Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

) 20712611 12 В 1 0 но 30.10.7 вкиприсоединением 3 рствевва комкт Йкаата Мапатрок СсС айвам кзобретвнкй н еткрытикЗаявител Всесоюзное научно - производственное и проектно - конструкторское объединени микробиологической промышленности(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРБЫВНОГО ВЫРА 11 ИВАНИЯ МИКРООРГАНИЭМОВ рода, который температуры иКроме то твителен к колебаниям змеряемым параметрам. ние растворенного кисло- духа нелинейной зависиьма чувс угим не , потребл дачей во зависим да связано с иостью, так как ть скорости массообмен в ферментер воздуха не от количества подавалинейная.Это приводит к томувает оптимизации процегани змов. емог что система не обеспечивыращивания микроорИзобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для автоматического управления процессом выращивания биомассы кормовых дрожжей в ферментере,Известна система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая контур стабилизации температуры дрожжевой биомассы, контуры регулирования рН дрожжевой биомассы, объема дрожжевой биомассы в ферментере и подачи субстрата, а также датчики расхода воздуха и редуцирующих веществ в отходящей бражке, датчик концен:рации растворенного кислорода, блок определения дыхательного коэффициента и логический блок, вход которого соединен с блоком определения дыхательного коэффициента и датчиками концентрации растворенного кислорода, редуцирующих веществ в отходящей бражке и расхода воздуха, а выход - с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи субстрата в ферментео.20Однако в такой системе автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов основная информация об интенсивности процесса может быть обеспечена при использовании датчика концентрации растворенного кислоС целью оптимизации процесса предложенная система снабжена контуром регулирования рН субстрата, блоком деления величины сигнала, пропорционального расходу субстрата, на постоянный коэффициент и сумматором, при этом последний соединен с логическим блоком при помощи оптимизатора.На чертеже изображена схема системы автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, например биомассы кормовых дрожжей, в ферментере.Система содержит контур стабилизации температуры дрожжевой биомассы, контуры регулирования рН дрожжевой биомассы, объема дрожжевой биомассы в ферментере и подачи субстрата, блок определения дыхательного коэффициента, контур регулирования рН субстрата, датчики 1 и 2 расхода воздуха иредуцирующих веществ в отходящей бражке, датчик3 концентрации растворенного кислорода, логический блок 4, исполнительный механизм 5, блок 6 деления величины сигнала, пропорШ 1 онального расходусубстрата, иа постоянный коэффициент и сумматор 7,который соединен с логическим блоком 4 при помощи оптимизатора 8.Вход логического блока 4 соединен с блоком оп.ределения дыхательного коэффициента, датчиками 1и 2 расхода воздуха и редуцирующих веществ в отходящей бражке и датчиком 3 концентрации растворенного кислорода, а его выход - с исполнительным механизмом 5, установленным на линии подачи субстрата в ферментер.15Контур стабилизации температуры дрожжевой биомассы состоит из датчика 9 температуры, регулятора10 и исполнительного механизма 11, установленногона линии подачи воды на охлаждение, при этом датчик 9 температуры соединен с выходом регулятора 10, ъОа последний - с исполнительным механизмом 11.Контур регулирования рН дрожжевой биомассывключает регулятор 12, связанный с исполнительныммеханизмом 13, установленным на линии подачи аммиачной воды в ферментер 14, при этом последнийсоединен со входом, регулятора 12.Контур регулирования объема дрожжевой биомассы в ферментере включает датчик 15 объема, регулятор 16 и исполнительный механизм 17, установленнь 1 йна линии выхода бражки, при этом датчик 15 соединен 80со входом регулятора 16, который подключен к исполнительному механизму 17.Контур регулирования подачи субстрата состоитиз расходомера 18 аммиачной воды и расходомера 19субстрата, при этом выход последнего соединен с;цблоком 6 деления величины сигнала, пропорционального расходу субстрата, на постоянный коэффициент,а выходы расходомера 18 аммиачной воды и блока6 деления соединены со входом сумматора 7,ц случае, если с оптимизатора 8 поступит командана увеличение подачи субстрата, значение дыхательного коэффициента не превысит заданной величины,концентрация растворенного кислорода не будет ниже заданного значения и концентрация редуцирующих веществ в бражке не превысит допустимого значения, то с выхода логического блока 4 ("ИЛИ") наисполнительный механизм 5 поступит команда на увеличение подачи субстрата.В случае поступления на один или несколько входов логического блока 4 противоположных командс его выхода на исполнительный механизм 5 поступаеткоманда на уменьшение подачи субстрата,Таким образом, процесс биосинтеза проводится науровне максимально целесообразной интенсивностис ограничением по степени использования субстрата,по дыхательному коэффициенту, по концентрацииредуцирующих веществ в последрожжевой бражке и Блок определения дыхательного коэффициента состоит из делителя 20, газозаборного устройства 21, газоанализаторов 22 и 23 на СО 2 и 02, при этом выходы последнего соединены с делителем. 45На выходе целителя 20 дыхательный коэффициент- огде ЙЯ - дыхательный коэффициент;50 Ссо 2 - концентрация углекислоты в отходящихгазах, об. % ;Со 2 - концентрация кислорода в отходящих газах,об. %;5521 - концентрация кислорода в воздухе, поступающем в аппарат, об. %;Контур регулирования рН субстрата содержит датчик 24 рН, установленный на линии подачи субстрата, регулятор 25 и исполнительный механизм 26, установ.бО ленный на линии подачи аммиачной воды в линию подачи субстрата, при этом датчик 24 рН соединен совходом регулятора 25, а последний подключен на исполнительный механизм 26,Датчик 3 концентрации растворенного кислородасоединен со входом регулятора 27, подключенногона исполнительный механизм 28, установленный налинии подачи воздуха.Система автоматического управления процессомнепрерывного выращивания микроорганизмов работает следующим образом.В процессе жизнедеятельности микроорганизмыувеличивают кислотность среды, для компенсациикоторой подается нейтрализующий раствор. Приэтом скорость изменения рН характеризует скоростьроста микроорганизмов, поэтому расход аммиачнойводы также зависит от последней и соответствует ей.Кроме того, на рН среды влияет поток субстрата,значение рН которого может отличаться от рН среды,при этом, поскольку влияние на рН среды одинаковых количеств аммиачной воды и субстрата неодинаково, то они суммируются в соотношении, зависящемот степени их влияния на процесс. Таким образом, навыходе сумматора 7 получается сигнал, пропорциональный скорости изменения рН, т.е. скорости ростамикроорганизмов.Сигнал с сумматора 7 поступает на вход оптимизатора 8, который выдает сигнал в зависимости от реакции скорости роста на изменение подачи субстрата.Если изменение подачи субстрата не вызывает сущест.венного, экономически целесообразного, значенияскорости роста, то поступает команда на уменьшениеподачи субстрата, а в другом случае - на дальнейшееувеличение подачи субстрата. Однако эта команда поступает не непосредственно на исполнительный механизм 5, а на логический блок 4 ( "ИЛИ"), на входкоторого поступает также двухпозиционная информация с выходов делителя 20 блока определения дыхательного коэффициента, датчика 3 концентрациирастворенного кислорода и датчика 2 редуцирующихвеществ в отходящей бражке.по концентрации растворенного кислорода в культуральиой среде,формула изобретенияСистема автоматического управления процессом непрерьгвного выращивания микроорганизмов, например, биомассы кормовых дрожжей в ферментере, содержащая контур стабилизации температуры дрожжевой биомассы, контуры регулирования рН дрожжевой биомассы, объема дрожжевой биомассы в фермен тере и подачи субстрата, а также датчики расхода воздуха и редуцирующих веществ в отходящей бражке,6датчик концентрации растворенного кислорода, блок определения дыхательного коэффициента и логическое устройство, вход которого соединен с блоком определения дыхательного коэффьщиента и датчиками концентрации растворенного кислорода, редуцирующих веществ в отходящей бражке и расхода воздуха, а выход - с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи субстрата в ферментер, о тличающаяся тем,что,сцельюоптимизациипроцесса, она снабжена контуром регулирования рН субстрата, блоком деления величины сигнала, пропорционального расходу субстрата, на постоянный коэффициент и сумматором, при этом последний соединен с логическим блоком посредством оптимизатора.522228 Составитель А БражниковаТехурд Н, АидРейчУк КорректорД. МельниченкоТираж 575 Подписное Редактор А. Бер Заказ 4561/314 Фюжал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5