Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе и устройство для его осуществления

О Л И С А Н И Е (ц 966673ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтсннкСоцналнстнчвсинкРвслублнн,(6 ) Дополнительное к авт, санд-ву(23) Приоритет 6 05 О 27/00 тееудеретеаевй кемнтет ССЕР. ае девам нзфбретенек и еткрмтнй(72) Авторы изобретения ВСЕСОИЗИИ 11ТЕНТНОХЦИЧЕСИя йНоЛ 10 ТЕА(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В БИОРЕАКТОРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1Изобретение относится к автоматизации управления процессом непрерывного выращи вания микроорганизмов, в частности прн биосинтезе дрожжей, и может быть использовано в других отраслях микробиологической про. мышленности.рИзвестен способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроор.ганизмов в биореакторе, предусматривающийрегулирование подачи питательного раствора в1 е зависимости от его расхода с коррекцией по концентрации и рН биомассы 1.Известно также устройство для осуществления данного способа, содержащее датчики. , расхода питательного раствора, концентрации15 и рН биомассы, регулятор стабилизации расхо. да питательного раствора с блоком задания,связанный с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи питательного раствора, и через блок коррекции с датчиком рН среды с биомассой 1.Недостатком этого способа и устройства является отсутствие связей между параметрами микробяосинтеэа в биореакторе я выходными параметрами продукта, поскольку одной из, важных связей является связь между концепт. рацией кислорода в среде и концентрацией бно. массы. Кроме того, на поглощение кислорода микроорганизмами большое влияние оказыва. ет давление в биореакторе и поэтому не учет связей между вышеуказанными параметрами уменьшает выход биомассы с единицы субстрата.Цель . изобретения - повышение . выхода биомассы.Укаэанная цель достигается тем, что соглас. ио способу автоматического управления про. цессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе,предусматривающем регулирование подачи питательного раствЬра в зависимости .от его расхода с коррекцией по концентрации биомассы и рН среды с биомассой, регулируют подачу кислорода на аэрацию по соотношению концентраций био. массы и растворенного кислорода с коррекци- ей по давлению в биореакторе.Устройство для автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроЖВыход регулятора 7 связан с исполнительным механизмом изменения расхода кислоро.да, Блок задания регулятора 7 через коррек 45тирующий блок 11 подключен к датчику давления воздуха в биореакторе.Устройство работает следующим образом,Расход,.питательного раствора регулируетсярегулятором 8, на вход которого поступаетсигнал от датчика 2 и корректирующие еигмлы на задание от датчика 5 концентрациибиомассы и датчика 6 рН среды с биомассой.Соотношение концентрация биомассы -концентрация растворенного кислорода регу.лируется регулятором 7 путем воздействия ффна клапан расхода кислорода, Задание регулятора 7 корректируется по величине сигналаот датчика 3 давления в биореакторе,1. Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореамторе предусматривающий ре. гулирование подачи питательного раствора в зависимости от его расхода с коррекцией по концентрации биомассы и рН среды с био. массой, отличающийся тем,что, с целью повышения выхода биомассы, регулируют подачу кислорода на азрацию по соотношению концентраций биомассы и растворен 396667организмов в биореакторе, содержащее датчики расхода питательного раствора и черезблок коррекции с датчиком рЯ среды с био.массой, снабжено датчиками растворенного кислорода и давления воздуха, установленными чв биореакторе, и регулятором соотношение.концентрации биомассы и растворенного кис.лорода, выход которого подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи воздуха в биореакторе, а вход - 10с датчиками концентрашш растворенного кисло.рода и биомассы непосредственно и с датчикомдавления через блок коррекции,На чертеже изображена принципиальная схе.ма устройства, реализующего предлагаемый 15способ,Устройство включает в себя биореактор 1датчик 2 расхода питательного раствора, датчик 3 давления воздуха в биореакторе, датчик 4 концентрации растворенного кислорода 20в биореакторе, датчик 5 концентрации биомассы, датчик б среды с биомассой, автомати.ческий регулятор 7 соотношения концентрациибиомассы - концентрации кислорода среды,автоматический регулятор 8 стабилизации рас. 2хода питательного раствора, корректирующиеблоки 9, 10 и 11 соответственно от датчиков5, 6 и 3.Расход питательного раствора измеряется датчиком 2, выход которого соединен с входом регу- Зплятора 8 расхода, выход последнего связан с исполнительным механизмом изменения расхода .питательного раствора. Вход блока заданиярегулятора 8 расхода связан через корректи.рующие блоки 9 и 10 с датчиками 5 и 6 концентрации биомассы и рН среды с биомассойсоответственно. Вход автоматического регуля.тора 7 соотношения (концентрации биомассы -концентрация кислорода среды) связан с датчиками 5 и 4 концентрации биомассы и кислорода среды. Увеличение или уменьшение концентрациибиомассы автоматически приводит к увеличению или уменьшению подачи кислорода вбиореактор.Увеличение или уменьшение концентрациибиомассы автоматически приводит к увеличе.нию или уменьшению подачи кислорода в био.реактор, Причем оптимальная величина соотношения межцу концентрацией биомассы и концентрацией растворенного кислорода корректируется по величине давления воздуха в биореакторе,Кроме того, в процессе выращивания мик.роорганизмов. автоматически поддерживаетсярасход питательного раствора с,коррекциейпо величине суммарного сигнала от измененияконцентрации биомассы и рН среды с биомассой; Поддержание процесса поглощения кис..порода в биореакторе в оптимальном режимепозволяет при прочих равных условиях новы.сить выход биомассы,Данный способ был опробован при выращи.ванин кормовых дрожжей на гидролизатахрастительного сырья, Установлено, что в условиях управляемости процесса по соотношениюконцентрация кислорода в биореакторе - концентрация биомассы выход дрожжей с единицыредуцирующих веществ (РВ) значительно выше,чем по способам, по которым не определяютотношение концентрации кислорода к концентрации микроорганизмов и не корректируютэту величину в ходе процесса по давлению вбиореакторе.В случае выращивания кормовых дрожжейна гидролизных средах наибольший. выходбиомассы с единицы основного сырья (РВ)по предлагаемому способу получается призначениях отношений концентраций биомассык концентрации растворенного кислорода вдиапазонах равных 300-600 г/г.Реализация устройства по предлагаемомуспособу дозволяет увеличить выход дрожжейс одного и того же количества субстрата болеечем 1,5 раза и соответственно снизить себестоимость продукта беэ дополнительных. затрат,Формула изобретения5 966673 6 Мого кислорода с коррекцией по давлению в растворенного кислорода и давления воздуха, био реакторе, установленными в бнореакторе, и регулятором2, Устройство для автоматического управле- соотнощения концентраций биомассы и растния процессом непрерывного вырапптвания мик воренного кислорода, выход которого подклюроорганизмов в биореакторе, содержащее дат чен к исполнительному механизму, установчики расхода питательного раствора, концепт- ленному на линии подачи воздуха в биореакрации и рН биомассы, регулятор стабилизации торе, а вход - с датчиками концентрации расхода питательного раствора с блоком за- растворенного кислорода и биомассы непосреддания, связанный с исполнительным механиз. ственно и с датчиком давления через блок мом, установленным на линии подачи питателькоррекции.ного раствора, й через блок коррекции с дат. Источники информации,чиком рН среды с биомассой, о т л и ч а - принятые во внимание при экспертизе 1 ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения 1, Авторское свидетельство СССР Юф 619511, выхода биомассы, оно снабженодатнпсами кл, С 12 Я.З/00, 1977.; Шекм Н. Кишту едак Тираж 914НИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иЗобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 о аказ 7843(