Способ автоматического управления процессом брожения Советский патент 1986 года по МПК C12G1/02 C12G1/22 

1

Изобретение относится к бродиль- ной промьшшенности, а именно к производству спирта из крахмалистого сырья, и частично может быть использовано в производстве спирта из других видов сырья.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта.

Сущность способа заключается в следующем,

Во время ферментации скорость вьщеления углекислого ra3a(fQ в ферментере дает суммарную информацию о скорости роста микроорганизмов рхи о скорости синтеза целевого продукта :

cOi. c,XtCi4X (}

где ti, С - коэффициенты пропорциональности;

- концентрация микроорганизмов .

Скорость роста микроорганизмов пропорциональна скорости изменения оптической плотности культуральной среды УОП :

.C.f,,

сг

где Cj - коэффициент пропорциональности. Из уравнений (1) и (2) получим

|,с, (Ъ) оп

Используя измеряемые величины бсог оп .соотношение Ч /р определяют по уравнению (3) и по нему осуществляют регулирование рН культуральной среду в ферментере таким образом, чтобы соотношение 1 /(л было максимальным. Обеспечение максимального соотношения 1 /ju тож-г- дественно максимальному соотношению QCO /Von При этом при обеспечении максимального соотношения )/м обеспечивается ведение процесса брожения на оптимальном уровне по величине рН культуральной среды, т.е. питательный субстрат во время процесса бро- жёния будет расходоваться так, чтобы он обеспечил наибольщую скорость выделения продукта с наименьшими затратами его для роста микроор га- низмов.

12097132

Система состоит из ферментера i контура регулирования температуры брожения в ферментере, включающего датчик 2 температуры брожения в

5 ферментере, связанный через регулятор 3 температуры брожения в ферментере с исполнительным механизмом 4, установленным на линии подачи охлаждающей воды, контура регулирования

10 рН культуральной среды в ферментере S содержащего блок 5 измерения оптической плотности культуральной среды, блок 6 усреднения измеренных значений оптической плотности куль15 туральной среды, блок 7 дифференцирования усредненного значения оптической плотности, блок 8 измерения скорости выделения углекислого газа в процессе микробиологического

20 синтеза, блок 9 определения соотношения, экстремальный регулятор 10 рН культуральной среды в ферментере, который связан с исполнительным механизмом 11, установленным на линии

25iподачи буферного агента.

Система работает следующим образом.

.Сигнал от датчика 2 температуры брожения в ферментере 1 подается на регулятор 3 температурь брожения в ферментере, который сравнивает заданное значение температуры брожения с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, изме35 няющего подачу охлаждающей воды в ферментер. Оптическая плотность измеряется блоком 5 измерения оптической плотности культуральной среды сигнал которого подается на блок

0 осуществляющий усреднение значения оптической плотности культуральной среды методом скользящего окна по следующей зависимости:

30

45

л ОП-(ОП1

I г 1

50

Где (On)j - значение оптической

плотности культуральной среды в момент времени t , ;

h - число измерений. Усредненный сигнал из блока 6 55 подается на блок 7 дифференцирования, сигнал которого подается на блок 9 определения соотношения. В то же время блоком 8 измерения скорости

45

л ОП-(ОП1

I г 1

Где (On)j - значение оптической

плотности культуральной среды в момент времени t , ;

h - число измерений. Усредненный сигнал из блока 6 подается на блок 7 дифференцирования, сигнал которого подается на блок 9 определения соотношения. В то же время блоком 8 измерения скорости

3

выделения углекислого газа из ферментера. Сигналы из блоков 7 и 8 соответственно подаются на блок 9 определения соотношения, где формируется сигнал, пропорциональньй соотношению удельной скорости выделения целевого продукта (этилового спирта) с удельной скоростью роста микроорганизмов, который поступает в экстремальный регулятор 10 рН культуральной среды, формирующий сигнал для исполнительного механизм

11

, установленного на линии подачи буферного агента.

Экспериментальное исследование предлагаемого способа в процессе спиртового брожения проводилось на ферментационной установке ФУ-6 для дрожжей Saccharomyces cerevisiae и показало, что по сравнению с известным предлагаемый способ автоматического управления процессом брожения дает повышение выхода целевого продукта (этилового спирта) на 1,6%.

Укленасльш газ

Буферный агент

Редактор Н. Егорова

Составитель Г. Богачева

Техред О.НецеКорректоре. Черни

Заказ 469/34

Тираж 490

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное