Способ автоматического управленияпериодическим процессом микробиологическогосинтеза

Соки СоветсииаСоцивлистичесиикРеспублик ОЛ ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 840843С 05 0 27/00 дв девам кзебретевкй и вткриткйДата опубликования описания 25.06,Ж Е.Н,Арзуманов, М,К.Насиров, В.В.Алешечкин и В.А,Мартынова(72) Авторы изобретения Грозненское научно-производственно "Промавтоматикап) Заявител(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА Изобретение относится к микробио- логической промышленности и касается техники автоматического управления процессом микробиологического синтеза.Наиболее близким по техническому решенйю и достигаемому результату является способ автоматического управления периодическим процессом микробиологического синтеза в ферментере, содержащем мешалку, заключающийся в регулировании температуры среды путем0 подачи хладагента в рубашку ферментера, парциального давления растворенного кислорода путем изменения подачи воздуха и скорости вращения мешал 15 ки, рН среды путем подачи кислоты или щелочи 1 .Однако известный способ не обеспечивает достаточного выхода целевого продукта, так как он не позволяет ,создать ., рациональные условия среды на каждой из фаз физиологического развития микроорганизмов и не обеспечивает тем самым возможности оперативнго условного разграничения фаэ, безкоторого-невозможно автоматическое управление периодическим процессом микробиологического синтеза.Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта путем создания рациональных условий среды на каждой из фаз развития микроорганизмовЦель. достигается тем, что согласно способу автоматического управления периодическим процессом микробиологического синтеза в ферментере, содержащем мешалку, заключающимся в регулировании температуры среды путем подачи хладагента в рубашку ферментера, парциального давления растворенного кислорода путем изменения подачи воздуха и скорости вращения мешалки, рН среды путем подачи кислоты или щелочи, регулирование температуры, парциального давления кислорода, рН среды осуществляют в зависимости от фазы развития микроорганизмов, определяемой по скорости изменениярасхода выделившегося углекислогогаза,На чертеже изображена структурнаясхема устройства, реализующая предлагаемый способ, 5Устройство включает контур регулирования рН .среды, состоящий иэрН-метра 1, связанного с регулятором2, который соединен с исполнительныммеханизмом 3 на линии подачи кислоты 1 ои исполнительным механизмом 4 на линии подачи щелочи в ферментер, суммирующего блока 5 и преобразователя 6,соединенного с отсекающими клапанами7 н 8, контур регулирования температуры среды, состоящий из измерителя9 температуры, связанного через преобразователь 10 с регулятором 11 исполнительного механизма 12 на линииподачи холодной воды в рубашку ферментера контур регулирования расходавоздуха, состоящий из последовательносвязанных расходомера 13, преобразователя 14, регулятора 15 и исполнительного механизма 16 контур регулирования скорости вращения мешалки, состоящий из тахометра 17, связанного через преобразователь 18 с регулятором19 исполнительного механизма 20, контур регулирования рО, состоящий иэанализатора рО 21, связанного черезпреобразователь 22 с регулятором 23,соединенным через регуляторы 15 с исполнительными механизмами. 16 подачивоздуха в ферментер, а через регулятор19 - с исполнительным механизмом 20изменения оборотов мешалки, причемрегулятор 23 соединен с задатчиком 24;контур условного разграничения фазфизиологического развития микроорганизмов, состоящий из газоанализатора25 углекислого газа, связанного черезпреобразователь 26 с блоком 27 умножителя, связанного через интегральныйблок 28 с дифференциальным блоком 29,45выход которого через суммирующие блоки30 и 31 с соответствующими задатчиками 32,33 и преобразователями 34 и35 соединен с логическим элементом36 и 37 и триггерами 38-40; триггер38 через переключатели 41-43 подклю 50чен к задатчикам 44-46 соответствующихрегуляторов 2,11,15 на лаг-фазе, атриггер 39 через переключатели 47 и48 подключен к задатчикам 49,50, соответствующих регуляторов 2 и 11, на фа-зе экспоненциального роста; триггер40 через переключатели 51 и 52 под"ключен к задатчикам 53 и 54 соответ 840843 4ствующих регуляторов 2 и 11 на стационарной фазе, контур управления регулирующими воздействиями при стабилизации рО , состоящий из сумматоров55,56 с соответствующими задатчиками 57,58 и преобразователями 59,60,при этом последние соединены с триггером 61, который через переключатели62,63 подключен к задатчикам 64,65,связанным соответственно с исполнительными механизмами 16 и 20,Способ осуществляется следующимобразом.Включают триггер 38, что приводитк подключению блоков 44 - 46 заданияс помощью переключателей 41 - 43,Сигналы от блоков 65,44 - 46 поступаютна входы задания соответственно регуляторов 19,15,11,2, чем достигаетсястабилизация на лаг-фазе исходныхуровней скорости вращения мешалки ирасхода воздуха, а также рациональных значений рН и температуры среды.Сигнал отгазоанализатора СО 26преобразуется блоками 27 - 29 в величину, которая при наступлении фазыэкспоненциального роста принимает зна.чение выше нуля. Сигналы на выходесуммирующего блока 30 в этом случаебольше нуля, что вызывает формирование на выходе преобразователя дискретного сигнала уровня логической 1который поступает через логическийэлемент И 36 на входе триггера 39,Выходной сигнал триггера 39 дает команду для отключения заданий регуляторам 11 и 2 от блоков 45 и 46 заданий и включения переключателями 47и 48 новых заданий от блоков 49 и 50,обеспечивая тем самым, стабилизациютемпературы и рН среды на рациональном уровне для фазы экспоненциальногороста.В момент появления выходного сигнала триггера 39 отключается такжеблок 44 задания и на вход задания ре.гулятора 1 поступает выходной сигналрегулятора 23, что обеспечивает регулирование рО,изменением расхода воздуха, при этом обороты мешалки постоянныПри достижении текущего значениярасхода воздуха определенной величины, соответствующейсигналу на выходезадатчика 58, сигнал на выходе сумматора 56 принимает значения выше ну-ля, что вызывает появление на выходепреобразователя 60 сигнала логической1 поступающего на вход триггера 61,840845Выходной сигнал триггера 61 дает команду для изменения положения переключателей 62 и 63, что приводит к подключению выходных сигналов блока 64 и регулятора 23 ко входам заданря соот 5 ветственно регуляторов,15-и 19. Таким образом, осуществляют переключение регулирующего воздействия и стабилизируют. рО путем изменения скорости 6 Ьащения мешалки, при этом расход воздуха постоянный. На стационарной фазе при уменьшении текущего значения скорости вращения мешалки до уровня, соответствующего сигналу задатчика 57, преобразователь 59 формирует 1 сигнал .логической 1, который поступает на вход триггера 61 и вызывает обратное переключение регулирующего воздействия.С переходом культуры на стационарную фазу величина приобретает значение меньше или равное нулю, что вызывает Формирование сигнала логиче 3ской 1 на выходе преобразователя 35, поступающего через логический элемент 25 И.37 на вход триггера 40,который аналогично триггеру 39 формирует командный сигнал включения заданий регуля- . торам 11 .и 2,от блоков 53 и 54 задания, Это обеспечивает изменениеуровней стабилизации регулируемых параметров на стационарной Фазе.Применение предлагаемого способа автоматического управления периодическим процессом микробиологического 35 синтеза позволяет оптимизировать про 3Ьцесс за счет создания рациональных условий среды на каждой из фаз физиологического развития микроорганизмов, а это, тем самым, позволит повысить выход целевого продукта.Формула изобретенияСпособ автоматического управления периодическим процессом микробиологического синтеза, в Ферментере, содержащем мешалку, заключающийся в регулировании температуры среды путем подачи хладагента в рубашку ферментера, парциального давления растворенного кислорода путем изменения подачи воздуха и скорости вращения мешалки, рН среды путем подачи кислоты или щелочи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта путем создания рациональных условий среды на каждой из Фаз развития микроорганизмов, регулирование температуры, парциального давления кислорода, рН среды осуществляют в зависимости от фазы развития микроорганизмов, определяемой по скорости изменения расхода выделившегося углекислого газа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 535340, кл. С 12 В 1/08, 1976.840843 Составитель А,Бражниковадактор А.Химчук ТехредН.Ковалева Корректор М.Демчик 3/69ВНИИПИ ака 113035,лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,осударстве ам изобрет Москва, Ж 0 Подписноеого комитета СССРий и открытийРаушская наб д,4/5