如本文所公开的系统和方法为工业过程自动提供实时计量添加校正，在所述工业过程中将酶共混物施加至用于纸浆/纸生产的天然纤维。基于预期纤维表面基材表征、预期纤维品质表征、被处理的系统的物理条件、初始选择的酶共混物组分的相应特性等，选择初始酶共混物(例如，酶和支持配制物组分，如相关的)和相应剂量率以待施加。在施加初始酶共混物之后，在线传感器提供对应于对于纤维表面基材表征和纤维品质表征的所测量的实际值的实时反馈数据。基于反馈数据，动态选择替代酶共混物(酶和支持配制物组分)以及其相应剂量率。酶计量添加阶段可基本上实时地响应于产品变化和/或纤维来源/共混物和/或物理条件的变化而进行优化。源/共混物和/或物理条件的变化而进行优化。源/共混物和/或物理条件的变化而进行优化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纸浆和纸生产的动态校正酶选择和配制物的系统和方法
[0001]本专利技术一般地涉及用于工业过程中的组分表征和反馈实现的系统和方法。
[0002]更特别地，如本文所公开的专利技术的实施方案涉及用于优化纸浆和造纸生产中的酶选择和计量添加(dosing)以及基于来自在线传感器和数据分析的反馈进一步主动实时地校正酶计量添加的系统和方法。然而，如本文所公开的系统和方法的替代实施方案可针对其他过程诸如例如生物质生产。
技术介绍
[0003]常规造纸方法可通常包括：形成纤维素纤维的水悬浮液，通常称为纸浆；添加各种加工和纸增强材料，例如增强、保留、助排水(drainage aid)和/或施胶材料，或其他功能添加剂；将纤维片材化(sheeting)和干燥以形成期望的纤维素幅材；以及对幅材进行后处理以向所得纸提供各种期望的特性，例如施胶材料的表面施加，以及诸如此类。可相应地施加具有各种酶剂量比的各种类型的酶组合物以处理纤维以改进纸浆的性质(例如，改进纤维悬浮浆料的排水)和/或成品片材的性质(例如强度、孔隙率、柔软度)。
[0004]当纸浆和造纸生产商购买和/或生产纤维以及进行等级开发活动时，观察到纤维的纤维性质因多种原因而发生变化，所述原因包括但不限于用于生成纤维的树的物种、使用的纤维的共混物、纤维是原生的还是再循环的、树生长条件、季节性、制浆工艺、纸浆处理以及诸如此类。这向其过程中引入了固有的可变性，并且可改变应计量添加(dosed)至用于施加漂白和/或纤维改性酶的系统的酶的类型和量。添加错误的酶混合物或剂量可导致不必要的活性(activity,作用)、化学品花费的浪费或纤维的过度发展，从而进一步导致效率损失。
[0005]期望生成和利用纤维表面表征数据、纤维品质分析、系统物理条件(例如温度、pH、流速、电导率、ORP、杀生物剂残留)和适当的酶泵送设备的数据库，以确保针对特定纤维/配料和系统优化酶的计量添加。
[0006]如果这样的优化的计量添加技术可被应用于漂白过程和/或造纸机，以帮助漂白和/或成品片材的物理性质(例如，拉伸强度、爆破、排水、孔隙率等)，那将是进一步期望的。
[0007]常规的系统和方法已知实现纤维表面表征、纤维品质分析以及用于物理条件和酶配制物的手动和在线传感器以改进稳定性和性能的有限的示例。
[0008]然而，这样的常规技术受到很大限制，因为它们利用的技术在实践中往往不可靠，并且典型地专注于酶选择和配制方法的单一部分，而不是提供或以其他方式使得能够实现更全面的框架。
技术实现思路
[0009]一般而言，如本文所公开的系统和方法代表了相对于现有技术的技术进步，至少在于它们可利用信息的数据库以提供用于产品选择和应用的算法，所述算法可使用纤维和物理条件的测量来基本上实时地调整。这样的算法可在性质上是动态的，基于观察到的在
过程输入的各种组合和纤维品质、产品功效以及诸如此类的形式的期望的结果之间随着时间推移的相关性。
[0010]如本文所公开的系统可优选地藉由板载用户界面、移动计算设备、基于Web的界面等实现可访问的可视化图形、警报、通知以及诸如此类，以补充任何自动化能力以及与相关过程相关的可操作见解(actionable insight)。
[0011]用于预测模型开发的示例性技术可包括监督和无监督学习、硬和软聚类、分类、预报(forecasting)以及诸如此类。
[0012]本公开内容的一个目的是提供若干关键纤维、酶和系统数据点的数据库，以确定针对特定应用的最佳酶共混物和剂量。简而言之，系统和方法可将纤维表面基材表征、纤维品质分析数据(包括如纤维长度、纤维宽度、原纤化、扭结、卷曲等要素)、酶活性指纹(fingerprint)、来自过程的物理测量(pH、温度和流速/保留时间)和产品功效数据相关联，以提供初始产品共混物和剂量率(dosing rate,计量添加率)。系统可针对整个过程的单个方面实现，或者可作为泵撬(pumping skid)的一部分实现，所述泵撬可将多种原材料共混在一起，以获得最佳的共混物和剂量率。例如，该撬可与流速、温度、化学残留和pH值的在线传感器以及与成品片材的强度、自由度和品质相关的系统数据集成，以确定是否达到了最优计量添加。此外，随着与纤维品质和基材优势(prevalence)相关的数据被收集和上传到系统，存在的酶原材料的平衡可随着时间推移而调整。
[0013]系统输出可例如馈送到计量添加撬(dosing skid)中，所述撬将共混酶原材料，以直接输送到纸浆或造纸应用中，并且在至少纸浆漂白和纸巾/包装/造纸应用方面可为特别有利的。
[0014]如本文所公开的系统和方法可进一步利用前端数据采集应用程序，所述应用程序将信息馈送到整个数据库中，其中这样的信息可进一步以无线方式或通过集成信号传送到共混和计量添加撬。各种传感器、控制器、在线设备和其他中间组件可与“物联网”(IoT)可兼容，或者以其他方式组成一个相互关联的网络，其中相关输出可实时地上传到基于云的服务器。
[0015]鉴于上述问题和目的的一些或全部，如本文所公开的方法的第一示例性实施方案自动提供在工业过程中的实时计量添加校正，在所述工业过程中将一种或多种酶(和支持配制物组分)施加至用于生产纸浆或纸产品的天然纤维。这样的天然纤维当然可包括木纤维，但也潜在地包括其他纤维素纤维和非传统纸配料，包括竹子、草(例如甘蔗渣)等。第一步包括，至少部分地基于输入数据，选择待施加的初始酶共混物，以及对于其一种或多种组分的相应剂量率，所述输入数据包含对于纸浆或纸产品的预期纤维表面基材表征、对于纸浆或纸产品的预期纤维品质表征以及一种或多种酶共混物组分的一个或多个相应特性。在施加初始酶共混物以及对于其一种或多种组分的相应剂量率之后，提供对应于对于纤维表面基材表征和纤维品质表征的所测量的实际值的实时反馈数据。另一个步骤包括，至少部分地基于反馈数据，动态选择待施加的替代酶共混物，以及对于其一种或多种组分的相应剂量率。
[0016]在第二实施方案中，根据上述第一实施方案的一个示例性方面可包括，基于对于一个或多个工业过程特性的预期值进一步选择待施加的初始酶共混物和相应剂量率，以及实时反馈数据进一步包含所述一个或多个工业过程特性的测量值。
[0017]在第三实施方案中，根据上述第一或第二实施方案中的任一个的一个示例性方面可进一步包括，实时反馈数据进一步包含对于工业过程特性的测量值，所述工业过程特性包含温度、系统流速、pH值、电导率值、ORP值、杀生物剂残余值和停留时间中的一个或多个。所考虑的特性的仍进一步的实例可包括纸浆配料(pulp furnish)和制浆方法。
[0018]在第四实施方案中，根据上述第一至第三实施方案中的任一个的一个示例性方面可包括，使用与纸浆或纸产品相关联的预定模型来选择初始酶共混物和相应剂量率以产生来自工业过程的结果，并且该方法进一步包含至少部分地基于提供的实时反馈数据来选择性地改变预定模型。
[0019]在第五实施方案中，根据上述第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.为工业过程自动提供实时计量添加校正的方法(200)，在所述工业过程中将一种或多种酶组合物施加至用于生产纸浆或纸产品的天然纤维，所述方法包含：至少部分地基于输入数据，选择待施加的初始酶共混物，以及对于其一种或多种组分的相应剂量率(220，230)，所述输入数据包含对于纸浆或纸产品的预期纤维表面基材表征、对于纸浆或纸产品的预期纤维品质表征以及一种或多种酶共混物组分的一个或多个相应特性(211
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215)；在施加初始酶共混物以及对于其一种或多种组分的相应剂量率(240)之后，提供对应于对于纤维表面基材表征和纤维品质表征的所测量的实际值的实时反馈数据(261
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263)；和至少部分地基于反馈数据，动态选择待施加的替代酶共混物，以及对于其一种或多种组分的相应剂量率(220，230)。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于对于一个或多个工业过程特性的预期值进一步选择待施加的初始酶共混物和相应剂量率，以及实时反馈数据进一步包含所述一个或多个工业过程特性的测量值(290)。3.根据权利要求2所述的方法，其中实时反馈数据进一步包含对于工业过程特性的测量值，所述工业过程特性包含温度、系统流速、pH值、电导率值、ORP值、杀生物剂残余值和停留时间中的一个或多个(251
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253，290)。4.根据权利要求1所述的方法，其中使用与纸浆或纸产品相关联的预定模型来选择初始酶共混物和相应剂量率以产生来自工业过程的结果，并且该方法进一步包含至少部分地基于提供的实时反馈数据来选择性地改变预定模型。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：根据第一总剂量率将初始酶共混物的一种或多种组分共混，以及在工业过程中施加所述共混的初始酶共混物的一种或多种组分。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包含：根据总剂量率将所选择的替代酶共混物的一种或多种组分共混，以及施加所述共混的所选择的替代酶共混物的一种或多种组分代替初始酶共混物的一种或多种组分。7.根据权利要求1所述的方法，其中相对于纤维长度、宽度、原纤化、细胞壁厚度、细料密度/分布、纤维扭结和纤维卷曲中的一个或多个来确定纤维品质表征。8.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：巴克曼实验室国际公司，
类型：发明
国别省市：
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