JP3089260B2 - 固体培養装置の制御装置 - Google Patents
固体培養装置の制御装置Info
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- JP3089260B2 JP3089260B2 JP02274389A JP27438990A JP3089260B2 JP 3089260 B2 JP3089260 B2 JP 3089260B2 JP 02274389 A JP02274389 A JP 02274389A JP 27438990 A JP27438990 A JP 27438990A JP 3089260 B2 JP3089260 B2 JP 3089260B2
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Description
本発明は、固体培養装置、例えば製麹、酵素製剤のた
めの培養、抗生物質製造等に用いられる培養装置の培養
条件を熟練者の勘等に頼ることなく、最適化する自動制
限装置に関する。
めの培養、抗生物質製造等に用いられる培養装置の培養
条件を熟練者の勘等に頼ることなく、最適化する自動制
限装置に関する。
固体培養装置の従来の制御方法は、例えば醤油麹の例
で説明すると、次のようである。 送風温 品温が品温曲線通りになるようにするために、予め設
定された風温曲線通りに送風温を制御する。 送風量 麹の発熱量は時期によって異なるので時間設定により
送風量を変更して行う。 固体培養装置の培養条件を制御するには、その時点に
おける培養の状態を把握しなければならない。しかしな
がら、培養の状態を認識する手段として、産業レベルで
は基質品温を測定すること以外、有効な手段は開発され
ていなかった。例えば、CO2の発生量の測定により、培
養条件を制御しようとする試み等もあるが、CO2発生量
の正確な測定は産業レベルでは非常に難しい。 一方、基質の品温は測定箇所によって異なる場合が多
い。例えば、通風により除熱して品温を制御する固体培
養装置においては、通風入口に近い基質の品温と出口付
近の基質品温は必ず異なる。 また、通風における抵抗の多寡により除熱量は異な
り、したがって装置内の場所により抵抗の多寡による品
温差が生じる。 以上のことから、品温の測定値は、培養の状態を正確
に表わしているとはいい難い。しかしながら他の有効な
手段がなかったため、簡易的に品温の測定値のみによっ
て制御することが主体で、これまでの固体培養は行われ
ていた。 以上の難点を解決するために、味噌の製麹は回転式タ
ンクの製麹装置をロードセルで重量を測定しながら空気
調整及びタンク回転を制御することが特公昭62−649号
で提案されている。それには重量変化により製麹条件を
制御するとしている。しかしながら、その内容は基質重
量の変化に応じた基質撹拌時期の設定、及び空調機の温
度変更の大まかな時期の設定を行うものである。温度調
節と麹撹拌とを予め決められたプログラムに従って正確
な時期に適正時間だけ実施する、つまり、重量変化に応
じた温度（湿度）、撹拌時期のプログラム制御である。
そこで、ある重量の点から相当量離れた重量の点までの
間は、その間の重量変化量や到達時間とは関係なく、他
に予めプログラムされた温度情報によって温度調節が行
われるのである。しかし、希望する培養時間と培養基質
重量変化との関係を示す重量設定曲線通りには重量が変
化しない。これは、重量変化により常時培養の状態を認
識して、それに対応する培養条件を設定しているわけで
はないからである。 このように、従来のPID制御を主体とした培養条件の
制御では、重量変化に応じた細かい培養条件の設定は不
可能であるということである。したがって産業レベルで
は味噌の製麹の分野でさえ、上記特公昭62−649号に係
る制御方法は実用化されていなかった。
で説明すると、次のようである。 送風温 品温が品温曲線通りになるようにするために、予め設
定された風温曲線通りに送風温を制御する。 送風量 麹の発熱量は時期によって異なるので時間設定により
送風量を変更して行う。 固体培養装置の培養条件を制御するには、その時点に
おける培養の状態を把握しなければならない。しかしな
がら、培養の状態を認識する手段として、産業レベルで
は基質品温を測定すること以外、有効な手段は開発され
ていなかった。例えば、CO2の発生量の測定により、培
養条件を制御しようとする試み等もあるが、CO2発生量
の正確な測定は産業レベルでは非常に難しい。 一方、基質の品温は測定箇所によって異なる場合が多
い。例えば、通風により除熱して品温を制御する固体培
養装置においては、通風入口に近い基質の品温と出口付
近の基質品温は必ず異なる。 また、通風における抵抗の多寡により除熱量は異な
り、したがって装置内の場所により抵抗の多寡による品
温差が生じる。 以上のことから、品温の測定値は、培養の状態を正確
に表わしているとはいい難い。しかしながら他の有効な
手段がなかったため、簡易的に品温の測定値のみによっ
て制御することが主体で、これまでの固体培養は行われ
ていた。 以上の難点を解決するために、味噌の製麹は回転式タ
ンクの製麹装置をロードセルで重量を測定しながら空気
調整及びタンク回転を制御することが特公昭62−649号
で提案されている。それには重量変化により製麹条件を
制御するとしている。しかしながら、その内容は基質重
量の変化に応じた基質撹拌時期の設定、及び空調機の温
度変更の大まかな時期の設定を行うものである。温度調
節と麹撹拌とを予め決められたプログラムに従って正確
な時期に適正時間だけ実施する、つまり、重量変化に応
じた温度（湿度）、撹拌時期のプログラム制御である。
そこで、ある重量の点から相当量離れた重量の点までの
間は、その間の重量変化量や到達時間とは関係なく、他
に予めプログラムされた温度情報によって温度調節が行
われるのである。しかし、希望する培養時間と培養基質
重量変化との関係を示す重量設定曲線通りには重量が変
化しない。これは、重量変化により常時培養の状態を認
識して、それに対応する培養条件を設定しているわけで
はないからである。 このように、従来のPID制御を主体とした培養条件の
制御では、重量変化に応じた細かい培養条件の設定は不
可能であるということである。したがって産業レベルで
は味噌の製麹の分野でさえ、上記特公昭62−649号に係
る制御方法は実用化されていなかった。
培養基質の重量変化は、微生物の代謝による基質重量
及び水分蒸発による基質重量の変化の和として表われ
る。したがって基質の重量は培養状態と非常に高い相関
をもっており、重要な要因となる。そこで、この重量変
化を培養条件の設定に大きく関与させたいが、上述のと
おり従来のPID制御では不可能であった。 このように、重量設定曲線通りになるように制御をし
たいということは、ある時点において予め定められた重
量設定値になるように温湿度を制御したいということで
あるが、従来のPID制御では実現が非常に難しいことが
種々の実験より判明した。また、プロセスの状態方程式
を求め、それを用いて評価基準との誤差が最小となるよ
うに操作量を決める最適制御は固体培養においては状態
方程式を求めることが難しい。
及び水分蒸発による基質重量の変化の和として表われ
る。したがって基質の重量は培養状態と非常に高い相関
をもっており、重要な要因となる。そこで、この重量変
化を培養条件の設定に大きく関与させたいが、上述のと
おり従来のPID制御では不可能であった。 このように、重量設定曲線通りになるように制御をし
たいということは、ある時点において予め定められた重
量設定値になるように温湿度を制御したいということで
あるが、従来のPID制御では実現が非常に難しいことが
種々の実験より判明した。また、プロセスの状態方程式
を求め、それを用いて評価基準との誤差が最小となるよ
うに操作量を決める最適制御は固体培養においては状態
方程式を求めることが難しい。
そこでファジイ制御によるこの発明を完成させた。培
養基質を含む固体培養装置を重量センサで測定し（空調
機等も含めた重量測定でもよい）、それによって得られ
た重量値、またはその変化量を（装置を含めた値でも、
それを減算した実質基質重量値でもよい）少なくとも入
力値の１つとするファジイ推論によって得られた制御出
力によって培養条件を設定する制御装置を開発したので
ある。 すなわち、培養基質を含む固体培養装置（１）の重量
を測定する重量センサ（６）と、重量センサから得られ
た重量値またはその変化量を入力値の１つとするファジ
イ推論装置（20）と、ファジイ推論装置の出力値により
固体培養装置（１）の培養条件を操作する制御手段（2
1）とを有する固体培養装置の制御装置としたのであ
る。 重量センサ（６）による入力値以外のファジイ制御入
力値を得るためには、培養基質層（２）の品温センサ
（22）と培養室下室に設けた風圧センサ（23）等があ
り、制御手段（21）には操作量出力装置（８）からの出
力値で作動する風量調節用インバータ（11）、風温調節
計（13）及び手入れ機作動装置（24）等があり、それぞ
れファン（12）、ヒータ（14）及び手入れ機（25）等の
作動を制御する。 ここでいう固体培養装置とは、微生物をフスマ、大
豆、米麦等の固体培地（基質）で培養するものであり、
みそ、醤油、清酒、焼酎等の製麹装置、微生物の培養に
よって微生物自体、酵素、抗生物質等を生産する装置を
いう。 ファジイ推論装置とは、一般に知られているファジイ
理論を利用するもので、これに基づく推論を行うことの
できる装置である。培養時にこれまで作業者が行ってい
たあいまいな情報をもとに柔軟な適応性によって制御し
ていた操作方法をファジイ理論によってモデル化し、コ
ンピュータ利用によって具現化する装置である。 さらに詳しくは、例えば、培養基質重量と、重量設定
曲線値との間に差がある等のプロセスの状況判断を条件
命題（前件部命題）として、その命題が確かなとき培養
基質吹込み風温を変更する等（後件部命題）の操作方法
を結論とする制御規則においてプロセスの状況判断の基
準や操作の内容があいまい量として扱われ、培養基質重
量が重量設定曲線値よりも差が生じ始めたら（前件部命
題）、吹込み風温を少し下げる（後件部命題）といっ
た、そのあいまい量がメンバーシップ関数で定量化され
るもので、各制御規則の前件部命題の適合度を重みとし
た総合判断として操作量を求めることのできる装置であ
る。 そのための総合判断の手順としては、先ず、推論方法
に一般的に使用されているMax−Min法を採用するとよ
い。例えば、固体培養時の制御規則のうち、後述する第
２表中の１番目の規則は、 IF W−≦△WEIGHT≦Ｗ＋ THEN 風温＝ZE としている。この制御規則は入出力変数名と入出力変数
を第１表に示したが、△WEIGHTが麹重量のプログラム設
定値に対する差を示すとき△WEIGHTが品温のプログラム
設定値に対する差の上限許容値（Ｗ＋）以下で、同下限
許容値（Ｗ−）以上であれば、後件部の操作量である風
温はZEとすることを意味している。ZEはあいまい状態を
表すファジイ変数である。 前件部ファジイ変数とメンバーシップ関数の例は後述
する実施例の第2,3図にみられ、後件部ファジイ変数と
メンバーシップ関数についても第4,5図に示している。
このメンバーシップ関数はあいまい量を定量化するため
のファジイ変数の集合である。それぞれのファジイ変数
は入力値にしたがって前件部メンバーシップ関数により
適合度が求められ、それをもとにして演算により出力に
関するメンバーシップ関数が求められる。操作出力値は
常法に従って出力に関するメンバーシップ関数の面積を
二等分する点として求められる。これらは計測値が周期
的に入力されるとマイクロコンピュータ又は制御用計算
機で演算される。この操作出力値はあいまいな情報を用
いた柔軟で適応性高いものとなっており、適正な固体培
養装置の制御がなされる。
養基質を含む固体培養装置を重量センサで測定し（空調
機等も含めた重量測定でもよい）、それによって得られ
た重量値、またはその変化量を（装置を含めた値でも、
それを減算した実質基質重量値でもよい）少なくとも入
力値の１つとするファジイ推論によって得られた制御出
力によって培養条件を設定する制御装置を開発したので
ある。 すなわち、培養基質を含む固体培養装置（１）の重量
を測定する重量センサ（６）と、重量センサから得られ
た重量値またはその変化量を入力値の１つとするファジ
イ推論装置（20）と、ファジイ推論装置の出力値により
固体培養装置（１）の培養条件を操作する制御手段（2
1）とを有する固体培養装置の制御装置としたのであ
る。 重量センサ（６）による入力値以外のファジイ制御入
力値を得るためには、培養基質層（２）の品温センサ
（22）と培養室下室に設けた風圧センサ（23）等があ
り、制御手段（21）には操作量出力装置（８）からの出
力値で作動する風量調節用インバータ（11）、風温調節
計（13）及び手入れ機作動装置（24）等があり、それぞ
れファン（12）、ヒータ（14）及び手入れ機（25）等の
作動を制御する。 ここでいう固体培養装置とは、微生物をフスマ、大
豆、米麦等の固体培地（基質）で培養するものであり、
みそ、醤油、清酒、焼酎等の製麹装置、微生物の培養に
よって微生物自体、酵素、抗生物質等を生産する装置を
いう。 ファジイ推論装置とは、一般に知られているファジイ
理論を利用するもので、これに基づく推論を行うことの
できる装置である。培養時にこれまで作業者が行ってい
たあいまいな情報をもとに柔軟な適応性によって制御し
ていた操作方法をファジイ理論によってモデル化し、コ
ンピュータ利用によって具現化する装置である。 さらに詳しくは、例えば、培養基質重量と、重量設定
曲線値との間に差がある等のプロセスの状況判断を条件
命題（前件部命題）として、その命題が確かなとき培養
基質吹込み風温を変更する等（後件部命題）の操作方法
を結論とする制御規則においてプロセスの状況判断の基
準や操作の内容があいまい量として扱われ、培養基質重
量が重量設定曲線値よりも差が生じ始めたら（前件部命
題）、吹込み風温を少し下げる（後件部命題）といっ
た、そのあいまい量がメンバーシップ関数で定量化され
るもので、各制御規則の前件部命題の適合度を重みとし
た総合判断として操作量を求めることのできる装置であ
る。 そのための総合判断の手順としては、先ず、推論方法
に一般的に使用されているMax−Min法を採用するとよ
い。例えば、固体培養時の制御規則のうち、後述する第
２表中の１番目の規則は、 IF W−≦△WEIGHT≦Ｗ＋ THEN 風温＝ZE としている。この制御規則は入出力変数名と入出力変数
を第１表に示したが、△WEIGHTが麹重量のプログラム設
定値に対する差を示すとき△WEIGHTが品温のプログラム
設定値に対する差の上限許容値（Ｗ＋）以下で、同下限
許容値（Ｗ−）以上であれば、後件部の操作量である風
温はZEとすることを意味している。ZEはあいまい状態を
表すファジイ変数である。 前件部ファジイ変数とメンバーシップ関数の例は後述
する実施例の第2,3図にみられ、後件部ファジイ変数と
メンバーシップ関数についても第4,5図に示している。
このメンバーシップ関数はあいまい量を定量化するため
のファジイ変数の集合である。それぞれのファジイ変数
は入力値にしたがって前件部メンバーシップ関数により
適合度が求められ、それをもとにして演算により出力に
関するメンバーシップ関数が求められる。操作出力値は
常法に従って出力に関するメンバーシップ関数の面積を
二等分する点として求められる。これらは計測値が周期
的に入力されるとマイクロコンピュータ又は制御用計算
機で演算される。この操作出力値はあいまいな情報を用
いた柔軟で適応性高いものとなっており、適正な固体培
養装置の制御がなされる。
このような本発明の固体培養装置の制御装置では、例
えば重量センサ（６）の計量結果により培養基質重量が
重量設定曲線値よりも差が生じ始めたら（前件部命
題）、ファジイ推論装置（20）により吹込み風温を少し
下げる（後件部命題）といった、そのあいまい量がメン
バーシップ関数で定量化され、この制御規則の前件部命
題の適合度を重みとした総合判断として操作量が求めら
れる。そこで、ファジイ制御規則に経験的制御方法ある
いは予測的制御方法をルール化したものを用いておけ
ば、ファジィ推論装置の出力値により制御手段（21）が
固体培養装置（１）の培養条件を操作する。したがっ
て、従来の制御方式では実現できなかった適切かつ、き
め細い重量制御による固体培養が可能となる。重量制御
に加えて、品温制御及び風圧制御を併用することも当
然、実施可能である。
えば重量センサ（６）の計量結果により培養基質重量が
重量設定曲線値よりも差が生じ始めたら（前件部命
題）、ファジイ推論装置（20）により吹込み風温を少し
下げる（後件部命題）といった、そのあいまい量がメン
バーシップ関数で定量化され、この制御規則の前件部命
題の適合度を重みとした総合判断として操作量が求めら
れる。そこで、ファジイ制御規則に経験的制御方法ある
いは予測的制御方法をルール化したものを用いておけ
ば、ファジィ推論装置の出力値により制御手段（21）が
固体培養装置（１）の培養条件を操作する。したがっ
て、従来の制御方式では実現できなかった適切かつ、き
め細い重量制御による固体培養が可能となる。重量制御
に加えて、品温制御及び風圧制御を併用することも当
然、実施可能である。
実施例１ 第１図は本発明の固体培養装置の制御装置の系統図で
ある。 固体培養装置（１）の回転円盤上の麹層（２）には空
調機（３）から調和された空気が供給される。回転円盤
の下方には空気供給室（４）がある。また、固体培養装
置（１）の下方には、計量可能に重量センサ（６）があ
る。重量センサ（６）の測定結果は状態認識入力装置
（７）へオンライン入力されるようになっている。状態
認識入力装置（７）にはプログラム重量設定値がキーボ
ード入力される。また、培養経過時間の計測もなされ
る。状態認識入力装置（７）と操作量出力装置（８）と
の間にファジイ推論のための演算部（９）があり、これ
はファジイ制御規則部（10）と接続されている。これら
状態認識入力装置（７）、操作量出力装置（８）、演算
部（９）及びファジイ制御規則部（10）を総称して本発
明ではファジイ推論装置（20）という。操作量出力装置
（８）は風温調節計（13）と連結されており、風温制御
のための出力指令が出されるようになっている。そのた
めに風温は風温調節計（13）を介して空調機（３）内へ
供給されるシャワー水温の加熱ヒータ（14）の制御と、
必要に応じて外気を取り入れるフィンクーラ（15）及び
排気ダクト（16）などのダンパー開度の制御が可能に接
続されている。風量に関しては、インバータ（11）を介
してフアン（12）の回転制御がなされる。この風温調節
のための風温調節計（13）と、風量調節のためのインバ
ータ（11）及び手入れ機作動装置（24）が制御手段（2
1）である。 本実施例におけるファジイ制御規則部（10）とファジ
イ推論のための演算部（９）とによるコンピュータ制御
における入出力変数名（ラベル）及び入出力変数を第１
表に示した。 ファジイ制御規則は第２表の如くである。 ファジイ分割における前件部ファジイ変数とメンバー
シップ関数を第2,3図に示した。また、第4,5図には同後
件部ファジイ変数とメンバーシップ関数を示した。 この実施例１では、本装置を用いて最適重量設定曲線
（第６図）通りに重量変化するように、麹重量と重量設
定曲線値との差がある一定値以上にな ったとき、麹重量と重量設定曲線との差の時間変化量と
培養経過時間とを入力として、麹層通過風量変更量と、
麹層吹込み風温変更量とを出力とするファジイ制御によ
って醤油麹の製麹テストをした。 その結果、実際の重量経過は重量設定曲線に対して±
0.08kg以内で推移した。同一テストを３回行い（比較例
1,比較例２もそれぞれ３回テストを行う）出来上がった
麹を常法により仕込み３ヶ月間発酵熟成し、通常の如く
圧搾し、生揚醤油を得た。その分析値の平均を第３表に
示す。 なお、比較例1,2は下記の方法によった。 比較例１ 特公昭62−649号方式による麹重量値に応じた麹層通
過風温と麹層吹込み風量を予め設定して制御する方法で
製麹した。第４表に設定値を示した。なお、第４表に示
した制御一覧は、最適品温設定曲線通りに品温が経過し
たときの麹重量変化とその時の風温、風量の実績値に基
づいて作成した。 これにより３回テストを行ったが重量の時間変 化は第７図に示したように３回とも大きく異なってい
た。 比較例２ 従来法による最適品温設定曲線（第８図参照）通りに
品温が経過するように風温、風量をプログラム設定して
制御させた。 その結果、本発明は全窒素、窒素利用率ともに比較例
に比して高く、官能検査も優れた結果となった。 実施例２ 希望する品温設定曲線及び重量設定曲線のある許容範
囲内で品温及び重量が経過するようにするために、品温
センサ（22）により求めた求質品温と品温設定曲線との
差、あるいは重量センサ（６）により求めた基質重量と
重量設定曲線値との差がある一定値以上となったとき、
基質品温と品温設定曲線との差、基質重量と重量設定曲
線との差の時間変化量、及び培養経過時間を入力とし
て、基質層通過風量変更量と、基質層吹込み風温変更量
とを出力するファジイ制御によってセルラーゼ製造の培
養テストをした。ファジイ制御規則は実施例１に準じて
作成した。結果は、品温、重量ともに希望する範囲内で
制御でき、高い生産性でセルラーゼ製造ができた。 実施例３ 麹の撹拌手入れ時期を適切に設定できるようにするた
めに、重量センサ（６）による麹重量と重量設定曲線と
の差、風圧センサ（23）により求めた培養基質への吹込
み風圧及び培養経過時間を入力として、撹拌手入れ装置
の作動を出力とするファジイ制御によって醤油麹の製麹
テストを行った。結果は熟練者が撹拌手入れ時期を判断
するのと同時期に撹拌手入れ装置の作動出力がなされ
た。これにより撹拌手入れの無人化が可能となった。 従来、手入れ時期は実際の麹の状態、麹の発熱量に関
係なくあらかじめ想定された麹の状態、麹の発熱量によ
って決められた時間設定であるために、常に適切なタイ
ミングで手入れされるとは限らなかった。麹の状態に比
して早いタイミングで自動手入れがなされると、後で品
温が高くなりすぎて、風だけでは品温を下げることがで
きなくなる。遅いタイミングであると品温が高くなりす
ぎる。通常は風で発熱がおさえられるギリギリの段階で
手入れするのがよく、これは熟練者の勘にたよるほかな
かった。これを本発明では重量値と培養基質への吹込み
風圧及び培養経過時間の入力によるファジイ推論で適切
な撹拌手入れ時期を設定することができた。
ある。 固体培養装置（１）の回転円盤上の麹層（２）には空
調機（３）から調和された空気が供給される。回転円盤
の下方には空気供給室（４）がある。また、固体培養装
置（１）の下方には、計量可能に重量センサ（６）があ
る。重量センサ（６）の測定結果は状態認識入力装置
（７）へオンライン入力されるようになっている。状態
認識入力装置（７）にはプログラム重量設定値がキーボ
ード入力される。また、培養経過時間の計測もなされ
る。状態認識入力装置（７）と操作量出力装置（８）と
の間にファジイ推論のための演算部（９）があり、これ
はファジイ制御規則部（10）と接続されている。これら
状態認識入力装置（７）、操作量出力装置（８）、演算
部（９）及びファジイ制御規則部（10）を総称して本発
明ではファジイ推論装置（20）という。操作量出力装置
（８）は風温調節計（13）と連結されており、風温制御
のための出力指令が出されるようになっている。そのた
めに風温は風温調節計（13）を介して空調機（３）内へ
供給されるシャワー水温の加熱ヒータ（14）の制御と、
必要に応じて外気を取り入れるフィンクーラ（15）及び
排気ダクト（16）などのダンパー開度の制御が可能に接
続されている。風量に関しては、インバータ（11）を介
してフアン（12）の回転制御がなされる。この風温調節
のための風温調節計（13）と、風量調節のためのインバ
ータ（11）及び手入れ機作動装置（24）が制御手段（2
1）である。 本実施例におけるファジイ制御規則部（10）とファジ
イ推論のための演算部（９）とによるコンピュータ制御
における入出力変数名（ラベル）及び入出力変数を第１
表に示した。 ファジイ制御規則は第２表の如くである。 ファジイ分割における前件部ファジイ変数とメンバー
シップ関数を第2,3図に示した。また、第4,5図には同後
件部ファジイ変数とメンバーシップ関数を示した。 この実施例１では、本装置を用いて最適重量設定曲線
（第６図）通りに重量変化するように、麹重量と重量設
定曲線値との差がある一定値以上にな ったとき、麹重量と重量設定曲線との差の時間変化量と
培養経過時間とを入力として、麹層通過風量変更量と、
麹層吹込み風温変更量とを出力とするファジイ制御によ
って醤油麹の製麹テストをした。 その結果、実際の重量経過は重量設定曲線に対して±
0.08kg以内で推移した。同一テストを３回行い（比較例
1,比較例２もそれぞれ３回テストを行う）出来上がった
麹を常法により仕込み３ヶ月間発酵熟成し、通常の如く
圧搾し、生揚醤油を得た。その分析値の平均を第３表に
示す。 なお、比較例1,2は下記の方法によった。 比較例１ 特公昭62−649号方式による麹重量値に応じた麹層通
過風温と麹層吹込み風量を予め設定して制御する方法で
製麹した。第４表に設定値を示した。なお、第４表に示
した制御一覧は、最適品温設定曲線通りに品温が経過し
たときの麹重量変化とその時の風温、風量の実績値に基
づいて作成した。 これにより３回テストを行ったが重量の時間変 化は第７図に示したように３回とも大きく異なってい
た。 比較例２ 従来法による最適品温設定曲線（第８図参照）通りに
品温が経過するように風温、風量をプログラム設定して
制御させた。 その結果、本発明は全窒素、窒素利用率ともに比較例
に比して高く、官能検査も優れた結果となった。 実施例２ 希望する品温設定曲線及び重量設定曲線のある許容範
囲内で品温及び重量が経過するようにするために、品温
センサ（22）により求めた求質品温と品温設定曲線との
差、あるいは重量センサ（６）により求めた基質重量と
重量設定曲線値との差がある一定値以上となったとき、
基質品温と品温設定曲線との差、基質重量と重量設定曲
線との差の時間変化量、及び培養経過時間を入力とし
て、基質層通過風量変更量と、基質層吹込み風温変更量
とを出力するファジイ制御によってセルラーゼ製造の培
養テストをした。ファジイ制御規則は実施例１に準じて
作成した。結果は、品温、重量ともに希望する範囲内で
制御でき、高い生産性でセルラーゼ製造ができた。 実施例３ 麹の撹拌手入れ時期を適切に設定できるようにするた
めに、重量センサ（６）による麹重量と重量設定曲線と
の差、風圧センサ（23）により求めた培養基質への吹込
み風圧及び培養経過時間を入力として、撹拌手入れ装置
の作動を出力とするファジイ制御によって醤油麹の製麹
テストを行った。結果は熟練者が撹拌手入れ時期を判断
するのと同時期に撹拌手入れ装置の作動出力がなされ
た。これにより撹拌手入れの無人化が可能となった。 従来、手入れ時期は実際の麹の状態、麹の発熱量に関
係なくあらかじめ想定された麹の状態、麹の発熱量によ
って決められた時間設定であるために、常に適切なタイ
ミングで手入れされるとは限らなかった。麹の状態に比
して早いタイミングで自動手入れがなされると、後で品
温が高くなりすぎて、風だけでは品温を下げることがで
きなくなる。遅いタイミングであると品温が高くなりす
ぎる。通常は風で発熱がおさえられるギリギリの段階で
手入れするのがよく、これは熟練者の勘にたよるほかな
かった。これを本発明では重量値と培養基質への吹込み
風圧及び培養経過時間の入力によるファジイ推論で適切
な撹拌手入れ時期を設定することができた。
本発明の固体培養装置の制御装置は以上のようである
から、下記のような特徴を有している。 培養状態の正確な把握ができる。 正確な基質撹拌時期が設定できる。 最適な培養条件の設定ができる。 培養後、装置内で基質の乾燥を行う場合、その乾燥
完了の設定ができる。 これらによって、培養条件を熟練者の勘等に頼ること
なく最適化して、優れた製品を製造できることとなっ
た。
から、下記のような特徴を有している。 培養状態の正確な把握ができる。 正確な基質撹拌時期が設定できる。 最適な培養条件の設定ができる。 培養後、装置内で基質の乾燥を行う場合、その乾燥
完了の設定ができる。 これらによって、培養条件を熟練者の勘等に頼ること
なく最適化して、優れた製品を製造できることとなっ
た。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の固体培養装置の制御装置の系統図であ
る。第２〜５図はメンバーシップ関数を示す図である。
第６図は最適重量設定曲線である。第７図は比較例１に
おける重量曲線である。第８図は比較例２における風
温、風量設定曲線である。 （１）……固体培養装置、（２）……培養基質（麹）層 （３）……空調機、（４）……空気供給室 （６）……重量センサ、（７）……状態認識入力装置 （８）……操作量出力装置、（９）……ファジイ推論演
算部 （10）……ファジイ制御規則部 （11）……インバータ、（12）……フアン （13）……風温調節計、（14）……加熱ヒータ （15）……フィンクーラ、（16）……排気ダクト （20）……ファジイ推論装置、（21）……制御手段 （22）……品温センサ、（23）……風圧センサ （24）……手入れ機作動装置、（25）……手入れ機
る。第２〜５図はメンバーシップ関数を示す図である。
第６図は最適重量設定曲線である。第７図は比較例１に
おける重量曲線である。第８図は比較例２における風
温、風量設定曲線である。 （１）……固体培養装置、（２）……培養基質（麹）層 （３）……空調機、（４）……空気供給室 （６）……重量センサ、（７）……状態認識入力装置 （８）……操作量出力装置、（９）……ファジイ推論演
算部 （10）……ファジイ制御規則部 （11）……インバータ、（12）……フアン （13）……風温調節計、（14）……加熱ヒータ （15）……フィンクーラ、（16）……排気ダクト （20）……ファジイ推論装置、（21）……制御手段 （22）……品温センサ、（23）……風圧センサ （24）……手入れ機作動装置、（25）……手入れ機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−297376（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148672（ＪＰ，Ａ) 日経エレクトロニクス（1984）12月３ 日号，Ｐ．183−191 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A23L 1/238 C12M 1/16 - 1/36
Claims (1)
- 【請求項１】培養基質を含む固体培養装置（１）の重量
を測定するセンサ（６）と、該重量センサから得られた
重量値またはその変化量を入力値の１つ、及び培養経過
時間を入力量として、その入力値にしたがって前件部メ
ンバーシップ関数によりファジイ変数の適合度を求める
ファジイ推論装置（20）と、該ファジイ推論装置の出力
値により固体培養装置（１）の培養条件を操作する制御
手段（21）とを有する固体培養装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02274389A JP3089260B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 固体培養装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02274389A JP3089260B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 固体培養装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148674A JPH04148674A (ja) | 1992-05-21 |
| JP3089260B2 true JP3089260B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=17540991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02274389A Expired - Lifetime JP3089260B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 固体培養装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3089260B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0552233U (ja) * | 1991-12-19 | 1993-07-13 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンのアイドル歯車軸取付構造 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000189149A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-11 | Nagata Jozo Kikai Kk | 製麹工程の選択型空調方法及び装置 |
| CN102819257B (zh) * | 2012-09-07 | 2015-04-22 | 佛山市海天调味食品股份有限公司 | 一种曲料蒸煮、培养的自动控制系统 |
-
1990
- 1990-10-11 JP JP02274389A patent/JP3089260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日経エレクトロニクス（１９８４）１２月３日号，Ｐ．１８３−１９１ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0552233U (ja) * | 1991-12-19 | 1993-07-13 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンのアイドル歯車軸取付構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04148674A (ja) | 1992-05-21 |
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