Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 3(51) С 0 00; С 12 03/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) Д. Э. Бярулис, Ю,-К.Ю. Станишкис, Л.-Р,А.Коцюс, И. И. Яницкас, Р. Ю. Симутис и Ю.1 Э.Базявичюс (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и Клайпедский целлюлозно-картонный завод (53) 663.1 (088,8)(56) 1. Авторское свидетельство ГССР Р 527472, кл. С 05 О 27/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР Р 903823, кл. С 05 0 27/00, 1980.64) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установГ ленным на линии подачи аммиачной воды, и с последовательно соединенными блоками .определения параметров автоколебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов, и исполнительный механизм, установленный на линии подачи питательных солей, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества управления, она снабжена последовательно соединенными блоками пилообразного сигнала, сравнения, усиления н преобразования, выход последнего подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи питательных солей, а выход блока определения скорости Я роста микроорганизмов посредством блока согласования связан с блоком сравнения , причем на линии подачи 1,итательных солей установлен дроссель.РаздеИзобретение относится к . медицинской технике, а именно к микробиологии, в частности к устройствам управления процессами ферментации и культивирования микроорганизмов. 5Известна система автоматическогоуправления процессом культивирования микроорганизмов, включающая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным устройством, установ О ленным на линии подачи аммиачной во" ды, и исполнительное устройство, установленное на линии подачи питательных солейНедостатком данной системы явля - 15 ется то, что она не обеспечивает требуемого качества управления подачей питательных солей в ферментер.Наиболее близкой к предлагаемой яв." ляется система автоматического уп равления процессом культивирования микроорганизмов, содержащая датчик рН,связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи аммнач ной воды, и с последовательно соединенными блоками определения параметров автоколебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов, и исполнительный механизм, установ ленный на линии подачи питательных солей, при этом вход блока определе" ния параметров автоколебаний рН подключен к регулятору рН, а выход блока определения скорости роста микроорганизмов через дополнительный регулятор связан с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи питательных солей 2.Недостатком такой системы являет ся то, что она не,обеспечивает требуемого качества управления, так как необходимо применение исполнительного .механизма с высоким классом точности, 45Цель изобретения - улучшение качества управления,Поставленная цель дОстигается тем, что система автоматического управления процессом культивирования 50 микроорганизмов, содержащая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи аммиачной воды и с последовательно соединенными 55 блоками определения параметров авто- колебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов и исполнительный механизм, установленный на линии подачи питательных солей, снабжена последовательно соединенными блоками пилообразного сигнала, сравнения, усиления и преобразования, выход последнего подключен к исполнительному механизму установленному на линии подачи питательных солей, а выход блока определения скорости роста микроорганизмов посредством блока согласования связан с блоком сравнения, причем на линии подачи питательных солей установлен дроссель.На фиг. 1 изображена структурная схема системы автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип получения управляющего сигнала с переменной длительностью импульса.Система работает следующиМ образомеВ ферментер 1 с постоянным напором подаются сусло, воздух, аммиачная вода и питательные соли. Система управления содержит датчик 2 рН,связанный через регулятор 3 рН с -исполнительвю механизмом 4, установленным ,на линии подачи аммиачной воды, исполнительный механизм 5 и дроссель 6, установленные на линии подачи питательных солей, блок 7 определения параметров аатокалебаний рН, блок 8 определения скорости роста микроорганизмов, блок 9 согласования , и последовательно соединенные блок 10 пилообразного сигнала, блок 11 сравнения, блок 12 усиления и блок 13 преобразования. Сигнал с датчика 2 рН куль-, туральной среды в ферментере 1 поступает ыа регулятор. 3 рН, который сравнивает заданное значение рН культу- ральной среды с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, управляющего подачей аммиачной воды в ферментер. В зависимости от зоны нечувствительности регулятора в системе появляются автоколебания рН культуральной среды с постоянной амплитудой, При этом скорость снижения рН культуральной среды пропорциональна скорости роста микроорганизма, а скорость увеличения рН культуральной среды пропорциональна разнице между скоростями подачи аммиачной воды и роста микроорганизма.В . блоке 7 определения параметроц1 автоколебаний рН культуральной среды определяются параметры автоколебаний продолжительность увеличения рН и снижения рИ культуральной среды. В блоке 8 по параметрам авто" колебаний определяется скорость ро ста микроорганизмов. Сигнал, про" порциональный скорости роста микроорганизмов, подается на блок 9 согласования, откуда, как задающий сигнал он подается на вход блока 11 О сравнения, формирующего сигнал управления для исполнительного механизма 5, установленного на линии подачи питательных солей. В блоке 10 пилообразного сигнала формируется 15 пилообразный сигнал, который также подается на вход блока 11 сравнения. На выходе получается импульсный сигнал, длительность импульсов которого изменяется в зависимости от 20 выходного сигнала блока согласования т.е. скорости роста микроорганизмов, На графике а Миг,2) представлен изменяющийся сигнал, пропорциональный скорости роста микроорганизмов 2пунктирной линиеф показан опорный сигнал). Он подается на вход блока сравнения, где сравнивается с сигналом пилообразной формы, который подается с блока 10 пилообразного сигна- З 0 1 ла (график б). Результирующий сигнал с переменной длительностью импульса (график в) с выхода блока 11 сравнения подается на блок 12 усиления, где усиливается по мощности и дальше подается на блок 13 преобразования, сигнал преобразуется в сигнал, подходящий для управления исполнительным.механизмом 5, установленньв на линии подачи питательных солей; 40 Таким образом, при поступлении им" пульсов управления полностью открывается исполнительное устройство и пн - тательные соли поступают в Ферментер. В перерывах между импульсами исполнительное устройство закрыто и подача питательных солей прекращается. Так как перепад давлений на дросселе, установленном на линии подачи питательных солей, величина постоянная, то величина расхода, когда исполнительный механизм открывается, определена пропускной способностью дросселя и поддерживается с требуемой точностью.Таким образом система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов осуществляет точное управление подачей питательных солей в ферментер в зависимости от скорости роста микроорганизмов и обеспечивает высокое качество управления.Для анализа преимуществ данной системы управления проведены экспери" ментальные исследования ее на полупроьывленном ферментере, Полученные результаты сравнивались с прототипом, принятым за базовый объект, и с типовым технологическим процессом, где подача питательных солей осуществляется вручную при помощи мерных емкостей и насоса.Проведенный анализ показал, что предлагаемая система управления обеспечивает высокое качество управления подачей питательных солей, облегчает труд аппаратчиков и повышает произврднтельность труда отделения подготовки питательных солей производства дрожжей, Применение системы управления улучшает показатели качества ве в среднем на 5,0-6,57. по сравне,нию с базовым объектом.,Лушникова Техред Л,Пилипенко Корректор И. Эрдейи ед сно 74 5 Филиал 1 ПШ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9463/51 ТиражВНИИПИ Государственнопо делам изобретени13035, Москва, У 1-35,о комитета СССРй и открытийРаушская наб., д