Система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

Система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 12 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /Ц у)с) д

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3871361/31-13 (22) 22.03.85 (46) 23,03.88. Бюл. ¹ II (71) Киевский технологический институт пищевой промышленности, Научнопроизводственное гидролизное объединение "Гидролизпром" и Бобруйский гидролизный завод (72) В,Г.Трегуб, Е.Л.Календро, А.А.Орехов, Е.Е,Дмитриев, Э.И.Литвин и В.Н.Барташевич (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №- 810802, кл. С 12-М l/36, 1979, (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРО0PГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к процессам управления синтезом биомассы микроорганизмов, в частности кормовых дрожжей. Цель изобретения — повышение выхода биомассы. Дня этого в ферментер и в помещенную в ферментер трубу, имеющую сужения в верхней и(или) нижней частях, устанавливают датчики 22 и 10 рН, выходы которых подключены к дифференциаторам 24 и 23.

1382852

Uo разности скоростей снижения рН в тельных устройств через логический ерментере и трубе в вычислительном блок 18 соединены с блоком 19 опредестройстве 25, подключенном к выхо- ления задания по расходу сусла, к ам дифференциаторов 23 и 24, опреде- входу которого подключен также pàòляется требуемый расход сусла. В слу- чик 13 концентрации РВ, а к выходу— чае превьппения концентраций остаточ- блок 20 определения задания по расхоных PB предельного значения измене- ду воды, к которому подключен также ния расхода сусла определяют в дру- задатчик 21 суммарного расхода сусгом вь числительном устройстве 17, к ла и воды, Выходы обоих блоков опрекоторому подключены задатчик 15 РВ, деления заданий подключены к соответ; датчик 1 объема среды и дифференциа- ствующим регуляторам 8 и 5 контуров тор 16, к входу которого подключен регулирования расхода сусла и воды., датчик 14 РВ, Выходы обоих вычисли- 1 ил.

Изобретение относится к процессам

: управления синтезом биомассы микро,организмов в микробиологической и пищевой промышленности, в частности кормовых дрожжей, культивируемых на гидролизатах древесины в ферментерах непрерывного действия.

Цель изобретения - повышение выхо" да биомассы дрожжей.

На чертеже изображена система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, Контур регулирования объема состоит из датчика 1 объема, регулятора 2 и исполнительного устройства 3 на линии отбора среды из ферментера.

Контур регулирования подачи воды содержит датчик 4 расхода воды, регулятор 5 и исполнительное устройство 6 на трубопроводе воды. Контур регулирования подачи сусла имеет датчик 7 расхода сусла, регулятор 8 и исполни" тельное устройство 9 на трубопроводе рН среды в ферментере, датчик 10 рН среды, двухпозиционный регуля" тор 11 и исполнительное устройство 12 на трубопроводе аммиачной воды. На трубопроводе сусла установлен датчик 13 концентрации РВ в сусле, а в ферментере — датчик 14 концентрации остаточных редуцирующих веществ (РВ) в сусле. Система содержит также задатчик 15 предельной концентрации ос" таточных РВ в ферментере, дифференциатор 16, вычислительное устройство 17, в котором определяется изменение задания расхода РВ по выражению

+ Ц )(С,— C,,) йС„ тт Ост

GA. + «r å

Q с С (2) 20

+ где Q — задание по расходу сусла;

Ср — номинальное (предыдущее) о задание по расходу РВ;.

С вЂ” концентрация PB в сусле, = (Q, + Q, ) — Q, (3)

+ где Ц вЂ” задание по расходу воды.

Ь

Блок 21 (задатчик) задает сум. марный расход сусла и воды в ферментере. В помещенной в ферментер трубе установлен датчик 22 рН среды. Выходы датчиков 10 и 22 подключены соответственно к дополнительным дифференциаторам 23 и 24, а последний - к

35 вычислительному устройству 25, где определяется изменение задания расхода PB по выражению где + — задание по суммарному с ь расходу сусла и воды в ферментере;

С„, C„> — текущее и заданное значения концентрации

10 остаточных РВ;

V объем среды в ферментере;

L — время.

Выход устройства 17 соединен с ло.

15 гическим блоком 18. В блоках 19 и 20 определяют задания по расходам сусла и воды по следующим выражениям

1382852

gG" = K. (Ч Н вЂ” 7 Н, + А), (4) где ь6 „— изменение задания по расходу РВ;

К, А — коэффициенты 5

Vð Н, 7 Н., — скорости снижения

q)Э рН соответственно в ферментере и трубе, определено после отключения подачи аммиачной воды, При этом входы вычислительного устройства для определения приращения PB в ферментере связаны с дифференциатором, датчиком 1 объема среды, эадатчиком 15 концентрации остаточных РВ, датчиком 14 концентрации остаточных РБ и эадатчиком 21 суммарного расхода воды и сусла, при этом датчик 14 концентрации остаточных PB в сусле связан с дифференциатором16 20 и логическим блоком 18, а датчик 13 концентрации PB в сусле связан с блоком 19 определения задания по расходу сусла, .последний и блок 20 задания по расходу воды соединен с регуляторами 8 и 5 контуров регулирования подачи сусла и воды.

Система работает следующим образом.

При всех отклонениях от заданных 30 значений объема среды, измеряемого датчиком 1, расхода воды, измеряемого датчиком 4, или сусла, контролируемого датчиком 7, соответствующий регулятор 2, 5 или 8 перемещает испол- 35 нительное устройство 3,6 или 9 с целью приведения отклонившегося пара" метра к заданному значению. При снижении рН среды, измеряемой датчиком 10, до минимального значения ре- 40 гулятор 11 вырабатывает воздействие, за счет чего скачкообразно открывается исполнительное устройство 12 по" дачи аммиачной воды. При достижении максимального значения рН регуля- 45 тор 11 скачком закрывает исполнительное устройство 12, осуществляя двухпозиционное регулирование рН.

После прекращения подачи аммиачной воды в дифференциаторах 23 и 24 50 определяются скорости снижения рН в ферментере и трубе соответственно по следующим выражениям. ьрН р

V Н

P Р <

55 рНт

VН

Т

Выходные сигналы дифференциаторов поступают на вычислительное устройство 25, в котором определяется прира" щение расхода РВ в ферментер по выражению (4), В вычислительном устройстве 17 определяется требуемое изменение расхода PB в аппарат: а, .= -(, + Z", ) С.„ас., ос (3. . где д С = С„,— С„,— разность текущего значения концентрации остаточных РВ и заданного ограничения на этот параметр; объем среды в ферментере.

Для реализации зависимости (5 ) к вычислительному устройству 17 подключены выходы датчика l объема и датчика 14 концентрации остаточных РВ, задатчика 15 концентрации остаточных

РВ, дифференциатора 16 и задатчика 21 суммарного расхода сусла и воды, Сигналы от вычислительных устройств 17 и 25 поступают на логическое устройство 18, к входу которого подключен также датчик 14 концентрации остаточных PB. Если сигнал датчика 14 не превышает максимально возможного ограничения, это свидетельствует о нормальном течении процесса и логическое устройство 18 пропускает далее на блок 19 сигнал от вычислительного устройства 25. Если концентрация остаточных PB превышает (равна) максимальное ограничение, че" рез логическое устройство проходит сигнал от вычислительного устройства 17.

В блоке 19 по сигналам от датчика 13 и логического устройства 18 определяется задание по расХоду сусла, обеспечивающее требуемый приток

PB в аппарат, по выражению (4), Сигналы от блока 19 и задатчика 21 суммарного расхода сусла и воды поступают на блок 20, s котором определяется заданный расход воды s ферментер по выражению (5).

Сигналы от блоков l9 и 20 поступают в линии задания регуляторов 8 и 5 соответственно расходов сусла и воды. При отклонении текущих значений этих расходов от заданных эти регуляторы, воздействуя на исполни1382852

Составитель Г.Богачева

Техред JI.0ëèníûê КарректорИ ° Эрдейи

Редактор Н.Гунько

Заказ 1263/22

Тираж 520 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r,Óæãîðoä, ул.Проектная,4 тельные устройства 9 и 6, устраняют рассогласование, Таким образом, данная система автоматического управления позволяет

5 повысить производительность ферментера по биомассе дрожжей на основе информации о разности скоростей сни" жения рН в ферментере и в трубе, по-. мещенной в ферментере, путем изменения расхода РВ (субстрата} в ферментер. В случае, если по каким-либо причинам происходит увеличение концентрации остаточных РВ, система уп-! равления осуществляет переход на режим регулирования этого параметра, что позволяет увеличить утилизацию субстрата в ферментере и поддерживать на высоком уровне выход биомассы дрожжей иэ субстрата. 20

Повышение производительности ферментера на 27 для завода мощностью

60000 т кормовых дрожжей в год обеспечивает дополнительный выпуск не менее 1200 т дрожжей s год. 25

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом выращивания микроорга- 30 низмов, содержащая контуры регулирования объема в ферментере, подачи воды и сусла, датчики концентрации РВ в сусле, концентрации остаточных редуцирующих веществ в сусле дифференЭ

35 циатор, задатчики концентрации остаточных редуцирующих веществ и суммарного расхода воды и сусла, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения выхода, она снабжена последовательно соединенными вычисли тельным устройством для определения скорости потребления редуцирующих веществ биомассой дрожжей, логическим блоком и блоками определения заданий соответственно по расходу сусла и воды, контуром регулирования рН среды в ферментере, вычислительным устройством для определения приращения расхода редуцирующих веществ в ферментере, датчиком рН среды, установленным в трубе, размещенной в ферментере, двумя дополнительными дифференциаторами, входы которых соединены с датчиками рН среды, выходы — с вычислительным устройством для определения приращения расхода редуцирующих веществ в ферментере, вход последнего подключен к логическому блоку, причем входы вычислительного устройства для определения скорости потребления редуцирующих веществ биомассой дрожжей связаны соответственно с дифференциатором, датчиком объема среды, задатчиком концентрации остаточных редуцирующих веществ, датчиком концентрации остаточных редуцирующих веществ и задатчиком суммарного расхода воды и сусла, при этом датчик концентрации остаточных редуцирующих веществ в сусле связан с дифференциатором и логическим блоком, а датчик концентрации редуцирующих веществ s сусле связан с блоком определения задания по расходу сусла, последний и блок задания по расходу воды соединены с регуляторами контуров регулирования подачи сусла и воды