[发明专利]一种发酵罐中泡位智能化电容式检测监控仪

说明书

本发明涉及容器中液位检测仪，尤其是发酵罐中泡位智能化电容式检测监控仪，适用于食品、药品和生物制品生产发酵工程中。

食品、药品和生物制品的生产发酵是将发酵菌种置于密闭容器，即发酵罐中，通以无菌空气进行纯种发酵。在其过程中，罐中发酵液会产生大量泡沫，若不留心监视，及时流加消泡剂，发酵液往往会随着泡沫沿着罐的排气管道外流，即逃液，造成直接减产，还有可能引起发酵罐染菌，导致生产异常。

目前，这一研究课题已为发酵行业中急待解决的重要课题之一，至今应运而生的相关仪器有中国科学院上海冶金研究所一九九零年研制的多触点电阻式消沫传感器和中国发明专利申请号88108312.7的料位测量仪。前者为电阻式检测仪，其探头不宜长期置于发酵罐中使用，因为其自身电阻值会随着罐中发酵液及其泡沫的长落会在其探头外表附着一层又一层的发酵液结垢而不断变化，这必导致其传感检测信号可靠性越来越差，还有可能输出误传感信息，产生误监控动作，其实用性欠佳。此外、该仪器不具备判别罐中真假泡位的功能（假泡位是指发酵罐中搅拌器搅拌发酵液溅起的飞沫位置），有可能导致误加消泡剂，影响正常发酵;后者，虽然为电容式检测仪、其探头本征特性不易变化，但其适用对象是测量容器中的非导体块料、颗粒、粉状料物的料位，此外，亦缺乏智能化功能。

鉴于其背景技术的上述问题，本发明的目的是提供一种发酵罐中泡位智能化电容式检测监控仪。它的传感器能长期置于发酵罐中使用而不改变其性能，提供的传感信息准确可靠，而且整个仪器具有智能化功能，能正确地判别罐中真假泡沫，及时自动地加消泡剂，能有效地防止逃液现象发生。

其工作原理是采用电容式传感器作为检测电容的一个极，采用发酵罐体作为其电容的另一极。当其罐中发酵液泡沫上升到接触电容式传感器时，检测电容介电常数发生变化，引起电容量变化，将其变化输入检测单元中单稳触发器，引起单稳电桥输出电平变化，将这种变化经放大、整形、变换之后，送入信号处理单元处理、输出信号、驱动输出单元，实现真假泡沫判别、时序控制、报警等功能。

其组成包括一只绝缘穿过发酵罐壁而被安装在罐中的电容式传感器、一个与之相电连的电容式检测单元、一个整机电源、一只与其检测单元输出端相电连的信号处理单元、一只与其信号处理单元输入和输出端分别相电连的显示及设定单元和一只与其信号处理单元输出端相电连的驱动输出单元。

下面将结合附图对本发明作详细描述。

图1为发明工作原理框图与说明书摘要附图。

图2为图1的一种具体电路框图。

图3为图2中电容式检测单元电路图。

图4为图2右侧显示及设定单元工作原理图。

图5为图2中信号处理单元中央处理机（CPU）单片微处理机（如8031单片微处理机）的开发软件主程序流程图。

图6为图4中显示子程序流程图。

图7为图4中键盘子程序流程图。

图8为图4中中断服务程序流程图。

图9为图2中检测电容与泡沫液位关系曲线图。

图10为图2中检测电容与TTL电位关系曲线图。

图11为图2监控仪面板分布图。

图12为图2监控仪后面板分布图。

参照图1，便知本发明的组成及其诸单元的电连关系。其文字说明，如上文所述，不宜赘述。

从图2可以看到，一只绝缘穿过罐壁（2）的电容式传感器（3），被安装在其罐与排气管道（1）的接口部位中央，以使管道（1）中强气流带走传感器（3）表面与罐壁（2）上的水凝气，以确保其传感检测信号精确可靠，还可以看到一个与其传感器相连的电容式检测单元，它包括一只产生连续方波的多谐振荡器、放大积分器、电平检出器、电平转换器，单稳触发器、依次串联，还包括电连电平检出器的基准电压器。