CS229184B1 - Způsob regulace etanolu při fermentačním procesu - Google Patents

Abstract

Vynález řeší regulaci žádané koncentrace etanolu ve fermentačním médiu. Koncentrace etanolu ve výdechových plynech z fermentoru, úměrná koncentraci etanolu ve fermentačním médiu, se měři analyzátorem pracujícím na principu katalytického spalovaní. Regulace etanolu je řešena tak, že se do fermentačního, média přidává při poklesu signálu analyzátoru pod žádanou hodnotu předvolená dávka etanolu, zajištující zvýšeni signálu analyzátoru nad žádanou hodnotu. Uvedený způsob regulace etanolu najde "uplatnění při laboratorních i průmyslových fermentacích.

Description

Vynález řeší způsob regulace etanolu při fermentaěním procesu analyzátorem měřícím koncentraci etanolu ve fermentačním mádlu podle obsahu etanolu ve výdechovýoh plynech·

Je známo, že kvasinky pěstované za aerobních podmínek jsou schopny utilizovat etanol jako zdroj uhlíku vedle čpavku jako zdroje dusíku· Při fermentačních procesech, založených na tomto principu, je ovšem zapotřebí přidávat etanol tak, aby jeho koncentrace ve fermentačním médiu byla optimální z technologického hlediska· Používá-li se syntetický líh jako zdroj uhlíku pro růst provozního kmene krmných etanolových kvasnic Torulopsis ethanol!tolerans, pak při obsahu etanolu v médiu víoe než asi 0,4 % obj« působí etanol hromaděním meziproduktů oxidaoe jako inhibitor a kromě toho dochází ke ztrátám etanolu vyvětráváním· Nízká konoentraoe etanolu bude zase příčinou nízkého výkonu fermentaoe*

Vhodný způsob, užívaný pro regulaci žádané konoentraoe etanolu ve fermentačním médiu, spočívá ve stanovení etanolu ve výdechových plyneoh z fermentoru, Konoentraoe etanolu ve výdechovýoh plyneoh je závislá na systému provzdušňování, na teplotě fermentaoe a na obsahu etanolu ve fermentačním médiu· Pro dané konstrukční uspořádání fermentoru a konstantní teplotu fermentaoe je konoentraoe etanolu ve výdechových plyneoh přímo závislá na obsahu etanolu ve fermentačním médiu· Při dosud známém způsobu regulace se měří obsah etanolu ve výdechu

229 184 analyzátorem pracujícím na prinolpu katalytického spalování a přímo podle velikosti výstupního signálu analyzátoru se reguluje spojitá nebo nespojitá přívod etanolu do fermentoru· Výstupní signál analyzátoru pracujícího na principu katalytického spalování neodpovídá vždy přesná koncentraci etanolu ve fermentaáním médiu· Odchylky jsou způsobeny dopravním zpožděním a dynamickými vlastnostmi čidla analyzátoru, dále tím, že u nákterýoh typů fermentorů je přívod etanolu veden nad hladinu fermentačního média· Dopravní zpoždění a dynamické vlast nosti čidla analyzátoru způsobí zpoždění výstupního signálu pro dávkování· Na druhé straně etanol přiváděný nad hladinu je částečně strháván do odtahu a zvyšuje tak výstupní signál analyzátoru* K výrazným odchylkám dochází tehdy, obsahuje-li etanol určitý podíl dietyléteru· Na počátku dávky etanolu přechází páry velmi těkavého dietyléteru do plynné fáze a v důsledku toho dochází ke zvýšení výstupního signálu analyzátoru· Pří regulaci přívodu etanolu do fermentoru přímo podle velikosti výstupního signálu analyzátoru dochází k opožděnému spuštění i opožděnému vypnuti nátoku etanolu do fermentoru, čímž skutečná koncentrace etanolu ve fermentačním médiu kolísá v nepřípustných mezích· Často používaným zlepšením dávkování etanolu přímo podle velikosti výstupního signálu analyzá toru je periodioké přerušování dávky etanolu· V řadě případů ani tento způsob nepřináší dobré výsledky·

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem regulace etanolu při fermentačním procesu analyzátorem měřicím koncentraci etanolu ve fermentačním médiu na základě obsahu etanolu ve výdechových plynech podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do fermentačního média přidává při poklesu signálu analyzátoru pod žádanou hodnotu předvolená dávka etanolu v množství zajišťujícím zvýšení signálu analyzátoru nad žádanou hodnotu*

Přidáním předvolené dávky etanolu je zajištěno okamžité a definované zvýšení koncentrace etanolu ve fermentačním mé4

229 184 diu, i když signál analyzátoru se bude ještě snižovat v důsledku dopravního zpoždění čidla analyzátoru a teprve po uplynutí tohoto zpoždění se zvýší. Dávka etanolu pokračuje i při zvýšení výstupního signálu analýzatoru nad žádanou hodnotu vlivem stržení části etanolu do výdechu nebo přítomností par dietyléteru. K opakování dávky etanolu dojde jedině při poklesu výstupního signálu analyzátoru pod žádanou hodnotu. Velikostí předvolené dávky etanolu je zajištěno kolísání obsahu etanolu ve fermentaČním médiu v požadovaných optimálních mezích.

Způsob regulace etanolu při fermentaČním procesu je dále objasněn pomocí obrázků 1 a 2« Na obr. 1 je vysvětlen princip regulace etanolu podle vynálezu a na obr. 2 je uveden příklad regulace etanolu pomocí regulátoru se dvěma snímači, použitý v průmyslu.

Na obr. 1 značí křivka průběh výstupního signálu E analyzátoru etanolu v závislosti na čase t, Klesne-li signál E pod žádanou úroveň Sl, je přidávána předvolená dávka etanolu D. Na počátku dávky D klesá ještě výstupní signál E vlivem dopravního zpoždění čidla analyzátoru. Po nadávkování předvolené dávky etanolu může být signál E vyšší nebo nižší než žádaná úroveň Sl. Další dávka etanolu je opět přidána při poklesu signálu E pod úroveň Sl.

Při regulaci etanolu na obr. 2 je použit regulátor se dvěma snímači a tedy i dvěma regulačními úrovněmi hodnoty etanolu. Nižší úroveň Sl spouští dávku etanolu D stejně jako v případě obr. 1. Po spuštění dávky dojde k zabloko- , vání B následující další dávky etanolu do doby, než se zvýši výstupní signál B analyzátoru nad druhou vyšší úroveň S2. Zvýšením signálu E nad úroveň S2 je zrušeno blokování B následující dávky etanolu, takže při poklesu signálu L na nižší úroveň Sl je následující dávka spuštěna.

V případě, že je předvolená dávka etanolu nízká a signál E

229 184 nepřestoupí úroveň S2, musí být předvolená dávka etanolu zvýšena. Tento způsob regulace byl zvolen při průmyslové realizaci vynálezu, protože použitý dávkovač etanolu, vybavený předvolbou, musel být ovládán obvodem B pro zabloko vání následující dávky etanolu.

Uvedený způsob regulace etanolu najde uplatnění při laboratorních a průmyslových fermentacích, kdy je surovinou etanol.

Claims (1)

1. Způsob regulace etanolu při fermentačním prooesu analyzátorem měřícím koncentraci etanolu ve fermentačním médiu na základě obsahu etanolu ve výdechovýoh plynech, vyznačený tím, že se do fermentačního média přidává při poklesu signálu analyzátoru pod žádanou hodnotu předvolená dávka etanolu v množství zajištujícím zvýšení signálu analyzátoru nad žádanou hodnotu·