Способ управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК С 12 0 1/00 ЕТЕН зного научноиотехнологии в, И.М,Тамеев.В., Кантере определения ия периодиурнал, 1980,ЕРИОДИЧЕ- ИРОВАНИЯ к биотехнолоравления про о - 3 макс) ехрК(1 о СН,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Казанский филиал Всесоюисследовательского института б(56) Шнайдер Л.Е., БирюковВ.М. Алгоритм оперативногооптимального момента окончаческого процесса. - Хим.фарм,т.14, М 10, с.100-104.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПСКИМ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИМИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение относитсягии, а именно к способам уп Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам управления процессами культивирования микроорганизмов, и может быть использовано в производстве микробного белка, аминокислот, ферментов, антибиотиков и других продуктов микробиологического синтеза.Цель изобретения - увеличение производительности по целевому продукту путем повышения точности определения времени прекращения процесса.Предложенный способ реализуют следующим образом.Культивирование бактерий ВгечГьастег огп Яачцв- -531 вели в промышленых условиях в ферментере вместимостью 55 м культуральной жидкости с целью полученйя лизина в соответствии с технологическим регламентом этого производства. В ферментер загру 1698294 А 1 и культивирования микроорганизможет быть использовано в произе микробного белка, аминокислот, тов и других продуктов микробиолого синтеза. Цель изобретения - увее производительности по целевому ту - достигается за счетдополнительзмерения концентрации потребляесубстрата, определения ее альной концентрации и концентраевого продукта в момент последнеерения. По полученным данным тывается производительность проо целевому продукту и определяет- мент времени, при котором чивается наибольшее значение одительности, после чего процесс щают,цессам мов, и водств ферме гическо личени продук ного и мого максим ции цел го изм рассчи цесса и ся мо обеспе произв прекра жается 53 мф меласгной среды, содержащей 12 мас. углеводного субстрата по редуцирующим веществам, ростовые факторы - 2,1 м; кислотного гидролизата белково-вита,:3минного конЦентрата и 0,5 м кукурузного экстракта, источники минерального питания. В ходе культивирования подается на барботаж 5500 норм. м/ч воздуха, Каждые 8 ч отбирается проба 350 мл культуральной жи, кости, в которой измеряется концентрация лизина 1 с погрешностью 5 отн.,ь и концентрация редуцирующих веществ Я с погрешностью 0,3 ма с, =,ь, Время от отбора пробы до получения результатов анализов составляло 2 - 4 ч, поэтому время определения концентрации целевого продукта задавалось равным 4 ч,Для определения параметров расчетной формулыЦО = -макс (1698294 где формуле атем рассчитываетс 25 1+ у 2+ уоэффицееента конверси- 0,2946по статистическимв ряде процессов, иста вели ины 1 о., установленноеконтроля 1 и Явали для расчеБ 1 данным пользаЦ 2)+ . Ере еминал оставитель В,Е ехред М,Морген Редактор Т.Лаэаренк рректар Н,Ревская Заказ 4368 ВНИИПИ Госуда Тираж Подписноееннаго комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 1 раизводственна издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина,где 1 о - концентрация лизина в момент ее последнего измерения Со;Ьакс - максимальная концентрация лизина;К - коэффициент замедления процесса 5 берутся результаты трех последовательных измерений 1. и Я. Измерения, начиная смомента отбора пробы 40 ч, в которой впервые выполнялось условие Я 7 мас,% с(О)= 40 ч, 11 (0)=22,6 г/л и Я(0)=-6,98 мас ,4, с(1)=48 ч, 10 11(1)=31,2 г/л и Я(1)=4,8 мас с(2)=56 ч, Ц 2)=38,6 г/л и Я(2)=2,1 мас. Д соответственно. Методом наименьших квадратов определяется параметр К по формуле1 15779 у 2 Й 2,1 1196Ьос , 1-макс = 1-о + - = 46,7 о 9,.Расчет производительности процеспо целевому продукту вперед да следуйц.го определения концентрации целевопродукта, т,е. до момента времени (2) ++ 4 ч = 68 ч, производится по формулеП(С) = СЬеакс - (1 о-е.макс) ехр(К(Со-С/С,Наибольшее значение производитенОсти ДОСтигаетсЯ в момент вРемЕни Соудовлетворяющий уравнениюб 1соре 1 - е- ( соре ) = О,которое решается методом итерацийформуле С оре(1+ 1)1 1-е еакс= То -- 1 цК акс - 1 о Соре (Ц исходя иэ начального прибли;кения Соре(0)=70 ч, Получаются три приближения: Сорт(1)=61,072 ч, Соре(2)=59,681 ч, Соре(359,454 ч. В момент времени с=59,5 ч процесс культивирования прекращается.При использовании способа управления по прототипу процесс был бы прекращен позже в момент получения результатов анализа пробы, отобранной в момент с(3)=64 ч, т.е, в промежуток 66 - 68 ч, Квадрат ошибки определения оптимального момента прекращения культивирования при этом бьел бы больше на (67 - 59,5) = 56,25 ч па сравнению с предлагаемым способом. Квадрат сшибки является в данном случае основной характеристикой погрецености определения оптимального момента прекращения культивирования, поскольку потери производительности по целевому продукту пропорциональны квадрату, а не первой степени ошибки,Формула изобретения Способ управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий измерение концентраций целевого продукта, по которым осуществляется прекращение г,роцесса культивирования, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности по целевому продукту путем повышения точности определения времени прекрацения процесса, дополнительно измеряют концентрацию потребляемого субстрата, задают время определения концентрации целевого продукта, по полученным данньем определяют статическим методом максимальную концентрацию и концентрацию целевого продукта в момент последнего лзмерения, коэффициент замедлечия процесса, затем рассчитывают производительностьпроцесса по целевому продукту вперед до следуеощего определения концентрации целевого продукта, определяют момент времени, при котором обеспечивается наибольшее значение производительности и прекращают процесс при достижении этого момента времени,