文档介绍：第八章发酵过程的参数检测 和自动控制
提纲
一、发酵过程的参数检测
1、物理参数检测
2、化学参数检测
3、间接参数检测
二、发酵过程的自动控制
1、基本的自动控制系统
2、发酵自动控制系统的硬件组成
一、发酵过程的参数检测
微生物工程的基本任务:
通过对发酵过程的有效控制,高效利用微生物内在能力,
低能耗、低物耗地最大限度生产生物产品。
方法:发酵过程的参数检测,定性、定量描述,有效控制。
微生物的生长代谢过程是动态变化过程,属于开放系统。
根据参数的性质特点可分为:
物理参数、化学参数、间接参数三类。
测参数的测量形式分为:
就地信号系统,在线测量系统和离线测量。
测量难度:传感器须耐高温;固形物附着传感器;气泡干扰;
产生灭菌死角;成分分析难转电信号。
一、发酵过程的参数检测
1、物理参数检测
1)温度测量
感温元件:铂电阻(精、稳但贵);
铜电阻(便宜、但需长、大,易氧化);
半导体(精、小、简、耐腐蚀但非线形)。
二次仪表:温度,0—150℃,
与热电阻型号匹配。
1、物理参数检测
2)热量测量(属“微热量”)
①利用热交换原理,测量一定时间内冷却水的流量和冷却水进出口温度(影响因素较多Q散Q显Q搅,只能定性和估计)
②利用温度变化率S(℃/h):先使罐温恒定,再关闭自控装置,测量S;
③热力学方法:
根据盖斯定律:“在恒压和恒容条件下,一个反应不论是一步完成或几步完成,其反应热是相同的”。这实际上是热力学第一定律的必然推论,因为焓(H)是状态函数,过程的焓变与途径无关,只决定于过程的始态和终态。发酵热可根据标准燃烧热或标准生成热来计算。
1、物理参数检测
3)搅拌转速和搅拌功率的测量
搅拌转速:磁感应式,光感应式,
测速电机;
搅拌功率:(影响因素:菌丝浓度、黏度、泡沫)
方法:功率表,测定力矩求功率法。
1、物理参数检测
4)空气流量测定
体积流量型:
会引起流体能量损失,受温度和压力变化的影响;
①同心孔板压差式流量计;
②转子流量计。
质量流量型:
根据流体固有性质(质量、导电性、热传导性能)设计的流量计。
1、物理参数检测
5)罐压测量
就地指示;
转变为电信号(远传)。
选测、控点时,要避免死角,防止染菌。
1、物理参数检测
6)料液计量与液位控制
压差法:H=(△P2/△P1)·△H
直接重量测量法:直接称重
体积计量法:计算进出料液
流量计量法:计算流量和时间
液位探针