Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов

(71) Воронежский тститут ологический инро Ъ МЮю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 527472, кл. С 12 Я 3/ОО, 1974.(54) СИСТЕМА АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение относится к микробиологической промыпленности, а именно к автоматическому управлению пцессом периодического культивирования микроорганизмов. Цель изобретения - экономия питательного субстрата за счет улучшения качества управления, Система автоматического управления процессом периодическогокультивирования микроорганизмов, состоящая из контуров стабилизации температуры, аэрации и кислотности культуральной среды, соединенных между собой блоков 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим, датчиков 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и в культуральной среде, исполнительных механизмов с регулирующими органами 22-24, установленных на линии подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культу- ральной среды, снабжена блоками 11 и 12 деления, связанными между собой программным 16 и управляющим 15 блоками, задатчиками 18 и 17 максимального значения экономического коэффи- . циента и концентрации биомассы засева. Выход последнего соединен с входом одного из блоков 11 деления, второй вход которого соединен с датчи- С ком 7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам 5, 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и136463 культуральной среде, выходы блоков 11 и 12 деления соединены с блоком 13 определения экономического коэффициента, а входы управляющего блока 15 связаны с блоком 14 сравнения и вторым блоком 12 деления,а второй выход подключен к исполнительному механизму, установленному на линии от 7бора культуральной среды. Причемпрограммный блок 16 соединен с задатчиком 18 максимального значениязкономического коэффициента и исполнительными механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды.1 ил.2засева связан с входом одного из блоков 11 деления, второй вход которого соединен с датчиком .7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и культуральной среде, выходы блоков 11 и 12 деления соединены с блоком 13 определения экономического коэффициента, а входы управляющего блока 15 связаны с блоком 14 сравнения и вторым блоком 12 деления, второй выход подключен к исполнительному механизму, установленному на линии отбора культуральнбй среды, причем программный блок 16 соединен с задатчиком 18 максимального значения экономического коэффициента и исполнительными механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, а программный блок связан с управляющим блоком,Система работает следующим образом,Сигнал от датчика 7 концентрации биомассы в культуральной жидкости поступает на вход одного из блоков 11 деления, на второй вход которого поступает значение концентрации засева с задатчика 17. Вычисленное значение разности концентраций поступает на один из входов блока 13 определения экономического коэффициента.От датчика 5 концентрации редуцирующих веществ в субстрате в начале каждого периода сигнал поступает на второй блок 12 деления, где сравнивается со значением концентрации редуцирующих веществ в культуральной 1Изобретение относится к микробиологической промыщленности, а именнок автоматическому управлению процессом периодического культивированиямикроорганизмов. 5Цель изобретения - экономия питательного субстрата за счет улучшениякачества управления,На чертеже представлена структурная схема системы автоматического уп равления процессом периодическогокультивирования микроорганизмов,Система содержит аппарат 1 длякультивирования микроорганизмов, датчики 2-7 соответственно температуры 15и кислотности культуральной средырасхода воздуха на аэрацию, концентрации редуцирующих веществ в субстрате и культуральной среде, концентрации биомассы в культуральной среде, 20регуляторы 8-10, блоки 11-16 деления,определения экономического коэффициента, сравнения предыдущего значенияэкономического коэффициента с последующим, управляющий и программныйзадатчики 17 и 18 концентрации биомассы засева и значения максимальновозможного экономического коэффициента, исполнительные механизмы с регулирующими органами 19-24, располо- З 0женные соответственно на линиях подачи охлаждающей и аммиачной воды; воздуха на аэрацию, субстрата, минеральных солей и линии слива культуральной.среды из аппарата 1. 35Блоки 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравненияпредшествующего значения экономического коэффициента с последующим соединением между собой, при этом выход 40задатчика 17 концентрации биомассысреде, значение которой в блок 12поступает от датчика 6. В начале каждого периода эти значения должныбыть равны. В дальнейшем на блок 12поступает только значение концентрации редуцирующих веществ в культуральной среде от датчика 6. Это значение поступает из блока 12 на второйвход блока 13, где происходит вычисление экономического коэффициента повыражениюС-С 1У щ ----ьгде С и С - концентрация биомассы 15в культуральной средеи концентрация биомассызасева, соответственно;С и С - концентрация редуцирующих веществ в субстрате 20и культуральной жидкости, соответственно.Сигнал, пропорциональный вычисленному значению экономического коэффициента, поступает на блок 14 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал,.пропорциональный максимально возможному значению экономического коэффициента для данной расымикроорганизмов с задатчика 18. В 30блоке 14 сравнения происходит сравнение вычисленного значения экономического коэффициента с предыдущим значением и с максимально возможным егозначением с одновременным запоминанием35вычисленного значения экономическогокоэффициента,Если вычисленное значение экономи-,ческого коэффициента больше предыдущего значения и меньше максимального 40возможного, то на выходе блока.14сравнения имеется ноль. Если вычисленное значение экономического коэффициента становится равным максимальному возможному значению, что характеризует достигнутую экономичностьпроцесса культивирования микроорганизмов, то на выходе блока 14 сравнения имеется единица, сигнал с блока14 сравнения через управляющий блок15 включает программный блок 16 навыполнение следующих операций: отбора определенной части культуральнойсреды из аппарата с помощьюисполнительного механизма с регулирующим органом 24, расположенного на линиислива культуральной среды, подачусубстрата и минеральных солей с помощью исполнительных механизмов с регулирующими органами 22 и 23, расположенных на линиях подачи в аппарат питательного субстрата и минеральных солей. Причем выполнение этих операций может произойти раньше по времени, предписанного технологическим регламентом,Если концентрация редуцирующих веществ в культуральной среде, измеряемая датчиком 6 концентрации, сигнал с которого поступает на блок 12 деления, становится близкой к нулю или меньше некоторого наперед заданного значения, что характеризует полное использование редуцирующих веществ в культуральной среде, то с второго выхода блока 12 деления сигнал поступает на управляющий блок 15, минуя блок 13 определения экономического коэффициента,так как нет смысла его вычисjять, ибо экономический коэффициент в этом случае теряет свой смысл. Управляющий блок 15 включает программный блок 16 на вычисление соответствующих операций: подачу питательного субстрата и минеральных солей, не ожидая времени, предписанного технологическим регламентом, и одновременно сигнал поступает на исполнительный механизм с регулирующим органом 24 на досрочный отбор части культуральной среды из аппарата 1.Периодичность и частота определения экономического коэффициента в блоке 13 определения экономического коэффициента и включение задатчика 18 максимально возможного значения экономического коэффициента осуществляется от программного блока 16.Изобретение позволяет экономить расход питательного субстрата за счет быстродействия системы на отсутствие редуцирующих веществ в культуральной среде, уменьшения колебательности переходного процесса и периода "угнетейного состояния микроорганизмов.11Формула изобретенияСистема автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов, содержащая контуры стабилизации температуры, аэрации и кислотности культуральной среды, включающие соответственно датчик измеряемого параметра, регулятор и исполнительный механизм, соединенные между собой блоки определения5 1364637 6экономического коэффициента и сравне- рого соединен с датчиком концентрации ния предшествующего значения экономи- биомассы в культуральной среде, вхоческого коэффициента с последующим ды другого блока деления подключены датчики концентрации редуцирующих ве- к датчикам концентрации редуцирующих6ществ в поступающем субстрате и в веществ в поступающем субстрате и культуральной среде, исполнительные культуральной среде, выходы блоков механизмы, установленные на линии по- деления соединены с блоком определедачи питательного субстрата, мине- ния экономического коэффициента, а ральных солей и отбора культуральной 0 входы управляющего блока связаны с среды, о т л и ч а ю щ а я с я тем, блоком сравнения и вторым блоком дечто, с целью экономии питательного ления, второй выход которого подклюсубстрата за счет улучшения качест- чен к исполнительному механизму, усва управления, она снабжена блокамитановленному на линии отбора культу- деления, связанными между собой прог ральной среды, причем программный раммным и управляющим блоками, задат- блок соединен с задатчиком максимальчиками максимального значения эконо- ного значения экономического коэффимического коэффициента и концентра- циента и исполнительными механизмами ции биомассы засева, выход последне- подачи питательного субстрата, минего соединен с первым входом одного 20 ральных солей и отбора культуральной из блоков деления, второй вход кото- среды.Составитель Г,Богачева Редактор Н.Бобкова ТехредЛ.Сердюкова Корректор М.ШарошиЗаказ 653920 Тираж 520 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Е, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4