一种生物反器进出料控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种生物反器进出料控制系统。系统包括：生物反应器、通过进料管路与所述生物反应器连接的进料罐、通过进气管路与所述进料罐连接的进气泵，还包括安装于所述进气管路上的进气阀；安装于所述进料管路上的进料阀、安装于与所述生物反应器连接的出料管路上的出料阀；安装于与所述生物反应器连接的产气管路上的出气阀，还包括进料罐称重装置和生物反应器称重装置。通过对进料罐和生物反应器重量的监测，并以不同罐体间的气压差为驱动方式控制进出料，能够实现高精度的控制，对于微量系统的控制效果更加明显。系统不对物料直接作用，避免出现泵体堵塞、物料腐蚀等问题。

A kind of control system of biological reactor

【技术实现步骤摘要】
一种生物反器进出料控制系统
本技术涉及生物发酵
，尤其涉及一种生物反器进出料控制系统。
技术介绍
传统的用于实验室或者中试的生物反应器(或者发酵罐)的进出料控制中，通常是一次性向生物反应器泵入一定量的物料。此类实验的研究结果往往较差。实验室规模或中试规模的生物反应器的进出料控制主要存在以下问题：由于泵堵塞而无法实现连续的进料问题，这对于高固含量的原料来说更加严重，而且市场上现有的泵体设备，无法满足小流量的物料供给而不产生堵塞问题。即使某些泵可能在短时间内对低固含量原料起作用，但由于泵送能力太高，仍然很难模拟连续进料。以及存在无法实时了解生物反应器内部物料含量的情况等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种生物反器进出料控制系统。为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种生物反器进出料控制系统，包括：生物反应器、通过进料管路与所述生物反应器连接的进料罐、通过进气管路与所述进料罐连接的进气泵，还包括安装于所述进气管路上的进气阀；安装于所述进料管路上的进料阀、安装于与所述生物反应器连接的出料管路上的出料阀；安装于与所述生物反应器连接的产气管路上的出气阀，还包括进料罐称重装置和生物反应器称重装置。本技术的有益效果是：本技术所述系统通过对进料罐和生物反应器重量的监测，并以不同罐体间的气压差为驱动方式控制进出料，能够实现高精度的控制，对于微量系统的控制效果更加明显。系统不对物料直接作用，避免出现泵体堵塞、物料腐蚀等问题。系统可以对进料和出料进行独立的操作，避免生物反应器内物料少的情况下同时进出料导致新鲜原料直接进入出料罐的情况；在生物反应器内物料充足的情况下也可同时进行进出料操作，实现连续实验进出料同步操作。根据生物反应器称重装置提供的重量数据控制泵体及阀门的运行，从而达到生物反应器内的物料平衡。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，还包括控制装置，所述进料罐称重装置、所述生物反应器称重装置、所述进气泵、所述进气阀、所述进料阀、所述出料阀和所述出气阀均与所述控制装置连接；所述控制装置用于根据所述进料罐称重装置和/或所述生物反应器称重装置的监测数据控制所述进气泵、所述进气阀、所述进料阀、所述出料阀和所述出气阀的工作状态。采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制装置控制气泵以及阀门的启闭，有效解决了人工控制操作效率低的技术问题，降低了进出料控制过程中的操作强度，提高了操作的可控性与精确度。进一步，还包括通信装置，所述通信装置与所述控制装置连接。采用上述进一步方案的有益效果是：控制装置通过通信装置可与监控服务器、手机或平板电脑等终端设备通信，从而实现对生物反应器进出料控制系统的远程监测和控制。进一步，还包括出料罐，所述出料罐通过所述出料管路与所述生物反应器连接。采用上述进一步方案的有益效果是：生物反应器通过出料管路直接连接出料罐，反应后物料可从生物反应器直接排到出料罐中，反应后物料收集方便快捷。进一步，所述出料罐采用封闭式结构，且所述出料罐连接有排气管路，所述排气管路上安装排气阀和/或排气泵。采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用封闭式出料罐，且出料罐连接排气管路，排气管路上安装排气阀和/或排气泵，从而可通过排气泵排出出料罐内气体，减小出料罐内气压，从而使生物反应器内反应后物料以主动方式流向出料罐，解决了被动式出料导致堵塞的问题。进一步，还包括出料罐称重装置。采用上述进一步方案的有益效果是：通过增加出料罐称重装置，可以精准控制出料量。进一步，还包括气体供给装置，所述气体供给装置与所述进气泵连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过专门的气体供给装置作为进气泵的气源，该方式尤其适用于对发酵环境气体要求较高的反应系统。进一步，还包括产气收集装置，所述产气收集装置与所述产气管路连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过增加产气收集装置，可直接收集生物反应器内产生的气体，操作过程方便快捷。进一步，所述进料罐内设置有温度传感器、压力传感器和第一搅拌器，还设置有加热装置和/或冷却装置；所述生物反应器内设置有PH传感器、温度传感器、CH4和CO2气体分析仪探头和第二搅拌器；所述产气管路上设有气体流量计。采用上述进一步方案的有益效果是：生物反应器内的发酵过程受系统多种状态参数影响，一般情况下，需要获得更高的CH4浓度、更低的CO2浓度，该实施例中向系统中加入在线探头(pH、温度、压力、CH4、CO2等)和系统的加热/冷却装置，一方面可以通过不同参数间变化规律总结不同状态参数变化对发酵结果的影响，另一方面也可以通过调整系统的加热/冷却装置来获得更好的发酵结果。附图说明图1为本技术一实施例提供的生物反器进出料控制系统示意图；图2为本技术另一实施例提供的生物反器进出料控制系统示意图；图3为本技术一实施例提供的生物反器进出料控制系统工作方式示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。图1给出了本技术实施例提供的一种生物反器进出料控制系统示意图。如图1所示，该系统包括：生物反应器13、通过进料管路与所述生物反应器13连接的进料罐18、通过进气管路与所述进料罐18连接的进气泵1，还包括安装于所述进气管路上的进气阀2；安装于所述进料管路上的进料阀4、安装于与所述生物反应器13连接的出料管路10上的出料阀9；安装于与所述生物反应器13连接的产气管路上的出气阀6，还包括进料罐称重装置17和生物反应器称重装置12。市场上现有的泵体设备，无法满足小流量的物料供给而不产生堵塞问题。即使某些泵可能在短时间内对低固含量原料起作用，但由于泵送能力太高，仍然很难模拟连续进料。例如：如果需要进行2L消化实验，固体停留时间为25天，每天需要泵入生物反应器的物料量为80ml。在24小时内某个固定时间段或连续条件下，精确地泵送这样小体积的物料是非常困难的。实际运行过程中，常规的系统是一次注入80ml，并通过溢流出料的方式排料。这其实难以满足连续实验进出料同步且反应器恒重等要求。上述实施例提供的生物反器进出料控制系统，需要进料时，打开进气泵1、进气阀2和进料阀4，关闭排气阀6，出料阀9根据需要选择关闭或开启，通过进气泵1将外界空气通入进料罐，增加进料罐18的压力，利用进料罐18与生物反应器13内部的压差，驱动物料从进料罐18流向生物反应器13，从而可实现小流量连续进料；需要出料时则打开出料阀9，利用物料的溢流作用实现出料。通过生物反应器称量装置12的反馈数据判断系统运行状态，从而控制进气泵1、进气阀2、进料阀4以及出料阀9的运行来达到生物反应器内的物料平衡。进料罐上连接有送料管路22，用于向进料罐内注入物料。上述实施例中提供的生物反器进出料控制系统应用于生物发酵系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物反器进出料控制系统，其特征在于，包括：生物反应器、通过进料管路与所述生物反应器连接的进料罐、通过进气管路与所述进料罐连接的进气泵，还包括安装于所述进气管路上的进气阀；安装于所述进料管路上的进料阀、安装于与所述生物反应器连接的出料管路上的出料阀；安装于与所述生物反应器连接的产气管路上的出气阀，还包括进料罐称重装置和生物反应器称重装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物反器进出料控制系统，其特征在于，包括：生物反应器、通过进料管路与所述生物反应器连接的进料罐、通过进气管路与所述进料罐连接的进气泵，还包括安装于所述进气管路上的进气阀；安装于所述进料管路上的进料阀、安装于与所述生物反应器连接的出料管路上的出料阀；安装于与所述生物反应器连接的产气管路上的出气阀，还包括进料罐称重装置和生物反应器称重装置。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制装置，所述进料罐称重装置、所述生物反应器称重装置、所述进气泵、所述进气阀、所述进料阀、所述出料阀和所述出气阀均与所述控制装置连接；
所述控制装置用于根据预设进料时间、进料量和物料平衡范围，以及所述进料罐称重装置和/或所述生物反应器称重装置的监测数据控制所述进气泵、所述进气阀、所述进料阀、所述出料阀和所述出气阀的工作状态。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括通信装置，所述通信装置与所述控制装置连接。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛寒光，李超，刘京，
申请(专利权)人：湖南碧臣环境能源有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43