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UW500集散节制体系在生物发酵工程上的操纵

行业计划

1、概述

    跟着有关学科的成长和出产工艺的改良,人们对微生物的操纵身手愈来愈高。以微生物为质料停止出产的新产物如雨后春笋,层见叠出,比方:微生物发酵制药。微生物发酵进程是个极其庞杂的生化反映进程,对发酵罐的操纵,之前人们是凭仗理论经历来停止的,因为缺少发酵进程参数的丈量监督和节制体系,使得发酵产物本钱高、操纵用度大、产物在国际市场上缺少合作力,为此,火急须要对发酵罐实施优化操纵和节制。

    杭州优稳UW500集散节制体系在主动化范畴已有普遍操纵,操纵UW500集散节制体系对发酵进程停止监控,能大幅度进步发酵品产量。

2、工艺简介

    普通的耗氧型发酵罐体系如图1所示,丈量的参数可以或许分为物理参数、化学参数和生物参数。

 图1 发酵罐检测参数图

1、发酵进程物理参数

    凡是有发酵罐温度、发酵罐压力、发酵液体积、氛围流量、冷却水收支口温度和流量搅拌马达转速、搅拌马达电流、泡沫高度等,这些物理参数按照差别品种的发酵请求,都可以或许挑选性的拔取有关丈量仪表来实现主动丈量。

   2、发酵进程化学参数

    发酵进程典范的化学参数有pH值和消融氧浓度,这两个参数对微生物的成长,代谢产物的构成极其首要。

    3、发酵进程生物参数

    生物参数凡是包含生物资呼吸代谢参数、生物资浓度、代谢产物浓度、底物浓度和生物比成长速度、底物耗损速度和产物构成速度等。

3、节制战略

    跟着生物产业手艺的敏捷成长,其出产设备和范围不时扩展,出产进程的强化,对主动节制手艺的请求愈来愈火急,对生化进程实施优化节制,可不变出产,进步得率,下降耗损,增添效益。

    1、发酵罐温度惯例节制

    对特定的微生物,它都有一个最适合的成长温度。是以,微生物发酵进程发酵温度的节制是一个很首要的微生物成长环境参数,必须严酷的加以节制。影响发酵温度的首要身分有微生物发酵热、机电搅拌热、冷却水自身的温度。

    对小型的发酵罐温度节制体系是以发酵罐温度为被控参数,冷却水流量为节制参数的单回路节制计划,对大型的发酵罐体系,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节制或前馈-反映节制计划。

    2、发酵罐压力惯例节制

    发酵罐操纵压力的变更,将会引发氧在发酵液中的分压转变,也便是说影响着消融氧浓度的变更。影响发酵罐的压力首要是供给的消毒氛围的压力变更,凡是节制发酵罐的压力是经由进程调理排挤气体的量来节制。

    3、发酵进程中的pH值节制

    pH是微生物成长的另外一个首要环境参数。在发酵进程中,必须严酷加以节制,不然会严峻影响微生物代谢的停止和代谢产物的分解。在产业出产上,若发酵液pH值偏低、氨氮也偏低的时辰,则经由进程加氨水等方式使其pH值上升;若是pH值偏高而氨氮偏低,可以或许补入硫酸铵或氯化铵;若pH值和氨氮都偏高,在发酵后期,可恰当增添糖的补加量来调剂。普通不别的的节制手腕。是以在pH值节制中必须严酷节制好调剂液的插手量,相对不能适量。如图2所示,pH值的节制常由pH丈量电极和变送器、pH节制器、氛围开关和蔼动

开关阀构成。

图2  PH值节制

4、发酵进程中的消融氧浓度节制

    在耗氧型发酵进程中,氧是作为微生物成长必须的质料,若供氧缺少,将会按捺微生物的成长和代谢的停止。为此在发酵进程中要坚持必然的消融氧浓度。影响消融氧浓度的首要身分有供给的氛围量、搅拌器转速和发酵罐的压力。

 

图3 串级节制回路

这里接纳了一个串级节制回路,在保障对通入蒸汽量的调理知足消融氧浓度请求的同时,及时消弭了压力动摇的影响。若是消融氧浓度的调理经由进程调理搅拌机的转速来实现,环境近似。如前所述,发酵罐内压力的动摇对消融氧浓度有影响,是以,在经由进程调理通入的氛围流量来实现消融氧浓度节制时,须要斟酌这类影响。若是在发酵罐压力有主动节制的环境下则以为发酵罐压力恒定不变。今朝,国际发酵罐搅拌器转速普通是恒定不变的,以是只需经由进程调理供给的氛围量来节制消融氧浓度。固然,也有同时对发酵罐转速和供给的氛围量停止综合调理的做法。

     5、发酵进程中的消泡节制

在发酵后期,微生物成长兴旺期间,插手料液满载,搅拌马达全速开动,氛围通入量到达最大。这时辰,发酵液上浮得很利害,稍有不慎,就可以或许会发生逃液景象。此时,必须立即插手消泡剂,以削减泡沫,避免发酵液上浮。消泡节制凡是接纳双位式的节制方式,当发酵液液面到达必然的高度时,主动打开销泡剂的阀门,当液面降回到普通时,主动封闭消泡剂阀门。

      6、发酵进程中的补料节制

      在半持续发酵进程中,跟着发酵的停止,微生物成长状态和生物代谢状态,中间要持续不时补充养分物资,使微生物沿着最优的成长轨迹成长,以取得高产的微生物代谢产物。因为微生物和代谢状态没法在线丈量,使得这一补料极其坚苦,普通的发酵产业出产进程是按照尝试室大批的实验研讨功效得出的补料曲线来指点产业出产的补料,发酵工艺手艺职员按照离线的化验室化验的数据,恰当批改补料速度,这类方式对有大批理论经历的人来讲可以或许会做出好的判定决议计划,但常常不尽善尽美,不能确保发酵进程沿着最优的曲线停止,不能取得最好的代谢产物。针对这类发酵进程的庞杂性和信息的缺少,发酵工艺手艺职员与主动节制职员一路配合研讨,试图寻觅出更好的补料方式和战略。比方,基于出口吻体二氧化碳的开释率来节制补料速度、用化学元素的均衡方式来调剂补糖量、用节制呼吸商的方式来节制补料等。

4、节制工程

    在发酵出产进程中,对温度、pH、消融氧等停止及时监控是重点,杭州优稳UW500集散节制体系颠末不时的研讨阐发、开辟立异,已在具有普遍操纵,可以或许实现胜任这一请求,为发酵出产供给优良的主动化节制。

     

 

图4体系布局图

图5发酵罐

 

5、小结

    本工程自从用UW500集散节制体系投运以来,运转安稳,结果较着,操纵安稳率,单罐产量,产物品质等都大大进步;工人休息强度,质料耗损等都有大幅度下降,同时也确保了装配的安稳宁静运转。间接进步了企业的市场合作才能,为企业带来了非常较着的经济效益。此名目胜利的投产标明UW500集散节制体系具有优良的不变性、靠得住性。

 

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