Способ автоматического управления процессом культивирования дрожжей

(594 С 12 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ КОМ ЕТЕЛЬСТ АВ У 5,оектно-коерства пищСР ния,.то,струкой СС б. ельство 3/00, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Центральное прторское бюро Министпромьппленности КазС(54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОИ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ путем изменения подачуглеводного и минерального питао т л и ч а ю щ и й с я тем, чс целью повьппения выхода дрожжей,определяют прирост биомассы почасовому коэффициенту роста дрожжей, а изменение подачи углеводного и минерального питания осуществляют в зависимости от этогоприроста.Изобретение относится к пищевойпромьшгленности, а именно к способамавтоматического управления процессом культивирования микроорганизмов,и может быть использовано, например, при производстве дрожжей, вчастности хлебопекарных.Целью изобретения является гговышение выхода дрожжей путем изменения подачи углеводного и минерального питания в зависимости от предполагаемого прироста биомассы, который определяют по часовому коэфФициенту роста.На чертеже изображена блок-схемасистемы для автоматического управления процессом культивированиядрожжей.Процесс размножения дрожжей впроизводственных стационарных услониях происходит по постепенно затухающей кривой, удельный и суммарный прирост числа дрожжевых клеток заканчивается раньше, чем прирост биомассы и, кроме того, накоэффициент роста дрожжей оказываетвлияние множество Факторов: качество мелассы, конструкция и техническое состояние оборудования, активность засева, колебания температуры, рН среды, концентрация сахара и солей и пр. Почасовое измерение коэффициента роста дрожжей позволяет наиболее полно учесть всефакторы, влияющие на развитие клеток и с наибольшей точностью регулировать подачу питательной средыкак по количеству, так и по составуи концентрации питательных веществ,что, н свою очередь, позволяетповысить выход дрожжей,В параметрических системах в качестве параметров управления используют удельные скорости; скоростьроста биомассы, скорость потребления кислорода, азота, Фосфора,коэффициент дыхания и др.Для вычисления удельной скоростироста М. служит уравнение Ги АР л-р -Н - почасовой коэффициент.Дроста,г 1 Нд: тогда ц= 1 иН или г. =Нл 1 7 5 При условии, что время измеренияпостоянное, коэффициент почасовогороста находится в логарифмическойзависимости от удельной скоростироста.Коэффициент роста дрожжей определяют через определенные промежутки времени гутем деления полученного количества биомассы в чанев данный момент к предыдущему: 15 АС учетом разбавления или концентрации100 4 бд(Н -1)В- к=6 количество биомассы дрожжей н текущее время,количество биомассы нпредыдущий час;почасовой коэффициентроста дрожжей;эквивалент условного количества мелассы с содержанием сахара,содержание сахара в натуральной мелассе,расход мелассы в единицу 40Дг1Н 46 Х -С учетом изменения в динамике 20 роста накопление и этим самым увеличение биомассы в следующий моментсоставляетАД 9.А:А или Н А -д5Для подачи компонентов питательгой среды учитывают будущий приростбиомассы: А -А = Д прироста илиН 4Д 1 = А Е . (гг 1): Д прироста,А прироста при 100 Х-ном выходе 30 соответствует подаваемому питанию -тогца А (Н)= Ц, но с учетомвыхода дрожжей1209717 мулу 1 О ВНИИПИ Заказ 469/34 Тираж 490 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 К - коэффициент, учитывающийразбавление или концентрацию.Для подачи солей испольЗуют форСпособ осуществляют путем расчета и составления графиков почасового прироста дрожжей за весь цикл при разных засевах и скоростях роста и обеспечения этого прироста всеми компонентами питания - угле- водного и минерального.Система для управления процессом культивирования дрожжей состоит из датчика 1 накопления биомассы, датчика 2 уровня, блока 3 умножения, содержащего табло 4 блока ин дикации, блока 5 памяти, реле 6 времени, блока 7 определения почасового коэффициента роста, блока 8 определения прироста биомассы, датчиков 9-11 плотности или концентрации питательной среды, блоков 12-14 определения количества задачи компонентов, блоков 15-17 сравнения и регулирования, датчиков 18-20 расхода компонентов и исполнительных механизмов 21-23, установленных на линиях подачи питания, а также задатчика 24 выхода биомассы от использования субстрата.П р и м е р. Датчики 1 и 2 накопления биомассы и уровня подают сигналы в блок 3 умножения, после чего перемноженный результат, выражающий количество биомассы, фиксируется на табло 4 блока индикации. Одновременно сигнал поступает в блок 5 памяти и в блок 7 определения почасового коэффициента роста. В последнем сигнал обрабатывается по команде от реле 6 времени, контролирующего интервал между измерениями. Часовой коэффициент роста дрожжей определяется отношением количества биомассы в данное текущее время к количеству биомассы в предыдущее время - = н Из блока 7Асигнал поступает в блок 8 определения прироста биомассы. В этот же 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 блок поступает сигнал текущегозначения количества биомассы, гдепроизводится операция вычисленияприроста биомассы по формулеА ( Н - 1) = А прироста. Этому приросту соответствует подача такогоколичества питания, которое обеспечивает количество биомассы Ав снедующкч момент времени; В зависимости от качества и количества питательной среды, мелассы, аммонийных и фосфорсодержащихсолей, а также от генеративной активности меняется выход дрожжей,который задается задатчиком 24,и с учетом задаваемого выхода100(Ч -1)Ьразмноженный сигнал с блока 8 поступает в блоки12-14 определения количества задачикомпонентов. Далее с учетом коэффициентов, учитывающих плотностьмелассы и концентрации аммонийныхи фосфорсодержащих солей, определяемых датчиками 9-11, сигнал поступает на блоки 15-17 сравнения ирегулирования.Иа эти же блоки сигнал поступает в датчиков 18-20 расхода компонентов. Блоки сравнения и регулирования обрабатывают сигналы и выдают сигнал рассогласования наисполнительные механизмы 21-23,стоящие перед датчиками расхода налиниях подачи компонентов, которые,в свою очередь, открываются илизакрываются до тех пор, пока задаваемый расход и расход компонентовпо величине не будут равны. Послеэтого изменение подачи углеводногои минерального питания заканчиваютдо следующего изменения приростабиомассы,Изобретение обеспечивает повышение выхода дрожжей на 12 Ж путемнаилучшего постоянного учета факторов, влияющих на развитие клеток,и точного регулирования подачи питательной среды по количеству, составу и концентрации питательныхкомпонентов за счет корректирования хода культивирования в зави-.симости от состояния дрожжей и ихгенеративной способности.