Система автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в сельском хозяйстве для управления процессом ферментации органического сырья. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы управления аэрацией при ферментации органического сырья. Система автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья содержит ферментер с исходным сырьем, воздуходувку и контур регулирования подачи воздуха на аэрацию. Он включает датчик содержания кислорода в перерабатываемом сырье, регулятор расхода воздуха и исполнительный механизм. Введение в систему управления датчика температуры и функционального преобразователя, реализующего зависимость содержания кислорода в перерабатываемом сырье от его температуры, позволяет сравнивать реальный уровень кислорода в сырье с требуемым и на основании этого корректировать подачу воздуха в сырье. 1 ил.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в сельском хозяйстве для управления процессом ферментации органического сырья.

Известна система автоматического управления процессом аэрации при культивировании микроорганизмов (А.С.СССР N 1388428, кл. C 12 Q 3/00, 1986, прототип), содержащая ферментер и контур стабилизации подачи воздуха на аэрацию, включающий в себя датчик содержания кислорода в перерабатываемом субстрате, преобразователь концентрации кислорода, датчик расхода воздуха, регулятор расхода и исполнительный механизм. В данной системе реализуется определенный процесс культивирования микроорганизмов, отслеживаемый только по уровню кислорода в субстрате: O2 = const. Однако в ряде случаев процессы культивирования микроорганизмов и ферментации требуют контроля содержания определенного уровня кислорода в перерабатываемом сырье в зависимости от других параметров, характеризующих процессы, происходящие в исходном сырье под воздействием аэрации. Чаще всего таким параметром является температура перерабатываемого сырья. В этом случае процесс аэрации описывается более сложной функциональной зависимостью, а именно зависимостью содержания кислорода в исходном сырье от его температуры: O2 = f(to) осуществляя которую посредством схемного решения в системе управления процессом аэрации при культивировании микроорганизмов и ферментации с их участием, можно расширить функциональные возможности системы управления и использовать ее не только для решения узких задач в области микробиологии, но и в области управления технологическими процессами получения компостов в сельском хозяйстве.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей системы управления процессом аэрации при ферментации органического сырья.

Поставленная задача решена путем введения в систему автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья, содержащую ферментер с исходным сырьем, воздуходувку и контур регулирования подачи воздуха на аэрацию, включающий датчик содержания кислорода в перерабатываемом сырье, регулятор расхода воздуха и исполнительный механизм, датчика температуры и функционального преобразователя, реализующего зависимость содержания кислорода в сырье от его температуры, при этом вход функционального преобразователя подключен к датчику температуры, а выход его соединен с входом регулятора расхода воздуха.

Введение в заявленную систему управления датчика температуры исходного сырья позволяет контролировать процессы аэробного культивирования и ферментации еще по одному параметру - температуре сырья, а с помощью функционального преобразователя - реализовать зависимость содержания кислорода в сырье от его текущей температуры. Таким образом, в заявленной системе управления реализуется автоматическое регулирование аэрации перерабатываемого сырья по содержанию кислорода в нем, оптимальному для текущей температуры, что позволит: 1) наряду с использованием системы управления для решения узких задач в области микробиологии управлять технологическими процессами получения компостов в сельском хозяйстве путем аэрации органического сырья; 2) расширить ассортимент конечного продукта в зависимости от исходного сырья и реализации системой конкретной зависимости: O2 = f(to), где O2 - расчетное количество кислорода в перерабатываемом сырье, необходимое для осуществления заданного процесса; to - температура перерабатываемого сырья в ферментере; 3) более гибко управлять процессом ферментации органического сырья, например ускорить процесс приготовления компоста; 4) повысить качество конечного продукта, поскольку управление процессом ферментации органического сырья (приготовление компоста) осуществляется по двум параметрам, связанным между собой определенной функциональной зависимостью; 5) снизить энергозатраты благодаря управлению процессом ферментации органического сырья по определенной программе, оптимальной для конкретного процесса ферментации.

Изобретение иллюстрируется чертежом. На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления аэрацией при ферментации органического сырья.

Система автоматического управления аэрацией при ферментации органического сырья содержит ферментер 1 с исходным сырьем, датчик содержания кислорода 2 в аэрируемом сырье, датчик температуры 3, функциональный преобразователь 4, регулятор расхода воздуха 5, исполнительный механизм 6 и воздуходувку 7.

Система автоматического управления работает следующим образом. В ферментер 1 загружают перерабатываемое органическое сырье и подают воздух на аэрацию от воздуходувки 7. Расход воздуха, подаваемого на аэрацию сырья, регулируется исполнительным механизмом 6, который управляется регулятором расхода воздуха 5. В регуляторе расхода воздуха 5 происходит сравнение сигнала измеренного содержания кислорода в сырье, поступающего на вход регулятора расхода воздуха 5 с выхода датчика 2 содержания кислорода в сырье, и сигнала заданного содержания кислорода в сырье, поступающего на другой вход регулятора расхода воздуха 5 с выхода функционального преобразователя 4, к входу которого подсоединен датчик температуры 3. В ходе процесса ферментации сигнал от датчика температуры 3 поступает на вход функционального преобразователя 4, в котором реализуется необходимая функциональная зависимость между температурой исходного органического сырья и оптимальной концентрацией кислорода в сырье для данной температуры и вырабатывается сигнал задания для регулятора расхода воздуха 5. Таким образом, реализуется автоматическое регулирование аэрации перерабатываемого сырья по содержанию кислорода в нем, оптимальному для его текущей температуры.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья, содержащая ферментер с исходным сырьем, воздуходувку и контур регулирования подачи воздуха на аэрацию, включающий датчик содержания кислорода в сырье, регулятор расхода воздуха и исполнительный механизм, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена датчиком температуры и функциональным преобразователем, реализующим зависимость содержания кислорода в перерабатываемом сырье от его температуры, при этом вход функционального преобразователя подключен к датчику температуры, а выход его соединен с входом регулятора расхода воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, и может быть использовано при производстве дрожжей хлебопекарных
Изобретение относится к микробиологическому контролю и может быть использовано в микроэлектронике, био- и медицинской технологии для контроля содержания бактерий в ультрачистой воде

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой при измерении интенсивности фотосинтеза микроводорослей в промышленных и лабораторных условиях

Изобретение относится к способам и установкам управляемого культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве и микробиологической промышленности

Изобретение относится к способам и установкам управляемого культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве и микробиологической промышленности

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для введения различных биологических молекул/гл

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

Изобретение относится к фармацевтическому и биотехнологическому производству, а также может быть использовано при очистке сточных вод, на производствах с применением процессов сбраживания и ферментации

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к производству хлебопекарных дрожжей
Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано при управлении периодическим воздушно-приточным биотехнологическим процессом в биореакторе

Изобретение относится к биотехнологии, биохимии, технической микробиологии и, в частности, может использоваться для измерения теплопродукции микроорганизмов в исследовательских и лабораторных ферментерах

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при автоматизации процесса культивирования фотоавтотрофных микроорганизмов

Изобретение относится к области биотехнологии, биохимии и технической микробиологии и может быть использовано в длительных непрерывных и периодических процессах при строгом поддержании массы культуральной жидкости

Изобретение относится к устройствам для выращивания одноклеточных микроорганизмов, например зеленых водорослей, в закрытых емкостях в водной суспензии при естественном или искусственном освещении

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ и устройство производства биогаза из органических веществ. Способ включает подачу субстрата в контейнер с двумя перемешивающими механизмами с крыльчатки. В контейнере создают общую зону перемешивания субстрата ферментации, определяют среднюю скорость субстрата ферментации и/или средней вязкости субстрата ферментации в зоне перемешивания. Данные измерения передают в блок регулирования и с помощью блока регулирования изменяют регулируемые количественные величины. Устройство содержит контейнер, систему подачи, датчик контроля хода технологического процесса и перемешивающих механизмов, блок регулирования, перемешивающие механизмы с крыльчатками. Крыльчатки обеспечивают создание в контейнере горизонтальных потоков содержимого контейнера. Изобретения обеспечивают увеличение количества преобразованного субстрата ферментации и сгенерированного количества газообразного метана. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ и устройство для производства биогаза из органических веществ. Способ включает подачу субстрата в контейнер с перемешивающим механизмом, регистрирование реологических свойств субстрата ферментации в области вблизи крыльчатки перемешивающего механизма. Результат измерения сравнивают с заданным значением, которым является желаемое значение для конкретной установки. Устройство для производства биогаза из органических веществ содержит контейнер, систему подачи, перемешивающий механизм, датчик для регистрации реологического свойства субстрата ферментации, блок регулирования. Изобретения обеспечивают увеличение количества преобразованного субстрата ферментации и сгенерированного количества газообразного метана. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх