Способ автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 890375 Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик(5 )М. Кл, С 05 О 27/00 3 Ъеудврственный квинтет СССР ао делам изобретений и втнрытнй(5 Й) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ АЗРОБНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ Изобретение относится к автоматическому управлению процессом выращивания аэробных микроорганизмов и может быть использовано в производствах, основанных на микробиологическом синтезе.Известен способ автоматического уп" равления процессом выращивания микроорганизмов, заключающийся в подаче воздуха на аэрацию с коррекцией по1 О величине концентрации у глеки сло го газа в отходящих газах (11,Однако в способе не учитываются концентрация углекислого газа во входящем воздухе и скорость изменения15 концентрации углекислого газа во входящем и выходящем воздухе, вследствие чего подача воздуха не является оптимальной, а следовательно, уменьшается выход целевого продукта.Наиболее близким к изобретению является способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регу 2лирование расхода воздуха на аэрацию и измерение оазности концентрации углекислого газа во входящем и выходящем воздухе и стабилизацию температуры и давления в аппарате 21 .Недостаток известного способа заключается в невысокой эффективности управления подачей аэрирующего воздуха из-за отсутствия в нем управления по параметру, характеризующему интенсивность дыхания микроорганизмов - скорости выделения углекислого газа, цто приводит к снижению выхода целевого продукта.Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта.Поставленная цель достигается тем, цто согласно способу автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов, предусматривающем регулирование расхода воздуха на аэрацию, измерение разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящем воздухе и стабилизацию89037емпературы и давления в аппарате, определяют значение производной от разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящем воздухе, а регулирование расхода воздуха на аэрацию корректируют в зависимости ст значения производной.На чертеже представлена схема устройства, реализующая предлагаемый способ, 1 ОСхема содержит аппарат 1, датчик 2 давления в аппарате 1, связанный с регулятором 3 стабилизации давления в аппарате выход которого подключен к исполнительному механизму 4, датцик 5, измеряющий температуру в аппарате 1 и вязанный с регулятором 6, выход которого подключен к исполнительному механизму 7, газоанализаторы 8 и 9, служащие для измерения концентрации углекислого газа во входящем и выходящем из аппарата 1 воздухе соответственноо, выходы которых подключены к блоку 10 определения разности, связанному с блоком 11 дифференцирования, выход которого подклюцен к регулятору 12 производной разности концентраций углекислого газа, формирующегр величину коррекции регулятору 13 стабилизации расхода воздуха на аэрацию, измеряемого с помощью датчика 14, выход регулятора 13 подключен к исполнительному механизму 15.Функционирование схемы происходит следующи образом.Стабилизацию давления и температуры в аппарате 1 осуществляют с по- мощью регуляторов 3 и 6 и исполнительных механизмов 4 и 7, воздействующих на сброс отходящих из аппарата 1 газов и подачу воды на охлаждение. 40В начале процесса выращивания микроорганизмов интенсивность дыхания микроорганизмов невелика и концентрация углекислого газа в отходящих газах, измеряемая газоанализатором 9, 4 з постоянна, практически равна концен трации углекислого газа во входящем в аппарат 1 воздухе, измеряемой газоанализатором 8, Разность концентраций СО, при этом, измеряемая с по мощью блока 10, равна нулю и сигнал на выходе его, а также сигнал на выходе блока 11 дифференцирования и регулятора 12, формирующего величину коррекции регулятору 13, равен нулю. .у В данном случае осуществляется стабилизация расхода воздуха на аэрацию с помощью регулятора 13 и исполнитель 5 4ного механизма 15, установленного на линии входящего воздуха.По мере дальнейшего развития микроорганизмов вследствие повышения интенсивности дыхания происходит увеличение концентрации СО в выходящем воздухе, что воспринимается газоанализатором 9 и вызывает появление сигнала на выходе блока 10. Скорость изменения разности концентрации СО определяется блоком 11 дифференцирования и приводит к появлению сигнала на выходе регулятора 12, который Формирует величину сигнала, корректирующего задание регулятору 13 стабилизации расхода воздуха. Регулятор 13 с помощью исполнительного механизма 15 осуществляет увеличение подачи воздуха на аэрацию таким образом, цтобы концентрация СО в отходящих газах установилась постоянной, что свидетельствует об удовлетворении потребностей микроорганизмов в кислороде. В данном случае разность концентраций СО на выходе блока 10 не Равна нулю, но постоянна, а сигнал на выходе блока 11 дифференцирования принимает нулевое значение . и корректирующий сигнал с вйхода регулятора 12 на регулятор 13 не поступает, Дальнейшее повышение интенсивности дыхания вновь приводит к возрастанию СО в отходящих газах, что воспринимается газоанализатором 9 и приводит к изменению разности концентраций СО, определяемой с помощью блока 10 во входящем и выходящем из аппарата 1 воздухе, что вызывает появление сигнала на выходе блока 10 и сигнала, отлицного от нуля на выходе блока 11 дифференцирования. Выходной сигнал последнего поступает на регулятор 12, формирующий величину корректирующего сигнала регулятору 13, который изменяет подачу воздуха на аэраНию до появления нулевого сигнала на выходе блока 11 дифференцирования. Понижение интенсивности дыхания микроорганизмов по аналогии с рассмотренным выше, приводит к уменьше-. нию концентрации СО в отходящих газах и к появлению сигнала на выходе блока 10, изменение которого устанавливается. получением производной на выходе блока 11 дифференцирования, Формированчю корректирующего сигнала регулятору 13 стабилизации расхода воздуха на аэрацию и уменьшения последнего с помощью исполнительного меха5 8903 низма 15 до получения нулевого значения производной на выходе блока 11.Поддержание нулевого значения производной от разности концентраций СО во входящем и выходящем воздухе з путем изменения расхода на аэрацию обеспечивает условия для поддержания экстремума по интенсивности дыхания микроорганизмов.В результате реализации способа М обеспечиваются оптимальные условия жизнедеятельности микроорганизмов, что приводит к увеличению выхода целевого продукта по сравнению с известным способом на 1-1,53.Формула изобретенияСпособ автоматического управления процессом выращивания аэробных микро организмов, предусматривающий регулирование расхода воздуха на азрацию,измерение разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящемвоздухе и стабилизацию температуры идавления в аппарате, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода, определяют значение производной от разности концентраций углекислого газа во входящем и выходященвоздухе, а регулирование расхода воздуха на аэрацию корректируют в зависимости от значения производной. Йсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРй 602511, кл. С 12 В 1/08, 1978.2. Авторское свидетельство СССРУ 355213, кл. С 12 В 1/08.