JPS6364198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は結晶缶内の白下の固さをプログラム
制御することにより自動煎糖を行なう装置におけ
るそのプログラムの設定方法に関する。

〈従来技術〉 真空結晶缶による煎糖処理は例えば第１図に示
すように、カランドリア型の加熱部２を有する直
立型結晶缶１内に、煎糖されるべき糖液Ｆが糖液
弁３を介して下部より供給される。加熱用蒸気Ｓ
は調節弁４を介して結晶缶１内の加熱部２に与え
られる。糖液を加熱蒸発させて濃縮すると共に糖
液の補充を行ない、結晶析出が可能な起晶濃度に
達した時に、その糖液に対して種糖を投入器５か
ら弁６を介して添加して各品種に達した結晶核を
発生させる。その後はこの結晶核が相互に結合し
たり、希望しない種の結晶核（偽晶）が新らたに
発生することを避けるため、缶内の様子を監視し
ながら差水あるいは糖液を供給し、濃縮と育晶を
続ける。或る程度まで結晶が成長し、単位体積当
りの白下（糖液と結晶の混合液）内の結晶の体積
が或る値以上になり、結晶が互に可成り接近して
くると、偽晶が比較的発生し難くなり、これより
更に濃縮し、結晶が成長し易くすると共に糖液の
供給を行ない缶内のその容積が一定値まで増加
し、結晶の粒度が所要の大きさまで成長すると、
缶内の白下７が排出弁８より排出される。排出さ
れた白下は遠心分離機により結晶と糖液とに分離
され、その糖液は再び煎糖に利用されることが繰
返される。煎糖中に白下の濃度を適当な値にする
ため、差水を差水弁９を通じて缶１内に供給する
ことができ、缶１内の状態はのぞき窓１０を通じ
て監視することができる。缶１内の蒸気はコンデ
ンサ１１に弁１２を介して真空ポンプ１３により
引かれ、このコンデンサ１１は弁１４を通じる冷
却水Ｗにより冷却される。

結晶缶の制御方法は種々のものが提案されてい
るが、白下の固さに着目し、この値をプログラム
的に上昇させる方法が安定した操業が実現できる
制御方法として、特開昭52−41248号に示される
ごとく一般化しつつある。

１５はレオメータ等の固さ計で、白下の固さを
表わす測定信号e_nがシーケンス制御装置１６の調
節部１６１に導かれる。１６２は固さの設定値e_S
を調節部１６１に供給するプログラム設定部、１
６３は調節部１６１の出力に基づいて糖液弁９又
は差水弁３を開閉制御する弁操作部である。

その他第１図には図示されていないが、白下７
の缶内レベルを測定するレベル計、缶内の真空度
を一定に保持する圧力調節手段等が設けられてい
る。

次に第５図により、従来のプログラム制御方法
を説明する。Ａは糖液煎糖を実行している育晶工
程の特定区域における固さの測定値e_nと設定値e_S
の変化を表わし、Ｂは糖流弁３の開閉状況を表わ
す。

時刻t₁において測定値e_nが上昇し、固さ設定値
e_Sのm₁のレベルに達した時点で糖液供給が行な
われるので、白下の固さは一旦ゆるめられる。同
時に設定値e_Sはステツプ状にΔm上昇させm₂とす
る。e_nが再びe_Sのレベルm₂になる時刻t₂で糖液供
給がなされ、以下同様の操作をt₃，t₄…を続行す
る。e_nのピーク値を結ぶ点線Ｃで示した曲線は固
さをプログラム制限すべき理想的な限界曲線を示
し、これに沿つて固さの制御によつて良質の結晶
を維持して最短の操業時間で１バツチを終了する
ことができる。

しかしながら、このような理想的な曲線Ｃの維
持は、缶内の温度、圧力等のパラメータが一定に
保たれている場合に実現可能であつて、例えば蒸
気の供給量が大幅に変動した場合、圧力が大幅に
変動した場合等の外乱が発生すると、この理想的
なパターンを維持して煎糖することが困難とな
る。

例えば時刻t₄以後に蒸気量が異常に減少した場
合、固さの測定値e_nが次の設定値m₅に達するに
は長時間を要し、同様な設定方式を持続した場合
は固さの測定値はe_nに示すごとく変化し、そのピ
ーク値を結ぶ曲線はC′のごとく勾配が小さくな
り、Ｃとは大幅にずれてしまう。このような状況
で煎糖を実施すれば１バツチの操業時間は大幅に
延長し、良質な結晶の製品を得ることが困難とな
る。

逆にt₄以後蒸気量が異常に増加した場合は上記
とは逆の現象を起こし、固さの測定値はe_n″のご
とくなり、ピーク値を結ぶ曲線はC″のごとく勾
配が急となり、Ｃとは大幅にずれ、異常に早く１
パツチの操業が終了し、偽晶の多い不良製品とな
つてしまう欠点がある。

〈発明の目的〉 本発明は従来のステツプ状の設定値変化による
プログラム制御方法の問題点を解消し、固さの測
定値が外乱に対して限界曲線からの大幅なずれの
発生を起こさない制御方法を提供することを目的
とする。

〈構成〉 本発明方法の特徴は、白下の固さが設定値に達
した時点で差水又は糖液の供給を行なつて上記白
下の固さを一時的に低下させると共に上記設定値
を増加させる操業を行なつて上記白下の固さをプ
ログラム制御する結晶缶の自動煎糖において、上
記固さのプログラム制御の特定区域における設定
値の初期値を始点とし最終値を終点とする固さの
制御限界領域を囲む上限直線と下限直線とを決定
し、上記時点以後の次の固さ設定値を、上記時点
の設定値と上記時点より一定の時間経過後におけ
る上記上限直線上の設定値とを結ぶ第１直線と、
上記上限直線上の設定値をそのまゝ維持する第２
直線と、この第２直線が上記下限直線に交又する
時点以後はこの下限直線に沿つて上昇する第３直
線とによつてプログラム的に与えるようにした点
にある。

〈実施例〉 具体的実施例の説明に先立つて、本発明の背景
である新しい制御方法の概念を第２図により説明
する。時刻t₁において固さの測定値が設定値e_Sの
設定レベルm₁に達した時点を代表例として説明
する。測定値e_nのピーク点をP₁とする。出願人
は種々の操業実績を通じた経験により、限界曲線
は第５図のごとく単一ではなく、固さのピーク点
毎に次のピーク点が到達すべき点にある領域が存
在することを確認した。この領域は、P₁点を始
点とする２個の曲線即ち上限曲線C₁と下限曲線
C₂に囲まれた限界領域Ｒで特定される。そして
これら２個の限界曲線は厳密には各ピーク点毎に
最適な一対の曲線が存在することが確認された。
従つて白下の固さがある設定値に達した時点で、
その点を始点とする２曲線をあらかじめプログラ
ムされたメモリより読出し、この２曲線に基づい
て次の設定値をプログラム的に変化してゆき、次
の固さの測定値e_nのピーク点が領域Ｒ内に入るよ
うに制御することにより、固さの測定値e_nを限界
領域内に維持して煎糖を進めることが可能とな
る。

次に２個の曲線を用いた設定値e_Sのプログラム
制御の具体的方法について説明する。まずe_nが前
回の煎糖サイクルの設定値e_S1（固さm₁）にP₁で
達した時点で、点線で示す２個の曲線C₁，C₂が
P₁点（時刻t₁・固さm₁）を始点として与えられ
ると、次の煎糖サイクルの設定値はまず曲線C₁
に沿う一点鎖線で示す曲線e_S21に沿つて時間と共
に単調増加する曲線で設定される。P₁点より一
定値の固さ変化Δm変化した時点又はP₁点より一
定時間Δt経過した時点のC₁上の時Q₂₁で固さm₂を
維持する水平な直線e_S22上に沿つて一定に維持さ
れる。この直線e_S22が下限曲線C₂と交又する時点
Q₂₂点に達すると、設定値は下限曲線C₂に沿つて
時間と共に単調増加する曲線で設定される。
Q₂₁，Q₂₂点を決める要素である。Δm又はΔtは、
e_nの次のピークP₂の予測点がQ₂₁とQ₂₂を結ぶ直
線e_S22上に当るように経験的に設定される。

このようなプログラム設定を、白下の固さが設
定値に達する毎に実行する。固さの測定値e_nの次
のピークP₂がプログラム設定値の水平直線部分
e_S22に当る操業は第５図で示した従来方法におい
て、設定値をステツプ的に増加させてゆく操業と
同等である。しかし缶内の温度、圧力等のパラメ
ータ変動によつて、煎糖スピードが早まり次のe_n
のピークP₂が上限曲線C₁に沿つた設定曲線e_S21に
当るように上昇してきた場合は、e_S21はm₂よりも
低いレベルで単調増加しており、従来のステツプ
的な設定値の増加に比較して煎糖勾配を下降さ
せ、e_nの次のピークを右側にシフトさせる修正機
能を持つ。逆に煎糖スピードが遅延する変動によ
り次のe_nのピークP₂が下限曲線C₂に沿つた設定
曲線e_S23に当るように上昇してきた場合は、e_S23
はm₂よりも高いレベルで単調増加しており、従
来のステツプ的な設定値の増加に比較した煎糖勾
配を上昇させ、e_nの次のピークを左側にシフトさ
せる修正機能を持つ。

従つてe_nのピークはこの修正動作により設定曲
線の水平部に当るように制御され、固さの上昇は
限界領域Ｒ内に収まるように煎糖を自動進行させ
ることができる。そして缶内のパラメータ変動が
かなり大きく、長時間持続する場合であつても固
さの測定値e_nは少く共上限曲線又は下限曲線上で
プログラム制御することが可能であり、従来のご
とく、限界曲線から大幅にシフトし不良製品を発
生させることを防止することが可能となる。

以上説明した制御方法の基本は、白下の測定値
のピーク毎に２個の限界曲線をリアルタイムに決
定して与えるものであり、ピーク点の種々な動き
に対して理想的な２曲線を定義するアルゴリズム
は複雑となり、コンピユータによる計算を導入す
る必要があり、シフト的な負担も相当大となる。

本発明は、上記の基本的な制御方法の効果を維
持しつゝ設定値のプログラム設定方法をより簡素
化し得る改良を提供する。

第３図に基づき、本発明の具体的方法を説明す
る。まず育晶工程を複数区域に分け、その特定区
域における固さ設定値の初期値をm₁、最終値を
m_oとする。固さの測定値e_nがm₁に達する時点t₁
に形成されるl_nのピークP₁を始点として終点が
m_oのレベルを有する２個の直線D₁，D₂により限
界領域Ｒを決定する。D₁を上限直線、D₂を下限
直線とする。時刻t₁以後の次の設定値のプログラ
ム制御は次のように実行される。

まずt₁より一定時間Δt経過後までは、（t₁＋Δt）
時点での上限直線D₁上の点Q₂₁とP₁とを結ぶ一点
鎖線で示す第１直線（この場合はD₁と一致する）
e_S21が設定値として与えられる。Q₂₁点での固さ
のレベルをm₂とすると、Q₂₁点以後の設定値は
m₂のレベルを一定に維持する一点鎖線で示す第
２直線e_S22で与えられる。次にこの第２直線が下
限直線D₂と交又する点Q₂₂以後は、第２直線と一
致して上昇する一点鎖線で示す第３直線e_S23で設
定値が与えらる。このように、３本の直線の組合
せによりt₁以後の設定値がプログラム的に与えら
れる。

次に煎糖により固さの測定値が再び上昇して第
２直線e_S22に時刻t₂で一致しm₂のレベルに達した
時点で形成されるピークP₂が次の煎糖サイクル
の設定値のプログラム制御の始点となる。即ちこ
の時刻t₂より一定時間Δt経過後の（t₂＋Δt）にお
ける上限直線D₁上の固さのレベルm₃を与える点
Q₃₁とP₂を結ぶ二点鎖で示す直線e_S31がこの煎糖
サイクルの設定値の第１直線を与える。点Q₃₁よ
り固さのレベルm₃を一定に維持する二点鎖線で
示す直線e₃₂が第２直線を与え、この第２直線が
下限直線と交又する点Q₃₂以後は第２直線D₂と一
致して上昇する二点鎖線e_S33が第３直線を与え
る。

この煎糖サイクルにおける固さの測定値e_nと設
定値との一致点がR₃で示すごとく第２直線e_S32上
に発生すれば、同様の手法で次の煎糖サイクルの
第１直線が三点鎖線e_S41のごとく与えられ、第
２、第３直線も同様に与えられる。

本発明方法の特徴は、第１直線の働きにある。
即ち、例えば時刻t₂で発生するe_nのピークP₂の位
置に着目してみる。今、t₁以後煎糖スピードが異
常上昇してP₂が第１直線e_S21上に来た場合は、次
の煎糖サイクルの第１直線e_S31も上限直線D₁上に
設定されるので、第１直線の勾配は上限直線D₁
の勾配で決定され、変化しない。ところがピーク
P₂が第２直線e_S22上又は第３直線e_S23上に発生し
たときは、次の煎糖サイクルの第１直線e_S31は、
P₂点と（t₂＋Δt）時点における第１直線上の点
Q₃₁とを結ぶ直線で与えられるから、P₂点が右に
シフトすればする程次のサイクルの第１直線e_S31
の勾配が急となる。

即ち、前の煎糖サイクルにおけるピーク点の位
置によつて、煎糖時間が遅れる傾向をP₂点の位
置で判断して次の煎糖サイクルの設定値の勾配を
変更して、ピーク点を上限直線上に近ずける修正
動作をする。一般に外乱は、煎糖時間を延長する
方向に発生する場合が多いので、本発明の方法に
よる修正機能で、正常な限界領域内での煎糖への
修正が効果的に実行される。

第４図は本発明方法を用いた計算機による煎糖
の特定工程の操業を示すフローチヤートである。
工程開始後、糖種や、煎糖の区域によつて決まる
初期条件即ち固さの初期値、最終値、上限直線、
下限直線、Δt等を適当なメモリ等から読出して
設定する。次に第１回目の煎糖サイクルの設定値
を与える３直線を計算して煎糖が開始される。固
さ計の測定値が設定値に達する毎に次のサイクル
の設定直線群を計算し、固さの測定値が最終値に
達すると、工程を終了する。

上記の実施例では、煎糖の特定区域のプログラ
ム制御であるが、煎糖の全工程にわたり、２本の
直線で限界領域を決定できる場合は、複数の区域
に分割することなく、全工程を対象として本発明
方法を適用することも可能である。

〈効果〉 以上説明した本発明方法によれば次のような効
果が期待できる。

(1) 結晶缶内の温度、圧力等のパラメータ異常に
基づく固さの限界値からのづれによる異常操業
を大幅に軽減させることができ、操業の効率を
著るしく向上させることができる。

(2) 缶内パラメータの異常時に、設定を手動に切
換えて、オペレータが手動操作で煎糖を続行さ
せることも行なわれるが、熟練したオペレータ
でも正常な限界曲線に戻すことは極めて固難で
ある。本発明では、異常の状況が致命的なレベ
ルに到らない限り、自動修正作用により、手動
介入することなく、固さを限界領域内に戻す制
御が自動的に実行されるので、熟練したオペレ
ータが常に監視している必要がなく、オペレー
タの精神的負担を大幅に軽減することが可能で
ある。

(3) プログラムの設定は、初期条件として固さの
初期値と最終値、限界領域を規定する２本の直
線を与えるのみでよく、以後の設定値はすべて
直線で決定されるので、プログラムは極めてシ
ンプルとなり、計算機制御の場合でもソフト的
な負担は極めて小さく、制御装置を安価に実現
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空結晶缶による煎糖装置の一般的構
成図、第２図は本発明方法の背景となる基本的制
御方法の説明図、第３図は本発明方法を適用した
煎糖方法の説明図、第４図は本発明方法による煎
糖の操業手順を示すフローチヤート、第５図は従
来の煎糖方法を示す説明図である。 １……結晶缶、２……加熱部、３……糖液弁、
７……白下、９……差水弁、Ｆ……糖液、Ｗ……
差水、１５……固さ計、１６……シーケンス制御
装置、１６１……調節部、１６２……プログラム
設定部、１６３……弁操作部、e_n……固さ測定
値、e_S……設定値、D₁……上限直線、D₂……下
限直線、Ｒ……限界領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 白下の固さが設定値に達した時点で差水又は
   糖液の供給を行なつて上記白下の固さを一時的に
   低下させると共に上記設定値を増加させる操作を
   行なつて上記白下の固さをプログラム制御する結
   晶缶の自動煎糖において、上記固さのプログラム
   制御の特定区域における固さ設定値の初期値を始
   点とし最終値を終点とする固さの制御限界領域を
   囲む上限直線と下限直線とを決定し、上記時点以
   後の次の固さ設定値を、上記時点の設定値と上記
   時点より一定の時間経過後における上記上限直線
   上の設定値とを結ぶ第１直線と、上記上限直線上
   の設定値をそのまゝ維持する第２直線と、この第
   ２直線が上記下限直線に交又する時点以後はこの
   下限直線に沿つて上昇する第３直線とによつてプ
   ログラム的に与えることを特徴とする結晶缶のプ
   ログラム制御方法。