李海軍

摘 要：味精生產是微生物發(fā)酵的復雜系統(tǒng)，在味精自動化生產中，在線檢測技術起著舉足輕重的作用。本文針對其中兩個重點關注的指標PH和溶氧的檢測進行了研究。

關鍵詞：PH；溶氧；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.044

1 PH在線測量與控制

在味精發(fā)酵生產自動化的過程中，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是提高轉化率和產物生產率的關鍵。為防止細菌污染，傳統(tǒng)的PH儀表檢測需要對其檢測電極進行反復高溫消毒，這極大的增加了味精生產的工作量。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，為具體生產提供指導。

1.2 PH的安裝與調試

1.2.1 安裝

（1）PH電極要在流動性好的介質中安置，且在位置上要易于接近，以方便管理維護。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)酵罐側壁上，電極安裝在提拉護套內部，打壓3bar，然后插入電極底座中；安裝前應對電極進行校準。

（2）PH變送器置于儀表箱中，安裝在現(xiàn)場，并做相應的防護，防止水和其它氣體進入箱內影響表頭使用。

（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

校驗可以采用兩點校準，分別置于PH值4.01與7.00標準溶液中校準，斜率與零點符合標準方可放心使用。PH和ORP的檢測是依據(jù)參比電極與測量電極所共同構成的工作電池在溶液中的電位差的線性關系，通過信息化的電位轉換得到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，導致參比電極的氫離子活度發(fā)生變化；或者是電纜受潮或者接線處氧化腐蝕。發(fā)生以上情況時，應對電極零點進行校驗。

另外，在PH檢測中，斜率的校準也是一個關鍵步驟。同一溫度下，這個斜率也是固定的。從理論上來說當環(huán)境溫度在25℃時，斜率為59.16 mV/PH，當斜率小于50 mV/PH時，靈敏度較低。為了調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)小時后進行校準。

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，液氨閥門處于關閉狀態(tài)；發(fā)酵中期，產酸開始漸增，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，都會導致微生物分泌一些其他產物，從而導致最終的產品質量受到影響。可以看出，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，再經過轉換器轉換成標準電流信號輸出。味精發(fā)酵過程中，DO電極需要反復經受高溫蒸汽消毒的考驗。

2.2 DO電極的安裝與調試

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中安置，且在位置上要易于接近，以方便管理維護。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)酵罐側壁上，而在具體安裝前應對電極進行滿度校準。

（2）DO變送器置于儀表箱中，安裝在現(xiàn)場，并做相應的防護，防止水和其它氣體進入箱內影響表頭使用。

（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

常用的DO檢測都是采用DO光學氧電極，原理是采用光譜法檢測，電極在出廠前已對電極零點標定完成，因此只需標定滿度。

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)酵罐中的空氣經過攪拌，使得一部分氧氣進入發(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。因此，本文設計了圖1控制系統(tǒng)：

該系統(tǒng)中，當DO設定值發(fā)生變化時，改變攪拌電機的轉速，調整發(fā)酵液中DO濃度；又可以調節(jié)供風流量，使?jié)M足細胞最高需氧量的最小風量值。

參考文獻：

[1]于信令.味精工業(yè)手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1995.