一种制糖结晶过程自动控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及制糖技术领域，尤其是一种制糖结晶过程自动控制系统。


背景技术：

2.制糖从甘蔗或甜菜等含糖植物中提取蔗糖的生产过程。产品有白砂糖、赤砂糖、绵白糖、方糖和冰糖等，统称食糖。甘蔗的茎秆和甜菜的块根都含有12％～18％的蔗糖，它和一些可溶性非糖(包括含氮和无氮有机物以及矿物质等)混存于薄壁组织的细胞液中，即糖汁。制糖过程就是利用渗浸或压榨提出糖汁，然后除去非糖成分，再经蒸发、浓缩和煮糖结晶，最后用离心分蜜机分去母液而得白砂糖成品，含有不能结晶的部分蔗糖和大部分非糖的母液即废糖蜜。
3.甘蔗制糖工艺流程中，甘蔗汁经过澄清工艺处理后，经蒸发进行浓缩，然后在结晶罐内进行结晶，形成砂糖颗粒。随着糖汁在罐内浓缩形成的糖液锤度增加，当糖汁的浓度超过了蔗糖的溶解度时，蔗糖份就会不断地在种子晶核表面析出形成晶体，当晶体长大到一定的程度时就得到产品砂糖。然而在这个过程中要控制好糖汁浓缩的速度与蔗糖析出速度一致，不然就会在糖液中形成伪晶，影响产品质量，也造成糖份的损失。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供一种制糖结晶过程自动控制系统，能够在制糖生产中对煮糖结晶的自动控制，保证煮糖结晶的效果。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种制糖结晶过程自动控制系统，包括结晶罐、稀释箱及控制模块，所述结晶罐设有汁气管道及第一加热蒸汽管道，所述汁气管道获取所述结晶罐的汁气，且所述汁气管道设有汁气管阀及汁气流量计；所述第一加热蒸汽管道用于所述结晶罐的热量供应，且所述第一加热蒸汽管道设有第一蒸汽管阀及第一蒸汽流量计；
7.所述结晶罐内设有第一温度传感器、锤度检测器及压力传感器；
8.所述结晶罐的进料口通过主管道与所述稀释箱连接，所述稀释箱设有物料管、供水管及第二加热蒸汽管道，通过所述物料管及所述供水管为所述稀释箱内提供物料及稀释水，以使物料稀释后通过主管道进入所述结晶罐内，所述物料管设有物料管阀及物料流量计，所述供水管设有供水管阀及供水流量计；所述第二加热蒸汽管道用于为所述稀释箱的热量供应，且所述第二加热蒸汽管道设有第二蒸汽管阀及第二蒸汽流量计；所述主管道靠近所述稀释箱的一端设有开关阀；
9.所述主管道设有糖液管，所述糖液管与所述主管道连接，以使糖液依次通过所述糖液管、所述主管道进入所述结晶罐内，所述糖液管设有糖液管阀；
10.所述主管道靠近所述结晶罐的一端设置原料流量计及液体流量计；
11.所述控制模块包括控制器，且所述控制器分别与所述汁气管阀、所述第一蒸汽管阀、所述物料管阀、所述供水管阀、所述第二蒸汽管阀、所述开关阀、所述糖液管阀、所述汁
气流量计、所述第一蒸汽流量计、所述物料流量计、所述供水流量计、所述第二蒸汽流量计、所述温度传感器、所述锤度检测器、所述原料流量计及所述液体流量计电连接。
12.进一步地，所述稀释箱包括箱体，所述箱体设有稀释腔，所述主管道、所述物料管、所述供水管及所述第二加热蒸汽管道分别与所述箱体连接，且所述物料管、所述供水管及所述第二加热蒸汽管道分别与所述稀释腔连通；所述箱体设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴、搅拌叶片及驱动电机，所述搅拌轴与所述稀释腔转动连接，所述搅拌叶片设有多块，且所述搅拌叶片均匀布设在所述搅拌轴上，所述驱动电机通过齿轮组与所述搅拌轴传动连接，以使所述搅拌叶片能够转动搅拌，且所述驱动电机与所述控制器电连接。
13.进一步地，所述搅拌轴的一端与所述稀释腔顶部内壁转动连接，另一端设有连接管，所述连接管一端与所述稀释腔底部内壁固定连接，另一端通过密封轴承与所述搅拌轴转动连接；
14.所述第二加热蒸汽管道与所述连接管导通连接；
15.所述搅拌轴设有第一蒸汽腔，且所述搅拌轴周壁设有与所述蒸汽腔连通的第一排气孔，每一所述搅拌叶片设有第二蒸汽腔，且所述第二蒸汽腔与所述第一蒸汽腔导通连接，所述搅拌叶片设有与所述第二蒸汽腔连通的第二排气孔，以使所述第二加热蒸汽管道的蒸汽通过所述第一排气孔及所述第二排气孔排出。
16.进一步地，所述箱体顶部的外壁设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的固定节与所述箱体固定连接，且所述电动伸缩杆的伸缩节滑动穿设于所述第一蒸汽腔，所述电动伸缩杆位于所述第一蒸汽腔内的一端转动设置有堵塞件，且所述堵塞件与所述第一蒸汽腔滑动连接；
17.所述稀释腔内设有液位传感器，所述液位传感器及所述电动伸缩杆分别与所述控制器电连接。
18.进一步地，所述箱体与所述主管道的连接处设有过滤网，所述过滤网与所述稀释腔内壁固定连接。
19.进一步地，所述稀释箱内沿高度方向至少均布有三个第二温度传感器，所述第二温度传感器均与所述控制器电连接。
20.进一步地，所述主管道靠近所述结晶罐的一端设有送料装置，所述送料装置包括送料管、螺旋输送杆及送料电机，所述送料管一端的侧壁与所述主管道导通连接，另一端的侧壁与所述结晶罐导通连接，所述螺旋输送杆位于所述送料管内，且所述螺旋输送杆两端分别与所述送料管转动连接，所述送料电机固设在所述送料管外壁，且所述送料电机与所述螺旋输送杆传动连接，以使所述送料管内的原料输送至所述结晶罐内。
21.本实用新型的有益效果是：
22.1.通过在物料管及供水管分别设置物料流量计及供水流量计，同时通过控制器控制物料管阀及供水管阀的开合，能够使得稀释箱的糖汁物料具有合适的浓度，使得确保糖汁物料浓度适应在煮糖罐内的糖液过饱和度，同时确保物料中带有的微小蔗糖颗粒得到溶解，避免进入罐后生成伪晶，又可以避免糖汁物料的浓度过低，延长了煮糖时间和加大了蒸汽的消耗量，影响到物料的平衡和处理量。在主管道设置原料流量计及液体流量计能够对进入结晶罐的糖汁物料、糖液及水进行监控；在结晶罐内及加热汽鼓中设置第一温度传感器及压力传感器，能够对结晶罐以及加热蒸汽的温度及压力进行监测，在锤度检测器的作
用下能够对结晶罐的糖液进行监控；汁气流量计能够对结晶过程中糖汁产生的汁汽进行测量；控制器通过第一温度传感器、锤度检测器、压力传感器、锤度检测器、汁气流量计获得结晶罐的制糖状态，并根据制糖状态的参数确定原料流量计、液体流量计、第一蒸汽流量计的启停值数据，同时控制第一蒸汽管阀、开关阀开合，实现煮糖自动控制调节，确保糖汁浓缩的速度与蔗糖析出速度一致。
23.2.在驱动电机的作用下，能够对搅拌轴进行驱动，而搅拌叶片能够对稀释箱内的物料与水进行搅拌，同时第二加热蒸汽管道通过连接管进入到第一蒸汽腔及第二蒸汽腔，使得加热蒸汽能够通过第一排气孔及第二排气孔排出，实现边搅拌边加热，使得物料与水混合稀释均匀稳定，浓度及温度波动小，提高了物料与水充分混合的效率，而且能够防止物料未完全溶解在水中而导致小颗粒带入煮糖，影响煮糖结晶均匀性。
附图说明
24.图1是本实用新型一较佳实施方式的制糖结晶过程自动控制系统的结构图。
25.图2是本实用新型一较佳实施方式的制糖结晶过程自动控制系统的稀释箱结构图。
26.图3是本实用新型一较佳实施方式的制糖结晶过程自动控制系统的堵塞件结构图。
27.图4是本实用新型一较佳实施方式的制糖结晶过程自动控制系统的送料装置结构图。
28.图中，1-结晶罐，101-第一温度传感器，102-锤度检测器，103-压力传感器，11-汁气管道， 111-汁气管阀，112-汁气流量计，12-第一加热蒸汽管道，121-蒸汽管阀，122-蒸汽流量计，2
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稀释箱，21-物料管，211-物料管阀，212-物料流量计，22-供水管，221-供水管阀，222-供水流量计，23-第二加热蒸汽管道，231-第二蒸汽管阀，232-第二蒸汽流量计，3-开关阀，4-主管道，41-原料流量计，42-液体流量计，5-糖液管，51-糖液管阀，6-箱体，601-稀释腔，602
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第二温度传感器，61-搅拌轴，611-第一蒸汽腔，612-第一排气孔，62-搅拌叶片，621-第二蒸汽腔，622-第二排气孔，63-驱动电机，64-齿轮组，641-第一驱动齿轮，642-第二驱动齿轮， 65-连接管，66-电动伸缩杆，661-堵塞件，67-液位传感器，68-过滤网，7-送料管，71-螺纹输送杆，72-送料电机，721-第一送料齿轮，722-第二送料齿轮。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.请同时参见图1至图4，本实用新型一较佳实施方式的制糖结晶过程自动控制系统，包括结晶罐1、稀释箱2及调节水箱3及控制模块。
33.结晶罐1设有汁气管道11及第一加热蒸汽管道12，汁气管道11获取结晶罐1的汁气，且汁气管道11设有汁气管阀51及汁气流量计112。第一加热蒸汽管道12用于结晶罐1的热量供应，且第一加热蒸汽管道12设有第一蒸汽管阀121及第一蒸汽流量计122。
34.汁气管阀51用于对结晶罐1的汁气排出进行开启或关闭；汁气流量计112能够对结晶过程中糖汁产生的汁汽进行测量。第一蒸汽管阀121用于对结晶罐1的所提供的热能进行调节；第一蒸汽流量计122用于监测进入结晶罐1的加热蒸汽量。
35.结晶罐1内设有第一温度传感器101、锤度检测器102及压力传感器103。在结晶罐1内及加热汽鼓中设置第一温度传感器101及压力传感器103，能够对结晶罐1以及加热蒸汽的温度及压力进行监测，在锤度检测器102的作用下能够对结晶罐1的糖液进行监控；
36.结晶罐1的进料口通过主管道4与稀释箱2连接，稀释箱2设有物料管21、供水管22 及第二加热蒸汽管道23，通过物料管21及供水管22为稀释箱2内提供物料及稀释水，以使物料稀释后通过主管道4进入结晶罐1内，物料管21设有物料管阀211及物料流量计212，供水管22设有供水管阀221及供水流量计222；第二加热蒸汽管道23用于为稀释箱2的热量供应，且第二加热蒸汽管道23设有第二蒸汽管阀231及第二蒸汽流量计232；主管道4靠近稀释箱2的一端设有开关阀3。
37.主管道4设有糖液管5，糖液管5与主管道4连接，以使糖液依次通过糖液管5、主管道 4进入结晶罐1内，糖液管5设有糖液管阀51。
38.主管道4靠近结晶罐1的一端设置原料流量计41及液体流量计42。原料流量计41及液体流量计42用于对进入结晶罐1糖汁、糖液的量进行监控，原料流量计41可以用于监测糖液的进入量，液体流量计42可以用于糖汁的进入量，使得1糖汁、糖液均分别通过主管道4 进入结晶罐1内，并且实现进入量的监控。
39.控制模块包括控制器，且控制器分别与汁气管阀111、第一蒸汽管阀121、物料管阀211、供水管阀221、第二蒸汽管阀231、开关阀3、糖液管阀51、汁气流量计112、第一蒸汽流量计122、物料流量计212、供水流量计222、第二蒸汽流量计232、第一温度传感器101、锤度检测器102、压力传感器103、原料流量计41及液体流量计42电连接。本实施例的控制器为plc控制器。
40.通过在物料管21及供水管22分别设置物料流量计212及供水流量计222，同时通过控制器控制物料管阀211及供水管阀221的开合，能够使得稀释箱1的糖汁物料具有合适的浓度，使得确保糖汁物料浓度适应在煮糖罐1内的糖液过饱和度，同时确保物料中带有的微小蔗糖颗粒得到溶解，避免进入罐后生成伪晶，又可以避免糖汁物料的浓度过低，延长了煮糖时间和加大了蒸汽的消耗量，影响到物料的平衡和处理量。
41.本实施例中，在控制器设定好煮糖过程的各种条件，在煮糖的过程中控制器通过第一温度传感器101、锤度检测器102、压力传感器103、锤度检测器102、汁气流量计112获得
结晶罐的制糖状态，根据控制器设定的煮糖条件，设定原料流量计41、液体流量计42、第一蒸汽流量计122的启停值数据，同时控制第一蒸汽管阀121、开关阀3的开合，实现煮糖自动控制调节，确保糖汁浓缩的速度与蔗糖析出速度一致。
42.如图2所示，稀释箱2包括箱体6，箱体6设有稀释腔601，主管道4、物料管21、供水管22及第二加热蒸汽管道23分别与箱体6连接，且物料管21、供水管22及第二加热蒸汽管道23分别与稀释腔601连通。
43.箱体6设有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴61、搅拌叶片62及驱动电机63，搅拌轴61 与稀释腔601转动连接，搅拌叶片62设有多块，且搅拌叶片62均匀布设在搅拌轴61上，驱动电机63通过齿轮组64与搅拌轴61传动连接，以使搅拌叶片62能够转动搅拌，且驱动电机63与控制器电连接。本实施例的齿轮组64包括第一驱动齿轮641及第二驱动齿轮642，第一驱动齿轮641通过减速机与驱动电机64传动连接，第二驱动齿轮642固定套设在搅拌轴 61上并第一驱动齿轮641啮合。
44.搅拌轴61的一端与稀释腔601顶部内壁转动连接，另一端设有连接管65，连接管65一端与稀释腔601底部内壁固定连接，另一端通过密封轴承651与搅拌轴61转动连接。
45.第二加热蒸汽管道23与连接管65导通连接。
46.搅拌轴61设有第一蒸汽腔611，且搅拌轴61周壁设有与蒸汽腔611连通的第一排气孔 612，每一搅拌叶片62设有第二蒸汽腔621，且第二蒸汽腔621与第一蒸汽腔611导通连接，搅拌叶片62设有与第二蒸汽腔621连通的第二排气孔622，以使第二加热蒸汽管道23的蒸汽通过第一排气孔612及第二排气孔622排出。
47.在驱动电机63的作用下，能够对搅拌轴61进行驱动，而搅拌叶片62能够对稀释箱内的物料与水进行搅拌，同时第二加热蒸汽管道23通过连接管65进入到第一蒸汽腔611及第二蒸汽腔621，使得加热蒸汽能够通过第一排气孔612及第二排气孔622排出，实现边搅拌边加热，使得物料与水混合稀释均匀稳定，浓度及温度波动小，提高了物料与水充分混合的效率，而且能够防止物料未完全溶解在水中而导致小颗粒带入煮糖，影响煮糖结晶均匀性。
48.箱体6顶部的外壁设有电动伸缩杆66，电动伸缩杆66的固定节与箱体6固定连接，且电动伸缩杆66的伸缩节滑动穿设于第一蒸汽腔611，电动伸缩杆66位于第一蒸汽腔611内的一端转动设置有堵塞件661，且堵塞件661与第一蒸汽腔611滑动连接。本实施例的堵塞件661通过轴承与电动伸缩杆66转动连接。
49.稀释腔601内设有液位传感器67，液位传感器67及电动伸缩杆66分别与控制器电连接。
50.通过液位传感器67能够获得箱体6内糖汁的高度，在控制器根据液位传感器67的数据调整电动伸缩杆66的伸缩量，以使堵塞件661能够与箱体6内液体液面上，防止第二加热蒸汽管道23的加热蒸汽在箱体6内糖汁液面上泄出，而造成的加热效率低。
51.箱体6与主管道4的连接处设有过滤网68，过滤网68与稀释腔601内壁固定连接。过滤网68与稀释腔601内壁固定连接。在过滤网68的作用下，能够进一步防止小颗粒物料进入结晶罐1内。
52.稀释箱2内沿高度方向均布有三个第二温度传感器602，第二温度传感器602均与控制器电连接。三个第二温度传感器602能够获取稀释箱2内糖汁不同高度的温度，当第二温度传感器602的差值小于阈值时，证明糖汁具有稳定的温度，在糖汁搅拌均匀后，控制器
控制开关阀21开启，以使搅拌均匀后且具有合适温度的糖汁送入结晶罐1内。
53.如图4所示，本实施例中，主管道4靠近结晶罐1的一端设有送料装置，送料装置包括送料管7、螺旋输送杆71及送料电机72，送料管7一端的侧壁与主管道4导通连接，另一端的侧壁与结晶罐1导通连接，螺旋输送杆71位于送料管7内，且螺旋输送杆71两端分别与送料管7转动连接，送料电机72固设在送料管7外壁，且送料电机72与螺旋输送杆71传动连接，以使送料管7内的原料输送至结晶罐1内。
54.本实施例的送料电机72的传动轴设有第一送料齿轮721，螺旋输送杆71的一端转动穿设出送料管7外并固设有第二送料齿轮722，第一送料齿轮721与第二送料齿轮722相互啮合，以使送料电机72带动螺旋输送杆71转动，使得糖液顺利进入结晶罐1内，防止出现糖液堵塞主管道4的情况出现。
55.在使用本实施例的制糖结晶过程自动控制系统时，根据物料情况和制糖生产中的煮制结晶条件，在控制器设定煮糖过程的条件，在煮糖的过程中控制器通过第一温度传感器101、锤度检测器102、压力传感器103、锤度检测器102、汁气流量计112获得结晶罐的制糖状态，根据控制器设定的煮糖条件，控制第一蒸汽管阀121、开关阀3的开合，实现煮糖自动控制调节。