[發明專利]發酵過程在線糖濃度檢測系統

無效

• 申請號: 200910034515.2
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN101650276A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 劉飛;石貴陽;趙忠蓋
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N1/38
• 分類號: G01N1/38;G01N33/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種在線檢測系統，尤其是一種發酵過程在線糖濃度檢測系統。

背景技術

在發酵過程中，糖作為菌體生長的營養物質，濃度過高或過低都會影響菌體和產品產量，因此實現發酵罐內糖濃度的監控對提高產量至關重要。但是工業上現有的在線糖濃度檢測儀檢測范圍有限，并且開發和使用維護不方便，往往需要進行二次開發才能集成于現有的發酵過程控制系統。

為提高產品質量，目前常用的糖濃度檢測方法一般有兩種，一種是離線分析方法，另外一種是邏輯估算方法。其中第一種方法由于人工取樣等因素的影響，其信息的獲取具有很大的滯后性(滯后時間一般在20分鐘以上)，檢測出的濃度與發酵罐內的當前實際濃度存在較大的偏差，由此造成較大的監控或操作成本浪費，適合一些粗放型的生產。另一種方法則是根據菌體外部生長環境參數之間的相互作用關系，離線建立可在線檢測的變量，如溫度、溶氧、PH等與糖濃度的邏輯估計模型，在線應用中將可在線檢測變量代入邏輯估計模型，實時估計出糖濃度，該方法實時性好，但是準確的邏輯估計模型建立非常困難。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種發酵過程在線糖濃度檢測系統，該系統通過計算機控制兩臺恒流泵的流速和糖分析儀的取樣時間，并實時讀取糖濃度值。

按照本發明提供的技術方案，所述發酵過程在線糖濃度檢測系統包括糖濃度分析儀，所述糖濃度分析儀的輸入連接混合容器；所述混合容器的入口通過管道連接兩臺恒流泵的出口，第一恒流泵與發酵罐連接，從發酵罐中取樣；第二恒流泵連續取純凈水，兩臺恒流泵的液體流入所述混合容器經過混合稀釋后，送入糖濃度分析儀進行在線檢測；

所述糖濃度分析儀、第一恒流泵、第二恒流泵均與控制器連接，所述控制器實時采集糖濃度分析儀的數據，并根據糖濃度分析儀檢測濃度范圍設置稀釋倍數，控制兩臺恒流泵的運行。

所述控制器定時的取糖分析儀的檢測結果，并進行保存、顯示、統計、趨勢分析、趨勢圖繪制，或打印報表操作。

所述控制器優選計算機或帶有觸摸屏的單片機。

本發明的優點是：本發明集成了恒流泵和糖分析儀，用戶可以通過計算機設置恒流和糖分析儀的各種參數，控制其運行狀態，在線采集糖濃度，并實現在線糖濃度顯示、統計分析、趨勢圖、打印報表等功能。整套設備自成系統，不需要根據糖分析儀進行二次開發，并留有與其它應用程序的DDE通信接口，便于擴展。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明包含兩臺恒流泵和一臺在線糖濃度分析儀5(簡稱糖分析儀)。考慮到YSI2700糖濃度分析儀5的檢測范圍有限，首先通過第一恒流泵2從發酵罐上取樣，第二恒流泵3連續取純凈水，兩臺恒流泵的液體流到混合容器4經過混合稀釋后，送入YSI2700糖濃度分析儀5進行在線檢測。整套系統裝置的運行實現計算機控制，可以根據發酵液的檢測濃度范圍靈活設置稀釋倍數，實時采集數據。

本發明采用第一恒流泵2型號TBP1010、第二恒流泵3型號TBP1002、YSI2700在線糖分析儀5。圖1中帶箭頭的線為管道，其它連接線為通信線。第一恒流泵2、第二恒流泵3和YSI2700糖分析儀均帶有RS-232串口，通過通信線與計算機連接，第一恒流泵2的入口連接發酵罐，第二恒流泵3入口接純凈水，第一恒流泵2和第二恒流泵3的出口接混合容器，YSI2700接混合容器。具體實施過程中，用戶根據需要在計算機上設定恒流泵或糖分析儀5的運行參數，第一恒流泵2和第二恒流泵3即開始分別取出發酵液和純凈水，流到混合容器4稀釋，糖分析儀5定時到混合容器4中取稀釋液進行分析，而計算機則定時去取糖分析儀5的檢測結果。

本發明通過計算機控制兩臺恒流泵的流速和糖分析儀5的取樣時間。首先計算機根據自動或手動設置的稀釋倍數，計算出兩臺泵的流速，并開啟泵取樣和取水，實現對發酵液按比例稀釋，然后控制糖分析儀5定時取樣分析，并實時讀取糖濃度值存入實時數據庫，并實現顯示、趨勢分析、打印報表等功能。

本發明包括如下幾個部分：

糖濃度稀釋(對恒流泵的控制)：發酵液的糖濃度有時可能會很高，超出糖分析儀5的檢測范圍。采用兩臺恒流泵解決糖分析儀5檢測范圍有限的問題。計算機根據檢測的實際濃度實時調整稀釋倍數，參照恒流泵的流速范圍，計算出恒流泵的流速，并控制恒流泵的運行。一臺泵取出發酵液，一臺泵流出純凈水，兩臺泵的液體在一個特制的容器4中混合稀釋。