СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕНАСЫЩЕНИЯ МЕЖКРИСТАЛЬНОГО РАСТВОРА УТФЕЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G01N33/02 C13F1/02 

Изобретение относится к способам контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей при получении кристаллического продукта в вакуум-кристаллизационных установках сахарной промышленности.

Известен способ контроля коэффициента перенасыщения сахарсодержащих растворов, предусматривающий измерение относительной диэлектрической проницаемости раствора и его температуры и определение коэффициента перенасыщения по математической модели [1]
Недостатком известного способа являются возможность определения коэффициента перенасыщения только в чистых растворах; непригодность для контроля в утфелях, содержащих кристаллическую фазу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по решаемой задаче является способ контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей, предусматривающий измерение эффективной вязкости утфеля и определение коэффициента перенасыщения расчетным путем [2]
Недостатком известного способа являются: во-первых, невозможность определения перенасыщения при сгущении сиропа в момент заводки кристаллов; во-вторых, подверженность параметра эффективной вязкости возмущающему влиянию изменения чистоты для утфелей низкой чистоты; в-третьих, недостаточная точность контроля.

В изобретении решается техническая задача улучшения метрологических характеристик (точности, воспроизводимости, верхней и нижней границы определения) способа контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей и возрастания информационной надежности контролируемого параметра в результате использования двухпараметрической зависимости.

Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей, осуществляют измерение эффективной вязкости утфеля и определяют коэффициент перенасыщения расчетным путем, при этом одновременно с измерением эффективной вязкости определяют величину общего тангенса угла диэлектрических потерь утфеля, а коэффициент перенасыщения межкристального раствора определяют с помощью математической модели:
П = a₁ + a₂•tgδ + a₃•tg²δ + a₄•μ²,
где П коэффициент перенасыщения;
tgδ общий тангенс угла диэлектрических потерь утфеля;
m эффективная вязкость утфеля;
a₁, a₂, a₃, a₄ предварительно экспериментально определенные коэффициенты.

При этом вместо неоднозначной зависимости, связывающей коэффициент перенасыщения с вязкостью и консистенцией утфеля определенной чистоты в течение цикла уваривания, требующей к тому же коррекции по изменению уровня утфеля в аппарате на всех стадиях активного цикла варки, по прототипу, получают аппроксимирующую зависимость, связывающую коэффициент перенасыщения с эффективной вязкостью и общим тангенсом угла диэлектрических потерь при широкой вариабельности чистоты межкристального раствора утфелей.

Способ осуществляется следующим образом.

При уваривании свеклосахарных утфелей I-III кристаллизации на стадии наращивания кристаллической фазы по стандартной методике выборочно определяют коэффициент перенасыщения межкристального раствора в течение всего активного цикла уваривания.

Одновременно с определением коэффициента перенасыщения производят измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и эффективной вязкости m утфеля. Измерения производят стандартными измерительными приборами. tgδ измеряют на достаточно высокой частоте. Критерием применимости является наличие отрицательного значения величины фазового угла v вектора импеданса Z. Это позволяет определять общий тангенс угла диэлектрических потерь tgδ как величину

где модуль значения фазового угла.

Изменение физических свойств утфелей на начальной стадии образования кристаллов в большей мере отражается на изменении общего тангенса угла диэлектрических потерь, что объясняется аддитивностью проявления диэлектрических свойств дисперсной системы сахарных утфелей.

В дальнейшем при наращивании более крупных кристаллов большую информативность по мере их выделения приобретает параметр эффективной вязкости, и наибольшая точность по нему достигается к окончанию стадии наращивания кристаллов.

Выборка всех измерений значений П, tgδ и μ для утфелей I-III кристаллизации аппроксимируется квадратичной функциональной зависимостью, после чего контроль коэффициента перенасыщения осуществляется расчетным путем по полученной математической модели в исследованной области значений физических параметров tgδ и m на которую накладываются ограничения.

Пример. Проводилось лабораторное определение коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей I,III кристаллизации, увариваемых в вакуум -аппарате под разрежением 0,85 кгс/см². Чистота межкристального раствора варьировалась в пределах 75,3-95,1% Импедансметром ВМ-538 на частоте 10 МГц осуществлялись контактным методом импедансметрические измерения общего тангенса угла диэлектрических потерь tgδ Одновременно с помощью вибрационного низкочастотного вискозиметра ВВН-7 измерялась эффективная вязкость утфеля m Выборка 15 измерений представлена в таблице.

В результате аппроксимации приведенной выборки значений получено уравнение:

со стандартным отклонением 0,017. Как следует из таблицы, расчетные значения коэффициентов перенасыщения, контролируемые по предлагаемому способу, расходятся с истинными значениями со средней относительной ошибкой D_ср 1,2%
Как следует из приведенного примера, использование предлагаемого способа контроля обеспечивает высокую точность определения коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей. При этом точность определения П всецело зависит от основной погрешности приборов, измеряющих tgδ и μ утфелей. Возрастает информационная надежность контроля из-за применения двухпараметрической зависимости П=f (μ, tgδ). В итоге становится возможным аналоговый автоматический контроль степени перенасыщения межкристального раствора утфеля по способу с более высокими метрологическими характеристиками.

Назначение: изобретение может быть использовано в контроле коэффициента перенасыщения межкристаллического раствора утфелей при получении кристаллического продукта в кристаллизационных установках сахарной промышленности. Сущность изобретения: производят измерение эффективной вязкости утфелей и определение коэффициента перенасыщения межкристального раствора расчетным путем. При этом дополнительно одновременно измеряют величину общего тангенса угла диэлектрических потерь утфеля, а определение коэффициента перенасыщения осуществляют по квадратичной модели, связывающей коэффициент перенасыщения, тангенс угла диэлектрических потерь и эффективную вязкость. 1 табл.

Способ контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей, предусматривающий измерение эффективной вязкости утфеля и определение коэффициента перенасыщения расчетным путем, отличающийся тем, что дополнительно одновременно с измерением эффективной вязкости осуществляют импедансметрические измерения величины фазового угла вектора импеданса, по которому определяют величину общего тангенса угла диэлектрических потерь утфеля, причем измерения осуществляют на высоких частотах, соответствующих отрицательному значению фазового угла, а коэффициент перенасыщения межкристального раствора определяют с помощью математической модели
П = a₁ + a₂•tgδ + a₃•tg²δ + a₄•μ²,
где П коэффициент перенасыщения;
tgδ - общий тангенс угла диэлектрических потерь утфеля;
μ - эффективная вязкость утфеля;
a₁, a₂, a₃, a₄ предварительно экспериментально определенные коэффициенты.