Pomiar wilgotności i temperatury w branży cukrowniczej

Jednym z surowców, bez których trudno wyobrazić sobie funkcjonowanie we współczesnym społeczeństwie jest z pewnością cukier. Od początków cywilizacji uznawany był za dobro luksusowe, a jego historia sięgać może już 8000 r. p.n.e., kiedy miało się uprawiać trzcinę cukrową na obszarze współczesnej Nowej Gwinei. Umiejętność ta zawędrowała do Indii i Chin. Choć w Europie cukier znany był już w starożytnej Grecji i Rzymie, jego popularyzacja i masowa produkcja rozpoczęła się dopiero w czasie rewolucji przemysłowej w wieku XVIII. Początkowo przypisywano mu właściwości lecznicze, dziś służy głównie słodzeniu produktów spożywczych. Biorąc pod uwagę proces przetwórstwa cukru surowego na gotowy produkt, należy zaznaczyć, że ta pozornie niegroźna substancja może stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia. Nie chodzi wcale o choroby przewlekłe i otyłość a wysokie niebezpieczeństwo wybuchu drobnoziarnistego pyłu cukrowego.

Proces produkcyjny

W zależności od regionu, cukier produkuje się z buraków (Europa, Ameryka Północna, Chiny, Japonia) lub trzciny cukrowej (rejony tropikalne i subtropikalne). Proces technologiczny obróbki tych dwóch roślin różni się jedynie czynnościami przygotowawczymi. Celem jest otrzymanie soku, zawierającego węglowodany. W przypadku trzciny cukrowej wykorzystuje się do tego celu prasy. Cukier buraczany otrzymuje się w procesie dyfuzji i ługuje się z wodą w temperaturze ok. 75 °C. W obu przypadkach, roztwór wodno-cukrowy poddany musi zostać oczyszczeniu z zanieczyszczeń (niecukrów) i przekształcony w gęsty syrop, zagotowany w celu krystalizacji cukru oraz odwirowany. Suszenie i chłodzenie otrzymanego produktu odbywa się zwykle w suszarkach bębnowych.

Rys. 1. Rampa w cukrowni

Wybuchowy cukier

Bardzo istotną właściwością cukru jest jego palność. W związku z tym, że podczas procesów przetwórczych w przemyśle cukrowniczym istnieje ryzyko wystąpienia wysokiego zapylenia atmosfery drobnoziarnistym proszkiem, w cukrowniach często można spotkać strefy zagrożone wybuchem 21 i 22, rzadziej 20. Każdy palny materiał w atmosferze utleniającej stanowi zagrożenie zdrowia lub życia – między innymi są to mąka, plastik, magnez i aluminium. Niebezpieczeństwo wzrasta wraz ze zmniejszeniem rozmiaru cząstek obecnych w powietrzu. Inne istotne warunki wystąpienia eksplozji to obecność źródła zapłonu, przestrzeni zamkniętej i rozproszenia pyłu we wspomnianej przestrzeni. Wszystkie wymienione czynniki decydują o tym, że urządzenia pracujące w bezpośrednim kontakcie z cukrem muszą mieć certyfikację do stref Ex, np. ATEX, IECEX.

Logistyka

Z uwagi na to, że cukier należy do substancji silnie higroskopijnych, musi być składowany i transportowany w ściśle określonych warunkach. Ponadto, zawartość wody w cukrze nie przekracza 1,5%. Zaleca się przechowywać tą substancję w 20-25°C i 25-60% wilgotności względnej. Krzywa adsorpcyjna cukru wskazuje na zależność wilgotności względnej otoczenia w funkcji zawartości wody w cukrze. Do około 70% RH nasycenie cukru wodą jest mniej więcej stałe. Wykładniczo rośnie po przekroczeniu 80%, co prowadzi nawet do rozpuszczenia substancji.

 
Rys. 2. Krzywa adsorpcyjna cukru

Z tego względu ścisła kontrola wilgotności względnej jest niezbędna do prawidłowego przechowywania tej substancji. Po wyprodukowaniu cukier składuje się luzem w wentylowanych silosach z układem odwilżającym powietrze. Transportować go można w oparciu o kolej, transport ciężarowy i morski. W ostatnim przypadku, cukier pakowany jest w torby z podwójną ścianą z włókna naturalnego lub plastiku. Newralgiczny parametr w tym przypadku to temperatura. Jeśli będzie zbyt wysoka, cukier może zlepiać się w grudki a nawet rozpuścić.

Pomiar wilgotności – po co?

Jak zostało wskazane powyżej, pomiary temperatury i wilgotności to parametry, które w przemyśle cukrowniczym są kluczowe dla trwałości i jakości wyrobów. Ze względu na higroskopijną naturę cukru, niewielkie wahania wilgotności i temperatury nie stanowią problemu. Przekroczenie krytycznej wartości 80% wilgotności względnej powoduje gwałtowną reakcję, a w konsekwencji łączenie cukru w grudki lub całkowite jego roztopienie. Nie bez znaczenia pozostają te parametry w procesach technologicznych odparowywania, krystalizacji, suszenia czy chłodzenia.

Rozwiązania dla przemysłu cukrowniczego

Firma Rotronic oferuje rozwiązania dopasowane do potrzeb różnych sektorów przemysłu cukrowniczego – od produkcji po transport i magazynowanie. Sondy oraz przetworniki wilgotności i temperatury charakteryzują się wysoką dokładnością – standardowo do ±0,8 %RH oraz ±0,1 K, w opcji zwiększenie dokładności do ±0,5 %RH. Kompaktowe rejestratory HL-1D do montażu naściennego idealnie nadają się do monitorowania parametrów przechowywania cukru, a sondy i rejestratory bezprzewodowe mogą dostarczać bieżących informacji na temat temperatury i wilgotności w monitorowanych pomieszczeniach. Ponadto, urządzenia dostępne są w wersji przeciwwybuchowej.

Rys. 3. Sonda Rotronic i przetwornik Schischek do pomiaru wilgotności i temperatury

Urządzenia zaprojektowane specjalnie do stref zagrożonym wybuchem firmy Schischek szczególnie dobrze nadają się do kontroli parametrów procesów technologicznych. Wśród tych produktów znajdują się również przetworniki wilgotności temperatury z serii ...Cos-A oraz termo- i higrostaty z serii ...Bin-D. Dzięki zastosowanej technologii produkcji, nie wymagają separatorów i barier przy wyjściu ze strefy Ex.

WIĘCEJ INFORMACJI:

www.apautomatyka.pl
tel.: +48 67 357 10 80
biuro@apautomatyka.pl

PROFIL FIRMY AP Automatyka:
systemy pomiarowe * automatyka przemysłowa * elektronika * pomiar wilgotności * pomiar temperatury * pomiar dwutlenku węgla * pomiar ciśnienia * siłowniki elektryczne * urządzenia do stref EX * pomiar aktywności wody* enkodery absolutne (optyczne i magnetyczne) * enkodery inkrementalne (magnetyczne) * czujniki przechyłu (inklinometry) * linkowe czujniki drogi (enkodery linkowe) * akcesoria do czujników