Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

,111 483426 Союз Советска Социалистических Республик(51) аявкиГосударственный комите Совета Министров ССС.09.75 ло делам изобретений и открытийписания 18.12.7 овани та опу 2) Авторы изобретения Э, Селга, У. Э. Виестур и М. стапсон 1) Заявит ститут микробиологии им, Августа Кирхенштей(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОя к микробиологичеможет быть испольаэробными процессаИзобретение относитсской промышленности изовано для управлениями ферментации.Известны системы управления аэробнойферментацией, содержащие блок определения разности между количеством кислородаво входящем воздухе и обработанных газах,компаратор, исполнительный механизм, установленный на линии подачи воздуха, испол Онительный механизм мешалки.Известная система предназначена дляуправления процессом культивирования микроорганизмов при постоянном парциальномдавлении растворенного кислорода в стадии 15накопления биомассы,Однако в стадии биосинтеза метаболитов ваппарате условия далеки от реакторов полного перемешивания и значения рО, по объему аппарата различны. В этих условиях регулирование процесса при постоянном рО, вопределенной точке может привести к избытку или недостатку кислорода. Это ухудшаетусловия культивирования и ингибированияпроцесса биосинтеза, а следовательно, уменьшается выход целевого продукта.Цель изобретения - улучшение условийкультивирования в стадии биосинтеза целевого продукта. Предлагаемая система снабжена блоками определения количества кислоро да, необходимого на эндогенное дыхание, для роста культуры и синтеза целевого продукта, и сумматором, при этом последний подключен к блокам определения количества кислорода и компаратору, вход которого соединен с блоком определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, а выход - одповременно с исполнительным механизмом мешалки и исполнительным механизмом, установленным на линии подачи воздуха.На чертеже изображена схема предлагаемой системы,Система включает ферментатор с линией подачи воздуха и мешалкой. На линии подачи воздуха установлены датчик 1 определения количества кислорода во входящем воздухе, а на линии выпуска отработанных газов - датчик 2 определения количества кислорода в отработанных газах. Оба датчика соединены с блоком 3 определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, В системе установлены датчик 4 определения концентрации биомассы, связанный с блоком 5 определения количества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, и блоком 6 определения количества кислорода, необходимого для роста биомассы; датчик 7 концентрации сиптезируемого целевого продукта, соединенный сблоком 8 определения количества кислорода, необходимого для синтеза целевого продукта. Блоки 5, 6 и 8 соединены с сумматором 9, определяющим общую потребность системы в кислороде. Выход сумматора 9 подключен к компаратору 10, к которому подключен также блок 3. Выход компаратора 10 соединен с исполнительным механизмом 11, расположенным на линии подачи воздуха, и исполнительным механизмом 12, соединенным с вариатором 13, изменяющим число оборотов мешалки 14.Система работает следующим образом, Сигнал с датчика 4 определения концентрации биомассы поступает на блоки 5 и 6. В блоке 5 определяют количество кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, при умножении концентрации биомассы на предварительно определенный для данной культуры коэффициент. В блоке 6 определяют удельную скорость роста биомассы, которую затем также умножают на предварительно определенный коэффициент; произведение определяет количество кислорода, необходимое для роста биомассы, Сигнал с датчика 7 поступает на блок 8, где определяют удельную скорость биосинтеза целевого продукта, а при умножении на коэффициент определяют количество кислорода, необходимое для биосинтеза. Сигналы с блоков 5, 6 и 8 поступают на сумматор 9, определяющий общую потребность в кислороде, С сумматора 9 сигнал поступает на компаратор 10, сравнивающий полученную общую потребность в кислороде с разностью между количеством кислорода во входящем воздухе и отработан. ных газах, полученную блоком 3. При превышении суммарной потребности в кислороде этой разности включают исполнительный механизм 11 на линии подачи воздуха, и концентрация кислорода увеличивается. Если потребность культуры в кислороде не удовлетворена, то включают исполнигельный механизм мешалки, и число оборотов мешалки 14 увеличивается. Если разность между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах превышает определенную суммарную потребность, исполнительный механизм 12 уменьшает число оборотов мешалки 14, а затем при необходимости включают исполнительный механизм 11 на линии пода чи воздуха, уменьшающий расход воздухаили концентрацию кислорода в нем. Если в процессе культивирования для биомассы наступает фаза отмирания, то расчет потребности системы в кислороде ведут по фактиче скому наличию биомассы.Производительность описываемой системыпри получении 1.-лизина повышается на 5- .8 Я).20 Предмет изобретенияСистема автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, содержащая блок определения разности между количеством кислорода во входящем воз духе и отработанных газах, компаратор, исполнительный механизм, установленный на линии подачи воздуха и исполнительный механизм мешалки, отл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения условий культивироз 0 вания, она снабжена блоками определенияколичества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, для роста культуры и синтеза продукта, и сумматором, при этом последний подключен к блокам определения коли чества кислорода и компаратору, вход которого соединен с блоком определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, а выход - одновременно с исполнительным меха низмом, установленным на линии подачи воздуха, и исполнительным механизмом мешалки.