Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

(1% (П) ГОСУДАРСТВЕКНЬ(Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3596558/28-13(56) 1.Авторское свидетельствоСССР М 595372, кл. С 12 Я 3/00,1976,2. Авторское свидетельствоСССР М 881111, кл.С 05 О 27/00,1981 54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯМИКРООРГАНИЗМОВ, заключающийся в из. мерении концентрации питательного вещества в его растворе и регулировании уровня в аппарате подачей воды, концентрации питательного вещества в аппарате подачей раствора этого вещества и отвода дрожжевой суспензии из аппарата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения удельных норм расхода питательных веществ за счет улучшения качества регулирования концентрации питательного вещества в аппарате, определяют величину удельного потреб. ления питательного вещества в аппарате, а подачу раствора питательного вещества корректируют в зависимости от величины удельного потреблеС ния питательного вещества в аппарате.Изобретение относится к способамавтоматическогоуправления процессами выращивания микроорганизмов,например, кормовых дрожжей, и можетбыть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и химической промышленности,Известна система автоматическогоуправления процессом непрерывноговыращивания микроорганизмов, обеспечи.вающая регулирование концентрации питательных веществ н аппарате путемизменения расхода воды на разбавле"ние с коррекцией по концентрации поступающих н аппарат питательных веществ и по расходу этих неществ 1315Недостатком данного способа является то, что концентрация питательных веществ в аппарате поддерживается равной заданной величине лишьв том случае, когда удельное потребление питательных веществ в аппарате( т.е,потребление в единице обьеман единицу времени) явдяется постоянной величиной, однако н реальных ус,ловиях эта величина изменяется,иногда в дна раза,1Наиболее близким к предлагаемому является способ.автоматического управления процессом ныращинания микроорганизмов, заключающийся н измерении концентрации питательного вещества н его раствореи регулировании уровня в аппаратеподачей воды, концентрации мине-.рального сырья (питательного нещестна), в частности Р О, подачей раствора этого вещества в аппарат с коррекцией подачи в зависимости от концентрации биомассыв аппарате и отвода дрожжевой суспензии из аппарата 2Однако известный способ не учитывает взаимосвязь между концентрацией вещества в аппарате и удельнымего потреблением, что снижает качество регулиронания концентрациикомпонентов питания н аппарате,Целью изобретения является снижение удельных норм расхода питательных веществ за счет улучшениякачества регулирования концентрации питательных веществ в аппарате.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу автоматического управления процессом выращивания микроорганиэмон, заключающемуся в измерении концентрациипитательного нещества в его растворе и регулировании уровня н аппарате подачей воды, концентрации пи- . 60тательного нещестна в аппарате подачей раствора этого вещества и отвода дрожжевой суспенэии из аппарата, определяют величину удельногопотребления питательного вещества 65 в аппарате, а подачу раствора питательного вещества корректируют нзависимости от величины удельногопотребления питательного веществав аппарате,На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа автоматическогоуправления процессом выращиваниямикроорганизмов.В ферментатор 1 раздельнымипотоками по трубопроводам 2 и 3подаются соответственно вода и питательные вещества. Дрожжевая суспензия непрерывно откачивается из аппарата по трубопроводу 4,Контур регулирования уровня ваппарате включает в себя датчик 5уровня, регулятор 6 уровня и дополни.тельный механизм 7, установленный натрубопроводе 2 подачи воды,Контур регулирования расходадрожжевой суспензии включает н себядатчик 8 расхода дрожжевой суспензии,регулятор 9 и исполнительный механизм10,Контур регулирования расхода раствора питательного нещества включаетн себя датчик 11 расхода растворапитательного вещества, регулятор 12расхода раствора питательного вещества и исполнительный механизм13.Датчик 14 концентрации питательного вещества в ферментаторесвязан с блоком 15 определенияудельного потребления питательноговещества, второй - пятый входы кото.рого связаны с ныходами соответственно датчика 11 расхода растворапитательного вещества, датчика 16концентрации питательного вещества вего растворе, датчика 5 уровня идатчика 8 расхода дрожжевой суспензии. Выход блока 15 связан свходом блока 17 коррекции заданиярасхода раствора питательного вещества, выход которого связан свходом регулятора 12 расхода раствора питательного вещества. Второйвход блока 17 коррекции задания сня.зан с выходом датчика 14 концентрации питательного вещества в аппарате, а третий его вход связанс выходом блока 18 задания концентрации питательного вещества в ферментаторе.Устройство, реализующее данныйспособ управления, работает следующим образом.Контур Регулирования, .включающий датчик 5, регулятор 6 и исполнительный механизм 7, обеспечиваетрегулирование уровня культурнойжидкости в ферментаторе подачейводы,Контур регулирования, включающийдатчик 8, регулятор 9 и исполниЗаказ 6865/20 Тираж 521 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП фПатентф, г,ужгород, ул,Проектная, 4 тельный механизм 10, обеспечиваетрегулирование расхода дрожжевойсуспензии, откачиваемой из аппарата.Контур регулирования, включающий датчик 11, регулятор 12 и исполнительный механизм 13, обеспечиваетрегулирование расхода раствора питательного вещества, подаваемогов аппаратБлок 15 определения удельного 10потребления питательного веществаобеспечивает вычисление величиныудельного потребления питательноговещества в ферментаторе,Датчик 16 обеспечивает измерение концентрации питательного веще.ства в его растворе, подаваемомв аппарат.Блок 17 коррекции обеспечиваетрегулирование концентрации питательного вещества э ферментаторе путемнаправленного изменения заданий релятору 12 расхода раствора питательного вещества.Блок 18 задания обеспечивает25формирование задания по концентрациипитательного вещества в ферментаторедля выдачи уставки блоку 17 коррекции.Изменение, например увеличение,концентрации питательного веществав ферментаторе приводит к увеличению сигнала на выходе датчика 14,поступающего в блок 17 коррекции задания расхода, уменьшая при этомзначение сигнала на выходе блока 17,уменьшая тем самым значение задания регулятору 12, и по сигналу срегулятора 12, поступающему на исполнительный механизм 13, расходраствора питательного вещества умень шается до тех пор, пока концентра ция питательного вещества не станет равной заданному значению, устанавливаемому блоком 18 задания.При уменьшении концентрации питательного вещества в ферментаторе устройство работает аналогично, но в обратном порядке. Изменение, например величины удельного потребления питательного вещества, рассчитываемой на основании сигналов, поступающих с выходов датчиков 5,8,11,14 и 16, приводит к увеличению сигнала на выходе блока 15, увеличивая тем сайым значение сигнала коррекции, поступающего в блок 17, увеличивая при этом значение сигнала на выходе этого блока, увеличивая тем самым значение задания регулятору 12, и по сигналу с регулятора 12, поступающему на исполнительный механизм 13, расход раствора питательного вещества увеличивает до тех пор, пока расход раствора питательного вещества не станет соответствовать новому значению величины удельного потребления питательного вещества в ферментаторе, что, в конечном счете, обеспечивает сохранение значения концентрации питательного вещества в ферментаторе, равного заданному.При уменьшении величины удельного потребления питательного вещества в ферментаторе устройство работает аналогично, но э обратном порядке,В результате реализации данного способа автоматического управления улучшается качество регулирования концентрации питательного вещества в ферментаторе, что приводит к снижению удельных норм расхода питательных веществ до 5 - 10 .