Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

(584 С 12 3 ГОСУД ПО ДЕ СЕ(.щ уП ф Л:ГР".,- Йл. ф 1 "фЧяяяг;.р И 946/31-13 2,841,87. Бю(21) 382 (22) 24, (46) 23, (71) Вор ологически ежскик а ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, к втоматическому управлению процессомкультивирования микроорганизмов насреде, содержащей мелассу и азотосодержащие соли, и может быть использовано при управлении производствомдрожжей, в частности хлебопекарных,и направлено на повышение выхода биомассы. Система автоматического управления процессом снабжения датчиками6, 9, 11, 13 и 14 соответственнокон,80135381 О центрации кислорода в культуральнойсреде., рН, уровня культуральнойсреды в ферментере, расхода мелассыи азотсодержащих солей, регуляторами18, 22 и 23 подачи соответственновоздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, датчики 15 определения концентрации углеводсодержащихсубстратов в мелассе и исполнительными механизмами 21-23 соответственнона линиях подачи воздуха на аэреацию,аммиачной и охлаждающей воды. Приэтом с помощью блока 8 адаптивной модели определяют ожидаемую концентрацикультивируемых микроорганизмов и сравнивают это расчетное значение с текущимзначением. В зависимости от рассогласования стабилизируют соответственнорасходы воздуха на аэрацию, подачуаммиачной и охлаждающей воды или жеустанавливают новые значения расходавоздуха, подачи аммиачной и охлаждающей воды и корректируют задание регуляторов и программного блока 17. 1 ил.Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов на.) среде, содержащей мелассу и азотсодер- жащие соли, и может быть использовано при производстве дрожжей, в частности хлебопекарных,Цель изобретения - повышение выхода биомассы.На чертеже представлена структурная схема системы автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, 15Система автоматического управленияпроцессом культивирования микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсодержащие соли, включает ферментер 1, датчики 2 и 3 кон центрации кислорода, установленные на линии подачи воздуха в ферментер 1 и линии отработанных газов, блок 4 определения разности между измеренными величинами концентраций кислоро да в поступающем в ферментер воздухе и в отработанных газах, датчик 5 для определения количества воздуха, поступающего на аэрацию, датчик 6 концентрации кислорода в культуральной сре де, блок 7 для определения количества кислорода, необходимого для эндогенного дыхания микроорганизмов, блок 8 адаптивной модели, датчики 9-12 соответственно РН, температуры, УРов- Зб ня культуральной среды в ферментере и текущей концентрации биомассы, датчики 13-15 соответственно количества мелассы и концентраций азотсодержащих солей и углеводсодержащих субст ратов в мелассе, блок 16 обработки управляющих воздействий, программный блок 17, регуляторы 18-20 подачи соответственно воздуха на аэрацию, амамичной и охлаждающей воды, исполни В тельные механизмы 21-26, с регулирующими органами, расположенные соответственно на линиях подачи воздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, мелассы, азотсодержащих солей и линии слива, при этом входы блока 8 адаптивной модели связаны с датчиками 9, 10, 12, 14 и 15 соответственно РН, температуры, концентраций биомассы, азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе, датчиком 13 количества мелассы и блоком 7 определения количества кислорода, необходимого для эндогенного дыхания, а выход посредствомблока 16 отработки управляющих воздействий подключен к программномублоку 17 и регуляторам 19, 20 и 18,причем второй вход программного блока 17 связан с датчиком 11 уровня.Система работает следующим образом,Сигналы от Датчиков 2 и 3 поступают на входы блока 4, на выходе которого отрабатывается сигнал, пропорциональный разности концентраций кислорода во входящем в ферментер 1 воздухе и в отработанных газах, и этотсигнал поступает на первый вход блока7. На второй и третий входы блока 7поступает сигнал от датчика 5, пропорциональный количеству воздуха,поступающего на аэрацию, и датчика6, пропорциональный величине концентрации кислорода в культуральнойсреде, На выхоле блока 7 отрабатывается сигнал, пропорциональный количеству кислорода, необходимого дляэндогенного дыхания микроорганизмов,который поступает на один из входовблока 8 адаптивной модели. На другиевходы блока 8 поступают сигналы отдатчиков 9, 10, 12-15, пропорциональные соответственно текущим значениямРН, температуры культуральной среды,концентрации биомассы в ферментере,количества мелассы, концентрацийазотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе, В блоке8, основу которого составляет управляющая вычислительная машина, заранее задается математическая модельпроцесса культивирования микроорганизмов, учитывающая важнейшие параметры процесса. Получая информациюо текущих значениях параметров, блок8 в соответствии с заданным алгоритмом идентифицирует коэффициентыматематической модели, рассчитываетоптимальные значения управляющихпараметров и посредством блока 16 отработки управляющих воздействий корректирует программу блока 17 и зада -ния регуляторов 18-20 так, что в ферментере создаются условия, благоприятные для интенсивного процесса культивирования микроорганизмов. Сливкультуральной среды из ферментера 1осуществляется по команде программного блока 17,При реализации предлагаемой системы при введении коррекции на подачумелассы, азотсодержащих солей и ам1353810 Формула изобретения Составитель Г. БогачеваТехред Л.Сердюкова Корректор Г, Решетник Редактор Н. Гунько Заказ 5671/25 Тираж 500ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб д 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 миачной воды в ферментере может возникнуть ситуация, при которой уровень культуральной среды в ферментере достигнута верхнегопредельного значе 1 5 ния раньше, чем поступает команда от блока 17 на открытие линии слива. Поэтому в системе предусмотрен датчик 11 уровня, сигнал с которого поступает на управляющий вход программ ного блока 17, который выдает команду на исполнительный механизм 26 для слива определенного количества культуральной среды.Таким образом, предлагаемая систе ма автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов позволяет учитывать текущие значения основных технологических параметров процесса, качественный состав и коли чество мелассы и азотсодержащих солей и, тем самым, создавать благоприятные условия для культивирования микроорганизмов, повышая выход биомассы по сравнению сизвестной системой на 7-87,Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсодержащие соли, включающая датчики концентрации кислорода в поступающем в ферментер воздухе и в отработанных газах, соединенные с блоком определения разности между измеренными величинами, датчики температуры культуральной жидкости, концентраций биомассы, установленные в ферментере, и датчик количествавоздуха, поступающего на аэрацию,блок определения количества кислорода, необходимого для эндогенного дыхания, один из входов которого соединен с блоком определения разности,а другой - с датчиком количествавоздуха, поступающего на аэрацию,блок обработки управляющих воздействий и исполнительные механизмы, установленные на линиях подачи мелассы,азотсодержащих солей и воздуха, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения выхода биомассы,онаснабжена датчиками уровня, рН и концентрации кислорода в культуральнойсреде, датчиками количества мелассыи концентраций углеродсодержащих субстратов в мелассе и азотсодержащихсолей, блоком адаптивной модели,программным блоком, регуляторами подачи аммиачной и охлаждающей воды,соединенные с соответствующими исполнительными механизмами, при этом входы адаптивной модели связаны с датчиками рН, температуры, концентрацийбиомассы, азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе,датчиком количества мелассы и блокомопределения разности, а выход посредством блока отработки управляющихвоздействий подключен к программномублоку и регулятором подачи аммиачнойи охлаждающей воды и воздуха на аэрацию, причем второй вход программногоблока связан с датчиком уровня, а выходы - с исполнительными механизмами,установленными на линиях слива, подачи азотсодержащих солей и мелассы.