Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов

(5)5 С 12 0 3/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ изобретения - увеличение произности процесса выращиванияганизмов. Способ автоматуправления процессом выращивароорганизмов предусматриваетние подачи газовой смеси киметан, причем для данной концмикроорганизмов рассчитывают сние расходов растворенный кирастворенный метан и поддержисоотношение путем изменения повой смеси. 1 ил. водитель микроорического ния мик- изменеслород - ентрации оотношеслород - вают это дачи газокость 2 датчик 3 растворенного кислоро- ада, датчик 4 растворенного метана (растворенного газообразного углеводорода),датчик 5 концентрации биомассы микроорганизмов, аналого-цифровой преобразователь 6, арифметико-логический блок 7,электропневмоклапаны 8 и 9, дозирующиекислород и метан соответственно в буферную емкость 2,иаайАрифметико-логический блок 7 может Освыполнять функции подпрограммы, вхо- ( ддящей в состав программного обеспеченияуправляющей вычислительной машины (непоказана).Способ осущесО твляют следующим обра В ферментер 1 микроорганизмы и п вход ферментера 1 и непрерывно подают щую из газообразн тана) и кислород устанавливают датчи лорода ЯО 2, датчик тэна БСН 4датчик биомассы организмо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1405315, кл. С 12 0 3/00, 1987,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯМИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение может быть использованов микробиологическом производстве, Цель Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано при автоматическом управлении процессом выращивания микроорганизмов в ферментере.Цель изобретения - увеличение производительности процесса выращивания микроорганизмов.Максимальная производительность конкретного процесса культивирования, соответствующая максимальной удельной скорости роста /(м,с достигается при постоянстве удельной скорости роста р" -сопэ в пределах определенной области концентраций растворенных субстратов, Поэтому, предсказывая при каждом значении концентрации биомассы Х эту область концентраций и поддерживая ее путем доэирования субстратов, увеличивается производительность процесса выращивания микроорганизмов.На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов. Устройство содержит ферментатор 1, буферную емзагружают засевнывитательную среду, На 3 буферной емкости 2 ь газовую смесь, состояого углеводорода (меа, В ферментере 1 к 3 растворенного кис растворенного ме 5 концентрации Х в. Сигналы датчиков 3 -(5) 20 асн 4 Х,(3) 5 после преобразования в аналого-цифровом преобразователе б поступают в арифметико-логический блок 7. При отсутствии датчиков в арифметико-логический блок 7 могут вводиться данные лабораторного ана лиаа Х, Я 02 ЯСН 4Арифметико-логический блок 7 вычисляет удельную скорость роста микроорганизмов и изсистемы балансовыхуравнений (1 - 3) и уравнения кинетики роста (4)10 6 ЯО 2 Ф15(ЯО 2-ЯО 2) -СР 24 Х; (г)6 т 6 Ясн 4 3 фКсн 4 ( Ясн 4 Ясн 4 )61Ф 6 Я Я 02СН 4 46 т (К 1+ Я 02)(К 2+ Ясн 4) 25 где 1 - текущее время;К 02 - объемный коэффициент массопередачи кислорода из газовой фазы; 30Я 02 - равновесная концентрация кислорода в культуральной среде;Я 02 - концентрация растворенного кислорода в культуральной среде, соответст вующая процентному содержанию (парциальному давлению) кислорода в подаваемой газовой смеси;а 02 - стехиометрический коэффициентпо кислороду; 40Ксн 4 - объемный коэффициент массопередачи метана;Зсн 4- равновесная концентрация метана в культуральной среде;Ясн 4концентрация растворенного метана в культуральной среде, соответствующая процентному содержанию (парциальному давлению) метана в подаваемой газовой смеси; 50асн 4 - стехиометрический коэффициент по метану;Т - значение постоянного времени, характеризующего инерционность влияния Я 02 и Ясн 4 на изменение р; 55р, К 1, К 2 - кинетические константы;Значения кинетических и массообменных коэффициентов К 02, Ксн 4, а 2,а К 1, К 2 цп, Я 02, Ясн 4 заранее определяютФ 4и вводят в арифметико-логический блок 7.Для измеренных значений Х, Я 02 Ясн 4, арифметика-логический блок 7 вычисляют р. Затем арифметико-логический блок с помощью вычислительной процедуры находит Область Я 02 и Ясн 4 при которых и =сопят и формирует импульсы управления электропневмоклапанами 8 и 9, длительности которых равны соответственно Ясн 4 тсн 4 с, "ф ( ) Я 02 + ЯСН 4где то - длительность импульса, соответствующая 1 О единичной дозы Оо газового компонентаПри этом в буферную емкость 2 поступает газовая смесь в количествеОсм = 002 + бсн 4 = Оо(102 + Тсн 4) (7) в каждом периоде То дозирования.Для нахождения области концентраций растворенных метана и кислорода и выбора соотношений вычислительная процедура может использовать различные численные методы (двумерная последовательность равномерно распределенных случайных значений Я 02 и Ясн 4, метод полного перебора областей изменения Я 02 и Ясн 4 и др)В буферной емкости 2 газовая смесь выравнивается по объему и непрерывно подается в ферментатор 1.При изменении концентрации биомассы Х в арифметико-логическом блоке 7 определяется новое соотношение Ясь 4 . Я 02 по описанной процедуре и так продолжается до тех пор, пока концентрация микроор-ганизмов не достигнет заданного значения, после чего процесс выращивания микроорганизмов прекращается.Результаты уравнения культивирования производственной метанокисляющей культуры в среде с одинаковым начальным соотношением (67 метана и 33 кислорода) и одинаковой единичной дозой беэ применения и с применением данного способа показало, что при культивировании по предложенному способу выход биомассы эа 12 ч ферментации повысился в 2,4 раза.Формула изобретения Способ автоматического управленияпроцессом выращивания микроорганизмов, предусматривающий изменение по1634720 дачи газовой смеси кислород - метан, о т- считывают соотношение расходов раствол и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ренный кислород - растворенный метан и увеличения производительности, для дан-поддерживают это соотношение путем изной концентрации микроорганизмов рас- менения подачи газовой смеси,5Составитель Г.Богачева Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор Заказ 733 Тираж 356 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10