一種蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)酵溫度控制，特指一種基于模糊PID (比例微分積分)算法的蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蜜環(huán)菌營(yíng)養(yǎng)豐富，還具有藥用價(jià)值。據(jù)報(bào)道，干菇含粗蛋白11.4%，脂肪5.2%，碳水化合物75.9%，纖維素5.8%，灰分7.5%，熱量384千卡。子實(shí)體中還含D-蘇來(lái)醇，維生素A等，對(duì)治療腰腿疼痛、佝僂病、癲癇病有功效。經(jīng)常食用蜜環(huán)菌，可預(yù)防視力減退、夜盲、皮膚干燥，并可增強(qiáng)人體對(duì)某些呼吸道及消化道傳染病的抵抗力。據(jù)國(guó)外報(bào)道，從蜜環(huán)菌子實(shí)體中分離出的水溶性葡聚糖和多肽葡聚糖，經(jīng)動(dòng)物試驗(yàn)，后者對(duì)小白鼠肉瘤S-180的抑制率為70%，對(duì)艾氏腹水癌的抑制率為80%。日本學(xué)者，還從蜜環(huán)菌子實(shí)體中分離出一種AMG-1的化合物，對(duì)大腦具有保護(hù)作用和鎮(zhèn)靜作用。蜜環(huán)菌的固體發(fā)酵制品，蜜環(huán)菌片、銀蜜片，可代替天麻作藥，對(duì)高血壓椎基底動(dòng)脈供血不足、美尼爾氏癥、植物神經(jīng)功能紊亂等疾病引起眩暈的病人，治療效果較好。對(duì)肢麻、失眠、耳鳴、中風(fēng)后遺癥等也有一定的療效。1932年Reitsma對(duì)蜜環(huán)菌作了詳細(xì)調(diào)查，并進(jìn)行了一系列生理研究。蜜環(huán)菌是天麻不可缺少的互惠共生菌，栽培天麻必需蜜環(huán)菌的幫助。
[0003]蜜環(huán)菌菌絲體的培養(yǎng)有液態(tài)深層發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵兩種，本實(shí)用新型以液態(tài)深層發(fā)酵為基礎(chǔ)，解決溫度控制問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問(wèn)題:溫本實(shí)用新型的目的是提供一種基于模糊PID算法的蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置。溫度在發(fā)酵過(guò)程中具有時(shí)滯性、非線性等特點(diǎn)，且不易建立發(fā)酵過(guò)程被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型。解決發(fā)酵系統(tǒng)的非線性、時(shí)變、時(shí)滯性、干擾和發(fā)酵過(guò)程中參數(shù)變化對(duì)溫度控制效果的影響。
[0005]技術(shù)方案:模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。由工業(yè)過(guò)程的定性認(rèn)識(shí)出發(fā)，比較容易建立語(yǔ)言控制規(guī)則，因而模糊控制對(duì)那些數(shù)學(xué)模型難以獲取，動(dòng)態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對(duì)象非常適用。模糊控制是基于啟發(fā)性的知識(shí)及語(yǔ)言決策規(guī)則設(shè)計(jì)的，這有利于模擬人工控制的過(guò)程和方法，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。同時(shí)，模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對(duì)控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。
[0006]本實(shí)用新型的蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置包括發(fā)酵罐，夾套、電機(jī)、調(diào)速器、恒溫水箱，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、加熱器、上位機(jī)、下位機(jī)；第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、第四閥門(mén)、第五閥門(mén)、第六閥門(mén)；第一電磁閥、第二電磁閥、第一溫度變送器、第二溫度變送器、循環(huán)栗；其中，發(fā)酵罐的外壁設(shè)有夾套，調(diào)速器的輸入端接下位機(jī)，輸出端接電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)位于發(fā)酵罐中的機(jī)械攪拌器；在發(fā)酵罐的底部順序通過(guò)第一閥門(mén)、循環(huán)栗、第二閥門(mén)接恒溫水箱的下部，發(fā)酵罐的上部通過(guò)第三閥門(mén)接恒溫水箱的上部，在發(fā)酵罐的頂部設(shè)有第一電磁閥，第一溫度傳感器通過(guò)第一溫度變送器接下位機(jī)；在恒溫水箱的上部通過(guò)第四閥門(mén)、第五閥門(mén)接外部的冷卻水，在第四閥門(mén)、第五閥門(mén)的兩端并聯(lián)有第六閥門(mén)，在第四閥門(mén)、第五閥門(mén)之間設(shè)有第二電磁閥，在恒溫水箱中還設(shè)有加熱器和第二溫度傳感器，第二溫度傳感器通過(guò)第二溫度變送器接下位機(jī)，加熱器和第二電磁閥接下位機(jī)。
[0007]發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度是由夾套內(nèi)的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，恒溫水箱內(nèi)的恒溫水由循環(huán)栗通過(guò)第一閥門(mén)、第二閥門(mén)栗入發(fā)酵罐底部夾套內(nèi)，再由發(fā)酵罐上部夾套經(jīng)第三閥門(mén)回到恒溫水箱內(nèi)，發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度Tl經(jīng)由第一溫度傳感器傳輸?shù)降谝粶囟茸兯推鳎僮儞Q成4-20mA信號(hào)送到下位機(jī)；恒溫水箱內(nèi)的溫度T2經(jīng)由第二溫度傳感器傳輸?shù)降诙囟茸兯推?，再變換成4-20mA信號(hào)也送到下位機(jī)；下位機(jī)根據(jù)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度Tl、恒溫水箱內(nèi)的溫度T2，通過(guò)模糊PID算法，調(diào)節(jié)加熱器或冷卻水，達(dá)到發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度控制的目的。
[0008]有益效果:PID控制作為一種傳統(tǒng)的控制策略，具有控制方式簡(jiǎn)單、無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差等特點(diǎn)。用模糊PID控制器來(lái)控制發(fā)酵過(guò)程中罐內(nèi)物料溫度。本實(shí)用新型的模糊PID控制是在一般PID控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上一個(gè)模糊控制規(guī)則環(huán)節(jié)，將模糊控制和PID控制器兩者結(jié)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，既具有模糊控制靈活而適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)系統(tǒng)具有良好的控制效果。發(fā)酵罐采用夾套傳熱控溫方式，達(dá)到不同發(fā)酵階段對(duì)溫度的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型模糊PID溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為蜜環(huán)菌發(fā)酵裝置溫度控制示意圖，其中包括:發(fā)酵罐1，夾套1.1、電機(jī)1.2、調(diào)速器1.3、第一溫度傳感器T1、恒溫水箱2，第二溫度傳感器T2、加熱器R、上位機(jī)3、下位機(jī)4 ;第一閥門(mén)F1、第二閥門(mén)F2、第三閥門(mén)F3、第四閥門(mén)F4、第五閥門(mén)F5、第六閥門(mén)F6 ;第一電磁閥DP1、第二電磁閥DP2、第一溫度變送器WBl、第二溫度變送器WB2、循環(huán)栗B。
【具體實(shí)施方式】
[0011]發(fā)酵罐I的外壁設(shè)有夾套1.1，調(diào)速器1.3的輸入端接下位機(jī)4，輸出端接電機(jī)
1.2，由電機(jī)1.2驅(qū)動(dòng)位于發(fā)酵罐I中的機(jī)械攪拌器；在發(fā)酵罐I的底部順序通過(guò)第一閥門(mén)F1、循環(huán)栗B、第二閥門(mén)F2接恒溫水箱2的下部，發(fā)酵罐I的上部通過(guò)第三閥門(mén)F3接恒溫水箱2的上部，在發(fā)酵罐I的頂部設(shè)有第一電磁閥DP1，第一溫度傳感器T1通過(guò)第一溫度變送器WBl接下位機(jī)4 ;在恒溫水箱2的上部通過(guò)第四閥門(mén)F4、第五閥門(mén)F5接外部的冷卻水，在第四閥門(mén)F4、第五閥門(mén)F5的兩端并聯(lián)有第六閥門(mén)F6，在第四閥門(mén)F4、第五閥門(mén)F5之間設(shè)有第二電磁閥DP2，在恒溫水箱2中還設(shè)有加熱器R和第二溫度傳感器T2，第二溫度傳感器T2通過(guò)第二溫度變送器WB2接下位機(jī)4，加熱器R和第二電磁閥DP2接下位機(jī)4。
[0012]如圖2所示，發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度是由夾套內(nèi)的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，恒溫水箱內(nèi)的恒溫水由循環(huán)栗通過(guò)第一閥門(mén)F1、第二閥門(mén)F2栗入發(fā)酵罐底部夾套內(nèi)，再由發(fā)酵罐上部夾套經(jīng)閥門(mén)F3回到恒溫水箱內(nèi)。
[0013]發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度Tl經(jīng)由溫度傳感器ptlOO傳輸?shù)綔囟茸兯推鱓B1，再變換成4-20mA信號(hào)送到下位機(jī)。
[0014]恒溫水箱內(nèi)的溫度T2經(jīng)由溫度傳感器ptlOO傳輸?shù)綔囟茸兯推鱓B2，再變換成4-20mA信號(hào)也送到下位機(jī)。
[0015]下位機(jī)根據(jù)Tl，T2，通過(guò)模糊PID算法，調(diào)節(jié)加熱器或冷卻水，達(dá)到發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度控制的目的。
[0016]由于發(fā)酵前期、中期、后期的熱交換有很大的差異，在此過(guò)程中被控對(duì)象的參數(shù)有較大變化，數(shù)學(xué)模型的建立是相當(dāng)困難的，因此考慮對(duì)模型要求不太高的模糊控制算法，并結(jié)合PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、控制效果好、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，根據(jù)發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的變化修改控制規(guī)則，這樣對(duì)發(fā)酵過(guò)程溫度控制取得較好的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置，其特征在于該裝置包括發(fā)酵罐(1)，夾套(1.1)、電機(jī)(1.2)、調(diào)速器(1.3)、恒溫水箱(2)，第一溫度傳感器(1\)、第二溫度傳感器(T2)、加熱器(R)、上位機(jī)(3)、下位機(jī)(4);第一閥門(mén)(F1)、第二閥門(mén)(F2)、第三閥門(mén)(F3)、第四閥門(mén)(F4)、第五閥門(mén)(F5)、第六閥門(mén)(F6);第一電磁閥(DPl)、第二電磁閥(DP2)、第一溫度變送器(WB1)、第二溫度變送器(WB2)、循環(huán)栗(B);其中，發(fā)酵罐(I)的外壁設(shè)有夾套(1.1)，調(diào)速器(1.3)的輸入端接下位機(jī)(4)，輸出端接電機(jī)(1.2)，由電機(jī)(1.2)驅(qū)動(dòng)位于發(fā)酵罐(I)中的機(jī)械攪拌器；在發(fā)酵罐(I)的底部順序通過(guò)第一閥門(mén)(F1)、循環(huán)栗(B)、第二閥門(mén)(F2)接恒溫水箱(2)的下部，發(fā)酵罐(I)的上部通過(guò)第三閥門(mén)(F3)接恒溫水箱(2)的上部，在發(fā)酵罐(I)的頂部設(shè)有第一電磁閥(DP1)，第一溫度傳感器(T1)通過(guò)第一溫度變送器(WBl)接下位機(jī)(4);在恒溫水箱(2)的上部通過(guò)第四閥門(mén)(F4)、第五閥門(mén)(F5)接外部的冷卻水，在第四閥門(mén)(F4 )、第五閥門(mén)(F5 )的兩端并聯(lián)有第六閥門(mén)(F6 )，在第四閥門(mén)(F4 )、第五閥門(mén)(F5)之間設(shè)有第二電磁閥(DP2)，在恒溫水箱(2)中還設(shè)有加熱器(R)和第二溫度傳感器(T2)，第二溫度傳感器(T2)通過(guò)第二溫度變送器(WB2)接下位機(jī)(4)，加熱器(R)和第二電磁閥(DP2)接下位機(jī)(4)。
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置，包括發(fā)酵罐（1），夾套（1.1）、電機(jī)（1.2）、調(diào)速器（1.3）、恒溫水箱（2），第一溫度傳感器（T1）、第二溫度傳感器（T2）、加熱器（R）、上位機(jī)（3）、下位機(jī)（4）；第一閥門(mén)（F1）、第二閥門(mén)（F2）、第三閥門(mén)（F3）、第四閥門(mén)（F4）、第五閥門(mén)（F5）、第六閥門(mén)（F6）；第一電磁閥（DP1）、第二電磁閥（DP2）、第一溫度變送器（WB1）、第二溫度變送器（WB2）、循環(huán)泵（B）。調(diào)節(jié)加熱器(R)或冷卻水，達(dá)到發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度控制的目的。
【IPC分類(lèi)】G05D23/32
【公開(kāi)號(hào)】CN204790639
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520403392
【發(fā)明人】陳永琪
【申請(qǐng)人】江蘇科海生物工程設(shè)備有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日