Система автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов форментации

(51) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Бирюков В. В. и др. Оптимизация периодических процессов микробиологическогосинтеза. М.: Наука. 1985, с. 172-174.Авторское свидетельство СССРч. 1495383, кл, С 12 0 3/00, 1987.(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОЗИРОВАНИЯКОМПОНЕНТОВ ДЛЯ СТЕРИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ФЕРМЕНТАЦИИ57) Использование: в химико-фармацевтической и микробиологической промышлен ности, а именно в системахфвтоматического управления процессом дотирования компонентов для стерильных процессов ферментации. Сущность изобретения: система содержит дозировочный бачок 1, линию наполнения дозировочного бачка 1 с исполнительным механизмом Злинию слива в ферментатор с исполнительным механизмом 4; линию связи воздушного пространства дозировочного бачка 1 с ферментатором 2 с исполнительным механизмом 5 линию подачи пара в дозировочный бачок 1 с исполнительным механизмом 6, датчик 7 верхнего уровня и температурное реле 8, устройство 9 управления. Заданием системе дозирования является скорость дозирования того или иного компонента. Максимальная скорость дозирования 40 доз3 в 1 ч. 2 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к системам автоматического доэирования и может быть использовано в химико-фармацевтической и микробиологической промышленности.Известны системы автоматического дозирования периодических процессов микробиологического синтеза,Однако укаэанные системы не обладают должной надежностью при дозировании компонентов, которые отличаются высокой вязкостью и способностью кристаллизоваться.Наиболее близким к предлагаемому является система автоматического доэирования для стерильных процессов ферментации, В этой системе дозировочный бачок связан с ферментатором линией слива дозы с исполнительным механизмом и воздушные пространства дозировочного бачка и ферментатора соединены линией связи с исполнительным механизмом. Заданием системы служит скорость дозирования компонента, Для стерилизации дозировочного бачка используется линия подачи пара с исполнительным механизмом. Набор дозы осуществляется через исполнительный механизм на линии подачи компонента из сборника в дозировочный бачок, Датчик верхнего уровня определяет моменты окончания набора дозы. выливание дозы из доэировочного бачка осуществляется самотеком и контролируется датчиком нижнего уровня. Работу системы координирует устройство управления,Недостатком системы является низкая надежность при дозировании таких высоко- вязких компонентов, как фенилацетамид и фенилуксусная кислота,Цель изобретения - повышения надежности системы.Для достижения поставленной цели система автоматического управления процессом дозирования для стерильных процессов ферментации, содержащая датчик верхнего уровня, расположенный в дозировочном бачка и соединенный со входом управляющего устройства, выход последнего - с исполнительными механизмами, установленными на линии подачи компонента в дозировочный бачок и слива в ферментатор, на трубопроводе подачи пара в дозировочный бачок и трубопроводе, соединяющем воздушные пространства дозировочного бачка и ферментатора, снабжена температурным реле, установленным на линии слива в ферментатор. и соединенным со вторым входом управляющего устройства,Повышение надежности достигается засчет транспортирования очередной дозы высоковязкого компонента из дозировочного бачка в ферментатор паром, Первая микраоперация - набор дозы аналогична известной системе На второй микрооперации - слив дозы осуществляется принудительный слив дозы в смесь с паром,При этом парожидкостная смесь проталкивается в ферментатор, а температурное реле определяет момент прекращения подачи пара. На третьей микрооперации - готовность к набору дозы, сконденсировавшиеся пары в виде конденсата самотеком сливаются в ферментатор. Это состояние является исходным. После окончания набора дозы закрывается исполнительный механизм на линии связи воздушного пространства фермента- тора и дозировочного бачка и открывается исполнительный механизм на линии подачи пара, Давление пара выше, чем давление в ферментаторе. поэтому доза жидкости подобно поршню в насосе перемещается от доэировочного бачка к ферментатору. По мере вытеснения жидкости пар проникает в ферментатор и естественно нагревает трубопровод слива, Температурное реле устанавливается непосредственно на трубопроводе линии слива дозы. В результате контакта внешней поверхности трубопровода и чувс гвительного элемента температурного реле при нагревании тепло передается от металлической поверхности трубопровода к чувствительному элементу,который перемещается на величину, пропорциональнуюю изменению температуры.На фиг, 1 представлена схема реализации предлагаемой системы; на фиг. 2 - циклограмма работы системы.Система содержит бачок 1, ферментатор 2, исполнительные механизмы 3 - б соответственно на трубопроводах подачи и слива компонента, связи воздушного пространства и подачи пара в бачок, датчик 7верхнего уровня, температурное реле 8 иустройство 9 управления. Устройство 9 содержит счетчик 10, сдвиговые регистры 11, 12 и 13, триггеры 14 и 15.Задающим входом устройства 9 является второй вход счетчика 10, первый вход которого является его первым выходом и. одновременно входом сдвигового регистра 11, Первый вход триггера 14 является выходом датчика 7. Второй вход триггера 14 является его выходом и входом сдвигового регистра 12. Выход температурного реле 8 является первым входом триггера 15, выход которого является его вторым входом и одновременно входом сдвигового регистра 13,Первый, второй, третий и четвертый выходысдвиговых регистров 11 - 13 являются входами исполнительных механизмов 3-6 соответственно и одновременно первым,вторым, третьим и четвертым входами устройства 9 управления.Математическое описание счетчика 10имеет видУ 1=1 при Хз )Х 2У 1=0, иначеУ 2=1 при Х 1=1У 2=ХЗ+1, при ХЭ 2У 2=ХЗ, иначе,где У - выходы счетчика;Х - входы счетчика;индексом обозначен номер входа-выхода.Математическое описание триггеровпереднего фронта 14 и 15 имеет видУ=1, при Х 1=1 и Х 2=0У=О, иначе,где У - выход триггера;Х 1 и Х 2 - соответственно первый и второй входы триггера.Заданием системе дозирования является скорость дозирования компонента, задаваемая через второй вход счетчика 10. Вслучае заполнения счетчика 10 его первыйвыход устанавливается в единицу, тем самым включая сдвиговый регистр 10, который задает состояние исполнительныммеханизмам (см. микрооперацию 1 циклограммы на фиг. 2):ИМ 3:=1ИМ 4:=ОИМ 5;.=1ИМ бтО;что соответствует открытию исполнительных механизмов 3 и 5 и закрытию 4 и б. Помере заполнения бачка 1 замкнется датчик7, что соответствует наличию единицы напервом входе триггера 14, который установит свой выход в единицу, так как его предыдущее состояние (посредством второговхода) было установлено в нуль,Таким образом сдвиговый регистр 12задает состояние исполнительным механизмам (см. микрооперэцию 2 циклограммына фиг, 2);г ИМ 3:=0ИМ 4:=1ИМ 5:=0ИМ б:=1,что соответствует открытию исполнительных механизмов 4 и б и закрытию 3 и 5, Помере прохождения смеси парэ и компонента (под давлением пара) нагревается трубопровод слива дозы), При этомсрабатывает температурное реле 8, котороеустанавливает свой выход в единицу придостижении заданной температуры. Темпе 5 10 15 Расстояние от ферментэтора до места установки температурного реле 1.5 м. Диаметр трубопровода 3/4". Диаметр условно го прохода исполнительного механизма на 20 25 вочного бачка 10 м 30 35 40 45 50 55 ратурное реле 8 должно настраиваться на такую температуру и быть установленным в таком месте, чтобы с одной стороны с большей вероятностью из дозировочного бачка 1 был бы удален компонент, с другой стороны, парожидкостная смесь в меньшей степени нанесла вред культуре, находящейся внутри ферментера 2.К примеру, для 63 кубового ферментатора периодического действия (дозируемый компонент-фенилацитамид) ориентировочные данные составили; Рпара - 3 кгс/см .2Длина линии слива компонента из доэировочного бачка в ферментатор 8 м. линии слива компонента 25 мм Порог срабатывания температурного реле 105 С, Диаметр условного прохода исполнительного механизма на линии подачи пара 25 мм, Обьем дозы 7 м. Объем дозироТаким образом температурное реле 8 (при выходе равном единице), включает сдвиговый регистр 13, тем самым воздействуя своими выходами 1 - 4 на соответствующие исполнительные механизмы (см, микрооперацию 3 циклограммы на фиг, 2);ИМ 3:=0ИМ 4:=1ИМ 5:=1ИМ б:=О,что соответствует открытию исполнительных механизмов 4 и 5 и закрытию 3 и б, Оставшийся в бачке 1 пар конденсируется, а конденсат самотеком сливается в ферментатор 2,Данная система по сравнению с прототипом позволит снизить потери получаемого продукта за счет уменьшения интенсивности отказов технических средств,Формула изобретения Система автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов ферментации, содержащая датчик верхнего уровня, расположенный в дозировачном бачке и соединенный с входом управляющего устройства, выход последнего - с исполнительными механизмами, установленными на линии подачи компонента в дозировочный бачок и слива в ферментатор, на трубопроводе подачи пара в дозировочный бачок и трубопроводе, соединяющем воздушные пространства дозировочного бачка и ферментатора, о т л и ч э ю щ а я с я тем, что, с1723131 целью повышения надежности, она снабжена температурным реле, установленным на е: йв цслсинцтельньо мехомомаГ и - сооеоетсгяВует соояояноя,овкрэт," и- соовсастйет ооотоянцюзокроо" 1 - иотсясабуст ооотояняа,ммкет,Приме г. тавитель Г,Волынскийред М,Моргентал Редактор А.Дол орректор М Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,аказ 1043ВНИИПИ Г линии слива в ферментатор и соединенным с вторым входом управляющего устройства.