Известна система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, содержащая контур стабилизации температуры, рН, контур регулирования подачи питательных солей, воды и воздуха на азрацию, а также снабженная датчиком плотности теплового потока, датчиками температуры воздуха, охлаждающей воды на входе и выходе и вычислительным устройством, причем регулирование подачи субстрата осуществляют пропорционально балансу, определяемому в биореакторе (11.

Однако при культивировании микроорганизмов необходимо обеспечить наиболее оптимальный режим для возможности максимального выхода биомассы за заданный промежуток време IH.

Известная схема не обеспечивает поддержания в биореакторе заданной концентрации остаточного субстратаодновременно с оптимальным соотношением субстрата, затрачиваемого на ,конструктивный и энергетический об мен в процессе непрерывного культивирования микроорганизмов.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая датчик концентрации биомассы микроорганизмов и контуры регулирования подачи субстрата, питательных солей, температуры среды, уровня в -ферментере, рН среды и отбора среды иэ ферментера.

Эта система позволяет осуществлять автоматическое управление процессом выращивания микроорганизмов по основному качественному показателю вЂ” концентрации биомассы j2 ).

Недостатком данной системы является отсутствие возможности выбора оптимальной скорости роста микроорганизмов при изменении характера технологического процесса, что препятствует получению максимально возмо>кного выхода биомассы.

Целью изобретения является повышение выхода биомассы.

Цель достигается тем, что в системе автоматического управления процессом непрерывного культивиро981964

40 вания:ликроорганиэмов, содержащий датчик концентрации биомассы микроорганизмов и контуры регулирования подачи субстрата, питательных солей, температуры среди, уровня в ферментере, рН среды и отбора среды из 5 ферментера, .она дополнительно снабжена датчиком плотности теплового потока, датчиками растворенного кислорода и остаточной концентрации субстрата, и логическим блоком, 10 входы последнего соединены с датчиками растворенного кислорода, теплового потока, концентрации остаточного субстрата, и биомассы микроорганизмов, а выходы вЂ” через соответ-)g стнующие регуляторы с исполнительными механизмами контуров регулирования подачи субстрата и отбора среды из фсрментера, при этом датчик растворенного кислорода подключен к регулятору подачи субстрата, а датчик концентрации остаточного субстра.та вЂ” к регулятору отбора среды из ферментера.

На черте>ке изображена блок-схема предложенной системы управления.

Система содержит ферментер 1 с линиямн подачи минеральных солей, амми=-к;:.„ субстрата, охлаждающей воды и;п<нлй отбора.

Контур регулирования подачи пи- 30 тательных солей нключает датчик 2 уровня, подключенный на вход вторичного прибора 3, и датчик 4 расхода раствора минеральной соли, выход которого соединен с входом регулято- 35 ра 5„- куда также подключен вторичный прибор 3; выход регулятора 5 связан с входом исполнительного механизма 6 на линии подачи раствора ми-r-=pasrseex солей.

Контур регулирования рН з ферментере включает датчик 7 величины рН, связанный с входом регулятора 8, с выходом которого соединен исполнительный механизм 9 на линии подачи раствора амм-.ака.

Контур регулирования температуры включает датчик 10 температуры, подключенный на вход регулятора 11, с выходом которого связан исполнительный механизм 12, установленный на линии подачи охлаждавщей воды.

Контур коррекции времени пребывания биомассы в ферментере включает датчик 13 концентрации биомассы, связанный с входом вторичного прибора 14, и датчик 15 плотности теплового потока, связанный с входом вторичного прибора 16; ныходы вторичных приборов 14, 16 соединены с входом логического блока 17, выход кото-60 рого подключен к входу регулятора 18,а выход регулятора 18 подключен к входу исполнительного ме::анизма 19, установленного на линии отбора из фер>лентера., 65

Контур подачи субстрата в ферментер содержит датчик 20 количества остаточного субстрата, снязанный с входом вторичного прибора 21, а также датчик 22 концентрации растворенного кислорода, связанный с входом вторичного прибора 23; выходы вторичных приборов 21 и 23 связаны с нходом логического блока 17, выход которого подключен к входу регулятора 24, а выход регулятора

24 подключен к входу исполнительного механизма 25, установленного на линии подачи субстрата в ферментер.

Система автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов работает следующим образом.

В процессе непрерывного культивирования микроорганизмов в ферментер

1 подают заданный объем раствора минеральных солей, величину которого поддер>кивают с помощьв датчика 4 ра.схода через вторичный прибор 3 и регулятор 5 с помощьв исполнительного механизма 6, и контролируют датчиком 2 уровня.

Расходом раствора аммиачной воды для поддержания в ферменте 1 заданного рН управляют с помо|цью исполнительного механизма 9, команду на который передает регулятор 8 согласно сигналу с датчика 7 величины рН. Расходом воды на охлаждение ферментера 1 управляет исполнительный механизм 12 по сигналу датчика 10 температуры через регулятор 11.

Сигнал с датчика 13 концентрации биомассы поступает на вторичный прибор 14, с которого преобразованный сигнал поступает на логический блок

17, на который поступает сигнал с датчика 15 плотности теплового потока через вторичный прибор 16. Логический блок 17 производит анализ сигналов с датчиков 13 и 15 и вырабатывает корректирующий сигнал, поступающий на регулятор 18, куда. также поступает сигнал непосредственно с датчика 13 концентрации биомассы через вторичный прибор 14. Регулятор 18 посылает сигнал на исполнительный механизм 19, регулирующий отбор биомассы из биореактора.

Сигнал с датчика 20 количества остаточного субстрата через вторичный прибор 21 поступает также на логический блок 17. Одновременно туда же поступает сигнал с датчика 22 концентрации растворенного кислорода через вторичный прибор 23. Анализируя зти сигналы, логический блок 17 выдает корректирующий сигнал на регулятор 24, на который поступает также сигнал непосредственно с датчика 20 через вторичный прибор 21. Регулятор

24 посылает сигнал на исполнительный

981964 механизм 25, регулирующий подачу субстрата в ферментер 1.

При повышении интенсивности процесса ферментации усиливается сигнал с датчика 15 плотности теплового по тока, который поступает через вторичный прибор 16 в логический блок 17.

Одновременно в логический блок 17 поступает сигнал с датчика 13 концентрации биомассы через вторичный прибор 14, информируя об изменении 10

Величины концентрации биомассы в ферментере. Логический блок 17 выдает на регулятор 18 команду об увеличении отбора биомассы из ферментера 1 через исполнительный механизм 19, кор- 15 ректируемую на регуляторе 18 сигналом непосредственно с датчика 13 концентрации биомассы. При увеличении отбора биомассы из ферментера 1 по команде с датчика 2 уровня увеличи- 20 вается подача раствора минеральных солей для поддержания заданного уровня биомассы в ферментере 1 и удовлетворения потребности ее в минеральном питании. Температуру и рН автома- gg тически поддерживают на заданном уровне. Далее логический блок анализирует сигнал с датчика 22.растворенного кислорода, и если он не ниже критического, то подает сигнал регулятору 24 для регулирующего органа 25 на увеличение подачи субстрата. Одновременно на логический блок 17 поступает сигнал с датчика 20 количества остаточного субстрата, информируя об уровне остаточного субстрата в ферментере. Система поддерживает в ферментере оптимальную скорость роста микроорганизмов, фиксируя изменение концентрации растворенного кислорода, создает оптимальную нагрузку ферментера 1 по субстрату и одновременно, анализируя величину плотности теплового потока, обеспечивает поддержание оптимально- го времени пребывания биомассы в ферментере, оперативно меняя величину отбора биомассы из ферментера 1 чем обеспечивает повышение выхода биомассы от заданного субстрата на

7-10Ъ.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, содержащая датчик концентрации биомассы микроорганизмов и контуры регулирования подачи субстрата, питательных солей, температуры среды, уровня в ферментере, . рН среды и отбора среды из ферментера, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода биомассы, она снабжена датчиком плотности теплового потока, датчиками растворенного кислорода и остаточной концентрации субстрата, и логическим блоком, эхо последнего соединены с датчиком растворенного кислорода, теплового потока, концентрации остаточного субстрата и биомассы микроорганизмов, а выходы вЂ” через соответствующие регуляторы с исполнительными механизмами контуров регулирования подачи субстрата и отбора среды иэ ферментера, при этом датчик растворенного кислорода подключен к регулятору подачи субстрата, а датчик концентрации остаточного субстрата к регулятору отбора среды из ферментера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1;- 661003, кл. С 12 В 1/08, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 308060, кл. С 12 В 1/08, 1971.

981964

Составитель Г. Богачева

Редактор A. Долинич Техред N.Коштура Корректор Г. Решетник

Заказ 9710/67 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушдкая наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Система автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов

Способ автоматического управления теплообменным аппаратом для термообработки вина // 980081

Способ управления процессом сушки бутадиеннитрильных каучуков // 980080

Способ автоматического управления процессом стерилизации консервов // 980079

Способ управления процессом пластификации гидратцеллюлозной пленки // 980078

Способ автоматического управления процессом полимеризации этилена // 979372

Система автоматического управления процессом выращивания кормовых дрожжей // 978115

Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов // 978114

Устройство для регулирования процесса тепловой обработки чайного листа (его варианты) // 978113

Способ управления процессом дегидрирования парафиновых углеводородов в кипящем слое катализатора // 976629

Способ регулирования производительности генератора озона и устройство для его осуществления // 2100272

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в установках по очистке промышленных и бытовых сточных вод, технологических газовых выбросов, подготовке питьевой воды и воды плавательных бассейнов, а также в химической технологии, других отраслях народного хозяйства

Способ управления процессом синтеза гликолей // 2100340

Устройство для наложения техно-физических воздействий на структурируемые технологические переделы // 2100492

Изобретение относится к технике для производства кристаллоидных материалов

Водоочиститель // 2104083

Изобретение относится к водоочистителю, который раскрыт в преамбуле п.1, в частности к водоочистителю для домашнего пользования

Способ контроля процесса очистки сточных вод с активным илом // 2104967

Изобретение относится к способам контроля биологической очистки сточных вод и может быть использовано для контроля процесса очистки сточных вод с активным илом на любых городских, пилотных и лабораторных установках

Способ управления процессом выделения синтетического каучука // 2106683

Изобретение относится к способам управления технологическим процессом в производстве синтетического каучука типа СКИ, СКД и может также быть использовано в других производствах в химической и нефтехимической промышленности

Способ расстойки тестовых заготовок и устройство для его осуществления // 2108040

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в способах расстойки тестовых заготовок и устройствах для их осуществления

Способ управления работой реактора прямого хлорирования этилена в среде жидкого дихлорэтана // 2111788

Изобретение относится к области управления технологическим процессом получения дихлорэтана в колонных реакторах путем прямого хлорирования газообразного этилена в среде жидкого дихлорэтана

Электролизно-водное газосварочное устройство // 2112819

Способ автоматического управления комбинированным варочно- сушильным процессом обработки сыпучего продукта // 2113132

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть спользовано при автоматизации процессов предварительной гидротермической обработки, варки и сушки сыпучего продукта, например круп, зернобобовых и других крупяных продуктов пищеконцентратной промышленности на основе энергосберегающей технологической схемы с рециркуляционным использованием теплоносителя при выпуске продукции