Система управления процессом выращивания микроорганизмов

рО П И С А- НИ Е (1)685688ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ Соеэ Советскнн Социаписткцесккн Рвспублик(51)М. Кл. С 12 В 1/10 Гасударственный квинтет СССР аа делам нзобретеннй в открытийДата опубликования описания 17,09,79(72) Авторы изобретения В. П. Панкратов, Э. И, Лежнев и Е. Е. Колодий Институт биологической физики АН СССР(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Изобретение относится к области микробиологии, в частности к технике управления процессом выращивания микроорганизмов,Известна система управления процессом выращивания микроорганизмов в устанонке, включающей сообщенные между со-.бой емкости, содержащая систему подачии отвода газа в сосуды для контактирова-ния его с культуральной жидкостью и перемещения ее из одного сосуда в другой, О.тОа также устройство для регулирования подачи и отвода газа в сосуды 11,Однако в этой системе отсутствует ре 15 гулирование параметров процесса культивирования.Наиболее близкой по технической сушности к изобретению является система управления процессом выращивания микроор 20 ганизмов в установке, включающей последовательно сообщенные между собой емкости с распределительными форсунками, содержашая воэдухораспределители, генераторы, связывающие между собой воздухораспределители, воздействующие на запорные приспособления патрубков ввода ивыводов газов 21,Недостатком этой системы является малая эффективность культивирования микроорганизмов, обусловленная невозможностью управления процессом при оптимизации по одному из параметров культивирования,Целью изобретения является повышение эффективности культивирования путемоптимизации процесса мвссопередачи.Цель достигается тем, что предлагаемая система снабжена регулятором давления, соединенным с пневмораспределителем,установленным в байпасной линии измерителем физико-химических параметров (р 0,рН, еН) и исполнительным механизмом,при этом вход последнего связан черезблок сравнейия с измерителем физико-химических параметров, а выход - с устройством управления пневмораспределителя ирегулятором давления,Предлагаемая система позволяет повысить эффективность культивирования эа счет создания оптимальных режимов культивирования при минимальных расходах питающих компонентов. На единицу выхода продукта расходуется в 3-5 раэ меньше питательных субстратов, например кислороде, по сравнению с прототипом. 3 6856Устройство управления пневмораспредеделителем содержит два преобразователядавления и блок коммутации, выход которого 11 одключен к пневмораспределителю,а вход через пороговые усилители связанс пневмопреобразователем давления,С целью поддержания в байпасной линии давления, равно атмосферному, онаснабжена двумя перистальтическими насосами. 10На чертеже представлена схема системы управления процессом выращивания микроорганизмов.Система содержит пневмораспределитель 1 с входным 2 и выходным 3 трубо проводами, устройство управления пневмораспределителем, состоящее из преобразователей 4 давления, пороговых усилителей5 с автоматической установкой порогасрабатывания и блока 6 коммутации, установку для культивирования микроорганизмов, включающую культивационные емкости 7, снабженные трубопроводами 8 собратными клапанами 9.Система содержит регулятор 10 давле ния, устанавливаемый в байпасной линии11 измеритель физико-химических параметров (р 0, рН, еН и т,д.),включающий измерительную кювету 12 с датчиком 13,усилителем 14 и регистратором 15, Ддя30поддержания в байпасной линии давленияравного атмосферному, установка снабжена двумя перистальтическими насосами 16,Система содержит также блок сравнения, состоящий иэ двух усилителей 17 сразными порогамп срабатывания и релейного элемента 18, привод, состоящий изкоммутатора шагового двигателя 20. Шаговый двигатель 20 механически связан40с регулятором 10 давления и пороговымиусилителями 5 блока управления пневмораснределителя 1,Система работает следующим образом,Перед началом работы культивационные45емкости 7 заполняют культуральной средой. Затем с помощью регулятора 10 давления и пневмораспределителя 1 в культивационные емкости подают давление которое регистрируется преобразователями 4давления. При достижении в одной иэ культивационных емкостей, например правой,заданного значения давления с соответствующего преобразователя 4 давления сиг-нал через усилитель 5 поступает на блок6 коммутации, который переключает пневмораспределитель 1, В результате культуральная среда по трубопроводу 8 перекачивается иэ правой емкости в левую,88 4При освобождении правой емкости опятьсрабатывает пневмораспредитель, и циклповторяется.Во время работы системы перистальтические насосы 16 постоянно перекачиваюткультуральную жидкость через измерительную кювету 12. С помощью установленныхв ней датчиков измеряют физико-химические параметры среды, например рО, рН,еН и т,д. В случае изменения параметров,например снижения уровня растворенногокислорода по сравнению с критическим,сигнал с датчиком 13 через пороговый усилитель 17, настроенный на заданный уровень, поступает на коммутатор 19, который включает шаговый двигатель 20,Шаговый двигатель 20 автоматическименяет установку как на регуляторе 10,так и на пороговых усилителях 5. Давление в трубопроводе 2 возрастает, что приводит к увеличению частоты переключенияпневморасрпеделителя 1. то в свою очередь увеличивает аарацию среды кислородом, его парциальное давление увеличивается и при достижении заданного значенияверхнего уровня растворенного кислородасрабатывает снова коммутатор 19, и шаговый двигатель отключается, Тем самымфиксируется уровень необходимого параметра, например р 02. С увеличением скоростипотребления кислорода микроорганизмамив процессе их жизнедеятельности давлениевоздуха увеличивается, а следовательно,увеличивается частота переключения пневмораспределителя, что приводит к соотвеФствуюшему увеличению аэрации среды. И,наоборот, с уменьшением скорости потребления кислорода микроорганизмами давление воздуха уменьшается, что приводит кснижению аэрации среды. Таким образомв Системе, поддерживается оптимальныйуровень по заданным параметрам, например растворенного кислорода,Формула изобретения 1. Система управления процессом выращивания микроорганизмов в установке,685688 включаюшей последовательно сообшенные между собой емкости с распределнтельны ми форсунками, содержашая пневмораспре.делитель с устройством управления, о тл и ч а ю ш а и с я тем, что, с целью 5 повышения эффективности культивирования путем оптимизации процесса массопереда чн, она снабжена регулятором давления, соединенным с пневмораспределвтелем,установленным в байпасной линия иэмеряте- о лем физико-химических параметров (рО, рН, еН) и исполнительным механнэмом, прн этом вход последнего связан через блок сравнения с измерителем фиэнко химических параметров, а выход - с устрой 5 ством управления пневмораспределителем и регулятором давления.2, Система по и. 1,о т л и ч а юш а я с я тем, что устройство управлеГ Ф нвя пневмораспределнтелем содержат два преобразователя давлення и блок коммутации, выход которого подключен к пневмораспределителю, а вход через пороговые усилители свивав с пневмопреобраеователем давления.3. Система по и. 1, о т л н ч а вш а я с я тем, что, с целью поддержания в байпасной инни давлення, равного атмосферному, она снабжена двумя перястальтическимн насосами. Источннкн ннформации, принятые вовниманне при экспертизе1. Авторское свидетельство по заявке% 2556464/28-13; кл. С 12 К 9/00,19.12.77,2. Авторское свидетельство СССРХф 362045, кл, С 12 В 1/10, 1971. ЦНИИПИ Заказ 5409/2Тираж 526 Подписное филиал ППП Патент,