[发明专利]多变量自动交叉流过滤器控制

说明书

本发明提供一种用于自动控制交叉流过滤系统的控制系统和控制方法以及相应的交叉流过滤系统。控制系统包括：测量值处理单元，其配置为接收来自交叉流过滤系统的多个传感器的多个传感器信号；以及基于多个传感器信号确定限定交叉流过滤系统的操作状态的多个过程参数；控制模式选择单元，其配置为基于用户输入确定作为控制参数集合的过程参数的子集；以及为控制参数集合中的每个控制参数确定相应的设定值；以及控制单元，包括多个控制回路模块，每个控制回路模块均配置为从控制参数集合中接收至少一个控制参数；确定接收到的控制参数与对应的设定值的控制偏差；以及向交叉流过滤系统的专用致动器提供致动信号，致动信号适于改变交叉流过滤系统的操作状态，以便减小所确定的控制偏差。

技术领域

本发明涉及改进的交叉流过滤(CFF)控制。更具体地，提供了一种用于交叉流过滤的多变量、多模式控制的系统和方法，其允许改进对压力和流量的自动控制的改进的灵活性。特别可改善防过压。

背景技术

交叉流过滤是常用的过滤过程，其中供给基本上平行于膜表面流动，从而防止在膜上积聚。在交叉流过滤过程中不会发生形成通常用于终端过滤的滤饼。供给的部分通过膜，称为渗透物。不通过膜的部分称为渗余物。在交叉流过滤过程中，渗余物进行再循环，即再次被引导通过膜表面。期望的最终产物可包含在渗透物和/或渗余物中。

交叉流过滤技术可非常广泛地应用到过程中，例如，流体、乳液、悬浮液、饮料，诸如水、果汁、啤酒、葡萄酒、乳清、牛奶、污水和溶液，例如用于生物技术、药物、生物药物、生物成因、医学、化学、化妆品和实验室应用。

交叉流过滤器内部的流速和压力的手动控制缺乏精确性和可重复性。某些可能有益的控制模式是不可能的，或需要人工控制的不合理的人员参与。现有的诸如安全阀的防过压解决方案会导致材料的损失，并可能对系统部件和操作者造成损害。

因此，本发明的一个目的是提供一种能够实现多变量自动控制系统的交叉流过滤系统。

上述目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中限定了优选实施方式。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于自动控制交叉流过滤(CFF)系统的控制系统，该控制系统包括：

测量值处理单元，其配置为：

接收来自交叉流过滤系统的多个传感器的多个传感器信号；以及

基于该多个传感器信号确定限定交叉流过滤系统的操作状态的多个过程参数；

控制模式选择单元，其配置为：

基于用户输入确定作为控制参数集合的过程参数的子集；

以及

为该控制参数集合中的每个控制参数确定相应的设定值(目标值)；以及

控制单元，包括多个控制回路模块，每个控制回路模块均配置为：

从该控制参数集合中接收至少一个控制参数；

确定接收到的控制参数与对应的设定值的控制偏差；以及

向交叉流过滤系统的专用致动器提供致动信号，该致动信号适于改变交叉流过滤系统的操作状态，以便减小所确定的控制偏差。

该控制参数集合可限定控制模式。因而，控制模式可由控制参数集合限定，其中，每个控制参数均为从测量值处理单元接收的过程参数。控制模式选择单元可具有存储在相应存储器中的多个预定控制模式，以便用户从多个预定控制模式中选择一个。在一方面，用户可选择控制模式而不选择单独的过程参数。替代地或附加地，用户可单独地选择期望的过程参数，从而确定要应用的控制模式。无论如何选择/确定控制模式，控制单元配置成以选择/确定的控制模式来操作。