Система автоматического управления процессом выращивания дрожжей Советский патент 1975 года по МПК C12B1/08 

1

Известна система автоматического уп- равле1ия процессом выращивания дрожжей например, в непрерывнол.ействующих аппаратах, содержащая контуры стабилизации температуры и рН дрожжевой суспензии и контуры регулирования расходов воздуха на аэрирование и воды на разбавление.

Цель изобретения - обеспечение выращивания дрожжей с максимально возможным содержанием активных дрожжевых клеток и повышение производительности системы.

Для этого предложенная система снабжена контуром экстремального регулирования концентрации засевной культуры и контуром регулирования соотношения производительности инокулятора и форментаторов.

На чертеже изображена принципиальная схема системы автоматического управления процессом выращивания дрожжей

Контур стабилизации температуры суспензии в инокуляторе содержит датчик 1 температуры, соединенный со входом ре-

.гулятора 2, выход которого подключен к .cпoлнитeльнoмy механизму 3, установленому на трубопроводе подачи воды ка охлаждение.

Контур стабилизации рН дрожжевой суспензии состоит из датчика 4 рН, соединенного с регулятором 5, который под- глючен к исполнительному мexaниз y 6, установленному на трубопроводе подачи аммиачной воды в инокулятор,

В контуре регулирования расхода воздуха расположен датчик 7 растворенного кислорода, который соединен с регулятором 8. Выход последнего подключен к исполнительному механизму 9, установленому на трубопроводе подачи воздуха на аэрирование.

Контур регулирования расхода воды на разбавление состоит из датчика 10 расхода сусла, датчика 1 расхода воды, соединенных с регулятором 12 соотношения, выход которого подключен к исполнитель. ному механизму 13, устанозленному на трубопроводе подачи воды в инокулятор.

Контур регулирования производительности содержит датчики 14 концентрации биомассы, установленные в каждом из ферментов дрожжевого иеха, датчики 15 расхода дрожжевой суспензии из этих же ферментов, выходы этих датчиков соединены с блоком 16 умножения, выход которого подключен к блоку 17 суммирования. С блоком соединены также другие блоки умножения, измеряющие прс изводи- тел4эность остальных ферментаторов дрожжевого цеха. В инокуляторе отделения чистой культургт установлен датчик 18 коцентрации засевной культуры. Датчик 18 и датчик 19 расхода дрожжевой суспензии из инокулятора соединены с блоком

20умножения, измеряющего производител ность инокулятора. Сумматор 17, измеряющий суммарную производительность ферментаторов, и блок 20 умножения, соединены с блоком 21 соотношения, выход которого подключен к исполнительному механизму 22 iia трубопроводе дрожжьвой cycnej зии.

Контур регулирования концентрации за- севной культуры представляет собой каскадно. - связанную систему и содержит датчик 18 концентрации засевной культуры соединенный с экстремальным регулятором 23. Датчик 24 уровня подключен к регулятору 25 уровня, выход которого соединен с исполнительным механизмом 26 на трубопроводе подачи сусла в инокуля- тор.

Во избежание аварийных сттуаний (вымываниекультуры, переливание среды из инокулятора, опорожнение инокулятора) система снабжена ограьйгчителями по расходу и у ровню (на чертеже не показаны). Для предотвращения вымывания культуры из инокулятора в переходных режимах также установлены прерыватель импульсов 2 7 для установления необходимой дискретности и ячейка 28 памяти для запоминания и выдачи аналогового сигнала, равного по величине импульсу от прерывателя импульсов, в промежутке между двумя пс 7ледовательными импульсами.

Система работает следующим образом. При изменении производительности фер- мейта- ороБ либо концентрации засевной культуры в инокуляторе на выходе блока

21соотношения появляется сигнал, про- порциональныь рассогласованию между задаьием от су матора 17 (производитель ностью ферментаторов) и действительным засевои, определяемом в блоке 2О умножния. Этот сигнал поступает на регулирующий клапан, прикрывая или открывая его в

соответствии с величиной и знаком рассогласования.

Концентрация засевной культуры регу- лируется изменением скорости разбавления D у час (где ft - проТ1эк среды через аппарат, V - объем в аппарат ) на основе экстремальной зависимости концентрации биомассы от скорости разбавления.

В случае когда блок 21 соотношения изменяет расход дрожжевой суспензии из инокулятора, это приводит к изменению скорости разбавления. Данное возмущение, а также возможные нарушения технологического режима приводят к уменьшению концентрации засевной-культуры. Экстре- м.альный регулятор 23 изменением задания регулятору 25 изменяет уровень (объем) среды в аппарате, регулируя приток сусла в аппарате путем перемеше- ния регулирующего органа исполнительного механизма 26, и осуществляет поиск и поддержание такой скорости разбавления, при которой значение концентрации Збсевной культуры было бы максимальным.

Контуры регулирования температуры, рН и расхода воздуха работают следующим образом.

При отклонении либо температуры, измеряемой датчиком 1, либо рП среды, измеряемого датчиком 4, либо содержания растворенного кислорода в среде, измеряемого датчиком 7, регуляторы 2 или 5, или 8 (температуры или рН, или расхода воздуха) вырабатывают командные сигналы, поступающие на соответствующие исполнчтельньш механизмы 3, 6, 9, для приведения дш1ных отклонившихся величин в соответствие с заданием. Для регулирования расхода воды на разбавление от датчиков 10 и 11 расхода сусла , и расхода воды поступают сиг-налы на рез улятор 12 соотнощения. Если расход сусла изменится под воздействием сигнала от регулятора 25 уровня, регулятор 12 соотнощения соответственно изменит с помсхцью исполнительного механизма 13 расход воды на разбавление с целью поддержания на неизменном уровне концентрации питательных веществ, поступающих в инокулятор.

55

Формула изобретени

1. Система автоматического управления процессом выращивания дрожжей на60 пример, в непрерывнодействующих аппараTax, содержащая контуры стабилизации температуры и рН дрожжевой суспензии и контуры регулирования расходов воздуха на азрировдние и воды на разбавление, о т пинающаяся тем, что с целью обеспечения выращивания дрожжей с максимально возможным содержанием активных дрюжжевых клеток, и повышения производительности системы, она снабжена кон- туром экстремального регулирования кон - центраоии засевной культуры и контуром регулирования соотношения производительIHOCTH инокулятора и ферментаторов.

2,Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что контур экстремального регулирования концентрации засевной культуры состоит из датчиков концентрации засевной культ;.фы и- уровня, экстремального регулятора концентра1щи засевной культуры и регулятора уровня, при этом датчик концентрации засевной культуры соединен со входом экстремального регулятора, выход которого п чключен к регулятору уровня, а выход последнего связан с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи питательной среды в инокулятор.

3.Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что контур регулирования соотношения производительности ино- I

кулятора и ({юрментаторов состоит из датчика концентрации засевной культуры, кат- чика расхода дрожжевой суспензии, уста- новленного на выходе инокулятора, датчиков концентрации биомассы дрожжей, датчиков расхода дрожжевой суспензии, уста:новленных на выходе ферментаторов, блоIKOB умножения, сумматора и блока соотношения, при этом датчик концентрации засевной культуры посредством импульсного прерывателя и блока памяти соединен со входом блока умножения,,служащим для определения производительности ино- кулятсра, на вход которого также подклю чен датчик расхода дрожжевой суспензии, установленный на выходе инокулятора, а датчики KOHneHTpanifH биомассы дрожжей и датчики расходов дрожжевой суспензии подключены на соответствующие блоки умножения, определяющие производительность каждого ферментатора, причем по- следние соединены с сумматором, выход которого связан со входом блока соотношения, одновременно соединенного с блоком

умножения, служащим для oпpe eлeния производительности 1шокулятора, а выход блока соотношения связан с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи дрожжевой суспензии из ино-

кулятора в ферментаторы.