DE1201780B

DE1201780B - Verfahren zur Regelung der UEbersaettigung von Zuckerloesungen bei einem Zucker-Nachprodukt-kochapparat

Info

Publication number: DE1201780B
Application number: DES84714A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Dingler; Dipl-Ing Rolf Schneider; Eugen Bretting; Dieter Schirlitz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-04-16
Filing date: 1963-04-16
Publication date: 1965-09-23

Description

Verfahren zur Regelung der Übersättigung von Zuckerlösungen bei einem Zucker-Nachproduktkochapparat Bei Zucker-Kochprozessen, die bei Unterdruck ablaufen, wird angestrebt, möglichst gleichmäßige Kristalle bestimmter Größe zu erhalten, damit sich diese beim nachfolgenden Schleudergang leicht abtrennen lassen. Hauptkriterium für die Kristallbildung ist die Übersättigung der Lösung, die auf ganz bestimmten Werten gehalten werden muß. Der Kochapparat wird zunächst nur zum Teil gefüllt und die Kristallbildung entweder dadurch eingeleitet, daß vorübergehend die Übersättigung stark erhöht wird, so daß sich spontan Kristallkeime bilden oder daß bei einer bestimmten Übersättigung (metastabile Zone) Kristallkeime in Form einer Zuckersuspension in die Kochlösung eingeführt werden (Kristallsaat). Es ist seit langem bekannt, als Maß für die Übersättigung die elektrische Leitfähigkeit der Lösung zu messen und hiernach den Safteinzug in den Kochapparat *zu steuern. Da bereits eine geringe Abweichung von den optimalen Bedingungen erheblichen Einfluß auf die Größe und die Güte der erhaltenen Kristalle hat, gehört eine langjährige Erfahrung dazu, einen derartigen Kochprozeß manuell zu steuern. Wie Versuche ergeben haben, ist es praktisch nicht möglich, den Safteinzug automatisch nach der Leitfähigkeit der Lösung zu regeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung eines Nach-Produktkochapparates anzugeben, bei dem in bekannter Weise die Leitfähigkeit der Lösung als Maß für die übersättigung, gemessen wird. Gemäß der Erfindung wird diese"Leitfähigkeit mit dem Unterdruck im Kochapparat als Stellgröße (z. B. Verstellung der Vakuum-Brüdenklappe) nach einem vorgegebenen Zeitprogramm eingeregelt und mit einem Niveauregler gleichzeitig der Safteinzug nach einem entsprechenden Zeitprogramm eingestellt. Um hierbei zu verhindern, daß die Temperatur der Zuckerlösung zu große Werte erreicht, wird ein auf die Beheizung wirkender Regler verwendet, der anspricht, wenn die Temperatur der Lösung einen vorgegebenen Wert, z. B. 75' C, überschreitet und die Beheizung verringert. Ohne eine solche Regelung kann die Beheizung besonders in der ersten Zeit des Kochprozesses zu groß werden, so daß eine zu hohe Übersättigung und dadurch Feinkorn auftreten kann.
In manchen Fällen, besonders wenn relativ dünne Säfte verkocht werden, kann es vorkommen, daß die vom Zeitprogramm vorgegebene Leitfähigkeit vom Leitfähigkeitsregler nicht eingehalten werden kann, selbst wenn die Vakuum-Brüdenklappe vollständig geöffnet wird. Der Prozeßablauf läßt sich in diesem Fall verbessern, wenn mit der Vakuum-Brüdenklappe ein Endschalter verbunden ist, der anspricht, sobald die Klappe vollständig geöffnet wird. Vom Endschalter wird der Niveauregler abgeschaltet und die Leitfähigkeit auf das Stellorgan für den Safteinzug umgeschaltet. Eine Verriegelungssehaltung sorgt dafür, daß die Schaltung erhalten bleibt, wenn die Vakuum-Brüdenklappe ihre Endlage wieder verläßt. Bei dem neuen, selbsttätig ablaufenden Regelverfahren für den Nachprodukt-Kochapparat ist es auch möglich, die Puderzuckersuspension für die Kristallsaat selbsttätig einzuführen. Hierzu wird ein auf eine bestimmte Leitfähigkeit eingestellter Signalgeber verwendet, der das Ventil für den Zustrom der Zuckersuspension auslöst, sobald der vorgegebene optimale Leitfähigkeitswert in der Richtung von hohen Leitfähigkeitswerten zu niederen durchfahren wird.
Das neue Regelverfahren soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt F i g. 1 ein Diagramm, das den Prozeßablauf in Abhängigkeit von der Zeit angibt; F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Kochapparat mit den Meß- und Regeleinrichtungen. Nachdem der Kochapparat mit Dampf gesäubert ist, wird Zuckersaft eingelassen, bis die Heizkammer vollständig vom Saft bedeckt ist. Über eine in der Zeichnung nicht dargestellten Signalgeber wird dann der Temperaturregler 1 eingeschaltet, der das Ventil 2 in der Heizdampfleitung öffnet. Der Kochprozeß beginnt und die Leitfähigkeit sinkt, wie aus der gestrichelt gezeichneten Kurve in F i g. 1 zu ersehen ist. Der Leitfähigkeitsgeber ist an einer Stelle eingebaut, an der eine gute Zirkulation herrscht, nämlich etwa in der Höhe der Heizkammer. In F i g. 1 gibt die ausgezogene Kurve das Niveau innerhalb des Kochapparates in Abhängigkeit von der Zeit an. Während des Einfüllens steigt die Leitfähigkeit stark an und sinkt ab, sobald der Kochprozeß beginnt. Ein Absinken der Leitfähigkeit entspricht bekanntlich einer Zunahme der übersättigung. Bei einer bestimmten als optimal ermittelten übersättigung, in F i g. 1 mit einem Pfeil als »Saatpunkt« bezeichnet, spricht der Leitfähigkeitssignalgeber 3 an und öffnet das Ventil 4, so daß die im Behälter 5 bereitgehaltene Puderzuckersuspension in den Kochapparat eingesaugt werden kann. Die Leitfähigkeit wird zunächst einige Zeit konstant gehalten bis sie schließlich, im vorlieoe , nden Beispiel nach etwa 80 Minuten vom Beginn des Kochprozesses an gerechnet, entsprechend dem vorliegenden Programm verringert wird. Hierzu verstellt der Leitfähigkeitsregier 10 mit seinem Stellmotor 11 die Vakuumklappe 12 derart, daß die Leitfähigkeit der in Fig. 1 angegebenen Kurve folgt. Das Programm wird dem Regler 10 in einem Zeitplangeber 8 vorgegeben. Der Niveauregler 7 verändert den Safteinzu g mit dem Ventil 6 ebenfalls nach einem entsprechenden Zeitplan (ausgezogene Kurve in F i g. 1), der z. B. von der gleichen oder einer zweiten Programmscheibe im Zeitplangeber 8 vorgegeben wird. Dieser Zeitplan ist so bemessen, daß der Leitfähigkeitsregler mit dem zur Verfügung stehenden Vakuum die Leitfähigkeit noch halten kann. Ist der zur Verfügung stehende Unterdruck relativ groß, so kann der Verlauf steiler sein, ist er gering, so muß er flacher gewählt werden. Zweckmäßig sind die Meßschaltungen für den Niveauregler 7 und den Leitfähigkeitsregler 10 so ausgelegt, daß die Steilheit der Kurven verändert und dem jeweiligen Verhalten der Kochapparate angepaßt werden kann. Entsprechende Schaltungen, z. B. Brückenschaltungen, mit denen vorgegebene Programmkurven gedreht und zueinander parallel verschoben werden können, sind bekannt.
Wenn der Kochapparat seine maximale Füllung erreicht hat, wird über einen Grenzkontakt des Niveaureglers das Safteinzugsventil 6 geschlossen. Der Kochprozeß wird fortgesetzt, bis die Leitfähigkeit einen im Signalgeber 9 eingestellten unteren Grenzwert erreicht. Dieser Punkt ist in F i g. 1 mit einem Pfeil und der Bezeichnung Signal »Sud fertig« angegeben.
In manchen Fällen, besonders beim Verkochen dünner Säfte reicht das Vakuum nicht aus, um die Leitfähigkeit innerhalb der vom Programmgeber vorgegebenen Grenzen zu halten. Es kann dann eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden, die den Leitfähigkeitsregler vom Stellglied 12 auf das Safteinzugsventil 6 umschaltet. Im Verlauf des Kochprozesses wird dann die Vakuum-Brüdenklappe voll geöffnet und dadurch ein Endschalter 13 betätigt, der den Niveauregler 7 abschaltet und den Leitfähigkeitsregler 10 umschaltet, so daß er nicht mehr auf die Vakuum-Brüdenklappe 12, sondern auf das Ventil 6 für den Safteinzug arbeitet. In F i g. 2 ist hierzu eine Umschalteinrichtung 14, 15 angedeutet, die vom Endschalter 13 betätigt wird. Die Umschalteinrichtung ist mit einer Verriegelung versehen, damit die Schaltung auch dann erhalten bleibt, wenn die Vakuum-Brüdenklappe ihre Endlage wieder verläßt. Die Umschaltuno, kann auch in anderer Weise durchgeführt werden.
Das neue Regelverfahren arbeitet besonders wirtschaftlich, da primär die Leitfähigkeit nicht über den Safteinzug, sondern über das Vakuum geregelt wird. Wird nämlich wie bisher üblich, bei zu starkem Rückgang der Leitfähigkeit Wasser nachgezogen, so ist ein höherer Dampfverbrauch für die Heizung die Folge, da das eingezogene Wasser wieder verdampft werden muß.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Regelung der übersättigung von Zuckerlösungen bei einem Nachprodukt-Kochapparat mit der Leitfähigkeit der Lösung als Maß für die übersättigung, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß die Leitfähigkeit mit dem Unterdruck im Kochapparat als Stellgröße (z.B. Verstellung der Vakuum-Brüdenklappe) nach einem vorgegebenen Zeitprogramm geregelt und mit einem Niveauregler gleichzeitig del Safteinzug nach einem entsprechenden Zeitprogramm eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Beheizung wirkender Regler die Temperatur der Zuckerlösung unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes hält. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei maximaler Öff- nung des Stellorgans für den Unterdruck ein Endschalter den Niveauregler abschaltet und die Leitfähigkeitsregelung auf das Stellorgan für den Safteinzug umschaltet. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitfähigkeits-Signalgeber derart eingestellt ist, daß er bei Durchfahren einer bestimmten Leitfähigkeit in Richtung von hohen zu niederen Leitfähigkeitswerten ein Ventil für den Zustrom einer Puderzuckersuspension (Kristallsaat) freigibt. In Betracht gezogene ältere Patente: C Deutsches Patent Nr. 1173 039.