糖结晶控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及糖结晶控制系统和方法。本文中描述的实施方式包括提供一种控制糖结晶的方法的一个实施方式。该方法包括：在结晶过程期间确定糖浆的糖泥的过饱和；以及基于所确定的过饱和通过闭环方式来调节在糖泥中的糖浆注入，以促进糖结晶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及糖结晶，并且更具体地涉及在糖结晶期间控制过饱和。
技术介绍
通常，在糖溶液（例如糖膏或糖泥）过饱和时，可以在糖加工子系统（例如，真空锅）中形成糖晶体。糖泥的过饱和度可以影响真空锅的产糖量和糖晶体尺寸的均匀性。具体地，当过饱和度变得过高，则可以形成聚集物和细颗粒。该聚集物和细颗粒可能是不期望的，这是因为其可以增加制造糖的成本。例如，变化的尺寸可以增加将晶体从糖泥中分离的难度。相应地，为了达到更高的产糖量，为了更高效地加工/制造糖，并且为了更容易进行离心过滤，在糖结晶期间更好地控制真空锅中的过饱和度可能是有益的。
技术实现思路
以下概述与最初要求保护的专利技术的范围匹配的某些实施方式。这些实施方式不意在限制所要求保护的专利技术的范围，但是这些实施方式仅意于提供本专利技术的可能形式的简要概述。实际上，本专利技术可以包括可与下面所提出的实施方式类似或不同的各种形式。第一实施方式提供了一种控制糖结晶的方法，包括：在结晶过程期间周期性地确定糖的过饱和；以及基于所确定的过饱和通过闭环方式来调节在糖泥中的糖浆注入，以促进糖结晶。第二实施方式提供了一种以闭环方式控制糖结晶的方法。该方法包括确定糖泥中的糖晶体的尺寸，其中，糖晶体的尺寸至少部分地基于糖晶体的初始尺寸，糖泥的过饱和度，时间的变化以及第一调优参数。该方法还包括确定糖泥的稠度值，其中，糖泥的稠度值至少部分地基于糖泥的初始稠度值、糖晶体的尺寸、糖泥的过饱和度、糖泥的水平高度值以及第二调优参数。该方法还包括确定糖泥的流体部分的纯度值，其中，糖泥的流体部分的纯度值至少部分地基于糖泥的水平高度值、糖泥的白利糖度值、糖浆的纯度值、糖泥的流体部分的量以及糖泥的流体部分的白利糖度值。该方法还包括确定糖泥的过饱和值，其中，糖泥的过饱和值至少部分地基于糖泥的糖饱和点、糖泥的流体部分的白利糖度值以及糖泥的流体部分的纯度。该方法还包括基于所确定的过饱和来控制糖浆馈送阀位置、蒸汽阀位置、真空压力及其任意组合。第三实施方式提供了一种增加产糖量的方法，包括：在结晶过程期间周期性地确定糖泥的过饱和；以及通过以闭环方式调节在糖泥中的糖浆注入以及糖泥的温度以将糖泥的过饱和保持在阈值过饱和以下，来增加糖泥的产糖量。第四实施方式提供了一种增加晶体尺寸的均匀性的方法，包括：在结晶过程期间周期性地确定糖泥的过饱和；以及通过以闭环方式调节在糖泥中的糖浆注入以及糖泥的温度以将糖泥的过饱和保持在阈值过饱和以下，来促进均匀的晶体尺寸。第五实施方式提供了一种控制糖结晶的系统，包括糖加工子系统，该糖加工子系统被配置成容纳糖泥，以对糖泥进行加热并且向糖泥添加糖浆。该系统还包括被配置成测量糖泥的白利糖度值的白利糖度测量装置以及被配置成测量糖泥的温度的温度传感器。该系统还包括分批结晶控制器，该分批结晶控制器包括被编程为通过闭环方式确定糖泥的过饱和的处理器，其中，过饱和至少部分地基于糖泥的糖饱和点、糖泥的流体部分的白利糖度值以及糖泥的流体部分的纯度。分批结晶处理器还被配置成调节添加到糖泥中的糖浆的注入，其中，添加到糖泥中的糖浆的注入基于糖泥的过饱和。附图说明当参照附图阅读以下的详细描述时可以更好地理解本专利技术的这些以及其他特征、方面和优点，其中，在所有附图中相同的符号表示相同的部件，在附图中：图1描述了真空锅的实施方式的图。图2是描述糖结晶过程的实施方式的流程图。图3是基于糖浆的温度和纯度的甜菜糖浆的糖浆溶解度表。图4是基于糖浆的温度和纯度的甘蔗糖浆的糖浆溶解度表。图5描述了包括加工设定点、非受控影响和加工结果的分批结晶控制器的实施方式的框图。图6描述了在图5的分批结晶控制器中使用的处理电路、存储电路、接口电路和操作者界面的实施方式的框图。图7是描述模型预测控制（MPC，model predictive control）的框图。图8是描述基于糖晶体的尺寸、流体的纯度和真空锅的稠度来闭环控制过饱和度的流程图。具体实施方式以下将描述本专利技术的一个或更多个具体实施方式。为了提供这些实施方式的简要描述，未必在说明书中描述实际实施的全部特征。应当理解的是，在开发任何这样的实际实施中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施的决定以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和业务相关的约束，每个实施的约束可能各不相同。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂并且耗时的，但是对于受益于本公开内容的普通技术人员而言仍然是承担设计、生产和制造的例程。当介绍本专利技术的各个实施方式的元件时，冠词“一个（a，an）”或“所述（the，said）”意在指存在一个或更多个元件。术语“包括”、“包含”、“具有”意在为非排他地包含并且表示可以存在除了所列举的元件之外的附加元件。本公开内容总体上涉及用于在糖结晶过程中控制过饱和的系统和方法。糖溶液（例如糖泥或糖膏）的过饱和度直接影响糖晶体的生长率。具体地，过饱和度越高，则晶体生长率越高。然而，当过饱和度超过特定阈值时，糖晶体的尺寸可以变得更难以控制，这是因为可能形成自然的晶种。如此，由此生成的糖晶体可以包括聚集物（即大晶体）和细颗粒（即小晶体），这会增加制造糖的成本。例如，晶体的尺寸变化可以使得更难以从糖溶液（即糖泥或糖膏）中分离出糖晶体，导致更多的糖留在糖蜜中。此外，变化的尺寸会降低每个锅中制造的糖，这是因为聚集物和细颗粒通常被熔化和再循环。已经试图基于糖加工子系统（例如真空锅）库存条件（例如整个糖加工子系统的条件）来控制过饱和度。例如，这会包括使过饱和计算基于锅的白利糖度。然而，当结晶开始时，固态糖晶体开始在母液中形成。如在此使用的，母液是糖泥的液态部分。因此，母液的特性例如纯度和白利糖度可以根据锅的特性整体来变化。相应地，本公开内容提供了一种用于控制糖结晶的方法。该方法包括:在结晶过程期间周期性地确定糖浆的糖泥的过饱和；以及基于所确定的过饱和以闭环方式来调节在糖泥中的糖浆注入，以促进糖结晶。具体地，本公开内容提供了基于母液的特性以闭环方式对过饱和度进行准确建模/计算的系统和方法。换言之，使用更好的建模并受控的过饱和度，可以形成尺寸更均匀的晶体，从而导致更高的产糖量、更高效的加工/制造糖和更容易进行离心过滤（即将晶体分出）。通过介绍，图1示出了糖加工子系统的实施方式。在所述实施方式中，糖加工子系统是可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制糖结晶的方法，包括：在结晶过程期间周期性地确定糖的过饱和；以及基于所确定的过饱和，以闭环方式来调节在糖泥中的糖浆注入，以促进糖结晶。

【技术特征摘要】
2013.03.13 US 13/800,8391.一种控制糖结晶的方法，包括：
在结晶过程期间周期性地确定糖的过饱和；以及
基于所确定的过饱和，以闭环方式来调节在糖泥中的糖浆注入，以促
进糖结晶。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述糖泥的过饱和包括
确定所述糖泥的糖饱和点、所述糖泥的流体部分的白利糖度值以及所述糖
泥的流体部分的纯度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述糖泥的流体部分的
白利糖度值包括：
测量所述糖泥的白利糖度值；以及
确定所述糖泥的稠度值，其中，确定所述糖的稠度值包括：
估计所述糖泥的初始稠度值；以及
估计初始糖晶体尺寸；
其中，所述糖泥的初始稠度值和所述初始糖晶体尺寸是调优参
数。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述糖泥的流体部分的
纯度值包括：
测量所述糖泥的水平高度值；
测量所述糖泥的白利糖度值；
确定所述糖浆的纯度值；以及
确定所述糖泥的流体部分的量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过饱和在1.01至1.05之
间、1.05至1.10之间、1.10至1.15之间、1.15至1.20之间、1.20至1.25
之间、1.25至1.50之间或上述的任意组合。
6.根据权利要求1所述的方法，包括控制所述糖泥的温度，以调节
所述过饱和。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，控制所述糖泥的温度包括控
制热源的流率以及控制所述糖泥的真空压力中的至少一个。
8.一种以闭环方式控制糖结晶的方法，包括：
确定糖泥中的糖晶体的尺寸，其中，所述糖晶体的尺寸至少部分地基
于所述糖晶体的初始尺寸、所述糖泥的过饱和度、时间的变化以及第一调
优参数；
确定所述糖泥的稠度值，其中，所述糖泥的稠度值至少部分地基于所
述糖泥的初始稠度值、所述糖晶体的尺寸、所述糖泥的过饱和度、所述糖
泥的水平高度值以及第二调优参数；
确定所述糖泥的流体部分的纯度值，其中，所述糖泥的流体部分的纯
度值至少部分地基于所述糖泥的水平高度值、所述糖泥的白利糖度值、糖
浆的纯度值、所述糖泥的流体部分的量以及所述糖泥的流体部分的白利糖
度值；
确定所述糖泥的过饱和值，其中，所述糖泥的过饱和值至少部分地基
于所述糖泥的糖饱和点、所述糖泥的流体部分的白利糖度值以及所述糖泥
的流体部分的纯度；以及
基于所确定的过饱和来控制糖浆馈送阀位置、蒸汽阀位置、真空压力
或上述任意组合。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述糖浆馈送阀位置包
括调节在所述糖泥中的糖浆注入。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述蒸汽阀和所述真空
压力包括调节所述糖泥的温度。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述糖泥的流体部分的量至
少部分地基于所述糖泥的稠度值和所述糖泥的水平高度值。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述糖泥的流体部分的白利
糖度值至少部分地基于所述糖泥的白利糖度值和所述糖泥的稠度值。
13.根据权利要求8所述的方法，包括估计所述糖晶体的初始尺寸以
及所述糖泥的初始稠度值。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：
测量所述糖晶体的最终尺寸；
测量所述糖泥的流体部分的最终纯度值；
测量所述糖泥的最终稠度值；
其中，调节所述糖晶体的初始尺寸、所述糖泥的...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·爱德华·塔伊，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US