[实用新型]蔗汁晶化过饱和度微波感应在线检测器

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及蔗汁晶化浓度检测装置，具体为一种非接触式的蔗汁晶化过饱和度的微波感应在线检测器。

(二)背景技术

糖业是关系国计民生的重要产业，蔗糖是主要的糖产品。蔗糖由甘蔗汁浓缩晶化而成。现在从甘蔗汁中提取精糖工艺仍然还很落后，其最主要的工艺步骤——蔗糖溶液晶化，即俗称煮糖过程，远未实现自动化。这也使制糖业的能耗高，成本高，销售价格难以下降。也直接影响生产厂家的收益，

高效自动化制糖是业内人士长期以来努力的方向，其中关键是实现煮糖过程自动化，而要解决的热点难点问题之一是蔗糖溶液晶化过程过饱和度的检测装置。

蔗糖的结晶过程十分复杂。到目前为止，人们已试用了多种方法对蔗汁晶化过饱和度进行检测。

接触式的检测法通常有电导值法、沸点升高法、折光法、电极法和化学法。这些方法各有优点，测量精度也较高，但是缺点也是明显的。如折光法、电导值法、沸点升高法、折光法和化学法测量过程均需提取样品，不能直接测量高浓度的溶液，需要加入一定比例的试剂进行稀释反应，然后才能得出结果。耗时费力，不易用于工业自动化生产的在线测量。电导值法虽然可在线得到检测结果，但由于浓稠的糖汁很快就在极板上结垢，影响检测结果，可靠性无法达到要求。

非接触式的检测法通常有伽马射线法、红外线法、近红外线法。伽马射线法检测精度高，也可在线检测。但稳定性不好，且射线残留在糖制品内，对人体有害，生产过程中难以保证对射线源的严格管理，一旦发生故障影响太大，因此射线法的使用推广也较为困难。红外线法的原理是蔗汁对红外线的透光率随温度的上升而缓慢下降，当达到饱和点时透光率会发生突变，出现极小值，然后再急剧上升。这种方法检测范围窄，准确度还不够高。近红外线法虽然克服了红外线法存在的不足，但近红外线法的在线检测装置尚未成熟，且造价昂贵，在制糖工业自动化生产线上无法应用。为了实现自动化煮糖，需要研究开发非接触式的、易于操作的蔗汁晶化过饱和度的实时检测装置。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是设计制糖业煮糖过程蔗汁晶化过饱和度的微波感应在线检测器，不接触糖液而完成检测。

本实用新型设计的蔗汁饱和度敏感电感线圈连接于微波信号激励电路。特制的蔗汁饱和度敏感电感线圈，为“8”字形或双“6”字形的线圈，在微波频率段，该线圈周围介质的电容和电感变化会使该线圈的阻抗发生变化。微波信号激励电路的总阻抗决定其产生的微波振荡频率。该蔗汁饱和度敏感电感线圈作为电感元件，与其它元件配合构成微波信号激励电路。在微波频段，该电感线圈因周围介质的分布电感和分布电容的变化其等效阻抗改变，从而导致微波信号激励电路总阻抗的改变，因此其产生的微波振荡频率便随之改变。随着煮糖罐内的蔗汁水份减少，过饱和度提高，蔗糖晶体颗粒不断生成，并不断长大，蔗汁构成的分布电感和分布电容在不断变化。将微波信号激励电路的蔗汁饱和度敏感电感线圈紧贴煮糖罐外壁，检测其所产生的微波频率的变化，即可得到煮糖罐内的蔗汁的过饱和度。

本实用新型设计的蔗汁晶化过饱和度微波感应在线检测器包括微波信号激励电路，微波频率检测及电压转换电路，微处理器。微波信号激励电路内接有蔗汁饱和度敏感电感线圈，用于产生100MHz～2600MHz的微波信号。蔗汁饱和度敏感电感线圈为同一平面上的“8”字形或双“6”字形线圈。微波信号激励电路输出的微波信号接入微波频率检测及电压转换电路，微波频率检测及电压转换电路的输出与微处理器模数转换输入连接。微处理器有多路输出口，其中一路连接微波信号激励电路，控制其产生100MHz～2600MHz的微波信号。微处理器还可以连接PC机或其他测控装备，或连接显示器，显示检测结果。微处理器中存储有微波频率电参数信号与蔗汁晶化过饱和度关系数据，可直接输出蔗汁晶化过饱和度值。

蔗汁饱和度敏感电感线圈贴靠于煮糖罐外壁的观测窗，微波频率检测及电压转换电路将检测到的微波频率信号转换为代表微波频率的电压值送入微处理器，微处理器根据其存储的微波频率信号与蔗汁晶化过饱和度关系数据换算出煮糖罐内的蔗汁晶化过饱和度值。