Способ автоматического управления процессом непрерывного получения ферментолизата

 

Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами переработки биомассы микроорганизмов - ферментативному гидролизу биомассы микроорганизмов. Цель изобретения - снижение расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличение производительности реактора за счет корректировки технологических потоков. Производство ферментолизатов включает подготовку биомассы, разбавление исходного продукта до заданной концентрации и PH, ферментативный гидролиз подготовленного сырья при заданном PH и непрерывный отбор готового ферментолизата. Для снижения расхода ферментного препарата и увеличения производительности реактора подачу раствора фермента корректируют в зависимости от расхода сырья, поступающего в реактор, подачу дрожжевой суспензии на подготовку сырья производят в зависимости от уровня в реакторе, а отбор ферментолизата из реактора осуществляют по разности качественных характеристик электропроводности ферментолизата до и после реактора. 1 ил.

ССФОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧНЯИХ

ЩСПУ6ЛИН (51)5 G 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И306РЕТЕНИЯМ И (ЛМРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2.1) 4607676/30-13 (22) 21. 11.88 (46) 07. 10.90. Бюл. Р 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (72) В.З.Колодяжный, И,И.Шамонов, Е.Г.Грин, В.Ю.Рябов, Г.А.Зверева, М.Г.Безруков, Г.П.Головкина, Е.М.Каменева, Л.Ф.Тимонина и М.В.Спевак (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1097981, кл. С 05 0 27/00, 1982. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССО 1 НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ

ФЕРМЕНТОЛИЗАТА (57) Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами переработки биомассы микроорганизмов — ферментативному гидролизу биомассы микроорганизИзобретение относится к автоматизации технологического процесса и может быть использовано в микробиологической промышленности, например в процессе получения ферментолизата— продукта ферментативного гидролиза биомассы микроорганизмов.

Целью изобретения является снижение расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличение производительности реактора за счет корректи-. ровки технологических потоков.

ÄÄSUÄÄ 1597865 А1

2 мов. Цель изобретения — снижение расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличение производительности реактора за счет корректировки технологических потоков. Производство. ферментолизатов включает подготовку биомассы, разбавление исходного продукта до заданной концентрации и рН, ферментативный гидролиз подготовленного сырья при заданном рН и непрерывный отбор готового ферментолизата. Для снижения расхода ферментпого.препарата и увеличения производительности реактора подачу раствора фермента корректируют в зависимости от расхода сырья, поступающего в реактор, подачу дрожжевой суспензии на подготовку сырья производят в зависимости от уровня в реакторе, а отбор ферментолизата из реактора осуществляют по разности качественных характеристик электропроводности ферментолизата до и после реактора.

1 табл., 1 ил.

На чертеже представлена схема реализации способа управления процессом непрерывного получения ферментолиза1та. !

Схема содержит смеситель 1, в который поступают дрожжевая суспензия на подготовку, разбавитель и титрующий агент, В смесителе 1 расположен. датчик рН 2 подготовленной дрожжевой суспензии (или сырья), функционально связанный через вторичный прибор 3 с встроенным регулятором с исполнительным механизмом 4, уста1597865 новленным на линии подачи в смеситель титрующего агента. Датчик 5 концентрации, функционально связанный с вторичным прибором 6 со встроенным регулятором, установлен на линии подачи сырья из смесителя 1 в реактор 7, в котором расположен контур стабилизации температуры, включающий датчик 8 температурь1, через вторичный прибор

9 со встроенным регулятором связанный с исполнительным механизмом 10, установленным на линии подачи греющего агента в змеевик реактора 7. В реакторе 7 расположен также контур регулирования рН, включающий датчик рН 11, соединенный через вторичный прибор 12 со встроенным регулятором и исполнительным механизмом 13, установленным на трубопроводе подачи в реактор 7 титрующего агента. На линии подачи раствора фермента в реактор 7 установлен датчик 14 расхода раствора фермента, а на линии подачи сырья в реактор 7 установлен датчик 15 рас- 25 хода сырья, функционально связанные через вторичный прибор 16 со встроенным регулятором с исполнительным механизмом 17 на линии подачи раствора фермента. Выходы датчиков 18 и 19

30 качества на линиях подачи сырья и отбора ферментолизата соответственно связаны через сумматор 20 и вторичный прибор 21 со встроенным регулятором с исполнительным механизмом

22 на линии отбора ферментолизата.

Контур подачи дрожжевой суспензии на подготовку сырья содержит датчик

26 расхода дрожжевой суспензии, свя- 40 ванный через вторичный прибор с регулятором 25 с исполнительным механизмом 27 на линии подачи дрожжевой суспенэии в смеситель. Датчик 23 уровня в реакторе 7 через вторичный прибор 24 связан с задатчиком регулятора 25. Датчик 5 концентрации через вторичный прибор 6 с регулятором функционально связан с задатчиком регулятора 28, вход которого соеди- < нен с выходом датчика 30 расхода раэбавителя, а выход регулятора 28 соединен с входом исполнительного меха низма 29, установленного на линии подачи разбавителя.

Способ осуществляют следующим образом.

В смеситель 1 двумя потоками пода,ют дрожжевую сусйенвию и разбавитель, например технологическую воду, в соотношении, обеспечивающем разбавление суспензии до заданной концентрации. рН подготовленной дрожжевой суспензии (сырья) контролируют датчиком рН 2 и поддерживают на заданном уровне по сигналу с вторичного прибора 3 исполнительным механизмом

4 на линии подачи в смеситель 1 титрующего агента. Концентрацию сырья контролируют датчиком 5 концентрации, сигнал с которого через вторичный прибор 6 поступает на контур регулирования подачи разбавителя. Подготовленное сырье непрерывно подают в реактор 7 со змеевиком. Температуру сырья в реакторе 7 контролируют датчиком 8 температуры и регулируют подачей греющего агента в змеевик через исполнительный механизм 10 по сигналу от регулятора 9. В реактор

7 подают титрующий агент и контролируют рН среды в реакторе датчиком рН 11, а регулирование рН осуществляют по сигналу с датчика 11 через вторичный прибор 12 с регулятором посредством исполнительного механизма 13 на линии подачи в реактор 7 титрующего агента. В реактор 7 подают также раствор фермента, расход которого регулируют контуром, включающим датчик 14 расхода раствора фермента, вторичный прибор i6 с регулятором и исполнительный механизм 17.

Задание регулятору 16 корректируют в зависимости от величины расхода сырья, контролируемой датчиком 15 расхода, т.е. при увеличении расхода сырья пропорционально увеличивают расход раствора фермента и наоборот.

Датчиками 18 и 19 качества, установленными на линиях подачи сырья и отбора ферментолиэата из реактора 7, контролируют изменение качества по.тока до и после реактора. Сигналы с датчиков 18 и 19 поступают на сумматор 20, где происходит вычисление разности этих сигналов и сравнение ее с заданным значением. Исполнительный механизм 22 по сигналу с регулятора 21 осуществляет изменение величины отбора ферментолиэата из реактора 7, приводя вычисленную разность сигналов от датчиков качества к заданному значению, уровень в реакторе 7 контролируют датчиком 23 и вторичным прибором 24, сигнал с которого корректируют зада1597865 ние регулятору 25 контура регулирования подачи дрожжевой суспензии в смеситель для обеспечения постоянной величины уровня в реакторе. При изменении подачи дрожжевой суспензии в

5 смеситель 1 изменяют величину концентрации сырья после смесителя, контролируемого приборами 5 и 6. Сигнал с прибора 6 корректирует задание регулятору 28 контура регулирования расхода разбавителя для приведения концентрации сырья к заданному значению, регулятор 28 также проводит сравнение сигнала датчика 30 расхода разбавителя. В случае рассогласования этих сигналов с регулятора 28 на исполнительный механизм 30 поступает команда на увеличение или уменьшение расхода разбавителя путем открывания 20 или закрывания исполнительного механизма 30.

Пример. Смеситель 1 заполня-. ют водно-дрожжевой суспензией со стадии плазмолиза производства БВК с 25 (концентрацией 11-127. сухих веществ. Одновременно проводят подтитровку (водно-дрожжевой суспензии 203-ным раствором NaOH или 15Х-ным раствором

НС1. Величину рН непрерывно контролируют датчиком рН 2, а подачу титрующего агента регулируют исполнительным механизмом 4. В смеситель

;подают большую часть. титрующего

1 агента (" грубое титрование") . Кон— центрацию готового сырья измеряют датчиком 5 концентрации, сигнал с которого через вторичный прибор 6 поступает на задатчик регулятора 28, управляющего работой исполнительно- 4р го механизма 29, изменяющего величину потока разбавителя. Из смесителя

1 сырье непрерывно поступает в реактор 7, при этом датчиком 15 расхода фиксируют скорость поступления сырья, 45 а датчиком 18 качества — его качество. Одновременно в реактор 7 при непрерывном перемешивании подают раствор фермента пропорционального расходу сырья, контролируемому датчиком

15. Расход раствора фермента обеспечивается контуром регулирования, включающим приборы 14, 16, 17. Одновременно начинают функционировать контуры стабилизации температуры и величины рН в реакторе 7: гемпературу в реакторе поддерживают на уровне 45-48 С, рН поддерживают подтитровкой, например раствором аммиачной воды, на уровне, оптимальном для используемого фермента. Длительность процесса ферментолиза 3,5 ч при непрерывном отборе ферментолизата из реактора 7.

Качество (степень законченности ферментативного гидролиза) определяют, сравнивая сумматором 20 сигналы с датчиков 18 качества сырья (например, электропроводности) перед реактором 7 и датчика 19 качества ферментолиза также электропроводности после реактора 7 с заданным значением их разности. Если результат сравнения сигналов показывает, что ферментолиз ,проходит не полностью, скорость отбора ферментолизата снижается, а время нахождения сырья в реакторе 7 продлевается до окончания процесса ферментолиза. Это осуществляют путем изменения величины отбора ферментолизата из реактора 7 с помощью исполнительного механизма 22 от регулятора 21.

При уменьшении отбора ферментолизата из реактора 7 уровень в реакторе начинает расти, датчик 23 уровня через вторичный прибор 24 корректирует величину подачи дрожжевой суспензии в смеситель 1, приводя уровень в реакторе 7 к заданному значению. Изменение величины потока дрожжевой сус- пензии через соответствующие контуры регулирования приводит к изменению величины потоков разбавителя и титрующего агента в реактор 1.

Результаты, полученные при производстве ферментолизатов в опытных условиях известным и предлагаемым способами, приведены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет корректировать подачу раствора фермента в зависимости от подачи сырья, а подачу дрожжевой суспензии в смеситель— в зависимости от уровня в реакторе.

Снижение расхода раствора фермента

5,5 кг/т ферментолизата. Корректировка времени пребывания сырья в реакторе путем сравнения качества сырья до и после реактора позволяет повысить производительность установки. формула изобретения

Способ автоматического управления процессом непрерывного получения ферментолизата, включающий подготовку сырья, непрерывное смешивание компонентов, подаваемых в реактор, стабилизацию температуры и рН в реакторе, регулирование подачи разбавителя

1597865 в эависимости от концентрации сырья, регулирование отбора ферментолизата, регулирование подачи раствора фермента и дрожжевой суспенэии, поступающей на подготовку, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения расхода ферментного препарата на ферментолиз и увеличения производительности реактора за счет корректировки технологических потоков, дополнительно измеряют расход сырья, его

Показатели по способу г известному

Параметры процесса предлагаемому

11-12

11-12

22,0

16,5

67,0

100,0

9,5

10,0

Концентрация сырья, Х

Расход фермента, кг/т ферментолиэата

Степень гидролиза, Ж

Производительность установки, м /ч электропроводность, уровень продукта в реакторе, а также электропроводность ферментолизата и корректируют подачу фермента в зависимости от расхода сырья, поступающего в реактор, подачу дрожжевой суспензии на подготовку сырья — в зависимости от уровня продукта в реакторе, а отбор ферментализата иэ реактора осуществляют по разности электропроводностей сырья и ферментолизата.