生物發(fā)酵過程解決方案(編輯修改稿)
2025-06-06 13:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)酵罐溫度為主回路，以冷卻水系統(tǒng)為副回路的串級控制或前饋反饋控制方案。（一）單回路PID控制在進(jìn)水溫度比較穩(wěn)定的情況下，發(fā)酵反應(yīng)罐的溫度常采用單回路的PID控制。在實(shí)際過程中工業(yè)發(fā)酵過程溫度控制，由于冷卻水（或溫水）溫度地變化，將會影響發(fā)酵溫度控制品質(zhì)，這個影響作用過程是先使夾套溫度變化，然后使發(fā)酵罐的溫度變化，只有這時，控制器才感受到溫差的出現(xiàn)，從而驅(qū)動調(diào)節(jié)閥。很明顯，從干擾開始到調(diào)節(jié)閥動作，要經(jīng)過較大的滯后，要克服這些滯后作用，可以采用串級調(diào)節(jié)。（二）串級控制將TT2測量出來的信號組成一個控制系統(tǒng)，將TC1的輸出作為TC2控制器的給定值，便組成一個串級控制系統(tǒng)。與單回路控制相比，串級控制有以下特點(diǎn)：（1）當(dāng)由于一些外界的原因，夾套溫度發(fā)生波動時，TC2的作用將使這種波動在還未影響到T1時就被提前克服，故有利于保證T1的控制品質(zhì)。并可顯著改善發(fā)酵罐的控制特性，使等效對象滯后減小。（2）可兼顧兩個參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“均勻控制：當(dāng)主控制器TC1的比例度選得較寬時，其輸出變化較小。由于它是作為副控制器TC2的給定值，因此使得副參數(shù)變化也較小，比較平穩(wěn)，這樣就可以使主副兩個參數(shù)都能保持在一定范圍內(nèi)平緩波動，以滿足工藝過程的要求。（3）可消除調(diào)節(jié)閥等非線性特性的影響：由于調(diào)節(jié)閥和一部分對象（副控制對象）被包含于副回路之內(nèi)，調(diào)節(jié)閥的非線性影響在副環(huán)中便被消除。（三）前饋反饋控制將冷卻水溫度這一擾動信號于TC1控制器的輸出信號一起作用于調(diào)節(jié)閥，便形成前饋反饋控制，這樣，對于冷卻水溫度的變化這一干擾便能快速的作用于調(diào)節(jié)閥門，使調(diào)節(jié)閥也作相應(yīng)的調(diào)整從而及時消除這一干擾。但需要注意的是前饋補(bǔ)償器需要有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型作為基礎(chǔ)。發(fā)酵罐操作壓力的變化，將會引起氧在發(fā)酵液中的分壓改變，也就是說影響著溶解氧濃度的變化。另外，為了使發(fā)酵物不被細(xì)菌感染，需要對通入的壓縮氣體進(jìn)行過濾消毒，并保證發(fā)酵罐內(nèi)呈現(xiàn)正壓，以免外部未經(jīng)處理的空氣等的進(jìn)入。影響發(fā)酵罐的壓力主要是供給的消毒空氣的壓力變化，通?？刂瓢l(fā)酵罐的壓力是通過調(diào)節(jié)排出氣體的量來控制。一般采用單回路控制即可，對于發(fā)酵罐內(nèi)壓力變化對溶解氧濃度的影響，則由溶解氧濃度調(diào)節(jié)回路來處理，當(dāng)然，溶解氧濃度的調(diào)節(jié)將考慮罐內(nèi)壓力對其的影響。PH是微生物生長的另一個重要環(huán)境參數(shù)。在發(fā)酵過程中，必須嚴(yán)格加以控制，否則會嚴(yán)重影響微生物代謝的進(jìn)行和代謝產(chǎn)物的合成。在工業(yè)生產(chǎn)上，若發(fā)酵液PH值
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