0 前言

      在糖漿氣浮工藝中，糖漿體積流量的測量是非常重要的，因為它除了是均衡生產(chǎn)的基礎之外，其它輔料的需要量的計算和加入的控制也是以體積流量的數(shù)據(jù)為依據(jù)的。事實上，單純測量糖漿的體積流量，并以此計算和控制輔料的配比量僅僅是一種近似的處理方式。因為在氣浮中，輔料的添加量應以糖漿固溶物量為基準。所以，糖漿錘度的波動會造成實際上的物料配比的變化。因此，另一種考慮就是同時進行糖漿錘度的測定。

      本文從上述的考慮出發(fā)，闡述了糖漿錘度的測定對糖漿量與輔料的配比的控制、對氣浮過程中制泡量的控制以及糖漿加熱溫度的控制的正面作用，同時也討論了如何將質量流量計所測得的密度轉化為糖漿的錘度。

      1 錘度自動檢測在氣浮工藝中的作用

      在目前的糖漿氣浮控制中，所測量的糖漿量是體積流量，而糖漿的濃度則根據(jù)工藝的要求設定。這樣，在忽略糖漿濃度變化的前提之下，確定濃度的輔料的添加量便可簡化為恒定的體積配比[1]（糖漿體積與輔料體積的比值），由計算機根據(jù)糖漿量確定輔料應有的添加量并控制計量泵的輔料的泵送量。

      當糖漿的濃度在預定的濃度值左右波動時，恒定的體積配比是可以滿足氣浮工藝的要求的，但如果糖漿的濃度偏離預定值太大而且連續(xù)偏離的時間較長時，則會或多或少影響到氣浮工藝的效果。可見，較為理想的方法是改恒定的“體積配比”為“固溶物配比”，要實現(xiàn)這一目標的前提條件就是進行糖漿錘度的自動測量。

      除了“固溶物配比” 比“體積配比”更為合理之外，糖漿錘度的在線測定的另一更為顯著的作用是在于更好地控制糖漿的打泡量。在我們的氣浮工藝流程中（華南理工大學氣浮工藝）[2,3]，只有小部分的糖漿進入機械制泡機中。在其它條件固定時，氣浮的有效氣泡量是與進入制泡機中的糖漿量成正比的。在氣浮的操作過程中，影響制泡量多寡的因素之一就是糖漿的濃度。糖漿的濃度上升，會增大絮凝物上升的阻力，為了克服這一增加的阻力，需要增大絮凝顆粒的浮升能力。在我們的糖漿氣浮實施過程中體會到，當糖漿濃度過高而浮清糖漿的清度下降時，一個行之有效的處理辦法就是適當加大制泡量。

      如果采用在線錘度自動測定，可以將糖漿的錘度變化與制泡量的控制關聯(lián)起來，有利于及時、合理地調節(jié)制泡量，也有利于提高制泡量的量化管理及自控水平。

      錘度自動測定的另一個作用是可以按錘度的高低不同來控制糖漿氣浮前的加熱溫度，其目的同樣也是為了減少糖漿在高濃度時的顆粒氣浮阻力。

      可見，錘度自動在線檢測對糖漿氣浮的控制具有一定的積極意義，使用質量流量計是同時完成體積流量測量及流體密度測量的一種方法。通過討論不同的溫度下糖漿的密度與錘度的轉換計算，便可以解決糖漿的錘度測量問題。

      2 糖漿的密度與錘度的轉換

      使用質量流量計，可以在進行糖漿的體積流量測量的同時進行糖漿密度的測量，只要建立起糖漿密度與糖漿錘度之間的關聯(lián)式，也就完成了糖漿的錘度測量。

      根據(jù)文獻[4,5]提供的不同溫度下不同濃度的蔗糖容液的體積及在20℃下不同濃度的糖液的密度，可以整理出不同溫度下蔗糖溶液的錘度與密度的關系（見表1）。 

      對表1的數(shù)據(jù)進行回歸處理，得到糖漿在20℃時的錘度與在線測量的糖漿密度的關系式如下：

            BxR20℃＝2158 X [ρt+0.000385 X（t－20）1.1]4

式中：t——糖漿的在線溫度，℃；
         ρt——在線測定所得的糖漿密度，g/mL；
         BxR20℃——攝氏溫度20℃下的糖漿錘度。

      由公式（1），可將在線測得的糖漿密度轉化為糖漿錘度，并由此進行氣浮過程的自動控制。為了檢驗式（1）的計算結果與表1所提供的數(shù)據(jù)的誤差，現(xiàn)將由式1的反函數(shù)計算所得的不同條件下的糖漿密度與表1中的數(shù)據(jù)進行比較，結果繪于圖1中。

      從圖1可以看到，回歸式1的計算結果與表1的數(shù)據(jù)能很好地吻合，在低錘度時的誤差略微高些，但它遠離了生產(chǎn)正常的濃度范圍。另一方面，由于表1的數(shù)據(jù)是純糖液的數(shù)據(jù)，而在實際的生產(chǎn)過程中，糖液并非是純蔗糖溶液，也會因此造成一定的誤差，但可以在實際的應用過程中進行適當?shù)男Ｕ?/span>

      3 質量流量計控制制泡量的示例

      在氣浮中，糖漿的流量由測量和調節(jié)裝置進行控制，并將測得的糖漿流量的信號送回計算機控制中樞，計算機根據(jù)糖漿流量及預先設定的各種K值（各種輔料及進入制泡機的糖漿體積與糖漿總體積流量的比值），計算出不同物料應有的體積流量，并以此控制輔料的計量泵及進入制泡機的糖漿流量。未使用質量流量計時，測量的僅僅是糖漿的體積流量而忽略了其錘度的變化，所以，各種K值在設定之后就是一個固定不變的參數(shù)。

      在采用了質量流量計之后，情況則不相同。由于各種物料的K值是以某一的糖漿錘度基準（例如60°Bx）來設定的，它必須根據(jù)測得的糖漿錘度變化進行調整。所以，在操作過程中，K值是一個不斷變化的參數(shù)，它隨糖漿錘度的上升而增大，隨糖漿錘度的下降而減小。

      以制泡量的控制為例（見圖2），主糖漿管路上和進入制泡機的分管路上的流量測量及控制裝置分別由圖2中的編號1、2表示，它們是由調節(jié)閥、流量計和調節(jié)器組成。其中，主管路上的流量計為質量流量計，它即可以同時送出糖漿的體積流量和糖漿的密度的信號。

      裝置二根據(jù)設定的流量要求，對糖漿流量進行控制。同時，把測得的糖漿體積流量及密度信號傳送到計算機控制中樞，計算機依據(jù)糖漿的溫度及密度，計算出糖漿的錘度，并依據(jù)糖漿的錘度對原設定的制泡糖漿量的K值進行調整，使K值按規(guī)定的關系模式隨錘度的增加而增加，隨錘度的降低而降低。計算機控制中樞再將不斷變化的總糖漿流量及K值信號傳送到控制裝置2，控制進入制泡機的糖漿量。這樣，當糖漿濃度上升時，K值加大，糖漿進入制泡機的比例增大，有效氣泡量也隨著增加，這有利于克服糖漿濃度上升所增加的顆粒浮升阻力，維持良好的氣浮清凈效果。

      4 討論與小結

      以質量流量計進行糖漿錘度的在線測量，并以錘度參與過程控制，這對提高氣浮效果具有積極的作用，前面對此已有論述。那么，是否采用這種方式，還必須考慮如下的幾個因素。

      首先要考慮質量流量計的準確度和靈敏度。如果質量流量計的密度測量值有0.01的偏差，所得的錘度會則有1～2°BX的偏差；其次，流量計要有必要的靈敏度，因為，即使錘度有較大的變化，糖液的密度變化也是很小的，如果流量計未能反映出流體的細小密度變化，也難以滿足要求。因此，對質量流量計的高要求以及質量流量計的費用是一個應考慮的問題。

      實際上，氣浮的工藝具有一定的適應彈性，小幅度的錘度波動并不會對氣浮的效果造成明顯的影響。只要糖液錘度的變化控制在合理、正常的范圍之內，一般的體積流量計已能滿足生產(chǎn)的需要。對于大幅度的濃度波動，抓好管理，穩(wěn)定好蒸發(fā)的粗糖漿錘度及回溶糖漿錘度，比采用質量流量計更為重要。