Устройство для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

О П И С А Н И Е и 11 542765ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву 1) М. Кл.". 10 явлено 02.10,75 (21) 2178185 присоединением заявкиосударственныи комитет овета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(23) ПриоритетОпубликовано 15,01,77. БюллетеньДата опубликования описания 22.03.77 53) У 3.14,033.288,8) 72) Авторы изобрет В, Я, Бабкин, Р. ф, Баум, О, Б, Комаров, Э, И. Наумов и И. Н, Тарасовасесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯПРОЦЕССОМ КУЛЪТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ с выходом датчика концентраа последний и расходомер иа готового продукта посредствомблока соединены с шаговым , при этом датчик концентраи выход шагового оптимизатоы к входу селектора, выход кон с управляющим входом шаатора.изображено схематично предйство для автоматического упессом культивирования микроолока связан ции биомассы, линии отвода множительного оптимизатором цип биомассы ра присоединен торого соедпне гового оптимизНа чертеже лагаемоестро равления проц организмов,Изобретение относится к устройствам для автоматизации процессов культивирования микроорганизмов, предусматривающих раздельную подачу на вход ферментатора питательного субстрата и воды, и может быть использовано в микробиологической промышленности.Известны устройства для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов (1, 2.Ближайшим решением к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, содержащее датчик концентрации биомассы, контур регулирования уровня культуральной среды и регуляторы расхода на линиях подачи питательного субстрата и технической воды 21.Известное устройство не обеспечивает поддержания процесса культивирования на экстремальном уровне. С целью поддержания процесса культивирования на экстремальном уровне предлагаемое устройство снабжено шаговым оптимизатором, расходомером, установленным на линии готового продукта, селектором и датчиком концентрации питательного субстрата, выход которого через делительный блок соединен с регулятором расхода питательного субстрата, второй вход делительного Устройство содерн:ит датчик 1 концентрации биомассы, контур регулирования уровня культуральной среды, регуляторы 2 и 3 расхода на линиях питательного субстрата и технической воды, 1 паговый оптимизатор 4, установленный на линии готового продукта расходомер 5, селектор 6 и датчик 7 концентрации питательного субстрата. Контур регулирования уровня культуральной среды включает в себя датчик 8 уровня культуральной среды в ферментаторе 9 и регулятор 10 величины стока из ферментатора,Устройство содержит делительный и мнсжительныи блоки 11 и 12.Ферментатор 9 и исполнительные механиз мы 13, 14 и 15 на линиях подачи и расходаматериальных сред из ферментатора в комплект устройства не входят.Выход датчика 7 концентрации питательного субстрата через делительный блок 11 соединен с регулятором 2 расхода питатель ного субстрата, второй вход делительного блока 11 связан с выходом датчика 1 концентрации биомассы. Последний и расходомер 5 на линии готового продукта посредством множительного блока 12 соединены с шаговым 10 оптимизатором 4, при этом датчик 1 и выход оптимизатора 4 присоединены к входу селектора 6, выход которого соединен с управляющим входом оптимизатора 4.Устройство работает следующим образом. 15 Сигналы от датчиков 1 и 7 поступают на блок 11, сигнал на выходе которого пропор 5ционален соотношению - где- концентХрация питательного субстрата, Х - концент рация биомассы в культуральной среде.В регуляторе 2 на линии подачи питательного субстрата осуществляется сравнение этого сигнала с заданием (уставкой), и, в случае отклонения его от нормы, формируется сигнал 2 д управления на исполнительный механизм 13 на линии подачи питательного субстрата в ферментатор 9, При превышении величины5соотношения - значения уставки подача пиХ ЗО тательного субстрата уменьшается, а при5 уменьшении значения уставки соотношения -Х ниже нормы - увеличивается.Когда показателем качества выходного продукта процесса ферментации является не5соотношение - , а величина концентрации 5,Хто с помощью переключателя (не показан) от входа делительного блока 11 отключается выход датчика 1 концентрации биомассы и включается сигнал, эквивалентный единице концентрации биомассы. Задание уставки на регуляторе 2 расхода на линии питательного субстрата также соответственно изменяется. 4 Расходомер 5 служит для измерения величины стока Д из ферментатора.Сигнал с выхода множительного блока 12, пропорциональный величине производительности ферментатора (П=Д;(Х), поступает на шаговый оптимизатор 4, задающий значение уставки на регулятор 3 подачи технической воды.Величина рассогласования между значениями уставки и концентрации биомассы на управляющем входе отрабатывается исполнительным механизмом 14 на линии подачи технической воды в ферментатор.Шаговый оптимизатор 4 осуществляет выход процесса культивирования микроорганизмов в зону максимальной производительности60 путем направленного изменения уставок концентрации Х. Сущность работы шагового оптимизатора заключается в том, что на определенное время стаоилизируется заданное значение концентрации Х с помощью ре 1 улятора ;э, 1 ри этом оптимизатор 4 запоминает величину производительности ферментатора. 1 атем ша 1 овыи оптимизатор осуществляет шаг поиска, ири котором изменяет уставку концентрации с на постоянную величину в ш оптимизации.1 Ос,11 е стаоилизации нового значения концентрации л шаговый оптимизатор запоминает новое значение производительности и сравнивает его с предыдущим, причем, если последняя увеличилась, то следующии шаг поиска 1 изменение уставки) осуществляется в том же направлении, что и на предыдущем шаге, а если уменьшилась, то знак величины изменения уставки меняется на противоположный.1 ак как стаоилизация значения осуществляется не мгновенно после изменения уставки, то в устроиство введен селектор О переходного режима, которыи выдает сигнал разрешения на осуществление шага оптимизации после достижения текущего значения концентрации оиомассы величины уставки.Равенство входных и выходных материальных потоков ферментатора достигается введенным в устроиство контуром регулирования уровня, включающим датчик б и регулятор 10 уровняФорму ла изобретения1 строиство для автоматического управления процессом культивирования микроорган 11 змов, содержащее датчик концентрации оиомассы, контур регулирования уровня культуральноп среды и регуляторы расхода на линиях подачи питательного суострата и техническои воды, отличающееся тем, что, с целью поддержания процесса культивирования на экст 1)емальном уровне, Оно снаожено шаговым оптимизатором, расходомером, установленным на линни отвода готового продукта, селектором и датчиком концентрации питательного суострата, выход которого через делительный олок соединен с регулятором расхода питательного субстрата, второй вход делительного блока связан с выходом датчика концентрации биомассы, а последнии и расходомер на линии отвода готового продукта посредством множительного блока соединены с шаговым оптимизатором, при этом датчик концентрации биомассы и выход шагового оптимизатора присоединены к входу селектора, выход которого соединен с управляющим входом шагового оптимизатора.Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР 365373, М. Кл, С 12 Б 1/08, 1973.2. Лвторское свидетельство СССР412241,Кл С 12 В 1/08 1974,,;21 Й а Изд. М 1 ПИ Государственн по делам 113035, Москва5 Тира го комитета Совета зобретений и откры Ж, Раушская на с 589Министроий