Способ автоматического управления полупериодическим процессом выращивания аэробных микроорганизмов

(50 4 С 12 3/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса(56) Вгацп В, Р 1 екдЬ 1 о ВдогесЬпо 1 одса 1 Епрдпеег).п - Ргодцсг дпГогспаг.оп В 10 БТАТ Е Рекламно-информационный проспект фирмы, 1982, с. 16,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПЕРИОЛИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ АЭРОБНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение относится к автоматическому управлению процессом выращивания аэробных микроорганизмов иможет быть использовано на предприяЯО 1370140 А ) тиях микробиологической промышленности, например, при производстве биомассы микроорганизмов, Цель изобретения - повышение выхода биомассы.Способ автоматического управления полупериодическим процессом выращивания микроорганизмов ЕвсЬегьсЬа со)1и Рзеис)ошопаз рагуда основан на стабилизации на определенной величинепеременных процессов - рН, температуры, оборотов мешалки, растворенногокислорода в среде, и осуществленииподпитки субстратом на основе расходавоздуха при учете объема культуральной среды, поступающего на аэрацию.Причем подпитку субстратом при учетеобъема культуральной среды осуществляют таким образом, чтобы дебет воздуха в ходе подпитки принимал экстремальное значение в виде максимума,1 ил.1370140 среды, связанный через регулятор 3рН с исполнительным механизмом 4,установленным на линии подачи буферного агента, контура стабилизации температуры культуральной среды в ферментере, включающего датчик 5 температуры культуральной среды, связанный через регулятор 6 температуры культуральной среды в ферментере с,исполнительным механизмом 7, установ 10 ленным на линии подачи охлаждающейводы, контур стабилизации оборотовмешалки, включающий датчик 8 оборотов15 мешалки, регулятор 9 оборотов мешалки, связанный с приводом 10 мешалки,контур стабилизации концентрации растворенного кислорода культуральнойсреды, включающий датчик 11 растворенного кислорода, связанный черезрегулятор 12 растворенного кислорода с исполнительным механизмом 13, установленным на линии подачи воздуха,контур регулирования подачи подпитывающего субстрата в ферментер, включающего измерительный элемент 14 расхода воздуха, поступающего на аэрацию, связанный через экстремальный регулятор 15 с исполнительным механизмом 16, установленным на линии подачи подпитывающего субстрата в ферментер к датчика 17 объема культуральной среды, подключенного к экстремальному регулятору 15.Система работает следующим образом,Сигнал с датчика 2 рН культуральной среды в ферментер 1 подается 45 воды в ферментер, Сигнал от датчика 8 оборотов мешалки поступает на регулятор 9 оборотов мешалки, который сравнивает заданное значение с текущим и формирует сигнал для привода 50 55 Изобретение относится к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов и можетбыть использовано на предприятияхмикробиологической промышленности,например, при производстве биомассымикроорган эмов.Цель изобретения - повышение выхода биомассы,Способ автоматического управленияполупериодическим процессом выращивания аэробных микроорганизмов заключается в следующем,В процессе культивирования микроорганизмов расход воздуха во времяферментации Я при постоянных оборотах мешалки Я, диаметре ферментераР пропорционален скорости роста микроорганизмов р,Х, концентрации микроорганизмов Х и объему среды в Аерментере,Во время ферментации при исчерпании источника углеводов (субстрата)резко падает скорость роста микроорганизмов, Тем самым при стабилизированной величине растворенного кислорода за счет изменения расхода воздуха, поступающего на аэрацию, резкопадает дебит воздуха, необходимыйдля поддержания заданной величинырастворенного кислорода, так как поступающий воздух используется лишьдля поддержания жизнедеятельностимикроорганизмов. В случае исчерпанияисточника углеводов до определеннойстепени следует лимитация микроорганизмов субстратом .и процесс выращивания микроорганизмов прекращается,что влечет за собой необоснованные затраты времени, расходуемого для выхода из режима ингибиции. Изменяетсясвойство культуры и тем самым уменьшается выход по биомассе,При культивировании микроорганизмов известен случай, когда начинаетсяингибиция субстратом. Во время ингибиции субстратом резко падает скорость роста микроорганизмов, что влечет эа собой описанные последствия,На чертеже изображена система,реализующая способ автоматическогоуправления полупериодическим процессом выращивания аэробных микроорганизмов,Система состоит из промышленногоферментера 1, контура стабилизациирН культуральной среды в ферментере,включающего датчик 2 рН культуральной 20 25 30 35 40 на регулятор 3 рН, который сравнива-ет заданное значение с текущим и формирует сигнал для исполнительногомеханизма 4, изменяющего подачу буферного агента в ферментер 1, Сигналот датчика 5 температуры подается на регулятор 6 температуры культуральной среды, который сравнивает заданное значение с текущим и формируетсигнал для исполнительного механизма7, изменяющего подачу охлаждающей 10 мешалки. Сигнал с датчика 11 растворенного кислорода культуральнойсреды поступает на регулятор 12 растворенного кислорода, который сравнивает заданное значение с текущим из 1 З 701 формирует сигнал для исполнительного механизма 13, изменяющего дебет воздуха, поступающего на аэрацию в ферментер 1, Дебет воздуха, поступающего на аэрацию, измеряется датчиком 14 расхода воздуха и подается на экстремальный регулятор 15, который при учете сигнала, поступающего от датчика 17 объема культуральной среды, представляющего собой. тенэометрический датчик с цепочкой КС на выходе датчика для фильтрации частоты вибраций мешалки, формирует управляющий сигнал на исполнительный механизм 1 б, 15 изменяющий подачу подпитывающего субстрата в ферментер. При этом сигнал управления в экстремальном регуляторе 15 определяется таким образом, что сигнал от датчика 14 расхода воздуха 2 О при учете сигнала от датчика 17 объе" ма культуральной среды во время подпитки принимал экстремальное значение в виде максимума.25Данная система испытана на ферментационной установке В 1 овгас Е при полупериодическом культивировании микроорганизмов ЕвсЬег 1 сЬ 1 а со 11 и Рвецоошопая рцЫа на глюкозе, 30Во время процесса культивирования чикроорганизмов ЕвсЬег 1 сЬ 1 а со 11 и 40 4Рвецйошапав рцСддд переменные процесса были стабилизированы,Данный способ автоматического управления полупериодическим процессомвыращивания микроорганизмов позволяет оптимизировать условия культивирования микроорганизмов и повыситьвыход биомассы в проведенных серияхэкспериментов на 11 и 263 для микроорганизмов ЕвсЬегдсЬ 1 а со 11 и Рвецдошопав рцйЫа соответственно по сравнению с известным, принятым за базовый объект,тФормулаизобретенияСпособ автоматического управления полупериодическим процессом выращивания аэробных микроорганизмов, предусматривающий стабилизацию растворенного кислорода, рН, температуры, скорости вращения мешалки и подачу воздуха и субстрата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода биомассы, дополнительно измеряют объ" ем среды и расход воздуха и поддерживают значение расхода воздуха на максимальном уровне путем изменения подачи субстрата, причем подачу последнего корректируют в зависимости от объема среды1370140 Судс Составитель Г,Богачев Техред М.Дидык 5 аз 372/23 одписно Тир аж рствен обрете Ж,го комитета СССРй и открытийущская наб д, 4/ ое предприятие, г. Ужгоро Проектная,ронвлственно-полиграфи елактор М,Недолуженко ВНИИПИ Госу по делам113035, Москва Корректор И.Эрдейи