система автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья, содержащая ферментер с исходным сырьем, воздуходувку и контур регулирования подачи воздуха на аэрацию, включающий датчик содержания кислорода в сырье, регулятор расхода воздуха и исполнительный механизм, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена датчиком температуры и функциональным преобразователем, реализующим зависимость содержания кислорода в перерабатываемом сырье от его температуры, при этом вход функционального преобразователя подключен к датчику температуры, а выход его соединен с входом регулятора расхода воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в сельском хозяйстве для управления процессом ферментации органического сырья.

Известна система автоматического управления процессом аэрации при культивировании микроорганизмов (А.С.СССР N 1388428, кл. C 12 Q 3/00, 1986, прототип), содержащая ферментер и контур стабилизации подачи воздуха на аэрацию, включающий в себя датчик содержания кислорода в перерабатываемом субстрате, преобразователь концентрации кислорода, датчик расхода воздуха, регулятор расхода и исполнительный механизм. В данной системе реализуется определенный процесс культивирования микроорганизмов, отслеживаемый только по уровню кислорода в субстрате: O₂ = const. Однако в ряде случаев процессы культивирования микроорганизмов и ферментации требуют контроля содержания определенного уровня кислорода в перерабатываемом сырье в зависимости от других параметров, характеризующих процессы, происходящие в исходном сырье под воздействием аэрации. Чаще всего таким параметром является температура перерабатываемого сырья. В этом случае процесс аэрации описывается более сложной функциональной зависимостью, а именно зависимостью содержания кислорода в исходном сырье от его температуры: O₂ = f(t^o) осуществляя которую посредством схемного решения в системе управления процессом аэрации при культивировании микроорганизмов и ферментации с их участием, можно расширить функциональные возможности системы управления и использовать ее не только для решения узких задач в области микробиологии, но и в области управления технологическими процессами получения компостов в сельском хозяйстве.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей системы управления процессом аэрации при ферментации органического сырья.

Поставленная задача решена путем введения в систему автоматического управления процессом аэрации при ферментации органического сырья, содержащую ферментер с исходным сырьем, воздуходувку и контур регулирования подачи воздуха на аэрацию, включающий датчик содержания кислорода в перерабатываемом сырье, регулятор расхода воздуха и исполнительный механизм, датчика температуры и функционального преобразователя, реализующего зависимость содержания кислорода в сырье от его температуры, при этом вход функционального преобразователя подключен к датчику температуры, а выход его соединен с входом регулятора расхода воздуха.

Введение в заявленную систему управления датчика температуры исходного сырья позволяет контролировать процессы аэробного культивирования и ферментации еще по одному параметру - температуре сырья, а с помощью функционального преобразователя - реализовать зависимость содержания кислорода в сырье от его текущей температуры. Таким образом, в заявленной системе управления реализуется автоматическое регулирование аэрации перерабатываемого сырья по содержанию кислорода в нем, оптимальному для текущей температуры, что позволит: 1) наряду с использованием системы управления для решения узких задач в области микробиологии управлять технологическими процессами получения компостов в сельском хозяйстве путем аэрации органического сырья; 2) расширить ассортимент конечного продукта в зависимости от исходного сырья и реализации системой конкретной зависимости: O₂ = f(t^o), где O₂ - расчетное количество кислорода в перерабатываемом сырье, необходимое для осуществления заданного процесса; t^o - температура перерабатываемого сырья в ферментере; 3) более гибко управлять процессом ферментации органического сырья, например ускорить процесс приготовления компоста; 4) повысить качество конечного продукта, поскольку управление процессом ферментации органического сырья (приготовление компоста) осуществляется по двум параметрам, связанным между собой определенной функциональной зависимостью; 5) снизить энергозатраты благодаря управлению процессом ферментации органического сырья по определенной программе, оптимальной для конкретного процесса ферментации.

Изобретение иллюстрируется чертежом. На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления аэрацией при ферментации органического сырья.

Система автоматического управления аэрацией при ферментации органического сырья содержит ферментер 1 с исходным сырьем, датчик содержания кислорода 2 в аэрируемом сырье, датчик температуры 3, функциональный преобразователь 4, регулятор расхода воздуха 5, исполнительный механизм 6 и воздуходувку 7.

Система автоматического управления работает следующим образом. В ферментер 1 загружают перерабатываемое органическое сырье и подают воздух на аэрацию от воздуходувки 7. Расход воздуха, подаваемого на аэрацию сырья, регулируется исполнительным механизмом 6, который управляется регулятором расхода воздуха 5. В регуляторе расхода воздуха 5 происходит сравнение сигнала измеренного содержания кислорода в сырье, поступающего на вход регулятора расхода воздуха 5 с выхода датчика 2 содержания кислорода в сырье, и сигнала заданного содержания кислорода в сырье, поступающего на другой вход регулятора расхода воздуха 5 с выхода функционального преобразователя 4, к входу которого подсоединен датчик температуры 3. В ходе процесса ферментации сигнал от датчика температуры 3 поступает на вход функционального преобразователя 4, в котором реализуется необходимая функциональная зависимость между температурой исходного органического сырья и оптимальной концентрацией кислорода в сырье для данной температуры и вырабатывается сигнал задания для регулятора расхода воздуха 5. Таким образом, реализуется автоматическое регулирование аэрации перерабатываемого сырья по содержанию кислорода в нем, оптимальному для его текущей температуры.