Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промыпленности, а именно к автоматическому управлению процессом периодического культивирования микроорганизмов. Цель изобретения - экономия питательного субстрата за счет улучшения качества управления . Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов, состоящая из контуров стабилизации температуры , аэрации и кислотности культуральной среды, соединенных между ffjfMHK собой блоков 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим, датчиков 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступакнцем субстрате и в культуральной среде, исполнительных механизмов с регулирующими органами 22-24, установленных на линии подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, снабжена блоками 11 и 12 деления, связанными между собой программным 16 и управляющим 15 блоками , задатчиками 18 и 17 максимального значения экономического коэффициента и концентрации биомассы засева . Выход последнего соединен с входом одного из блоков 11 деления, второй вход Которого соединен с датчиком 7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам 5, 6 концентрации редуцирующих веществ в постзшакицем субстрате и ufnpoffOffKffffaa гам « (Л со о: 4 О оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 64637 А1

1бц 4 С 12 Ч 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3924456/31-13 (22) 02.07,85 (46) 07.01.88. Вюп. 11 1 (71) Воронежский технологический институт (72) В.В.Ануфриев (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 527472, кл. С 12.ч 3/ОО, 1974. (54) СИСТЕМА АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промыпленности, а именно к автоматическому управлению процессом периодического культивирования микроорганизмов. Цель изобретения — экономия питательного субстрата за счет улучшения качества управления. Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов, состоящая из контуров стабилизации температуры, аэрации и кислотности культуральной среды, соединенных между собой блоков 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим, датчиков 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и в культуральной среде, исполнительных механизмов с регулирующими органами 22-24, установленных на линии подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, снабжена блоками 11 и 12 деления, связанными между собой программным 16 и управляющим 15 блоками, задатчиками 18 и 17 максимального значения экономического коэффициента и концентрации биомассы засева. Выход последнего соединен с входом одного из блоков 11 деления, второй вход которого соединен с датчиком 7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам

5, 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и

136463 культуральной среде, выходы блоков

ll и 12 деления соединены с блоком

13 определения экономического коэффициента, а входы управляющего блока

15 связаны с блоком 14 сравнения и вторым блоком 12 деления,а второй выход подключен к исполнительному механизму, установленному на линии от7 бора культуральной среды. Причем программный блок 16 соединен с задатчиком 18 максимального значения зкономического коэффициента и исполнительными механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды.

1 ил.

Изобретение относится к микробиологической промьпцленности, а именно к автоматическому управлению процессом периодического культивирования микроорганизмов. 5

Цель изобретения — экономия питательного субстрата за счет улучшения качества управления.

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического уп-1î равления процессом периодического культивирования микроорганизмов.

Система содержит аппарат 1 для культивирования микроорганизмов, датчики 2-7 соответственно температуры и кислотности культуральной среды„ расхода воздуха на аэрацию, концентрации редуцирующих веществ в субстрате и культуральной среде, концентрации биомассы в культуральной среде, регуляторы 8-10, блоки 11-16 деления, определения экономического коэффициента, сравнения предыдущего значения экономического коэффициента с последующим, управляющий и программный,, задатчики 17 и 18 концентрации биомассы засева и значения максимально возможного экономического коэффициента, исполнительные механизмы с регулирующими органами 19-24, расположенные соответственно на линиях подачи охлаждающей и аммиачной воды, воздуха на аэрацию, субстрата, минеральных солей и линии слива культуральной. среды из аппарата 1. 35

Блоки 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим соединением между собой, при этом выход 40 задатчика 17 концентрации биомассы

2 засева связан с входом одного из блоков 11 деления, второй вход которого соединен с датчиком .7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и культуральной среде, выходы блоков 11 и 12 деления соединены с блоком 13 определения экономического коэффициента, а входы управляющего блока 15 связаны с блоком 14 сравнения и вторым блоком 12 деления, второй выход подключен к исполнительному механизму, установленному на линии отбора культуральнбй среды, причем программный блок 16 соединен с задатчиком 18 максимального значения экономического коэффициента и исполнительными механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, а программный блок связан- с управляющим блоком.

Система работает следующим образом.

Сигнал от датчика 7 концентрации биомассы в культуральной жидкости поступает на вход одного из блоков 11 деления, на второй вход которого поступает значение концентрации засева с задатчика 17. Вычисленное значение разности концентраций поступает на один из входов блока 13 определения экономического коэффициента.

От датчика 5 концентрации редуцирующих веществ в субстрате в начале каждого периода сигнал поступает на второй блок 12 деления, где сравнивается со значением концентрации редуцирующих веществ в культуральной

37 з 13646 среде, значение которой в блок 12 поступает от датчика 6. В начале каждого периода эти значения должны быть равны. В дальнейшем на блок 12 поступает только значение концентрации редуцирующих веществ в культуральной среде от датчика 6. Это значение поступает из блока 12 на второй вход блока 13, где происходит вычис- 10 ление экономического коэффициента по выражению

С -С1

CCü где С и С„ — концентрация биомассы в культуральной среде и концентрация биомассы засева, соответственно;

С и С вЂ” концентрация редуцирующих веществ в субстрате 2О и культуральной жидкости, соответственно.

Сигнал, пропорциональный вычисленному значению экономического коэффициента, поступает на блок 14 сравне- 26 ния, на второй вход которого поступает сигнал,.пропорциональный максимально возможному значению экономического коэффициента для данной расы микроорганизмов с задатчика 18. В 30 блоке 14 сравнения происходит сравнение вычисленного значения экономического коэффициента с предыдущим значением и с максимально возможным его значением с одновременным запоминанием

35 вычисленного значения экономического коэффициента.

Если вычисленное значение экономи-. ческого коэффициента больше предыдущего значения и меньше максимального 4р возможного, то на выходе блока.14 сравнения имеется ноль. Если вычисленное значение экономического коэффициента становится равным максимальному возможному значению, что характеризует достигнутую экономичность процесса культивирования микроорганизмов, то на выходе блока 14 сравнения имеется единица, сигнал с блока

14 сравнения через управляющий блок

15 включает программный блок 16 на выполнение следующих операций: отбора определенной части культуральной среды из аппарата с помощью исполнительного механизма с регулирующим ор- 55 ганом 24, расположенного на линии слива культуральной среды, подачу субстрата и минеральных солей с помощью исполнительных механизмов с регулирующими органами 22 и 23, расположенных на линиях подачи в аппарат питательного субстрата и минеральных солей. Причем выполнение этих операций может произойти раньше по времени, предписанного технологическим регламентом.

Если концентрация редуцирующих веществ в культуральной среде, измеряемая датчиком 6 концентрации, сигнал с которого поступает на блок 12 деления, становится близкой к нулю или меньше некоторого наперед заданного значения, что характеризует полное использование редуцирующих веществ в культуральной среде, то с второго выхода блока 12 деления сигнал поступает на управляющий блок 15, минуя блок 13 определения экономического коэффициента,так как нет смысла его вычислять, ибо экономический коэффициент в этом случае теряет свой смысл. Управляющий блок 15 включает программный блок 16 на вычисление соответствующих операций: подачу питательного субстрата и минеральных солей, не ожидая времени, предписанного технологическим регламентом, и одновременно сигнал поступает на исполнительный механизм с регулирующим органом 24 на досрочный отбор части культуральной среды из аппарата 1.

Периодичность и частота определения экономического коэффициента в блоке 13 определения экономического коэффициента и включение задатчика

18 максимально возможного значения экономического коэффициента осуществляется от программного блока 16.

Изобретение позволяет экономить расход питательного субстрата за счет быстродействия системы на отсутствие редуцирующих веществ в культуральной среде, уменьшения колебательности переходного процесса и периода "угнетенного состояния микроорганизмов.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов, содержащая контуры стабилизации температуры, аэрации и кислотности культуральной среды, включающие соответственно датчик измеряемого параметра, регулятор и исполнительный механизм, соединенные между собой блоки определения

5 1364637. 6 экономического коэффициента и сравне- рого соединен с датчиком концентрации ния предшествующего значения экономи- биомассы в культуральной среде, вхоческого коэффициента с последующим„ ды другого блока деления подключены датчики концентрации редуцирующих ве- к датчикам концентрации редуцирующих

6 ществ в поступающем субстрате и в веществ в поступающем субстрате и культуральной среде, исполнительные культуральной среде, выходы блоков механизмы, установленные на линии по- деления соединены с блоком определедачи питательного субстрата, мине- ния экономического коэффициента, а ральных солей и отбора культуральной 0 входы управляющего блока связаны с среды, отличающаяся тем, блоком сравнения и вторым блоком дечто, с целью экономии питательного ления, второй выход которого подклюсубстрата за счет улучшения качест- чен к исполнительному механизму, усва управления, она снабжена блоками тановленному на линии отбора культуделения, связанными между собой прог- )5 ральной среды, причем программный раммным и управляющим блоками, задат- блок соединен с задатчиком максимальчиками максимального значения эконо- ного значения экономического коэффимического коэффициента и концентра- циента и исполнительными механизмами ции биомассы засева, выход последне- подачи питательного субстрата, минего соединен с первым входом одного 20 ральных солей и отбора культуральной из блоков деления, второй вход кото- среды.

Составитель Г.Богачева

Редактор Н.Бобкова ТехредЛ.Сердюкова Корректор М.Шароши

Заказ 6539/20 Тираж 520 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4