SU1382852A1 - Система автоматического управлени процессом выращивани микроорганизмов - Google Patents

Description

(21)387136J/3J-13

(22)22.03.85

(46) 23.03.88. Бюл. № JJ

(71)Киевский технологический инсти тут пищевой промышленности, Научно- производственное гидролизное объединение Гидролизпром и Бобруйский гидролизньш завод

(72)Б.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 J/36, 1979.

(34) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

(57) Изобретение относитс  к процессам управлени  синтезом биомассы микроорганизмов , в частности кормовых дрожжей. Цель изобретени  - повышение выхода биомассы. Дл  этого в ферментер и в помещенную в ферментер трубу, имеющую сужени  в верхней и(или) нижней част х, устанавливают датчики 22 и 10 рН, выходы которых подключены к дифференциаторам 24 и 23.

(Л

со эо

N5 ЭО

сл

ю

По разности скоростей снижени  рН в | ерментере и трубе в вычислительном устройстве 25, подключенном к выходам дифференциаторов 23 и 24, определ етс  требуемый расход сусла. В случае превышени  концентраций остаточных РВ предельного значени  изменени  расхода сусла определ ют в другом вь числительном устройстве 17, к ;Которому подключены задатчик 15 РВ, |датчик 1 объема среды и дифференциа- |тор 16, к входу которого подключен |датчик 14 РВ. Выходы обоих вычисли1

Изобретение относитс  к процессам управлени  синтезом биомассы микроорганизмов в микробиологической и пи щевой промьшшенности, в частности кормовых дрожжей, культивируемых на гидролизатах древесины в ферментерах непрерывного действи .

Цель изобретени  - повышение выхода биомассы дрожжей.

На чертеже изображена система автоматического управлени  процессом выращивани  микроорганизмов.

Контур регулировани  объема состоит из датчика 1 объема, регул тора 2 и исполнительного устройства 3 на линии отбора среды из ферментера. Контур регулировани  подачи воды содержит датчик 4 расхода воды, регул тор 5 и исполнительное устройство 6 на трубопроводе воды. Контур регулировани  подачи сусла имеет датчик 7 расхода сусла, регул тор 8 и исполнительное устройство 9 на трубопроводе рН среды в ферментере, датчик 10 рН среды, двухпозиционный регул ;- тор Ни 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 остаточных РВ в ферментере, дифференциатор 16, вычислительное устройство 17, в котором определ етсй изменение задани  расхода РВ по выражению

тельных устройств через логический блок 18 соединены с блоком 19 определени  задани  по расходу сусла, к входу которого подключен также датчик 13 концентрации РВ, а к выходу - блок 20 определени  задани  по расходу воды, к которому подключен также задатчик 21 суммарного расхода сусла и воды. Выходы обоих блоков определени  заданий подключены к соответствующим регул торам 8 и 5 контуров регулировани  расхода сусла и воды. 1 ил.

G-, -( +QJ)(C,,- О (1)

V атг

где QP + Qj., - задание по суммарному расходу сусла и воды в ферментере; ост ост. - текущее и заданное

значени  концентрации . остаточных РВ;

V - объем среды в ферментере;

- врем ,

Выход устройства 17 соединен с ло- гическим блоком J8, В блоках 19 и 20 определ ют задани  по расходам сусла и воды по следующим выражени м

п - Gpso + УС с

(2)

где Q - задание по расходу сусла; G - номинальное (предыдущее)

задание по расходу РВ;. С - концентраци  РВ в сусле

Q

(Q; + Q; ) - QC (3)

где Q - задание по расходу воды. Блок 21 ( задатчик) задает сум- марньй расход сусла и воды в ферментере , В помещенной в ферментер трубе

установлен датчик 22 рН среды. Выходы датчиков JO и 22 подключены соответственно к дополнительным дифференциаторам 23 и 24, а последний - к вычислительному устройству 25, где определ етс  изменение задани  расхода РВ по выражению

йСД К (V

рНф - VpH

где

&G

Р&

+ А), задани  по

(М

К, А

VpH,

VpH,

.-

- изменение

расходу РВ; коэффициенты

скорости снижени  рН соответственно в ферментере и трубе, определено после отключени  подачи аммиачной воды. При этом входы вычислительного устройства дл  определени  приращени  РВ в ферментере св заны с дифференциатором , датчиком объема среды задатчиком 15 концентрации остаточ- ных РВ, датчиком 14 концентрации остаточных РВ и задатчиком 21 суммарного расхода воды и сусла, при этом датчик 14 концентрации остаточных РВ в сусле св зан с дифференциаторомJ6 и логическим блоком 18, а датчик 13 концентрации РЕ в сусле св зан с блоком 19 определени  задани  по расхо ду сусла, .последний и блок 20 задани  по расходу воды соединен с регу л торами 8 и 5 контуров регулировани подачи сусла и воды.

Система работает следуюищм образом .

При всех отклонени х от заданных значений объема среды, измер емого датчиком 1, расхода воды, измер емого датчиком 4, или сусла, контролируемого датчиком 7, соответствующий регул тор 2, 5 или 8 перемещает испол- нительное устройство 3,6 или 9 с целью приведени  отклонившегос  параметра к заданному значению. При снижении рН среды, измер емой датчиком 10, до минимального значени  ре- гул тор 11 вырабатьшает воздействие, за счет чего скачкообразно открываетс  исполнительное устройство 12 подачи аммиачной воды. При достижении максимального значени  рН регул - тор 11 скачко м закрывает исполнительное устройство 12, осуществл   двух- позиционное регулирование рН.

После прекращени  подачи аммиачной воды в дифференциаторах 23 и 24 определ ютс  скорости снижени  рН в ферментере и трубе соответственно по следующим выражени м.

-,7 тг Р °Р

,

pHт VpH-rJ-J-- .

Выходные сигналы дифференциаторов поступают на вычислительное устройст

5 20

во 25, в котором определ етс  приращение расхода РВ в ферментер по выражению (4).

В вычислительном устройстве 17 определ етс  требуемое изменение расхода РВ в аппарат:

0

5 0

-(Q

V , dr

+ Q )

где

С„.г

Сое, .

с„„,V ост

разность текущего значени  концентрации остаточных РВ и заданного ограничени  на дтот параметр;

объем среды в ферментере.

25

5 20

30 35 40 45

50

55

Дл  реализации зависимости (, 5 ) к вычислительному устройству 17 подключены выходы датчика 1 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 РВ. Если сигнал датчика 14 не превьщ1ает максимально возможного ограничени , это свидетельствует о нормальном течении процесса и логическое устройство 18 пропускает далее на блок 19 сигнал от вычис лительного устройства 25. Если концентраци  остаточных РБ превьопает (равна) максимальное ограничение, через логическое устройство проходит сигнал от вычислительного устройства 17.

В блоке 19 по сигналам от датчика 13 и логического устройства 18 определ етс  задание по расходу сусла , обеспечивающее требуемый приток РВ в аппарат, по выражению (4).

Сигналы от блока 19 и задатчика 21 суммарного расхода сусла и воды поступают на блок 20, в котором определ етс  заданный расход воды в ферментер по выражению (З).

Сигналы от блоков J9 и 20 поступают в линии задани  регул торов 8 и 5 соответственно расходов сусла и воды. При отклонении текущих значений зтих расходов от заданных эти регул торы, воздейству  на исполнительные устройства 9 и 6, устран ют рассогласование,

Таким образом, данна  система автоматического управлени  позвол ет повысить производительность ферментера по биомассе дрожжей на основе информации о разности скоростей сни - жени  рН в ферментере и в трубе, помещенной в ферментере, путем изменени  расхода РВ (субстрата) в ферментер . В случае, если по каким-либо причинам происходит увеличение концентрации остаточных РВ, система управлени  осуществл ет переход на режим регулировани  этого параметра, что позвол ет увеличить утилизацию субстрата в ферментере и поддерживать на высоком уровне выход биомассы дрожжей из субстрата.

Повышение производительности ферментера на 2% дл  завода мощностью 60000 т кормовых дрожжей в год обеспечивает дополнительный выпуск не менее 1200 т дрожжей в год,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система автоматического управлени  процессом выращивани  микроорганизмов , содержаща  контуры регулировани  объема в ферментере, подачи воды и сусла, датчики концентрации РВ в сусле, концентрации остаточных редуцирующих веществ в сусле, дифференциатор , задатчики концентрации остаточных редуцирующих веществ и суммарного расхода воды и сусла, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  выхода, она снабжена по-

   5

   0

   следовательно соединенньл-1И вычислит тельным устройством дл  определени  скорости потреблени  редуцирующих веществ биомассой дрожжей, логическим блоком и блоками определени  заданий соответственно по расходу сусла и воды , контуром регулировани  рН среды в ферментере, вычислительным устройством дл  определени  приращени  расхода редуцирующих веществ в ферментере , датчиком рН среды, установлен- Hbw в трубе, размещенной в ферментере , двум  дополнительными дифференциаторами , входы которых соединены с датчиками рН среды, выходы - с вычислительным устройством дл  определени  приращени  расхода редуцирующих веществ в ферментере, вход последнего подключен к логическому блоку, причем входы вычислительного устройства дл  определени  скорости потреблени  редуцирующих веществ биомассой дрожжей св заны соответственно с 5 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 св зан с дифференциатором и логическим блоком, а датчик концентрации редуцирующих веществ в сусле св зан с блоком определени  задани  по расходу сусла последний и блок задани  по расходу воды соединены с регул торами контуров регулировани  подачи сусла и воды .

   0

   5