Способ автоматического управления процессом непрерывного получения ферментолизата Советский патент 1990 года по МПК G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации технологического процесса и может быть использовано в микробиологической промышленности, например в процессе получения ферментолизата - продукта ферментативного гидролиза биомассы микроорганизмов.

Целыо изобретения является снижение расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличение производительности реактора за счет корректи-: ровки технологических потоков.

На чертеже представлена схема реализации способа управления процессом непрерывного получения ферментолиза- |та.

Схема содержит смеситель 1, в ко-, торый поступают дрожжевая суспензия на подготовку, разбавитель и титрующий агент. В смесителе 1 расположен датчик рН 2 подготовленной дрожжевой суспензии (или сырья), функционально связанный через вторичный прибор 3 с встроенным регулятором с исполнительным механизмом 4, уста05

сд

новленным на линии подачи в смеситель титрующего агента Датчик 5 концентрации, функционально связанньй с вто- ричрым прибором 6 со встроенным регулятором, установлен на линии подачи сырья из смесителя 1 в реактор 7, в котором расположен контур стабилиза- щш температуры, включающий датчик 8 i температурь, через вторичный прибор 9 со встроенным регулятором связанный с исполнительным механизмом 10, установленным на линии подачи греющего агента в змеевик реактора 7. В реакторе 7 расположен также контур регулирования рН, включающий датчик рН 11, соединенный через вторичный прибор 12 со встроенным регулятором и исполнительным механизмом 13, установленным на трубопроводе подачи в реактор 7 титрующего агента. На линии подачи раствора фермента в реактор 7 установлен датчик 14 расхода раствора фермента, а на линии подачи сырья в реактор 7 установлен датчик 15 рас- хода сырья, функционально связанные через вторичный прибор 16 со встроен- HbiM регулятором с исполнительным механизмом 17 на линии подачи раствора фермента. Выходы датчиков 18 и 19 качества на линиях подачи сырья и отбора ферменТолизата соответственно связаны через сумматор 20 и вторичный прибор 21 со встроенным регулятором с исполнительным механизмом

22 на линии отбора ферментолизата,

Контур подачи дрожжевой суспензии на подготовку сырья содержит датчик 26 расхода дрожжевой суспензии, свя- яанный через вторичный прибор с регулятором 25 с исполнительным механизмом 27 на линии подачи дрожжевой суспензии в смеситель. Датчик 23 уровня в реакторе 7 через вторичный прибор 24 связан с задатчиком регулятора 25. Датчик 5 концентрации через вторичный прибор 6 с регулятором функционально связан с задатчиком .регулятора 28, вход которого соеди- нен с выходом датчика 30 расхода разбавителя, а выход регулятора 28 соединен с входом исполнит ельного механизма 29, установленного на линии подачи разбавителя.,

Способ осуществляют следующим образом.

В смеситель 1 двумя потоками пода,ют дрожжевую суспензию и разбавитель

5

Q 5. Q 5

например технологическую воду, в соотношении, обеспечивающем разбавле- . ние суспензии до заданной концентрации. рН подготовленной дрожжевой суспензии (сырья) контролируют датчиком рН 2 и поддерживают на заданном уровне по сигналу с вторичного прибора 3 исполнительнь1м механизмом 4 на линии подачи в смеситель 1 титрующего агента. Концентрацию сьфья контролируют датчиком 5 концентрации, сигнал с которого через вторичный прибор 6 поступает на контур регулирования подачи разбавителя. Подготовленное сырье непрерывно подают в реактор 7 со змеевиком.. Температуру сырья в реакторе 7 контролируют датчиком 8 температуры и регулируют подачей греющего агента в змеевик через исполнительный механизм 10 по сигналу от регулятора 9. В реактор 7 подают титрующий агент и контролируют рН среды в реакторе датчиком рН 11, а регулирование рН осуществляют по сигналу с датчика 11 через вторичный прибор 12 с регулятором посредством исполнительного механизма 13 на линии подачи в реактор 7 титрующего агента. В реактор 7 подают также раствор фермента, расход которого регулируют контуром, включающим датчик 14 расхода раствора фермента, вторичный прибор 16 с регулятором и исполнительный механизм 17. Задание регулятору 16 корректируют в зависимости от величины расхода сырья, контролируемой датчиком 15 расхода, т.е. при увеличении расхода сырья пропорционально увеличивают расход раствора фермента и наоборот. Датчиками 18 и 19 качества, установленными на линиях подачи сырья и отбора ферментолизата из реактора 7, контролируют изменение качества по- .тока до и после реактора. Сигналы с датчиков 18 и 19 поступают на сумматор 20, где происходит вычисление разности этих сигналов и сравнение ее с заданным значением. Исполнительный механизм 22 пО сигналу с регулятора 21 осуществляет изменение величины отбора ферментолизата из реактора 7, приводя вычисленную разность сигналов от датчиков качества к заданному значению.

Уровень в реакторе 7 контролируют датчиком 23 и вторичным прибором 24, сигнал с которого корректируют зада

5 .

ние регулятору 25 контура регулировния подачи дрожжевой суспензии в смситель для обеспечения постоянной в личинь уровня в реакторе. При изменении подачи дрожжевой суспензии в смеситель 1 изменяют величину концерации сырья после смесителя, контролируемого приборами 5 и 6. Сигнал с прибора 6 корректирует задание регулятору 28 контура регулирования расхода разбавителя для приведения концентрации сырья к заданному значени регулятор 28 также проводит сравнен сигнала датчика 30 расхода разбавителя. В случае рассогласования этих сигналов с регулятора 28 на исполнительный механизм 30 поступает команда на увеличение или уменьшение расхода разбавителя путем открывани или закрывания исполнительного механизма 30.

Пример. Смеситель 1 заполняют водно-дрожжевой суспензией со ст дии плазмолиза производства БВК с концентрацией 11-12% сухих веществ. Одновременно проводят подтитровку водно-дрожжевой суспензии 20%-ным раствором NaOH или 15%-ным растворо НС1. Величину рН непрерывно контролируют датчиком рН 2, а подачу титрующего агента регулируют исполнительным механизмом 4. Б смеситель 1 подают большую часть- титрующего агента (грубое титрование). Концентрацию готового сырья измеряют датчиком 5 концентрации, сигнал с которого через вторичный прибор 6 поступает на задатчик регулятора 28 управляющего работой исполнительного механизма 29, изменяющего величину потока разбавителя. Из смесителя 1 сьфье непрерывно поступает в реактор 7, при этом датчиком 15 расхода фиксируют скорость поступления сырья а датчиком 18 качества - его качество. Одновременно в реактор 7 при непрерывном перемешивании подают раствор фермента пропорционального расходу сырья, контролируемому датчиком 15. .Расход раствора фермента обеспечивается контуром регулирования, вклчающим приборы 14, 16, 17. Одновремено начинают функционировать контуры стабилизации температуры и величины рН в реакторе 7: температуру в реакторе поддерживают на уровне 45-48 С, рН поддерживают подтитровкой, например раствором аммиачной воды, на

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

5

уровне, оптимальном для используемого фермента. Длительность процесса ферментолиза 3,5 ч при непрерывном отборе ферментолизата из реактора 7. Качество (степень законченности ферментативного гидролиза) определяют, сравнивая сумматором 20 сигналы с датчиков 18 качества сырья (например, электропроводности) перед реактором 7 и датчика 19 качества ферментолиза также электропроводности после реактора 7 с заданным значением их разности. Если результат сравнения сигналов показывает, что ферментолиз |Проходит не полностью скорость отбора ферментолизата снижается, а время нахождения сырья в реакторе 7 продлевается до окончания процесса ферментолиза. Это осуществляют путем изменения величины отбора ферментолизата из реактора 7 с помощью исполнительного механизма 22 от регулятора 21. При уменьшении отбора ферментолизата из реактора 7 уровень в реакторе начинает расти, датчик 23 уровня через вторичный прибор 24 корректирует величину подачи дрожжевое суспензии в смеситель 1, приводя уровень в реакторе 7 к заданному значению. Изменение величины потока дрожжевой суспензии через соответствующие к.онтуры регулирования приводит к изменению величины потоков разбавителя и титрующего агента в реактор 1.

Результаты, полученные при производстве ферментолизатов в опытных условиях известным и предлагаемым способами, приведены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет корректировать подачу раствора фермента в зависимости от подачи сырья, а подачу дрожжевой суспензии в смеситель - в зависимости от уровня в реакторе. Снижение расхода раствора фермента 5,5 кг/т ферментолизата. Корректировка времени пребывания сырья в реакторе путем сравнения качества сырья до и после реактора позволяет повысить производительность установки. Формула из -обретения

Способ автоматического управления процессом непрерывного получения ферментолизата, включающий подготовку сырья, непрерывное смешивание компонентов, подаваемых в-реактор, стабилизацию температуры и рН в реакторе, регулирование подачи разбавителя

1597865

в зависимости от концентрации сырья, регулирование отбрра ферментолизата, регулирование подачи раствора фермента и дрожжевой суспензии, поступающей на подготовку, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличения производительности реактора за счет корректировки технологических потоков, дополнительно измеряют расход сырья, его

0

8

электропроводность, уровень продукта в реакторе, а также электропроводность ферментолизата и корректируют подачу фермента в зависимости от расхода сьфья, поступающего в реактор, подачу дрожжевой суспензии на подготовку сырья - в зависимости от уровня продукта в реакторе, а отбор фер- ментализата из реактора осуществляют по разности злектропроводностей сьфья и ферментолизата.

Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами переработки биомассы микроорганизмов - ферментативному гидролизу биомассы микроорганизмов. Цель изобретения - снижение расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличение производительности реактора за счет корректировки технологических потоков. Производство ферментолизатов включает подготовку биомассы, разбавление исходного продукта до заданной концентрации и PH, ферментативный гидролиз подготовленного сырья при заданном PH и непрерывный отбор готового ферментолизата. Для снижения расхода ферментного препарата и увеличения производительности реактора подачу раствора фермента корректируют в зависимости от расхода сырья, поступающего в реактор, подачу дрожжевой суспензии на подготовку сырья производят в зависимости от уровня в реакторе, а отбор ферментолизата из реактора осуществляют по разности качественных характеристик электропроводности ферментолизата до и после реактора. 1 ил.