工業發酵測控系統設計

錢黎明 郭 峰 查 朦 陸衛衛

(南通理工學院機械工程學院，江蘇 南通 226002)

在傳統的生物發酵行業中，主要是通過改善工藝來提高生產效率。隨著工業自動化水平的不斷發展，可以通過PLC系統對發酵工業進行自動化控制來提高生產效率。但隨著工廠規模的不斷擴大，PLC系統已無法滿足需求。為了提升發酵過程中產品的品質，增加產品的產量，優化發酵過程，試驗擬采用西門子DCS系統設計一套適用于大規模生物發酵工廠的工業控制系統，通過一套自上而下的結構實現工藝的多重化需求。

1 工業發酵過程

發酵是通過培養生物細胞獲得產物的過程，實現發酵必須具備以下條件：① 適宜的微生物；② 保證微生物進行代謝的條件；③ 進行發酵的設備；④ 有提取精制產品的方法和設備。其總體流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖Figure 1 Process flow chart

發酵的工藝過程主要有3個過程階段：種子制備、接種和發酵培養。在發酵工藝過程中，一級種子罐作為發芽罐，用于孢子萌發以形成菌絲，該過程接種培養基：葡萄糖、玉米漿、碳酸鈣、消泡劑等，同時控制一定的空氣流量比、保持一定的攪拌速度、pH值自然，在一定溫度下培養一定的周期時間；二級種子罐作為繁殖罐，該過程接種培養基：葡萄糖、玉米漿、消泡劑等，同時控制一定的空氣流量比、保持一定的攪拌速度、pH值，在一定溫度下培養一定的周期時間；發酵罐采用反復分批式發酵方式，同時發酵保持一定周期。項目生產種子設備主要分為一級種子罐、二級種子罐，發酵工藝采用三級發酵工藝類型，通過二級種子罐，再將其接入發酵罐的工藝過程。……