Центрифуга періодичної дії з пристроєм керування промиванням і спосіб управління зазначеною центрифугою

Реферат: Спосіб управління роботою центрифуги періодичної дії містить етапи, які: а) забезпечують центрифугу (1) барабаном (2) центрифуги, заповненим наповнювачем (9); b) забезпечують роботу барабана (2) центрифуги в режимі центрифугування; с) визначають оптичну щільність наповнювача (9) шляхом знаходження коефіцієнта екстинкції, що характеризує зазначену оптичну щільність; d) забезпечують одержання коефіцієнта екстинкції в реальному часі; e) знаходять, залежно від коефіцієнта екстинкції, поточний ступінь сушіння наповнювача (9); f) запускають промивання наповнювача (9), виходячи з поточного ступеня сушіння наповнювача, отриманого за допомогою коефіцієнта екстинкції, в момент часу, коли для промивання потрібна мінімальна кількість промивальної рідини. UA 105225 C2 (12) UA 105225 C2 UA 105225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується центрифуги періодичної дії для поділу кристалічної суспензії на тверду і рідку фази і до способу управління роботою зазначеної центрифуги за допомогою пристрою управління промиванням. Центрифуга періодичної дії є відомим пристроєм, що використовується для поділу кристалічної суспензії на тверду і рідку фази при виробництві продуктів харчування. Наприклад, проміжним продуктом при обробці цукрового очерету і цукрових буряків є рідка суспензія, при цьому поділ зазначених проміжних продуктів на тверду і рідку фази виконують щодо окремих завантажень послідовних робочих етапів з використанням центрифуги періодичної дії. Центрифуга періодичної дії містить барабан, на початку кожного робочого етапу заповнюється в якості наповнювача кристалічної суспензією, при цьому швидкість обертання центрифуги складає від 100 до 250 об/хв. По завершенні заповнення барабана центрифуги до заданої кількості наповнювача, центрифугу розганяють до швидкості обертання в діапазоні від 980 до 1500 об/хв. Вказану швидкість підтримують до отримання необхідного ступеня сушіння наповнювача. Потім швидкість обертання центрифуги знову зменшують і за допомогою очищаючого пристрою витягують наповнювач з барабана. Зазначений робочий етап завершують після очищення барабана центрифуги, і на наступному робочому етапі нову порцію кристалічної суспензії завантажують в барабан, центрифугують і витягають. Під час центрифугування кристали кристалічної суспензії промивають підходящим для промивання засобом, наприклад патокою, водою або парою. Як правило, промивання виконують постійним потоком промивної рідини, розбризкується на вільну поверхню наповнювача протягом заданого проміжку часу. Таким чином для кожного завантаження забезпечують сталість додавання кількості промивальної рідини і, відповідно, кількості кристалів, які розчиняються за один робочий етап. Розчинені кристали знову піддають кристалізації з використанням енергії на наступному робочому етапі. В результаті роботи центрифуги періодичної дії з розділення кристалічної суспензії на тверду і рідку фази відбуваються зміни консистенції кристалічної суспензії, при цьому для кожного завантаження бажано забезпечувати відповідну установку моменту часу промивання та кількості промивальної рідини. Зазвичай технічний персонал, що обслуговує центрифугу, виконує зазначену установку вручну для кожного завантаження, керуючись емпіричними оцінками. Завданням даного винаходу є створення центрифуги періодичної дії для поділу кристалічної суспензії на тверду і рідку фази і способу управління роботою центрифуги періодичної дії, що забезпечують мінімізацію кількості промивальної рідини, необхідної для промивання і, відповідно, оптимізацію поділу як з виробничої, так і з економічної точок зору. Заявлена центрифуга періодичної дії для поділу кристалічної суспензії на тверду і рідку фази містить барабан центрифуги, що заповнюється в якості наповнювача заданою кількістю кристалічної суспензії, спектрофотометр, що забезпечує визначення екстинкції наповнювача під час роботи центрифуги, а також пристрій керування промиванням, яка отримує в реальному часі від спектрофотометра поточне значення екстинкції наповнювача і, залежно від поточного значення екстинкції, що визначає поточну ступінь сушки наповнювача, при цьому передбачено, що пристрій управління промиванням запускає промивання наповнювача, виходячи з поточного ступеня сушіння наповнювача, в момент часу, коли для промивання наповнювача потрібна мінімальна кількість промивної рідини. Заявляється спосіб управління роботою центрифуги періодичної дії містить наступні етапи: а) забезпечують центрифугу барабаном центрифуги, заповнена наповнювачем; b) забезпечують роботу барабана центрифуги в режимі центрифугування; с) визначають екстинкцію наповнювача шляхом визначення коефіцієнта екстинкції, що характеризує зазначену екстинкцію; d) забезпечують одержання коефіцієнта екстинкції в реальному часі; e) визначають, залежно від коефіцієнта екстинкції, поточну ступінь сушки наповнювача; f) запускають промивання наповнювача, виходячи з поточного ступеня сушіння наповнювача, одержаної з використанням коефіцієнта екстинкції, в момент часу, коли для промивання наповнювача (9) потрібна мінімальна кількість промивальної рідини. Заявляється перевага центрифуги періодичної дії і заявляється спосіб управління роботою зазначеної центрифуги є високий вихід кристалів при підтримці стабільно високої якості одержуваного продукту. Крім того, заявляються центрифуга періодичної дії і спосіб, який забезпечує можливість надійного управління центрифугою, оскільки момент часу, відповідний запуску промивання, заданий таким чином, щоб ще на початку промивання забезпечити достатнє просочування наповнювача промивної рідиною, із запобіганням тим самим критичного вібраційного стану при роботі центрифуги. 1 UA 105225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У кращому варіанті кристалічна суспензія є суспензією кристалів цукру, при цьому в якості критерію для запуску промивання наповнювача використано зсув кольору світла, відбитого від поверхні наповнювача, в сторону синьої частини спектра. У кращому варіанті спектрофотометр містить фотоприймальний пристрій, призначений для реєстрації світла, відбитого від поверхні наповнювача і має довжину хвилі переважно в діапазоні від 420 до 560 нм, переважніше 480 нм. При цьому фотоприймальний пристрій переважно містить фоторезистор, або фототранзистор, або фотодіод, а також RGB-датчик кольору. Крім того, спектрофотометр переважно містить джерело світла, призначене для опромінення поверхні наповнювача, так щоб при опроміненні поверхні наповнювача світлом, випромінюваним вказаним джерелом світла, поверхня відображала світло, реєстроване фотоприймальним пристроєм, причому довжина хвилі світла, випромінюваного вказаним джерелом світла, переважно знаходиться в діапазоні від 420 до 560 нм, особливо переважно 480 нм. При цьому джерело світла переважно містить світловипромінюючий діод або лазер. Пристрій управління промиванням переважно виконаний таким чином, щоб пристрій управління промиванням запускав промивання наповнювача в момент часу, коли фотоприймальний пристрій реєструє різке збільшення сили світла в діапазоні довжин хвиль від 420 до 560 нм, переважно 480 нм. Спектрофотометр переважно розміщується постійно в барабані центрифуги, зовні наповнювача. Крім того, бажано забезпечити нерухомість спектрофотометра щодо осі обертання і обертового руху барабана центрифуги або обертання спектрофотометра разом з барабаном центрифуги. Переважно, прикріпити спектрофотометр до поздовжнього кінця стійки, розташованого разом зі спектрофотометром всередині барабана центрифуги паралельно осі обертання зазначеного барабана. Крім того, бажано виконати спектрофотометр з матеріалу, що не містить скла, і/або виконати з можливістю використання при робочій температурі до 85 °C. Стосовно заявленого способу управління роботою центрифуги періодичної дії, в кращому варіанті кристалічна суспензія є суспензію кристалів цукру, при цьому зазначений спосіб переважно містить наступні додаткові етапи: використання в якості критерію для запуску промивання наповнювача зсув кольору світла, відбитого від поверхні наповнювача, в сторону синьої частини спектра; опромінення поверхні наповнювача відбиваним від вказаної поверхні і реєструється світлом, що є білим і/або синім світлом з довжиною хвилі переважно від 420 до 560 нм, особливо переважно 480 нм. Переважно виконувати запуск промивання наповнювача в той момент часу, коли фотоприймальний пристрій реєструє різке збільшення сили світла в діапазоні довжин хвиль від 420 до 560 нм, переважно 480 нм. Переважно задавати тривалість промивання в залежності від товщини шару наповнювача на момент запуску промивання. Якщо центрифугу періодичної дії використовують для розділення суспензії кристалів цукру на тверду і рідку фази, на початку центрифугування наповнювач має коричневий колір, при цьому світло, відбите від поверхні наповнювача, не містить або містить лише мале число хвиль синього кольору. Якщо наповнювач, що знаходиться в цьому стані, опромінити синім світлом, наповнювач майже повністю поглине синє світло, і яскравість відбитого світла буде слабкою. Отже, фотоприймальний пристрій, що реєструє відбите світло, сприйматиме наповнювач в якості темного об'єкта. Під час подальшої роботи центрифуги буде зростати ступінь сушки наповнювача, при цьому по досягненні певної міри сушіння наповнювача відбудеться зсув кольору в сторону синьої частини спектра. Як результат, з моменту часу, відповідної зміни кольору, у відбитому світлі істотно збільшиться частка хвиль синього кольору. При цьому фотоприймальний пристрій, що реєструє відбите синє світло, реагує відповідним чином і сприймає наповнювач в якості освітленого об'єкта. Перевагою є те, що момент часу, що відповідає зміні кольору наповнювача і залежить від консистенції наповнювача, можна фіксувати фотоприймальний пристрій від завантаження до завантаження, і на цій підставі встановлювати його таким чином, щоб це дозволяло запускати промивання наповнювача в момент часу, коли для промивання наповнювача потрібна мінімальна кількість промивальної рідини. Оскільки запуск промивання переважно відбувається при наявності зміни кольору, пристрій управління промиванням регулює час запуску промивання і кількість промивання та рідини відповідно до консистенції наповнювача. Якщо поставити тривалість промивання в залежність від товщини шару, утвореного наповнювачем в барабані центрифуги, кількість промивання та рідини буде оптимально узгоджено з кількістю наповнювача. При поділі на тверду і рідку фазу можна отримувати однорідну якість цукру відповідно до заданої якості продукту. Крім цього, реєстрація зміни кольору в барабані центрифуги покращує можливості регулювання поділу відтоків на зелений відтік (тобто відтік патоки до зміни кольору) і білий відтік (тобто відтік патоки після зміни кольору). 2 UA 105225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Нижче наведений опис одного з кращих варіантів здійснення центрифуги періодичної дії, проілюстровані схематичним супровідним кресленням. На фіг. показаний поздовжній розріз варіанту втілення заявленої центрифуги. Як показано на фіг. , центрифуга 1 містить барабан 2 центрифуги. На фіг. вісь 3 обертання барабана 2 центрифуги проходить вертикально і збігається з віссю симетрії барабана 2 центрифуги. Крім того, барабан 2 центрифуги додатково містить вал 4, використовуваний для приведення барабана 2 центрифуги в обертання і жорстко прикріплений до втулки 5, на якій змонтований барабан 2 центрифуги. На втулці 5 розміщений розпилювач 6, виконаний у вигляді конічної поверхні, яка виступає назовні від втулки 5 в радіальному напрямку. При цьому барабан 2 центрифуги утворений циліндричною стінкою 7 і кришкою 8 поверх циліндричної стінки 7. Внутрішня частина барабана 2 центрифуги заповнена наповнювачем 9, розподіленим рівномірним шаром по циліндричній стінці 7 в результаті дії відцентрових сил, обумовлених обертанням барабана 2 зі швидкістю центрифугування під час роботи центрифуги 1. Як результат, на наповнювачі 9 утворюється звернена радіально всередину вільна поверхня 10, що збігається з уявним циліндром, розташованим симетрично навколо осі 3 обертання. Джерело 11 світла і фотоприймальний пристрій 12 розміщені в барабані 2 центрифуги в межах радіусу вільної поверхні 10 наповнювача 9. Джерело 11 світла і фотоприймальний пристрій 12 займають однакове радіальне положення щодо осі 3 обертання і віддалені від осі 3 обертання на задану відстань. Промінь 13 світла, що випромінюється джерелом 11 світла, що проходить в точку 14 на вільній поверхні 10 наповнювача 9, відбивається від неї у вигляді променя світла 15 і досягає фотоприймальний пристрій 12. Відстань між джерелом 11 світла і фотоприймальний пристрій 12, кут падіння променя 13 в точку 14 і відповідно кут відбиття променя 15 світла в точці 14 узгоджені між собою таким чином, що відбитий промінь 15, спочатку є променем 13, досягає фотоприймального пристрою 12. Як стійкої опори для джерела 11 світла і фотоприймального пристрою 12 на кришці кожуха (не показаний), навколишнього барабана 2 центрифуги, розміщена стійка 16, яка виступає у внутрішню частину барабана 2 центрифуги і на якій закріплене зазначене джерело 11 світло і фотоприймальний пристрій 12. При центрифугуванні суспензії кристалів цукру центрифугу 1 зазначену суспензію завантажують в барабан 2 центрифуги. Після заповнення барабан 2 центрифуги приводять в обертання зі швидкістю центрифугування, при якій відбувається розподіл наповнювача 9 шаром рівної товщини по циліндричній стінці 7, з утворенням тим самим вільної поверхні 10 наповнювача. Під час центрифугування відбувається видалення вологи з наповнювача 9, відповідно постійно збільшується ступінь сушки наповнювача 9. На початку центрифугування наповнювач 9 має коричневий колір. Джерело 11 світла опромінює вільну поверхню 10 променем світла 13, який є синім світлом і відображається в точці 14 у вигляді променя 15 світла. При цьому на початку центрифугування відбитий промінь світла 15 має дуже малу інтенсивність, оскільки поверхня 10 не відбиває синє світло або майже не відбиває синє світло. У процесі дискретного центрифугування здійснюється зміна консистенції наповнювача 9, приводить до того, що після отримання в наповнювачі 9 визначеної частки сухої речовини відбувається зміна кольору, що супроводжується стрибкоподібним зростанням яскравості відображеного променя 15 світла. Фотоприймальний пристрій 12 безперервно вимірює інтенсивність відбитого променя світла 15, відповідно фотоприймального пристрою 12 фіксує збільшення яскравості відображеного променя 15, що виникає при зміні кольору. Як тільки фотоприймальний пристрій 12 фіксує суттєве збільшення яскравості, пристрою управління промиванням (не показано, розташоване зовні барабана 2 центрифуги) посилають відповідний сигнал у вигляді керуючого сигналу, що запускає промивання промивною рідиною наповнювача в барабані 2 центрифуги. Таким чином, після досягнення певної частки сухої речовини в наповнювачі 9, супроводжується зміною кольору, відбувається запуск промивання промивної рідиною. Крім того, джерело 11 світла і фотоприймальний пристрій 12 виконані з можливістю визначення ними радіальної відстані від джерела відповідно 11 світла і фотоприймального пристрою 12 до вільної поверхні 10 наповнювача. Товщину і обсяг наповнювача 9 можна визначити на основі відомого внутрішнього діаметра циліндричної стінки 7 барабана 2 і дійсної відстані від джерела відповідно 11 світла і фотоприймального пристрою 12 до вільної поверхні 10 наповнювача. Залежно від обсягу наповнювача 9 вибирають кількість промивальної рідини, що використовується на одне завантаження, причому кількість промивної рідини можна регулювати зміною тривалості додавання промивної рідини, за умови, що заданий постійний потік промивної рідини. Таким чином забезпечено оптимальне узгодження моменту запуску промивання та кількості промивальної рідини зі змінною від завантаження до завантаження 3 UA 105225 C2 консистенцією наповнювача 9, при цьому забезпечено вихід кристалів цукру при бажаній якості наповнювача і постійно високій якість одержуваного цукрового продукту. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Центрифуга періодичної дії для поділу кристалічної суспензії на тверду і рідку фази, що містить: барабан (2) центрифуги, що заповнюється наповнювачем (9) із заданою кількістю кристалічної суспензії; спектрофотометр (11, 12), який забезпечує визначення екстинкції наповнювача (9) під час роботи центрифуги (1); і пристрій керування промиванням, що отримує в реальному часі поточне значення екстинкції наповнювача (9) від спектрофотометра (11, 12) і, залежно від поточного значення екстинкції, що визначає поточний ступінь сушіння наповнювача (9), при цьому пристрій керування промиванням запускає промивання наповнювача (9), виходячи з поточного ступеня сушіння наповнювача (9), в момент часу, коли для промивання наповнювача (9) потрібна мінімальна кількість промивальної рідини. 2. Центрифуга за п. 1, яка відрізняється тим, що кристалічна суспензія є суспензією кристалів цукру, причому як критерій для запуску промивання наповнювача (9) використано зсув кольору світла (15), відбитого від поверхні (10) наповнювача (9), в сторону синьої частини спектра. 3. Центрифуга за будь-яким з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що спектрофотометр (11, 12) містить фотоприймальний пристрій (12), призначений для реєстрації світла (13), відбитого від поверхні (10) наповнювача (9) і має довжину хвилі переважно в діапазоні від 420 до 560 нм, переважніше 480 нм. 4. Центрифуга за п. 3, яка відрізняється тим, що фотоприймальний пристрій (12) містить фоторезистор або фототранзистор, або фотодіод, а також RGB-датчик кольору. 5. Центрифуга за будь-яким з пп. 3, 4, яка відрізняється тим, що спектрофотометр містить джерело (11) світла, призначене для опромінення поверхні (10) наповнювача (9), так щоб при опроміненні поверхні (10) наповнювача (9) світлом (13), випромінюваним джерелом (11) світла, поверхня (10) відбивала світло (15), зареєстроване фотоприймальним пристроєм (12), причому довжина хвилі світла (13), випромінюваного джерелом (11) світла переважно знаходиться в діапазоні від 420 до 560 нм, переважніше 480 нм. 6. Центрифуга за п. 5, яка відрізняється тим, що джерело (11) світла містить світловипромінюючий діод або лазер. 7. Центрифуга за будь-яким з пп. 3-6, в якій пристрій керування промиванням виконано таким чином, щоб пристрій керування промиванням здійснював запуск промивання наповнювача (9) в момент часу, коли фотоприймальний пристрій (12) реєструє різке збільшення сили світла в діапазоні довжин хвиль від 420 до 560 нм, переважно 480 нм. 8. Центрифуга за будь-яким з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що спектрофотометр (11, 12) розміщений всередині барабана (2) центрифуги, постійно зовні наповнювача (9). 9. Центрифуга за будь-яким з пп. 1-8, в якій під час роботи центрифуги (1) забезпечена нерухомість спектрофотометра (11, 12) щодо осі (3) обертання і обертового руху барабана (2) центрифуги або його обертання разом з барабаном (2) центрифуги. 10. Центрифуга за будь-яким з пп. 1-9, яка відрізняється тим, що спектрофотометр (11, 12) закріплений на поздовжньому кінці стійки (16), що розташований разом зі спектрофотометром (11, 12) усередині барабана (2) центрифуги паралельно осі (3) обертання барабана (2) центрифуги. 11. Центрифуга за будь-яким з пп. 1-10, яка відрізняється тим, що спектрофотометр (11, 12) виконаний з матеріалу, що не містить скла, і/або виконаний з можливістю використання при робочій температурі до 85 °C. 12. Спосіб управління роботою центрифуги за будь-яким з пп. 1-11, що містить наступні етапи: a) забезпечують центрифугу (1) барабаном (2) центрифуги, заповненим наповнювачем (9); b) забезпечують роботу барабана (2) центрифуги в режимі центрифугування; c) визначають екстинкції наповнювача (9) шляхом визначення коефіцієнта екстинкції, що характеризує зазначені екстинкції; d) забезпечують одержання коефіцієнта екстинкції в реальному часі; e) визначають, залежно від коефіцієнта екстинкції, поточний ступінь сушіння наповнювача (9); f) запускають промивання наповнювача (9), виходячи з поточного ступеня сушіння наповнювача, отриманого з використанням коефіцієнта екстинкції, в момент часу, коли для промивання наповнювача (9) потрібна мінімальна кількість промивальної рідини. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що кристалічна суспензія є суспензією кристалів цукру, а спосіб містить етап, який передбачає, що як критерій для запуску промивання 4 UA 105225 C2 5 10 використовують зсув кольору світла (15), відбитого від поверхні (10) наповнювача (9), в сторону синьої частини спектра. 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що містить етап, який передбачає, що поверхню (10) наповнювача (9) опромінюють світлом (13), в результаті чого поверхня (10) відображає реєстроване світло (15), що є білим і/або синім світлом з довжиною хвилі переважно від 420 до 560 нм, переважніше 480 нм. 15. Спосіб за будь-яким з пп. 13-14, який відрізняється тим, що запуск промивання наповнювача виконують в момент часу, коли фотоприймальний пристрій (12) реєструє різке збільшення сили світла в діапазоні довжин хвиль від 420 до 560 нм, переважно 480 нм. 16. Спосіб за будь-яким з пп. 12-15, в якому тривалість промивання задають в залежності від товщини шару наповнювача (9) на момент запуску промивання. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5