Система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ гическии инс(57 ности олизн аучно объед ский сам у ормовыхповышеого в фментеррхнейавливаю и Бо Календро иев, Э.И)хода биом р и в поме ссы. Дляенную в фужения в твин меющуюижней ч22 и 1 О тях, уста етельство СССМ 1/36, 1979. чены к д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский технолтут пищевой промышлепроизводственное гидкение Гидролизпромгидролизный завод(56) Авторское свид9 810802, кл. С 12 роорг дрожж ние в менте трубу и(или датчи подкл обретение относится к процесавления синтезом биомассы микнизмов, в частности й. Цель изобретения рН, выходы которыхференциаторам 24 и 231382 По разности скоростей снижения рН в ерментере и трубе в вычислительном стройстве 25, подключенном к выхоам дифференциаторов 23 и 24, определяется требуемый расход сусла. В случае превьппения концентраций остаточных РВ предельного значения изменения расхода сусла определяют в другом вь числительном устройстве 17, к которому подключены задатчик 15 РВ, ,датчик 1 объема среды и дифференциатор 16, к входу которого подключен ,датчик 14 РВ, Выходы обоих вычисли 852тельных устройств через логический блок 18 соединены с блоком 19 определения задания по расходу сусла, к входу которого подключен также датчик 13 концентрации РВ, а к выходу - блок 20 определения задания по расхо ду воды, к которому подключен также задатчик 21 суммарного расхода сусла и воды, Выходы обоих блоков определения заданий подключены к соответ ствующим регуляторам 8 и 5 контуров регулирования расхода сусла и воды, 1 ил.Изобретение относится к процессам , управления синтезом биомассы микро,организмов в микробиологической и пищевой промышленности, в частности кормовых дрожжей, культивируемых нагидролизатах 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 1 О 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 выражениюьа"= -( Р 1 З 1 Сост тт ост ат+ С) С, -задание по суммарномурасходу сусла и водыв ферментере;текущее и заданноезначения концентрацииостаточных РВ;объем среды в ф де 1 ермен тере;- время.Выход устройства 17 соединен с ло гическим блоком 18. В блоках 19 и 20 определяют задания по расходам сусла и воды по следующим выражени- ям+ 6 Ор где- задание по расходу сусла;Срь - номинальное предыдущее)озадание по расходу РВ;.С - концентрация РВ в сусле,с с + Ц,ь ) - с (3)+где Ц - задание по расходу воды,ЬБлок 21 (задатчик) задает суммарный расход сусла и воды в ферментере, В помещенной в ферментер трубеустановлен датчик 22 рН среды, Выходы датчиков 10 и 22 подключены соответственно к дополнительным дифференциаторам 23 и 24, а последний - к 35 вычислительному устройству 25, гдеопределяется изменение задания расхода РВ по выражениюЬС ь К (ЧрН УрН 1 + А) ф (4)где дО- изменение задания порасходу РВ;К, А - коэффициенты 5Чр Н, Чр Н., - скорости сниженияфйрН соответственно в ферментере и трубе, определено после отключенияподачи аммиачной воды, 10При этом входы вычислительногоустройства для определения приращения РВ в ферментере связаны с диффе"ренциатором, датчиком 1 объема среды,эадатчиком 15 концентрации остаточных РВ, датчиком 14 концентрации остаточных РБ и эадатчиком 21 суммарного расхода воды и сусла, при этомдатчик 14 концентрации остаточных РВв сусле связан с дифференциатором 16 20и логическим блоком 18, а датчик 13концентрации РВ 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 регулированияподачи сусла и воды,Система работает следующим образом.При всех отклонениях от заданных 30значений объема среды, измеряемогодатчиком 1, расхода воды, измеряемого датчиком 4, или сусла, контролируемого датчиком 7, соответствующий регулятор 2, 5 или 8 перемещает исполнительное устройство 3,6 или 9 сцелью приведения отклонившегося пара"метра к заданному значению. При снижении рН среды, измеряемой датчиком 10, до минимального значения регулятор 11 вырабатывает воздействие,за счет чего скачкообразно открывается исполнительное устройство 12 по"дачи аммиачной воды. При достижениимаксимального значения рН регулятор 11 скачком закрывает исполнительное устройство 12, осуществляя двухпозиционное регулирование рН,После прекращения подачи аммиачной воды в дифференциаторах 23 и 24 50определяются скорости снижения рНв ферментере и трубе соответственнопо следующим выражениям.дрН р7 НР Ф Д( 55доВыходные сигналы дифференциаторовпоступают на вычислительное устройство 25, в котором определяется прира" щение расхода РВ в ферментер по выражению (4),В вычислительном устройстве 17 определяется требуемое изменение расхода РВ в аппарат:Ори ( ь )осасоод .где д С т= С.- Со- 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 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 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 РВ 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 РВ в аппарат, по выражению (4),Сигналы от блока 19 и задатчика 21 суммарного расхода сусла и воды поступают на блок 20, в котором определяется заданный расход воды в ферментер по выражению (5).Сигналы от блоков 19 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.БогачеваТехред Л,Олийнык КарректорИ.Эрдейит Р% Редактор Н.Гунько Заказ 1263/22 Тираж 520 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.ч/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 тельные устройства 9 и 6, устраняютрассогласование,Таким образом, данная система автоматического управления позволяет5повысить производительность ферментера по биомассе дрожжей на основеинформации о разности скоростей сни"жения рН в ферментере и в трубе, по-.мещенной в ферментере, путем изменения расхода РВ (субстрата) в фермен"тер, В случае, если по каким-либопричинам происходит увеличение концентрации остаточных РВ, система управления осуществляет переход на режим регулирования этого параметра,что позволяет увеличить утилизациюсубстрата в ферментере и поддерживать на высоком уровне выход биомассы дрожжей иэ субстрата, 20Повьппение производительности ферментера на 27 для завода мощностью60000 т кормовых дрожжей в год обеспечивает дополнительный выпуск не ме"нее 1200 т дрожжей в год. 25 формула изобре тения Система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, содержащая контуры регулирования объема в ферментере, подачи воды и сусла, датчики концентрации РВ в сусле, концентрации остаточных редуцирующих веществ в сусле дифференЭ35 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 повыщения выхода, она снабжена последовательно соединенными вычислительным устройством для определенияскорости потребления редуцирующих веществ биомассой дрожжей, логическимблоком и блоками определения заданийсоответственно по расходу сусла и воды, контуром регулирования РН средыв 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 сдатчиками рН среды, выходы - с вычислительным устройством для определения приращения расхода редуцирующихвеществ в ферментере, вход последнего подключен к логическому блоку,причем входы вычислительного устройства для определения скорости потребления редуцирующих веществ биомассой дрожжей связаны соответственно сдифференциатором, датчиком объемасреды, задатчиком концентрации остаточных редуцирующих веществ, датчиком концентрации остаточных редуцирующих веществ и задатчиком суммарногорасхода воды и сусла, при этом датчик концентрации остаточных редуцирующих веществ в сусле связан с дифференциатором и логическим блоком, адатчик концентрации редуцирующих веществ в сусле связан с блоком определения задания по расходу сусла,последний и блок задания по расходуводы соединены с регуляторами контуров регулирования подачи сусла и воды