Система автоматического управления циклическим процессом непрерывного культивирования микроорганизмов

(54) СИСТЕМА АВТО ЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИМ НОГО КУЛЬТИВИРОВА (57) Изобретение управления биотех цессами и может б на предприятиях м промышленности, и рывный технологич робиологического продукта. Целью и МАТИЧЕСКОГО УПРАВ- ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВ НИЯ МИКРООРГАНИЗМО относится к систем нологическими проыть использовано икробиологической спользующих непрееский процесс миксинтеза целевого зобретения являетс ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ снижение расхода подаваемого субстрата. Система содержит контур регулирования дробной подачи субстрата итехнические средства для определенияколичества кислорода, потребряемогодля микробиологического синтеза целевого продукта. По количеству потребленного кислорода при заранее известном количестве потребляемого субстрата судят об экономичности процесса.Подачу субстрата в ферментер осуществляют дискретными дозами, при этомв реальном масштабе времени посредством экстремального регулятора осуществляют поиск максимальной экономичности процесса путем управлениячастотой подаваемых доз. За счет син- Жхронизации процесса биосинтеза микро- руорганизмов дробной подачей субстрата ЫФболее рационально потребляется субстрат и увеличивается экономичностьпроцесса. 1 ил.Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к системам автоматического управле. ния процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, и может быть использовано при производстве кормовых дрожжей.Целью изобретения является снижение расхода подаваемого субстрата.При непрерывном культивировании микроорганизмов дробное введение субстрата позволяет синхронизировать процесс биосинтеза и более рационально использовать субстрат,что увеличивает, 15 экономичность процесса.На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления циклическим процессом непрерывного культивирования микроорганизмов показан только контур регулирования дробной подачи субстрата в ферментер и не показаны контуры регулирования подачи питательных солей, температуры, рН и рО культуральной среды), 25Система состоит из ферментера 1, контура регулирования дробной подачи субстрата, включающего датчик 2 расхода подаваемого субстрата, связанный через интегратор 3 расхода подаваемой дозы, и блок 4 сравнения с исполнительным механизмом 5, установленным на линии подачи субстрата в ферментер, и задатчик 6 дозы субстрата, подключенный к блоку 4 сравнения, последовательно соединенных датчика. 7 скорости потребления кислорода, дополнительного интегратора 8, экстремального регулятора 9, блока 10 сравнения и блока 11 синхронизации, при этом датчик 7 скорости потребления кислорода подключен к входу блока 10 сравнения, выход которого соединен с исполнительным механизмом 5, а выход блока 11 синхронизации подключен к дополнительному интеграто 45 ру 8.Система работает следующим образом.По сигналу блока 10 сравнения открывается исполнительный механизм 5, установленный на линии подачи субстрата в ферментере 1, и доза субстрата с заранее установленной скоростью подается на ферментер 1. Расход подаваемой дозы измеряется датчиком 2, сигнал которого подается на интегратор 3 расхода. Сигнал с выхода интегратора 3, пропорциональный количеству подаваемого субстрата, подается на блок 4 сравнения, в котором сравнивается с сигналом задатчика 6 дозысубстрата, 1(огда входные сигналы равны, блок 4 сравнения формирует управ" ляющий сигнал, по которому эакрывается исполнительный механизм 5 и осуществляется сброс интегратора 3. Величина дозы подаваемого субстрата задается задатчиком .6 и равна количеству субстрата, который потребляется микроорганизмами в течение одной генерации, во время стационарных оптимальных условий культивирования,Датчиком 7 измеряется скорость потребления кислорода микроорганизмами. Сигнал с датчика 7 подается на дополнительный интегратор 8, в котором подсчитывается количество кислорода, потребляемого микроорганизмами за заданный период времени. Сигнал свыхода дополнительного интегратора 8,пропорциональный количеству приростабиомассы, подается на экстремальныйрегулятор 9, который управляет работой блока 10 сравнения. В поеледнемсравнивается сигнал текущей скоростипотребления кислорода, который поступает от датчика 7, с сигналомзадания минимальной скорости потребления кислорода. При завершении утилизации поданной дозы субстрата сигнал скорости потребления кислородамикроорганизмами уменьшается и, когда оба входные сигналы сравняются,блок 10 сравнения формирует управляющий сигнал, который подается наисполнительный механизм 5 и на блок11 синхронизации. По этому сигналуоткрывается исполнительный механизм5, установленный на линии подачи субстрата, и начинается подача новойдозы, а блок 11 синхронизации управляет работой дополнительного интегратора 8 и задает период интегрирова"ния. После завершения периода интегрирования блок 11 синхронизации формирует сигнал, по которому сигналинтегральной суммы с выхода дополнительного интегратора 8 подается наэкстремальный регулятор 9 и осуществляется сброс этого интегратора, Экстремальный регулятор 9 осуществляетпоиск максимальной экономичности процесса путем коррекции сигнала задания минимальной скорости потреблениякислорода микроорганизмами,Составитель Г. Техред М.Дидык аче орректор С.Чер тор Н,Гунько 3 Тираж 520 Подписн ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, .Ж, Раушская наб., Заказ 6355/2 изводственно-полиграфическое предйриятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 14425Предлагаемая система обеспечивает рациональный режим дробной подачи субстрата, а также за счет синхронизации процесса биосинтеза дробной подачей субстрата более рационально потребляется субстрат, и экономичность процесса увеличивается в среднем на 7,5 по сравнению с известной. ф о р м у л а изобретения10 Система автоматического управления циклическим процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, содержащая контур регулирования пода чи питательного субстрата в ферментер, включающий датчик расхода питательного субстрата и исполнительный механизм, установленный на линии подачи субстрата в ферментер, блок синхронизации, интегратор и экстремальный регулятор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с:.целью снижения расхода подаваемого субстрата, она снабжена датчиком ско 51фрости потребления кислорода, дополнительным интегратором, задатчиком дозы подаваемого. субстрата и двумя блоками сравнения, входы первого из которых соединены с дополнительным интегратором и задатчиком дозы подаваемого субстрата, выходы подключены к исполнительному механизму, установленному на линии подачи субстрата, и дополнительному интегратору, а датчик скорости потребления кислорода, интегратор, экстремальный регулятор и второй блок сравнения соединены последовательно, при этом второй блок сравнения подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи субстрата, и блоку синхронизации, выход последнего соединен с интегратором, причем второй. выход датчика скорости потребления кислорода связан с вторым блоком сравнения, а датчик расхода питательного субстрата соединен с интегратором.