SU700538A1

SU700538A1 - Automatic control system of microorganism cultivation process

Info

Publication number: SU700538A1
Application number: SU772517116A
Authority: SU
Inventors: Владимир Федорович Николаенко; Анатолий Иванович Соколенко; Анатолий Петрович Ладанюк; Виктор Григорьевич Трегуб
Original assignee: Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1979-11-30

Description

1one

Изобретение относитс к микробиологической промьшшенности и может быть использовано -в процессе выращивани хлебопекарных дрожжей.The invention relates to the microbiological industry and can be used in the process of growing baking yeast.

Известна система автоматического управлени процессом выра1цивани микроорганизмов, содержаща контуры стабилизации температуры и рН биомассы, контуры регулировани подачи питательных солей и воздуха на аэрацию, датчик количества воздуха, поступающего в ферментер , и установленный на линии подачи субстрата исполнительный механизм 1.A system is known for automatically controlling the process of microbial expression, containing temperature stabilization circuits and biomass pH, control circuits for supplying nutrient salts and air for aeration, a sensor for the amount of air entering the fermenter, and an actuator 1 installed on the substrate supply line.

Недостатком известной системы вл етс то, что она не обеспечивает надежного управлени прюцессом биосинтеза, за счет чего снижаетс выход биомассы.A disadvantage of the known system is that it does not provide reliable control over the biosynthesis process, due to which the biomass yield is reduced.

Цель изобретени - повысить выход био .масг.ь микроорганизмов.The purpose of the invention is to increase the yield of bio-microbial organisms.

Поставленна цель достигаетс тем, что предлагаема система снабжена датчиками кислорода и углекислого газа в уход ишх газщ к вычислительным устройством дл определени абсолютного прироста дрожжей, общего количества дрожжей в аппарате, концентрации биомассы и активности дрожжей, вход которого соединен с датчиками кислорода и углекислого газа в уход ших газах, и количества воздуха, поступающего в ферментер, а выход - с исполнительными механизмами, установленными на лини х подачи субстрата и воздуха.The goal is achieved by the fact that the proposed system is equipped with oxygen and carbon dioxide sensors in the care of a computer to determine the absolute increase in yeast, the total amount of yeast in the apparatus, biomass concentration and activity of yeast, the inlet of which is connected to oxygen and carbon dioxide sensors in the care gases, and the amount of air entering the fermenter, and the output - with actuators installed on the substrate and air supply lines.

На чертеже показана блок-схема предлагаемой системы управлени .The drawing shows a block diagram of the proposed control system.

Система содержит контур стабилизации температуры в ферментере 1, состо щий из датчика 2. температуры, соединенного с регул тором 3, выход которого св зан с исполнительным механизмом 4, установленным на магистрали воды, подаваемой в охладительную рубашку 5,контур стабилизации рН дрожжевой мелассы, состо щий из датчика б, соединенного с регул тором 7, к выходу которого подключены исполнительный механизм 8 на трубопроводе аммиачной водь и исполнительный механизм 9 на трубопроводе серной кислоты; контур автоматического пеногащени , состо щий из датчика lO, соединенного с регул тором 11, выход . которого св зан с клапаном 12 на трубопроводе олеиновой кислоты; контур регулировани подачи воздуха на аэрацию в зависимости от уровн кульгу1.1альнои жидкости в аппарате, состо щий из датчика 13 уровн , соединенного с регул тором 14, выход которого подключен к исполнительному механизму 15, установленному на воздухопроводе; контур программного управлени подачей питательных солей , состо щий из дозаторов 16, соединенных с программным устройством 17. Кроме того, система содержит вычислительное устройство 18, вход которого св зан с датчиком 19 количества воздуха, поступающего на аэрацию, а также с датчиками 20 и 21 количества кислорода и углекислого газа в уход щих газах, а .выход соединен с исполнительным механизмом 22 на линии подачи субстрата и исполнительным механизмом 15, установленным на линии подач воздуха. Система автоматического управлени работает следующем образом. Температура в ферментере 1 поддержииаетс на заданном уровне с помощью конаура ста билизации температуры, включающего датчик 2 температуры, подключенный на вход регул тора 3, который после сравнени текущего и заданного значений температур вырабатывает сигнал регулирующего воздейстеи , управл ющего Mexaiffl3MOM 4 на магистрали воды, подаваемой в охладительную рубаижу 5. Изменение кислотности в ферментере 1 воспринимаетс датчиком 6 рН, включенным на вход регул тора 7, который в зависимости от отклонени рН в ту или иную сторону подает сигнал на исполнительный механизм 8 подачи аммиачной воды, либо на исполнительны механизм 9, подающий серную кислоту в фермен тер. Уровень пень в ферметере контролируетс датчиком 10, сигнал от которого поступает на регул тор И, воздействующий на клапан 12, установленный на труб,)проводе олеиновой кис лоты. Уровень культуральной жидкости в ферментере контролируетс датчиком 13, сигна; от которого поступает на регул тор 14, воздействуюцллй на исполнительньш меха}шзм 15, управл ющий подачей воздуха на аэрацию. Растворы тшчательных солей в дрожжерастиль ный аппарат подаютс посредством дозаторов 16, работой которых управл ет программное устройство п. Помимо этого, система снабжена датчиками 20 и 21 содержани кислорода и углекиспого газа на выходе из аппарата и вычислительным устройством 18, когорое управл ет Процессом Дрожжераи1е}(и . При этом в вычислигельном устройстве |)еализуютс следующие операции. П1ЮИЗВОДИТСЯ непрерывное определение абсолютного прироста дрожжей. 11 (Oj Qg) KI PI где ЛО2 - разница содержани кислорода в воздухе, поступающем на аэрацию, и уход идах газах (с целью утгрощени схемы система снабжена одним датчиком кислорода и одним датчиком углекислого газа; содержание кислорода и углекислого газа в воздухе провер етс перед процессом дрожжеращени и вводитс в вычислительное устройство); Qfc - количество воздуха, поступающего на аэрацию; Р, - абсолютный прирост дрожжей; KI - коэффициент. Непрерывно определ етс общее количество дрожжей в ферментере PI + РО Р2 где РО - количесаъо за сенных дрожжей; Р - общее количество дрожжей в аппарате Непрерьтно вычисл етс концентраци дрожжей в ферментере где S - сечение ферментера; Н - уровень биомассы в ферментере; N - концентраци дрожжей. Определ етс активность дрожжей А.СОгОв де ДС02 - разница содержани углекислого газа в воздухе, поступающем на аэрацию, и уход ашх газах; о; - актив.ность дрожжей. Непрерывно определ етс необходимое колиество мелассы. М f (Pj о) Коррекци подачи мелассы осуществл етс св зи с вычислением соотношени - А де М - расход мелассы; К2 - коэффициент, учитывающий количество сахара в мелассе, вводи с в вычислительное усгройство из основании лабораторных анализог перед началом процесса. Если величина /3 падае ниже заданного знаени , то дл исключе1ш логерь мелассы на пиртовое брожение вычислительное усг1)ОЙсгв() оздействует на исгю.иштельиый механизм 15, величива количестве воздуха, посп-пакнцего а аэрацию и на исполни сльиый механизм 20, меньща подачу мелассы. Применение ripeiuiaracMow cHi-icMbt n дрожжеой npOMbiiiuicHHOCfH П(ГШ1);|Иг ппгимкчиромагьThe system contains a temperature stabilization circuit in the fermenter 1, consisting of a temperature sensor 2. connected to the regulator 3, the output of which is connected to the actuator 4 installed on the water line supplied to the cooling jacket 5, the yeast molasses pH stabilization circuit The sensor is connected to the regulator 7, to the output of which the actuator 8 is connected to the ammonia pipeline and the actuator 9 is connected to the sulfuric acid pipeline; an automatic defoaming circuit consisting of an lO sensor connected to the controller 11, output. which is connected to valve 12 on the oleic acid pipeline; a circuit for regulating the supply of air to aeration depending on the level of the liquid of the apparatus in the apparatus, consisting of a level sensor 13 connected to a regulator 14, the output of which is connected to an actuator 15 mounted on an air duct; a software control loop for supplying nutrient salts, consisting of dispensers 16 connected to a software device 17. In addition, the system contains a computing device 18, the input of which is connected to the sensor 19 of the amount of air entering the aeration, as well as sensors 20 and 21 of the oxygen and carbon dioxide in the flue gases, and the outlet is connected to the actuator 22 on the substrate supply line and the actuator 15 mounted on the air supply line. The automatic control system works as follows. The temperature in the fermenter 1 is maintained at a predetermined level using a stabilization temperature stabilizer, including a temperature sensor 2, connected to the input of a regulator 3, which, after comparing the current and predetermined temperatures, produces a regulating signal that controls Mexaiffl3MOM 4 to the water supplied to cooling rubyide 5. The change in acidity in the fermenter 1 is sensed by a pH sensor 6 connected to the input of regulator 7, which, depending on the pH deviation, gives a signal to either side and an actuating mechanism 8 for supplying ammonia water, or to an actuating mechanism 9 supplying sulfuric acid to the fermentor. The level of the stump in the fermeter is monitored by the sensor 10, the signal from which is fed to the regulator AND acting on the valve 12 installed on the pipes, the wire of oleic acid. The culture fluid level in the fermenter is monitored by a sensor 13, a signal; from which it goes to the regulator 14, acts on the executive fur 15, which controls the air supply to the aeration. Solutions of salt salts in a yeast growing apparatus are supplied through dispensers 16, the operation of which is controlled by the software device. In addition, the system is equipped with sensors 20 and 21 of oxygen and carbon dioxide at the outlet of the apparatus and a computing device 18, which controls the Drozhzherai1 process ( And. In this case, the following operations are realized in the computing device |). A continuous determination of the absolute growth of yeast is being made. 11 (Oj Qg) KI PI where LO2 is the difference in the oxygen content in the air supplied to the aeration and the idling of the gases (to stabilize the circuit, the system is equipped with one oxygen sensor and one carbon dioxide sensor; the oxygen and carbon dioxide content in the air is checked before the process of yeast and injected into a computing device); Qfc - the amount of air entering the aeration; P, is the absolute increase in yeast; KI - coefficient. The total quantity of yeast in the fermenter PI + PO P2 is continuously determined, where PO is the number of yeast yeast; P is the total amount of yeast in the apparatus. The concentration of yeast in the fermenter is calculated in advance where S is the cross section of the fermenter; H is the biomass level in the fermenter; N is the concentration of yeast. The activity of the yeast A. CO 2 de DSO2 is determined - the difference in the content of carbon dioxide in the air supplied to aeration and the departure of ash gases; about; - active yeast. The required amount of molasses is continuously determined. M f (Pj o) Correction of the feed of molasses is carried out in connection with the calculation of the ratio — A de M — the consumption of molasses; К2 - coefficient taking into account the amount of sugar in molasses, enter into the computational device from the basis of laboratory analyzes before the start of the process. If the value of / 3 falls below a predetermined value, then to exclude molasses on the pyrophilic fermentation, the computational method 1) OICG () will affect the raw mechanism 15, increasing the amount of air, aeration and aeration of the molasses 20. . Application of ripeiuiaracMow cHi-icMbt n yeast npOMbiiiuicHHOCfH P (GSH1); | Ig pngimkchiromag