Способ автоматического управления анаэробным процессом спиртового брожения

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ВЗ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 12 F 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

à ; —...;)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOINY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2. Авторское свидетельство СССР

В 602541 кл. С 12 Q 3/00, 1978. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АНАЭРОБНЫМ ПРОЦЕССОМ СПИРТОВОГО БРОЖЕНИЯ в аппарате, заключаю" щийся в регулировании температуры брожения в ферментере и ее коррекцию, (21) 3623142/28-13 (22) 05.08.83 (46) 23.05.85. Бюл. Р 19 (72) N.З. Милашаускас, 10.-К.10. Станишкис, В.А. Жалкаускас и Д.3, Бярулис (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 663. 14.036(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 311961, кл. С 12 Q 3/00, 1972. отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта путем регулирования темпе-! ратуры брожения в ферментере, допол кительно измеряют скорость выделения углекислого газа, выделяющегося Hs ферментера, и скорость потребления азота микроорганизмами, а коррекцию температуры брожения производят по величине скорости реста микроорганизмов. Ny,îïðåäåëÿåìîé из следующей зависимости:

1(iq(;0 K М

1 где (.}Сб- скорость выделения углекислого газа;

Q< — скорость потребления азота

К„ (- коэффициенты пропорциоJ 2 нальности е

1157049

Изобретение относится к бродильной промьппленности, а именно к производству спирта из крахмалистого сырья, и частично может быть использовано в производстве спирта из других видов сырья.

Известен способ автоматического управления выращиванием мйкроорганиэмов, предусматривающий измерение температуры питательной среды и изменение подачи хладагента, при этом изменение подачи хладагента осуществляют в зависимости от соотношения расходов воздуха, поступающего на аэрацию, и хладагента, причем это 15 соотношение корректируют в зависимости от температуры питательной среды в аппарате E.il.

Недостаткбм способа является низкая точность регулирования темпера- щ туры в ферментере, так как полностью не учитывается скорость роста микроорганизмов, тем самым снижается выход целевого продукта.

Наиболее близким по техническому р5 решению является способ автомати ческого управления процессом непрерывного брожения в аппарате, предусматривающий регулирование заданного соотношения сырье-газ и температуры с коррекцией в зависимости от измеренного количества водорода, содержащегося в газах брожения каждого ферментера (21.

Недостатком известного способа является то, что коррекция температуры в ферментере, осуществляемая по количеству выделяющегося газа, не полностью учитывает количество выделяющегося тепла микробиологичес40 кого синтеза, так как количество последнего зависит от скорости роста микроорганизмов, а количество выделяющегося газа дает суммарную информацию н о скорости роста микроорганиэ45 иов, и о скорости синтеза продукта, что снижает точность поддержания температуры в ферментере и тем самым снижает выход целевого продукта.

Цель изобретения — повьпиение выхо50 да целевогэ продукта.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления аназробным процессом спиртового броженияв аппарате,предусмат-. 55 ривающему регулирование температуры брожения в ферментере„ осуществляемое с коррекцией, дополнительно измеряют скорость выделения углекислого газа, выделяющегося иэ ферментера, и скорость потребления азота микроорганизмами, а коррекцию температуры брожения производят по величине скорости роста микроорганизмов p e, определяемой по формуле ,и»= -k„i)„,Ц где а — скорость выделения углекисоо лого газа; скорость потребления азота; коэффициенты пропорциональ1)к, ности.

Сущность изобретения заключается в том, что во время микробиологического синтеза скорость выделения углекислого газа Ч „ в ферментере дает

1 суммарную информацию о скорости роста микроорганизмов р»и синтезе целевого продукта »:

qсО (f) где К„, К - коэффициенты пропорциональности.

Скорость потребления буферного агента для поддержания рН культуральной среды во время микробиологического синтеза целевого продукта зависит от скорости потребления азота микроорганизмами, которая пропорциональна скорости поТребления буферного агента дня поддержания рН культуральной среды Ч и скорости роста микроор / ганизмов у» и зависит от скорости синтеза продукта 11», так как образующийся целевой продукт также изменяет рН культуральной среды: ъ Р " -" К4. ч.» ! где К., К вЂ” коэффициенты пропорциональности.

Знаки членов k> 1 ц» и k4 1» зависят от источника азота в питательной среде и характера усвоения азота микроорганизмами, а также от характера действия выделившегося целевого продукта íà рН культуральной среды.

Используя измеряемые параметры (со и Q, скорость роста микроор2 "4 ганизмов определяют по уравнению

Р»= -Кл о К,, (3) и по нему осуществляют коррекцию регулирования .температуры брожения в ферментере.

1157049

yQeDwniu

ВНИИПИ Заказ 3-82/23 Тираж 525 Подписное

Филиал ППН Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

7i 1

На чертеже изображена система, реализующая предлагаемый способ.

Система состоит из ферментера 1, контура регулирования температуры в ферментере, который содержит датчик

2 температуры, связанный через регулятор 3 температуры брожения с исполнительным механизмом 4, установленным на линии подачи охлаждающей воды, контура регулирования рН куль- 10 туральной среды в ферментере, включающего датчик 5 рН культуральной среды, связанный через регулятор 6 рН с исполнительным механизмом 7, установленным на линии подачи бу- 15 ферног, агента, блок 8 измерения расхода буферного агента и блок 9 измерения расхода выделяющегося углекислого газа в процессе микробиологического синтеза, которые соединены р0 с блоком 10 определения скорости роста микроорганизмов по формуле (3), а последний подключен к регулятору

3 температуры брожения в ферментере.

Система работает следующим обра- 25 эом.

Сигнал датчика 2 температуры подается на регулятор 3 температуры брожения, который сравнивает заданное значение температуры в ферментере с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, изменяющего

4 годачу охлаждающей воды на охладительную систему ферментера.

Сигнал датчика 5 рН культуральной среды подается на регулятор 6 рН ультуральной среды, который сравнивает заданное значение рН в ферментере с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 7, изменяющего подачу буферного агента в . ферментер. Скорость подачи буферного агента измеряют блоком 8 измерения расхода буферного агента.

В то же время, блоком 9 измерения расхода выделяющегося углекислого газа измеряют скорость выделения углекислого газа иэ ферментера. Сигналы блоков 8 и 9 измерения соответственно подаютсг на блок 10 определения скорости роста микроорганизмов, в котором формируется сигнал, пропорциональный скорости роста микроорганизмов, который поступает в регулятор 3 температуры брожения ферментера и осуществляют коррекцию зддания температуры.

Экспериментальные исследования предлагаемой системы управления на ферментационной установке ФУ-6 показали, что по сравнению с известной предлагаемая система управления повышает выход целевого продукта на

1, 057..