Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Севетскиа Социалистимеских Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16,07. 81 (21) 3357010/28-13 11 М, Кл,з С 12 ф 3/00С 05 0 27/00 с присоединением заявки йо(23) ПриоритетГосударствеиицЯ комитет С ССР ио делам изобретеиий и открытиЯ(088,8 Дата опубликования описания 070383 Ъ,.В.И. Бобошко, С,И, Андреев,З.Я. Козаневйч и А,С.- Федоров,. .:(72) Авторы изобретения Киевсхий инстнтут автоматики им. ХХУ съезда КПСС(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Изобретение относится к микробиологической промьзаленности, а именно к способам автоматического управлении процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, например кормовых . дрожжей,Известен способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, включающий регулирование концентрации питательного субстрата, расхода воздуха и раствора минеральных солей в зависимости от изменения величины экономического коэффнцнечта использования субстрата 1, 11. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, включающий регулирование концентрации, подаваемогс субстра. та, расходов воздуха и раствора минеральных солей по величине экономи ческо,о коэффициента испс ьзования25 субстрата, который рассчитывают с учетом концентрации фурфурола н ок-симетилфурфурола в субстрате ( 2 .Недостатками известных способов является то, что в них при расчете зкономического коэффициента исполь. зования субстрата, который является основным показателем, по которому ве дут, управление процессом, не учитывают инерционность процесса.Поскольку экономический коэффициент является основным показателем,по изменению которого управляют всем процессом выращивания микроорганизмов, то, следовательно, от того насколько точно он будет отражать процесс, зависит качество управления и, как следствие этого, интенсивность процесса.Известно, что время выращивания (время пребывания) биомассы, например. кормовых дрожжей, составляет 4-4,5 ч. Экономический коэффициент использования субстрата (У) представляет собой в установившемся режиме отнсшение концентрации биомассы (С)к разности концентраций субстрата на входе (Свк) и на выходеСвоя)с учетом ингибирующих веществ. Подсчитанный по данным одновременного измерения входных и выходных параметров он не отражает действительного течения процесса, так как измеренная на выходе биомасса является результатом поступления в аппарат субстрата на протяженщ 6 неко 1002357торого периода, предшествовавшего измерениям, длительность которого зависит от инерционности процесса.Целью изобретения является повышение точности управления.цель достигается тем, что по спо собу автоматического управления процессом непрерывного выращивания. микроорганизмов, включающему регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов ноздуха и раствора мине ральных солей по величинеэкономического коэффициента использования субстрата, измеряют концентрацию питательного субстрата в нейтрализате, а определение величины экономического коэффициента использования субстрата осуществляют с учетом измеренной концентрации питательного субстрата.При осуществлении данного способа управления выполняют операции: периодически измеряют концентрацию биомассы на выходе из аппарата, концентрацию питательного субстрата на входе и выходе, концентрацию питательных веществ в нейтрализате,25Измеренные значения концентраций С и С сравнивают с заданными ограбИЫХничениями, которые на каждом заводе определены технологическим регламентом и, если они не выходят за пределы ограничений, рассчитывают экономи- О30 ческий коэффициент использования субстрата У , например, по ФормулеСИК 1 а СИХ +аЯ С ) -С ыХ 35где СИ, СК - концентрация питаЬХ фтельного субстратасоответственно навходе в аппарат и ннейтрализ ате, 4 ОКи - коэффициент, учитывающий концентрацию ингибирующих веществ в субстрате(Фурфурола, оксиметилфурфурола и др,);Си - концентрация биомассы на выходе из аппарата,С - концентрация ппта Отельного субстратаЬХна выходе аппарата,Ц О - постоянные коэффициенты, занисящие отинерционности процессаопределяются конкретно для каждогопроизводства (аА+а 2=1).Вычисленное значение У сравниваютсо значением 1 предыдущего определения и в зависимости от результатасравнения изменяют концентрацию подаваемого питательного субстрата, воздуха и раствора минеральных солей.При увеличении 3 увеличивают подачу 65 питательного субстрата, воздуха и минеральных солей.Все перечисленные операции, кромеизмерений концентраций, удобнее всегоосуществлять с применением комплексавычислительной техники,На чертеже приведена принципиальная схема устройства для осуществле-)ния предлагаемого способа управления.Через равные промежутки времени,продолжительность которых устанавливается в счетчике 1 времени, датчиками 2-5 измеряют соответственно концентрацию биомассы на выходе из аппарата, концентрацию питательных веществ на входе и выходе аппарата ин нейтрализате. Измеренные величиныпоступают в вычислительное устройствоб, гДе С и СИщх сРавниваютсЯ сзаданными ограничениями,. значениякоторых хранятся в блоке 7 памяти, Вслучае, если хотя бы одна из величинвыходит за пределы ограничений, сигнал поступает на исполнительный орган 8, который перекрывает выходдрожжевой .суспензии из аппарата.При выполнении ограничений в блокеб производится вычисление экономического коэффициента, например, по вышеприведенной формуле и полученныйрезультат заносится в блок 7 памяти.Вычисленное значение .У сравниваетсяс величиной 3 А предшествующего вычисления, которое хранится в блоке 7памяти. В случае увеличения или равенстна экономического коэффициентапо сравнению с предыдущим вычислением увеличивают концентрацию редуцирующих веществ, количестно минеральныхсолей и воздуха, поступающих н аппарат. При этом из блока б соответственно в задающие входы регуляторов9, 10 и 11 поступают соответствующиесигналы, В случае уменьшения У посравнению с 3 х, А нсе значения, поступающих в аппарат компонентов уменьшают до уровня предыдущего значения,при этом на регуляторы 9, 10 и 11подают соответствующие значения.С целью сокращения объема памятин блоке 7 хранятся только значениякоторые по истечении цикласчитываются как ЪРегулирование концентрации питательных веществ осуществляют контуром, состоящим из датчика 3 концентрации редуцирующих вещестнрегулятора 9 и исполнительного органа 12,расположенного на линии воды, поступающей на разбавление субстрата.Регулирование количества поступающих в аппарат минеральных солей про-.изводят контуром, состоящим из датчи-ка 13, регулятора 10 и исполнительного органа 14, установленного на линии минеральных солей.Регулирование расхода воздуха осуществляют контуром; состоящим из дат1002357 Формула изобретения Составитель Г. БогачеваТехред М,тепер Корректор М.1(оста актор О в Подписнокомитета СССРи открытийкая наб д. 4/5 Заказ 1728/1 Тираж 521 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 35, Москва, Ж, РаушфПате илиал чика 15 расхода, регулятора 11 и исполнительного органа 16.Уровень жидкости в аппарате поддерживают постоянным при помощи датчика 17 уровня, регулятора 18 и исполнительного органа 19, установленного на линии подачи питательного субстрата,Таким образом, предложенный способ позволяет уйравлять непрерывным культивированием микроорганизмов, поддерживая максимальное значение экономического коэффициента использования субстрата.Ввод величин концентраций С 6 и Се в вычислительное устройство б 35 может быть осуществлен по данным лабораторного анализа.Эффективность управления значительно возрастает по сравнению с известными способами управления благо- зО даря тому, что экономический коэффициент, по которому управляют процессом, рассчитанный предлагаеьнм способом, точнее отражает протекающий процесс, 25 Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, включающий регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов воздуха и раствора минеральных солей по величине экономического коэффициента использования субстрата, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, измеряют концентрацию питательного субстрата в нейтрализате, а определение величины экономического оэффициента использования субстрата осуществляют с учетом измеренной концентрации питательного субстрата в нейтрализатеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе