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微生物發酵過程的計算機控製係統

作者:發酵罐 時間:2018-03-13 09:06
微生物發酵過程的計算機控製係統由工業控製機及外圍設備組成,工業控製機包括主機CPU、存儲器、通用外部設備。為了充分發揮計算機的運算速度快、邏輯判斷功能強等優勢,進一步改善控製效果,在PID算法上作了一些改進,就產生了積分分離PID算法 信息摘要:
發酵罐 上專用的計算機由工業控製機及外圍設備組成,工業控製機包括主機CPU、存儲器、通用外部設備。用於微生物 發酵 過程的計算機控製係統。 由於係統的實際對象往往都是一些模擬量(如溫度、壓力、位移、圖像等),要使

微生物發酵過程的計算機控製係統

不鏽鋼發酵罐的pH值和溶氧測量與控製係統

  發酵罐,不鏽鋼發酵罐,不鏽鋼罐細胞生長都有最適pH值,因此需要對培養介質的pH進行檢測和控製。pH控製係統包括pH電極、酸及堿儲罐、耐酸或堿的管道和泵及相應的控製係統組成。根據不同生物反應體係的實際需要,可以隻加酸或加堿係統,也可以兩者都具備。在流加培養時,通過碳源或/和氮源的補料也能起到調節pH的作用。

  溶氧是好氧發酵體係最重要的參數之一。傳統的工業發酵罐隻是簡單地通過人工調節空氣流量來實現溶氧控製,可滅菌的溶氧電極改變了這種情況,使溶解氧濃度也可以實現在線檢測和控製,為及時了解發酵過程的進程及提高產物產量創造了條件。

  有些先進的不鏽鋼發酵罐還配備了發酵罐尾氣分析裝置,可在線分析尾氣中的氧及二氧化碳濃度,以協助判斷發酵的過程的正常與否,對發酵動力學及代謝流分析等都很有幫助。有些發酵過程是微好氧過程,要求反應體係保持很低的溶氧值;還有一些高好氧過程的氧消耗速率很快,造成發酵液中的溶解氧濃度很低,這些過低的溶氧值都可能是溶氧電極無法精確測量的。這種情況就需要安裝氧化還原電極以檢測細胞培養的正常與否。

不鏽鋼罐細胞生長都有最適pH值,pH控製係統包括pH電極、酸及堿儲罐、耐酸或堿的管道和泵及相應的控製係統組成。溶氧是好氧發酵體係最重要的參數之一。為及時了解發酵過程的進程及提高產物產量創造了條件。還配備了發酵罐尾氣分析裝置,可在線分析尾氣中的氧及二氧化碳濃度,以協助判斷發酵的過程的正常與否,

微生物發酵過程的計算機控製係統

發酵罐上專用的計算機由工業控製機及外圍設備組成,工業控製機包括主機CPU、存儲器、通用外部設備。用於微生物發酵過程的計算機控製係統。

由於係統的實際對象往往都是一些模擬量(如溫度、壓力、位移、圖像等),要使計算機或數字儀表能識別、處理這些信號,必須首先將這些模擬信號轉換成數字信號;而經計算機分析、處理後輸出的數字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執行機構所接受。這樣,就需要一種能在模擬信號與數字信號之間起橋梁作用的電路——模數和數模轉換器。

將模擬信號轉換成數字信號的電路,稱為模數轉換器(簡稱A/D轉換器);將數字信號轉換為模擬信號的電路稱為數模轉換器(簡稱D/A轉換器);A/D轉換器和D/A轉換器已成為信息係統中 可缺少的接口電路。為確保係統處理結果的精確度,A/D轉換器和D/A轉換器必須具有足夠的轉換精度;如果要實現快速變化信號的實時控製與檢測,A/D與D/A轉換器還要求具有較高的轉換速度。轉換精度與轉換速度是衡量A/D與D/A轉換器的重要技術指標。隨著集成技術的發展,現已研製和生產出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉換器,它們具有愈來愈先進的技術指標。

發酵過程中計算機控製的基本方式有:

1、程序控製。程序控製就是在發酵過程開始之前,將發酵過程的各項條件及其變化順序編織成固定程序,發酵實施過程中采用自動化工具,都按預定的程序執行,不對發酵的工藝過程進行實時調節。例如:分批式發酵過程的滅菌、加料、接種、攪拌與通風、補料、放罐、清洗等。

2、定值調節。定值調節是指對發酵過程中的某些參數給出固定要求,並對被調參數按偏差的情況進行連續調節。例如發酵過程溫度的定值調節過程:工藝給定值30℃,若發酵液溫度測定值為29℃,正偏差1℃,係統自動控製減少冷卻水進量,或提高加熱水的溫度,以提高發酵液的溫度達到給定值。偏差越大,冷卻水的量減少得越多。若發酵液溫度測定值為31℃,也就是負偏差1℃,則係統自動控製加大冷卻水用量,或降低加熱水溫度,偏差越大,冷卻水的增加量越大。

3、最優控製。最優控製是指根據生產情況,隨時改變某些參數給定值,以達到生產過程的最優化控製。最優控製常用觀察指標:最高產量、最優質量、最佳經濟效益等。最優化控製時,根據生產過程的變化情況,改變其中某些參數給定值,小型發酵罐,使產量達到最大。

自動化儀表中的模擬PID調節器,通常由一些基本的電器、電子元件組成。而在計算機控製係統中,PID控製的功能是通過執行相應的控製程序實現的。為了充分發揮計算機的運算速度快、邏輯判斷功能強等優勢,進一步改善控製效果,在PID算法上作了一些改進,就產生了積分分離PID算法、不完全微分PID算法、變速積分PID算法等來滿足生產過程提出的各種要求。

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