Способ автоматического управления процессом брожения

сОюз советснихсоцид лист ичеснихРеспу БЛИНо 19) Ш) 594 С 12 ИТЕТбытиям госьддрственныпо изоБ етениямпри гкнт ссо ОБРЕТЕ и" Р вышение точи,пературы культ ментере. Допол условия ведения и корректируют ратуры в Ферме ребления микро ного кислорода брожения или и е ссе лекислого га ссе брожения скорости вьщ скорости по нияблеа также измерениеуглекислого газания микроорганизмкислорода,растворенно ы, вы- жиэнепро- ения орга Кэа ) Ч, = К,ц,.Х1 где 0. К образованиявыделяющейсясе за счет скорост теплоты в проце роста и ности ми жизнедеят ельроорганизмов, потребленияного кислоро - скоро раство да мик организмами,ОПИСАН И(46) 15.03,89. Бюл. В 10 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) М,З. Милашаускас, Ю.-К.Ю. Станишкис, Р.Ю. Симутис и В.А. Жалкаускас(56) Авторское свидетельство СССР, У 1413964, кл. С 12 Я 3/00, 1985. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БРОЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к биоин Изобретение относится к биоинженерии и может быть использовано в микробиологической и спиртовой промышленности.Цель изобретения - повышение точности поддержания температуры культуральной среды в ферментере.Способ автоматического управления процессом брожения заключается в том, что определяют условия ведения . процесса брожения и корректируют. регулирование температуры в ферментере При этом указанную коррекцию осуществляют по скорости потребления микроорганизмами растворенного кислорода при аэробиом процессе брожения или по скорости выделения углекислогогаза при анаэробном процессе.брожений. Кроме того, способ предусматривает регулирование рН среды, расхода воздуха, температуры в ферментере и измерение расхода воздуха,)женерии и может быть использован в микробиологической и спиртовой промьдпленности. Цель изобретения ости поддержания те уральной среды в Фе нительно определяютпроцесса брожения егулирование темп ере по скорости п рганизмами раствор при аэробном проце скорости Вьщелени а при анаэробном п Скорость образования тепл.деляющейся в процессе ростадеятельности микроорганизмопорциональна скорости лотрерастворенного кислорода микниэмами,, где 4 ф 3й - удельная скорость росВФта микроорганизмов,Х - концентрация микрооргаНИЗМОВ,5КК,К - ,коэффициенты пропорциональности.. Таким образом, в аэробной фазе ведения процесса брожения, когда преобладает рост микроорганизмов, регу лирование температуры в ферментере проводится с коррекцией по величине скорости образования теплоты, выделяющейся в процессе за счет роста ижизнедеятельности микроорганизмов, 15определяемой путем измерения скорости потребления кислорода микроорганизмами.При ведении процесса брожения в анаэробной фазе, т.е. в анаэробных условиях, основным параметром, характеризующим ход процесса, являетсяскоростьвыделения углекислого газа из ферментераскорость выделения углекислого газа из ферментера, ЗОудельная скорость ростамикроорганизмов при ведении процесса броженияв анаэробных условиях,удельная скорость выде-,ления этилового спиртапри ведении процессаброжения в аиаэробныхусловиях,коэффициенТы пропорциональности Так как скорость образования тепла в процессах роста микроорганизмов и синтеза продуктов микроорганизмами пропорциональна кииетике процессовв 45 анаэробной фазе ведения процесса брожения скорость образования тепла Ят пропорциональна скорости выделения углекислого газа Ярр из ферменРутера, причем она является одним из чувствительных параметров, характеризующих кинетику процесса, и определяется по выражениюЕ, - К,а = К,р,Х + К,2 Х,где К=К К,К 9 К 6 Кб коэффициенты пропорЦИОНЗЛЬНОСТИ,И анаэробной фазе процесса броже"ния, когда преобладает синтез этило.вого спирта, регулирование температуры в ферментере проводится с коррекцией по величине скорости выделения углекислого газа из ферментерасогласно выражению (3).Таким образом, в аэробно-анаэробных процессах брожения в аэробнойфазе ведения процесса поддержание заданного значения температуры культуральной среды осуществляется с коррекцией по величине скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами, а в анаэробной фазе ведения процесса поддержание заданногозначения температуры культуральнойсреды осуществляется с коррекцией повеличине скорости выделения углекислого газа из ферментера,На чертеже изображена система,реализующая предлагаемый способ автоматического управления процессомброжения.Система состоит из ферментера 1,контура регулирования рН культуральной среды, включающего датчик 2 рНкультуральной среды, связанный через регулятор 3 рН культуральной среды с исполнительным механизмом 4,ус,тановленным на линии подачи буферного агента, контура регулированиярасхода воздуха, подаваемого на аэрацию, включающего датчик 5 расходавоздуха, связанный через регулятор6 расхода воздуха с исполнительныммеханизмом 7, установленным на линииподачи воздуха, контура измеренияскорости потребления растворенногокислорода микроорганизмами, включающего измерительную ячейку 8 скоростипотребления растворенного кислородамикроорганизмами и прокачивающееустройство 9 культуральной среды через измерительную ячейку 8, датчика10 скорости выделения углекислогогаза из ферментера 1, логическогоблока 11 и контура регулирования температуры культуральной среды в ферментере 1, включающего задатчик 12температуры, датчик 13 температурыкультуральной среды в ферментере ирегулятор 14 температуры, связанныйс исполнительным механизмом 15, установленным на линии подачи охлаждающей воды,14 Сигнал от датчика 2 рН культу- ральной среды подается на регулятор 3 рН культуральной среды, который сравнивает заданное значение рН культуральной среды с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, установленного на линии подачи буферного агента. Сигнал от датчика 5 расхода воздуха подается на регулятор 6 расхода воздуха, который сравнивает заданное значение расхода воздуха с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 7, установленного на линии подачи воздуха. Культуральная среда из ферментера 1 через измерительную ячейку 8 скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами прокачивается с помощью прокачивающего устройства 9. Сигналы от датчика 5 расхода воздуха, измерительной ячейки 8 и датчика 10 скорости выделения углекислого газа из ферментера подаются на логический блок 11, выходной сигнал которого подается на регулятор 14 температуры культуральной среды в ферментере 1, Логический блок 11 служит для определения условий ведения процесса брожения, Если процесс ведется в аэробных условиях, т.е. подается воздух на аэрацию,сигнал от датчика 5 расхода воздуха поступает на логический блок 11,который отключает сигнал, поступающий из датчика 10 скорости выделения углекислого газа из ферментера 1, и.подключает сигнал от измерительной ячейки 8 скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами, по которому осуществляется коррекция регулирования температуры в ферментере 1 в аэробной Фазе ведения процесса брожения. Если процесс брожения ведется в анаэробных условиях,т.е. воздух на аэрацию не подается и выходной сигнал датчика 5 расхода воздуха равен нулю, логический блок 11 переключается и отключает сигнал от изме 65459 6рительной ячейки 8 скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами и подключает сигнал от 5датчика 10 скорости выделения углекислого газа из ферментера 1, по которому осуществляется коррекция ре"гулирования температуры в Ферментерепри ведении процесса брожения в анаэ робных условиях. Сигналы от задатчика 12 температуры и датчика .13температуры.культуральной среды подаются на регулятор 14 температурыкультуральной среды в ферментере 1, 15 который сравнивает заданное значениетемпературы культуральной среды стекущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 15, установленного на линии подачи охлаждающей 2 р воды, с учетом корректирующего сиг"нала, поступающего из измерительнойячейки 8 скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмамиили датчика 10 екорости выделения 25 углекислого газа из ферментера черезлогический блок 11. Формула и з обр ет енияСпособ автоматического управленияпроцессом брожения, предусматривающий регулирование рН среды, расхода воздуха, температуры в ферментере и измерение расхода воздуха, а также измерение скорости выделения углекислого газа и скорости потребления микроорганизмами растворенного кис" лорода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры культуральной 4 О среды в Ферментере, дополнительноопределяют условия ведения процесса брожения и корректируют регулирование температуры в Ферментере, при этом коррекцию осуществляют по скорости потребления микроорганизмами растворенного кислорода при аэробном процессе брожения или по скорости выделения углекислого газа при анаэробном процессе брожения.. Гагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патентф, г, Ужг Заказ 910/28 ВНИИПИ Государственного 113035, ираж 500 Подписное омитета по изобретениям и открытиям Москва, Б, Раушская наб д. 4 И