JPH04720Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、結晶缶内の白下を加熱煎糖する自動
煎糖装置に関し、詳しくは、消費燃料を節減する
ように改善するものである。

〈従来の技術〉 結晶缶を用いた従来の自動煎糖装置の例とし
て、例えば、特公昭53−44540号公報「砂糖結晶
缶の自動制御方法」、特公昭60−1000号公報（特
開昭57−110200号）「自動煎糖装置」等が挙げら
れ、ここでは、特公昭60−1000号公報「自動煎糖
装置」の主要部を第４図に表わし、この図を用い
て従来の技術を説明する。

尚、ここで対象とするのは、水または溶質液を
少量ずつ連続的に供給する連続煎糖方式ではな
く、水または溶質液を一定量ずつ時間を区切つて
供給する間欠煎糖方式と呼ばれる方式である。

さて、第４図において、結晶缶１１内にて、砂
糖の結晶を育てる育晶工程にあつては、結晶缶１
１内の白下、つまり溶質液及び種晶が混合された
液がパイプ１２に供給される蒸気Ｓにより加熱さ
れている。ここで、結晶缶１１内の白下の固さ
は、溶質液濃度と結晶比率等の和を検出する固さ
計、例えば結晶缶内１１に備えられた羽が受ける
反抗トルクを電気信号に変換するレオメータ１３
等の検出器で検出される。また、結晶缶１１内の
白下の液レベルは、圧力検出器等の液レベル計１
４で検出される。

これらの白下固さ検出出力、白下液レベル検出
出力は、制御装置１５に供給される。制御装置１
５はマイコン等を備え、入力された値について各
種制御演算を行う装置である。詳しくは、制御装
置１５は、供給された白下固さ検出信号、白下液
レベル検出信号にもとづいて制御演算を行い、得
られた制御信号を手動・自動切替器１６，１７を
介して差水弁１８、溶質液弁１９へ供給し、パイ
プ２１を通じる水Ｗ、パイプ２２を通じる溶質液
Ｆを結晶缶１１内に供給するのを制御する。即
ち、差水煎糖にあつては、制御装置１５は、手
動・自動設定器１６を介して弁１８を開閉して結
晶缶１１に供給される水Ｗを制御し、糖液煎糖に
あつて手動・自動設定器１７を介して弁１９を開
閉して結晶缶１１に供給される溶質液Ｆを制御す
る。ここで、手動・自動設定装置１６，１７は、
それぞれ、手動モードの際は操作者が弁１８，１
９に手動開閉操作出力を与えることができ、自動
モードの際は制御装置１５からの制御出力をその
まま弁１８，１９へ与える機器であり、制御装置
１５の故障等に備えて設置されるものである。

尚、育晶工程前の起晶時には、種晶弁２３を通
じて種晶が結晶缶１１に供給される。

一方、制御弁２５はパイプ１２に設置された弁
であり、図示しない蒸気供給源からの蒸気Ｓはパ
イプ１２及び制御弁２５を介して結晶缶１１に設
けられた加熱部２４に供給される。結晶缶１１内
で加熱された白下より蒸発した蒸気はコンデンサ
２６を介して真空ポンプ２７で引かれ、コンデン
サ２６で凝縮される。コンデンサ２６にはパイプ
２８より冷却水が供給されている。

このように構成された従来の自動煎糖装置の動
作概略を第５図を用いて説明する。

第５図Ａ，Ｂのグラフは、差水煎糖工程の途中
において、図面右方向に時間が進む場合を表わ
し、Ａに示す実線グラフはレオメータ１３で得ら
れる白下固さに相当する白下固さ信号、Ｂに示す
パルス状グラフは差水弁１８の開閉状況（高レベ
ルが開、低レベルが閉）に相当するものである。

即ち、制御装置１５は、時点ｔ１にて予め設定
した白下固さ設定値Ｂ１に白下固さが達したこと
を検出すると、手動・自動切替装置１６を介して
差水弁１８に開信号を与え、これに応じてパイプ
２１より差水Ｗが結晶缶１１に供給される。これ
により白下固さは一旦下がる一方、制御装置１５
は白下固さ設定値Ｂ１をこの値より高い値Ｂ２に
更新する。そして、加熱蒸発により白下固さが時
点ｔ２にて設定値Ｂ２に達すると、再び差水弁１
８を開け、差水を供給するようにしている。以下
同様にして、設定値を徐々に高くして白下を凝縮
し、結晶を成長させている。

尚、特公昭53−44540号公報の記載に詳しいよ
うに、蒸気加熱による白下固さは、理論的には時
間とともに増大していく滑らかな右上がりの曲線
となるが、本考案が対象とする方式にあつては、
結晶速度を早めるため、この曲線の各段階におい
てこの曲線より少し高めの値を設定値Ｂ１，Ｂ
２，…とする。即ち、一時的に、白下の固さを白
下内に偽結晶が発生する限界（設定値Ｂ１，Ｂ
２，…）に達するようにもつていき、この限界点
（設定値Ｂ１，Ｂ２，…）にて差水Ｗを加えて白
下の固さを下げて蒸発させる、という制御を繰り
返すことにより、結晶成長速度を高めるものであ
る。

ここで、白下の固さが設定値Ｂ１，Ｂ２，…に
達した時点で差水Ｗを加える代わりに一定量の溶
質液Ｆを加えることもあり、これら差水Ｗ、溶質
液Ｆの供給を交互に行なう等、適当に組み合わせ
ることもある。

更に、結晶缶１１内の真空度を制御する手段が
設けられる。即ち、結晶缶１１はパイプ３１を通
じて外気Ａと連通され、パイプ３１には空気弁３
２が装着されており、白下の固さが設定値Ｂ１，
Ｂ２，…に達する各時点で空気弁３２を開くこと
により結晶缶１１内の真空度を下げ、圧力を一時
的に上昇させる。これにより白下の沸点が上昇
し、よつて白下固さ（濃度）が下がり、差水、溶
質液供給を行つた場合と同様な状態となり、発生
しかけていた偽晶は消され、偽晶の発生を防止す
ることができる。

詳しくは、結晶缶１１内の圧力は圧力検出器３
３で検出され、その検出値は圧力調節計３４へ供
給される。圧力調整計３４には手動・自動切替器
３５を介して制御装置１５から圧力設定値が与え
られており、この設定値と検出圧力との偏差が演
算され、この偏差について比例積分演算が行わ
れ、その演算結果が弁開閉制御信号として空気弁
３２へ供給される。

そして、空気弁３２を一時的に開いて結晶缶１
１内の真空度を下げた後、直に閉じると、コンデ
ンサ２６にて蒸気は凝縮され、結晶缶１１内の真
空度はもとに戻る。

〈考案が解決しようとする課題〉 いずれにしても、上記のようにして偽晶の発生
を防止しつつ白下の濃度を高め、結晶を成長させ
るためには、偽晶発生防止のために差水、溶質液
を供給し、更にこれらの差水、溶質液中の水分を
蒸発させ、また、それまでに白下中に含まれてい
る水分を蒸発させる必要がある。このときの蒸発
処理のためには、多大な燃料を消費し、省エネル
ギーを達成するのに障害となつていた。

本考案はこのような問題を解決するものであ
り、差水、溶質液の供給を行なうことなく、或い
はその供給を減少し、しかも偽晶を発生させるこ
となく良好な結晶に成長させることができ、かつ
燃料消費が少ない自動煎糖装置を提供することを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 以上の課題を解決した本考案は、結晶缶に設置
された加熱部に蒸気を供給することにより上記結
晶缶内の白下を加熱するとともに、上記白下の固
さを常に測定する固さ計を有し、上記白下に差水
または溶質液を供給して育晶し、上記結晶缶内に
偽晶が発生する限界に対応する白下固さを設定値
としてこの設定値を少なくとも１回以上段階的に
高めていきその各々の段階で、上記固さ計で検出
された白下固さが上記設定値に達した際に上記結
晶缶内の圧力を一時的に上昇させる圧力上昇手段
を備える自動煎糖装置において、上記固さ計で検
出された実際の白下固さが上記設定値に達した際
に上記圧力上昇手段の一時的な圧力上昇制御と連
動して、供給している蒸気流量を通常の蒸気流量
より低い蒸気流量とし一定時間経過後にもとの蒸
気流量に戻す蒸気流量制御手段を具備したことを
特徴とする自動煎糖装置である。

〈作用〉 本考案の自動煎糖装置は、結晶缶内の白下の固
さを検出し、白下の固さが、結晶缶内に偽晶が発
生する限界に対応する白下固さ設定値に達した際
に、一時的な圧力上昇制御と並行に蒸気の供給量
を一時的に減少制御して、消費燃料を削減する。

〈実施例〉 本考案を実施した自動煎糖装置の例を第１図に
表わす。この図で、第５図に示した従来の装置と
符号が同じものはその機能は同じである。

本考案の装置は、結晶缶１１内の真空度を制御
する手段を設置するとともに、この真空度の制御
に連動して蒸気Ｓの供給量を制御する手段を設け
ることをその特徴とするものである。

真空度を制御する具体的な制御方式を第３図
Ａ，Ｂを用いて説明する。

尚、真空度を制御する手段は、上述した第５図
の例の場合と同様であり、第１図において、空気
供給用パイプ３１、空気弁３２、圧力検出器３
３、圧力調節計３４、手動・自動切替器３５、制
御装置１５、コンデンサ２６、真空ポンプ２７、
冷却水を供給するパイプ２８等である。

第３図で、Ａは第５図Ａに示す実線グラフと全
く同様のグラフでレオメータ１３で得られる白下
の固さに相当する固さ信号を表わし、Ｂは結晶缶
１１内の圧力値（真空度）を表わすグラフであ
る。

つまり、時点ｔ１にて白下の固さが制御装置１
５内の設定値Ｂ１に達すると、制御装置１５はこ
れを検出するとともに、所定の圧力設定値を手
動・自動切替器３５を介して圧力調節計３４に与
え、これに応じて圧力調節計３４は、結晶缶１１
内の圧力を値ΔPだけ高めるように空気弁３２を
開く。ここでは、結晶缶１１内の圧力をＰ１から
Ｐ２になるように一時的に上昇させる。そして、
制御装置１５は、一定時間Ｔ１経過後にもとの圧
力Ｐ１に戻すように、圧力設定値をもとの値に戻
す。これにより、圧力調節計３４の制御によつて
空気弁３２は閉じる方向に制御され、結局、結晶
缶１１内の圧力はもとの値Ｐ１に戻る。

詳しくは、コンデンサ２６及び真空ポンプ２７
は結晶缶１１内の圧力を一定に保つように常に運
転状態であり、空気弁３２が開くと外気Ａが流入
して結晶缶１１内の真空度は下がり、この空気弁
３２を閉じるとコンデンサ２６及び真空ポンプ２
７の動作により、結晶缶１１内の圧力はもとに戻
る。

一方、制御装置１５は検出された白下の固さが
設定値Ｂ１に達した時点で、その設定値を値Ｂ１
よりも高い値Ｂ２に変更する。そして、白下の固
さが設定値Ｂ２に達すると、その時点ｔ２で結晶
缶１１内の圧力は再び一時的に値ΔPだけ上昇さ
れる。

以下、設定値が徐々に高められ、実際の白下の
固さがその設定値に達すると、同様な制御が行わ
れる。

ここで、結晶缶１１内の一時的な圧力上昇は、
例えば、通常の圧力Ｐ１＝−700mmHgのところ
を、Ｐ２＝−600mmHgとし、これにより、白下の
沸点は一時的に10度程度高くなる。従つて、白下
の固さが下がり、差水または溶質液供給と同様の
効果が得られ、発生しかけていた偽晶は消えるこ
ととなる。この一時的な圧力上昇による変化分
ΔP、その圧力を上昇している保持期間Ｔ１の値
は、従来の差水または溶質液供給により得られて
いる作用と同一のものが得られるようにそれぞれ
決定される。

圧力を一時的に上昇させた後に、その圧力を通
常状態に下げるには、急激に行うよりも第３図Ｂ
に示すように、徐々に行い、偽晶が発生しないよ
うにすることが好ましい。また、圧力上昇も点線
で示すように、白下の沸騰状態を保持しつつ徐々
に行い、沸騰状態を急に弱めて結晶成長に悪影響
を与えるのを防止することが好ましい。

ここで、圧力変化における値ΔP，Ｔ１、更に
立上り、立下りの勾配等は結晶缶１１の内部状態
で決まり、これは一回の煎糖工程において、その
いずれの段階にあるかにより変更していくことも
できる。

いずれにしても煎糖工程における濃縮起品工
程、育品準備工程、肩品工程等、各工程における
各ステツプについて与えられる固さ設定値、圧力
上昇値ΔP、圧力上昇期間Ｔ１、圧力変化勾配等、
同一のパラメータが用いられ、その各パラメータ
がそれぞれ各工程毎にモジユールとして記憶さ
れ、各工程において対応モジユール内の各ステツ
プ毎にその内容を読み出して、それに応じた制御
を行うように制御装置１５を構成することが好ま
しい。

次に、蒸気供給量の制御について述べる。

第１図において、蒸気Ｓの流量制御は、パイプ
１２に設けた流量検出器３６の検出値を受ける流
量調節計３８によつて行われる。その具体的な制
御方式を第３図Ａ，Ｂ，Ｃを用いて説明する。

時点ｔ１にて白下の固さが制御装置１５内の設
定値Ｂ１に達すると、制御装置１５はこれを検出
するとともに、制御装置１５に予め設定した、蒸
気流量を下げる流量設定値を手動・自動切替器３
７を介して流量調節計３８に与える。流量調節計
３８は、この新たな設定値と流量検出器３６から
の検出値との偏差を演算し、この偏差について比
例積分演算を行い、その演算結果が制御信号とし
て制御弁２５に供給され、制御弁２５は閉じる方
向に動作する。

尚、手動・自動設定器３７は、手動モードの際
は操作者が流量調節計３８に任意に設定値を与え
ることにより手動で制御弁２５の開閉動作がで
き、自動モードの際は制御装置１５からの設定値
出力をそのまま流量調節計３８に設定値として与
えるものである。

そして、第３図Ｃに示すように、時点ｔ１にて
白下の固さが設定値Ｂ１に達すると、流量調節計
３８は、結晶缶１１内の蒸気Ｓの流量を値ΔSだ
け低くするように、制御弁２５を閉じる方向に制
御する。ここでは、蒸気Ｓの流量をＳ１からＳ２
になるように蒸気流量を下降させる。一定時間Ｔ
２経過後、制御装置１５は、もとの流量Ｓ１に戻
すように、流量設定値をもとの値に戻す。これに
より、流量調節計３８の制御によつて制御弁２５
は開く方向に制御され、結局、蒸気流量はもとの
値Ｓ１に戻る。

一方、制御装置１５は検出された白下の固さが
設定値Ｂ１に達した時点で、その設定値を値Ｂ１
よりも高い値Ｂ２に変更しており、白下の固さが
設定値Ｂ２に達すると、その時点でｔ２で結晶缶
１１内の圧力は再び一時的に値ΔPだけ上昇され
る。

以下、設定値が徐々に高められ、白下の固さが
その設定値に達した時点で同様な制御が行われ
る。

尚、第３図に示すように、時点ｔ１，ｔ２，…
において蒸気流量値が値Ｓ１から値Ｓ２に、見か
け上、パルス状に変化するように、オーバーシユ
ート等を防止するために流量調節計３８にて比例
積分演算を行つた制御出力を制御弁２５に与え
る。

ここで、低下量ΔS、時間Ｔ２は上述の圧力制
御の場合と同様に、糖種、工程、段階により最適
値となるように制御装置１５より変更することが
できる。

尚、前述したように、結晶缶１１内の圧力上昇
に伴つて白下の沸点は高くなるので、蒸気流量を
一時的に絞ることによつて、白下の加熱制御に悪
影響を及ぼすことはない。従つて、本考案では、
一時的な圧力上昇制御に連動して、蒸気流量も減
少制御するものである。

第２図は、本考案装置における制御装置１５の
主要部を表わす、具体的な構成例である。この図
は本考案装置に特有なブロツクのみを表わし、他
の機能ブロツクは省略する。

この図で、白下固さ設定値変更手段１５１は、
白下固さ設定値を値Ｂ１，Ｂ２，…のように徐々
に高めていくようにプログラミングされたブロツ
クである。白下固さ比較手段１５２は、レオメー
タ１３で検出された白下固さ信号と、白下固さ設
定値変更手段１５１からの設定値出力とを常に比
較して、一致した時に一致信号ｅを出力するブロ
ツクである。

この一致信号ｅは、圧力設定値変更手段１５３
及び蒸気流量設定値変更手段１５４に与えられ
る。

圧力設定値変更手段１５３は一致信号ｅを受け
取ると、それまで出力していた第１の圧力設定値
Ｐ１を、結晶缶１１内の圧力が上昇するような第
２の圧力設定値Ｐ２に変更する。即ち、圧力設定
値変更手段１５３において、一致信号ｅを受ける
と、動作時間Ｔ１のタイマ１５３Ｔを起動させ、
この動作時間Ｔ１、それまで第１の圧力設定値
（値Ｐ１に対応する値）を選択出力していたセレ
クタ１５３Ｓを第２の圧力設定値（値Ｐ２に対応
する値）を出力するように切り換える。

同様に、蒸気流量設定値変更手段１５４は一致
信号ｅを受け取ると、動作時間Ｔ２のタイマ１５
４Ｔを起動し、その動作時間Ｔ２、第１の流量設
定値（値Ｓ１に対応する値）を出力していたセレ
クタ１５４Ｓを第２の流量設定値（値Ｓ２に対応
する値）を出力するように切り換える。

これにより、一定時間Ｔ１の結晶缶内圧力上昇
と、一定時間Ｔ２の蒸気流量減少との連動動作を
実現できる。

このように、白下固さが設定値Ｂ１，Ｂ２，…
に達する毎に結晶缶１１内の圧力を一時的に上昇
制御するとともに、これに連動して蒸気流量を一
時的に下降制御することにより、蒸気流量の下降
制御に対応した燃料消費分を削減できる。

〈考案の効果〉 以上述べたように、この考案の自動煎糖装置に
よれば、結晶缶内の圧力上昇を一時的に行うこと
により差水を行つたのと同様の効果を得ているた
め、それを差水で行う場合と比較してその差水の
蒸発に必要とする燃料消費が少なくなる。

同時に、加熱用の蒸気の供給量も節減されるた
めに、これにともなう燃料消費が節減できる。

このように、圧力上昇と蒸気供給量の減少とを
併用することにより、装置全体における著しい燃
料消費に貢献できるという、相乗効果をもたら
す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による自動煎糖装置の一例を示
すブロツク図、第２図は本考案装置における制御
装置１５の構成を表わすブロツク図、第３図は本
考案装置の動作を説明するための図、第４図は従
来の自動煎糖装置の一例を示すブロツク図、第５
図は従来の差水煎糖を説明するための図である。 １１……結晶缶、１２……加熱用蒸気供給パイ
プ、１３……レオメータ、１５……制御装置、１
５１……白下固さ設定値変更手段、１５２……白
下固さ比較手段、１５３……圧力設定値変更手
段、１５４……流量設定値変更手段、１５３Ｔ，
１５４Ｔ……タイマ、１５３Ｓ，１５４Ｓ……セ
レクタ、１８……差水弁、１９……溶質液弁、２
４……加熱部、２５……蒸気制御弁、２７……真
空ポンプ、３１……空気供給用パイプ、３２……
空気弁、３３……圧力検出器、３４……圧力調節
計、３６……蒸気流量検出器、３８……蒸気流量
調節計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 結晶缶に設置された加熱部に蒸気を供給するこ
   とにより上記結晶缶内の白下を加熱するととも
   に、上記白下の固さを常に検出する検出器を有
   し、上記白下に差水または溶質液を供給して育晶
   し、上記結晶缶内に偽晶が発生する限界に対応す
   る白下固さを設定値としてこの設定値を少なくと
   も１回以上段階的に高めていきその各々の段階
   で、上記検出器で検出された白下固さが上記設定
   値に達した際に上記結晶缶内の圧力を一時的に上
   昇させる圧力上昇手段を備える自動煎糖装置にお
   いて、上記検出器で検出された実際の白下固さが
   上記設定値に達した際に上記圧力上昇手段の一時
   的な圧力上昇制御と連動して、供給している蒸気
   流量を通常の蒸気流量より低い蒸気流量とし一定
   時間経過後にもとの蒸気流量に戻す蒸気流量制御
   手段を具備したことを特徴とする自動煎糖装置。