузырьвого кипения, Измеряют значенияператур поверхности НЭ и сахар огораствора у поверхности НЭ, Устанавливают величину градиента измеренныхзначений температур. Контроль осу- .ществляют путем сравнения установленной величины градиента температуры снормированной. 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 2электрического нагревателя, расположенного в керамической вставке 3, наповерхности нагревателя закрепленыгорячие спаи 4, батареи термопар 5,холодные спаи 6 находятся на расстоянии 3-10 мм от поверхности нагревателя, Устройство вводится в вакуумаппарат.При подаче напряжения спираль 2нагревателя разогревается, утфель, 15находящийся в зоне нагревателя, ин"тенсивно кипит, При этом у поверхности нагревателя создается градиенттемператур, величина которого зависит от мощности теплового потока, рас стояния от поверхности нагревателя ивязкости кристаллизуемого утфеля.В сахарных растворах при тепловыхпотоках менее 1,1 10 Вт/м наблюдается неразвитое пузырьковое кипение. В25этом случае на величину градиента температуры у поверхности кипятильникаоказывает влияние скорость омыванияповерхности кристаллизуемым раствором, ф6 30При тепловых потоках выше 110 Вт/мнаступает кризис кипения, кипение переходит в пленочное, наблюдается большая флуктуациятемпературы поверхности кипятильника. Таким образом, дляустойчивого пузырькового кипения мощ-.ность теплового потока должна быть вдиапазоне (1,1 10 ) - (1 1 Оф) Вт/м .При таких величинах теплового потокатемпература поверхности кипятильника, 0соответственно, 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 ф 1 д) 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 поверхностинагревателя. При этом увеличиваетсятемпература поверхности нагревателяи температурный градиент. Соответственно, при уменьшении содержания сухих веществ утфеля величина .температурного 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 процесса варки утфеля в вакуум-апнарате. 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 контролепроцесса кристаллизации.В таблице показаны изменения текущих значений градиента температур в зависимости от уровня утфеля в вакуум-аппарате. П р и м е р, 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 подкачивая 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 при этом составляет 2 10 Вт/м При достижении указанных в таблице от 154 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 значений 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 чоезмерном 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 величинойудельного теплового потока (конструкция устройства) и вязкостью утфельноймассы (качественные показатели продукта). Таким образом, величины нормированных значений градиентов температуры определяются конструктивнымиособенностями Устройства и технологическими параметрами утфеля (вязкостью),Для первого продукта значение нормированных значений градиентов темпе ратуры ниже, чем для второго, и возрастает дпя последующих кристаллизаций,%Процесс контроля кристаллизациизаключается в получении и обработкеинформации о состоянии утфельной мас 1506 6сы для установления ее соответствияпредъявляемым требованиям или принятия решения для выдачи соответствующих воздействий. Анализ полученныхданных показывает, что определенномууровню (массе) утфеля соответствуетопределенное значение градиента температуры.Испытания показали воэможностьприменения способа на продуктах раз"личной доброкачественности. На начальном этапе варки способ контроля про-.- цесса кристаллизации имеет чувстви"тельность, аналогичную способу контроля по электропроводности. Во второйполовине варки чувствительность способа возрастает, Например, при 253кристаллов чувствительность возраста ет в два раза, а при содержании кристаллов 45-507 чувствительность, аследовательно, точность контролявозрастает в 3-4 раза,25 формула изобретенияСпособ контроля процесса кристаллизации сахарных растворов в вакуум- .аппарате по величине градиента тем- ЗО.пературы, предусматривающий измерениезначения температуры поверхности нагревателя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения точностипутем устранения влияния скоростициркуляции сахарных растворов, увеличивают подачу электроэнергии к нагревателю до создания у поверхностипоследнего интенсивного пузырьковогокипения, измеряют значение температу О ры кипящего сахарного раствора е последующим установлением величины градиента температуры по ее измереннымзначениям, а контроль осуществляютпутем сравнения установленной величи ны градиента температуры с нормированной.1541506 Градиент температуры,С УровеньутФеляв вакуум-аппарате,м Примечание Номер варки Среднеенормированное 4 значение 8 14 19 24 31 36 9 4 19 23 29 39 12 17 21 26 31 35 10,1 15,3 19,7 24,4 30,0 37,1 12 16 19 23 27 37 10 16 21 26 33 39 11 9 16 14 20 19 26 23 30 29 37 37 2,52 2,43 2,35 2,27 2,17 2,12 Сгущениесиропа Введение затравки Наращиваниекристаллов Наращиваниекристаллов кноядо 5 адьщкещру К остачнокунапряжения Составитель Н,АрцыбашеваТехред Л, Олийнык Корректор В.Кабаций Редактор И. Улла Тираж 512 Подписное Заказ 276 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5