Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов
. Изобретение относится к способам автоматического управления процессами вырапдавания микроорганизмов, например кормовых дрожжей, и может быть использовано в микробиологической и химико-фармацевтической промьшшенности. Целью изобретения является экономия питательных веществ. Это достигается путем подачи питательных веществ дозами по достижении концентрацией растворенного кислорода заданного уровня, причем величина очередной дозы зависит от времени переработки предьщущей дозы и величины предьдущей дозы. 1 табл., 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 С 12 3/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4229944/31-13 (22) 13.04.87 (46) 15.11.88. Бил. У 42 (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) М.В.Кондратавичюс, Ю-.К.Ю.Станишкис, Г.И.Гваздайтис и P.Þ;Ñèìóòèñ (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М- 1116060, кл, С 12 Q 3700,1983. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ
„„SU„„1437397 А 1 (57) Изобретение относится к способам автоматического управления процессами выращивания микроорганизмов, например кормовых дрожжей, и может быть использовано в микробиологической и химико-фармацевтической промышленности. Целью изобретения является экономия питательных веществ, Это достигается путем подачи питательных веществ дозами по достижении концентра" цией растворенного кислорода заданного уровня, причем величина очередной дозы зависит от времени переработки предыдущей дозы и величины предыдущей дозы. 1 табл., 1 ил.
1437397
1Г
35, 40
" 55
Изобретение относится к способам автоматического управления процессами выр ащива ния мокр оор гани змов, например кормовых дрожжей, и может быть использовано в микробиологической и химико-фармацевтической промышленности.
Цель изобретения — экономия питательных веществ, Предлагаемый способ предусматривает регулирование уровня в аппарате путем изменения подачи воды, отвода суспензии и концентрации питательных веществ путем подачи ее дозами. Кроме того, определяют время переработки очередной дозы, измеряют концентрацию растворенного кислорода, определяют момент достижения ею заданной величины, в этот момент находят соотношение времени переработки предыдущей дозы к величине перерабатываемой дозы, запоминают это соотноше-ние, сравнивают это соотношение с предыдущим соотношением и подают очередную дозу, величину которой уста навливают по результатам сравнения, На чертеже приведена система автоматического управления, реализующая предлагаемый способ.
Система содержит ферментер 1, линии 2-4 подачи вбды, питательного субстрата и отвода суспензии. Контур регулирования уровня содержит датчик
5 уровня, регулятор 6 и исполнительI ный механизм 7, установленный на линии 2 подачи воды. Контур регулирования отвода суспензии содержит датчик
8 расхода на линии 4 отвода суспензии, регулятор 9 и исполнительный механизм 10 HB линии 4 отвода суспензии
Контур регулирования расхода питатель ного субстрата содержит датчик 11 расхода на линии 3 подачи питательного субстрата, регулятор 12 и исполнительный механизм 13 на линии 3 подачи питательного субстрата. Система автоматического управления также содержит датчик 14 концентрации растворенного кислорода, установленный в ферментере
1, выходной сигнал которого поступает на первый вход блока 15 сравнения.
На второй вход поступает сигнал от задатчика 16. Выходной сигнал блока
15 сравнения поступает на вход счетчика 17 времени. Выходной сигнал счет чика 17 времени поступа .т на первый вход блока 18 деления, ЕЕа второй вход этого бпока поступает выходной сигнал первого блока 19 памяти, Выход блока
18 поступает на вход второго блока
20 памяти и на положительный вход сумматора 21. На отрицательный вход этого сумматора поступает выходной
5 сигнал второго блока 20 памяти. Выходной сигнал сумматора 21 поступает на управляющий вход блока 22 управления знаком. На входы которого поступают сигналы из первого блока !9 памяти и второго задатчика 23.Выходной сигнал блока 22 управления знаком поступает на вход формирователя 24 дозы, -на упрявляющий вход которого поступает сигнал блока 15 сравнения, Выходной сигнал формирователя 24 дозы поступает на вход задания регулятора 12 расхода питательных веществ и на вход первого блока 19 памяти.
Система автоматического управления, реализующая предлагаемый способ рабо- тает следующим образом.
Уровень в аппарате регулирует регулятор 6 путем воздействия через исполнительный механизм 7 на расход воды. Отвод суспензии регулирует регулятор 9 путем воздействия через исполнительный механизм 10 на расход суспензии. Расход питательного субстрата регулирует регулятор 12 путем воздействия через исполнительный механизм 13 на расход питательного субстрата. Концентрация растворенного кислорода в ферментере 1 измеряется датчиком 14 растворенного кислорода.
При лимитации роста микроорганизмов малой концентрацией питательного субстрата растворенный кислород потребляется микроорганизмами неинтенсивно и его концентрация повышается,При достижении ею определенного уровня, заданного задатчиком 16, на выходе блока 15 сравнения возникает сигнал, по которому формирователь 24 дозы выдает сигнал дозы фиксированной длительности и рассчитанной амплитуды на вход задания регулятора 12 концентрации питательного субстрата, Амплитуда этого сигнала рассчитывается следующим образом. Временной интервал между предыдущим и текущим выходными сигналами блока 15 сравнения, т.е. время переработки дозы, подсчитывается счетчиком 17 времени. Амплитуда предыдущей дозы хранится в первом блоке
19 памяти. Елок 18 деления рассчитывает соотношение времени переработки дозы к величине дозы, Предыдущее значение этого соотношения хранится в втором блоке 20 памяти. Б сумматоре
1437397
Количество Удельный Средний полученной расход расход биомассы, r субстрата субстрата, r/ã r/r
Количество
Опыт поданного субстрата, г
С подачей субстрата дозами
1,23
1,26
83,6
102,8
118,4
100, 5
1,29
91,8
79,1
1,27
С непрерывной подачей субстрата
1,54
77,9
120,0 150 0
170,0
1,48
106, 4
114, 1
1,41
1,49
21 рассчитывается разница между текущим значением соотношения и er o предыдущим значением. Знак этой разницы управляет работой блока 12 управления знаком. Этот блок работает следующим образом. На его входы поданы сигналы первого блока 19 памяти и второго задатчика 23, которые суммируются. При поступлении "плюса" на управляющий )p вход блока 22 управления знаком знак входного сигнала из задатчика 23 меняется на противоположный и сохраняется таким до поступления следующего "плюса" на управляющий вход.
При поступлении "минуса" сохраняется знак предудущего суммирования. Таким образом ведется поиск амплитуды дозы, при которой соотношение времени переработки дозы к величине дозы стано- 20 вится минимальным. Второй эадатчик
23 хранит информацию о величине шага этого поиска.
Предлагаемый способ осуществляли в ферментере емкостью 3 л, подключен" 26 ном к управляющей микро-ЭВМ. Проводили культивирование дрожжей Candida
guil1iermondii на углеводородном субстрате. Питательная среда также содержала необходимые для роста клеток микро- и макроэлементы в нелимитирующих концентрациях. Непрерывное культивирование производили при 34 С и рН среды 4,1. Концентрацию растворенного кислорода измеряли мембранным электродом, концентрацию биомассы и остаточного субстрата — лабораторными методами, Данные приведены в таблице.
Таким образом, экономия питательного субстрата составляет в среднем
14, 71.
Формула изобретения
Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, предусматривающих регулирование уровня в аппарате путем изменения подачи воды, концентрации питательного субстрата в аппарате путем изменения его подачи и отвода суспензии, отличающийся тем, что, с целью экономии питательного субстрата, измеряют концентрацию расТворенного кислорода, устанавливают момент достижения его заданного значения и находят в этот установленный момент соотношение времени переработки предыдущей дозы питательного субстрата к величине перерабатываемой дозы, сравнивают полученное соотношение с предыдущим, а величину подаваемой дозы устанавливают по результату сравнения.
1437397
Составитель Г.Богачева
Техред А.Кравчук Корректор В,Гирняк
Редактор Н.Киштулинец
Заказ 5857/26
Тираж 520 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
