CN101514918B - 一种补料称重计量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体补料称重计量控制装置，它包括补料杯、阀门系统、发酵罐、补料罐，其特点是，它还包括：一个称重系统，该称重系统包括称重传感器、悬臂、固定支架、秤量杯，称重传感器通过悬臂与支架相连，补料杯与称重传感器相连，通过称重传感器称出补料杯内的补料重量；一个电子监控系统，它包括A/D转换模块、报警及显示模块、键盘鼠标触模屏、比较器、给定器、CPU和补料速率控制器。由于本发明是通过称重装置来补料计量的，因此，本发明的有益效果是补料精确度高，可达0.5％，为工业化发酵过程优化及放大提供了可靠的保证。

Description

一种补料称重计量控制装置

技术领域

本发明涉及一种流体补料计量控制装置，尤其是涉及发酵过程控制的精确流体补料称重计量控制装置。

背景技术

现有的计量装置分连续式计量和离散式计量。连续式计量采用电磁流量计，质量流量计等进行计量，精度较高，但价格较贵，如料液中有气泡等则会降低精度，特别是在发酵行业中，还必须使用价格昂贵的连续调节阀。

离散式计量的“计量杯式”以“三阀系统”为代表，(见图1)，计量杯式已在制药行业推广应用多年，取得较好的效果，但由于补料的计量是以杯的容积为单位计算的，由于发酵过程中罐压、起泡等多种因素的影响使得以杯数作为计量的单位缺乏准确性。“三阀系统”如附图1所示。V3中部有个大膜片，可以向左右移位；当它鼓出时，右边空腔形成负压，使料吸进(此时单向阀V1打开，V2关闭)；随后V3的膜片向左复位且V1关闭，V2打开，同时把料液挤出，补进发酵罐；周而复始，完成补料动作。理论上认为每次吸进的料都是相同的，只要知道动作的次数，就可以知道补料量了，但实际使用时，由于进、出口的压力，料液中的空气、泡沫等影响，计量精度较低。

在生物发酵行业中，发酵过程的优化，特别是以细胞代谢流为核心的发酵过程优化中，物质流的控制直接影响到发酵最终结果。

然而，物质流的控制，首先要有高精度的补料计量系统。现有的补料计量系统计量精度无法适应发酵过程的优化。在小试、中试实验中，补料计量的精度直接影响到发酵工艺放大的准确性。

发明内容

针对现有补料计量控制装置的计量控制精度较低的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度的补料称重计量控制装置。

本发明的技术方案是，一种补料称重计量控制装置，它包括补料杯、阀门系统、发酵罐、补料罐，其特点是，它还包括：

一个称重系统，该称重系统包括称重传感器、悬臂、固定支架、补料杯。称重传感器通过悬臂与支架相连，补料杯与称重传感器相连，通过称重传感器称出补料杯内的补料重量。

一个电子监控系统，它包括输入/输出模块、报警及显示模块、键盘鼠标触模屏、比较器、给定器、CPU和补料速率控制器。

所述的补料杯上端通过软管与补料罐的管路和进料阀门、进汽阀门相连，以实现进料和进汽消毒的功能，补料杯上端还通过软管与发酵罐排气管道和与发酵罐排气管道连接的阀门相连，该阀门开启后补料杯内的压力与发酵罐的压力平衡，保证料液靠位差流入发酵罐；补料杯的下出口通过软管与发酵罐的管道和补料阀门相连，以完成向发酵罐内补料。

所述的补料杯与称重传感器相连，称重传感器通过悬臂与支架相连，通过称重传感器称出补料杯内的补料重量。

所述的监控系统，它将由称重传感器检测到的补料称量结果通过输入/输出模块中的A/D转换模块传送到比较器与给定器送来的给定值相比较，通过补料速率控制器在CPU中修订补料量的偏差，该偏差值通过D/A转换模块控制开启相应的阀门进行补料。

由于本发明是通过称重装置来补料量的，因此，本发明的有益效是补料精确度高达0.5％，为发酵过程优化及放大提供了可靠的保证。

附图说明

图1为三阀系统示意图；

图2为补料称重计量控制装置系统原理图；

图3为补料称重计量控制装置电气原理框图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的结构及特点所在，举以下实例并结合附图说明如下：

一种补料称重计量控制装置，如附图2、图3所示，它包括补料杯13、阀门系统、发酵罐1、补料罐23，其特点是，它还包括：

一个称重系统，该称重系统包括称重传感器24、悬臂25、固定支架9、补料杯13，称重传感器24通过悬臂25与支架9相连，补料杯13与称重传感器24相连，通过称重传感器24称出补料杯13内的料液重量；

一个电子监控系统，由图2所示，它包括由输入/输出模块、报警及显示装置组成的控制器，由键盘鼠标触模屏、比较器、给定器、CPU和补料速率控制器组成的工控机系统。输入/输出模块包括A/D转换和D/A转换模块。称重传感器把计量罐里的料液重量转换成电信号送到A/D模块，再进入比较器与人机界面的给定值比较，同时按照补料速率控制器的指令决定进、出料的量值；再由CPU输出指令到D0输出，以控制执行机构完成补料工作，显示器显示补料的重量，超量即报警。

所述的补料杯13上面通过软管12与补料罐23的出料或补料杯的进料管路及阀门15、16、17相连，以实现补料杯的进料和进汽消毒的功能，补料杯13上面还有通过软管10与发酵罐1的排气管管道及阀门4相连，该阀门开启后，补料杯13内的压力与发酵罐1的压力平衡，保证料液靠位差流入发酵罐1；补料杯13的下面一出口通过软管11与发酵罐1的进料管道和补料阀门7、6相连，以完成向发酵罐1内补料；所述的监控系统，它将由称重传感器检测到的补料称量结果通过A/D转换模块传送到比较器与给定器送来的给定值相比较，通过补料速率控制器在CPU中修订补料量的偏差，该偏差值通过D/A转换模块控制开启相应的阀门14、15、7、8进行补料。

本装置的另一特点是，在补料罐23的出料管与发酵罐1进料罐之间还置有手动补料阀19，以实现当无法自动称量控制补料时以手动方式补料。

使用前，用发酵罐消毒排气消至阀2、3、5、20；待补料罐消毒时，用蒸汽消毒至阀3、5、18、20、22，保压待用。使用时通过阀17、15、6、7、4补料。使用中如7、15有故障，则关闭阀4、6、17，通过手动补料阀19直接补料；同时更换故障阀7、15，用蒸汽16消至阀3、5、18。消毒结束时，关闭阀19，恢复用阀17、15、6、7、4补料。

为了适应工业化发酵的需要，根据发酵规模的不同，补料杯容积可设计成3、5、15、50L等。补料杯材质可采用多种形式，如耐高温玻璃，不锈钢等，且对不锈钢材质的补料杯可以开条形观察窗。

Claims (3)

1.一种补料称重计量控制装置，其特征在于，该装置包括：

一个称重系统，该称重系统包括称重传感器(24)、悬臂(25)、固定支架(9)、补料杯(13)，称重传感器(24)通过悬臂(25)与固定支架(9)相连，补料杯(13)与称重传感器(24)相连，通过称重传感器(24)称出补料杯(13)内的补料重量；

一个电子监控系统，它包括A/D转换模块、报警及显示模块、键盘鼠标触模屏、比较器、给定器、CPU和补料速率控制器；

所述的补料杯(13)上面通过第一软管(12)与补料罐(23)的出料管路与阀门(15、16、17)相连，以实现进料和进汽消毒的功能，补料杯(13)上面还有通过第二软管(10)与发酵罐(1)的排气管管道及阀门(4)相连，该阀门开启后，补料杯(13)内的压力与发酵罐(1)的压力平衡，保证料液靠位差流入发酵罐(1)；补料杯(13)的下面一出口通过第三软管(11)与发酵罐(1)的进料管路和补料阀门(7、6)相连，以完成向发酵罐(1)内补料；所述的监控系统，它将由称重传感器检测到的补料称量结果通过A/D转换模块传送到比较器与给定器送来的给定值相比较，通过补料速率控制器在CPU中修订补料量的偏差，该偏差值通过D/A转换模块控制开启相应的阀门(14、15、7、8)进行补料。

2.根据权利要求1的补料称重计量控制装置，其特征在于，在补料罐(23)的出料管路与发酵罐(1)的进料管路之间还置有手动控制阀(19)，以实现当补料系统中的阀门(7、15)任意发生故障时以手动方式补料。

3.如权利要求1的补料称重计量控制装置，其特征在于，补料杯容积为3、5、15或50L。

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