Способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскихСоциалистическихРеспублик оо 959048(22) Заявлено 23.12. 80 (21) 3240110/28-13 с присоединением заявки МоС 05 0 27/00 Госуларственный комитет СССР по ледам изобретений н открытий(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗАИзобретение относится к бродильным производствам, а именно - к способам управления периодическими процессами культивирования микроорганизмов, и мо жет применяться для оперативного управления процессами биосинтеза антибиотиков, ферментов, аминокислот, а также в других бродильньх производствах. 10Известен способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающий периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости в ферменере Е 13 и С 21Однако этот способ не обеспечивает оптимальной производительности процесса из-эа чрезмерного увеличения продолжительности неактивных операций и преждевременного прекращения хорошо идущих операций.Целью изобретения является повышение производительности процесса периодического культивирования микроорганизмов.Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления периодическим процессом микробиоло 2гического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающему периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости и объема жидкости в ферментере, оптимальную длительность процесса определяют по равенству теку-. щей скорости накопления продукта ч определяемой в ходе Ферментации :после начала фазы биосинтеза,и средневзвешенной величины производительности данного ферментера Р, рассчитанной по формулеоВ 1. Ь,.нг(1)Тво игде Во - количество целевого продук 1та, выработанного на всехферментерах цеха за периодвремени, в течение которогопроведено 20-100 ферментаций;Т - длительность этого периода1времени; В;и В - количество целевого продукта, выработанного соответственно в 1-ом Ферментере за период времени, в течениекоторого проведено .20-100ферментаций в этом ферментере и на всех Ферментерахцеха за тот же период времени;И., 5и И - соответственно количество2ферментеров, пользовавшихсяв цехе в период времени Т 1и в период времени, эа кото"рый определяется выработкапродукта В 2,оПри этом для расчета текущей скорости накопления целевого продукта используется формулаЯ Ч-Я Чу:К К где Лк А, - значения концентрациицелевого продукта вкультуральной жидкостив момент времени Ски Ск, соответствующиеотборам проб из аппарата25Чи Ч - объем жидкости в ферментере в те же моменты времени.Для повышения точности расчета могутиспользоваться также формулы сглаживания экспериментальных данных и фор З 0мулы численного дифференцирования по3-5 точкам.Длительность промежутка времениТ и число ферментаций уточняетсядля конкретных процессов микробиологического синтеза с учетом воспроизводимости процесса и длительностиодной ферментации. Относительно большой промежуток времени, например год,служит для. того, чтобы надежно оценить различия в среднем выпуске продукта с каждого Ферментера цеха. Малый промежуток времени, включающийпримерно такое же число ферментаций,но уже на всех ферментерах цеха, например, месяц, служит для оценкиуровня производительности процессас учетом воздействия неконтролируемых изменений сырья, погоды, посевного материала и т,п. Факторов.Средневзвешенная величина оцениваетожидаемую производительность на1-ом ферментере с учетом текущегосостояния этих неконтролируемыхфакторов.На чертеже изображена блок-схемаустройства, реализующего данныйспособ,Устройство состоит из датчиков1 и 2 концентрации целевого продукта и объема культуральной жидкости, 60вычислительного блока 3, блока 4памяти, блока 5 сравнения и исполнительного механизма б на линии сливакультуральной жидкости из ферментера 7. Устройство работает следующим образом,Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают в вычислительный блок 3, перемножаются и полученное значение количества целевого продукта запоминается в блоке 4 памяти. Затем в вычислительном блоке 3 производится расчет сглаженных значений количества целевого продукта на основе. данных о предыдущих значениях этой величины, поступаю" щих из блока 4 памяти, рассчитывается скорость накопления целевого продукта ч и полученная величина передается в блок 5 сравнения, где сравнивается с заданным значением Р; . При выполнении условия ч = Р; подается сигнал, по которому открывается исполнительный механизм б и культуральная жидкость передается на обработку.1Проведен анализ 50 операций, в ходе которого сравнивали фактические результаты по производительности процесса биосинтеза окситетрациклина с результатами, получаемыми при применении. данного способа. Фактическая средняя производительность одного ферментера при этом составила 2,98 млрд.ед/ч, а ожидаемая производительность при использовании данного способа - 3,14 млрд.ед/ч Таким образом, применение данного способа позволяет увеличить производительность отделения ферментации на 5% по сравнению с фактической.формула изобретенияСпособ управления периодическим процессом, микробиологического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации,.предусматривающий периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости иобъема жидкости в ферментере, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительностипроцесса, оптимальную длительностьпроцесса определяют по равенствутекущей скорости накопления продукта ч , определяемой в ходе ферментации после начала фазы биосинтеэа,и средневзвешенной величины производительности данного ФерментераР, рассчитанной по формуле88,. МОТ,.8йгде ВО - количество целевого продукта, выработанного на всехФерментерах цеха за периодвремени, в течение которогопроведено 20-100 ферментаций;959048 5 . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 413654, кл, С 12 В 1/00, 1974.10 2. Федосеев К.Г. Процессы и аппараты биотехнологии в химико-фармацевтической промьыленности, М., "Медицина", 1969, с,1-10,Составитель Г. БогачеваГулько ТехредЛ.Пекарь Корректор О.Бил дактор 7015 64 Тираж 9 4 НИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и откры 13035, Москва, Ж, Раушская Подписно СССРийаб., д. 4 а Филиал ППП Патент , г. Уагород, ул. Проектная,Т - длительность этого периода времени; Ви Вц - количество целевого продук 2та, выработанного соответственно в 1-ом ферментереза период времени, в течение которого проведено 20100 ферментаций в этом ферментере и на всех ферментерах цеха за тот же периодвремени; 4 и И 1 - соответственно количество ферментеров, использовавгихся в цехе в период вре-мени Т и в период времени за который определяется выработка продукта В.о