Способ автоматического управления процессом производства спиртового уксуса

 

Использование: в пищевой промышленности, в частности, при производстве спиртового уксуса. Сущность изобретения: измеряют содержание основных компонентов жидкости на входе и выходе из окислителя, кислотность культуральной жидкости в окислителе, которые поддерживают на заданном уровне подачей в окислитель питательной среды и растворов фосфатов. 1 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству спиртового уксуса в многоступенчатой батарее окислителей.

Известен способ управления процессом производства спиртового уксуса, предусматривающий регулирование темпера- туры и скорости циркуляции культуральной жидкости в окислителе [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления процессом производства спиртового уксуса, предусматривающий измерение удельной электропроводности куль- туральной жидкости на выходе из окислителя, сравнение ее с заданным значением и коррекцию скорости подачи питательной среды в зависимости от результата сравнения [2].

Поскольку сырой спиртовой уксус представляет собой многокомпонентную смесь, содержащую воду, уксусную кислоту, пропионовую, масляную, щавелевую, янтарную кислоты, а также большое количество аминокислот и растворенных фосфатов, которые образуют буферные растворы, регули- рование подачи свежей питательной среды по значениям удельной электропроводности оказывается не точным. За счет этого происходит нерациональное использование этилового спирта и снижается выход уксусной кислоты.

Целью изобретения является повышение точности регулирования подачи свежего сусла в окислитель, увеличение выхода уксусной кислоты, сокращение потерь этилового спирта, ускорение процесса окисления спирта в уксусную кислоту.

Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматического управления процессом производства спиртового уксуса, предусматривающем регулирование температуры и скорости циркуляции культуральной жидкости в окислителе при непре- рывной ее аэрации и скорости подачи питательной среды в окислитель в зависимости от заданного значения, на трубопроводах подачи сырья в окислитель и на выходе из него установлены датчики состава, датчик рН среды расположен в окислителе. Датчики связаны с вычислительным устройством, которое контролирует состав раствора, поступающий в окислитель, рН среды и состав раствора, выходящего из окислителя. Поддержание постоянного состава выходящей из окислителя культуральной жидкости осуществляется регулированием подачи сусла заданного состава в окислитель, поддержание рН сусла - дополнительной подачей раствора фосфатов.

На чертеже представлена схема управления процессом производства спиртового уксуса.

Схема содержит окислитель 1 с культурой 2 уксусно-кислых бактерий, иммобилизованных на буковой стружке, трубопровод 3 культуральной жидкости, на котором установлен преобразователь 4 расхода, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 5 через регулятор 6. На трубопроводе 7 подачи питательной среды в окислитель 1 расположены датчик 8 состава и преобразователь 9 расхода, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 10 через регулятор 11. Выход датчика 8 состава и вход регулятора 11 соединены соответственно с входом и выходом вычислительного устройства 22. На трубопроводе 12 подачи раствора фосфатов установлен преобразователь 13 расхода, соединенный с входом исполнительного механизма 15 через регулятор 14, вход которого дополнительно соединен с выходом вычислительного устройства 22. Окислитель 1 имеет в нижней части датчик 16 рН среды, выход которого соединен с входом вычислительного устройства 22. На трубопроводе 21 перетока культуральной жидкости из окислителя 1 в следующий окислитель установлены датчик 17 состава, выход которого соединен с вычислительным устройством 22, преобразователь 20 расхода, выход которого соединен с исполнительным механизмом 18 через регулятор 19. Вход регулятора соединен с выходом вычислительного устройства 22.

Способ осуществляют следующим образом.

При непрерывном процессе окисления важна стабилизация состава по ключевым компонентам (этиловому спирту, уксусной кислоте и воде) в питательной среде и культуральной жидкости (сыром уксусе). Поэтому поступающая по трубопроводу 7 питательная среда анализируется датчиком 8 состава, а выходящая из окислителя культуральная жидкость по трубопроводу 21 - датчиком 17. Расход культуральной жидкости на орошение в окислитель 1 задается регулятором 6, связанным с преобразователем 4 расхода и исполнительным механизмом 5.

В соответствии с заданием вычислительное устройство 22 устанавливает задание регуляторам 11, 14 и 19 на расход соответственно питательной среды, раствора фосфатов, культуральной жидкости в следующий окислитель, который корректирует в соответствии с текущими сигналами с датчиков 8, 17 и 16.

В случае нарушения установившегося равновесия процесса окисления на выходе из окислителя изменяется концентрация уксусной кислоты и этилового спирта, что сразу же обнаруживается датчиком 17 состава, выходной сигнал которого поступает в вычислительное устройство 22. Вычислительное устройство рассчитывает коэффициент Х экономической эффективности использования сырья, определяемый в случае установившегося режима (скорости потока поступающего сусла и выходящего сырого уксуса равны), по формуле X = 100, где С₁ и С₂ - концентрация уксусной кислоты в сыром уксусе и сусле; С₃ и С₄ - концентрация этилового спирта в сусле и сыром уксусе.

По результатам двух вычислений, основанных на анализах, вычислительным устройством 22 определяется суммарный коэффициент экономической эффективности.

Х_сум = Х₁ + Х₂ - Х₃, где Х₁ - теоретически возможная экономическая эффективность данного процесса (задается); Х₂ и Х₃ - экономическая эффективность, рассчитанная по данным анализа. При Х₂ = Х₃ Х_сум = Х₁, при переходных режимах Х_сум = Х₁ + ΔХ, где ΔХ = Х₂ - Х₃.

На основании полученных сумм расчетов вычислительное устройство 22 выдает соответствующий сигнал на регуляторы, уменьшая или увеличивая расход продуктов.

В случае уменьшения рН среды в окислителе устройством 22 рассчитывается значение относительной величины Y по формуле Y = 100, где рН_зад - значение рН, отвечающее теоретически оптимальному значению; рН_изм - измеренное значение рН.

Выдача сигнала на регулятор 14 осуществляется вычислительным устройством после определения суммарного значения Y по соотношению Y_{сумм = Y1} + Y₂ - Y₃, где Y₁ - теоретически возможное значение при проведении процесса; Y₂ и Y₃ - рассчитанные значения по результатам измерений.

На основании проведенных расчетов вычислительное устройство 22 выдает управляющий сигнал на вход регулятора 14. Регулятор с помощью исполнительного механизма 15 увеличивает содержание фосфатов в культуральной жидкости, что пропорционально увеличению буферной емкости раствора и поддержанию рН раствора на заданном уровне.

Использование предлагаемого способа автоматического управления процессом производства спиртового уксуса позволяет обеспечить автоматический контроль за качественными и количественными показателями процесса окисления и на 10 % повысить производительность окислителей, сократить потери этилового спирта за счет более рационального его использования.

Формула изобретения

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА СПИРТОВОГО УКСУСА, предусматривающий регулирование температуры и скорости циркуляции культурной жидкости в окислителе при непрерывной ее аэрации и регулирование скорости подачи питательной среды в зависимости от заданного значения, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода уксуса, сокращения потерь этилового спирта и ускорения процесса окисления спирта в уксусную кислоту, измеряют содержание воды, уксусной кислоты и этилового спирта и поддерживают их на заданном уровне путем изменения подачи в окислитель питательной среды и растворов фосфатов.

РИСУНКИ

Рисунок 1