DE2311231A1 - DEVICE FOR THE CONTROL AND REGULATION OF THE CRYSTALLIZATION PROCESS OF SUGAR SOLUTIONS IN A DISCONTINUOUS COOKING APPLIANCE - Google Patents
DEVICE FOR THE CONTROL AND REGULATION OF THE CRYSTALLIZATION PROCESS OF SUGAR SOLUTIONS IN A DISCONTINUOUS COOKING APPLIANCEInfo
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Description
Einrichtung zur Steuerung und Regelung des Kristallisationsprozesses von Zuckerlösungen in einem diskontinuierlich arbeitenden Kochapparat Device for controlling and regulating the crystallization process of sugar solutions in a discontinuous cooking apparatus
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung und Regelung des Kristallisationsprozesses von Zuckerlösungen in einem diskontinuierlich arbeitenden Kochapparat, bei der bis ca· 25 i» Kristallwachstum der Einzug abhängig von der Übersättigung und anschließend abhängig vom Kristallgehalt änderbar ist.The invention relates to a device for controlling and regulation of the crystallization process of sugar solutions in a batch-wise cooking apparatus, in which up to approx · 25 i "crystal growth of the feed depends on the supersaturation and then depending is changed by the crystal content.
Beim Zuckerkristallisationsprozeß können etwa grob die Programmabschnitte Sirupeinzug, Eindicken, Säen bzw* Impfen, Kristallwachsturnsphase von ca. 0 - 25 # Kristallgehalt, Hochkochen und Abkochen unterschieden werden·In the sugar crystallization process, roughly the program sections syrup feed, thickening, sowing or * inoculating, Crystal growth phase of approx. 0 - 25 # crystal content, boiling up and boiling off can be distinguished
Um die Zirkulation der Kochmasse im Kochapparat im Gang zu halten, ist eine bestimmte Wasserverdampfungsgeschwindigkeit erforderlich, sie wird größer sein, wenn ohne Rührwerk gekocht wird und geringer sein, wenn ein Rührwerk vorhanden ist. Die Wasserverdampfung pro Zeiteinzeit - kurz Verdampfungeleistung genannt - ergibt sich für jeden Koohapparat aus installierter Heizfläche und Heizbrüdendruck.A certain water evaporation rate is required to keep the circulation of the cooking substance going in the cooking apparatus; it will be greater if there is no stirrer cooked and less if an agitator is available. The water evaporation per one-time period - called evaporation capacity for short - results for each Kooh apparatus from installed heating surface and heating vapor pressure.
Wenn beispielsweise ein 50-Tonnen-Weißzuckersud in einem Apparat mit 8 Tonnen pro Stunde Verdampfungsleistung Normal-Kristalle von 0,6 mm Maschenweite erbringen soll und davon ausgegangen wird, daß diese Kristalle bei unbehinderter Kristallisation 1,5 Stunden Wachstumszeit benötigen, so wäre eine Wasserverdampfung von 8. 1,5= 12 t, ideal. Dem Apparat werden aber 67 t Einzugssirup mit 70 Brix zugeführt, aus dem 17 t Wasser auszudampfen sind. Infolgedessen wird die Kristallisation mit fortschreitender Entzuckerung duroh ein Überangebot an Wasser behindert, so daß die Kristallisation der 0,6 mm Kristalle nicht naoh 1,5,sondern tatsächlich erstIf, for example, a 50-tonne white sugar brew in an apparatus with 8 tons per hour evaporation rate is to produce normal crystals with a mesh size of 0.6 mm and of them it is assumed that these crystals require 1.5 hours of growth time with unhindered crystallization, so a water evaporation rate of 8.15 = 12 t would be ideal. However, 67 t of feed syrup with 70 Brix are fed to the apparatus, from which 17 t of water are to be evaporated. As a result, the crystallization becomes permanent as the desugarization progresses The oversupply of water hampers, so that the crystallization of the 0.6 mm crystals is not near 1.5, but actually only
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nach 17 s 8s 2,1 Stunden .beendet werden kann* Jeder zu sätzliche ,in der Anfangephase des Prozesses zugezogene Kubik meter Wasser muß ebenfalls verdampft werden. Dies kostet zusätzliche Heizenergie uid führt zu einer weiteren Behinderung der Kristallisation, was sich in einer Kochzeitverlängerung äußert. can be finished after 17 s 8 s 2.1 hours * Every additional cubic meter of water added in the initial phase of the process must also be evaporated. This costs additional heating energy and leads to a further hindrance to crystallization, which manifests itself in an extension of the cooking time.
Die Situation ändert sich, wenn im gleichen Apparat, mit gleloher Verdampfungsleistung und gleichem Einzugssirup Grobkristalle von 1 mm Haschenweite erzeugt werden sollen, die bei unbehinderter Kristallisation z.B. 2,4 Stunden Waohstumszeit benötigen. Hier wäre eine Wassereinzug von 2,2 t gerechtfertigt. Die in diesem Beispiel dargestellte lamgsamer verlaufende Entzuckerung bereitet aber auch beim Handkochen Schwierigkeiten. In vielen Fällen wird daher mit Einzu niedrigerer Konzentration gearbeitet. Wassermangel ist daher bei der Kristallisation von Weiß- und Rohzucker nicht die Regel, sondern die Ausnahme. The situation changes when coarse crystals of 1 mm mesh size are to be generated in the same apparatus, with equal evaporation capacity and the same feed syrup, which need, for example, 2.4 hours growth time with unhindered crystallization. A water intake of 2.2 t would be justified here. The slow desugarization shown in this example also causes difficulties when cooking by hand. In many cases, a concentration that is too low is used. When it comes to the crystallization of white and raw sugar, a lack of water is therefore not the rule, but the exception.
See weiteren ist zeitweise Wasserzuzug gerechtfertigt, wenn BtSrungsbedingte KonzentrationsSchwankungen beim Einziehsaft auftreten oder sich durch Brüdendruckschwankungen die Verdampfungsieistung erhöht.See further water influx is justified, if at times Concentration fluctuations in the intake juice caused by exercise occur or the evaporation output increases due to fluctuations in vapor pressure.
Die bisherigen Betrachtungen beziehen sich nur auf die Zucker- und Wasserbilanz für den Gesamtsud. Einer in etwa konstant bleibenden Verdampfungsleistung steht eine - von der vorhandenen Kristallanlagerungsfläche weitgehend abhängige zunächst sehr geringe, dann aber mit fortschreitender Kristallisation zunehmend größere Entzuckerung gegenüber, die schließlich bald durch die gegebene Verdampfungsge-BChvindigkeit begrenzt wird. Nach Beobachtungen bringt aber auoh Safteinzug in der kritischen Proze3anfangsphase mit geringer Entzuckerunggegenüber Wassereinzug keine Nachteile, sofern bis zum Erreichen eines Kristallgehaltes von ca. 25 1· Höhenstands zunahmen von 30 $> nicht wesentlich überschritten werden. Beim Kristallisieren mit geringen Verdampf ungs- The previous considerations only relate to the sugar and water balance for the total brew. An evaporation rate that remains approximately constant is offset by an initially very low level of desugarization, largely dependent on the existing crystal accumulation area, but then increasingly greater as the crystallization progresses, which is soon limited by the given evaporation rate. According to observations but brings AUOH juice moving into the critical Proze3anfangsphase low Entzuckerunggegenüber watersheds no disadvantages as long until a crystal content of about 25 1 · Height Stands increased not be substantially exceeded $ 30>. When crystallizing with low evaporation
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geschwindigkeiten hat der Safteinzug gegenüber dem Wassereinzug Vorteile. Die Zirkulation wird infolge langsamer zunehmender Konsistenz der Kochmasse (Magma) weniger beeinträchtigt, die Kristalle werden in ihrer freien Bewegung weniger beschränkt und es entstehen weniger Konglomerate·speeds, juice intake has advantages over water intake. The circulation slows down as a result The increasing consistency of the cooking mass (magma) is less impaired, the crystals are in their free movement less restricted and there are fewer conglomerates
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art für eine präzise qualitätssteigernde Prozeßführung und das energiegünstige und Kochzeit sparende Einhalten eines Gleichgewichtes zwischen Entzuckerung und Verdampfungsleistung zu sorgen·The object of the present invention is in particular, in a device of the type mentioned for a precise quality-increasing process control and the energy-efficient and cooking time-saving maintenance of a balance between desugarization and evaporation capacity care for·
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, daß in der Kri-B tallisat ions phase bis ca. 25 Ί» die Übersättigung durch entsprechendes Verändern des ßirupeinzuges auf den gewünschten Wert einregelbar ist und ddaß die Regelung lediglich dann im Sinne einer Vergrößerung des Wassereinzuges wirkt, wenn der gemessene Höhenstand der Kochmasse den programmabhängig steigenden Sollwert des Höhenstandes überschreitet.This object is achieved according to the invention that in the Kri-B tallisat ions phase to about 25 Ί "the supersaturation by appropriately changing the ßirupeinzuges may be adjusted to the desired value, and only then DDASS the control in the sense of increasing the water feeder operates when the measured height of the cooking material exceeds the program-dependent rising setpoint of the height.
Hierdurch wird gewährleistet, daß die Automatik in der weit überweigenden Zahl aller Anwendungen nur Sirup zieht, in allen anderen Fällen aber keinesfalls mehr Waser verdampft werden muß, als zur Erzielung einerfestgelegten Kochzeit bei der gegebenen Verdampfungsleistung erforderlich ist·This ensures that the automatic only draws syrup in the vast majority of all applications in all other cases, however, no more water evaporates than is necessary to achieve a set cooking time with the given evaporation capacity
Sehaltungstechnisch läßt sioh diese Einrichtung z.B. dadurch relativ einfach realisieren, daß ein Sollprogrammgeber für den Höhenstand und ein Geber für den tatsächlichen Höhenstand an einen Grenzwertmelder angeschlossen sind, der seinerseits den Regler zwischen Safteinzugsregelventil und Wassereinzugsregelventil umschaltet.In terms of attitude, this facility can be avoided, for example Realize relatively simply that a target programmer for the altitude and a transmitter for the actual altitude are connected to a limit monitor, the in turn the regulator between the juice intake control valve and water intake control valve switches.
Häufig werden Steuerungen benutzt, bei denen als Führungsgröße für den Kochprozeß in der Wachstumgsphase bis 25 1° Often controls are used in which as a reference variable for the cooking process in the growth phase up to 25 1 °
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Krietallgehalt die Viskosität und in der Hoch- und Abkochphase die Konsistenz benutzt und als Meßgrößen dem Regler «ugeführt werden. Bei einer solchen Regelung ist es im Zusammenhang mit der vorstehend erwähnten Einrichtung zweckmäßig, den Sollwert für die Viskosität abhängig von einem programmierbaren Wert so zu erhöhen, daß die Änderung des Zusammenhangs zwischen Viskosität und Übersättigung kompensiert wird und den Sollwert für die Konsistenz einstellbar selbsttätig - abhängig vom gemessenen Ist-Höhen-Btandsanstieg - zu verändern.Crystal content uses the viscosity and in the boiling and boiling phase the consistency and as measured variables the controller «Be performed. With such a regulation, in connection with the above-mentioned facility, it is advisable to to increase the setpoint for the viscosity depending on a programmable value so that the change the relationship between viscosity and oversaturation is compensated and the target value for the consistency can be set automatic - depending on the measured actual height rise - to change.
Pernerhin wird mit Vorteil der Sollwert für die Konsistenz außerhalb der Hoohkochzeit, d.h. in den Ruhepausen der Konsistenzregelung zusätzlich dem gemessenen Istwert der Konsistenz nachgeführt· Durch diese selbsttätige Nachführung wird einerseits ein stoßfreier, nahtloser Übergang von der Wachs turns phase von 0 - 25 # zum Hochkochen und andererseits auch ein Umschalten ohne manuellen Angleich beim "Sudhalten" erreicht·Furthermore, the setpoint for the consistency is advantageously set outside the high boiling time, i.e. during the pauses in the consistency control additionally tracked to the measured actual value of the consistency · Through this automatic tracking On the one hand, there is a smooth, seamless transition from the wax turns phase from 0 - 25 # to boiling up and on the other hand a switchover achieved without manual adjustment when "stopping at the bottom" ·
Anhand einer Zeiohnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:The invention will be explained in more detail using a drawing; show it:
Pig. 1 das Diagramm eines automatisierten Kristallisationsprozesses und
Pig. 2 ein Blockschaltbild der Prozeßautomatik.Pig. 1 the diagram of an automated crystallization process and
Pig. 2 is a block diagram of the process automation.
In Pig. 1 sind auf einer Zeitachse die gemessenen Verläufe der Viskosität a, der Konsistenz b und des Höhenstandescder Kochmasse (Magma) im Kochapparat aufgetragen.In Pig. 1 are the measured curves of viscosity a, consistency b and level cder on a time axis Cooking mass (magma) applied in the cooking apparatus.
Zum Zeitpunkt to beginnt der Sirupeinzug in den Kochapparat. Zum Zeitpunkt ti ist der Heizkörper mit Sirup bedeckt; das Sirupeinzugsventil 5 schließt nach Bedecken der Heizkammer zum Zeitpunkt ti immer beim gleichen Höhenstand. Im Zeitraum ti bis t2 wird das Eindicken der Zuckerlösung bis zu einer Übersättigungszahl, die für das Säen im metastabilen Bereich und für das Impfen im intermediären Bereich liegt,At time to, the syrup begins to be drawn into the cooking apparatus. At time ti, the radiator is covered with syrup; the syrup intake valve 5 closes after the heating chamber has been covered at time ti always at the same altitude. In the period ti to t2 the thickening of the sugar solution is up to a supersaturation number necessary for sowing in the metastable Range and for vaccination is in the intermediate range,
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vorgenommen. Zum Zeitpunkt t2 wird eine definierte Menge von Saatkristallen eingebracht bzw. geimpft. Im Zeitraum t2 bis t3 wachsen die Kristalle von Null auf ca. 25 $i hier wird die Konstanz der Übersättigung durch Safteinzug oder in Ausnahmefällen durch Wassereinzug erreicht. Der Höhenanstieg bei Sirupeinzug wird überwacht und begrenzt. Die Übersättigung wird durch die Messung der Viskosität a erfaßt. Im Zeitraum t3 bis t4 schließt sich die Hochkochphase an, bei der primäre Führungsgröße der Kristallgehalt ist. Dieser wird über die Messung der Konsistenz b erfaßt, dessen Sollwert entsprechend dem Niveauanstieg einstellbar angehoben wird. Im Zeitraum t4 bis t5 schließt sich dann die Abkoohphase an, bei der der maximale Höhenstand erreicht ist und der Sirupeinzug beendet wird. Im Zeitpunkt t5 ist Sudende, das durch ein Grenzwertsignal der Konsistenz erfaßt und signalisiert wird. Danach wird belüftet und der fertige Sud in die Maische abgelassen.performed. At time t2, a defined amount of seed crystals is introduced or inoculated. In the period t2 to t3, the crystals grow from zero to $ 25 i here the constancy of supersaturation is achieved by juice intake or in exceptional cases of watershed. The increase in height when syrup is drawn in is monitored and limited. The supersaturation is detected by measuring the viscosity a. In the period t3 to t4, the boiling phase follows, in which the primary reference variable is the crystal content. This is recorded by measuring the consistency b, the setpoint of which is increased in an adjustable manner in accordance with the rise in level. In the period t4 to t5, the decoction phase follows, in which the maximum height is reached and the syrup intake is ended. The end of the day is at time t5, which is detected and signaled by a limit value signal of the consistency. Then it is aerated and the finished brew is drained into the mash.
Im Zeitraum t6 bis t7 wird der Kochapparat für einen neuen Sud vorbereitet, z.B. Ausdämpfen, Scheibenspülen und Evakuieren.In the period t6 to t7, the cooking appliance is prepared for a new brew, e.g. steaming out, washing the panes and evacuating.
Anhand von Fig. 2 sei das Regelsohema näher erläutert. In dem sohematisch dargestellten, mit Heizbrüdendampf beheizbarem Kochapparat 1 kann über ein Hegelventil 5 wahlweise Sirup oder über ein Regelventil 6 wahlweise Wasser eingezogen werden. Dder Höhenstand c der Kochmasse, im Kochapparat 1 wird durch einen Höhenstandsgeber 3 erfaßt, der ein dem jeweiligen Höhenstand c entsprechendes elektrisches Signal an seinem Ausgang zur Verfügung stellt. Zur Messung von Viskosität und Konsistenz dient ein Meßwertgeber 2. Die Viskosität bzw. Konsistenz der Kochmasse (Magma) wird mittels eines im Sirup bzw. in der Kochmasse rotierenden, zylindrischen Meßkörpers erfaßt, der über Meßfedern angetrieben wird. Der sich infolge des Widerstandsmomentes der Kochmasse einstellende Drehwinkel zwischen Antrieb und Meßkörper ist ein Maß für Viskosität bzw. Konsistenz. Um den großen Meßbereichsumfang bis "Sudende" erfassen zu können und umThe rule topic will be explained in more detail with reference to FIG. 2. In the sohematically shown, with heating vapor heatable cooking apparatus 1 can optionally via a Hegel valve 5 Syrup or optionally water can be drawn in via a control valve 6. Dthe level c of the cooking material in the cooking apparatus 1 is detected by a level sensor 3, the provides an electrical signal corresponding to the respective height level c at its output. For measurement A transducer 2 is used for viscosity and consistency. The viscosity or consistency of the cooking material (magma) is detected by means of a cylindrical measuring body rotating in the syrup or in the cooking material, which is driven by measuring springs will. The angle of rotation between the drive and the measuring body that occurs as a result of the moment of resistance of the cooking compound is a measure of viscosity or consistency. In order to be able to capture the large measuring range up to "Sudende" and around
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gleichzeitig bei Viskositätswerten zwischen 60 und 400 cP eine genügend große Empfindlichkeit und Heßsicherheit zu erhalten, sind zwei Meßfedern unterschiedlicher Pederkonstante eingebaut. Die empfindliche Meßfeder bildet das Gegenmoment im Viskositätsbereich; die Summe beider Federn das Gegenmoment im Konsistenzmeßbereich·at the same time, at viscosity values between 60 and 400 cP, a sufficiently high sensitivity and heat safety received, two measuring springs with different Pederkonstante are installed. The sensitive measuring spring forms that Counter torque in the viscosity range; the sum of both springs the counter torque in the consistency measuring range
Der jeweilige Drehwinkel wird in einem Verstärkerteil 4in eine elektrische Meßgröße umgesetzt und liefert das Ausgangssignal in einem Kanal des Meßwertgebers für die Konsistenz b. Aus dem Ausgangssignal wird ferner über eine elektrische Sohwellwertstufe ein zwischen 60 und 400 oenti-Poise liegender Signalbereich herausgeschnitten, verstärkt und in einen zweiten Kanal als Meßsignal für die Viskosität a bereit gestellt.The respective angle of rotation is converted into an electrical measured variable in an amplifier part 4 and supplies the output signal in a channel of the transducer for consistency b. The output signal is also converted into a electrical threshold level on between 60 and 400 oenti-Poise signal range cut out, amplified and in a second channel as a measurement signal for the Viscosity a provided.
Viskosität a, Konsistenz b und Höhenstand c werden laufend auf einem Blattschreiber 26 registriert· Ferner werden die Meßwerte für Höhenstand, Viskosität und Konsistenz noch über Grenzwertmelder 27 bis 31 zur Signalisierung bestimmter Zustände benutzt: beispielsweise bedeutet das Ansprechen des Grenzwertmelders 27 "Heizkörper bedeckt ", des Grenzwertneiders 28 "Saatpunkt erreicht", des Grenzwertmelders 29 "Hochkoohen", des Grenzwertmelders 30 "Abkochen" und des Grenzwertmelders 31 "Sud fertig". Diese Werte werden an die Steuerung gegeben und für entsprechende Befehle so ausgewertet, daß die Steuerung die Einrichtung über den ganzen Zyklus fortsohaltet.Viscosity a, consistency b and level c are continuously recorded on a chart recorder 26 Measured values for level, viscosity and consistency are still used via limit indicators 27 to 31 to signal certain conditions: for example, the means that the Limit monitor 27 "radiator covered", limit monitor 28 "seed point reached", limit monitor 29 "Hochkoohen", the limit monitor 30 "boiling" and the Limit indicator 31 "Brew ready". These values are sent to the Control given and evaluated for appropriate commands so that the control of the device over the whole Cycle continues.
Das der Übersättigung proportionale Viskositätssignal wird einer Vergleichsstelle 8 zugeführt und hier mit dem von einem Sollwertgeber 25 gelieferten Sollwert für die Viskosität verglichen. Der Sollwert ist beim Säen auf einen in der metastabilen Zone liegenden übersättigungswert eingestellt, auf den die Kochmasse bei Prozeßbeginn über Regler und auf die Sirup- bzw. Wassereinzugsventile 5 und 6 wirkenden Stellglieder 7 eingeregelt werden soll. LiegtThe viscosity signal proportional to the oversaturation is fed to a comparison junction 8 and here with that of a setpoint generator 25 is compared to the setpoint for the viscosity supplied. The nominal value is when sowing on an in The supersaturation value lying in the metastable zone is set to which the cooking mass is set at the start of the process via the regulator and on the syrup or water intake valves 5 and 6 acting actuators 7 is to be regulated. Lies
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dieser Zustand vor und 1st die Kristallsaat in den Kochapparat eingeführt, so ändert sich infolge der nun im Saft befindlichen und wachsenden Kristalle der Zusammenhang zwischen Viskositätsmeßwert der Kochmasse und Übersättigung des Muttersirups. Die notwendige Korrektur wird durch kontinuierliche Sollwertanhebung für die Viskosität vorgenommen· Hierzu wird ab dem Zeitpunkt t2 ein motorischer SoIlwertsteller 18, 19 gestartet, der in definierter Zeit dessen Potentiometer gleichmäßig von der Anfangs- in die Endstellung fährt. Der Meßverstärker 20 erfaßt die Widerstandsänderung des Potentiometers und formt diese in einen Strom um. Dieser wird in der Multiplizierschaltung 10 mit dem am Sollwertsteiler 32 einstellbaren Gradienten der Viskosität multipliziert und als zeitabhänbig wachsende Sollwertzusatzspannung zur Korrektur dem Sollwert für die Viskosität zugesetzt. Die an der Vergleicherstelle θ gebildete Regelabweichung wirkt in dieser Phase über den Hegler 9 und Stellungsregler 7 auf das Sirupeinzugsventil 5 und hält hierdurch die Obersättigung auf den gewünschten Wert.this condition before and if the crystal seed is introduced into the cooking apparatus, it changes as a result of it now in the juice and growing crystals, the relationship between the viscosity measurement of the cooking material and oversaturation of the mother syrup. The necessary correction is carried out by continuously increasing the setpoint for the viscosity Potentiometer moves evenly from the start to the end position. The measuring amplifier 20 detects the change in resistance of the potentiometer and converts it into a current. This is multiplied in the multiplier circuit 10 by the viscosity gradient that can be set on the setpoint divider 32 and added as a time-dependent additional setpoint voltage for correction of the setpoint value for the viscosity. The control deviation formed at the comparator point θ acts in this phase via the Hegler 9 and position controller 7 on the syrup intake valve 5 and thereby keeps the oversaturation at the desired value.
In der Hoohkochphase wird die Regelung immer und in der Wachsturnsphase von 0 bis 25 % Kristallgehalt bei Gleichgewicht zwischen Entzuckerung und Verdampfungsleistung auf das Sirupeinzugsventil 5 wirken.In the Hoohkochphase the regulation is always and in the Growth phase from 0 to 25% crystal content with equilibrium between desugarization and evaporation capacity the syrup intake valve 5 act.
Ist das Gleichgewicht zwischen Entzuckerung und Verdampfungsleistung in der Wachsturnsphase zwischen 0 bis 25 # vorrübergehend oder dauernd gestört, und zwar in dem Sinne, daß die Entzuckerung der Verdampfungeleistung nicht folgen kann, so äußert eich dies in einem dem Kristallisationsverlauf davoneilenden, zu großen Höhenstandsanstieg der Koohmasse iai Kochapparat 1. In diesem Falle wird eine Sicherheitseinrichtung wirksam, die dafür sorgt, daß auch bei Grobsuden, zu hoher Verdampfungsleistung oder zu stark konzentriertem Einzieheirup der Prozeß nicht außer Kontrolle gerät und die festgelegte Kochzeit eingehalten wird. Hierdurch wird erreicht, daß keinesfalls mehr Wasser verdampft werden muß,Is the equilibrium between desugarization and evaporation performance in the growth phase between 0 to 25 # temporarily or permanently disturbed, in the sense that the Desugarization cannot follow the evaporation capacity, this is expressed in one of the crystallization processes rushing away, too great a rise in height of the Kooh mass iai cooking apparatus 1. In this case, a safety device is effective, which ensures that even with coarse brews, too high evaporation capacity or too much concentrated syrup the process does not get out of control and the specified cooking time is adhered to. This ensures that no more water has to be evaporated, --·■-" - . 409837/0130- · ■ - "-. 409837/0130
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ale für eine festgelegte Kochzeit bei festliegender Verdampf ungsleistung erforderlich ist. Die Sicherheitseinrichtung wirkt durch Überwachen und eventuelles Einhalten eines der Kristallisation angemessenen einstellbaren Höhenstandsanstiegs in der Wachstumsphase bis zum Hochkochen. Hierzu wird das vom motorischen Sollwertsteller 18, 19 über den Meßverstärker 20 zeitabhängig steigende Stromsignal benutzt, das in einer Multiplizierschaltung mit dem von einem Sollwertgeber 33 gelieferten Gradienten des Höhenstandes der Kochmasse mutiplaziert wird. Dieser so gebildete, zeitabhängig und gegebenenfalls programmabhängig ansteigende Sollwert für den Höhenstand wird mit dem vom Höhenstandsgeber 3 gelieferten Istwert in einer Vergleichs-8teile 12 verglichen und die Differenz einem als Höhenetandsbegrenzer wirkenden Grenzwertmelder 14 zugeführt. Dieser greift nicht ein, solange der tatsächliche Höhenstand der Kochmasse dem vom Zeitplan vorgegebenen Sollwert nacheilt. Wird aber der vorgegebene Sollwert vom Istwert überholt, so schaltet der Grenzwertmelder 14 über den Schalter 22 den Regler 9 solange über Stellungsregler 7 auf das Wassereinzugsventil 6, bis Soll- und Istwert einander entsprechen. Wenn nötig, wird somit der Grenzwertmelder 14 durch Wechselschaltung zwischen Saft- und Wassereinzug zum Regler des Niveauanstiegs. Um beim Wechsel gleichen Stelleingriff zu behalten, ist noch zu beachten, daß für die beiden Einzugeventile 5 und 6 das durch die Saftkonzentration gegebene Auslegungsverhältnis wesentlich ist. Anstelle eines als Zweipunktregler wirkenden Grenzwertmelders könnte auch ein stetiger Regler treten, der das Verhältnis der Stelleingriffe für Wasser und Sirup ändert. In dieser Prozeßphase erfolgt das sorgfältige Weiterentwickeln der angelegten Saat bei präzisem Einhalten der Übersättigung durch die vorstehend beschriebene Übersättigungsregelung.ale for a fixed cooking time with fixed evaporation service is required. The safety device works through monitoring and possible compliance one that can be set appropriately for the crystallization Rise in height in the growth phase up to boiling point. For this purpose, the time-dependent increase in the motorized setpoint adjuster 18, 19 via the measuring amplifier 20 is used Current signal used in a multiplier circuit with the gradient supplied by a setpoint generator 33 the level of the cooking mass is mutiplaziert. This one like that generated, time-dependent and possibly program-dependent increasing setpoint for the ride height is compared with the from Level sensor 3 delivered actual value in a comparison 8 parts 12 compared and the difference as a level limiter Acting limit indicator 14 supplied. This does not intervene as long as the actual height is reached the cooking mass lags behind the setpoint specified in the schedule. However, if the specified setpoint is overtaken by the actual value, so the limit monitor 14 switches the controller 9 via the switch 22 to the position controller 7 for as long Water intake valve 6 until the setpoint and actual value correspond to one another. If necessary, the limit indicator 14 is thus switched between juice and water intake to the Level rise regulator. In order to maintain the same control intervention when changing, it should also be noted that for the two intake valves 5 and 6 through the juice concentration given design relationship is essential. Instead of of a limit indicator acting as a two-point controller could also be a continuous controller that controls the ratio of the Control interventions for water and syrup changes. The careful further development of the planted seeds with precise compliance with the supersaturation by the supersaturation control described above.
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Mit der wachsenden Größe der Kristalle steigt in noch größerem Maße die Kristallanlagerungsfläche, die im weiteren Verlauf der Kristallisation selbst eine zunehmende eträker werdende Regelfunktion auf die Übersättigung der Kochmasse ausübt. Hier kann ab einem bestimmten Zeitpunkt naoh der Anlage der Saat die Regelung nach dem Kristallgehalt vorgenommen werden, wenn sichergestellt wird, daß einerseits die freie Bewegung der Kristalle im Saft nicht beschränkt, andererseits auch auch die Kristallabstände in der Kochmasse nicht zu groß werden. Dies ist durch Einhalten und Regeln riohtiger Konsistenzwerte der Kochmasse möglich.With the growing size of the crystals, the crystal attachment surface increases to an even greater extent The further course of the crystallization itself has an increasing regulating function on the supersaturation of the cooking material exercises. From a certain point in time, naoh of the plant of the seed the regulation according to the crystal content can be made, if it is ensured that on the one hand the free movement of the crystals in the juice is not restricted, on the other hand also the crystal spacing in the cooking mass don't get too big. This is possible by adhering to and regulating correct consistency values for the cooking material.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß der Wechsel der Prozeß-Führungsgrößen Viskosität zu Konsistenz relativ unkritisch ist; der Wechsel kann daher konsistenzbedingt oder zeitabhängig vorgenommen werden und wird in etwa mit dem Beginn der Hochkochphase zusammenfallen. In der vorliegenden Schaltung ist die Anordnung so getroffen, daß der Schalter 21 durch den Grenzwertmelder 29 umgeschaltet wird, so daß nunmehr die Konsistenzregelung wirksam wird. Zur Konsistenzregelungwird das der gemessenen Konsistenz b proportionale Signal in der Vergleichsstelle 13 mit dem von einem motorischen Sollwertsteller 16, 17 gelieferten Konsistenzsollwert verglichen· Um den Betrag zu berücksichtigen, den der Sollwert der Konsistenz mit dem Anstieg des Füllmasseniveaus heraufgeführt werden muß, wird ein dem gemessenen Höhenstand c proportionales Signal mit einem vom Sollwertsteller 24 abgeleiteten Gradienten der Konsistenz in einem Multiplizierglied 34 multipliziert und als Sollwertkorrektur ebenfalls der Vergleichesteile 13 zugeführt. Das hier gebildete Signal wirkt über den Regler 9 ausschließlich auf das Safteinzugsventil 5 ein. Wie bereits erwähnt, wird die Regelabweichung "Konsistenz" mit Beginn der Prozeßphase "Hochkochen" und gleichzeitigem Umschalten des Schalters dem Regler 9 zugeführt. Gleichzeitig liegt aber die Rege, abwelchung stets an dem Dreipunktschalter 15 an, der immer dann, wenn dieKonsistenzregelung nicht im Eingriff ist, überFrom the above it follows that the change in the process reference variables Viscosity to consistency is relatively uncritical; the change can therefore be due to consistency or time and will roughly coincide with the start of the boil-up phase. In the present circuit the arrangement is made so that the switch 21 is switched over by the limit indicator 29, so that now the consistency regulation becomes effective. For the consistency control, that of the measured consistency b becomes proportional Signal in the comparison junction 13 with the consistency setpoint supplied by a motorized setpoint adjuster 16, 17 compared · To take into account the amount that the target value of the consistency with the increase in the filling compound level must be brought up, is a measured height c proportional signal with one from the setpoint adjuster 24 derived gradients of the consistency are multiplied in a multiplier 34 and used as a setpoint correction also supplied to the comparison parts 13. The one educated here The signal acts exclusively on the juice intake valve 5 via the controller 9. As mentioned earlier, the Control deviation "consistency" with the beginning of the process phase "boiling up" and simultaneous switching of the switch fed to the controller 9. At the same time, however, the rule is always applied to the three-point switch 15, which is always then, if the consistency control is not engaged, over
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Schalter 23 den motorischen Sollwertsteller 16, 17 für die Konsistenz dem Istwert der Konsistenz nachführt, d.h. die Regelabweichung zwischen Ist- und Sollwertkonsistzen gleich lull hält. Durch die selbsttätige Nachführeinrichtung wird einerseits ein stoßfreier, nahtloser Übergang von der Viskositätsregelung zur Konsistenzregelung und andererseits das Umschalten ohne manuellen Angleich beim "Sudhalten" erreicht. .Switch 23 the motorized setpoint adjuster 16, 17 for the Consistency tracks the actual value of the consistency, i.e. the control deviation between actual and setpoint consistencies is the same lull holds. The automatic tracking device creates, on the one hand, a smooth, seamless transition from the viscosity control for consistency control and, on the other hand, the switchover achieved without manual adjustment when "brewing". .
Zusammenfassend ergibt sich also folgende Regelung des Kristallisationsprozesses:In summary, the following regulation of the crystallization process results:
Zunächst wird in Abhängigkeit von der primären Regelgröße "Übersättigung", die indirekt als Viskosität über den Viskositäts-Konsistenzgeber (VK-Geber) erfaßt wird, durch einen Regler der Einzug dosiert. Der Zusammenhang Übersättigung/ Viskosität ändert sich mit steigendem Kristallgehalt. Es ist deswegen erforderlich, zur Korrektur dieser Zusammenhangs änderung den Sollwert der Übersättigung heraufzuführen.First of all, depending on the primary controlled variable, "oversaturation", indirectly as viscosity via the viscosity-consistency generator (VK encoder) is detected, the feed is dosed by a controller. The relationship between oversaturation and Viscosity changes with increasing crystal content. It is therefore necessary to correct this relationship change to bring up the setpoint of oversaturation.
Hach Einziehen bis "Bedeckung Heizkörper" wird der Sirup bis zum Saat- bzw. Impfpunkt konzentriert, so daß Je nach dem, ob gesät oder geimpft wird, sich entsprechende Kurven ergeben. Der Regler führt die Übersättigung auf den Anfangssollwert und entsprechend den am Gradienten Viskosität eingestellten Anstieg so hinauf, daß in der Phase des Kristallwachstums zwischen 0 - 25$ die Übersättigung auf dem gewünschten Wert bleibt.Hach soaking in until "covering radiator" becomes the syrup concentrated up to the seed or inoculation point, so that depending on corresponding curves result from whether it is sown or vaccinated. The controller leads the oversaturation to the initial setpoint and according to the increase set on the viscosity gradient so that in the phase of crystal growth between 0 - 25 $ the oversaturation on the desired Value remains.
In dieser Phase des Kristallwachstums von 0 bis 25$ wird außerdem eine Überwachung des Höhenstandsanstiegs durchgeführt. Hierbei werden Soll- und Istwert verglichen, die gebildete Regelabweichung erfaßt ein Grenzwertmelder, der bei zu hohem Istwert den Regler auf Wassereinzug und bei zu geringem Istwert auf Safteinzug schaltet. Durch die Auslegung der Steuerwerte von Saft- und Wasserventil im Verhältnis des Wasseranteils zum Sirup bleibt die Verstärkung im Regelkreis gleich. A 0 9 8 3 7 / 0 1 3 0In this phase of crystal growth it becomes $ 0 to $ 25 In addition, the level rise was monitored. Here, the setpoint and actual value are compared Any system deviation that forms is recorded by a limit value indicator which, if the actual value is too high, switches the controller to water intake and at too low actual value switches to juice intake. By designing the control values of the juice and water valve in relation to each other of the water content in the syrup, the gain in the control loop remains the same. A 0 9 8 3 7/0 1 3 0
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Heben dieser Lösung kann die gebildete Regelabweichung auch einem kontinuierlichen Regler zugeführt werden, der in Abhängigkeit dieser Regelabweichung das Verhältnis der Stelleingriffe von Saft- und Wasserventil kontinuierlich verändert. Hierzu könnte beispielsweise das Ausgangesignal des Übersättigungsreglers über ein Potentiometer geführt werden, dessen motorischer Antrieb von einem kontinuierlichen Höhenstandsregler in Abhängigkeit der Reglerabweichung proportional verstellt wird. An diesem Potentiometer können dann Spannungen abgegriffen werden, in Verstärkern in eingeprägte Ströme umgewandelt und über elektropneumatisohe Stellwerke auf beide Regelventile wirken. Lifting this solution can also be a continuous controller is supplied with the control deviation is formed, which continuously changes the ratio of the control interventions of juice and water valve in response to this control deviation. For this purpose, for example, the output signal of the oversaturation controller could be routed via a potentiometer , the motorized drive of which is proportionally adjusted by a continuous level controller as a function of the controller deviation. At this potentiometer, voltages can then be tapped, converted into impressed currents in amplifiers and act on both control valves via electropneumatic interlockings.
Bei ca. 25 $> Kristallgehalt, die durch ein zeit- oder konsistenzabhängiges Signal festgelegt werden, wird auf den Kristallgehalt/Konsistenzmeßbereich des Gebers umgeschaltet« Durch die Nachführung des Konsistenzsollwertes auf den Ist wert ist sichergestellt, daß der UmsehaltVorgang stoßfrei erfolgt. In Abhängigkeit des Höhenstandes der Kochmasse und des eingestellten Gradienten für den Höhenstand wird der Sollwert für die Konsistenz hinaufgeführt. At about $ 25> crystal content, as determined by a time or consistency dependent signal is switched to the crystal content / Konsistenzmeßbereich the encoder "By tracking the consistency setpoint to the actual value ensures that the UmsehaltVorgang is smooth. Depending on the ride height of the cooking mass and the adjusted gradient for the ride height of the setpoint is led up the consistency.
2 Figuren 9 Ansprüche 2 figures 9 claims
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