Способ автоматического управления процессом культивирования дрожжей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (594 С 12 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3545140/28-13 . (22) 10. 12. 82 (46) 07.02.86. Бюл. Р 5. (71) Центральное проектно-конструкторское бюро Министерства пищевой промьппленности КазССР (72) Ю.П. Затолокка (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 507625, кл. С 21 g 3/00, 1976.

„„SU„„1209717 А (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ путем изменения подачи углеводного и минерального питания,. отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода дрожжей, определяют прирост биомассы по часовому коэффициенту роста дрожжей, а изменение подачи углеводного и минерального питания осуще- ствляют в зависимости от этого прироста.

Еп Аlf

A у

Р— начальное содержание дрожжей, кг;

A — с оoд еeр ж а нHиHе e дрожжей в конце цикла, кг; — длительность процесса, ч, где

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, и может быть использовано, например, при производстве дрожжей,- в частности хлебопекарных.

Цслью изобретения является повышение выхода дрожжей путем изменения подачи углеводного и минерального питания в зависимости от предполагаемого прироста биомассы, который определяют по часовому коэффициенту роста.

На чертеже изображена блок-схема системы для автоматического управления процессом культивирования дрожжей.

Процесс размножения дрожжей в производственных стационарных условиях происходит по постепенно затухающей кривой, удельный и суммарный прирост числа дрожжевых клеток заканчивается раньше, чем прирост биомассы и, кроме того, на коэффициент роста дрожжей оказывает влияние множество факторов: качество мелассы, конструкция и техническое состояние оборудования, активность засева, колебания температуры, рН среды, концентрация сахара и солей и пр. Почасовое измерение коэффициента роста дрожжей позволяет наиболее полно учесть все факторы, влияющие на развитие клеток и с наибольшей точностью регулировать подачу питательной среды как по количеству, так и по составу и концентрации питательных веществ, что, в свою очередь, позволяет повысить выход дрожжей.

В параметрических системах в качестве параметров управления используют удельные скорости: скорость роста биомассы, скорость потребления кислорода, азота, фосфора, коэффициент дыхания и др.

Для вычисления удельной скорости роста М. служит уравнение

1209717

- -н — почасовой коэффициент.

А. роста, (AH тогда ч = 1иН или 1 =u л / Т

S При условии, что время измерения постоянное, коэффициент почасового роста находится в логарифмической зависимости от удельной скорости роста.

Коэффициент роста дрожжей определяют через определенные проме— жутки времени чутем деления полученного количества биомассы в чане в данный момент к предыдущему:

А

" - 11

А- „

Д (Н -1) — = Я (кг) 100 4б х С

С учетом разбавления или концентрации

100 4б

Д„(Н -1) L Б — к=Q количество биомассы дрожжей в текущее время, количество биомассы в предыдущий час; почасовой коэффициент роста дрожжей; эквивалент условного количества мелассы с содержанием сахара, содержание сахара в натуральной мелассе, расход мелассы в единицу

Ау

Н

46Х— измеряемого интервала времени, теоретический выход, 7, возможный (планируемый) выход обеспечивающий необходимое качество дрожжей, 7, 100

С учетом изменения в динамике

20 роста накопление и этим самым увеличение биомассы в следующий момент составляет

А

А „ . Д =.А или H Ay = Ag

Для подачи компонентов питатель25

:юй среды учитывают будущий прирост биомассы: Ag - А = Д прироста или д.Д< — Д+ .=Д < .(11 1) д прироста. .А прироста при 100Х-ном выходе

30,соответствует подаваемому питанию— тогца А (Н-1)= Я, но с учетом выхода дрожжей

1209717 мулу

4 (H H1)100М @

ВНИИПИ Заказ 469/34 Тираж 490 Подписное

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

К вЂ” коэффициент, учитывающий разбавление или концентрацию.

Для подачи солей испольЗуют форСпособ осуществляют путем расчета и составления графиков почасового прироста дрожжей за весь цикл при разных засевах и скоростях роста и обеспечения этого прироста всеми компонентами питания — углеводного и минерального.

Система для управления процессом культивирования дрожжей состоит из датчика 1 накопления биомассы, датчика 2 уровня, блока 3 умножения, содержащего табло 4 блока ин дикации, блока 5 памяти, реле 6 времени, блока 7 определения почасового коэффициента роста, блока 8 определения прироста биомассы, датчиков 9-11 плотности или концентрации питательной среды, блоков

12-14 определения количества задачи компонентов, блоков 15-17 сравнения и регулирования, датчиков

18-20 расхода компонентов и исполнительных механизмов 21-23, установленных на линиях подачи питания, а также задатчика 24 выхода биомассы от использования субстрата.

Пример. Датчики 1 и 2 накопления биомассы и уровня подают сигналы в блок 3 умножения, после чего перемноженный результат, выражающий количество биомассы, фиксируется на табло 4 блока индикации. Одновременно сигнал поступает в блок 5 памяти и в блок 7 определения почасового коэффициента роста. В последнем сигнал обрабатывается по команде от реле 6 времени, контролирующего интервал между измерениями. Часовой коэффициент роста дрожжей определяется отношением количества биомассы в данное текущее время к количеству биомассы в предыдущее время — = H Из блока 7

А „ сигнал поступает в блок 8 определения прироста биомассы. В этот же

50 блок поступает сигнал текущего значения количества биомассы, где производится операция вычисления прироста биомассы по формуле

Ag (Н вЂ” 1) = А прироста. Этому приросту соответствует подача такого количества питания, которое обеспечивает количество биомассы в снедующкч момент времени;

В зависимости от качества и количества питательной среды, мелассы, аммонийных и фосфорсодержащих солей, а также от генеративной активности меняется выход дрожжей, который задается задатчиком 24, и с учетом задаваемого выхода

ДФ СЧ 1)

Ъ P размноженный сигнал с блока 8 поступает в блоки

12-14 определения количества задачи компонентов. Далее с учетом коэффициентов, учитывающих плотность мелассы и концентрации аммонийных и фосфорсодержащих солей, определяемых датчиками 9-11, сигнал поступает на блоки 15-17 сравнения и регулирования.

На эти же блоки сигнал поступает в датчиков 18-20 расхода компонентов. Блоки сравнения и регулирования обрабатывают сигналы и выдают сигнал рассогласования на исполнительные механизмы 21-23, стоящие перед датчиками расхода на линиях подачи компонентов, которые, в свою очередь, открываются или закрываются до тех пор, пока задаваемый расход и расход компонентов по величине не будут равны. После этого изменение подачи углеводного и минерального питания заканчивают до следующего изменения прироста биомассы, Изобретение обеспечивает повышение выхода дрожжей на 12Ж путем наилучшего постоянного учета факторов, влияющих на развитие клеток, и точного регулирования подачи питательной среды по количеству, составу и концентрации питательных компонентов за счет корректирования хода культивирования в зави-. симости от состояния дрожжей и их генеративной способности.