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固體發酵罐的十個優點以其更好的適用於各種抗性的菌種

作者:發酵罐 時間:2018-02-19 19:11
固體發酵罐適用於各種抗性的菌種好氧和厭氧固體發酵工藝。其特殊性能關鍵是通過采用立式罐體結構及其攪拌裝置、罐內頸部設置破碎複混裝置、外部設置夾套水浴恒溫、真空、蒸汽供給、空氣處理、電氣控製等裝置來實現的,可有效解決長期困擾固 信息摘要:
固體 發酵罐 的十個優點以其更好的適用於各種抗性的菌種好氧和厭氧固體 發酵 工藝 固體發酵罐適用於各種抗性的菌種好氧和厭氧固體發酵工藝。其特殊性能關鍵是通過采用立式罐體結構及其攪拌裝置、罐內頸部設置破碎複混裝

固體發酵罐的十個優點以其更好的適用於各種抗性的菌種

發酵罐溫控係統之PID控製器講解

常規的PID調節方法,即比例、積分、微分控製規律。是在工業生產中應用最廣泛、研究得最成熟的一種簡單的自適應控製方式,即使在歐、美、日等工業發達的國家,采用現代的高級控製算法的回路數也僅占很小的比例,90%以上的控製回路基本上還是采用PID控製算法。

發酵罐溫控係統采用PID控製算法的三個原因:

1. 錐形發酵罐溫度控製係統的PID控製不要求嚴格掌握被控對象的數學模型,而現代的控製算法是以精確的數學模型為基礎的。

2. 發酵罐溫度控製係統的PID控製算法結構簡單、穩定性好、物理概念清晰等,容易被現場工程師所接受。

3. 在近半個世紀的PID算法發展過程中,廣大工程技術人員已經積累了豐富的經驗,摸索出了一係列整定PID參數的方法。

對於發酵罐溫度控製係統的PID控製盡管取得了一係列的研究成果和應用經驗,但人們對發酵罐溫度控製係統的PID的認識和改進還遠沒有完成。到目前為止對PID的機理、適用範圍、魯棒性等問題還沒有徹底的全麵的分析研究。事實上,PID並非萬能的控製器,在存在多變量禍合、時變、大時滯、強幹擾等複雜動態特性的係統中,PID很難獲得理想的控製效果,甚至產生不穩定。因此,有必要對發酵罐溫度控製係統的PID的控製機理進行全麵的分析,並對在上述場合中的應用提出改進的辦法。

發酵罐溫度控製係統的PID控製中的一個關鍵問題是PID參數整定,傳統的整定方法是在獲得被控對象數學模型的基礎上按照某種整定原則來進行PID參數值的整定。而實際的工業生產過程往往具有非線性,時變不確定性,難以建立精確的數學模型,應常規的PID控製不能達到理想的控製效果。另外,在實際生產現場中,PID參數整定與自整定的方法很多,但往往難以實施或不太理想,常規PID控製器參數常常整定不良,性能欠佳,對運行工況的適應性差。因此,在發酵罐溫度控製係統的PID參數的整定及自整定方麵還有待進一步深入研究。

從結構上看發酵罐溫度控製係統的PID控製器最簡單,但並非最優,在克服較大擾動影響,提高係統動態品質等方麵,光靠調整參數難以獲得滿意的控製效果。因此,還有必要在全麵分析的基礎上,對PID控製器進行結構上的改進。

PLC閉環控製係統中PID控製器的實現

本係統采用德國SIMENS公司的S7-300PLC為控製核心,可實現溫度的采集與自動調節。本係統要求實現12路溫度控製,每一回路均為設定固定值控製。根據實際要求選用相應的功能模塊。其中CPU模塊選用CPU-314IFM,其帶有一個MPI接口,集成有20個數字輸入端、16個數字輸出端、4個模擬輸入端、1個模擬輸出端,內部集成PID控製功能塊,可以方便的實現PID控製。

PID控製器是比例—積分—微分控製(Proportional-Integral-Derivative)的簡稱,之所以得到廣泛應用是因為它具有以下優點:

(1)不需要精確的控製係統數學模型。由於非線性和時變性,很多工業控製對象難以得到其準確的數學模型,因此不能使用控製理論中的設計方法。對於這一類係統,使用PID控製可以得到比較滿意的效果。

(2)有較強的靈活性和適應性。積分控製可以消除係統的靜差,微分控製可以改善係統得動態響應速度,比例、積分和微分控製三者有效的結合就可以滿足不同的控製要求。根據被控對象的具體情況,還可以采用各種PID控製的改進的控製方式,如PI、PD、帶死區的PID、積分分離PID、變速積分PID等。

(3)PID控製器的結構模型,程序設計簡單,工程上易於實現,參數調整方便。

3.3 PLC實現PID控製的方式

用PLC對模擬量進行PID控製時,可以采用以下幾種方法:

(1)使用PID過程控製模塊。這種模塊的PID控製程序是PLC生產廠家設計的,並存放在模塊中,用戶在使用時隻需設置一些參數,使用起來非常方便,一塊模塊可以控製幾路甚至幾十路閉環回路。但是這種模塊的價格較高,一般在大型控製係統中使用。

(2)使用PID功能指令。現在很多的PLC都有供PID控製用的功能指令,如S7-200的PID指令。他們實際上是用於PID控製的子程序,與模擬量輸入/輸出模塊一起使用,可以得到類似於使用PID過程控製模塊的效果,但是價格便宜。

(3)用自編的程序實現PID閉環控製。有的PLC沒有PID過程控製模塊和PID控製用的功能指令,有的雖然可以使用PID 控製指令,但是希望采用某種改進的PID控製算法。在上述情況下,都需要用戶自己編製PID控製程序。

3.4 PID控製參數的調整

1. 采樣周期TS的確定

根據采樣定理可知,采樣頻率應該大於或等於被采樣信號所含最高頻率的兩倍,才能還原出原信號,即fs≥2fmax,式中fs為采樣頻率, fmax為被采樣信號中最高頻率。

2. 參數Kp、Ki、Kd的確定

PID控製回路的參數整定是模擬量閉環控製中的一個難點,如果初始參數選擇不當,可能會出現很大的超調量,甚至使係統不穩定。西門子公司的新一代小型S7-200PLC具有PID參數自整定功能,V4.0版的編程軟件STEP7-Micro/WIN增加了PID整定控製麵板。這兩項功能相結合,使用戶能輕鬆地實現PID 的參數自整定。自整定能提供一組近似最優的整定參數。S7-200的V4.0 版編程軟件STEP7-Micro/WIN中的PID整定控製麵板用圖形方式監視PID回路。該麵板還可用來起動或取消自整定過程,設置自整定的參數,並將推薦的整定值或用戶設置的整定值應用到實際控製中。

固體發酵罐的十個優點以其更好的適用於各種抗性的菌種

固體發酵罐的十個優點以其更好的適用於各種抗性的菌種好氧和厭氧固體發酵工藝

固體發酵罐的十個優點以其更好的適用於各種抗性的菌種

固體發酵罐適用於各種抗性的菌種好氧和厭氧固體發酵工藝。其特殊性能關鍵是通過采用立式罐體結構及其攪拌裝置、罐內頸部設置破碎複混裝置、外部設置夾套水浴恒溫、真空、蒸汽供給、空氣處理、電氣控製等裝置來實現的,可有效解決長期困擾固體發酵工藝的某些難題。具體優點如下:

1、傳統發酵罐作業往往是設備簡陋、工藝粗放,很難做到精準控製,而該設備則可以像液體發酵罐一樣實現固體發酵作業全過程無菌精確控製。

2、固體物料在罐體內部先抽真空而後通入蒸汽進行滅菌,無論物料含水分多少,均可真正達到濕熱滅菌效果,此方法穿透力強,滅菌徹底,快速經濟。

3、設置真空係統裝置可使設備具有快速降溫的優良特性,降溫時,常溫無菌空氣可由罐底分配器均勻進入,強製性的充分與物料接觸並帶走其內部高溫熱量,然後由罐頂部快速抽走並排出罐外,冷卻速度非常快,由125℃降低到60℃隻需要25分鍾左右即可。

4、物料滅菌後降溫、接種、發酵、加濕、控溫等工序過程仍然在罐體內部的密閉無菌狀態進行,操作嚴謹,其染菌率可降至為與液體發酵罐相當。

5、物料內部溫度常因發酵過程放熱而升高,超過特定工藝溫度後往往造成燒料現象而無法達到既定發酵半成品質量指標。而該設備可全過程自動控製發酵罐內上封頭、下封頭、夾套內的溫度(即罐內環境溫度),並可檢測和控製發酵半成品物料的內部溫度,可較為理想的解決上述問題。

6、真菌、黴菌類生物製劑產品釀酒發酵罐內部需增設二層或多層 環形供氣管道,可充分改善發酵效果。

7、由於特定的立式罐體結構及其攪拌、破碎複混裝置,使得該設備實現了攪拌均勻無死角,主攪拌螺帶及推料槳分別自動清理罐壁和罐底物料,很好地解決了物料掛壁的難題。

8、立式罐體結構決定了物料堆積厚度的一致性,其真空吸入法供氧、加濕、控溫方式,穿透效果好,均一性能好,從而該發酵罐設備可以較好地解決固體發酵的不均勻性問題。

9、小型釀酒發酵罐(如200L以下)還可以設置相應設施,采用亞低溫(40℃—60℃)無菌幹熱空氣幹燥法,對微生物活體製劑進行幹燥作業,幹燥過程可完全實現無汙染、無傷害,以保證產品質量。

10、發酵罐據說可以有效提高生產效率及產品質量。該設備植入相關操作程序即可進行任何頻次的正壓或負壓脈動固體發酵作業。

該發酵罐多用於生物飼料、生物農藥、生物肥料等行業的固體發酵工程。該設備規格主要有:30L、50L 、100L、200L、500L、1000L、2000L、3000L、4000L、5000L 等,如果固體發酵培養基物料(亦稱載體)堆積密度小於0.3g/ml,時,其最大公稱容積還可以加大到6000L。200L以下者多為大專院校和科研院所搞科研之用,500L、1000L多用於中試生產,2000L以上者可用於規模化生產。

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