Система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ по авт.св. № 7005 отличающаяся тем, что с целью повьшения точности управления процессом, она содержит расположенную в дрожжерастительном аппарате сравнительную камеру, снабженную индивидуальной аэрационной системой с воздушной магистралью, на которой установлены .датчик расхода воздуха и исполнительный механизм, отсечным клапанам, размещенным в верхней части камеры, трубопроводом для подачи раствора мелассы с датчиком дозы, блоком дифференциарования и датчиками содержания кислорода, рН и углекислого газа, при этом вьмислительный блок связан со всеми датчиками , исполнительным механизмом, отсечным клапаном и блоком дифференцирования . PoCfnffgpul Ofeimfffoff KtXjtamo

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, Я0„„10891 14

ЗсЮ С 12 В 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я! " ." «."УЭ1.! » 9

Ййь. М«,": ."!»:4 (61) 700538 (21) 2760130/28-13 (22) 23.04.79 (46) 30.04.84. Бюл. У 16 (72) В.Ф.Николаенко, А.И.Соколенко, А.П.Ладанюк, В.Г..Трегуб и С.Ф.Николаенко (71) Киевский технологический институт пищевой промышленности (53) 663.14.62-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 700538, кл. С 12 В 1/08, 1978. (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ по авт.св. У 700538, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности управления процессом, она содержит расположенную в дрожжерастительном аппарате сравнительную камеру, снабженную индивидуальной аэрационной системой

1 с воздушной магистралью, на которой установлены .датчик расхода воздуха и исполнительный механизм, отсечным клапанам, размещенным в верхней части камеры, трубопроводом для .подачи раствора мелассы с датчиком дозы, блоком дифференциарования и датчиками содержания кислорода, рН и углекислого газа, при этом вычислительный блок связан со всеми датчиками, исполнительным механизмом, отсечным клапаном и блоком дифференцирования.

1089114

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в процессе выращивания хлебопекарных дрожжей.

По основному авт.св. У 700538 система автоматического управления содержит контуры стабилизации температуры и рН биомассы, контуры регулирования подачи питательных солей и воздуха на аэрацию, датчик количества воздуха, поступающего в ферментер, установленный на линии подачи субстрата исполнительного механизма, датчик кислорода и углекислого газа в ухбдящих газах и вычислительное устройство, вход которого соединен с датчиком кислорода и углекислого газа в уходящих газах и количества воздуха поступающего в ферментер, а выход с исполнительными механизмами, установленными на линиях подачи субстрата и воздуха 1).

Недостатком известной системы является то, что она не позволяет достаточно точно управлять процессом ввиду инерционностй объекта управления, кроме того, наблюдается нерациональный перерасход воздуха на аэрацию.

Цель изобретения — повышение точности управления процессом выращивания микроорганизмов, а следователь- . но, повышение выхода биомассы микроорганизмов.

Указанная цель достигается тем, 35 что система автоматического управления процессом выращивания содержит расположенную в дрожжерастительном аппарате сравнительную камеру, снабженную индивидуальной аэрацион- 40 ной системой с воздушной магистралью, на -которой установлены датчик расхода воздуха и исполнительный механизм, отсечным клапаном, размещенным в верхней части камеры, трубо- 45 проводом для подачи раствора мелассы с датчиком дозы, блоком дифферен- . цирования и датчиками содержания кислорода, рН и углекислого газа, при этом вычислительный блок связан 50 со всеми датчиками, исполнительным механизмом, отсечным клапаном и, блоком дифференцирования.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемой системы. 55

Система содержит контур стабилизации температуры в ферментере 1,, состоящий из датчика 2 температуры, соединенного с регулятором 3, выход которого соединен с исполнительным механизмом 4, установленным на магистрали воды, подаваемой в охладительную рубашку 5, контур стабилизации рН дрожжевой массы, состоящий из датчика 6, соединенного регулятором 7, к выходу которого подключен исполнительный механизм 8 на трубопроводе аммиачной воды и исполнительный механизм 9 на трубопроводе серной кислоты, контур автоматического погашения, состоящий из датчика 10, соединенного с регулятором 11, выход которого соединен с клапаном 12, на трубопроводе олеиновой кислоты, контур программного управления подачей питательных солей, состоящий из дозаторов 13, соединенных с программным устройством 14, вычислительное устройство 15, вход которого соединен с датчиком 16, количество воздуха поступающего на аэрацию, а также с датчиком 17 и 18 количества кислорода и С02 в уходящих газах, а выход вычислительного устройства 15 с исполнительным механизмом 19 на трубопроводе подачи мелассы и исполнительным механизмом 20, установленным на линии подачи воздуха. Кроме того, система содержит сравнительную камеру 21, открытую снизу и помещенную в дрожжерастительном аппарате. В верхней части сравнительной камеры установлен отсечной клапан 22, соединенный с вычислительным устройством.. В нижней части сравнительная камера имеет индивидуальную аэрационную систему 23, к которой по магистрали 4 подводится воздух, на последней установлены датчик 25 расхода и исполнительный механизм

26, соединенный с вычислительным устройством. В верхней части сравнительной камеры установлены датчики

27 и 28 количества кислорода и углекислого газа, уходящих из сравнительной камеры газа. Трубопровод 29 с установленным на нем дозатором.30 служит для подвода мелассы в сравнительную камеру. Дозатор 30 также соединен с вычислительным устройством. Помимо этого в сравнительной камере установлен также датчик 3 1 величины рН, соединенный с вычислительным устройством и входом дифференцирующего блока 32,выход которого соединен с вычислительным устройством.

3 1089114

Система автоматического управления работает следующим образом.

Температура в ферментере 1 поддерживается на заданном уровне с помощью контура стабилизации температуры, включающего датчик 2 температуры, подключенного на вход регулятора 3, который после сравнения текущего и заданного значений температу10 ры, вырабатывает сигнал регулирующего воздействия, управляющего исполнительным механизмом 4 на магистрали воды, подаваемой в охладительную .рубашку 5. Изменение кислотности в ферменте 1 воспринимается датчиком 6 рН, включенным на вход регулятора 7, который в зависимости от отклонения рН в ту или иную сторону подает сигнал на исполнительный механизм 8 подачи аммиачной воды, либо на исполнительный механизм

9, подающий серную кислоту на ферментер. Уровень пены в ферментере контролируется датчиком 10, сигнал от которого поступает на регулятор

11, воздействующий на клапан 12, установленный на трубопроводе олеиновой кислоты. Растворы питательных солей в ферментер подаются посредством дозаторов 13, работой которых управляет промраммное устройство 14.

Содержание кислорода и углекисло" го газа в уходящих из ферментера газах определяются при помощи датчиков 17 и 18, сигнал с которых 35 поступает в вычислительное устройство 15; последнее определяет такие параметры как абсолютный прирост дрожжей, общее количество дрожжей в аппарате, концентрацию биомассы и 40 активность дрожжей.

Кроме того вычислительное устройе

1 ство 15 периодически (например, один раз в 10 мин) дает команду на открытие отсечного клапана 22, кото- 45 рый закрыт в исходном положении..

Культуральная жидкость при этом заполняет сравнительную камеру 21, причем если сравнительная камера открыта снизу, то степень аэрации в 50 ней такая же как в ферментере 1.

Далее вычислительное устройство

15 выдает команду дозатору 30 на подачу определенной порции мелассы в сравнительную камеру 21 по трубо- 55 проводу 29. Вычислительное устройство 15 подает также команду на исполнительный механизм 26, который открывает подачу воздуха..по магистрали 24 в аэрационную систему 23 сравнительной камеры 21. Датчик 25 дает в вычислительное устройство сигнал о расходе воздуха. Таким образом, условия, в которых находится культуральная жидкость в сравнительной камере 21 отличается от условий в ферментере 1. Контроль процесса культивирования, происходящего в сравнительной камере 21, осуществляется на основании анализа уходящих из сравнительной камеры газов — датчики 27, 28 и 31 кислорода и углекислого газа и величины изменения рНдатчик, кроме того, дифференцирующее устройство 32 подает в вычислительное устройство 15 сигнал о скорости изменения величины рН. На основании полученной информации вычислительное устройство 15 управляет подачей мелассы в ферментер, воздействуя на исполнительный механизм 19, а также подачей воздуха на аэрацию, воздействуя на исполнительный механизм 20, стоящий на воздушной магистрали, Датчик 16 контролирует расход воздуха на аэрацию ферментера 1. С течением времени состав культуральной жидкости в сравнительной камере 21 изменяется по сравнению с составом культуральной жидкости в ферментере

1. Вычислительное устройство 15 дает команду на закрытие отсечного клапана 32, а также, исполнительного механизма 26 и остановку дозатора 30.

Культуральная жидкость вытесняется из сравнительной камеры 21 воздухом, поступающим на аэрацию в ферментер

1. Сигналы от датчиков 27, 28 и 31 и дифференцирующего устройства 32 на время опорожнения сравнительной камеры 21 блокируются в вычислительном устройстве 15. Далее цикл повторяется.

Применение предлагаемой системы в дрожжевой промышленности позволяет увеличить точность управления ,процессом дрожжеращения, а следо-! вательно, увеличить выход дрожжеи с единицы затрачиваемого сырья, а также снизить энергозатраты на аэрацию кулътуральной жидкости. Кроме того, выход дрожжей при применении предлагаемого устройства повышается на 4,8Х по сравнению с известной системой,а энергозатраты на аэрацию ку,льтуральной жидкости снижается на 16Х.