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.Method for controlling the supersaturation of sugar solutions in a
Sugar by-product boiling apparatus For sugar boiling processes that take place under negative pressure,
The aim is to obtain crystals of a certain size that are as uniform as possible,
so that they can be easily separated during the subsequent spin cycle. Main criterion
for crystal formation is the supersaturation of the solution, which is based on very specific
Values must be maintained. The cooking apparatus is initially only partially filled and
the crystal formation either initiated by the fact that temporarily the supersaturation
is greatly increased, so that crystal nuclei form spontaneously or that at a certain
Supersaturation (metastable zone) crystal seeds in the form of a sugar suspension in
the cooking solution are introduced (crystal seeds). It has long been known as
Measure of the supersaturation and measure the electrical conductivity of the solution
then to control the juice intake into the cooking appliance *. Since already a low
Deviation from the optimal conditions has a significant impact on the size and the
The quality of the crystals obtained requires many years of experience
to control such cooking process manually. As tests have shown, it is practical
it is not possible to regulate the juice intake automatically according to the conductivity of the solution.
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.The invention is based on the object of specifying a method for the automatic control of an after-product cooking apparatus, in which the conductivity of the solution is measured in a known manner as a measure of the oversaturation. According to the invention, this "conductivity" is regulated with the negative pressure in the cooking apparatus as a manipulated variable (e.g. adjustment of the vacuum vapor flap) according to a predetermined time program and the juice intake is simultaneously adjusted with a level controller according to a corresponding time program If the temperature of the sugar solution reaches values that are too high, a controller acting on the heating is used, which responds when the temperature of the solution exceeds a specified value, e.g. 75 ° C., and reduces the heating They become too large, especially in the early stages of the cooking process, so that too high a level of oversaturation and, as a result, fine grains can occur.
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.In some cases, especially if relatively thin juices are cooked,
it can happen that the conductivity specified by the time program is impaired by the conductivity controller
cannot be maintained, even if the vacuum vapor flap is fully open
will. In this case, the process sequence can be improved if the vacuum vapor flap is used
a limit switch is connected, which responds as soon as the flap is fully opened
will. The level controller is switched off by the limit switch and the conductivity is increased
the actuator for the juice intake is switched over. A locking circuit ensures
ensure that the circuit is retained when the vacuum vapor flap is in its end position
leaves again. With the new, automatically running control method for the after-product cooking apparatus
it is also possible to use the powdered sugar suspension for the crystal seeds automatically
to introduce. A signal transmitter set to a specific conductivity is used for this purpose
used, which triggers the valve for the inflow of the sugar suspension as soon as the
predetermined optimal conductivity value in the direction of high conductivity values
is driven through to lower ones.
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.The new control method is to be explained in more detail using the drawing. Here, FIG. 1 is a diagram indicating the process flow as a function of time; F i g. 2 shows a schematic representation of the cooking apparatus with the measuring and control devices. After the cooking apparatus has been cleaned with steam, sugar juice is poured in until the heating chamber is completely covered by the juice. The temperature controller 1 , which opens the valve 2 in the heating steam line, is then switched on via a signal transmitter not shown in the drawing. The cooking process begins and the conductivity drops, as can be seen from the dashed curve in FIG. 1 can be seen. The conductivity sensor is installed at a point where there is good circulation, namely approximately at the level of the heating chamber. In Fig. 1 , the solid curve indicates the level within the cooking appliance as a function of time. The conductivity increases sharply during filling and decreases as soon as the cooking process begins. As is well known, a decrease in conductivity corresponds to an increase in supersaturation. In the case of a certain supersaturation determined to be optimal, in FIG. 1 marked with an arrow as "seed point", the conductivity signal generator 3 responds and opens the valve 4 so that the powdered sugar suspension held ready in the container 5 can be sucked into the cooking apparatus. The conductivity is initially kept constant for some time until it is finally reduced , in the present example after about 80 minutes from the start of the cooking process, according to the program at hand. For this purpose, the Leitfähigkeitsregier 10 adjusted by its servomotor 11, the vacuum valve 12 so that the conductivity of the shown in Fig. 1 curve. The program is given to the controller 10 in a schedule generator 8 . The level controller 7 changes the Safteinzu g with the valve 6 also according to a corresponding schedule (solid curve in FIG. 1), which z. B. is specified by the same or a second program disc in the timer 8. This schedule is designed so that the conductivity controller can still maintain conductivity with the vacuum available. If the available negative pressure is relatively large, the course can be steeper, if it is low, it must be chosen to be flatter. The measuring circuits for the level controller 7 and the conductivity controller 10 are expediently designed in such a way that the steepness of the curves can be changed and adapted to the respective behavior of the cooking apparatus. Appropriate circuits, e.g. B. bridge circuits with which predetermined program curves can be rotated and shifted parallel to each other are known.
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.When the cooking apparatus has reached its maximum filling, the juice intake valve 6 is closed via a limit contact of the level controller. The cooking process is continued until the conductivity reaches a lower limit value set in the signal generator 9. This point is in FIG. 1 indicated by an arrow and the designation signal »Sud finished«.
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.In some cases, especially when boiling thin juices, the vacuum is not sufficient to keep the conductivity within the limits specified by the programmer. A switching device can then be provided which switches the conductivity controller from the actuator 12 to the juice intake valve 6 . In the course of the cooking process, the vacuum vapor flap is then fully opened and a limit switch 13 is actuated, which switches off the level controller 7 and switches the conductivity controller 10 so that it no longer switches to the vacuum vapor flap 12, but to the valve 6 for the juice intake is working. In Fig. 2, a switching device 14, 15 is indicated for this purpose, which is actuated by the limit switch 13. The switching device is provided with a lock so that the circuit is maintained even when the vacuum vapor flap leaves its end position again. The Umschaltuno can also be carried out in other ways.
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.The new control method works particularly economically because it is primarily
the conductivity is not regulated by the juice intake, but by the vacuum.
This is because it becomes water as usual, if the conductivity drops too much
drawn, the result is a higher steam consumption for the heating, since that
drawn in water must be evaporated again.