Pomiary w czasie rzeczywistym w cukrowniach

1. Skład buraków

Buraki dostarczane do cukrowni zawierają dużo zanieczyszczeń w postaci: kamieni, ziemi, cienkich korzeni, liści, chwastów itp.

W trakcie tzw. "mokrego transportu" ze składowisk dzięki specjalnym urządzeniom, takim jak łapacze kamieni i łapacze zanieczyszczeń lekkich, usuwane są kamienie i liście.

Wszelkie zanieczyszczenia oddziałują niekorzystnie na pracę urządzeń fabrycznych. Tępią noże, wycierają łożyska, zatykają ostrza noży - w efekcie pogarszają jakość krajanki. Zła jakość krajanki powoduje zakłócenia w ekstraktorze i zwiększa straty cukru w wysłodkach.  W celu zapewnienia optymalnych parametrów krajanki do późniejszych etapów produkcji niezbędny jest między innymi: pomiar poziomu w zbiorniku z burakami i pomiar przepływu wody służącej do ich mycia.

2. Dyfuzor

Otrzymywanie soku dyfuzyjnego polega na ekstrakcji (wydobyciu) cukru z krajanki buraczanej w procesie dyfuzji, czyli wyrównywania stężenia cukru między sokiem komórkowym buraków a wodą, a następnie sokiem wysładzającym (woda i wyekstrahowany cukier). W procesie ekstrakcji zastosowany jest przeciwprąd wody i krajanki. Ilość soku przepływającego przez ekstraktor ciągły musi być dostatecznie duża, aby zachować wystarczającą różnicę stężeń między krajanką, a przepływającym sokiem. W celu zapewniania poprawnego procesu w cukrowniach prowadzi się miedzy innymi pomiar wilgotności wysłodków oraz pomiar stężenia cukru na różnych etapach procesu dyfuzji.

3. Defekator

Ze względu na dużą zawartość niecukrów w soku surowym – wykrystalizowanie bezpośrednie z niego cukru jest utrudnione. Sok surowy jest lekko kwaśny i wymaga zalkalizowania, gdyż przy jego ogrzaniu do temp. 50^°C wystąpiłaby inwersja cukru. Sok surowy zawiera zawiesinę miazgi, a po ogrzaniu wypada z soku zawiesina skoagulowanych białek. Oddzielenie tych zawiesin przez bezpośrednie odfiltrowanie jest trudne i niezupełne. Właściwości soku można poprawić przez odpowiednie oczyszczenie chemiczne, polegające na usunięciu z soku surowego całej ilości miazgi i części niecukrów koloidowych. Wapno dodane do soku powoduje wydzielenie części niecukrów w postaci zawiesiny.  Kontrola procesu nawapniania obejmuje sprawdzenie czasu jego trwania, temperatury soku napływającego, gęstości mleka wapiennego, zawartości wolnego wapna w mleku wapiennym oraz alkaliczności nie cedzonego soku nawapnionego.

4. Piec wapienny

Piec wapienny przeznaczony jest do wypału kamienia wapiennego. To w nim rozpoczyna się proces wytwarzania składników, które w dalszym procesie technologicznym zostaną wykorzystane do produkcji cukru.

Na tym etapie od aparatury wymagana jest odporność na wysokie temperatury, zapylenie i inne niesprzyjające warunki aplikacyjne.

Do najczęściej prowadzonych pomiarów w piecu należą: pomiar poziomu, pomiar przepływu i analiza składu gazu saturacyjnego.

5. Saturator

Zabieg nasycania nawapnionego soku dwutlenkiem węgla CO₂ jest nazywany powszechnie saturacją. Podczas tego zabiegu wydziela się nierozpuszczalny w soku węglan wapnia CaCO₃ oraz zmniejsza się alkaliczność soku. Obecnie uważa się, że poprawniejszą nazwą saturacji jest węglanowanie.

Na tym etapie procesu niezbędny jest miedzy innymi ciągły monitoring stężenia cukru.

6. Błotniarka

W cukrowni, błotniarka (często nazywana również zagęszczaczem błota saturacyjnego lub osadnikiem) to kluczowe urządzenie, gdzie następuje oddzielenie błota saturacyjnego (czyli osadu wytrąconego podczas saturacji) od oczyszczonego soku. Innymi słowy, błotniarka to miejsce, gdzie następuje sedymentacja i zagęszczanie stałych zanieczyszczeń po procesach defekacji i saturacji.

Pomiary w błotniarce służą przede wszystkim kontroli efektywności sedymentacji i zagęszczania błota, co ma bezpośredni wpływ na wydajność i jakość produkcji cukru.

7. Wyparki

Barwa soku gęstego ma bezpośrednie przełożenie na barwę cukru gotowego. Pomiar barwy soku gęstego jest więc fundamentalnym narzędziem kontroli jakości w cukrowni i wykonuje się go zazwyczaj po wyparowaniu soku rzadkiego, czyli na wyjściu z wyparki. Pozwala na bieżącą ocenę efektywności procesów oczyszczania i zagęszczania, minimalizację powstawania barwników oraz zapewnienie, że produkowany cukier będzie spełniał wysokie standardy jakościowe i barwne.

8. Kocioł pary wodnej

Kotły parowe to naczynia ciśnieniowe, których zadaniem jest wytwarzanie pary wodnej o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego. Para ta jest użytkowana na zewnątrz kotła jako czynnik roboczy w turbinach parowych oraz dla celów grzewczych w procesach technologicznych. Bezpieczeństwo procesu produkcji pary wodnej wymaga jego ciągłego monitorowania. W celu kontroli procesu w kotłach niezbędne jest prowadzenie pomiaru przepływu pary wodnej.

9. Warniki - krystalizacja

Podgęszczanie soku ma na celu doprowadzenie go do stanu nasycenia, a następnie przesycenia cukrem. Podgęszczanie i krystalizacja odbywa się w urządzeniach zwanych warnikami. Warnik to wyparka jednodziałowa, pracująca okresowo, pod zmniejszonym ciśnieniem, uzyskanym w wyniku współdziałania skraplacza z pompą próżniową.

10. Wirówki

Uzyskana gotowa cukrzyca, składająca się z kryształów (65%) i syropu międzykryształowego (35%) jest podawana kolejnym czynnościom, tj. oddzieleniu syropu i wybieleniu kryształów cukru. Cukrzyca spływa z warnika do mieszadła (mieszalnika) cukru, stanowiącego zbiornik z półokrągłym dnem. Wewnątrz jest umocowany poziomy wał, na którym jest zamocowana spiralna taśma, mieszająca cukrzycę. Mieszanie cukrzycy i utrzymywanie jej w ruchu zapobiega osadzaniu się kryształów i łączeniu się ich w duże bryły, co uniemożliwiłoby kolejną czynność – wirowanie.

11. Suszarnia

Suszenie, segregowanie i magazynowanie cukru białego są to czynności, które mają na celu utrwalenie krystalicznego cukru, aby mógł być magazynowany przez dłuższy okres. Podstawową czynnością jest wysuszenie do zawartości 0,03÷0,05% wody i ochłodzenie do temp. poniżej 30°C.

Następnie cukier poddaje się segregowaniu, polegającym na oddzieleniu grudek i zlepów krystalicznych, a także rozsegregowaniu według wielkości.

Posegregowany cukier kieruje się do zasobników, stanowiących przejściowy magazyn, przed dalszymi czynnościami.

12. Silosy

W nowoczesnych cukrowniach częściej stosuje się magazynowanie cukru białego w dużych silosach, betonowych lub metalowych, mających wysokość do 30 m i średnicę do 50 m, a ich pojemność  sięga 10÷20 tys. Ton. Silosy wyposażone są w mechaniczne urządzenia do rozładunku. W celu kontroli ilości składowanego w silosie cukru niezbędny jest pomiar jego poziomu. 

13. Kontrola procesów innych

Każdy zakład przemysłowy jest inny, unikalny pod względem technologii, wykorzystywanych surowców, zużywanych mediów, charakterystyki procesów produkcyjnych. Pomimo tej różnorodności, istnieją obszary wspólne dla wielu zakładów przemysłowych. Niezależnie od branży, wiele zakładów wykorzystuje bowiem te same media, użytkuje podobne maszyny, urządzenia i instalacje oraz prowadzi analogiczne procesy. Podobne są także cele - oszczędność zużycia energii i transformacja energetyczna, redukcja zużycia surowców, minimalizacja ryzyka awarii, zapewnienie bezpieczeństwa. W tych wszystkich procesach i zadaniach często kluczową rolę odgrywają nowoczesne rozwiązania kontrolne i pomiarowe.