Способ автоматического управления процессом экстракции сахара из свекловичной стружки в непрерывно действующем диффузионном аппарате и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК C13D3/10 

Изобретение относится к автоматизации экстрагирования сахара из свеклы в диффузионных аппаратах.

Целью изобретения является улучшение качества диффузионного сока путем поддержания оптимальной концентрации коллоидов в нем.

На чертеже изображено устройство автоматического управления процессом экстракции сахара из свекловичной стружки.

Устройство содержит диффузионный аппарат 1, свеклорезку 2, расходомер 3 свекловичной стружки, установленный на линии подачи свекловичной

стружки в диффузионный аппарат расходомер 4 экстрагента, блок 5 соотношения, связанный с расходомерами 3,4 и регулятором 6 подачи экстрагента, соединенным с исполнительным механизмом 7 на линии подачи экстрагента в аппарат 1, датчик 8 температуры в аппарате, соединенный через регулятор 9 температуры с исполнительным механизмом 10 на линии подачи пара в аппарат, концентратомер 11 сахара в стружке, концентратомер 12 сахара в диффузионном соке, концентратомер 13 сахара в жоме, датчик 14 вязкости диффузионного сока, соединенный с

первым сумматором 15, второй sxoq которого через первый блок 16 умножения соединен с концентратором 12, а выход - с вторым блоком 17 сравнения и первым реле 18, соединенным с первым входом вычислительного устройства 19, второй, третий и четвертый входы последнего соединены соответственно с концентраторами 11-13.

Выход вычислительного устройства 19 соединен с первым блоком 20 сравнения и через последовательно соединенные второе реле 21, второй сумма тор 22, второй блок 23 умножения с регулятором 6 подачи экстрагента, а концентратомер 13 сахара в жоме свя зан с вторым сумматором.

Выход второго блока 20 соединен с вторым реле 21 и с первым входом ло гического элемента 2А умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 17 сравнения, а выход логического элемента 2 соединен чере третье реле 25 с третьим блоком 26 умножения, связанным с регулятором 9 температуры в аппарате.

Устройство работает следующим образом,

В установившемся режиме регулятор 6 подачи экстрагента управляет, воздействуя на исполнительный механизм 7 подачей экстрагента по соотношению расходов стружки и экстрагента с коррекцией по рассогласованию оптимальной и измеренной концентрации сахара в жоме.Оптимальная концентрация сахара в жоме рассчитывается вычислительным устройством 19 с учетом измерен- мых значений концентрации сахара в диффузионном соке и стружке, поступающих соответственно от концентрато- меров 12,11.

Регулятор 9 управляет температурой в аппарате, воздействуя на исполнительный механизм 10 подачи пара.

При изменении состава сырья, а именно при увеличении концентрации сахара и коллоидов в стружке при неизменных технологических режимах, увеличивается их концентрация в диф- фузионном соке, что приводит к повышению его вязкости.

Вязкость диффузионного сока fac при постоянной температуре экстракции определяется основным компонентным составом, а именно вязкостью питательной воды Ч0 , вязкостью перешедших в

ДИФФУЗИОННЫЙ СОК КОЛЛОИДОВ 4,QC Кд Са

Я-

вязкостью, определяемой концентрацией сахара в соке, f gc Кс Сое

к«-Сз + ,

где Кд, «с - коэффициенты пропорциональности, t const;;

,.

0

5

5

0

5

концентрация коллоидов з диффузионном соке; Сдс- концентрация сахара в диффузионном соке,1 С, К-С0

т

где С0 - концентрация коллоидов в

стружке свеклы;

К - постоянная, зависящая от характера (молекулярной массы) коллоидных веществ.

В производственных условиях вязкость питательной воды можно считать величиной постоянной, поэтому, измеряя концентрацию сахара в диффузионном соке и его вязкость по расчетной вязкости коллоидов в диффузионном соке {7 дс , можно судить о концентрации коллоидов в диффузионном соке, которая, в свою очередь, обусловлена увеличением концентрации коллоидов в стружке С0.

Вязкость |7 дс регистрируется датчиком 14. Сигнал (7дспоступает в первый сумматор 15, куда также поступает сигнал, преобразованный в первом блоке 16 умножения и пропорциональный концентрации сахара в дифсоке (7 „. К Слс . Он характеризует ту часть общей вязкости диффузионного сока, которая получена за счет увеличения концентрации сахара в нем.

В первом сумматоре 15 определяется показатель вязкости диффузионного сока за счет диффузии коллоидов Јор , . Во втором блоке 17 сравнения производится операция сравнения значения текущей вязкости диффузионного сока за счет диффузии кол- лендов Ј ас с граничным значением Ј™. При дс I гр второй блок 17 сравнения выдает единичный сигнал и- замыкает цепь первого реле 18, которое пропускает сигнал fgcoT первого сумматора 15 на вход вычислительного устройства 19.

В- вычислительном устройстве 19 рассчитываются фактический коэффициент объекта по соотношению

у. 1й C iCii/rl). 1й С

где , .

VT A-DT-l-r,

t.

9е

1 - длина стружки;

t - продолжительность процесса ,

DT - фактический коэффициент диффузии;|

А - коэффициент;

Сстр - концентрация сахара в стружке, оптимальный коэффициент объекта по соотношению

К

I

опт 4 I cjc ; где t г оптимальная температура

диффузии ,

К « - масштабный коэффициент, и оптимальная температура диффузии

по соотношению опт A-D

т-1-г,

Y-- л

где DOOT коэффициент диффузии;

1 и Ј- константы.

На основании информации о фактическом и оптимальном коэффициентах объекта в вычислительном устройстве 19 рассчитывается также оптимальная концентрация сахара в жоме С по соотношению„ .

С + к2(у°пт-/) ,

Сигнал с выхода вычислительного устройства 19 поступает на вход первого блока 20 сравнения, где происходит

15 фузионного сока за счет коллоидов, когда f ас F гр расчетное оптимальное значение ниже фактического значения температуры, установленной ранее в аппарате. В этом случае подачу пара

20 необходимо уменьшать.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют более точно устанавливать оптимальную температуру диффузии и оптимальное соотношение экстрагент-стружка при возмущениях по составу сырья, которые позволяют исключить процесс пептиза- ции протеина и улучшить свойства диф25

сравнение Сж и Сж (С - граничная фузионного сока. При этом необходимую

концентрация сахара в жоме).

При первый блок 20 сравнения выдает нулевой сигнал на второе реле 21 и логический элемент 24 умножения, который размыкает третье реле 25, и корректировка режима не производится. При Сд -с С на второе реле 21 поступает сигнал 1 и за30 степень диффузии несахаров можно достичь при меньшей средней температуре диффузии. В результате уменьшения концентрации коллоидов в диффузионном соке улучшается качество сока, а зна35 чит, увеличивается выход сахара на 0,02% к массе свеклы, за счет улучшения условий работы оборудования последующих стадий сахарного производства - сокоочистки и выпаривания снижаются

35 чит, увеличивается выход сахара на 0,02% к массе свеклы, за счет улуч ния условий работы оборудования пос дующих стадий сахарного производст сокоочистки и выпаривания снижаются

мыкает цепь. В этом случае с выхода вычислительного устройства 19 постул OffT«п

пает сигнал Сж на второй сумматор 22, 40 расходы электроэнергии на процессы куда также поступает сигнал с кон-диффузии и выпаривания,

центратомера 13 о фактической концентрации сахара в жоме С. В сумматоре

|

15782006

При этом на выходе логического элемента умножения формируется единич ный сигнал, который замыкает третье реле 25, и на вход третьего блока 26

умножения поступает после первого сумматора 15 сигнал „с де он масштабируется по соотношению ton . Сигнал tonT в качестве задани я по температуре поступает на регулятор 9 температуры. Регулятор 9 устанавливает значение изменением подачи пара исполнительным механизмом. При увеличении вязкости диф5 фузионного сока за счет коллоидов, когда f ас F гр расчетное оптимальное значение ниже фактического значения температуры, установленной ранее в аппарате. В этом случае подачу пара

0 необходимо уменьшать.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют более точно устанавливать оптимальную температуру диффузии и оптимальное соотношение экстрагент-стружка при возмущениях по составу сырья, которые позволяют исключить процесс пептиза- ции протеина и улучшить свойства диф5

фузионного сока. При этом необходимую

степень диффузии несахаров можно достичь при меньшей средней температуре диффузии. В результате уменьшения концентрации коллоидов в диффузионном соке улучшается качество сока, а значит, увеличивается выход сахара на 0,02% к массе свеклы, за счет улучшения условий работы оборудования последующих стадий сахарного производства - сокоочистки и выпаривания снижаются

Изобретение относится к автоматизации экстрагирования сахара из свеклы в диффузионных аппаратах. Целью изобретения является улучшение качества диффузионного сока за счет поддержания оптимальной концентрации коллоидов в нем. В процессе экстракции сахара их свекловичной стружки определяют вязкость коллоидов в диффузионном соке, при превышении которой заданного значения корректируют температуру в диффузионном аппарате до получения оптимальной концентрации сахара в жоме, соответствующей вязкости коллоидов в диффузионном соке, что достигается включением в устройство датчика вязкости диффузионного сока, датчика температуры в аппарате, регуляторов температуры и исполнительного механизма на линии подачи пара в аппарат. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

22 производится расчет ,оптoar

дс

ж

с;

опт

р

45

и сигнал ДСЖ поступает во второй блок 23 умножения, где он масштабируется по соотношению

./опт |/ (г ronrt К- не KBOU ь I

Формула изобретения

стружка;экстрагента по соотношению расходов

К,, К2,свекловичной стружки и экстракта

К ее - масштабные коэффициенты,с учетом величины рассогласования

, опт и сигнал к чвпоступает в качестве зада- между измеренной и оптимальной конния регулятору 6 подачи экстрагента. ss центрациями сахара в жоме, рассчиты лОПГ

При Сж Сж сигнал также поступаетваемои по концентрации сахара в дифна второй вход логического элементафузионном соке и свекловичной струж2А умножения, на первый вход которогоке, отличающийся тем, что,

ПРИ « гртакже поступает сигнал 1.с целью повышения качества диффузной45

ного сока за счет поддержания опти- мальной концентрации коллоидов в нем измеряют температуру в аппарате и регулируют ее изменением подачи пара, измеряют вязкость диффузионного сока, определяют по ней и концентрации сахара в диффузионном соке вязкость коллоидов, при этом при превышении полученным значением вязкости колло- идОв заданного граничного значения корректируют температуру до тех пор, пока оптимальная концентрация сахара в жоме не превысит верхнего заданного значеният причем расчетные зна- чения оптимальной концентрации сахара в жоме корректируют в зависимости от вязкости коллоидов в диффузионном соке.

-

нии подачи свекловичной стружки1 в диффузионный аппарат, расходомер экстра- гента, блок соотношения, соединенный с расходомерами свекловичной стружки и экстрагента и с регулятором подачи экстрагента, соединенным с исполнительным механизмом на линии подачи экстрагента в аппарат, концентрато- меры сахара в свекловичной стружке, диффузионном соке и жоме, соединен- ные с входом вычислительного устройства, выход которого соединен с первым блоком сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества диффузионного сока за счет поддержания оптимальной концентрации коллоидов в нем, оно снабжено логическим элементом умножения, вторым блоко сравнения, двумя сумматорами, тремя блоками умножения, тремя реле, датчиком вязкости диффузионного сока и последовательно соединенными датчиком температуры в аппарате, регулятором температуры и исполнительного механизма на линии подачи пара в аппарат, при этом датчик вязкости диффузионного сока подключен к концент- ратомеру сахара в диффузионном соке и к одному из входов первого сумматора, второй вход которого связан с первым блоком умножения, соединенным с концентратомером сахара в диффузионном соке, а выход - с вторым блоком сравнения, первым реле и через третье реле с третьим блоком умножения, соединенным с регулятором температуры, второй блок сравнения подключен к логическому элементу умножения и первому реле, связанному с входом вычислительного устройства, выход которого подключен к второму реле, при этом первый блок сравнения связан с логическим элементом умножения и через последовательно соединенные второе реле, второй сумматор, второй блок умножения - с регулятором подачи экстрагента, концентратомер сахара в жоме связан с вторым сумматором, а логический элемент умножения - с третьим реле.