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Verführen zur Regelung der Übersättigung von Zuckerlösungen bei Mittel-
und Nachprodukt-Kochapparaten Zur Begelung der Übersättigung von-- Füllmassen in
Mittel-und Nachprodukt--Kochapparaten ist es üblich, den Soll-:@;ert der Zeitfähigkeit
nach einem vorgegebenen Zeitplan abzusenken und hierzu die Zeitfähigkeit durch Verstellen
des Safteinziehventils zu regeln.
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Bei ungünstigen Heizbrüden- und Vakuumzuständen kann es vorkommen,
daß der Leitfähigkeitsregler die Regelabweichung nicht in Übereinstimmung mit dem
Zeitplan
beseitigen kann. Nach Ablauf des Zeitplans würde dann der
Kochapparat nicht bis zum Maximalniveau gefüllt und die Kristallgröße ungenügend
sein. Es soll daher ein Regelverfahren angegeben werden, bei welchen diese Nachteile
vermieden i-"erden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Zeitfähigkeitsregler
den Saft- oder Wassereinzug in den Kochapparat regelt, dessen Sollwert vom Höhenstand
der Füllmasse im Kochapparat geführt ist. Hier ist nur ein einziger Regelkreis und
überhaupt kein Programmgeber verwendet. Bei diesen vorteilhaften Verfahren kann
es nur noch dann Schwierigkeiten geben, wenn die Verdampfungsleistung des Kochapparates
größer ist als bei der Auslegung der Regeleinrichtungen vorausgesetzt trurde.
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In diesem Fall wird der Kochapparat zu schnell gefüllt, so daß das
Kornwachstum nicht folgen kann. Der mittlere Abstand z@.:ischen den Kristallen wird
dann zu groß. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zusätzlich mit einen Programmgeber
der zeitliche Anstieg des Niveaus im Kochapparat vorgegeben und ein Regler, der
--ehr einfach aufgebaut sein kann, vergleicht das tatsächlich erreichte Niveau mit
dem vom Prograrmgeber vorgegebenen Niveau. Bei geeignetem Auslegungsverhältnis zwischen
| Saft- und Nassereinzugsventil kann die Zeitfähigkeit |
| der Füllmasse mit basser in gleicher j^@eise wie mit Saft |
| beeinflußt z;erden, ohne daß beim Umschalten eine Störung |
| im Betrieb auftritt. Ein Niveauanstieg ergibt sich nur |
| beim.Einziehen von Saft, da. das Wasser verdampft wird. |
| Weicht das.Niveau im-Kochapparat von dem vorgegebenen |
| Niveau ab, so schaltet der Regler das Stellglied des |
| Zeitfähigkeitsreglers um. Bei einem Zt;eipunktregler |
| wird von Saft auf Wassbr oder umgekehrt und bei einem |
| Dreipunktregler von "Saft und Wasser" bei Fegeläbi:eichung |
| Null auf "Saft" bz@*. "Wasser" umgeschaltet. Eilt z.B. |
| das erreichte Niveau vor, so wird dem Leitfähigkeitsregler |
| anstelle. des Safteinzugventils bzw. des Saft- und Wasser- |
| einzugventils das Wassereinzugventil allein als |
| glied solange zugeordnet, bis das Niveau mit dem vorge- |
| gebenen Wert übereinstimmt. Auf diese 1-,leise wird neben . |
| der geforderten Zeitfähigkeit (Konzentration der Füll- |
| masse) der vorprogrammierte Niveauanstieg erhalten. |
| Die Erfindung, soll an Hand von Ausführungsbeispielen |
| der Zeichnung n eher erläutert i=;erden. Fig. 1 zeigt dabei |
| die Grundausführung der- Zeitfähigkeitsregelung und Fig.1 a |
| ein Beispiel für die Eingangsschaltung des heitfähigkeits- |
| reglers. Nach Fig. 2 ist in der Schaltung zusätzlich |
| ein Progr.-nmgeber für den zeitlichen Anstieg des` Niveaus |
| vorgesehen, während nach Fig. 3 noch ein mo toriwcher |
Sollwertsteller für den entsprechend der Grundleitfähigkeit der
Zuckerlösung einstellbaren Geber in der Eingangsschaltung des leitfähigiceitsreglers
vorgesehen ist.
| Nach Fig: 1 ist in den Kochapparat 1 in bekannter Weise |
| eine Heizeinrichtung 3 eingebaut, die an eine Heizbrüden-- |
| leitung angeschlossen ist. Über die Zeitungen 2 ist der |
| Apparat mit einen Vakuumerzeuger verbunden. Durch die |
| Zeitung ¢ kann Saft und durch die Leitung 5 Wasser ein- |
| gezogen :erden. In den Zeitungen sind pneumatisch ge- |
| steuerte Regelventile G und 7 angeordnet. Das ITiveau |
| der Flüssigkeit im Kochapparat wird mit Hilfe eines |
| lediglich schematisch dargestellten I,Tiveaumeßumformers 8 |
| bestimmt und in einen entsprechenden elektrischen Wert, |
| z.B. einen eirigeprögten Strom, umge@:andelt. Die Leit- |
| fähigkeit der lö;ung wird mit einer Leitfä.higkeits- |
| Heßelektrode 9 gemessen und mit Hilfe des I:eßumforr: ers 10 |
| in einen entsprechenden eingeprägten Strom urgeformt. |
| An einem Anzeige- oder Schreibgerät 11 läßt sich der |
| vorliegende Leitf@ihigkeit.#r_eß-:ert able: en. Der dem Niveau |
| entsprechende Strom und der der ZeitfUhigkeit entsprechen- |
| de eingeprägte Strom wird der Eingangsschaltung des |
| Reglers 13 zugeführt. In dieser Eingangsschaltung, die |
| als elektrische Schaltung in Fig. 1a näher dargestellt |
| ist, @:ird die Differenz zwischen cinem einstellbaren der |
Grundleitfähigkeit entsprechenden und einem dem Niveau entsprechenden
elektrischen Wert (Führungsgröße) mit einem dem.Istwert der Zeitfähigkeit entsprechenden
elektrischen bert -(Folgegröße) verglichen. An der Einstellvorrichtung 14 kann der
Einfluß des Niveau#",ertes verstellt und damit die gewünschte Neigung der Kennlinie
für die Absenkung der Zeitfähigkeit bei steigendem Niveau für die Prozeßdauer vorgegeben
v:erden. Mit der Einstellvorrichtung 15 wird die Grundleitfähigkeit der Lösung,
d.h. der dem Saatpunkt entsprechende Übersättigungsi-;ert, vorgegeben*. Der Regler
13 stellt je nach der ge@.:ählten Stellung des Umschalters 16 das Ventil 6 für den
Safteinzug oder das Ventil 7 für den Wassereinzug, gegebenenfalls auch beide Ventile
gleichzeitig entsprechend dervorliegenden Differenz in der Eingangsschaltung ein.
Nach der in Fig. 1a dargestellten elektrischen Lösung der Eingangsschaltung durchfließt
der eingeprä.gte.Strom I1 des Leitfähigkeitsmeßumformers 10 den Widerstand R1* Der
eingeprägte Strom 1 2 des Niveaumeßumformers 8 durchfließt in der angegebenen Richtung
den Widerstend R2. In Reihe mit diesem Widerstand liegt ein Widerstand R3, der von
einem Spannungukonstanthalter 17 gespeist wird. Die Iliderstände R2 und R3 sind
mit verstellbaren Abgriffen 11. und 15 versehen, die den Einstellvorrichtungen 14
und 15 in Fig. 1 entsprechen. Die Spannung U39 die am Abgriff 15
des
Widerstandes R3 abgegriffen wird, wirkt entgegengesetzt zu der Spannung U2 am Abgriff
14 des Widerstandes R2. Die Spannung U3 ist dabei so groß gewählt, daß sie stets
größer bleibt als die Sp,nnung U2 oder dieser höchstens gleich kommt. An den Funkten
18, 19 tritt die Differenz der Spannungen U2, U3 und U1 auf. Diese Spannung steuert
den Regler 13 aus, in dessen Ein.;ang z.B. die Tauchspule T und ein Anzeiger Z für
die Regelabv:eichung liegen. Bei der dargestellten Schaltung ergibt sich eine Gegenläufigkeit
von Höhenstand und Zeitfähigkeit, d.h.
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mit steigendem Höhenstand wird die Differenz aus den Spannungen U3
und Uz kleiner und die Differenzspannung an den Punkten 18 und 19 verschwindet nur
dann, @";enn auch die der Leitfähigkeit entsprechende Spannung U1 kleiner wird.
Mit steigendem Höhenstand @I;ird somit die Zeitfähigkeit abgesenkt. Die in Fig.
1a dargestellte Schaltung kann auch in anderer Weise aufgebaut sein..Anstelle von
elektrischen Größen können pneumatische Größen miteinander verglichen und z.B. an
einer Kraftvergleichseinrichtung die Differenz gebildet werden. Die verwendeten
h:eßumforr-er haben in diesem Fall pneur.atische Ausgänge und an der Kraf tvergleich:einrichtung
werden z.B. über Bälge pneumatische Kräfte miteinander verglichen.
Der
Umschalter 16 kann, wie bereits erwähnt, so-eingestellt werden, daß der Regler 13
entweder auf das Ventil 6 für den Safteinzug oder auf das Ventil 7 für den Wassereinzug
oder auf beide Ventile gleichzeitig wirkt (Stellung II, I, III). An den Niveaumeßumforner
8 ist noch ein Grenzwertmelder 20 angeschlossen, der-den Kontakt 21 schließt, wenn
der eingestellte untere Grenzvert des Niveaus und der den Kontakt 22.schließt, wenn
der eingestellte obere Grenzwert des Niveaus erreicht ist. Im Zeichnungsbeispiel
ist die Anordnung so getroffen, daß der Meßumformer 8 einen pneumatischen Ausgangswert
abgibt. Der Grenz-v:-ertmelder 20 ist dabei als Kontaktmanometer ausgeführt. Dem
hleßumformer 8 ist dann ein Ursetzer 23 nachgeschaltet, der den pneumati; cl-"en
Ausgang; i:-ert des Meßumformers 8 in einen entsprechenden eingeprägten elektrischen
Strom umformt. Der untere Grenzkontakt des Grenzi-;ertmelders 20 wird so eingestellt,
daß er anspricht, wenn das Niveau im Kochapparat so weit ansteigt, da.ß der Heizkörper
3 vollständig bedeckt ist. In diesem Fall Spricht das Relais A an und schaltet über
einen seiner Kontakte die Magnetspule 24. ein, welche die Versorgung.des Reglers
13 freigibt, bei einem pneumatischen Regler den Versorgungsdruck auf den Regler
schaltet. Der Kontakt 22 des Grenzt:,e rtmelders
wird so eingestellt,
daß er anspricht, z.:enn das maximal zulässige Niveau im Kochapparat erreicht ist.
In diesem Fall wird das Relais B eingeschaltet und der Kontakt 25 unterbrochen.
Dies führt dazu, daß über die Nagnetspule 26 das Safteinzugventil 6 gesperrt, d.h.
in seiner geschlossenen Stellung festgehalten wird. Nach Fig. 2 ist ein zu.sätzlicher
Zeitplangeber vorgesehen, der aus einer Relaisschaltung 27 und einen motorisierten
Sollwertsteller 28 besteht. Der Motor 29 des Soll%-ert Stellers wird über die Relaisschaltung
27 schrittweise betätigt und verstellt den Abgriff 30 am bliderstand 31. Der eingeprägte
Strcm des ITiveaumeßumformers 8 bzw. der Strom des Umsetzers 23 speist den Widerstand
32. Die Spannung am 'l,Jlidersta nd 32 wird mit der Spannung am Abgriff 30 des biderstrndes
31 verglichen und die Differenz dem Eingang des Reglers 33 aufgeschaltet. Wenn das
Niveau der Fülltnace im Kochapparat (Spannung an 32) mit dem vorgegebenen Sollwert
des Niveaus (Spannung an 30) übereinstimmt, so nehmen die Kontakte 33a und 33b des
Regler; 33 die eingezeichnete Züge ein und der Regler 13 betätigt gleichzeitig das
Ventil 6 für den Saft- und das Ventil 7 für den Wassereinzug, da Uber die Magnetspulen
34 und 26 die Ventile 6 und 7 freigegeben ;erden.
Bleibt das Niveau-im
Kochapparat hinter dem vom Programmgeber vorgegebenen Niveau zurück, so wird der
Kontakt 33a urigeschaltet und die Magnetspule 34 abgeschaltet, d.h.
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das Ventil 7 für-den Wassereinzug wird.geschlos:en. Der Regler 13
betätigt dann nur noch das Safteinzugventil 6. Eilt umgekehrt das Niveau der Füllmasse
im Kochapparat dem vom Programmgeber vorgegebenen Niveau vor, so bleibt der Kontakt
33a in der eingezeichneten Zage und der Kontakt 33b legt nach links um. Hierdurch
wird über die Magnetspule 26 das Ventil 6 -gesc4lossen und der Regler 13 betätigt
nur noch das Wassereinzugsventil 7. . Saft- und Wa`ssereinzugsventil haben ein der
-Zucker=-konzentration der Füllmasse entsprechendes Öffnungsverhältnis. Zweckrn.üßig
wird der Durchflußquerschnitt des Ventils 7 im Verhältnis zu dem des Ventils 6 so
'groß ge-1:-ählt, 'daß der Wasserdurchfluß der Wassermenge entspricht, die bei voll
geöffnetem Ventil 6 in der durchfließenden Saftmenge enthalten ist. In diesem Fall
ändert sich die je Zeiteinheit in den Kochapparat eingeführte Wassermenge nicht,
<<renn vom Ventil 6 auf das Ventil 7 umgeschaltet wird. Es ist somit ge@.,ährlcistet,
daß der Zeitfähigkeitsregler die Übersättigung der Füllmasse auch bei Wechsel der
Stellorgane ohne Störung weiterführt..
Ein Anstieg des Niveaus
der Füllmasse ergibt sich nur beim Einziehen von Saft, da das Wasser im Kochapparat
verdampft wird. Die Relaisschaltung 27 arbeitet mit zwei verzögerten Relais C, D,
einem Wischrelais E und einem weiteren Relais P. Der Motor 29 erhält in der angezeigten
Stellung der Kontakte über den Regler 33 Strom und läuft solange bis das Zeitrelais
C anspricht, dessen Zeitkonstante z.B. zuischen 0,5 und 1,5 Sekunden einstellbar
ist.
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Die Relais C und D erhalten über die Leitung 35,'36
und den
Kontakt fi des Relais F Strom. ;°,'enn das Relai: C abgefallen ist, bleibt der Motor
29 stehen, und zwar so lange, bis das Relais D, das die Pausenzeit bestimmt, und
dessen Laufzeit zwischen 1,5 und 3 I.Tinuten einstellbar ist, anspricht.
Dann wird der Kontakt d geschlossen, das Wischrelais E spricht an und betätigt den
Kontakt e, das Relais F erhält Strom und öffnet seine Kontakte f1
und f2.
Hierdurch wird der Strcmfluß zu den Relais D und C unterbrochen und diese kehren
in die dargestellte Ausgangslage zurück. Der Zyklus kann jetzt von neuem beginnen.
Die Neigung des zeitlichen Anstieges der Spannung am Abgriff 30, d.h. die Neigung
der Programmkurve kann dadurch eingestellt werden, daß die Laufdauer der Zeitrelais
C und D verändert wird.
Die Relais !i und B haben die gleiche Funktion,,
die an Hand der Figur 1 erläutert wurde. In Fig. 3 ist eine Regelanordnung dargestellt,
die im t..esentlidhen mit der nä.ch Fig. 1 übereinstimmt, zusätzlich ist jedoch
noch ein Antrieb--motor 37 für die Einstelleinrichtung 15 vorgesehen. Dieser Antriebcnotor
wird von den Kontakten des Grenzwertmelders 20 betätigt. Er ist mit einstellbaren
unteren und oberen Endschaltern 38, 3.9 versehen. Mit dieserrEinrichtung soll erreicht
werden, daß bei Beginn des Kochvorganges der Sollwert für die Zeitfähigkeit an der
ginstellvorrichtung 15 (Fig. 1a9 Widerstand R3) auf einen gei"-ün: chten hohen Wert
selbsttätig eingestellt wird und daß dieser Fiert nach Vorliegen des maximalen Niveaus
auf einen unteren Grenzt"ert verringert wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß
die Zeitfähigkeit bis zur Unterbrechung des Kochvorganges auf einen zu geringen
Wert absinkt und die Zuckerlösung beim sogenannten ibkochvorgang zu dick wird. Sobald
der Kontakt 21 des Grenzi.ertrrelders 20 für den unteren Grenzwert schließt, wird
über das Relais A der Motor 37 eingeschaltet. Er läuft in seine obere Grenzlage-bis
der Endschalter 39 öffnet. Nach Ansprechen des Kontaktes 22 für den oberen Grenzwert
wird über das Relais B der Motor 37 üben den Kontakt 38 eingeschaltet.
Er
läuft bis zum Ansprechen des unteren Grenzkontaktes 38 und stellt den Sollwert für
die Zeitfähigkeit auf den ge@-;ünschten niedrigsten Wert ein, der beim Abschluß
des Kochvorganges vorliegen solle