味精自动化生产中的在线检测技术研究

李海军

摘 要：味精生产是微生物发酵的复杂系统，在味精自动化生产中，在线检测技术起着举足轻重的作用。本文针对其中两个重点关注的指标PH和溶氧的检测进行了研究。

关键词：PH；溶氧；自动化

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

1 PH在线测量与控制

在味精发酵生产自动化的过程中，涉及到很多的数据参数，对于这些数据参数的在线检测有着重要的意义，而PH就是其中较为重要的一个环节。

1.1 PH的测量

在味精生产过程中PH值的测量与控制具有重要意义，实时测量与监控培养液中的PH是提高转化率和产物生产率的关键。为防止细菌污染，传统的PH仪表检测需要对其检测电极进行反复高温消毒，这极大的增加了味精生产的工作量。因此，对于PH的在线检测就显现出了巨大的优势。首先在味精发酵工艺上，不同的生产环节对于PH的要求各不相同。在线检测能够及时有效的收集PH值的变化情况，为具体生产提供指导。

1.2 PH的安装与调试

1.2.1 安装

（1）PH电极要在流动性好的介质中安置，且在位置上要易于接近，以方便管理维护。同时要保证与水平面15°以上的倾斜角。通常都是安装在发酵罐侧壁上，电极安装在提拉护套内部，打压3bar，然后插入电极底座中；安装前应对电极进行校准。

（2）PH变送器置于仪表箱中，安装在现场，并做相应的防护，防止水和其它气体进入箱内影响表头使用。

（3）PH电极和变送器的联接要使用专门的电缆，不可使用其他电缆。要防止外界带来的物理性损伤，同时做好电磁屏蔽工作。

1.2.2 校验与维护

校验可以采用两点校准，分别置于PH值4.01与7.00标准溶液中校准，斜率与零点符合标准方可放心使用。PH和ORP的检测是依据参比电极与测量电极所共同构成的工作电池在溶液中的电位差的线性关系，通过信息化的电位转换得到PH值。而在PH的测定中，较为常见的一种现象就是零点漂移，这主要是由于PH电极暴露在空气中的时间较长；或者是味精发酵中发酵液渗入电解液，导致参比电极的氢离子活度发生变化；或者是电缆受潮或者接线处氧化腐蚀。发生以上情况时，应对电极零点进行校验。

另外，在PH检测中，斜率的校准也是一个关键步骤。同一温度下，这个斜率也是固定的。从理论上来说当环境温度在25℃时，斜率为59.16 mV/PH，当斜率小于50 mV/PH时，灵敏度较低。为了调整电极零点和斜率偏移，必须定期对电极在KCl溶液中浸泡数小时后进行校准。

1.3 PH值的控制

在味精发酵过程中必须为菌种生长代谢提供适宜的环境，由于发酵前期，发酵液PH值基本不变，液氨阀门处于关闭状态；发酵中期，产酸开始渐增，所以发酵罐PH控制采用PID跟踪加周期控制方式 ，即根据PH变量值，开启或关闭阀门时间做程序控制。根据现场实际使用情况PH控制比较稳定。

2 溶氧（DO）的在线测量与控制

2.1 DO的在线测量

味精发酵中的微生物在生长时同样也需要氧气，向外释放二氧化碳，从而保持自己的正常代谢。如果在发酵液中含氧量不足，微生物的生长就会受到抑制，如果含氧量过多，则会导致微生物的异常代谢。微生物的生长无论是受到抑制，还是代谢异常，都会导致微生物分泌一些其他产物，从而导致最终的产品质量受到影响。可以看出，味精发酵中氧气含量水平的检测与控制有着十分重要的意义。而对于氧气含量水平的检测即为DO（溶氧）检测，是溶液中氧气的浓度参数。在DO的在线检测与PH检测有着相似之处。一般来说，DO检测敏感元件氧电极获得DO电信号，再经过转换器转换成标准电流信号输出。味精发酵过程中，DO电极需要反复经受高温蒸汽消毒的考验。

2.2 DO电极的安装与调试

2.2.1 安装

（1）与PH电极安装类似，DO电极要在流动性好的介质中安置，且在位置上要易于接近，以方便管理维护。同时要保证与水平面15°以上的倾斜角。通常也是安装在发酵罐側壁上，而在具体安装前应对电极进行满度校准。

（2）DO变送器置于仪表箱中，安装在现场，并做相应的防护，防止水和其它气体进入箱内影响表头使用。

（3）DO电极和变送器的联接要使用专门的电缆，不可使用其他电缆。要防止外界带来的物理性损伤，同时做好电磁屏蔽工作。

2.2.2 校验与维护

常用的DO检测都是采用DO光学氧电极，原理是采用光谱法检测，电极在出厂前已对电极零点标定完成，因此只需标定满度。

2.3 DO在线控制

虽然DO值的变化主要涉及物理变化，但这一过程并不简单。在味精发酵罐中的空气经过搅拌，使得一部分氧气进入发酵液，而另一部分则在罐顶排出。溶于发酵液的氧气绝大部分都会被微生物利用。在味精发酵过程中，对于DO值也有着较高的要求，这是保障微生物正常代谢的基础。因此，本文设计了图1控制系统：

该系统中，当DO设定值发生变化时，改变搅拌电机的转速，调整发酵液中DO浓度；又可以调节供风流量，使满足细胞最高需氧量的最小风量值。

参考文献：

[1]于信令.味精工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，1995.