[發(fā)明專利]基于MAS的紫薯梨復合果醋發(fā)酵監(jiān)控系統(tǒng)及其工作方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611269684.0 | 申請日: | 2016-12-30 |
| 公開(公告)號: | CN106802684B | 公開(公告)日: | 2018-05-22 |
| 發(fā)明(設計)人: | 李文;王陶;薛青青;李同祥;董玉瑋;秦杰;張傳麗 | 申請(專利權)人: | 徐州工程學院 |
| 主分類號: | G05D27/02 | 分類號: | G05D27/02;G05B19/042;C12J1/10 |
| 代理公司: | 北京輕創(chuàng)知識產權代理有限公司 11212 | 代理人: | 王新生 |
| 地址: | 221018 江蘇省*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 基于 mas 紫薯梨 復合 發(fā)酵 監(jiān)控 系統(tǒng) 及其 工作 方法 | ||
1.基于MAS的紫薯梨復合果醋發(fā)酵監(jiān)控系統(tǒng),發(fā)酵罐包括:耐壓罐體(1),攪拌裝置(2),混合物均勻度檢測器(3),氧氣輸送電磁閥(4),氧氣濃度探測器(5),溫度感應晶片(6),PH調節(jié)液輸入電磁閥(7),PH值檢測器(8),減壓閥(9),壓力檢測器(10);其特征在于,所述耐壓罐體(1)為圓柱形結構;所述攪拌裝置(2)設置于耐壓罐體(1)中部,攪拌裝置(2)上端與耐壓罐體(1)上蓋拆卸連接;所述混合物均勻度檢測器(3)固定安裝在耐壓罐體(1)內壁底部;所述氧氣輸送電磁閥(4)位于耐壓罐體(1)上方,氧氣輸送電磁閥(4)通過輸氣管道與耐壓罐體(1)貫通連接;所述氧氣濃度探測器(5)設置于耐壓罐體(1)內壁上方,其與耐壓罐體(1)上蓋的距離在10cm~15cm之間;所述溫度感應晶片(6)設置于耐壓罐體(1)內壁中部;所述PH調節(jié)液輸入電磁閥(7)一端與PH調節(jié)液罐貫通連接,PH調節(jié)液輸入電磁閥(7)另一端貫通連接耐壓罐體(1)底部;所述PH值檢測器(8)固定安裝在耐壓罐體(1)內壁上,在PH值檢測器(8)下部設有乳酸濃度感應器、醋酸濃度感應器、果酸濃度感應器,其中乳酸濃度感應器、醋酸濃度感應器、果酸濃度感應器分別與控制器導線連接,PH值檢測器(8)與耐壓罐體(1)上蓋的距離在12cm~18cm之間;所述減壓閥(9)設置于耐壓罐體(1)頂部,減壓閥(9)與耐壓罐體(1)貫通連接;所述壓力檢測器(10)固定安裝在耐壓罐體(1)頂部,壓力檢測器(10)一端探入到耐壓罐體(1)內部;
控制器包括:DSP處理器(100),預處理Agent(101),發(fā)酵過程Agent(102),報警單元Agent(103),通訊Agent(104),中央監(jiān)控器Agent(105);所述DSP處理器(100)分別編程控制預處理Agent(101)、發(fā)酵過程Agent(102)、報警單元Agent(103);所述中央監(jiān)控器Agent(105)通過通訊Agent(104)與DSP處理器(100)交互控制連接;
所述預處理Agent(101)設置有滅雜菌處理Agent(101-1),原料自動計量Agent(101-2);其中,所述滅雜菌處理Agent(101-1)包含有高溫蒸煮模塊和雜菌濃度檢測模塊,實時監(jiān)控發(fā)酵罐內雜菌高溫消滅情況;所述原料自動計量Agent(101-2)包含有微機計量模型,精確監(jiān)控發(fā)酵原料輸入量;
所述發(fā)酵過程Agent(102)設置有攪拌控制Agent(102-1),氧氣輸送控制Agent(102-2),溫度調節(jié)Agent(102-3),PH值調節(jié)Agent(102-4),壓力調節(jié)Agent(102-5);其中,所述攪拌控制Agent(102-1)包含有攪拌裝置控制模型、混合物均勻度檢測模塊,所述攪拌裝置控制模型導線控制連接發(fā)酵罐內的攪拌裝置(2),所述混合物均勻度檢測模塊導線控制連接發(fā)酵罐內的混合物均勻度檢測器(3);所述氧氣輸送控制Agent(102-2)包含有氧氣濃度檢測單元、氧氣輸送控制單元,所述氧氣輸送控制單元導線控制連接發(fā)酵罐上的氧氣輸送電磁閥(4),所述氧氣濃度檢測單元導線控制連接發(fā)酵罐內的氧氣濃度探測器(5);所述溫度調節(jié)Agent(102-3)設置有溫度調節(jié)模型,所述溫度調節(jié)模型導線控制連接發(fā)酵罐內的溫度感應晶片(6);所述PH值調節(jié)Agent(102-4)包含有PH值檢測模塊、PH調節(jié)模型,所述PH值檢測模塊導線控制連接發(fā)酵罐內的PH值檢測器(8),所述PH調節(jié)模型導線控制連接發(fā)酵罐上的PH調節(jié)液輸入電磁閥(7);所述壓力調節(jié)Agent(102-5)包含有壓力檢測模型、壓力調節(jié)模型,所述壓力檢測模型導線控制連接發(fā)酵罐內的壓力檢測器(10),所述壓力調節(jié)模型導線控制連接發(fā)酵罐上的減壓閥(9);
所述PH調節(jié)液輸入電磁閥(7)后端設置有流量計;
所述溫度感應晶片(6)由高分子材料壓模成型,溫度感應晶片(6)的組成成分和制造過程如下:
一、溫度感應晶片(6)組成成分:
按重量份數計,8-乙酰基-7-羥基-4-甲基-2H-1-苯并吡喃-2-酮67~127份,3-(3-(4-溴-(1,1-聯(lián)苯)-4-基)-3-羥基-1-苯丙基)-4-羥基-2H-1-苯并吡喃-2-酮57~157份,5,7-二羥基-3-(4-羥苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮97~217份,2-苯甲酰基-1,2,3,6,7,11b-六氫-4H-吡嗪并[2,1-a]異喹啉-4-酮17~57份,內-六氫-8-羥基-2,6-亞甲基-2H-喹嗪-3(4H)-酮77~137份,2-AR-4-二溴-3-羥甲基-2(1H)-喹啉亞基-1H-亞-1,3(2H)-二酮37~77份,濃度為27 ppm~57 ppm的6-溴甲基-3,4-二氫-2-甲基-4-氧代喹唑啉57~117份,1-(鄰-溴芐基)-6,7-甲二氧基-2-甲基-3,4-二氫異喹啉碘鹽37~77份,N-芐基-N-甲基-3,4二甲氧基苯乙胺氫溴酸鹽117~147份,交聯(lián)劑67~197份,(R)-N,N-二異丙基-3-(2-羥基-5-甲基苯基)-3-苯基丙胺溴氫酸鹽47~117份,二[4-羥基-3-[(2-羥基-1-萘基)偶氮]-N-(3-甲氧丙基)苯基磺酰胺合]鉻酸鈉27~87份,雙[2-[[6-[(4-氯-6-甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-1-羥基-3-磺基-2-萘基]偶氮]苯甲酸]合鉻酸二鈉鹽47~137份,6-甲基-2-[4-[[2-氧代-1-[[(4-磺基-1-萘基)氨基]羰基]丙基]偶氮]-3-磺苯基]-7-苯并噻唑磺酸三鈉鹽87~167份;
所述交聯(lián)劑為1-(2-溴丁酰基)-2-甲基哌啶、 N-(二苯基甲基)-3-氧代丁酰胺、2-氟-6-甲基苯甲腈中的任意一種;
二、溫度感應晶片(6)的制造過程,包含以下步驟:
第1步:在反應釜中加入電導率為2.27 μS/cm~4.27 μS/cm的超純水1377~1647份,啟動反應釜內攪拌器,轉速為67 rpm~127 rpm,啟動加熱泵,使反應釜內溫度上升至47 ℃~77 ℃;依次加入8-乙酰基-7-羥基-4-甲基-2H-1-苯并吡喃-2-酮、3-(3-(4-溴-(1,1-聯(lián)苯)-4-基)-3-羥基-1-苯丙基)-4-羥基-2H-1-苯并吡喃-2-酮、5,7-二羥基-3-(4-羥苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮,攪拌至完全溶解,調節(jié)pH值為3.7~6.7,將攪拌器轉速調至137 rpm~257 rpm,溫度為97 ℃~137 ℃,酯化反應17~27小時;
第2步:取2-苯甲酰基-1,2,3,6,7,11b-六氫-4H-吡嗪并[2,1-a]異喹啉-4-酮、內-六氫-8-羥基-2,6-亞甲基-2H-喹嗪-3(4H)-酮進行粉碎,粉末粒徑為527~1357目;加入2-(AR-4-二溴-3-羥甲基-2(1H)-喹啉亞基)-1H-茚-1,3(2H)-二酮混合均勻,平鋪于托盤內,平鋪厚度為37 mm~57 mm,采用劑量為3.7 kGy~9.7 kGy、能量為5.7 MeV~14.7 MeV的α射線輻照67~147分鐘,以及同等劑量的β射線輻照57~137分鐘;
第3步:經第2步處理的混合粉末溶于6-溴甲基-3,4-二氫-2-甲基-4-氧代喹唑啉中,加入反應釜,攪拌器轉速為77 rpm~187 rpm,溫度為87℃~167℃,啟動真空泵使反應釜的真空度達到1.37 MPa~1.87 MPa,保持此狀態(tài)反應17~37小時;泄壓并通入氡氣,使反應釜內壓力為1.27 MPa~1.67 MPa,保溫靜置27~37小時;攪拌器轉速提升至157 rpm~297 rpm,同時反應釜泄壓至0MPa;依次加入1-(鄰-溴芐基)-6,7-甲二氧基-2-甲基-3,4-二氫異喹啉碘鹽、N-芐基-N-甲基-3,4二甲氧基苯乙胺氫溴酸鹽完全溶解后,加入交聯(lián)劑攪拌混合,使得反應釜溶液的親水親油平衡值為5.7~8.7,保溫靜置27~47小時;
第4步:在攪拌器轉速為147 rpm~227 rpm時,依次加入(R)-N,N-二異丙基-3-(2-羥基-5-甲基苯基)-3-苯基丙胺溴氫酸鹽、二[4-羥基-3-[(2-羥基-1-萘基)偶氮]-N-(3-甲氧丙基)苯基磺酰胺合]鉻酸鈉、雙[2-[[6-[(4-氯-6-甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-1-羥基-3-磺基-2-萘基]偶氮]苯甲酸]合鉻酸二鈉鹽和6-甲基-2-[4-[[2-氧代-1-[[(4-磺基-1-萘基)氨基]羰基]丙基]偶氮]-3-磺苯基]-7-苯并噻唑磺酸三鈉鹽,提升反應釜壓力,使其達到1.97 MPa~2.77 MPa,溫度為147℃~267℃,聚合反應17~27小時;反應完成后將反應釜內壓力降至0 MPa,降溫至27 ℃~47 ℃,出料,入壓模機即可制得溫度感應晶片(6);
基于MAS的紫薯梨復合果醋發(fā)酵監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法,該方法包括以下幾個步驟:
第1步:工作人員通過高溫蒸煮的方式對發(fā)酵罐進行滅雜菌處理,在滅雜菌處理過程中,滅雜菌處理Agent(101-1)實時監(jiān)控發(fā)酵罐內雜菌高溫消滅情況,當雜菌濃度檢測模塊檢測到發(fā)酵罐內雜菌濃度接近系統(tǒng)設定值A時,滅雜菌處理Agent(101-1)發(fā)出信號,原料自動計量Agent(101-2)開始工作;
第2步:原料自動計量Agent(101-2)中的微機計量模型采用高精度計量器,精確計量發(fā)酵原料輸入量;
第3步:發(fā)酵原料輸入結束后,工作人員將發(fā)酵罐密封處理;攪拌控制Agent(102-1)中的攪拌裝置控制模型啟動發(fā)酵罐內的攪拌裝置(2),對發(fā)酵罐內原料混合物進行混合攪拌;在攪拌過程中,發(fā)酵罐內的混合物均勻度檢測器(3)對混合物均勻度實時監(jiān)測,當混合物均勻度檢測器(3)檢測到發(fā)酵罐內的混合物均勻度達到系統(tǒng)設定值X時,混合物均勻度檢測器(3)將電信號發(fā)送給攪拌控制Agent(102-1)內的混合物均勻度檢測模塊,混合物均勻度檢測模塊反饋信息至攪拌裝置控制模型,攪拌裝置控制模型停止攪拌裝置(2);
第4步:混合物在發(fā)酵罐內進行生物反應的過程中,設置于發(fā)酵罐內的氧氣濃度探測器(5)對發(fā)酵罐內的氧氣濃度實時監(jiān)測;當氧氣濃度探測器(5)檢測到發(fā)酵罐內的氧氣濃度低于系統(tǒng)設定值B時,氧氣濃度探測器(5)將電信號發(fā)送給氧氣輸送控制Agent(102-2)中的氧氣濃度檢測單元,接收到信號的氧氣輸送控制單元打開發(fā)酵罐上的氧氣輸送電磁閥(4),直至發(fā)酵罐內的氧氣濃度達到系統(tǒng)設定值B;
第5步:混合物在發(fā)酵罐內進行生物反應的過程中,位于發(fā)酵罐內的溫度感應晶片(6)對發(fā)酵罐內的溫度實時監(jiān)測;當溫度感應晶片(6)檢測到發(fā)酵罐內的溫度低于系統(tǒng)設定的最低溫度T1時,接收到反饋信號的溫度調節(jié)模型采取升溫措施;當溫度感應晶片(6)檢測到發(fā)酵罐內的溫度高于系統(tǒng)設定的最高溫度T2時,接收到反饋信號的溫度調節(jié)模型采取降溫措施;
第6步:混合物在發(fā)酵罐內進行生物反應的過程中,發(fā)酵罐內的PH值檢測器(8)對發(fā)酵罐內混合物的PH值實時測定;當PH值檢測器(8)檢測到混合物PH值未在系統(tǒng)設定范圍M1~M2時,PH值檢測器(8)將反饋信號發(fā)送給PH值調節(jié)Agent(102-4)中的PH值檢測模塊,PH值調節(jié)Agent(102-4)中的PH調節(jié)模型控制發(fā)酵罐上的PH調節(jié)液輸入電磁閥(7)打開,直至發(fā)酵罐內混合物的PH值達到系統(tǒng)設定范圍M1~M2;
第7步:混合物在發(fā)酵罐內進行生物反應的過程中,位于發(fā)酵罐上的壓力檢測器(10)實時監(jiān)測發(fā)酵罐內的壓力情況;當壓力檢測器(10)檢測到發(fā)酵罐內的壓力值高于系統(tǒng)設定值P且未超過系統(tǒng)設定值5%時,壓力檢測器(10)將反饋信號發(fā)送給壓力調節(jié)Agent(102-5)中的壓力檢測模型,壓力檢測模型將信號傳遞給壓力調節(jié)模型,壓力調節(jié)模型打開發(fā)酵罐上的減壓閥(9),直至發(fā)酵罐內的壓力值降至系統(tǒng)設定值P;當壓力檢測器(10)檢測到發(fā)酵罐內的壓力值高于系統(tǒng)設定值P超過15%時,壓力調節(jié)Agent(102-5)將信息發(fā)送給報警單元Agent(103),報警單元Agent(103)發(fā)出報警信號,DSP處理器(100)采取緊急降壓措施。
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