Способ автоматического управления непрерывной стерилизацией питательных сред

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«е аи

О А (5)) ф С 12 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЪ9 списочник изовретЬНил

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3698134/28-13 (22) 07.02.84 (46) 23.01.86. Бюл. Ф 3 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" н Бердский ордена Трудового Красного Знамени химический завод (72) Л.П.Лосев, В.П,Сахаров, В.П.Давыдов, Ф.Н.Чегодаев, Г.И.Иванова и В.П.Дараган (53) 663.1(088.8) (56) Федосеев К.Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений. М.:

Медицина, 1977, с. 86. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИЕЙ

ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД в установке, включающей насос, нагреватель и выдержи- ватель, предусматривающий измерение температуры питательной среды на выходе нагревателя, одновременное воздействие на подачу питательной среды и пара и стабилизацию давления на выходе выдерживателя, .о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества питательной среды, измеряют на входе нагревателя температуру и расход питательной среды, давление и расход греющего пара и по измеренным значениям параметров определяют заданные значения расходов питательной среды и пара, сравнивают с текущими значениями соответствующих расходов, а одновременное воздействие на подачу питательной среды и пара осуществляют по результатам сравнения расходов с коррекцией по температуре питательной среды на выходе нагревателя.

1206307 задаваемый, суммарный расход смеси на выходе нагревателя, т/ч» расход питательной среды, подаваемой в нагреватель, т/ч; расход, насыщенного пара, подаваемого в нагреватель, т/ч, теплоемкость питательной среды, ккал/град кг, где q„=q +q

С пе

Изобретение относится к способам автоматического управления процессами .непрерывной стерилизации питатель ных сред и может быть применено в микробиологической, медицинской и пищевой отраслях промьппленности, например, при стерилизации питательных сред в производстве микробиоло" гических средств защиты растений.

Цель изобретения — повышение качества питательной среды.

Сущность способа автоматического управления непрерывной стерилизацией питательной среды в установке, включающей насос, нагреватель и вы- держиватель, заключается в том, что измеряют и регулируют температуру питательной среды на выходе нагревателя, при одновременном воздействии на расходы питательной среды и пара и стабилизируют давление на выходе выдерживателя, при этом дополнительно измеряют на входе нагревателя температуру и расход питательной среды, давление и расход греющего па-, ра и по измеренным значениям параметров определяют заданные значения рас-; ходов питательной среды и пара сравнивают с текущими значениями соответствующих расходов, а одновременное воздействие на расходы питательной среды и пара осуществляют по результатам сравнения расходов с коррекцией по температуре питательной среды на выходе нагревателя.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления.

Стерилиэуемая среда насосом 1 подается в нагреватель 2, в который одновременно вводится пар. Образовавшаяся смесь поступает в выдерживатель 3.

Схема управления содержит датчики

4 и 5 температуры и расхода, установленные на линии подачи питательной среды в нагреватель 2, датчики 6 и

7 давления и расхода, установленные на линии подачи пара в нагреватель

2, датчик 8 температуры, установленный на выходе смеси из нагревателя.

Датчики 4-7 подключены к вычислительному блоку 9. Датчики 5 и 7, кроме того, связаны с регуляторами 10 и

11 соотношения расходов питательной среды и пара. Регуляторы 10 и 11 со отношения связаны с исполнительными механизмами 12 и 13, установленными на линиях подачи в нагреватель 2 потоков питательной среды и пара соответственно.

Датчик 8 температуры связан с регулятором 14 температуры, который своим выходом одновременно подключен к регуляторам 10 и 11 соотношения.

Датчик 15 давления, установленный на выходе выдерживателя 3, связан с регулятором 16 давления, а последний своим выходом подключен к исполнительному механизму 17, установленному на выходной линии выдерживателя.

Автоматическое управление непрерывной стерилизацией питательных сред осуществляют следующим образом.

Сигналы от датчиков 4-7 поступают

15 в вычислительный блок 9. Параллельно сигналы от датчиков 5 и 7 поступают в качестве переменных в регуляторы 10 и 11 соотношения расходов соответственно питательной среды и пара. В память вычислительного блока

9 вводят значение функциональной зависимости теплосодержания насыщенного пара от его давления на входе в нагреватель 2.

Датчики 4-7 в заданной последовательности периодически опрашиваются вычислительным блоком 9, а поступившие от них сигналы о значении пара метров питательной среды и пара запоминают. По измеренному значению

ЗО давления насыщенного пара перед нагревателем 2 и введенной в память вычислительного блока 9 функциональной зависимости определяют его теплосодержание.

35 Для заданной производительности и требуемой температуры стерилизации вычислительный блок 9, используя поступившие в него значения параметров питательной среды и насыщенного

4О пара, решает относительно расхода

1 насыщенного пара уравнение теплового баланса нагревателя 2: д С (-ст и )

-с .1

n <

45 " " хнес -Спс tcT

1206307 4 и уравнение

20

50

55 — температура стерилист о зации, С, — температура питательной среды, подаваемой в нагреватель, ОС . — теплосодержание нанпс сьпценного пара, ккал/кг, Рассчитанные вычислительным блоком 9 расходы пара и питательной среды на заданном интервале времени запоминают и преобразуют в сигналы задания, которые вводят в регуляторы 10 и 11 соотношения питательной среды и пара соответственно.

Сигнал от датчика 8 температуры поступает в регулятор 14 температуры, в который вводят сигнал задания, соответствующий значению температу-. ры стерилизации. При наличии рассогласования между заданным и измеренным значениями температуры стерилизации регулятор 14 температуры.отрабатывает выходное воздействие и формирует на своем выходе сигнал, который вводят в качестве корректирующего в регуляторы 10 и 11 соотношения питательной среды и пара, соответственно, последние отрабатывают относительно задания выходные воздействия и формируют на своих выходах командные сигналы, которыми на заданном интервале времени осуществляют управление исполнительными механизмами 12 и 13, установленными на линиях подачи питательной среды и пара. Исполнительные механизмы 12 и 13, отрабатывая поступившие командные сигналы, изменяют свои положения, чем обеспечивают на заданном интервале времени подачу в расчетном соотношении потоков питательной среды и насыщенного пара.

Сигнал от датчика 15 давления вводят в регулятор 16 давления, в котором заданием устанавливают требуемое регламентом значение давления на выходе выдерживателя 3. Регулятор

16 давления, отрабатывая входное воздействие, формирует на своем вы-. ходе командный сигнал, которым осуществляет управление исполнительным механизмом 17, установленным на линии выхода питательной смеси из выдерживателя 3.. Исполнительный механизм 17, отрабатывая командный сигнал, изменяет свое положение так, чтобы изменением потока питательной смеси после выдерживателя 3 поддерживать в нем требуемое значение давления. Интервал времени между сменой заданий регуляторам 10 и 11 соотношения определяют исходя из динамических свойств нагревателя.

Периодически опрашивая датчики

4-7 температуры питательной среды и ее расхода, давления пара и его расхода вычислительный блок 9 осуществляеФ расчет, преобразование и выдачу заданий регуляторам 10 и 11 соотношения питательной среды и пара, с учетом состояния параметров питательной среды и пара на момент опроса датчиков. Регуляторы 10 и 11 соотношения, на вход которых поступают в качестве переменных измеренные значения параметров питательной среды и пара, отрабатывая выходные воздействия, выдают на исполнительные механизмы 12 и 13 командные сигналы.

Исполнительные механизмы 12 и 13, отрабатывая входные сигналы, изменяют свои положения, чем обеспечивают изменение потоков питательной среды и насьпценного пара в расчетном соотношении.

Поскольку параметры питательной среды и насьпценного пара вследствие охлаждения и изменения реалогических свойств питательной среды, нестабильной работы технологического оборудования и регуляторов, а также турбулентного характера движения потоков изменяются во времени, температура смеси на выходе нагревателя 2 в интервале времени между сменой заданий регуляторам 10 и 11 соотношения может отклоняться в большую или меньшую стороны относительно регламентного значения. Изменения температуры смеси на выходе нагревателя 2 датчиком 8 температуры передаются в регулятор 14 температуры, последний, осуществляя непрерывное сравнение измеренного значения температуры смеси с заданным, вырабатывает на своем выходе корректирующий сигнал.

Введенный в регуляторы 10 и 11 соотношения питательной среды и пара соответственно корректирующий сигнал в противофазе корректирует их выходные командные сигналы. Скорректированные командные сигналы, поступив на исполнительные механизмы 12 и 13, изСоставитель В.Еремин

Редактор Н.Яцола Техред Т.Тулик Корректор С.Шекмар, Заказ 8651/26 Тираж 490 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

1 1 30 35, Москва, Ж-3 5, Раушская наб., д . 4 /5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 1 меняют их положение так, чтобы изменением в противофазе расчетного соотношения потоков питательной среды и насыщенного пара привести температуру смеси на выходе нагревателя к.регламентному значению.

По истечении времени действия текущего задания регуляторам 10 и .11 соотношения вычислительный блок

9, осуществляя очередной опрос датчиков 4-7 температуры питательной среды и ее расхода давления пара и его расхода соответственно рассчитывает и выдает новые задания регуляторам 10 и 11 соотношения, которые уже учитывают изменившиеся иа момент опроса параметры питательной среды и насыщенного пара.

Таким образом, система автоматического управления при изменении параметров исходной питательной среды и насыщенного пара на входе нагревателя 2 периодически определяет и выдает задания регуляторам 10 и

11 соотношения, поддерживая на заданном интервале времени необходимые значения расходов питательной среды

206307 Ь

:и пара, и непрерывно корректировать эти величины расходов питательной среды и насыщенного пара при отклонени- ях температуры смеси на выходе нагревателя 2 от регламентного значения, не выпуская величину температуры смеси за пределы границ допустимых отклонений.

Использование предлагаемого споiO соба позволяет поддерживать заданные значения производительности нагревателя и температуры смеси на его выходе в требуемых регламентом пределах, что применительно к производ-.-ству например, микробиологических средств защиты растений обеспечивает получение питательных сред лучшего качества и, как следствие, увеличение выхода продуктов биосинтеэа.

Кроме того, поддержание температуры стерилизации в требуемых регламентом пределах позволяет повысить надежность процесса стерилизации за счет уменьшения вероятности инфицирования питательной среды и тем самым сни.зить вероятность заражения ферментаторов посторонней микрофлорой уже на начальной стадии процесса биосинтеза.