200005. lajstromszámú szabadalom • Szabályozó berendezés diffúziós berendezések veszteségének a szabályozására, különösen cukorgyártásban használatos diffúziós berendezések számára
3 HU 200005 B 4 E: a sejtlé/répa térfogatarány D: diffúziós állandó [cm2/p] v: szeletvastagság [mm] t: az extrakció tényleges időtartama [p] Látható, hogy a diffúzió vesztesége, vagy a fajlagos diffúziós veszteség (100 • Ci/Co) milyen bonyolult összefüggéssel számítható. Itt meg kell jegyezni, hogy a D diffúziós állandó erősen függ a hőmérséklettől. A diffúziós veszteséget meghatározó paraméterek a következő módon csoportosíthatók: közvetlenül befolyásolható paraméterek: lélehúzás, hőmérséklet, tartózkodási (extrakciós) idő, és a szelet vastagsága: csak közvetve befolyásolható paraméter: a kilú gzott szelettel távozó veszteség; nem befolyásolható paraméter: a friss szelet cukortartalma. A fajlagos diffúziós veszteség egy másik összefüggés szerint a következő módon fejezhető ki: Ci FDV = ■ 100 = 100 • e'KT“-L-v-t (%) (d) ahol: K: konstans Tm: közepes extrakciós hőmérséklet a következő összefüggés szerint: _ közepes hőmérséklet (K°) / , 1 *" (a víz viszkozitása a közepes höm.-cnH0J ' L: lélehúzás v: a szelet vastagsága az ún. Silin-számmal kifejezve, azaz 100 g szelet hossza m-ben t: az extrakció teljes lefolyásához szükséges tartózkodási idő (p) Ez az összefüggés N. Marignetti, G. Mantovani, S. Landi: Simulierung und Regelung der kontinuierlichen Extraktion von Zuckerrüben. Zucker 1976. Nr. 3 c. kiadványában található meg. A K tényező az extrakciós berendezés konstrukciójától, működésmódjától, valamint a feldolgozott répa tulajdonságaitól (koraérett, érett, rohadt, fagyott stb.) függő és ezért egy-két héten belül is jelentős változásokat mutató paraméter. A t tartózkodási idő fordítva arányos a tonna répa/óra-ban mért répafeldolgozással. Bár az átlagos tartózkodási idő ennek, valamint a diffúzőr befogadóképességének ismeretében számítható, a valódi tartózkodási idő ettől a csigákkal továbbított szeletnek a dif— fúzórön belüli keveredése miatt mindkét irányban jelentősen eltérhet. Erről bővebb információ T. Gronewitz, G. Müller, J. Sciwech: Die Bestimmung der Verweilzeitverteilung in verschiedenen Verfahrensstufen, insbesondere der Schnitzel und Saftphase wahrend der Extraktion c. cikkben található (Zuckerindustrie 1979. Nr. 10.). A (b), vagy (d) egyenletekkel leírható diffúzió erős neralinearitása miatt a hosszabb ideig a 4 diffúzőrben tartózkodó répaszelet kisebb vesztesége nem kompenzálja a rövidebb ideig bentlévó szeletek nagyobb veszteségét, ezért az átlagos tartózkodási idő ismerete és a számításban való felhasználása jelentős hibát eredményez. A (b) és (d) egyenletekből is megállapítható az, hogy a v szeletvastagság igen fontos paraméter. Az ipari gyakorlatban ezt laboratóriumban mérve a Silin-számmal jellemzik. Ismeretes a gyakorlatból az is, hogy ez a Silin-szám egy adott időpontban is - a mintavétel helyétől függően - különböző lehet. Ennek oka az esetleg eltérő módon beállított vágógépekben, törmelékképződésben stb. keresendő. A fentiekben leírt és matematikai összefüggések (modellek) segítségével bemutatott diffúziós művelet veszteségének szabályozására használt szokásos eljárás a következő: Az érzékelő által mért, az FD feldolgozással (répamennyiség t/ó-ban) arányos jel késleltető-egységen keresztül számítóegység bemenetére van rákapcsolva. A számitóegység egy szabályozó számára az F = a • FD összefüggés szerinti hajtóvízalapjelet számít ki. A szabályozó az F alapjel és az Fh mért hajtóviz mennyiség felhasználásával úgy működtet egy beavatkozó szelepet, hogy az Fh vízmennyiség minél pontosabban azonos legyen a kívánt F alapjellel. Mint látható, olyan arányszabályozásról van szó, melynél jó működés esetén az Fh FD = a arány állandó. A korábban leírottak alapján megállapítható az, hogy ez az arányszabályozás a diffúzió folyamatát lényegesen befolyásoló paraméterek többségét (szeletvastagság, hőmérséklet, répaminöség, a friss szelet cukortartalma) nem veszi figyelembe, a többiek (tartózkodási idő, lélehúzás) pedig csak közelítően helyesen fejtik ki hatásukat. A fentiekre való tekintettel ez a szabályozási mód a diffúzió veszteségének igényes szabályozására nem alkalmas. A számítógépek és az ezeket felhasználó szabályozó berendezések lehetőséget adnak a diffúzió folyamatát jelentősen befolyásoló tényezők figyelembevételére, feltéve, ha ezek folyamatos mérése egyáltalán megoldható. Egy számítógépet alkalmazó diffúzió-szabályozás a présvíz cukortartalmának folyamatos mérésén alapul. Erre vonatkozó adatok P.Mosel: Erfahrungen mit einem Prozessrechner für vollautomatischen Betrieb der Extraktion c. cikkében találhatók (Zucker, 1974. Nr. 10.). A számítógép folyamatosan ellenőrzi ezen mért érték változásának tendenciáját és a hajtóviz szabályozásával olyan módon változtatja a lélehúzást, hogy a présviz cukortartalma (mely arányos a diffúzió veszteségével) adott korlátok között maradjon. Tekin-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
