Способ определения массовой доли кристаллов в утфелях сахарного производства

 

Изобретение относится к способам контроля содержания кристаллов в утфеле при получении кристаллического продукта в вакуум-аппаратах и может быть использовано в сахарной промышленности. Способ предусматривает высокочастотное измерение общего тангенса угла потерь в утфеле при частоте переменного тока 8-27 МГц. Одновременно измеряют эффективную вязкость утфеля и расчет массовой доли кристаллов осуществляют с учетом измеренных величин по расчетной формуле. Способ обеспечивает повышение точности определения массовой доли кристаллов в утфелях. 1 табл.

Изобретение относится к способам контроля содержания кристаллов в утфеле при получении кристаллического продукта в вакуум-аппаратах и может быть использовано в сахарной промышленности.

Известен способ определения содержания кристаллов в утфелях сахарного производства, предусматривающий измерение максимальной электропроводности межкристального раствора после разбавления до 28-30%, измерение температуры и определение на основании данных показателей кристаллосодержания утфеля [А. с. 1467086 СССР, МКИ₄ C 13 F 1/02.].

Недостатками известного способа являются недостаточная точность, обусловленная реализацией способа через показатель электропроводности, принципиально не связанный с физико-химическими свойствами сахарозы, являющейся в чистом виде диэлектриком. Кроме того, необходимо дополнительно осуществлять поиск максимума электропроводности межкристалльного раствора, что затрудняет контроль.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по решаемой задаче является способ определения массовой доли кристаллов в утфелях сахарного производства, предусматривающий высокочастотное измерение общего тангенса угла потерь и температуры утфеля и определение содержания кристаллов расчетным путем [Пат. 2017150 РФ, МПК⁵ G 01 N 33/02. - Прототип].

Недостатком известного способа является необоснованный выбор измеряемых параметров для определения содержания кристаллов в утфеле, кристаллизующемся в вакуум-аппарате, выражающийся в том, что вторым измеряемым параметром, помимо общего тангенса угла потерь, здесь является температура утфеля, но поскольку процесс кристаллизации в вакуум-аппарате протекает при незначительных колебаниях температуры, этот параметр становится неинформативным, что, как известно, отрицательно влияет на точность определения массовой доли кристаллов.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения массовой доли кристаллов в сахарных утфелях I, II и последнего проектов.

Этот результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу определения массовой доли кристаллов в утфелях сахарного производства осуществляют высокочастотное измерение общего тангенса угла потерь и расчет массовой доли кристаллов по формуле, новым является то, что указанное измерение проводят при частоте переменного тока 8-27 МГц, одновременно измеряют эффективную вязкость утфеля и расчет массовой доли кристаллов осуществляют с учетом измеренных величин по формуле Kp_расч= -A₁+A₂·(tgδ)²-A₃·μ²+A₄·μ, где Кр_расч - расчетное значение массовой доли кристаллов в утфеле; tgδ - общий тангенс угла потерь; μ - эффективная вязкость утфеля; A₁, A₂, A₃, A₄ - предварительно экспериментально определенные коэффициенты.

Осуществление контроля массовой доли кристаллов в утфеле одновременно по двум физическим параметрам - общему тангенсу угла потерь и эффективной вязкости утфеля - является более обоснованным, по сравнению с прототипом. Вязкость утфеля при прочих равных условиях зависит от вязкости межкристалльного раствора и содержания кристаллов в утфеле. Поэтому однозначный контроль кристаллосодержания в утфеле по параметру вязкости затруднен. Экспериментальными исследованиями установлено, что тангенс угла потерь нечувствителен к внесению кристаллов в насыщенный раствор [Петров С.М., Загорулько Е.А. Импедансметрия насыщенных растворов, содержащих твердую фазу //Сахарная пром-сть. - 1995. - N 5. - С. 27-29]. На основании этого сделан вывод, что этот физический параметр отражает свойства только межкристалльного раствора, а не утфеля в целом. Таким образом, использование тангенса угла потерь одновременно с параметром вязкости утфеля при определении массовой доли кристаллов позволяет учесть влияние вязкости межкристалльного раствора.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

Прелагаемый способ осуществляется следующим образом. При уваривании свеклосахарных утфелей I-III кристаллизации стандартным весовым методом выборочно определяют массовую долю кристаллов Кр в течение всего активного цикла уваривания. В момент отбора пробы для определения Кр производят измерение общего тангенса угла потерь tgδ и эффективной вязкости μ утфеля. tgδ измеряют при частоте переменного тока 8-27 МГц. Установлено, что в этом диапазоне частот tgδ принимает минимальные значения для сахарсодержащих растворов различной чистоты, что делает его измерения более надежными.

Выборка всех измерений значений Кр, tgδ и μ аппроксимируется квадратичной функциональной зависимостью, после чего контроль массовой доли кристаллов осуществляется расчетным путем по полученной математической модели в исследованной области значений физического параметра tgδ, на которую накладываются ограничения.

Пример. Проводилось определение стандартным весовым методом массовой доли кристаллов Кр_факт в утфеле, увариваемом в изотермических условиях в лабораторном вакуум-аппарате. Чистота Ч утфеля составляла 95,3-82,5%. Расчетное значение массовой доли кристаллов Кр_расч в увариваемом утфеле определяли следующим образом. На частоте 10 МГц контактным методом непрерывно контролировали величину общего тангенса угла потерь в утфеле tgδ. Одновременно вибрационным низкочастотным вискозиметром ВВН-7 контролировали эффективную вязкость утфеля μ. Измеренные параметры использовались для расчета массовой доли кристаллов Kp_расч по выражению Kp_расч= -16,5353+5,9267(tgδ)²-1,8567μ²+11,7267μ. Сравнительные результаты определения массовой доли кристаллов стандартным методом и по предлагаемому способу приведены в таблице.

Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа обеспечивает высокую точность определения массовой доли кристаллов, особенно при больших ее значениях. Кроме того, способ позволяет с высокой достоверностью на основании обоснованного использования двух физических параметров осуществлять контроль одного из важнейших параметров процесса кристаллизации - массовой доли кристаллов в утфеле. В результате существуют предпосылки создания автоматического аналогового контроля массы кристаллов в утфеле.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить точность определения массовой доли кристаллов в утфеле, кристаллизующемся в вакуум-аппарате, за счет более обоснованного выбора измеряемых параметров.

Формула изобретения

Способ определения массовой доли кристаллов в утфелях сахарного производства, предусматривающий высокочастотное измерение общего тангенса угла потерь в утфеле и расчет массовой доли кристаллов по формуле, отличающийся тем, что указанное измерение проводят при частоте переменного тока 8-27 МГц, одновременно измеряют эффективную вязкость утфеля и расчет массовой доли кристаллов осуществляют с учетом измеренных величин по формуле Kp_расч= -A₁+A₂·(tgδ)²-A₃·μ²+A₄·μ,
где Кр_расч - расчетное значение массовой доли кристаллов в уфтеле;
tgδ - общий тангенс угла потерь;
μ - эффективная вязкость утфеля;
A₁, A₂, A₃, A₄ - предварительно экспериментально определенные коэффициенты.

РИСУНКИ

Рисунок 1