Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

ю 76 э 347 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 311078 (21) 2702555/28-13 с присоединением заявки Но С 12 В 1/08 С 05 0 27/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и откр ыти й(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВИзобретение относится к системам управления процессами выращивания микроорганизмов, в частности процессом ферментации, и может быть использовано в микробиологической, пищевой и медицинской промышленности.Известна система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая контуры регулирования подачи воздуха, воды, питательной среды и температуры питательной среды (1) и 2,Известная система не позволяет эффективно вести процесс непрерывного выращивания микроорганизмов вслед ствие множества неучтенных возмущений, отклоняющих основные технологические параметры.Цель изобретения - оптимизация процесса. ОЭто достигается тем, что система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов снабжена датчиком тепловыделения, располагаемым в ферментере, дат чиком концентрации растворенного кислорода, датчиками температуры, устанавливаемыми соответственно на линиях подачи и отвода охлаждающей воды,. подачи воздуха и питательной среды, и 30 датчиками расхода, устанавливаемыми соответственно на линиях отвода охлаждающей воды и питательной среды. Все датчики связаны через вычислительный блок, блок сравнения и блок соотношения воздух-среда с исполнительными механизмами регуляторов подачи воздуха и питательной среды, а датчик концентрации растворенного кислорода подключен через другой блок сравнения к блоку сравнения соотношения воздух-среда.На чертеже представлена структур- . ная схема предлагаемой системы автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов.Система содержит контуры регулирования подачи питательной среды и воздуха и контур регулирования тепловыделения низа ферментера с коррекцией по концентрации растворенного кислорода.Контур регулирования подачи питательной среды состоит из датчика 1 расхода питательной среды, соединен" ного с регулятором 2, выход которого связан.с исполнительным механизмом Э.Контур регулирования подачи воз.духа включает датчик 4 расхода возду5 10 15 20 25 08Ядств Оь сьев хэ 6 сср ь х ++ СьрСьо,диевгде О,эх - количество тепла, воспри"нимаемого датчиком тепловыделения, ккал/мин;Ое. - расход воздуха (весовой),кг/мин;С - удельная теплоемкость воздуха, ккал/кг.град;дй - разность температуры низаколонны и температуры воэ"духа на входе в колонку,ОС.С - расход среды, кг/мин;СР . - удельная теплоемкость среды, ккал/кг град;д - разность температуры низаколонны и температуры среды на входе в колонку,бс;О - расход охлаждающей воды,кг/мин;- удельная теплоемкость охлаждающей воды,ккал/кг град;ас - разность температур водыдо охлаждающей рубашкии после нее,фС.Выход вычислительного блока 14соединен с первые блоком 15 сравнения, который воздействует на блок 16определения соотношения воздух-средаПоследний в зависимости от показанийдатчика 17 растворенного кислорода,установленного в средней части ферментера и связанного со вторым блоком 18 сравнения, воздействует на регуляторы 2 и 5 питательной среды ивоздуха соответственно.Система работает следующим образом.Результат обработки информации,отдатчиков 1,4,8,9,10,11,12 и. 13 поприведенной Формуле дает величинутепловыделения, обусловленного жизнеЗО 35 40 45 50 55 60 ха, выход которого соединен с регулятором 5, который замыкается на исполнительный механизм б.;Контур регулирования тепловыделения Ферментера состоит иэ датчика 7 тепловыделения, установленного в нижней части,ферментера, датчиков 8-12 температуры, расположенных соответственно в нижней части Ферментера, на линии отвода охлаждающей воды, подачи питательной среды, на линии подачи охлаждающей воды и воздуха,а также датчика 13 расхода на линии отвода охлаждающей воды.Датчики 8-12 температуры и датчики 1,4 и 13 расхода подключены к вычислительному блоку 14, который определяет тепловыделение, сопровождающее жизнедеятельность микроорганизмов (ккал/мин), по следующей формуле: деятельностью микроорганизмов, кохорая затем подается на блок 15, где сравнивается полученная величина с заданной, соответствукщей оптимальной работе Ферментера. Если имеется рассогласование, то сигнал подается на блок 16 определения соотношения воздух-среда. Этот блок воздействует на регуляторы 2 и 5, которые настраивают контуры регулирования расхода питательной среды и воздуха и переводят ферментер на новый режим работы.При отклонении концентрации растворенного кислорода от заданной блок 18 сравнения определяет величину рассогласования и пропорционально ей корректирует долю воздуха в соотношении воздух-среда, отрабатываемого блоком 16 определения соотношения воздух-среда.Применение предлагаемой системы автоматического управления процессом непрерывной ферментации позволяет вести процесс на оптимальных режимах, а это способствует повышению качества ферментации, следовательно, и производительности процесса.Формула изобретенияСистема автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая приборы для регулирования подачи воздуха, охлаждающей воды, питательнойсреды и температуры питательной среды, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью оптимизации процесса,она снабжена датчиком тепловыделения,располагаемым в ферментере, датчикомконцентрации растворенного кислорода,датчиками температуры, устанавливаемыми соответственно на линиях подачии отвода охлаждающей воды,. подачивоздуха и питательной среды, и датчиками расхода, устанавливаемыми соответственно на линиях отвода охлажцающей воды и питательной среды, приэтом все датчики связаны через вычислительный блок, блок сравнения и блоксоотношения воздух-среда с исполнительными механизмами регуляторов подачи воздуха и питательной среды, адатчик концентрации растворенногокислорода подключен через другой блоксравнения к блоку сравнения соотношения воздух-среда.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 527472, кл. С 12 В 1/08, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 461942, кл. С 12 О 13/00, 1969.Редактор А Ю. енко Заказ 6500/41 еССР илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 522ВНИИПИ Государпо делам нзо113035, Москва,Подпис твенного комитета ретений и открыти -35, Раушская наб