本发明属于乳酸乙酯加工,具体地说,涉及动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备。
背景技术:
1、乳酸乙酯是一种重要的化工原料和食品添加剂,广泛应用于香精香料、制药和塑料等领域,传统的乳酸乙酯生产工艺通常需要分步进行发酵和酯化,这不仅增加了设备和操作成本,还可能降低产品纯度,在现有技术中,发酵过程和酯化过程通常是分开进行的,为了确保乳酸菌的高效生产,发酵过程需要严格控制温度、ph值和氧气浓度等条件。
2、例如,公开号为cn1 03194367a的中国专利提供了一种食醋的液态发酵装置及其工作方法,该专利包括发酵罐,所述发酵罐具有进气口、搅拌器、补料罐和尾气排放口,该专利通过发酵罐实现了生产乳酸乙酯所需要的发酵过程,但是还存在一定缺陷。
3、上述专利虽然进行了发酵,但是上述专利的设备只能进行一种加工,而不能在发酵加工完成后,继续进行酯化,这不仅增加了设备和操作成本,还可能降低产品纯度,同时,现有技术中的乳酸乙酯加工设备较少能够与人工智能技术相结合,实现精确控制乳酸乙酯的加工过程。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
3、动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,包括一体化设备主体,一体化设备主体包括发酵箱体、乳酸储存箱体和搅拌容纳箱体,发酵箱体的内部、乳酸储存箱体的内部和搅拌容纳箱体的内部均开设有容纳腔室,发酵箱体的一侧固定连通有抽取管道,乳酸储存箱体的一侧固定连通有输送管道,抽取管道的一端固定连通有分离器,分离器的出液口与输送管道的一端固定连通,搅拌容纳箱体内壁顶端固定设置有通液控制组件,乳酸储存箱体的内部通过通液控制组件与搅拌容纳箱体的内部连通,还包括动态调控系统,动态调控系统包括:
4、第一传感器,设置于乳酸储存箱体内壁的一侧,用于获取实时乳酸状态数据;
5、第二传感器,设置于发酵箱体内壁的一侧,用于获取实时发酵数据;
6、图像获取模块,用于获取实时表面图像,实时表面图像指的是位于发酵箱体内部的乳酸菌发酵时的表面图像;
7、第一判别模块,用于基于实时发酵数据生成第一对比结果,基于实时表面图像生成第二对比结果,将第一对比结果和第二对比结果输入到预构建的发酵状态判别模型中,获得发酵状态类型,发酵状态类型包括发酵完成和发酵未完成;
8、第一调控模块,用于当发酵状态类型为发酵完成时,则将发酵箱体内部的乳酸溶液输入到乳酸储存箱体的内部;
9、第二调控模块,用于根据实时乳酸状态数据计算乳酸状态系数,基于乳酸状态系数判断是否将乳酸溶液从乳酸储存箱体的内部输入到搅拌容纳箱体的内部。
10、优选地,实时发酵数据包括实时酸碱值、实时电导率值和实时乳酸浓度值,基于实时发酵数据生成第一对比结果的方法包括:
11、
12、式中,fcr为第一对比结果,lavre为实时乳酸浓度值,cdvre为实时电导率值,phre为实时酸碱值,log2(·)是以2为底的对数函数,cosh(·)为双曲余弦函数,k为大于0的常数。
13、优选地,当发酵状态类型为发酵完成时,分离器通过输送管道将乳酸通入到乳酸储存箱体的内部,分离器与第一调控模块信号连接。
14、优选地,通液控制组件包括通液管道和电磁阀,通液管道的顶端与乳酸储存箱体的内部连通,通液管道的中部固定设置有电磁阀,电磁阀与第二调控模块信号连接。
15、优选地,搅拌容纳箱体内壁顶端还固定设置有搅拌电机,搅拌电机的输出端设置有搅拌组件,搅拌组件包括搅拌轴和搅拌框架,搅拌轴的一端与搅拌电机的输出端固定连接,搅拌轴的外侧固定连接有搅拌框架。
16、优选地,搅拌框架的内部固定连接有支撑横杆,支撑横杆将搅拌框架的内部分为上搅拌室和下搅拌室,下搅拌室中设置有分离网。
17、优选地,基于实时表面图像生成第二对比结果的方法包括:
18、将实时表面图像转化为二值图像,并获取二值图像的实时灰度值,将实时灰度值与标准灰度值之比作为第二对比结果,标准灰度值为标准表面图像的灰度值。
19、优选地,发酵状态判别模型的构建方法包括:
20、获取n组数据,n为大于1的正整数,数据包括历史第一对比结果、历史第二对比结果和历史发酵状态类型,将历史第一对比结果、历史第二对比结果和历史发酵状态类型作为样本集,将样本集划分为训练集和测试集,构建分类器,将训练集中的历史第一对比结果和历史第二对比结果作为输入数据,将训练集中的历史发酵状态类型作为输出数据,对分类器进行训练,得到初始分类器,利用测试集对初始分类器进行测试,输出满足预设准确度的分类器作为发酵状态判别模型。
21、优选地,实时乳酸状态数据包括实时乳酸温度值、实时乳酸酸碱值和实时乳酸水含量值,根据实时乳酸状态数据计算乳酸状态系数的方法包括:
22、
23、式中,lsc为乳酸状态系数,latre为实时乳酸温度值,latsd为标准乳酸温度值,lwcre为实时乳酸水含量值,lwcsd为标准乳酸水含量值,lphre为实时乳酸酸碱值,lphsd为标准乳酸酸碱值,m、e均为大于0的常数。
24、优选地,基于乳酸状态系数判断是否将乳酸从乳酸储存箱体的内部输入到搅拌容纳箱体的内部的方法包括:
25、判断乳酸状态系数是否小于预设状态系数阈值,若是,则将乳酸从乳酸储存箱体的内部输入到搅拌容纳箱体的内部,若否,则不将乳酸从乳酸储存箱体的内部输入到搅拌容纳箱体的内部。
26、相比于现有技术,本发明的有益效果为:
27、本发明中乳酸乙酯发酵酯化一体化设备可以先后实现发酵和酯化,这样无需将发酵后的乳酸进行繁琐的转移和处理,避免在转移的过程中乳酸会被污染,同样也降低了设备以及操作的所需要的成本,并且先是获取实时发酵数据以及实时表面图像,基于实时发酵数据生成第一对比结果,基于实时表面图像生成第二对比结果,将第一对比结果和第二对比结果输入到预构建的发酵状态判别模型中,获得发酵状态类型,当发酵状态类型为发酵完成时,则将发酵箱体内部的乳酸输入到乳酸储存箱体的内部,再获取实时乳酸状态数据,根据实时乳酸状态数据计算乳酸状态系数,基于乳酸状态系数判断是否将乳酸溶液从乳酸储存箱体的内部输入到搅拌容纳箱体的内部,通过这种方式,实现了对乳酸乙酯生成过程的动态调控,不仅减少了人工干预,还提高了乳酸乙酯的生成效率和质量。
1.动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,包括一体化设备主体(10),所述一体化设备主体(10)包括发酵箱体(110)、乳酸储存箱体(120)和搅拌容纳箱体(130),所述发酵箱体(110)的内部、乳酸储存箱体(120)的内部和搅拌容纳箱体(130)的内部均开设有容纳腔室(140),所述发酵箱体(110)的一侧固定连通有抽取管道(20),所述乳酸储存箱体(120)的一侧固定连通有输送管道(30),所述抽取管道(20)的一端固定连通有分离器(40),所述分离器(40)的出液口与输送管道(30)的一端固定连通,所述搅拌容纳箱体(130)内壁顶端固定设置有通液控制组件(60),所述乳酸储存箱体(120)的内部通过通液控制组件(60)与搅拌容纳箱体(130)的内部连通,还包括动态调控系统,所述动态调控系统包括:
2.根据权利要求1所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述实时发酵数据包括实时酸碱值、实时电导率值和实时乳酸浓度值,基于实时发酵数据生成第一对比结果的方法包括:
3.根据权利要求1所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述当发酵状态类型为发酵完成时,所述分离器(40)通过输送管道(30)将乳酸通入到乳酸储存箱体(120)的内部,所述分离器(40)与第一调控模块信号连接。
4.根据权利要求1所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述通液控制组件(60)包括通液管道(610)和电磁阀(620),所述通液管道(610)的顶端与乳酸储存箱体(120)的内部连通,所述通液管道(610)的中部固定设置有电磁阀(620),所述电磁阀(620)与第二调控模块信号连接。
5.根据权利要求1所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述搅拌容纳箱体(130)内壁顶端还固定设置有搅拌电机,所述搅拌电机的输出端设置有搅拌组件(50),所述搅拌组件(50)包括搅拌轴(510)和搅拌框架(520),所述搅拌轴(510)的一端与搅拌电机的输出端固定连接,所述搅拌轴(510)的外侧固定连接有搅拌框架(520)。
6.根据权利要求5所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述搅拌框架(520)的内部固定连接有支撑横杆(530),所述支撑横杆(530)将搅拌框架(520)的内部分为上搅拌室和下搅拌室,所述下搅拌室中设置有分离网(540)。
7.根据权利要求6所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述基于实时表面图像生成第二对比结果的方法包括:
8.根据权利要求7所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述发酵状态判别模型的构建方法包括:
9.根据权利要求1所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述实时乳酸状态数据包括实时乳酸温度值、实时乳酸酸碱值和实时乳酸水含量值,根据实时乳酸状态数据计算乳酸状态系数的方法包括:
10.根据权利要求9所述的动态调控的乳酸乙酯发酵酯化一体化设备,其特征在于,所述基于乳酸状态系数判断是否将乳酸从乳酸储存箱体(120)的内部输入到搅拌容纳箱体(130)的内部的方法包括: