在線結晶監測系統安裝于印度的全自動釜式蔗糖結晶生產線

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，在食品及調味品等行業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。

蔗糖生產目前大多采用蒸發結晶工藝。隨著結晶過程的進行，糖漿粘度不斷變大，使得結晶受擴散控制，從而晶體生長緩慢；過飽和度的積累，加之擴散受粘度阻礙，致使體系中易發生二次成核現象，導致最終產品顆粒度分布大、細粉多；大量的二次成核現象，又導致體系粘度快速上升，進一步阻礙了結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，最終導致產品收率降低。正是基于以上難點，蔗糖的結晶工藝控制尤為重要，如何獲得高質量的蔗糖晶體越來越受到蔗糖企業的關注。終產物的顆粒大小和粒度均勻性是衡量產品品質的重要指標。如何提升產品收率、縮短結晶時間、得到粒度均勻的產品、根據下游用戶的需求定制目標產品等等，也是蔗糖企業一直在思考的問題。

PCM結晶監測系統能實現對蔗糖結晶過程的實時監控，并可根據監控結果實時調整工藝過程，從而得到高質量的晶體產品。PCM結晶監測系統是快速實現定制客戶顆粒度晶體產品的有效手段。

2芬蘭Pixact公司PCM結晶監測系統在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一代化的全自動釜式蔗糖結晶生產線。

這套全自動釜式蔗糖結晶生產線上安裝了一套芬蘭Pixact公司的PCM結晶監測系統，用于對煮糖過程進行監控并達到自動控制的目的。PCM結晶監測系統可以對蔗糖結晶過程的圖像和顆粒度進行實時監測和分析，PCM結晶監測系統可以提供高分辨晶體圖像、晶體顆粒度（Dv10、Dv50、Dv90等）、晶體顆粒數量、 晶體尺寸變異系數（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。 

這是印度套基于智能算法的現代化的全自動釜式蔗糖結晶生產線，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，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。經過驗證，整套系統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煮糖車間現場

3芬蘭Pixact公司PCM結晶監測系統簡介

芬蘭Pixact公司PCM結晶監測系統采用透射光原理設計，由儀器探頭末端發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、顆粒徑長比、顆粒生長速率等數據。

PCM結晶監測系統專為在線結晶工藝過程而設計。它能在結晶過程、制劑過程等研發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過程，并能使研發人員在原位環境中了解顆粒間的相互作用，對于結晶工藝控制起到非常關鍵的作用。

PCM結晶監測系統的測試結果除了高分辨率的晶體圖像，還包括：自動生成的晶體數量變化趨勢、晶體尺寸變化趨勢、晶體顆粒度變化趨勢等多方面的數據，這些數據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問題。 

4 結論

PCM結晶監測系統可以很好地監控蔗糖的結晶過程。高分辨結晶過程圖像可以給出結晶釜中晶體形態的直觀信息，有助于理解結晶機理、優化結晶工藝、及時發現二次成核、并進行工藝調整。晶體數量曲線可以監控晶漿中的晶體數量，此信息對于晶種的加入時機判斷、晶種數量的確定非常有幫助；在不加晶種的情況下，PCM結晶監測系統給出的自發成核晶體數量可以用于判斷補料時間點，這對于最終的晶體產品顆粒度有至關重要的作用。PCM結晶監測系統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要求、還可以幫助我們判斷出料時間點。

PCM結晶監測系統可用于優化蔗糖的結晶過程，速度快，效率高，便于快速發現和快速解決工藝問題，有助于提高產品質量的穩定性。同時，PCM結晶監測系統還可用于監控原料中的雜質、優化加晶種方案、控制二次成核、確定補料時間、監控晶體顆粒度分布寬度、調整晶體顆粒度、判定出料時間等。功能性糖醇行業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等品牌在中國市場的代理，從事國內的市場推廣、應用指導、安裝調試、技術支持和售后服務等，滿足不同客戶和應用的需求。