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PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)在印度的全自動釜式蔗糖結(jié)晶生產(chǎn)線投入使用

1應用背景

蔗糖作為食糖的主要成分，由一分子葡萄糖的半縮醛羥基與一分子果糖的半縮醛羥基縮合脫水而成，在食品及調(diào)味品等行業(yè)中有著十分重要的用途。蔗糖普遍存在于植物界的葉、花、莖、種子及果實中，甘蔗、甜菜及槭樹汁中的蔗糖含量尤為豐富。

蔗糖生產(chǎn)目前大多采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝。隨著結(jié)晶過程的進行，糖漿粘度不斷變大，使得結(jié)晶受擴散控制，從而晶體生長緩慢；過飽和度的積累，加之擴散受粘度阻礙，致使體系中易發(fā)生二次成核現(xiàn)象，導致最終產(chǎn)品顆粒度分布大、細粉多；大量的二次成核現(xiàn)象，又導致體系粘度快速上升，進一步阻礙了結(jié)晶物料向晶面的擴散，使得體系小晶核進一步增加，粘度進一步增大，最終導致產(chǎn)品收率降低。正是基于以上難點，蔗糖的結(jié)晶工藝控制尤為重要，如何獲得高質(zhì)量的蔗糖晶體越來越受到蔗糖企業(yè)的關注。終產(chǎn)物的顆粒大小和粒度均勻性是衡量產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標。如何提升產(chǎn)品收率、縮短結(jié)晶時間、得到粒度均勻的產(chǎn)品、根據(jù)下游用戶的需求定制目標產(chǎn)品等等，也是蔗糖企業(yè)一直在思考的問題。

PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)能實現(xiàn)對蔗糖結(jié)晶過程的實時監(jiān)控，并可根據(jù)監(jiān)控結(jié)果實時調(diào)整工藝過程，從而得到高質(zhì)量的晶體產(chǎn)品。PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)是快速實現(xiàn)定制客戶顆粒度晶體產(chǎn)品的有效手段。

2芬蘭Pixact公司PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)在Balrampur Chini Mills Ltd投入使用

半自動反應釜始終無法擺脫手動操作的弊端，印度制糖公司Balrampur Chini Mills Ltd管理層做出了一個重要且有遠見的決定：他們將位于阿爾瓦爾的一個80噸的蔗糖間歇煮糖罐改造成了代化的全自動釜式蔗糖結(jié)晶生產(chǎn)線。

這套全自動釜式蔗糖結(jié)晶生產(chǎn)線上安裝了一套芬蘭Pixact公司的PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)，用于對煮糖過程進行監(jiān)控并達到自動控制的目的。PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)可以對蔗糖結(jié)晶過程的圖像和顆粒度進行實時監(jiān)測和分析，PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)可以提供高分辨晶體圖像、晶體顆粒度（Dv10、Dv50、Dv90等）、晶體顆粒數(shù)量、 晶體尺寸變異系數(shù)（CV）、MA 、晶體生長速率、晶體尺寸分布、晶體生長過程等重要信息。 

這是印度基于智能算法的現(xiàn)代化的全自動釜式蔗糖結(jié)晶生產(chǎn)線，可以在沒有人工干預的情況下自動控制整個反應釜的操作。只需要輸入幾個參數(shù)，如：煮糖類型、終點錘度和出料液位，之后的釜操作都是全自動的，直到釜卸料、并為下一次煮糖流程做好準備。經(jīng)過驗證，整套系統(tǒng)不僅煮糖時間明顯縮短，排放和能耗也明顯改善，給印度制糖公司Balrampur Chini Mills Ltd帶來了收益！

圖2  印度制糖公司Balrampur Chini Mills Ltd煮糖車間現(xiàn)場

3芬蘭Pixact公司PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)簡介

芬蘭Pixact公司PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)采用透射光原理設計，由儀器探頭末端發(fā)出激光透過測試樣品，由探頭另一端的高分辨率CCD相機接收透射光并對顆粒成像，對于微小顆粒也可以清晰成像，并保證圖像質(zhì)量。利用功能強大的圖像算法，分析圖像上每一個顆粒的輪廓，從而得到等效顆粒尺寸、顆粒尺寸分布、顆粒尺寸變化趨勢、顆粒形態(tài)、顆粒徑長比、顆粒生長速率等數(shù)據(jù)。

 

PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)專為在線結(jié)晶工藝過程而設計。它能在結(jié)晶過程、制劑過程等研發(fā)的各個階段提供實時在線的晶體圖像信息，這些直觀的圖像信息將大大縮短研發(fā)過程，并能使研發(fā)人員在原位環(huán)境中了解顆粒間的相互作用，對于結(jié)晶工藝控制起到非常關鍵的作用。

PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)的測試結(jié)果除了高分辨率的晶體圖像，還包括：自動生成的晶體數(shù)量變化趨勢、晶體尺寸變化趨勢、晶體顆粒度變化趨勢等多方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以幫助客戶準確判斷何時加入晶種以及避免二次成核等生產(chǎn)問題。

4 結(jié)論

PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)可以很好地監(jiān)控蔗糖的結(jié)晶過程。高分辨結(jié)晶過程圖像可以給出結(jié)晶釜中晶體形態(tài)的直觀信息，有助于理解結(jié)晶機理、優(yōu)化結(jié)晶工藝、及時發(fā)現(xiàn)二次成核、并進行工藝調(diào)整。晶體數(shù)量曲線可以監(jiān)控晶漿中的晶體數(shù)量，此信息對于晶種的加入時機判斷、晶種數(shù)量的確定非常有幫助；在不加晶種的情況下，PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)給出的自發(fā)成核晶體數(shù)量可以用于判斷補料時間點，這對于最終的晶體產(chǎn)品顆粒度有至關重要的作用。PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)實時給出的晶體顆粒度信息，可以幫助我們判斷晶體的生長情況、晶體尺寸是否滿足生產(chǎn)要求、還可以幫助我們判斷出料時間點。

PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)可用于優(yōu)化蔗糖的結(jié)晶過程，速度快，效率高，便于快速發(fā)現(xiàn)和快速解決工藝問題，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時，PCM結(jié)晶監(jiān)測系統(tǒng)還可用于監(jiān)控原料中的雜質(zhì)、優(yōu)化加晶種方案、控制二次成核、確定補料時間、監(jiān)控晶體顆粒度分布寬度、調(diào)整晶體顆粒度、判定出料時間等。功能性糖醇行業(yè)的多個國際都是我們的客戶。

北京海菲爾格科技有限公司是芬蘭Pixact、美國Remspec、德國ITA INSTRUMENTS、德國TEWS ELEKTRONIK、德國HENTSCHEL、德國proMtec Theisen等品牌在中國市場代理，從事國內(nèi)的市場推廣、應用指導、安裝調(diào)試、技術支持和售后服務等，滿足不同客戶和應用的需求。