Способ автоматического управления анаэробным процессом спиртового брожения

( гле з ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 3623142/28-13 (22) 05.08.83 (46) 23.05.85, Бюл. Яф 19 (72) М,З. Мнлашаускас, Ю. нишкис, В,А. Жалкаускас илис (71) Каунасский политехни ститут им. Антанаса Снечк (53) 663. 14.036(088.8) (56) 1. Авторское свидете Иф 311961, кл. С 12 О 300 2. Авторское свидВ 602541, кл. С 12(54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АНАЭРОБНЫМ ПРОЦЕССОМ СПИРТОВОГО БРОЖЕНИЯ в аппарате, заключаю"щийся в регулировании температурыброжения в ферментере и ее коррекцию Г ния(цо т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта путем регулирования температуры брожения в ферментере, допол кительно измеряют скорость выделения углекислого газа, выделяющегося из ферментера, и скорость потребления азота микроорганизмами, а коррекцию температуры брожения производят по величине скорости реста микроорганизмов 1,определяемой из следующей зависимости: 0скорость выделения укислого газа;скорость потребленията;коэффициенты пропорцинальности.Изобретение относится к бродильной промьппленности, а именно к производству спирта из крахмалистого сырья, и частично может быть использовано в производстве спирта из других видов сырья.Известен способ автоматического управления выращиванием мйкроорганиэмов, предусматривающий измерение температуры питательной среды и изменение подачи хладагента, при этом изменение подачи хладагента осуществляют в зависимости от соотношениярасходов воздуха, поступающего нааэрацию, и хладагента, причем это 15соотношение корректируют в зависимости от температуры питательнойсреды в аппарате .11 .Недостаткбм способа является низкая точность регулирования темпера- щтуры в Ферментере, так как полностьюне учитывается скорость роста микроорганизмов, тем самым снижается выход целевого продукта.Наиболее близким по техническому 25решению является способ автоматического управления процессом непрерывного брожения в аппарате, предусматривающий регулирование заданногосоотношения сырье-газ и температурыс коррекцией в зависимости от измеренного количества водорода, содержащегося в газах брожения каждого Ферментера 21,Недостатком известного способаявляется то, что коррекция температуры в ферментере, осуществляемаяпо количеству выделяющегося газа,не полностью учитывает количествовыделяющегося тепла микробиологичес 40кого синтеза, так как количество последнего зависит от скорости ростамикроорганизмов, а количество выделяющегося газа дает суммарную информацию и о скорости роста микроорганиэ 45иов, и о скорости синтеза продукта,что снижает точность поддержания температуры в Ферментере и тем самым снижает выход целевого продукта,Цель изобретения - повьпиение выхо 50да целевогз продукта.Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления аназробным процессом спиртового броженияв аппарате,предусмат-. 55 ривающему регулирование температуры брожения в ферментере осуществляемое с коррекцией, дополнительно измеряют скорость выделения углекислого газа, выделяющегося иэ ферментера, и скорость потребления азота микроорганизмами, а коррекцию температуры брожения производят по величине скорости роста микроорганизмов 1, определяемой по Формуле,1: - КС- К Цгде а - скорость выделения углекисоолого газа;скорость потребления азота( - коэффициенты пропорциональ)К 2ности.Сущность изобретения заключается в том, что во время микробиологического синтеза скорость выделения углекислого газа Чв ферментере дает суммарную информацию о скорости роста микроорганизмов ри синтезе целевого продукта:С = КАК Кт 1 У,ф где К, К " коэффициенты пропорциональности.Скорость потребления буферного агента для поддержания рН культуральной среды во время микробиологического синтеза целевого продукта зависит от скорости потребления азота микроорганизмами, которая пропорциональна скорости поТребления буферного агента дня поддержания рН культуральной среды Ц и скорости роста микроорМганизмов р и зависит от скорости синтеза продукта 11 , так как образующийся целевой продукт также изменяет рН культуральной среды:где К, К - коэфФициенты пропорциональности.Знаки членов К р и К 1 зависят от источника азота в питательной среде и характера усвоения азота микроорганизмами, а также от характера действия выделившегося целевого продукта на рН культуральной среды.Используя измеряемые параметры ЧСО и Я , скорость роста микроор 2М 2ганизмов определяют по уравнениюРК, оК, (3) и по нему осуществляют коррекцию регулирования .температуры брожения в Ферментере,1157049 ОУФЕРНвО Зисаэ 3282/23 Тираж 525 Подписное БППН Патент , г.ужгород, ул.Проектная, 4 Н На чертеже изображена система, реализующая предлагаемый способ.Система состоит из ферментера 1, контура регулирования температуры в ферментере, который содержит датчик 2 температуры, связанный через регулятор 3 температуры брожения с исполнительным механизмом 4, установленным на линии подачи охлаждающей воды, контура регулирования рН куль О туральной среды в ферментере, включающего датчик 5 рН культуральной среды, связанный через регулятор 6 рН с исполнительным механизмом 7, установленным на линии подачи бу ферног, агента, блок 8 измерения расхода буферного агента и блок 9 измерения расхода выделяющегося углекислого газа в процессе микробиологического синтеза, которые соединены 20 с блоком 10 определения скорости роста микроорганизмов по формуле (3), а последний подключен к регулятору 3 температуры брожения в ферментере.Система работает следующим обра эом.Сигнал датчика 2 температуры подается на регулятор 3 температуры брожения, который сравнивает заданное значение температуры в ферментере с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, изменяющего 4годачу охлаждающей воды на охлади- тельную систему ферментера.Сигнал датчика 5 рН культуральной среды подается на регулятор 6 рН,ультуральной среды, который сравнивает заданное значение рН в ферментере с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 7, изменяющего подачу буферного агента в . ферментер. Скорость подачи буферного агента измеряют блоком 8 измерения расхода буферного агента.В то же время, блоком 9 измерения расхода выделяющегося углекислого газа измеряют скорость выделения углекислого газа иэ ферментера. Сигналы блоков 8 и 9 измерения соответственно подаютсг на блок 10 определения скорости роста микроорганизмов, в котором формируется сигнал, пропорциональный скорости роста микроорганизмов, который поступает в регулятор 3 температуры брожения ферментера и осуществляют коррекцию зддания температуры.Экспериментальные исследования предлагаемой системы управления на ферментационной установке ФУпоказали, что по сравнению с известной предлагаемая система управления повышает выход целевого продукта на 1, 057