Система управления процессом культивирования микроорганизмов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
80919505 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1) 6 052 27 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС.(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 635736, кл. С 12 В.1/00, 1979.(54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯМИКРООРГАНИЗМОВ в ферментере поавт.св. М 635736, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности фермента, система дополнительно содержит коррелятор, сум матор й блок вычислителя критерия состоя. ния дрожжевой популяции, один из входов ,которого связан с блоком датчиков контро лируемых параметров, другой - с выходом вычислителя морфологических признаков, а выход - с одним из входов коррелято ра, второй вход которого связан с бло ком датчиков контролируемых параметров, а выход - с входом сумматора, одновременно подключенного к блоку формирова ния сигналов коррекции, Выход суммато ра соединен с блоком исполнйтельвых . а :механизмов.919505 2коррекции, выход сумматора соединен сблоком исполнительных механизмов,На чертеже изображена структурнаясхема системы управления процессомкультивирования микроорганизмов 10 15 1Изобретение, относится к области микробиологии, в. частности к системам , управления процессом культивирования микроорганизмов; используемым в произ. водстве белково-витаминных концентратов (БВК), ферментов, антибиотиков.По основному авт.св, Ж 6357.36 описана система управления .процессом культивирования . микроорганизмов, вклю чакнцая ферментер, пульт управлейия, блок. датчиков контролируемых параметров, связанный с первым вхором пульта управления, устройство ввода данных хи мического анализа, связанноес вторым вхоцом пульта унравлеиия, блок началь ных уставок управляемых параметров, блок исполнительных механизмов и блок суммирования, к оаному входу которого . подключен пульт управления, второй вход соединен с блоком начальных уставок управляемых параметров, а выход с блоком исполнительных механизмов, блок сканирующих микроскопов, блок памяти, блок формирования сигналов коррекции, при этом к входам блока памяти поцключены блок цатчиков контролируемых параметров, устройство .ввода данных химического анализа, пульт управления и вычислитель морфологических признаков, оцин из,входов которого соединен с первым выходом блока памяти, второй выход -.с пультом управления; второй выход блока памяти подсоединен к бло . ку формирования сигналов коррекции, входы которого соединены с блоком .датчиков контролируемых параметров, вы числителем морфологических признаков, устройством ввоаа данных химического анализа, а выход бпока формирования сигналов коррекции посредством ключа управления соецинен с пультом управления и блоком суммирования 1 . Бель изобретения повьпцение производительности ферментера.Для этого система управления про цессом культивирования микроорганизмов. дополнительно содержит коррелятор, сумматор и блок вычислителя критерия состояния дрожжевой популяции, один иэ входов которого связан с блоком аатчиков контролируемых параметров, другой - с выходом вычислителя морфологи ческих признаков а выход с одним иэ входов коррелятора, второй вход кото рого связан с блоком датчиков контролируемых параметров, а выход с входом сумматора, одновременно подключенного к блоку формирования сигналов Система содержит ферментер 1, блок 2 датчиков контролируемых параметров .процесса ферментации, блок 3 суммирования, блок 4 исполнительных механизмов, пульт 5 управления, блок 6 на. чальных уставок управляемых параметров, устройство 7 ввода данных химического анализа, блок 8 сканирукзцих микроскопов, вычислитель 9 отличительных морфологических и статистических признаков культуры микроорганизмов, блок 10 памяти отличительных признакав. процесса ферментации и уцовлетворительных решений технолога цля них на изменение управляемых параметров блокформирования сигналов коррекции управляемых параметров, ключ 12, блок 13вычислителя критерия состояния, корд релятор 14 и сумматор 15 хорреляцион-фно-экстремальной системы. Секции фермен .тера соецинены с блоком 8 сканирукющхмикроскопов, на выходе которых датчики(на чертеже .не показаны) оптическойплотности соединены с первым вхоцомвычислителя 9 морфологических признаков, культуры микроорганизмов, а второйвход вычислителя 9 соединен с выходомблока 10 памяти, в котором запйсаныудовлетворительные решения на изменение управляемых параметров, а такжеотличительные морфологические и статистические признаки культуры микроорганизмов, на основании которых ранеебыли приняты удовлетворительные решения, позволяющие улучшить техникоэкономические показатели процесса ферментации (количество .и качество продукта). В блок 10 памяти поступаюттакже ценные с блока 2 датчиков кон/тролируемых параметров процесса ферментации и с устройства 7 ввоца данныххимического анализа, Выход блока 10памяти соединен с вхоцом блока 11 формирования сигналов коррекции, на вход .50 которого поступают данные с блоков 2,7 и вычислителя 9. Выход блока 11формирования соединен через сумматор 15,ключ 12 пульта 5 управления с блоком 3суммирования. Вхоц блока вычислите 55 ля 13 критерия состояния соединен сблоком 2 и вычислителем 9, а выходбпока 13 соединен с коррелятором 14,на вход послецнего также поступают3 9195данные сблока 2 датчиков контролируемых параметров. Выход коррелятора 14соединен с входом сумматора 15 корреляционно;-экстремальной системы, выходкоторого соеаинен через ключ 12 свходом пульта 5 управления и блоком 3суммирования, Выход пульта 5 управ" ленни соеаинен с входом блока 3 суммирования и с входом блока 10 памяти.Выхоя блока 6 начальных уставок управ- оляющих параметров соединен с входомблока 3 суммирования, вход которого соединен с входом блока 4 исполнительныхмеханизмов, изменяющих поаачу комполцентов в ферментер 3,.Система работает следующим образомРабота системы начинается с цропееса обучения, адя .чего ключ 12 устанавливается в нейтральном, положении. Напульт 8 управлейия и в блок 10 памятипоступают данные с блока 2 датчиков.контролируемых физико-химических параметров, с вычислителя 9 отличитедьйыхМорфодогических признаков культурымикроорганизмов и химические. данныес.устройства 7. По этим даннымс пульта 5 управления принимают рещение изменить в опрецедениой послецоватедьности некоторые диапазоны, управляе-зомых контролируемых парамегров, задаваемых блоком 6,Значения величины и знака изменений.подачи в ферментер 1 компонентов,регулирующих эти параметры, поступактс пульта 5 управления в блок 10 памяти, 35гае они записываются на одну страницу1рядом с данными блоков 2, 7, и вычислителя 9, аля которых принято решение на изменение параметров. Еслирешение положительно, то эта страницас .данными блоков 2, 7 и вычислителя 9и соотнетствующим решением на изменение величины и знака компонента остается в блоке 10 памяти. Есди рещениМ.. отрицательно в.случае уменьшения выхо-,да биомассы и ухудшения ее качества,то страница стираетсяиз памяти. Наэтой жв странице записывается во сколько раз увеличивается экономическийпоказатель,50 С заданным дискретом по времениописанный цикл повторяется, и из набраиных страниц для данного типа сырья,например парафина, в блоке 10 памяти . 55составляется книга, Нулевые значениявеличины на изменение компонент. иполучаемые при этом положительные 05 4решения также записываются в блок 10памяти.При обучении нет необхоаимости задавать условия аля отклонения процесса от нормы, а требуется. обрабатывать реально текущие процессы. После окончания обучения, проходящего в течение некоторого времени Т (неаели, месяцы), производится математическая обработка подученных результатов (выбор метрики весовых коэффициентов и т,а,), а эамм ключ 12 ставится в такое положение, что система работает в режиме "советчика" (полуавтомата) слеаукюцим образом.Текущие данные с блоков 2, 7 и . вычислителя 9 (т.е. сущестаенно-информационные признаки процесса) поступают в блок 11 формирования сигналов коррекции, где онй сравниваются по одному иэ алгоритмов распознавания образов с данными, записанными на страницах в . бдоке 10 памяти с соответствующими решениями. Блок: 11 выбирает из блока 10 памяти цанные той страницы, книги адя заданного типа сырья,.которые ближе всего к данным текущего процесса, и с этой страницы берется записанное ранее положительное рещение на изменение корректирующих значений. изменений регули-рующих параметров.В этом случае если в режиме "советчика. система работает уцовлетворительно, то ключ 12 ставится в положение, при котором система переводится в автоматическйй режим работы, причем удовлетворительной вчитается такая работа системы, когда при еыпвщении ее команд".советов" ) экономический показатель не нйже того, который записан на странице памяти В случае если он оказыва ется. вьппе, то прежняя страница стираеъся ч адя данного показателя записываюъ,ся новые. данные и решения по ним.В качестве существенно-информационных признаков процесса фермвнтации (классов), которые записываются в блок 10 памяти при проведении реального процесса на заводе, принимаются показания датчиков контролируемых параметров по всей технологической линии процесса фэрментации и морфологические параметры (определяемые вычислителем 9) культуры микроорганизмов (самих микроорганизмов, включений в них. и в среае) из разди иых секций ферментера 1 и из необходимых точек технологической линии процесса ферментации.Морфологические параметры включаютв себя геометрические,размеры, форму,9195 управления О,5число частиц различной формы и включений и т.д., причем в качестве признаковпринимаются статические характеристикиэтих параметров; статистические характеристики культ;ры микроорганизмов, рас 5считанные по сигналу датчика оптической плотности сканирующего микроскопа;данные химического анализа с устройслм 7. Система. управления процессомферментации приходит в равновесие,когда признаки текущего процесса совпадают с признаками эталонного оптимального.Корреляционно экстремальная частьуточняет и дополняет работу обучающейчасти системы управления, .Работает она фбследуюшим образом.На вход блока 13 вычислителя критерия состояния иэ вычислителя 9 поступают значения морфологических параметров культуры, а также квнцентрации растворенных СО и О в културальной жидкости, получаемые на блоке 2,Критерий состояния. системы можетбыть вычислен по одной из следуюшихформулф- )" , - о 2 )+, где Й критерий качества работы системы;, - 1-тый морфологический пара-метр культуральной жидкостщС - концентрация раетворенного кис.лорода после насосаС - концентрация углекислого газапосле насоса;- заданное значение 1-ого мор 45ЗЮА фологического параметра ультуральной жидости,- заданное значение концентрмции растворенного ислородапосле насоса;заданное значение концентра-С;ции углеислогр газа послецасоса еПоиск экстремума критерия состоянииосуществляется в корреляторе 14, на 55 ВНИИПИ Заказ 8189/6 О 5 Ьодин из входов которого поступает текущее значение критерия , на другойтекупще значения параметров процесса ферментации,: концентрация парафина, скорость протока, онцентрации питатель- ных солей, получаемые на блоке 2, На выходе коррелятора 14 получают сиг нал упранления (Окорр), который посту пает на.сумматор 15. На другой вход сумматора 15 поступает сигнал управ леция О ;, получаемый на блоке 11, В сумматоре происходит сложение этих сигналов с соответствующими удельными весами и вырабатывается общий сигнал О=К 0 +коРР 2 Ооб, (й)где 0 - общий сигнал управления;О, - сигнал управления, получаемюйюй 30 е 3 итреьа 3 ьнйчастью системы,0 о - сигнал управления получаемыйобруч .обучающейся частью системьцК. и К - удельные коэффициенты,В случае отказа обучающейся частиравно О.Описанная система может работатькак в режиме "советчика", так и в авто матическом режиме, для чего люч 12ставится в необходимое заданное положение. Обучаюшая часть системы использует в своей работе информацию о процессе, полученную в течение ограниченного .оъ резка времени (недели, месяца). Напроизводстве в процессе ферментации довольно часто (4-6 раз в сутки) воз никают ситуации, ранее не встречавшиеся, и в этом случае обучаюшая система дает отказ. Использование корреляцнонно-экстремальной части системы ликви/ дирует возможность отказов, .такак эта подсистема не обладает ограниченной памятью и использует лишь текушую информацию о процессе ферментацин,за счет чего можно увеличить производительность процесса,Система управления смонтирована наКстовском опытно-промышленном заводебелково витаминнйх , концентратов.На первом этапе заводских испытаний, проведенном на КОПЭ БВК, получено, что использование предлагаемой.системы управления увеличивает производительность одного ферментера на 2 5%. Тираж 874 Подписное
СмотретьЗаявка
2946812, 05.06.1980
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БИОСИНТЕЗА БЕЛКОВЫХ ВЕЩЕСТВ
ЯНОВСКИЙ К. А, ШИХЕР В. И, КОЗЛОВ Ю. Г, КУРОЧКИН В. Г, МАРИК Е. А, ДЕМЧЕНКО Б. С, ЗУБОВИЧ А. Ф, СКОТНИКОВ А. А, СЕНИЧКИН В. В
МПК / Метки
МПК: G05D 27/00
Метки: культивирования, микроорганизмов, процессом
Опубликовано: 23.09.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-919505-sistema-upravleniya-processom-kultivirovaniya-mikroorganizmov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Система управления процессом культивирования микроорганизмов</a>
Предыдущий патент: Производные 8-аза-16-оксагона-17-онов, проявляющие противовоспалительную, мембраностабилизирующую и антифибринолитическую активность, и способ их получения
Следующий патент: Радиоизотопный генератор
Случайный патент: Устройство для измерения крутящего момента на роторе буровой установки