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UW500集散控制系统正在生物发酵工程上的运用

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1、概述

    跟着有关学科的生长和生产工艺的革新,人们对微生物的应用手腕愈来愈下。以微生物为质料停止消费的新产品如雨后春笋,屡见不鲜,好比:微生物发酵制药。微生物发酵历程是个极为庞大的生化回响反映历程,关于发酵罐的操纵,之前人们是依附实践经验去停止的,因为缺少发酵历程参数的丈量看管和控制系统,使得发酵产物本钱下、操纵用度大、产物正在国际市场上缺少竞争力,为此,迫切需要对发酵罐执行优化操纵和掌握。

    杭州优稳UW500集散控制系统正在自动化范畴已有普遍运用,应用UW500集散控制系统对发酵历程停止监控,能大幅度进步发酵品产量。

2、工艺简介

    一样平常的耗氧型发酵罐体系如图1所示,丈量的参数能够分为物理参数、化学参数和生物参数。

 图1 发酵罐检测参数图

1、发酵历程物理参数

    一般有发酵罐温度、发酵罐压力、发酵液体积、氛围流量、冷却水进出口温度和流量搅拌马达转速、搅拌马达电流、泡沫高度等,这些物理参数凭据差别品种的发酵要求,皆能够选择性的拔取有关丈量仪表去实现主动丈量。

   2、发酵历程化学参数

    发酵历程典范的化学参数有pH值和溶解氧浓度,那两个参数关于微生物的发展,代谢产品的构成极其主要。

    3、发酵历程生物参数

    生物参数一般包孕生物量呼吸代谢参数、生物量浓度、代谢产品浓度、底物浓度和生物比发展速度、底物斲丧速度和产品构成速度等。

3、掌握战略

    跟着生物工业技术的迅速发展,其消费装备和范围络续扩大,生产过程的强化,对自动控制手艺的要求愈来愈急迫,对生化历程执行优化掌握,可稳固消费,进步得率,低落斲丧,增添效益。

    1、发酵罐温度通例掌握

    关于特定的微生物,它皆有一个最相宜的发展温度。因而,微生物发酵历程发酵温度的掌握是一个很重要的微生物发展环境参数,必需严厉的加以掌握。影响发酵温度的主要因素有微生物发酵热、机电搅拌热、冷却水自己的温度。

    关于小型的发酵罐温度控制系统是以发酵罐温度为被控参数,冷却水流量为掌握参数的单回路掌握计划,关于大型的发酵罐体系,则接纳发酵罐温度为主回路,以冷却水体系为副回路的串级掌握或前馈-反应掌握计划。

    2、发酵罐压力通例掌握

    发酵罐操纵压力的转变,将会引发氧正在发酵液中的分压改动,也就是说影响着溶解氧浓度的转变。影响发酵罐的压力重要是供应的消毒氛围的压力转变,一般掌握发酵罐的压力是经由过程调治排挤气体的量去掌握。

    3、发酵历程中的pH值掌握

    pH是微生物发展的另一个主要环境参数。正在发酵历程中,必需严厉加以掌握,不然会严峻影响微生物代谢的停止和代谢产品的分解。正在工业生产上,若发酵液pH值偏低、氨氮也偏低的时刻,则经由过程加氨水等要领使其pH值上升;若是pH值偏高而氨氮偏低,能够补入硫酸铵或氯化铵;若pH值和氨氮都偏高,正在发酵前期,可恰当增添糖的补加量来调解。一样平常没有别的的掌握手腕。因而正在pH值掌握中必需严格控制好调解液的到场量,绝对不克不及过量。如图2所示,pH值的掌握常由pH丈量电极和变送器、pH控制器、氛围开关和气动

开关阀构成。

图2  PH值掌握

4、发酵历程中的溶解氧浓度掌握

    正在耗氧型发酵历程中,氧是作为微生物发展必需的质料,若供氧缺乏,将会抑止微生物的发展和代谢的停止。为此正在发酵历程中要连结肯定的溶解氧浓度。影响溶解氧浓度的主要因素有供应的空宇量、搅拌器转速和发酵罐的压力。

 

图3 串级掌握回路

这里接纳了一个串级掌握回路,正在包管对通入蒸汽量的调治知足溶解氧浓度要求的同时,实时消弭了压力颠簸的影响。若是溶解氧浓度的调治经由过程调治搅拌机的转速去实现,状况相似。如前所述,发酵罐内压力的颠簸对溶解氧浓度有影响,因而,正在经由过程调治通入的氛围流量去实现溶解氧浓度掌握时,需求思索这类影响。若是正在发酵罐压力有自动控制的状况下则以为发酵罐压力恒定稳定。现在,海内发酵罐搅拌器转速一样平常是恒定稳定的,以是只要经由过程调治供应的空宇量去掌握溶解氧浓度。固然,也有同时对发酵罐转速和供给的空宇量停止综合调治的做法。

     5、发酵历程中的消泡掌握

正在发酵前期,微生物发展兴旺期间,到场料液满载,搅拌马达全速开动,氛围通入量到达最大。这时候,发酵液上浮得很凶猛,稍有失慎,便可能会发生遁液征象。此时,必需立即到场消泡剂,以削减泡沫,防备发酵液上浮。消泡掌握一般接纳双位式的掌握要领,当发酵液液面到达肯定的高度时,主动翻开消泡剂的阀门,当液面降回到一般时,主动封闭消泡剂阀门。

      6、发酵历程中的补料掌握

      正在半连续发酵历程中,跟着发酵的停止,微生物发展状况和生物代谢状态,中央要继承络续增补营养物质,使微生物沿着最优的发展轨迹发展,以得到高产的微生物代谢产品。因为微生物和代谢状态没法在线丈量,使得这一补料极其难题,一样平常的发酵产业生产过程是凭据实验室大量的实验研讨效果得出的补料曲线去指点工业生产的补料,发酵工艺技术人员凭据离线的化验室化验的数据,恰当批改补料速度,这种方法关于有大量实践经验的人来讲可能会做出好的判定决议计划,但每每不尽善尽美,不克不及确保发酵历程沿着最优的曲线停止,不克不及得到最好的代谢产品。针对这类发酵历程的复杂性和信息的缺少,发酵工艺技术人员取自动控制职员一同配合研讨,试图寻觅出更好的补料要领和战略。比方,基于出口气体二氧化碳的开释率去掌握补料速度、用化学元素的均衡要领去调解补糖量、用掌握呼吸商的要领去掌握补料等。

4、控制工程

    正在发酵生产过程中,对温度、pH、溶解氧等停止及时监控是重点,杭州优稳UW500集散控制系统经由络续的研讨剖析、开辟立异,曾经正在具有普遍运用,可以或许完成胜任那一要求,为发酵消费供应优良的自动化掌握。

     

 

图4体系结构图

图5发酵罐

 

5、小结

    本工程自从用UW500集散控制系统投运以来,运转安稳,效果显著,操纵安稳率,单罐产量,产品质量等皆大大进步;工人劳动强度,质料斲丧等皆有大幅度低落,同时也确保了装配的安稳平安运转。间接进步了企业的市场竞争才能,为企业带来了非常显着的经济效益。此项目胜利的投产注解UW500集散控制系统具有优良的稳定性、可靠性。

 

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