PL91705B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do re¬ gulacji procesu krystalizacji roztworu cukru w warniku pracujacym w sposób nieciagly.

Znane jest z niemieckiego opisu wylozeniowego nr 1812457 urzadzenie do regulacji procesu krystali¬ zacji, w którym wartosc proporcjonalna do prze¬ sycenia wyznacza sie z temperatury i podcisnie¬ nia, jakie panuja w warniku. Wartosc te porów¬ nuje sie z wartoscia zadana i w zaleznosci od wy¬ niku regulator, poprzez odpowiednia zmiane za¬ woru nastawezego, reguluje doplyw wody. Po uzys¬ kaniu odpowiedniego stopnia krystalizacji regula¬ tor zostaje przelaczony, a mianowicie na odchylke regulacji jaka wystepuje pomiedzy pomierzona za¬ wartoscia krysztalów i wartoscia zadana, uzalez¬ niona od poziomu napelnienia. Teraz w zaleznos¬ ci od wystepujacej odchylki regulacji, regulator oddzialywuje na zawór do wprowadzania syropu.

Przy takim sposobie regulacji moze sie zdarzyc, ze wciagniete bedzie wiecej wody niz jest to bez¬ wzglednie konieczne.

Celem wynalazku jest taikie uksztaltowanie zna¬ nego urzadzenia, aby wciagane bylo tylko tyle wo¬ dy, ile jest niezbednie konieczne do przeprowa¬ dzenia procesu sparowania.

Cel ten zostal osiagniety wedlug wynalazku w ten sposób, ze czujnik pomiarowy poziomu i czuj¬ nik programera zadanej wartosci poziomu pola¬ czone sa z sygnalizatorem wartosci granicznej, któ¬ ry w zaleznosci od swego stanu wyjsciowego laczy ao regulator z nastawnikiem sluzacym do zmiany ilos¬ ci wciaganego syropu wzglednie wciaganej wody.

W ten sposób zapewnia sie, ze uklad automaty¬ ki w przewazajacej ilosci swoich zastosowan wcia¬ ga tylko syrop, a we wszystkich pozostalych przy¬ padkach nie musi byc w zadnym przypadku wy¬ parowywane wiecej wody niz jest to konieczne do uzyskania ustalonego czasu warzenia przy zada¬ nej mocy parowania.

Czesto uzywa sie ukladów sterowania, w któ¬ rych jako wielkosc wiodaca procesu warzenia w fazie wzrostu krysztalów do 25% stosuje sie lep¬ kosc, a w fazach wrzenia intensywnego i parowa¬ nia — konsystencje, wprowadzajac je w posta¬ ci wielkosci pomiarowych do regulatora. W urza¬ dzeniu regulacyjnym tego rodzaju korzystne jest podnoszenie zadanej wartosci lepkosci w sposób programowany tak, ze zmiana zaleznosci pomie¬ dzy lepkoscia i przesyceniem zostaje skompenso¬ wana, a wartosc zadana dla konsystencji zmienia sie samoczynnie zaleznie od powierzonego rzeczy¬ wistego przyrostu wysokosci.

Prócz tego wartosc zadana dla konsystencji wy¬ prowadza sie korzystnie poza czasem intensywne¬ go warzenia, to jest w przerwach dzialania regula¬ cji konsystencji dodatkowo ze zmierzonej jej war¬ tosci rzeczywistej. W ten sposób z jednej strony uzyskuje sie spokojne przejscie z fazy wzrostowej 0—25% do fazy intensywnego wrzenia i z drugiej 9170591705 strony równiez przelaczanie faz bez koniecznosci recznego wyrównywania stanu waru.

Przedmiot wynalazku jest odtworzony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres zautomatyzowanego procesu krystalizacji, a fig. 2 — schemat blokowy ukladu automatycznej regulacji procesu.

Jak pokazano na rysunku (fig. 1) na osi czasu naniesiono zmierzone przebiegi lepkosci, a, konsy¬ stencji b stanu wysokosci waru w warniku c.

W chwili tO zaczyna sie wplyw syropu do war- nika. W chwili tl grzejnik wypelnia sie syropem i regulacyjny zawór 5 doplywu syropu zamyka sie po wypelnieniu komory grzejnej, zawsze przy tym samym stanie wysokosci. W przedziale czasu tl— 12 zageszczanie roztworu cukru prowadzi sie az do -liczby przesycenia, która lezy dla posiewu w za¬ kresie metastabilnym, a dla szczepienia w zakre¬ sie posrednim. W chwili t2 wprowadza sie lub wszczepia okreslona ilosc krysztalów posiewowych.

W przedziale czasu t2—13 krysztaly rosna od ze¬ ra do okolo 25*Vo; tu osiaga sie stalosc przesyce¬ nia przez wprowadzanie syropu lub w przypad¬ kach wyjatkowych przez wprowadzanie wody.

Przyrost wysokosci przy wprowadzaniu syropu jest nadzorowany i ograniczony.

Przesycenie mierzy sie poprzez pomiar lepkosci a. W przedziale czasu t3—14 zawiera sie faza in¬ tensywnego warzenia, w której pierwotna wiel¬ koscia wiodaca jest zawartosc krysztalów. Okre¬ sla sie ja poprzez pomiar konsystencji b, której wartosc zadana jest podnoszona nastawnie odpo¬ wiednio do wzrostu poziomu. W przedziale czasu t4—15 zawiera sie faza odparowania, w której osiaga sie maksymalny stan wysokosciowy i kon¬ czy wprowadzanie syropu. W chwili t5 nastepuje koniec warzenia, okreslony granicznym sygnalem konsystencji i sygnalizowany. Nastepnie przewie¬ trza sie i gotowy war opuszcza do zacieru.

W przedziale czasu t6—17 warnik przygotowuje sie do nowego waru, na przyklad wyparza, spluku¬ je i opróznia.

;Na rysunku (fig. 2) przedstawiono blizej schemat regulacji.

Do pomiaru lepkosci i konsystencji warzonej w warniku 1 masy sluzy cylindryczny czujnik pomia¬ rowy 2. Stan wysokosci c warzonej masy w war¬ niku 1 jest okreslany czujnikiem do pomiaru po¬ ziomu 3, który na wyjsciu daje sygnal elektrycz¬ ny odpowiednio do kazdego ze stanów. Lepkosc lub konsystencje warzonej masy okresla sie za pomoca cylindrycznego czujnika 2, wirujacego w syropie lub warzonej masie, napedzanego sprezyna¬ mi pomiarowymi. Kat obrotu powstajacy skutkiem momentu oparowego warzonej masy pomiedzy na¬ pedem i cylindrycznym czujnikiem stanowi mia¬ re lepkosci lub konsystencji. Aby mozna bylo ob¬ jac pomiarem duzy zakres od poczatku az do kon¬ ca warzenia, a jednoczesnie zachowac wystarcza¬ jaco duza czulosc i dokladnosc pomiaru przy war¬ tosciach lepkosci w zakresie 60—400 cP, dwie spre¬ zyny pomiarowe sa wykonane z róznymi wspól¬ czynnikami sztywnosci. Czula sprezyna pomiarowa tworzy przeciwmoment w zakresie pomiarów lep¬ kosci zas suma dzialania obu sprezyn — przeciw¬ moment przy pomiarze konsystencji.

Kazdorazowy kat obrotu przetwarza si£ w cze¬ sci wzmacniajacej 4 na pomiarowa wielkosc elek¬ tryczna i sygnal wyjsciowy przenosi kanalem czuj¬ nika pomiarowego jako sygnal konsystencji b. Z sygnalu wyjsciowego wycina sie nastepnie za po¬ moca elektrycznego stopnia progowego zakres syg¬ nalowy odpowiadajacy 60—400 cP, wzmacnia i wprowadza do drugiego kanalu jako sygnal pomia¬ rowy lepkosc a. Do przedstawionego schematycz- nie warnika 1, ogrzewanego para grzejna mozna wprowadzac badz syrop poprzez zawór regulacyj¬ ny 5, badz wode poprzez zawór regulacyjny 6. Lep¬ kosc a, konsystencja b i stan wysokosci c rejestru¬ je sie na biezaco za pomoca pisaka plaskiego 26.

Dalej wartosci pomiarowe stanu wysokosci, lepkos¬ ci i konsystencji uzywa sie w sygnalizatorach sta¬ nów granicznych 27—31 do sygnalizacji okreslonych stanów.

Przykladowo zadzialanie sygnalizatora stanu gra- nicznego 27 oznacza „grzejnik napelniony", sygna¬ lizatora 28 — „punkt posiewu osiagniety" sygna¬ lizatora 29 „intensywne wrzenie", sygnalizatora 30 — „odparowanie" i sygnalizatora 31 — „War go¬ tów". Wartosci te podaje sie do sterowania i wy- korzystuje do wypracowania odpowiednich rozka¬ zów tak, ze urzadzenie przelacza sie postepuj aco w czasie calego cyklu.

Sygnal lepkosci proporcjonalny do przesycenia doprowadza sie do punktu porównania 8 i tu po¬ równuje z zadana dla lepkosci wielkoscia wypro¬ wadzona z zadajjnika 25. Wielkosc zadana jest przy sianiu ustawiona na wartosc przesycenia lezaca w strefie metastabilnej, w której masa warzona po¬ winna byc wyregulowana na poczatku procesu za pomoca dzialajacego poprzez regulator 9 czlonu nastawczego 7, który reguluje zawory regulacyjne syropu 5 lub wody 6. Jesli ten stan ma miejsce i posiew krystaliczny zostal wprowadzony do warni¬ ka, to zmieniaja sie w nastepstwie tego znajdujace sie w syropie rosnace krysztaly oraz zaleznosc mie¬ dzy wartoscia mierzona lepkosci warzonej masy i przesyceniem syropu miedzykrysztalowego. Nie¬ zbedna korekture przeprowadza sie przez ciagle zwiekszenie zadanej wartosci lepkosci. W tym ce¬ lu w chwili t4 uruchamia sie silnikowy nastaw¬ nik wartosci zadanej 18, 19 nadajnika programu, który w okreslonym czasie steruje polaczony z nim potencjometr równomiernie od polozenia poczat¬ kowego -do koncowego. ¦ 50 Wzmacniacz pomiarowy 29 nadajnika programu przeksztalca zmiane odpornosci potencjometru na zmiane pradu, który zostaje wymnozony w ukla¬ dzie mnozacym 10 z nastawnym na zastawniku 55 wartosci zadanej gradientem lepkosci jako zalez¬ nej od czasu, rosnacy dodatkowy sygnal napiecio¬ wy dodaje sie w celu korekcji do sygnalu zadanej wartosci lepkosci. Uchyb regulacyjny utworzony w punkcie porównania 8 dziala w tej fazie po- 60 przez regulator 9 i czlon nastawczy 7 na zawór do¬ plywowy syropu 5 i utrzymuje tym sposobem prze¬ sycenie odpowiedniej wartosci.

W fazie intensywnego warzenia regulacja dzia¬ la zawsze na zawór doplywowy syropu 5, a w fa- w zie przystawowej od 0—25% zawartosci kryszta- 405 lów przy równowadze pomiedzy odcukrzeniem i moca odparowania.

Jesli równowaga pomiedzy odcukrzeniem i odpa¬ rowaniem w fazie wzrostowej od 0—25% przejscio¬ wo lub trwale zostanie zaklócona, a zwlaszcza w 5 ten sposób, ze odcukrzenie nie moze postepowac za pomoca odparowania, to stan ten wyróznia sie w wynikajacym z tego przebiegu krystalizacji zbyt duzym przyrostem wysokosciowym warzonej ma¬ sy w warniku 1. Wtedy uruchamia sie urzadzenie 10 bezpieczenstwa, które troszczy sie o to, aby rów¬ niez przy wielkim warze, zbyt duzej intensywnos¬ ci parowania lub wprowadzania zbyt mocno za¬ geszczonego syropu proces nie znalazl sie poza kon¬ trola i zalozony czas warzenia byl dotrzymany. ls Przez to osiaga sie to, ze w zadnym razie me mu¬ si sie odparowywac wiecej wody, niz jest to po¬ trzebne dla osiagniecia zalozonego czasu warzenia przy okreslonej intensywnosci parowania. Urzadze¬ nie bezpieczenstwa dziala przez nadzorowanie i 20 ewentualne zatrzymanie mierzonego nastawionego wzrostu stanu wysokosci krystalizacji w fazie wzro¬ stowej az do intensywnego wrzenia.

Do tego celu wykorzystuje sie silnikowy nastaw¬ nik wartosci zadanej 18, 19 nadajnika programu 25 który poprzez wzmacniacz pomiarowy 20 dostar¬ cza narastajacego, zaleznego od czasu sygnalu pra¬ dowego, który poddawany jest mnozeniu, z gra¬ dientem stanu wysokosci warzonej masy dostar¬ czanych przez zadaj nik 33 do ukladu mnozacego 30 11 nadajnika programu. Te tak utworzona, zalezna od czasu i programu rosnaca wartosc zadana sta¬ nu wysokosci porównuje sie w czlonie porównuja¬ cym 12 z wartoscia rzeczywista mierzona czujni¬ kiem stanu wysokosci 3 i doprowadza róznice do 35 sygnalizatora wartosci granicznej 14 dzialajacego jako ogranicznik stanu wysokosci. Ten ostatni nie dziala tak dlugo, az rzeczywisty stan wysokosci warzonej masy nie wyprzedzi wartosci zadanej zgodnie z planem czasowym. Jesli jednak to na- 40 stapi, sygnalizator wartosci granicznej 14 przela¬ cza poprzez przelacznik 22 regulator 9 i czlon na¬ stawy 7 ma zawór doplywowy wody 6 na tak dlugo az wartosci zadana i mierzona zrównaja sie.

Gdy istnieje potrzeba, tym samym sygnalizator 45 wartosci granicznej 14 staje sie poprzez przemienne polaczenie z doplywem syropu i wody regulato¬ rem przyrostu poziomu. Aby przy zmianie zacho¬ wac jednakowa nastawe, nalezy zauwazyc, ze dla obu zaworów regulacyjnych 5 i 6 istotny jest sto- M sunek wychylen wynikajacy ze stezenia soku. Za¬ miast dzialajacego dwustainowo sygnalizatora war¬ tosci granicznej, mozna zastosowac równiez regu¬ lator o dzialaniu ciaglym, zmieniajacy stosunek na¬ staw dla wody i syropu. W tej dozie procesu na- 55 stepuje troskowe rozwiniecie zalozonego posiewu przy precyzyjnym utrzymaniu przesycenia przez o- pisana wyzej jako regulacje.

Wraz z rosnaca wielkoscia krysztalów rosnie w je¬ szcze wiekszej mierze powierzchnia odkladania 60 krysztalóiw, która w dalszym ciagu krystalizacji sama przejmuje coraz silniej funkcje regulacyjna oddzialywujac na przesycenie warzonej masy. Tu mozna od okreslonej chwili po wprowadzeniu po¬ siewu podjac regulacje zawartosci krysztalów je- w 6 sli stwierdzi sie z pewnoscia, iz z jednej strony swobodny ruch krysztalów w syropie nie jest o- graniczony, z drugiej zas, równiez odstepy pomie¬ dzy krysztalami w warzonej masie nie sa zbyt du¬ ze. Mozliwe to jest przez utrzymywanie i regulacje wlasciwej wartosci konsystencji warzonej masy.

Z powyzszego wynika, ze zmiana wielkosci wio¬ dacych w procesie, lepkosci i konsystencji nie jest stosunkowo krytyczna, zmiana moze byc podejmo¬ wana w zaleznosci od konsystencji lub czasu i w procesie przypada w przyblizeniu na poczatek fa¬ zy intensywnego warzenia. Uklad wedlug wynalaz¬ ku jest tak zorganizowany, ze przelacznik 21 mo¬ ze byc przelaczany przez sygnalizator "wartosci granicznej 29 tak, ze zaczyna dzialac regulacja kon¬ systencji.

W celu regulacji konsystencji porównuje sie w punkcie porównania 13 sygnal proporcjonalny do zmierzonej konsystencji b z sygnalem zadanej kon¬ systencji pochodzacych z silnikowego nastawnika wartosci zadanej 16, 17. W celu uwzglednienia wkladu, który musi byc wprowadzony do zadanej konsystencji jako sygnal zalezny od przyrostu po¬ ziomu masy wypelniajacej, sygnal proporcjonalny do zmierzonego stanu wysokosci, wprowadza sie wraz z dostarczonym z nastawnika wartosci za¬ danej 24 sygnalem gradientu konsystencji do ukla¬ du mnozacego 34 i rezultat mnozenia wprowadza w postaci sygnalu korekcji wartosci zadanej do punktu porównania 15. Tu utworzony sygnal dzia¬ la poprzez regulator 9 wylacznie na zawór regu¬ lacyjny syropu 4.

Jak to wlasnie opisano uchyb regulacyjny „kon¬ systencja" wprowadza sie do regulatora 9 z poczat¬ kiem fazy procesu „Intensywne warzenie", czemu towarzyszy przelaczenie przelacznika 21. Równocze¬ snie jednak podaje sie uchwyt regulacyjny stale do przelacznika trójpozycyjnego 15, który zawsze wtedy, gdy regulacja konsystencji jest nieskutecz¬ na prowadzi poprzez przelacznik 23 silnikowy na¬ stawnik wielkosci zadanej 16, 17 dla konsystencji w slad za jej wartoscia rzeczywista, utrzymujac zerowy uchyb regulacyjny pomiedzy konsystencja zadana i rzeczywista. To samoczynne prowadzenie sledzace pozwala na lagodne i niezaklócone przej¬ scie z regulacji lepkosci na regulacje konsysten¬ cji z jednej strony, z drugiej zas, ma przelaczenie bez wyrównywania recznego przy osiagnieciu „u- trzymania wrzenia".

Reasumujac otrzymuje sie wiec nastepujaca re¬ gulacje procesu krystalizacji.

Najpierw dozuje sie poprzez regulator doplyw -w zaleznosci od pierwotnej wielkosci regulacyjnej „przesycenie", która jest mierzona posrednio jako lepkosc czujnikiem lepkosci i konsystencja. Zalez¬ nosc przesycenia (lekkosc) zmienia sie z rosnaca za¬ wartoscia krysztalów. Z tego wzgledu niezbedne jest wprowadzenie korekcji zmiany tej zaleznosci do wartosci zadanej przesycenia.

Po napelnieniu do stanu „pokrycie grzejnika" syrop zageszcza sie do punktu posiewu lub szcze¬ pienia, zgodnie z krzywymi odpowiednimi do za¬ mierzonego posiania lub szczepienia. Regulator prowadzi przesycenie od poczatkowej wartosci za¬ danej za pomoca gradientu lepkosci ustawionego91705 8 przyrostu tak, ze w fazie wzrostu krysztalów od 0—25*/o przesycenie utrzymuje sie w okreslonej wartosci. . W tej fazie przyrostu krysztalów od 0—25% pro¬ wadzi sie prócz tego nadzorowanie przyrostu wy¬ sokosci. Stosuje sie przy tym porównywanie wiel¬ kosci zadanych i mierzonych doprowadzajac utwo¬ rzone uchyby regulacyjne do sygnalizatora war¬ tosci granicznych, kt6ry przy zbyt wysokiej war¬ tosci rzeczywistej wlacza regulator dla doplywu wody, a przy zbyt malej wartosci rzeczywistej — dla doplywu soku. Przez utrzymanie wielkosci ste¬ rujacych zawory soku i wody w stosunku do u- dzialu wody w syropie wzmocnienie w obwodzie re¬ gulacji pozostaje stale. Oprócz takiego rozwiaza¬ nia uzyiskany uchyb regulacji mozna doprowadzic do regulatora dzialania ciaglego, który w zaleznos¬ ci od tego uchybu zmienia w sposób ciagly stosu¬ nek nastaw zaworów wpustowych syropu i wody.

Do tego przykladowo moze sygnal wyjsciowy re¬ gulatora przesycenia byc przeprowadzony przez po¬ tencjometr, którego naped silnikowy jest nastawia¬ ny z regulatora stanu wysokosci proporcjonalnie w zaleznosci od uchybu regulacji, Z tego poten¬ cjometru mozna uzyskiwac napiecia, które prze¬ ksztalca sie we wzmacniaczach na prady oddzialy¬ wujace na oba zawory regulacyjne poprzez na¬ stawniki elekitropneumatyczne. 21 Przy okolo 25% zawartosci krysztalów* okreslo¬ nej sygnalem zaleznym od czasu i konsystencji, przelacza sie czujnik na zawartosc krysztalów (kon¬ systencja). Przez prowadzenie zadanej wartosci konsystencji za wartoscia pomiarowa uzyskuje sie lagodny przebieg przelaczenia. Wartosc zadana dla konsystencji prowadzi sie w zaleznosci od stanu wysokosci masy warzonej i nastawionego gradien¬ tu stanu wysokosci.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do regulacji procesu krystalizacji roz¬ tworu cukru w warniku pracujacym w sposób nieciagly posiadajace nastawnik do zmiany ilosci wciaganego syropu, nastawnik do zmiany ilosci wciaganej wody oraz dajacy sie laczyc z tymi na¬ stawnikami regulator, do którego po stronie wej¬ sciowej podlaczony jest czujnik pomiarowy prze¬ sycenia oraz nastawnik wartosci zadanej i które posiada jeszcze czujnik pomiarowy poziomu wa¬ rzonej masy, znamienne tym, ze czujnik pomiaro¬ wy (3) poziomu warzonej masy oraz czujnik nadaj¬ nika programu (11) zadanej wartosci poziomu sa polaczone z sygnalizatorem wartosci granicznej (14), laczacego w zaleznosci od swego stanu regulator (9) z nastawnikami (5, 6, 7) do zmiany ilosci wcia¬ ganego syropu albo ilosci wciaganej wody. LLM e . v? ~o ni .a \ \ d u> r? L •£? ^i . J=" -£> U) UW^Isl! Q LZG Z-d Nr 2 zam. 567/77 100 egz. A4 Cena 10 zl