Способ автоматического управления процессом брожения

(4 б) и ки (5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ ИЗ 3833708/28-1302.01.8530.01,87. Бюл. Ф 4Каунасский политехнический инс им. Антанаса Снечкуса М.З.Милашаускас, Ю.К.Ю.СтанишР.Ю.Симутис и В.А.Жалкаускас 663.132(088.8)Авторское свидетельство СССР 961, кл. С 12 ( 3/00, 1972.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛНИЯ ПРОЦЕССОМ БРОЖЕНИЯ(56) Изобретение относится к микробиологии и направлено на повьппение выхода целевого продукта путем регулирования температуры брожения в ферментере. Измеряют скорость выделенияуглекислого газа, скорость потребления азота микроорганизмами (М), оптическую плотность культуральной среды.По величине потребления азота М определяют окончание ЛАГ-фазы роста М.Температуру броаения в ферментере регулируют по окончании ЛАГ-фазы ростаМ по максимальному соотношению удельной скорости роста М и удельной скорости выделения целевого продукта,определяемому по расчетной формуле.1 ил.1 12866Изобретение относится к бродильнойпромышленности, а именно к производству спирта из крахмалистого сырья,и частично может быть использовано впроизводстве спирта из других видовсырья.Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта,.Сущность изобретения заключаетсяв следующем. 10В течение процесса биосинтеза скорость вьделения углекислого газа,связанная с синтезом биомассы и продукта, определяется соотношениема, =к,рх+к," (1) 15где Х - концентрация микроорганизмов;- часть выделяющегося углекиссо,слого газа из ферментера,связанная с синтезом продукта и биомассы;КК - коэффициенты пропорциональности.Когда в ферментере накапливаетсябольшое количество биомассы, что ха 25рактерно для периодических процессовброжения и непрерывных процессов брожения с малой скоростью разбавления,увеличивается часть вьделяющегося,углекислого газа, связанного с жизне- З 0деятельностью микроорганизмов асо72)где К - коэффициент пропорциональ 3ностиас ,к в часть вьДелЯюЩегосЯ Углекис 2лого газа, связанного с жизнедеятельностью микроорганизмов.Если во время ферементации определять оптическую плотность (ОП) культуральной среды в ферментере, тогдаасо, можно определять из выражения(3)асо,к =К О, (3) где К - коэффициент иропорциональноЪсти.Суммарное вьделение углекислого га.за из ферментера, таким образом, определяется из выражения (4)а =асо+асо,=К рХ+К,Х+50+К (4)Скорость роста микроорганизмов пропорциональна скорости потребления азота микроорганизмамиан, =КК (5) 55 где К - коэффициент пропорциональности.Из уравнения (4) и (5) получаем:(6) где К Кт КЭ коэффициенты пропорциональности, определяемые из соотношений Система работает следующим образом.Сигнал от датчика 2 рН культуральной среды подается на регулятор 3 рН культуральной среды, который сравнивает заданное значение рН в ферментере с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, изменяющего подачу буферного агента в ферментер. Скорость подачи буферного агента измеряют блоком 5 измерения расхода буферного агента, сигнал которого подается в блок 8 определения окончания лаг-фазы роста микроорганизмов. В блоке 8 во время ферментации определяют скорость роста микроорганизмов из следующей зависимости: К(г ) К(к) К(к) К К К, Кэ КК = К = КИспользуя измеряемые величиныа со , а н и ОП, соотношение/р определяют по уравнению (б) и по его величине осуществляют регулирование температуры брожения в ферментере такимобразом, чтобы соотношение/1 быломаксимальным,На чертеже изображена система, реализующая предлагаемый способ.Система состоит из ферментера 1,контура регулирования рН культуральнойсреды в ферментере, включающего датчик 2 рН культуральной среды, которыйсвязан через регулятор 3 рН с исполнительным механизмом 4, установленнымна линии подачи буферного агента, контура регулирования температуры в ферментере, содержащего блок 5 измерениярасхода буферного агента, блок 6 измерения скорости вьделения углекислогогаза в процессе микробиологическогосинтеза, блок 7 определения оптическойплотности культуральной среды в ферментере, блок 8 определения окончаниялаг-фазы роста микроорганизмов, блок9 определения соотношения, экстремальный регулятор 10 температуры брожения в Ферментере, который связан сисполнительным механизмом 11, установленным на линииподачи охлаждающейводы,з 12866 скорость роста микроорганизмов в момент времеконцентрация микроорганизмов в момент времени концентрация микроорганизмов в момент времени кеинтервал времени между Ю измерениями. где рХ(1 ) Х Когда 1 ЦХ(й) превышает заранее заданную величину А, блок 8 выдает сиг-, нал на блок 9 определения соотношения 15 и начинает управление температурного режима в ферментере. В то же время блоком 6 измерения скорости выделения углекислого газа 20 измеряют скорость вьщеления углекислого газа из ферментера и блоком 7 определения оптической плотности культуральной среды измеряют оптическую плотность культуральной среды. Сигна-лы из блоков 6 и 7 измерения соответственно подают на блок 9 определения соотношения, в котором формируют сигнал, пропорциональный соотношению удельной скорости выделения целевого ЗО продукта с удельной скоростью роста микроорганизмов, который поступает в экстремальный регулятор 10 температуры брожения в ферментере, который формирует сигнал для исполнительного 35 механизма 11, установленного на линии подачи охлаждающей воды. 27Формула изобретения Способ автоматического управления процессом брожения, включающий регулирование температуры брожения в ферментере, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, дополнительно измеряют скорость выделения углекислого газа, выделяющегося из ферментера, скорость потребления азота микроорганизмами в ферментере, оптическую плотность культуральной среды и определяют окончание ЛАГ-фазы роста микроорганизмов путем; сравнения скорости потребления азота микроорганизмами с заданной, а регулирование температуры брожения производят по окончании ЛАГ-фазы роста микроорганизмов таким образом, чтобы максимизировать соотношение, определяемое из следующей зависимости:Оса,я- О и(ц - К ач,юъ К КЕн го, з где р - удельная скорость роста микроорганизмов;- удельная скорость выделенияцелевого продукта;Я- скорость выделения углекислого газа;- скорость потребления азотамикроорганизмами;О % - оптическая плотность культуральной среды в ферментере;К,К,К э - коэффициенты пропорциональности.1286627 Редакт орв 4/5 Про одственно-полиграфическое предприятие, г. Уж ул. Проектн 7684/26 ВНИИПИ по д 113035, оставитель В.Новиковехред Л.СердюковаКорректор Т.Ко Тираж 500 ПодписнГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д