СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕНАСЫЩЕНИЯ В УТФЕЛЯХ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2001 года по МПК C13F1/02 G01N33/02 

Изобретение относится к способам контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей при получении кристаллического продукта в вакуум-аппаратах и может быть использовано в сахарной промышленности.

Известен способ определения коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства, предусматривающий высокочастотное измерение диэлектрической характеристики раствора и определение коэффициента перенасыщения расчетным путем [SU N 1824580A, G 01 N 33/02, 1993].

Недостатками известного способа являются: возможность определения коэффициента перенасыщения преимущественно в чистых растворах, неприменимость способа для определения коэффициента перенасыщения непосредственно в дисперсных сахарных системах, содержащих твердую фазу (утфелях), из-за использования в качестве диэлектрической характеристики величины относительной диэлектрической проницаемости раствора, которая зависит от содержания кристаллов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ определения коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства, предусматривающий высокочастотное измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь сгущаемого до пересыщенного состояния сиропа, нахождение относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь делением его текущих значений на нормирующую величину и расчет коэффициента перенасыщения по линейной математической модели с учетом относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь [RU N 2088920 C1, кл. G 01 N 33/02, 1997 (прототип)].

Недостатками известного способа являются: трудоемкость и неоднозначность установления нормирующей величины общего тангенса угла диэлектрических потерь, соответствующей перенасыщению 0,8-1,0; снижение точности контроля в результате неодназночного выбора нормирующей величины общего тангенса угла диэлектрических потерь.

В изобретении решается техническая задача уменьшения трудоемкости измерений и улучшения метрологических характеристик способа контроля коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства и возрастания информационной надежности контролируемого параметра в результате более однозначного и оперативного определения нормирующей величины общего тангенса угла диэлектрических потерь.

Технический результат выражается в повышении точности определения коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства.

Технический результат достигается тем, что в способе определения коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства, предусматривающем высокочастотное измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь сгущаемого до пересыщенного состояния сиропа, нахождение относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь делением его текущих значений на нормирующую величину и расчет коэффициента перенасыщения по линейной математической модели с учетом относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь, измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь сиропа осуществляют непрерывно на частоте переменного тока 8 - 27 МГц, одновременно непрерывно измеряют активное низкочастотное сопротивление сиропа и рассчитывают произведение общего тангенса угла диэлектрических потерь и активного низкочастотного сопротивления, а величину общего тангенса угла диэлектричских потерь, при котором указанное произведение принимает минимальное значение, используют далее как нормирующую для нахождения относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь.

Минимальное значение произведения активного сопротивления и общего тангенса угла диэлектрических потерь достигается при коэффициенте перенасыщения сгущаемого сиропа 1,0 ± 0,05 и используется для нахождения нормирующей величины общего тангенса угла диэлектрических потерь. При этом исключается необходимость длительного лабораторного технохимического контроля степени перенасыщения сгущаемого сиропа, что значительно облегчает реализацию данного способа.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При уваривании свеклосахарного утфеля на стадии сгущения сиропа проводят высокочастотные измерения общего тангенса угла диэлектрических потерь tg δ. Измерения осуществляют непрерывно на частоте переменного тока 8 - 27 МГц. Установлено, что в этом диапазоне частот tg δ принимает минимальные значения для сахарсодержащих растворов различной чистоты, что делает его измерения более надежными. На этих частотах в веществе, находящемся под действием внешнего электромагнитного поля, уменьшаются потери энергии, обусловленные движением ионов, и возрастает роль потерь, связанных с переориентацией молекул, что является одним из условий измерения tg δ.
На частотах меньших 8 и больших 27 МГц данные измерения становятся практически неосуществимыми в результате резкого увеличения значений величины tg δ, а существуют условия преимущественно кондуктометрических измерений активного сопротивления.

Одновременно с измерением tg δ на частотах от 50 до 2000 Гц непрерывно измеряют активное низкочастотное сопротивление R и рассчитывают произведение измеренных величин tg δ и R:
Пр = R · tg δ
Все измерения производят стандартными измерительными приборами.

По мере сгущения сиропа до состояния, близкого к насыщенному, произведение Пр измеренных величин R и tg δ плавно убывает. При дальнейшем сгущении сиропа Пр начинает возрастать. Экспериментально установлено, что минимальное значение произведения соответствует коэффициенту перенасыщения 1,0 ± 0,05. Величину tg δ при минимальном значении Пр в последующем используют в качестве нормирующей величины tg δ_н и для нахождения относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь tg δ_отн:
tgδ_отн= tgδ/tgδ_н,
где tg δ - текущее значение общего тангенса угла диэлектрических потерь сиропа.

Контроль коэффициента перенасыщения сиропа на последующих этапах осуществляют экстраполированием с помощью линейной математической модели:
П=A · tg δ_отн + B,
где П - коэффициент перенасыщения сиропа;
A и B - предварительно экспериментально определенные угловой коэффициент и начальная ордината на оси перенасыщения.

Пример. Проводилось определение коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфеля 1 кристаллизации, увариваемого в лабораторном вакуум-аппарате под разрежением 0,85 кгс/см². Чистота исходного сиропа 93,4%. Импедансметром ВМ-538 на частоте переменного тока 10 МГц на стадии сгущения сиропа контактным методом непрерывно осуществлялись высокочастотные измерения общего тангенса угла диэлектрических потерь сиропа tg δ. Одновременно с помощью измерителя индуктивности, емкости и сопротивления Е7-8 на частоте 1000 Гц непрерывно измерялось низкочастотное активное сопротивление R. Рассчитывалось произведение Пр величин R и tg δ, которое по мере сгущения сиропа вначале постепенно уменьшалось, а затем начинало возрастать. Параллельно лабораторным способом определяли коэффициент перенасыщения П_факт сиропа и соотносили его с величиной Пр (табл. 1).

Из таблицы видно, что минимум произведения Пр в данном случае совпадает с коэффициентом перенасыщения сиропа 1,02. Значение tg δ в этой точке (2,06) далее использовали как нормирующую величину для нахождения относительных значений tg δ_отн делением текущих значений tg δ на величину 2,06, а коэффициент перенасыщения определяли по установленной математической модели (коэффициент корреляции R_XY = 0,982), которая имела вид линейной зависимости:
П_расч = 1,55 - 0,541 tg δ_отн
где 1,55 и 0,541 - экспериментально определенные начальная ордината на оси перенасыщения и угловой коэффициент.

Результаты расчета коэффициента перенасыщения представлены в табл. 2.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующим способом следующие преимущества:
высокую точность определения коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства: средняя абсолютная погрешность составляет 0,014, относительная - 1,24%;
уменьшение трудоемкости и времени измерений и возрастание информационной надежности контролируемого параметра за счет более однозначного и оперативного определения нормирующей величины общего тангенса угла диэлектрических потерь.

Изобретение относится к способам контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей при получении кристаллического продукта в вакуум-аппаратах и может быть использовано в сахарной промышленности. Способ предусматривает высокочастотное измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь сгущаемого до перенасыщенного состояния сиропа при частоте переменного тока 8 - 27 МГц. Одновременно непрерывно измеряют активное низкочастотное сопротивление сиропа и рассчитывают произведение общего тангенса угла диэлектрических потерь и активного низкочастотного сопротивления. Величину общего тангенса угла диэлектрических потерь, при котором указанное произведение принимает минимальное значение, используют далее как нормирующую для нахождения относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь. Последнее определяют путем деления его текущих значений на нормирующую величину. Расчет коэффициента перенасыщения осуществляют по линейной математической модели с учетом относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь. Способ обеспечивает повышение точности определения коэффициента перенасыщения в утфелях. 2 табл.

Способ определения коэффициента перенасыщения в утфелях сахарного производства, предусматривающий высокочастотное измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь сгущаемого до пересыщенного состояния сиропа, нахождение относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь делением его текущих значений на нормирующую величины и расчет коэффициента перенасыщения по линейной математической модели с учетом относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь, отличающийся тем, что измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь сиропа осуществляют непрерывно при частоте переменного тока 8 - 27 МГц, одновременно непрерывно измеряют активное низкочастотное сопротивление сиропа и рассчитывают произведение общего тангенса угла диэлектрических потерь и активного низкочастотного сопротивления, а величину общего тангенса угла диэлектрических потерь, при котором указанное произведение принимает минимальное значение, используют далее как нормирующую для нахождения относительных значений общего тангенса угла диэлектрических потерь.