味精自動化生產(chǎn)中的在線檢測技術(shù)研究

1、    味精自動化生產(chǎn)中的在線檢測技術(shù)研究    李海軍摘 要：味精生產(chǎn)是微生物發(fā)酵的復(fù)雜系統(tǒng)，在味精自動化生產(chǎn)中，在線檢測技術(shù)起著舉足輕重的作用。本文針對其中兩個重點關(guān)注的指標(biāo)ph和溶氧的檢測進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞：ph；溶氧；自動化doi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.24.0441 ph在線測量與控制在味精發(fā)酵生產(chǎn)自動化的過程中，涉及到很多的數(shù)據(jù)參數(shù)，對于這些數(shù)據(jù)參數(shù)的在線檢測有著重要的意義，而ph就是其中較為重要的一個環(huán)節(jié)。1.1 ph的測量在味精生產(chǎn)過程中ph值的測量與控制具有重要意義，實時測量與監(jiān)控培養(yǎng)液中的ph是提高轉(zhuǎn)化

2、率和產(chǎn)物生產(chǎn)率的關(guān)鍵。為防止細(xì)菌污染，傳統(tǒng)的ph儀表檢測需要對其檢測電極進(jìn)行反復(fù)高溫消毒，這極大的增加了味精生產(chǎn)的工作量。因此，對于ph的在線檢測就顯現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。首先在味精發(fā)酵工藝上，不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對于ph的要求各不相同。在線檢測能夠及時有效的收集ph值的變化情況，為具體生產(chǎn)提供指導(dǎo)。1.2 ph的安裝與調(diào)試1.2.1 安裝（1）ph電極要在流動性好的介質(zhì)中安置，且在位置上要易于接近，以方便管理維護(hù)。同時要保證與水平面15°以上的傾斜角。通常都是安裝在發(fā)酵罐側(cè)壁上，電極安裝在提拉護(hù)套內(nèi)部，打壓3bar，然后插入電極底座中；安裝前應(yīng)對電極進(jìn)行校準(zhǔn)。（2）ph變送器置于儀表箱中，安

3、裝在現(xiàn)場，并做相應(yīng)的防護(hù)，防止水和其它氣體進(jìn)入箱內(nèi)影響表頭使用。（3）ph電極和變送器的聯(lián)接要使用專門的電纜，不可使用其他電纜。要防止外界帶來的物理性損傷，同時做好電磁屏蔽工作。1.2.2 校驗與維護(hù)校驗可以采用兩點校準(zhǔn)，分別置于ph值4.01與7.00標(biāo)準(zhǔn)溶液中校準(zhǔn)，斜率與零點符合標(biāo)準(zhǔn)方可放心使用。ph和orp的檢測是依據(jù)參比電極與測量電極所共同構(gòu)成的工作電池在溶液中的電位差的線性關(guān)系，通過信息化的電位轉(zhuǎn)換得到ph值。而在ph的測定中，較為常見的一種現(xiàn)象就是零點漂移，這主要是由于ph電極暴露在空氣中的時間較長；或者是味精發(fā)酵中發(fā)酵液滲入電解液，導(dǎo)致參比電極的氫離子活度發(fā)生變化；或者是電纜受潮

4、或者接線處氧化腐蝕。發(fā)生以上情況時，應(yīng)對電極零點進(jìn)行校驗。另外，在ph檢測中，斜率的校準(zhǔn)也是一個關(guān)鍵步驟。同一溫度下，這個斜率也是固定的。從理論上來說當(dāng)環(huán)境溫度在25時，斜率為59.16 mv/ph，當(dāng)斜率小于50 mv/ph時，靈敏度較低。為了調(diào)整電極零點和斜率偏移，必須定期對電極在kcl溶液中浸泡數(shù)小時后進(jìn)行校準(zhǔn)。1.3 ph值的控制在味精發(fā)酵過程中必須為菌種生長代謝提供適宜的環(huán)境，由于發(fā)酵前期，發(fā)酵液ph值基本不變，液氨閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；發(fā)酵中期，產(chǎn)酸開始漸增，所以發(fā)酵罐ph控制采用pid跟蹤加周期控制方式 ，即根據(jù)ph變量值，開啟或關(guān)閉閥門時間做程序控制。根據(jù)現(xiàn)場實際使用情況ph控制比

5、較穩(wěn)定。2 溶氧（do）的在線測量與控制2.1 do的在線測量味精發(fā)酵中的微生物在生長時同樣也需要氧氣，向外釋放二氧化碳，從而保持自己的正常代謝。如果在發(fā)酵液中含氧量不足，微生物的生長就會受到抑制，如果含氧量過多，則會導(dǎo)致微生物的異常代謝。微生物的生長無論是受到抑制，還是代謝異常，都會導(dǎo)致微生物分泌一些其他產(chǎn)物，從而導(dǎo)致最終的產(chǎn)品質(zhì)量受到影響?？梢钥闯?，味精發(fā)酵中氧氣含量水平的檢測與控制有著十分重要的意義。而對于氧氣含量水平的檢測即為do（溶氧）檢測，是溶液中氧氣的濃度參數(shù)。在do的在線檢測與ph檢測有著相似之處。一般來說，do檢測敏感元件氧電極獲得do電信號，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸

6、出。味精發(fā)酵過程中，do電極需要反復(fù)經(jīng)受高溫蒸汽消毒的考驗。2.2 do電極的安裝與調(diào)試2.2.1 安裝（1）與ph電極安裝類似，do電極要在流動性好的介質(zhì)中安置，且在位置上要易于接近，以方便管理維護(hù)。同時要保證與水平面15°以上的傾斜角。通常也是安裝在發(fā)酵罐側(cè)壁上，而在具體安裝前應(yīng)對電極進(jìn)行滿度校準(zhǔn)。（2）do變送器置于儀表箱中，安裝在現(xiàn)場，并做相應(yīng)的防護(hù)，防止水和其它氣體進(jìn)入箱內(nèi)影響表頭使用。（3）do電極和變送器的聯(lián)接要使用專門的電纜，不可使用其他電纜。要防止外界帶來的物理性損傷，同時做好電磁屏蔽工作。2.2.2 校驗與維護(hù)常用的do檢測都是采用do光學(xué)氧電極，原理是采用光譜法檢測，電極在出廠前已對電極零點標(biāo)定完成，因此只需標(biāo)定滿度。2.3 do在線控制雖然do值的變化主要涉及物理變化，但這一過程并不簡單。在味精發(fā)酵罐中的空氣經(jīng)過攪拌，使得一部分氧氣進(jìn)入發(fā)酵液，而另一部分則在罐頂排出。溶于發(fā)酵液的氧氣絕大部分都會被微生物利用。在味精發(fā)酵過程中，對于do值也有著較高的要求，這是保障微生物正常代謝的基礎(chǔ)。因此，本文設(shè)計了圖1控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)中，當(dāng)do