Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

(51 4 С 12 3/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО ТЕЛЬСТВУ МУ С хническийнечкуса(56) Авторское свидетельство СССРОф 1116060, кл, С 12 Ц 3700,1983.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАМИКРООРГАНИЗМОВ 801437397 А 1(57). Изобретение относится к способамавтоматического управления процессами выращивания микроорганизмов, например кормовых дрожжей, и может бытьиспользовано в микробиологической ихимико-фармацевтической промышленности. Целью изобретения является экономия питательных веществ, Это достигается путем подачи питательных веществ дозами по достижении концентра"цией растворенного кислорода заданного уровня, причем величина очереднойдозы зависит от времени переработкипредыдущей дозы и величины предыдущей дозы. 1 табл., 1 ил.Изабретечие относится к способамавтоматического управления процессами выр ащва ня мокр оор гани змов, например кормовых дрожжей, и может бытьиспользовано в микробиологической ихимика-фармацевтической промышленности,Цель изобретения - экономия питательных веществ,Предлагаемьп способ предусматривает регулирование уровня в аппаратепутем изменения подачи воды, отводасуспензии и концентрации питательныхвеществ путем подачи ее дозами. Крометого, определяют время переработкиочередной дозы, измеряют концентрацию растворенного кислорода, определяют момент достижения ею заданнойвеличины, в этот момент находят соотношение времени переработки предыдущей дозы к величине перерабатываемой дозы, запоминают это соотноше-ние, сравнивают эта соотношение спредыдущим соотношением и подают очередную дозу, величину которой устанавливают па результатам сравнения,На чертеже приведена система автоматического управления, реализующая предлагаемый способ.Система содержит ферментер 1, линии 2-4 подачи воды, питательногосубстрата и отвода суспензии, Контуррегулирования уровня содержит датчик5 уровня, регулятор 6 и исполнительный механизм 7, установленный на линии 2 палачи воды. Контур регулирования атваца суспензии содержит датчик8 расхода на линии 4 отвода суспензии, реулятор 9 и исполнительный механизм 10 на линии 4 отвода суспе.нзииКонтур регулирования расхода питательного субстрата содержит датчик 11расхода на линии 3 подачи питательного субстрата, регулятор 12 и исполнительный механизм 13 на линии 3 подачипитательного субстрата, Система автоматического управления также содержитдатчик 14 концентрации растваренногакислорода, установленный в ферментере1, выходной сигнал которого поступаетна первый вход блока 15 сравнения.На второй вход поступает сигнал атзадатчика 16, Выходной сигнал блока15 сравнения поступает на вход счетчика 17 времени, Выходной сигнал счетчика 17 времени поступает на первыйвход блока 18 деления 11 а второй входэтого блока поступает выходной синалпервого блока 19 памяти, Выход блока 18 поступает на вход второго блока20 памяти и на положительный входсумматора 21, На отрицательный вход этого сумматора поступает выходной5 сигнал второго блока 20 памяти. Выходнай сигнал сумматора 21 поступаетна управляющий вход блока 22 управления знаком, На входы которого поступают сигналы из первого блока 19памяти и второго задатчика 23.Выходной сигнал блока 22 управления знакомпоступает на вход формирователя 24 дозы, на упрявляющий вход которого поступает сигнал блока 15 сравнения, Выходной сигнал формирователя 24 дозы поступает на вход задания регулятора 12 расхода питательных веществ и на вход первого блока 19 памяти.Система автоматического управления, реализующая предлагаемый способ раба тает следующим образом.Уровень в аппарате регулирует регулятор 6 путем воздействия через исполнительный механизм 7 на расход воды, Отвод суспензии регулирует регулятор 9 путем воздействия через исполнительный механизм 10 на расход суспензии. Расход питательного субстрата регулирует регулятор 12 путем воздействия через исполнительный механизм 13 на расход питательного субстрата. Концентрация растворенного кислорода в ферментере 1 измеряется датчиком 14 растворенного кислорода. При лимитации роста микроорганизмовмалой концентрацией питательного субстрата растворенный кислород потребляется микроорганизмами неинтенсивно иега концентрация повышается,При достижении ею определенного уровня, заданного задатчиком 16, на выходе блока 15 сравнения возникает сигнал, покоторому формирователь 24 дозы вьдаетсигнал дозы фиксированной длительности и рассчитанной амплитуды на входзадания регулятора 12 концентрациипитательного субстрата, Амплитудаэтого сигнала рассчитывается следующим образом. Временной интервал междупредьдущим и текущим выходными сигналами блока 15 сравнения, т.е. времяпереработки дозы, подсчитываетсясчетчиком 17 времени. Амплитуда предьдущей дозы хранится в первом блоке19 памяти. Елок 18 деления рассчитывает соотношение времени переработкидозы к величине дозы, Прсльдущее значение этого соотношения хранится ввтором блоке 20 памяти. Б сумматоре1437397 Количество Удельный Среднийполученной расход расходбиомассы, г субстрата субстрата,г/г г/г Количество Опыт поданногосубстрата,г С подачей субстрата дозами 1, 23 1,26 83,6 102,8118,4100,5 1,29 91,8 79,1 1,27 С непрерывной подачей субстрата 1,54 77,9 120,0 150,0 170,0 1,48 106, 4 114, 1 1,41 1,49 21 рассчитывается разница между текущим значением соотношения и его предыдущим значением. Знак этой разницыуправляет работой блока 12 управлениязнаком. Этот блок работает следующимобразом. На его входы поданы сигналыпервого блока 19 памяти и второго задатчика 23, которые суммируются. Припоступлении "плюса" на управляющий 10вход блока 22 управления знаком знаквходного сигнала из задатчика 23 меняется на противоположный и сохраняется таким до поступления следующего "плюса" на управляющий вход. 15При поступлении "минуса" сохраняетсязнак предудущего суммирования. Такимобразом ведется поиск амплитуды дозы,при которой соотношение времени переработки дозы к величине дозы стано" 20вится минимальным. Второй эадатчик23 хранит информацию о величине шагаэтого поиска,Предлагаемый способ осуществлялив ферментере емкостью 3 л, подключен" 25ном к управляющей микро-ЭВМ, Проводили культивирование дрожжей СапйЫа8 оъ 11 деппопйх 1 на углеводородном субстрате. Питательная среда также содержала необходимые для роста клетокмикро- и макроэлементы в нелимитирующих концентрациях, Непрерывное культивирование производили при 34 С и рН среды 4,1. Концентрацию растворенного кислорода измеряли мембранным электродом, концентрацию биомассы и остаточного субстрата - лабораторными методами,Данные приведены в таблице.Таким образом, экономия питательного субстрата составляет в среднем 14, 7 Х. Формула изобретения Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, предусматривающих регулирование уровня в аппарате путем изменения подачи воды, концентрации питательного субстрата в аппарате путем изменения его подачи и отвода суспензии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью экономии питательного субстрата, измеряют концентрацию расТворенного кислорода, устанавливают момент достижения его заданного значения и находят в этот установленный момент соотношение времени переработки предыдущей дозы питательного субстрата к величине перерабатываемой дозы, сравнивают полученное соотношение с предыпущим, а величину подаваемой дозы устанавливают по результату сравнения.1437397 оставитель Г.Богехред А.Кравчук в ор Н.Киштулине е Тираж 520 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, РаушЗаказ 5857/26 одписно омитета СССР открытий ая наб., д. 4/ приятие, г. Ужгород, ул оектн Производственно-полиграфическое орректор В,Гирня