JP2001299327A - Method for controlling temperature of batch-wise fermentation plant - Google Patents
Method for controlling temperature of batch-wise fermentation plantInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回分式発酵プラン
トにおける温度制御方法に関し、さらに詳細には、回分
式アルコール発酵プラントにおける発酵槽内の内容物の
連続的温度制御方法に関する。The present invention relates to a method for controlling the temperature in a batch fermentation plant, and more particularly, to a method for continuously controlling the temperature in the fermenter in a batch alcohol fermentation plant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】発酵法によるアルコール生産において、
発酵槽内の内容物の温度管理は極めて重要な要素であ
り、通常、発酵槽内の内容物の温度は２５〜３６℃の範
囲で経時的に変動するように制御される。この場合、増
殖期後半、生産期前半の温度の上がり過ぎは、アルコー
ルの蓄積及び転換率に大きく影響する。この時期に温度
が上がり過ぎると、アルコールによる菌の増殖阻害及び
死滅が進行し、発酵が停止する。アルコール濃度３．８
％では３６℃、７．５％では２７℃、８．３％では１８
℃、９．５％では９℃で発酵が止まる。したがって、特
にこの時期の温度管理が極めて重要な意味を持つ。発酵
の後期においては、むしろ温度を高めに制御する方が良
い。アルコールへの転換だけの点から言うと、４０℃近
辺までアルコール生産速度は上がると言われ、また温度
を３０℃から３９℃に上げることによって、菌の増殖を
抑えて高いアルコール生産性が得られたとの報告もあ
る。また、発酵初期においては、発酵熱が少なく、アル
コールの蓄積が低いため、温度上昇による菌の増殖阻害
も少ない。よって増殖を促すために、温度を少し高めに
制御する必要がある。このような回分式アルコール発酵
プラントにおける発酵槽内の内容物の温度制御方法は、
温度が経時的に変動するように連続制御する方法であ
り、一般に、オンオフ制御を基本制御系としたプログラ
ム制御が使用されている。2. Description of the Related Art In alcohol production by fermentation,
Temperature control of the contents in the fermenter is a very important factor, and the temperature of the contents in the fermenter is usually controlled to fluctuate in the range of 25 to 36 ° C over time. In this case, an excessively high temperature in the latter half of the growth phase and the first half of the production phase greatly affects the accumulation and conversion rate of alcohol. If the temperature rises too high at this time, the growth inhibition and killing of the bacterium by the alcohol proceeds, and the fermentation stops. Alcohol concentration 3.8
% At 36 ° C, 7.5% at 27 ° C and 8.3% at 18 ° C.
At 9.5%, the fermentation stops at 9 ° C. Therefore, the temperature control at this time is particularly important. In the later stage of fermentation, it is better to control the temperature higher. In terms of conversion to alcohol alone, it is said that the rate of alcohol production increases up to around 40 ° C. By increasing the temperature from 30 ° C to 39 ° C, it is possible to suppress bacterial growth and obtain high alcohol productivity. There is also a report. In the early stage of fermentation, the fermentation heat is low and the accumulation of alcohol is low, so that the growth inhibition of the bacteria due to the temperature rise is also small. Therefore, it is necessary to control the temperature slightly higher in order to promote the growth. In such a batch type alcohol fermentation plant, the temperature control method of the contents in the fermenter is as follows.
This is a method of performing continuous control so that the temperature fluctuates with time. Generally, program control using on / off control as a basic control system is used.
【０００３】図５は、従来の回分式アルコール発酵プラ
ントの一例を示す模式図である。本発酵プラント１０
は、原料Ａ（糖など）を微生物の作用で発酵させて反応
生成物Ｂ（エタノール、ｎ−ブタノール、イソプロパノ
ールなど）を得るものである。この発酵プラント１０
は、原料Ａを収容し、発酵を進行させて反応生成物に転
化させる発酵槽１２を備えている。発酵槽１２は、密閉
式の縦型容器であって、原料を送入する送入口１４を頭
部に、反応生成物を取り出す製品口１６を底部に、攪拌
機１８を内部に、それぞれ備えている。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a conventional batch type alcohol fermentation plant. Main fermentation plant 10
Is to obtain a reaction product B (e.g., ethanol, n-butanol, isopropanol) by fermenting raw material A (such as sugar) by the action of a microorganism. This fermentation plant 10
Is provided with a fermenter tank 12 for accommodating the raw material A, and promoting the fermentation to convert it into a reaction product. The fermenter 12 is a closed vertical container, and has a feed port 14 for feeding raw materials at the head, a product port 16 for removing a reaction product at the bottom, and a stirrer 18 inside. .
【０００４】原料が発酵する際の発酵熱により、発酵槽
１２内の内容物（原料、微生物、反応中間体及び反応生
成物の混合物）の温度は上昇し、反応生成物の品質が劣
化したり、反応生成物の収率が低下したりする。そのた
めに、発酵反応の進行中、発酵槽１２内の内容物から熱
を奪って温度を適切な値に制御することが必要である。
そこで、本発酵プラント１０では、発酵槽１２内の内容
物の温度を計測する温度計２０を発酵槽１２に、冷却水
を流して発酵槽１２内の内容物を冷却するジャケット２
２を発酵槽１２の外周に設け、温度計２０を監視しつつ
冷却水により発酵槽１２内の内容物を冷却している。ジ
ャケット２２は、冷却水をジャケット２２に給水する冷
却水供給管２４と接続した給水口２６を底部に、冷却水
のオーバーフロー排出口２８を上部に備え、給水された
冷却水は、ジャケット２２内の加温された冷却水を置換
する形で排出口２８から押し出す。冷却水供給管２４に
は、冷却水弁３１が設けられており、これら冷却水供給
管２４及び冷却水弁３１によって冷却水供給手段３０が
構成されている。[0004] The temperature of the contents (mixture of raw materials, microorganisms, reaction intermediates and reaction products) in the fermenter 12 rises due to the heat of fermentation when the raw materials ferment, and the quality of the reaction products deteriorates. And the yield of the reaction product is reduced. Therefore, during the progress of the fermentation reaction, it is necessary to control the temperature to an appropriate value by removing heat from the contents in the fermenter 12.
Therefore, in the present fermentation plant 10, a thermometer 20 for measuring the temperature of the contents in the fermentation tank 12 is supplied to the fermentation tank 12 by cooling water flowing through the jacket 2 to cool the contents in the fermentation tank 12.
2 is provided on the outer periphery of the fermenter 12 and the contents in the fermenter 12 are cooled by cooling water while monitoring the thermometer 20. The jacket 22 has a water supply port 26 connected to a cooling water supply pipe 24 for supplying cooling water to the jacket 22 at the bottom, and a cooling water overflow discharge port 28 at the top, and the supplied cooling water flows through the jacket 22. The heated cooling water is extruded from the outlet 28 in a manner to replace the heated cooling water. The cooling water supply pipe 24 is provided with a cooling water valve 31, and the cooling water supply pipe 30 and the cooling water valve 31 constitute a cooling water supply unit 30.
【０００５】本発酵プラント１０では、温度計２０によ
り発酵槽１２内の内容物の温度を計測し、内容物の温度
の高低に応じて冷却水弁３１を開閉し、それにより冷却
水を給水、停止して内容物の温度を制御するオン・オフ
制御により、内容物の温度を制御している。In the fermentation plant 10, the temperature of the contents in the fermenter 12 is measured by a thermometer 20, and a cooling water valve 31 is opened and closed according to the temperature of the contents, thereby supplying cooling water. The temperature of the contents is controlled by on / off control of stopping and controlling the temperature of the contents.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回分式
アルコール発酵プラントで温度制御に使用されている前
述のオンオフ制御は、得られる温度制御性に限界があ
り、温度制御幅が大きいため、高品質の生産物を高収率
で得ることが難しいという問題があった。However, the above-described on / off control used for temperature control in a batch type alcohol fermentation plant has a limit in the temperature controllability obtained, and the temperature control range is large, so that high-quality control is not possible. There was a problem that it was difficult to obtain a product in a high yield.
【０００７】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、回分式アルコール発酵プラントにおける発酵槽
内の内容物の温度制御方法であって、明確な運転基準に
したがって、高い制御性を維持しつつ発酵槽内の内容物
の温度を制御することができ、したがってオンオフ制御
よりも制御性良く温度を連続制御することができる方法
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a method for controlling the temperature of the contents in a fermenter in a batch type alcohol fermentation plant, which maintains high controllability in accordance with a clear operation standard. It is an object of the present invention to provide a method capable of controlling the temperature of the contents in the fermenter while controlling the temperature, and therefore, controlling the temperature continuously with better controllability than the on / off control.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、内部で原料を発酵させてアルコールを得る
発酵槽と、発酵槽の外周に設けられ、冷却水を流して発
酵槽内の内容物を冷却するジャケットと、ジャケットに
冷却水を供給する冷却水供給手段と、発酵槽内の内容物
の温度を計測する温度計とを備えた回分式アルコール発
酵プラントにおける発酵槽内の内容物の温度制御方法で
あって、予め経時的に変動するように設定した発酵槽内
の内容物の温度の目標値と、発酵槽内の内容物の温度を
変化させる量として規定したジャッケットへの設定給水
量と、ジャッケットに設定給水量の冷却水を供給した後
に発酵槽内の内容物に温度変化が生じるまでの遅れ時間
として規定した設定待機時間とを記憶する記憶手段と、
温度計から発酵槽内の内容物の温度の計測値を得る計測
値取得手段と、記憶手段から読み出した設定待機時間が
経過した時点毎に、計測値取得手段により得た発酵槽内
の内容物の温度の計測値と、記憶手段から読み出した発
酵槽内の内容物の温度の目標値とを比較し、計測値が目
標値から乖離しているときは、記憶手段からジャッケッ
トへの設定給水量を読み出し、冷却水をジャケットに設
定給水量だけ供給するよう冷却水供給手段に指令を出す
制御手段とを備えた自動制御装置を用い、前記自動制御
装置により冷却水供給手段を操作して発酵槽内の内容物
の温度を目標値に制御することを特徴とする回分式アル
コール発酵プラントにおける温度制御方法を提供する。In order to achieve the above object, the present invention provides a fermenter for fermenting raw materials therein to obtain alcohol, and a fermenter provided on the outer periphery of the fermenter to supply cooling water to the inside of the fermenter. Contents in the fermenter in a batch-type alcohol fermentation plant equipped with a jacket for cooling the contents of the fermenter, a cooling water supply means for supplying cooling water to the jacket, and a thermometer for measuring the temperature of the contents in the fermenter. A method for controlling the temperature of a product, wherein a target value of the temperature of the contents in the fermenter set in advance to fluctuate with time and a jacket defined as an amount for changing the temperature of the contents in the fermenter are used. Storage means for storing a set water supply amount and a set standby time defined as a delay time until a temperature change occurs in the contents in the fermenter after supplying the cooling water of the set water supply amount to the jacket,
A measurement value acquisition unit that obtains a measurement value of the temperature of the content in the fermenter from the thermometer, and a content in the fermentation tank obtained by the measurement value acquisition unit each time the set standby time read from the storage unit elapses The measured value of the temperature of the fermenter is compared with the target value of the temperature of the contents in the fermenter read from the storage means, and when the measured value deviates from the target value, the set amount of water supply from the storage means to the jack. And a control means for issuing a command to the cooling water supply means so as to supply the cooling water to the jacket by the set water supply amount.The automatic control apparatus operates the cooling water supply means to operate the fermenter. The present invention provides a temperature control method in a batch type alcohol fermentation plant, wherein the temperature of contents in the inside is controlled to a target value.
【０００９】本発明で使用する記憶手段、計測値取得手
段及び制御手段は、既知のコンピュータを使用すること
により実現できる。The storage means, measured value acquisition means and control means used in the present invention can be realized by using a known computer.
【００１０】本発明において、計測値が目標値から乖離
しているかどうか判断する際には、偏差量を設定し、発
酵槽内の内容物の温度の計測値がその偏差量以上に目標
値から乖離しているときに、乖離していると判断するよ
うにしてもよい。In the present invention, when it is determined whether or not the measured value deviates from the target value, a deviation amount is set, and the measured value of the temperature of the contents in the fermenter exceeds the target value by more than the deviation amount. When there is a deviation, it may be determined that there is a deviation.
【００１１】また、設定給水量及び設定待機時間の少な
くとも一つが、温度の目標値と計測値との偏差の大きさ
に対する相関関係にしたがって設定されていてもよい。Further, at least one of the set water supply amount and the set standby time may be set in accordance with a correlation with a magnitude of a deviation between the target temperature value and the measured value.
【００１２】以上の構成から明らかなように、本発明で
は、計測値取得手段によって発酵プラントの温度計から
発酵槽内の内容物の温度の計測値を取得し、記憶手段か
ら読み出した目標値と比較する。計測値が目標値から乖
離しているときには、記憶手段から設定給水量を読み出
し、発酵プラントに設けられた冷却水供給手段に、冷却
水をジャケットに設定給水量だけ供給するように指令を
出す。設定待機時間を記憶手段から読み出し、設定待機
時間が経過した毎に、以上の操作を繰り返す。これによ
り、本発明は、自動制御装置によって発酵プラントの冷
却水供給手段を操作し、設定値に基づいて、すなわち明
確な運転基準にしたがって、時間遅れなく連続的に発酵
槽内の内容物の温度を目標値に制御することができる。As is apparent from the above configuration, in the present invention, the measured value of the temperature of the contents in the fermenter is obtained from the thermometer of the fermentation plant by the measured value obtaining means, and the target value read from the storage means is compared with the target value. Compare. When the measured value deviates from the target value, the set water supply amount is read from the storage means, and a command is issued to the cooling water supply means provided in the fermentation plant to supply the cooling water to the jacket by the set water supply amount. The set standby time is read from the storage means, and the above operation is repeated every time the set standby time elapses. Thereby, the present invention operates the cooling water supply means of the fermentation plant by the automatic control device, and continuously adjusts the temperature of the contents in the fermentation tank without time delay based on the set value, that is, according to a clear operation standard. Can be controlled to the target value.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。本実施形態例は、本発明に係る回分式アル
コール発酵プラントにおける温度制御方法を図５の前述
した発酵プラントに適用した例である。図１は本実施形
態例のアルコール発酵プラントの模式図、図２は自動制
御装置のハードウエアの構成を示す模式図、図３は自動
制御装置に設けられたコンピュータにより運用される制
御プログラムの構成を示すブロック図、図４は制御プロ
グラムのフローを示すフローチャートである。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present embodiment is an example in which the temperature control method in the batch type alcohol fermentation plant according to the present invention is applied to the above-described fermentation plant in FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an alcohol fermentation plant of the present embodiment, FIG. 2 is a schematic diagram showing a hardware configuration of an automatic control device, and FIG. 3 is a configuration of a control program operated by a computer provided in the automatic control device. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the control program.
【００１４】本実施形態例の回分式アルコール発酵プラ
ント７０には、自動制御装置４０が設けられている。こ
の自動制御装置４０は、図１に示すように、温度計２
０、及び、冷却水供給管２４に設けられた流量調節弁３
２と協働して、発酵槽１２内の内容物（原料、微生物、
反応中間体及び反応生成物の混合物）の温度を制御して
いる。すなわち、本例では、冷却水供給管２４及び流量
調節弁３２によって冷却水供給手段３０が構成されてい
る。なお、図１のプラントのその他の構成は図５のプラ
ントと同じであるから、図１において、図５と同一構成
の部分には同一参照符号を付してその説明を省略する。The batch type alcohol fermentation plant 70 of this embodiment is provided with an automatic control device 40. As shown in FIG. 1, the automatic control device 40 includes a thermometer 2
0, and a flow control valve 3 provided in the cooling water supply pipe 24
2 and the contents in the fermenter 12 (raw materials, microorganisms,
(A mixture of reaction intermediates and reaction products). That is, in the present embodiment, the cooling water supply means 30 is configured by the cooling water supply pipe 24 and the flow control valve 32. The other configuration of the plant of FIG. 1 is the same as that of the plant of FIG. 5, and therefore, in FIG. 1, the same components as those of FIG.
【００１５】自動制御装置４０のハードウエア的構成
は、図２に示すように、制御プログラムを運用するため
に設けられた、既知の構成のコンピュータからなる制御
コンピュータ４２と、温度計２０及び流量調節弁３２と
制御コンピュータ４２との間で信号の授受を行うために
入出力インターフェースとして設けられた入出力モジュ
ール４４と、オペーレータが発酵槽１２内の内容物の温
度の目標値、ジャッケットへの設定給水量、設定待機時
間等のデータを入力するキーボード４６と、入出力デー
タ等を表示するＣＲＴモニタ４８とからなり、それら
は、オペレータコンソール（図示せず）上に配置されて
いる。As shown in FIG. 2, the hardware configuration of the automatic control device 40 is as follows: a control computer 42, which is a computer having a known configuration and is provided for operating a control program; a thermometer 20; An input / output module 44 provided as an input / output interface for transmitting and receiving signals between the valve 32 and the control computer 42, and a target value of the temperature of the contents in the fermenter 12 and a set water supply to the jacket. A keyboard 46 for inputting data such as an amount and a set standby time, and a CRT monitor 48 for displaying input / output data and the like are arranged on an operator console (not shown).
【００１６】制御コンピュータにより運用される制御プ
ログラムの要部は、図３に示すように、発酵槽１２内で
製造されるアルコール製品の品種（図３では、簡単に
ａ、ｂ、ｃの３種のみ図示）、すなわち反応生成物の種
類毎に設定されているデータを格納しているデータベー
ス５２と、データベース５２から必要なデータを取得し
て記憶し、また温度計２０から入力された計測値を一時
的に記憶するデータバッファ５４と、データバッファ５
４からデータを読み出し、そのデータを基にして運用さ
れる制御プログラム５６とから構成されている。As shown in FIG. 3, the main part of the control program operated by the control computer is a variety of alcohol products produced in the fermenter 12 (in FIG. 3, three types of a, b, and c are briefly described). (Shown only), that is, a database 52 that stores data set for each type of reaction product, obtains and stores necessary data from the database 52, and stores measured values input from the thermometer 20. A data buffer 54 for temporarily storing data and a data buffer 5
4 and a control program 56 operated based on the data.
【００１７】データベース５２に格納される設定データ
は、運転データと、制御チューニングパラメータとに大
別される。運転データは、発酵槽１２内の内容物の温度
の目標値であり、制御チューニングパラメータは、流量
調節弁３２の設定弁開度、流量調節弁３２の開放期間、
待機時間（すなわち、流量調節弁３２の閉止期間）であ
る。The setting data stored in the database 52 is roughly classified into operation data and control tuning parameters. The operation data is a target value of the temperature of the contents in the fermenter 12, and the control tuning parameters are the set valve opening of the flow control valve 32, the opening period of the flow control valve 32,
This is the standby time (that is, the period during which the flow control valve 32 is closed).
【００１８】本例において、自動制御装置４０の指示に
より冷却水供給手段３０が行う操作は、流量調節弁３２
を開放して冷却水をジャケット２２に導入する操作であ
って、設定給水量の冷却水の供給は、設定弁開度と設定
開放期間によって実現する。In this embodiment, the operation performed by the cooling water supply means 30 in accordance with an instruction from the automatic control device 40 includes a flow control valve 32
This is an operation of opening the cooling water and introducing the cooling water into the jacket 22, and the supply of the cooling water of the set water supply amount is realized by the set valve opening and the set open period.
【００１９】データベース５２に格納される目標値、流
量調節弁３２の設定弁開度及び設定開放期間、設定待機
時間（すなわち、流量調節弁３２の閉止期間）は、キー
ボード４６を介して入力され、温度の計測値は、入出力
モジュール４４を介して温度計２０から入力され、デー
タバッファ５４に一時的に記憶される。The target value stored in the database 52, the set valve opening degree and the set open period of the flow control valve 32, and the set standby time (that is, the closed period of the flow control valve 32) are input via the keyboard 46. The measured temperature value is input from the thermometer 20 via the input / output module 44, and is temporarily stored in the data buffer 54.
【００２０】本例では、発酵槽内の内容物の温度の目標
値は、予め経時的に変動するように設定する。この目標
値は、原料Ａの種類、反応生成物Ｂの種類等に応じて設
定する。In this embodiment, the target value of the temperature of the contents in the fermenter is set in advance so as to fluctuate with time. This target value is set according to the type of the raw material A, the type of the reaction product B, and the like.
【００２１】制御プログラム５６は、例えば、図４に示
されるフローチャートにより進行する。温度制御を開始
した時点で直ちに、ステップＳ１に移行する。ステップ
Ｓ１では、発酵槽１２内の内容物の温度の目標値と計測
値とをデータバッファ５４から受け取り、計測値と目標
値とを比較し、計測値が目標値より高いかどうか判断す
る。計測値が目標値より高いときには、ステップＳ２に
移行し、計測値が目標値と同じか又は目標値より低いと
きにはステップＳ１’に移行する。ステップＳ１’は、
待機ステップであって、所定時間待機した後、再びステ
ップＳ１に戻る。所定時間を設定待機時間と同じ長さの
時間にしてもよい。ステップＳ２では、流量調節弁３２
の設定弁開度及び設定開放期間をデータバッファ５４か
ら読み出して、流量調節弁３２に指令を出し、流量調節
弁３２を設定弁開度で開放し、設定開放期間の経過後に
ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、流量調節
弁３２を閉止し、ステップＳ４に移行する。ステップＳ
４は、待機ステップであって、データバッファ５４から
設定待機時間を読み出して、その待機時間が経過した
後、再びステップＳ１に戻る。以下、上述のルーチンを
繰り返して、発酵槽１２内の内容物の温度制御を行う。The control program 56 proceeds according to, for example, a flowchart shown in FIG. As soon as the temperature control is started, the process proceeds to step S1. In step S1, a target value and a measured value of the temperature of the contents in the fermenter 12 are received from the data buffer 54, and the measured value is compared with the target value to determine whether the measured value is higher than the target value. When the measured value is higher than the target value, the process proceeds to step S2, and when the measured value is equal to or lower than the target value, the process proceeds to step S1 '. Step S1 '
In the waiting step, after waiting for a predetermined time, the process returns to step S1 again. The predetermined time may be the same length of time as the set standby time. In step S2, the flow control valve 32
Is read from the data buffer 54, a command is issued to the flow control valve 32, the flow control valve 32 is opened at the set valve opening, and the process proceeds to step S3 after the set open period has elapsed. . In step S3, the flow control valve 32 is closed, and the process proceeds to step S4. Step S
Reference numeral 4 denotes a standby step, in which the set standby time is read from the data buffer 54, and after the elapse of the standby time, the process returns to step S1 again. Hereinafter, the above routine is repeated to control the temperature of the contents in the fermenter 12.
【００２２】以上のルーチンによる温度制御では、ステ
ップＳ２で流量調節弁３２の設定開放期間の間、冷却水
が設定弁開度に見合う流量でジャケット２２に導入さ
れ、ジャケット２２内の加温された同量の冷却水を押し
出すようにしてオーバーフロー排出口２８から排出す
る。これにより、ジャケット２２内の冷却水の温度が低
下し、発酵槽１２内の内容物を冷却して降温させること
ができる。In the temperature control according to the above routine, the cooling water is introduced into the jacket 22 at a flow rate corresponding to the set valve opening during the set opening period of the flow control valve 32 in step S2, and the inside of the jacket 22 is heated. The same amount of cooling water is discharged from the overflow discharge port 28 so as to be pushed out. Thereby, the temperature of the cooling water in the jacket 22 decreases, and the content in the fermenter 12 can be cooled to lower the temperature.
【００２３】以上のように、本実施形態例では、ジャケ
ット２２内の加温された冷却水を低温の冷却水で置換
し、低温の冷却水で発酵槽１２内の内容物の温度を降温
する際、制御チューニングパラメータとして、アルコー
ル製品毎の性状及び発熱量の違いに対応して、製品品種
毎に流量調節弁３２の弁開度及び開放時間によって設定
給水量を設定し、また、操作の効果（温度変化）が現れ
る待機時間を製品品種毎に設定している。さらに、運転
データとして発酵槽内の内容物の温度の目標値を製品品
種毎に設定している。そして、計測値が目標値を超えて
いるときに、冷却水をジャケットに設定給水量だけ供給
し、次いで待機時間だけ待機する温度制御のルーチンを
繰り返している。As described above, in the present embodiment, the heated cooling water in the jacket 22 is replaced with the low-temperature cooling water, and the temperature of the contents in the fermenter 12 is lowered with the low-temperature cooling water. At this time, as a control tuning parameter, a set water supply amount is set according to the valve opening degree and the opening time of the flow control valve 32 for each product type in accordance with the difference in the property and the calorific value of each alcohol product. The standby time at which (temperature change) appears is set for each product type. Further, a target value of the temperature of the contents in the fermenter is set as operation data for each product type. Then, when the measured value exceeds the target value, the temperature control routine of supplying the cooling water to the jacket by the set water supply amount and then waiting for the standby time is repeated.
【００２４】これにより、発酵槽１２内の内容物の温度
制御を、温度の目標値、設定給水量及び設定待機時間に
基づいて、すなわち明確な運転基準に基づいて、自動的
かつ連続的に行うことができるので、製品の品質が安定
し、収率が向上する。また、待機時間、すなわち待ち時
間を実績データに基づいて設定、管理しているので、ア
ルコール発酵プラントの制御性及び生産性が向上する。Thus, the temperature of the contents in the fermenter 12 is automatically and continuously controlled based on the target temperature, the set water supply amount, and the set standby time, that is, based on a clear operation standard. As a result, the product quality is stabilized and the yield is improved. Further, since the waiting time, that is, the waiting time is set and managed based on the actual data, controllability and productivity of the alcohol fermentation plant are improved.
【００２５】なお、前述した実施形態例では、冷却水供
給管２４及び流量調節弁３２によって冷却水供給手段３
０を構成したが、冷却水供給手段３０の構成はこれらに
限定されるものではなく、任意の構成とすることができ
る。In the above-described embodiment, the cooling water supply means 3 is controlled by the cooling water supply pipe 24 and the flow control valve 32.
Although the configuration is 0, the configuration of the cooling water supply means 30 is not limited to these, and may be any configuration.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、回分式発酵プラント内
の内容物の温度の目標値と計測値とを比較し、計測値が
目標値から乖離しているときは、冷却水供給手段によっ
て冷却水をジャケットに設定給水量だけ供給し、設定待
機時間の経過後に、再び同じルーチンを行うことによ
り、設定された明確な基準に基づいて、自動的かつ連続
的に発酵プラント内の内容物の温度を制御できるので、
製品の品質が安定してばらつきがなくなり、また収率が
向上する。さらに、待機時間、すなわち制御の待ち時間
をデータに基づいて設定、管理しているので、発酵プラ
ントの制御性及び生産性が向上する。さらに言えば、待
機時間を規定して、冷却水供給手段を操作することによ
り、短い時間内に発酵プラント内の内容物の温度を安定
して制御することができる。また、操作に対する応答が
現れるまでの遅れ時間を待機時間により補償しているの
で、操作量が過大になって、不都合な影響を反応に与え
るようなことが生じない。According to the present invention, the target value of the temperature of the contents in the batch fermentation plant is compared with the measured value, and when the measured value deviates from the target value, the cooling water supply means is used. Cooling water is supplied to the jacket by the set water supply amount, and after the set standby time has elapsed, the same routine is performed again to automatically and continuously check the contents in the fermentation plant based on the set clear criteria. Because you can control the temperature,
The quality of the product is stable and no variation occurs, and the yield is improved. Further, since the standby time, that is, the control standby time is set and managed based on the data, the controllability and productivity of the fermentation plant are improved. Furthermore, by stipulating the standby time and operating the cooling water supply means, the temperature of the contents in the fermentation plant can be stably controlled within a short time. Further, since the delay time until the response to the operation appears is compensated by the standby time, the operation amount does not become excessively large, so that an adverse effect is not given to the reaction.
【図１】回分式アルコール発酵プラントに本発明に係る
温度制御方法を適用した実施形態例の構成を示す模式図
である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment in which a temperature control method according to the present invention is applied to a batch type alcohol fermentation plant.
【図２】実施形態例の自動制御装置のハードウエアの構
成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a hardware configuration of the automatic control device according to the embodiment.
【図３】実施形態例の自動制御装置に設けたコンピュー
タにより運用される制御プログラムの構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control program operated by a computer provided in the automatic control device of the embodiment.
【図４】制御プログラムのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of a control program.
【図５】従来の温度制御方式を有する回分式アルコール
発酵プラントの構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a batch-type alcohol fermentation plant having a conventional temperature control method.
１０ 回分式アルコール発酵プラント １２ 発酵槽 ２０ 温度計 ２２ ジャケット ２４ 冷却水供給管 ３０ 冷却水供給手段 ３１ 冷却水弁 ３２ 流量調節弁 ４０ 自動制御装置 ７０ 回分式アルコール発酵プラント 10 Batch alcohol fermentation plant 12 Fermenter 20 Thermometer 22 Jacket 24 Cooling water supply pipe 30 Cooling water supply means 31 Cooling water valve 32 Flow control valve 40 Automatic control device 70 Batch alcohol fermentation plant
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4B029 AA02 AA12 BB01 CC01 DB01 DD02 DF01 4B064 AC02 AC03 AC04 CA06 CC06 CC22 DA16 4B065 AA72X BC03 BC18 CA05 CA06 CA60 5H323 AA01 BB02 CA04 CB23 CB33 DA04 DB15 EE05 FF01 GG02 HH02 KK01 KK05 LL05 LL19 MM06 NN03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4B029 AA02 AA12 BB01 CC01 DB01 DD02 DF01 4B064 AC02 AC03 AC04 CA06 CC06 CC22 DA16 4B065 AA72X BC03 BC18 CA05 CA06 CA60 5H323 AA01 BB02 CA04 CB23 CB33 DA04 DB15 GG05 KK LL19 MM06 NN03
Claims (1)
る発酵槽と、発酵槽の外周に設けられ、冷却水を流して
発酵槽内の内容物を冷却するジャケットと、ジャケット
に冷却水を供給する冷却水供給手段と、発酵槽内の内容
物の温度を計測する温度計とを備えた回分式アルコール
発酵プラントにおける発酵槽内の内容物の温度制御方法
であって、 予め経時的に変動するように設定した発酵槽内の内容物
の温度の目標値と、発酵槽内の内容物の温度を変化させ
る量として規定したジャッケットへの設定給水量と、ジ
ャッケットに設定給水量の冷却水を供給した後に発酵槽
内の内容物に温度変化が生じるまでの遅れ時間として規
定した設定待機時間とを記憶する記憶手段と、 温度計から発酵槽内の内容物の温度の計測値を得る計測
値取得手段と、 記憶手段から読み出した設定待機時間が経過した時点毎
に、計測値取得手段により得た発酵槽内の内容物の温度
の計測値と、記憶手段から読み出した発酵槽内の内容物
の温度の目標値とを比較し、計測値が目標値から乖離し
ているときは、記憶手段からジャッケットへの設定給水
量を読み出し、冷却水をジャケットに設定給水量だけ供
給するよう冷却水供給手段に指令を出す制御手段とを備
えた自動制御装置を用い、 前記自動制御装置により冷却水供給手段を操作して発酵
槽内の内容物の温度を目標値に制御することを特徴とす
る回分式アルコール発酵プラントにおける温度制御方
法。1. A fermenter for fermenting raw materials therein to obtain alcohol, a jacket provided on an outer periphery of the fermenter, for flowing cooling water to cool contents in the fermenter, and supplying cooling water to the jacket. Cooling water supply means, and a temperature control method of the content in the fermenter in a batch type alcohol fermentation plant equipped with a thermometer for measuring the temperature of the content in the fermenter, which fluctuates in advance with time Set the target value of the temperature of the contents in the fermenter, the set water supply amount to the jacket specified as the amount to change the temperature of the contents in the fermenter, and the cooling water of the set water supply amount to the jacket. Storage means for storing a set standby time defined as a delay time until a temperature change occurs in the contents of the fermentation tank after the reading, and acquisition of a measured value for obtaining a measured value of the temperature of the contents of the fermentation tank from the thermometer Means, Each time the set standby time read from the storage means elapses, the measured value of the temperature of the content in the fermenter obtained by the measured value acquisition means and the target of the temperature of the content in the fermenter read from the storage means If the measured value deviates from the target value, the set water supply amount to the jacket is read out from the storage means, and a command is sent to the cooling water supply means to supply the cooling water to the jacket by the set water supply amount. A batch alcoholic fermentation plant, wherein the automatic controller controls the cooling water supply means to control the temperature of the contents in the fermenter to a target value. Temperature control method.
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| JP2000130071A JP2001299327A (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Method for controlling temperature of batch-wise fermentation plant |
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