亚法糖厂澄清过程智能优化设定方法研究

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1、广西大学硕士学位论文亚法糖厂澄清司膏呈智能优州擞定方法研究第一章绪论1．1研究背景和意义蔗糖自古以来就是人类的基本饮食成分之一，是人类日常生活中重要的食品添加剂，其广泛分布于各种植物体内，尤其是在甘蔗和甜菜中，蔗糖含量较高。当前全球范围内生产食糖的地区和国家约有127个，其中甘蔗糖和甜菜糖的比例约为7：3¨J。甘蔗为热带、亚热带地区禾本科甘蔗属植物，我国现阶段甘蔗重点种植区域主要分布于两广地区以及云南、四川以及湖南一带。我国既是世界上主要的蔗糖生产大国，也是蔗糖消费大国。甘蔗作为制糖的基本原料，甘蔗的特性、压榨后蔗汁的化学成分及性质，对制糖工艺都有很大

2、的影响，这些都是制糖方法与工艺条件的选择依据。目前国际上主流的制糖方法有两种：“一步法”制糖和“二步法”制糖。大多数发达国家采用的是“二步法”制糖方法生产蔗糖，即先用较为简单的石灰法生产工艺获取原糖，再经过回溶、提纯后重新结晶生产纯度更高、色值更低、杂质更少的白砂糖。我国主要采用的是以甘蔗为原料，经提汁、清净、蒸发、结晶等生产_『=序直接制成白砂糖等产品的“一步法”制糖方法。在“一步法”制糖生产中，从提汁工段送柬的蔗汁称之为混合汁，其主要成分是蔗糖，)L：9t-还混合着蛋白质、有机酸、胶体物、蔗脂和蔗蜡、各种色素，还有混杂的蔗屑和泥沫等，成分异常复杂。

3、混合汁中的非糖成分，比如说多酚类物质和高价金属离子，多酚类物质与高价铁离了相结合会生成颜色非常深的化合物，对蔗糖的制造不利[2】。工业制糖牛产就是要在连续生产的过程中尽可能地除去混合汁中的非糖成分，最后得到令消费者满意的纯度高、色值低、色泽好的成品糖。澄清过程的目的就是去除混合汁中的非糖杂质，经过预灰、中和沉降两个阶段后，分离得到优质的清汁送剑后续蒸发工段，以保汪最后获得的糖分回收效率。澄清过程是制糖生产非常重要的‘个环节，并且其工艺指标(中和pH值、清汁pH值、清汁色值等)能否满足生产要求将会影响着糖分的回收效率、成品糖的质量以及工厂的经济效益。目前

4、在制糖的实际生产过程中，为了实现榨季的生产目标，确保丁艺指标能实现稳定控制，糖厂，主产车间的操作人员往往凭借人工经验对各操作参数的设定值进行设定，并在工况发生变化的时候对各操作参数的设定值进行人工调整。然而对工艺指标影响甚大的各关键被控变量的设定值是由操作工人凭其亚法糖j--澄清过程智囊邑优化设定方法研究多年积累的经验给出，往往带有很大的主观性和随意性，一旦操作不当将会严重影响生产指标，造成较大的经济损失；并且生产过程中工况是实时变化的，往往操作工人难以及时而准确地对众多关键被控变量的操作参数的设定值进行调整，这就容易造成生产过程的关键被控变量的设定值

5、不能随着工况的变化而进行及时的优化调整，导致生产指标的实现难以得到有效地保证。世界上蔗糖生产中主要采用的清净方法有石灰法、碳酸法和亚硫酸法，我国的大多数糖厂采用亚硫酸法清净技术，只有少数糖厂采用碳酸法清净技术。碳酸法清净技术的清净剂主要是石灰与二氧化碳，尽管碳酸法生产的白糖纯度较高，但由于其生产工艺复杂，生产成本较高，生产过程产生的碳酸滤泥所引起的污染问题目前还没有较好的解决方法，使得碳酸法清净技术难以得到广泛推广。与碳酸法清净技术相比，亚硫酸法澄清工艺采用石灰、磷酸和二氧化硫作为主要清净剂，工艺流程较简单、投资中等、生产周期短，因此得到广泛使用。目前

6、广西的制糖企业主要采用“～步法”生产工艺生产直接供消费的耕地白糖(国际B级糖)，但是在大部分Ⅱ法糖厂的澄清过程中，现场控制器的众多关键被控变量的设定值难以跟随着工况的变化而进行实时调整，这就导致了生产的不稳定性，对生产目标的实现造成了较大的影响。所以，为了保证成品糖质量、提高企业的经济效益，设定值优化是糖厂澄清过程中急需解决的问题，以确保在澄清过程的生产过程中，工况发生变化的情况下各关键1艺指标仍然能够稳定在目标范围之内。本课题的研究得到幽家自然科学基金项目“基于自适应动态规划的糖厂澄清生产过程pH值优化控制(立项编号：60964002)”和幽家自然科

7、学基金重点项目“基于数据的非线性系统分析与设计(立项编号：610034002)”的大力支持。1．2糖厂澄清过程预测建模与优化现状1．2．1亚硫酸法糖厂澄清过程的特点亚硫酸法糖厂澄清过程具有以下特点：(1)多变量。在澄清过程的生产过程巾，有很多确定的或者不确定的因素对其产生影响和制约，如加入的石灰乳和磷酸的浓度、加热的温度、S02的量、蔗汁的非糖杂质的含量比例等，为了简化澄清过程的模型建立与设定值优化等问题，在众多的在线离线变量中，通常仅研究关键被控变量而忽略次要变量。广西大掌硕士掌位论文亚法糖厂澄清过程智隽邑优化设定方法研究(2)复杂的物理化学反应。许

8、多复杂的物理化学反应发生在亚硫酸法澄清过程中，包括了胶体凝聚、颗粒沉降等物理反应和亚硫酸以及磷