Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(46) 07.12.86. Бюл. Х 1 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ, Светлоярский завод по производству белково-витаминных концентратов й Новополоцкий завод по производству белково-витаминных концентратов им. 60-летияСССР (72) А,Ю, Винаров, И.И. Щамонов, В.З. Колодяжный; Р.Ф. Баум, В.П.Воронков, В Ю, Рябов, Г.А. Зверева, А,Н. Матвеев, А ф. Воловне Л.Г. Корниевский и В.Н. Ф (53) 663.1(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР У 560904, кл. С 12 С 1 3/00, 1974.Авторское свидетельство СССР У 662580, кл. С 12 (1 3/00, 1979.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕН 1 И ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и може быть использовано при автоматическом управлении процессом выращивания микроорганизмов. Изобретение направлено на повышение производительности процесса выращивания микроорганизмов в последовательно соединенных секциях ферментера и снижение , расхода солей и субстрата. В секциях 1 ферментера установленыконцентратомеры 2 для измерения суммарной концентрации минеральных солей. Концентратомером 4 на линии подачи раствора минеральных солей в секцию 1 оп1275044 ределяют суммарную концентрацию минеральных солей во входном потоке.Сравнение текущего и предыдущего значений концентрации минеральных солейв секциях с помощью логического устройства 6, а также суммарной концентрации минеральных солей во входномпотоке проводят периодически через0,1-2 ч. Полученное отношение концентраций поступает на блок 7 управления, выдающий корректирующие сигналына приборы 8 и 11, определяющие соотношение общих расходов минеральныхсолей и субстрата в секции 1. Расхо 1Изобретение относится к управлению биотехнологическими процессами и может быть использовано в микробиологической промышленности.Целью изобретения является повы- :5 шение производительности процесса выращивания микроорганизмов в последовательно соединенных секциях ферментера и снижение расходов солей и субстрата. 10На чертеже представлена схема, поясняющая способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов. Схема содержит секции 1 ферменте ра, соединенные последовательно, вкоторых установлены кондуктометрические концентратомеры 2 для определения суммарной концентрации минеральных солей, функционально связан- М ные с вторичными приборами 3. Кондуктометрический концентратомер 4 натрубопроводе подачи раствора минеральных солей в ферментер связан с)вторичным прибором 5, Выходы вторичных приборов 3 и 5 соединены .с входомлогического устройства 6, а выход последнего соединен с входом блока 7управления. Первый выход блока 7 управления связан через вторичный при- ЭО бор 8, с которым также связан расходомер 9 на трубопроводе подачи раствора минеральных солей в секцию 1,с исполнительным механизмом 10, второй выход блока 7 управления черезвторичный прибор 11, с которым также домер 9 измеряет расход раствора минеральных солей, .величину которогорегулируют исполнительным механизмом 10. Величину потока субстрата регулируют исполнительным механизмом 13.Регулирование расхода субстрата ираствора минеральных солей по секциям осуществляют, увеличивая поток,если разность текущего и предыдущегозначений концентрации минеральных солей в секции 1, отнесенная к концентрации минеральных солей в общем потоке, отрицательная, и уменьшая его,если разность положительная. 1 ил. 3связан расходомер 12 на трубопроводеподачи субстрата в секцию 1, - с исполнительным механизмом 13,Способ осуществляется следующимобразом.В секцию 1 ферментера двумя пото"ками подают субстрат и раствор минеральных солей, Кондуктометрическимиконцентратомерами 2 определяют суммарную концентрацию минеральных солей в секции 1, характеризующую производительность процесса ферментации.Кондуктометрическим концентратомером 4 определяют суммарную концентрацию минеральных с.олей в растворе,подаваемом в секцию 1 ферментера,Сигналы с концентратомеров 2 и 4 черезвторичные приборы 3 и 5 поступают налогическое устройство 6, где происходит сравнение текущего и предыдущего значений суммарных концентраций;минеральных солей в каждой секции сзаданной периодичностью и определениеотношения полученной разности значений к общему значению концентрацииминеральных солей в общем потоке раствора минеральных солей. Полученное отношение концентраций поступает наблок 7 управления, который выдаеткорректирующие сигналы на вторичные приборы 8 и 11, определяя соотношение потоков субстрата и раствора минеральных .солей в секцию 1 фер- ментера,Расходомер 9 измеряет расход раствора минеральных солей. Сигнал с расРазность Команда на исполнительные Секция текущего ипредыдущегозначений механизмы текущее 0,5210-0,02 10 Увеличивается 3 1275 ходомера 9 поступает также на вторичный прибор 8, где происходит его корректировка сигналом с блока 7 управления. Величину потока раствора ми,неральных солей регулируют исполнительным механизмом 10 по команде вторичного прибора 8 путем включения или выключения исполнительного механизма, увеличивая потоки, если разность текущего и предыдущего значе О ний концентрации минеральных солей в секции 1 ферментера, отнесенная к концентрации минеральных солей, отрицательная, и уменьшая потоки, если описанная разность положительнаяВеличину потока субстрата регулируют исполнительным механизмом 13 путем включения и выключения его по команде вторичного прибора 11, на 20 который также поступает сигнал с расЗначения концентрации,См/смУказанные значения поступают в логический блок, где происходит определение соотношения разности текущего и предыдущего значений концентраций минеральных солей и концентрации 40 минеральных солей в общем потоке. Результат вычисления поступает на блок управления, выдающий сигналы на исполнительные механизмы на линиях подачи растворов в секции 2, 4, 7 и 11,45 В результате реализации предлагаемого способа повышается производительность процесса на 4,8% и снижается расход раствора минеральных со лей и субстрата на 5,5%. Ф о р м у л а изобретения Способ автоматического управления 55 процессом выращивания микроорганизмов, предусматривающий регулирование расхода субстрата и раствора мине 044 4ходомера 12, На вторичный прибор 11 поступает также сигнал с блока 7 управления, корректирующий изменение величины потока субстрата пропорционально изменению потока раствора минеральных солей.П р и м е р. Ферментацию проводят в аппарате, имеющем 2 секций, объем аппарата 400 м , проток через аппарат 80 и /ч, расход субстрата 2 м /ч, расход общего потока минеральных солей 5 м"/ч.В секциях 2, 4, 7 и 11 установлены кондуктометрические концентратомеры погружнога типа с диапазоном измерения 10 - 10 См/см. Текущее и предыцущее значения концентраций минеральных солей измеряют с интервалом времени 10 мин.Результаты опытов приведены в таблице. ральных солей через определенные промежутки времени, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности процесса выращивания микроорганизмов в последовательно соединенных секциях ферментера и снижения расходов солей и субстрата, периодически определяют разность текущего и предыдущего значений концентрации минеральных солей в секциях, суммарную концентрацию минеральных солей во входном потоке, поддерживают постоянным соотношение общих расходов минеральных солей и субстрата путем перераспределения потоков по секциям ферментера, а регулирование расхода субстрата и раствора минеральных солей по секциям осуществляют в зависимости от равности текущего и предь 1 цущего значений концентрации минеральных солей с корректировкой по суммарной концентрации минеральных солей во входном потоке,