Способ автоматического управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сомз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 05 Р 27/00 Государственный комитет СССР о делам изобретений и открытий.1(088.8) Дата опубликования описания 23, 12.82 Л. П, Лосев, В. П. Сахаров, В. М. Холопов, Г. И, Предеин и Б. В. Пестов(72) Авторы изобретения Грозненское научно-производственное об-ьединение "Промавтоматика"(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕС 1(ОГО УПРАВЛЕНИЧ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ Изобретение относится к способамавтоматического управления процессомнепрерывной стерилизации питательныхсред и может быть применено в микробиологической, медицинской и пищевойотраслях промышленности, например,при стерилизации питательных средв производстве антибиотиков.Известен способ автоматическогорегулирования процесса непрерывнойстерилизации сред, который осуществляется путем стабилизации температуры образующейся смеси за счет одновременного воздействия на расходыпитательной среды и пара при стабилизированном давлении смеси в выдерживателе 1),Недостатком данного способа является то, что при незначительных колебаниях параметров питательной среды и ппа в условиях быстротечногопроцесса прямого нагрева (12-17 с)не обеспечивается поддержание температуры смеси на выходе нагревателяв заданных технологией пределах,а кроме того, одновременное непрерывное регулирование расходов пара ипитательной среды при изменении плотности, вязкости и температуры последней ниже расчетных значений, вследствие инерционности систем регулирования, сопровождается нарушением соотношения фаз питательная среда - пар и, как следствие, режима стерилизации, выражающегося в проскоках пара .в выдерживатель.Наиболее близким техническим решением является способ автоматического управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды, предусматривающей регулирование температуры нагрева стерилизуемой среды путем изменения подачи питательной среды и острого пара, причем измене ние подачи острого пара осуществляют с учетом температуры среды после нагревателя 2. Недостатком этого способа является то, что возникают незатухающие колебания температуры смеси на выходе нагревателя с амплитудой перепада +4,3 С, а это приводит к тому, что при стерилизации питательных сред для биосинтеза тетраллимина и других антибиотиков, для которых недопустимы колебания температуры ниже 140 С и выше 148 С, в одних случаях не исоключается проскок нестерильной питательной среды в ферментер, а в дру 983669гом, за счет перегрева, ухудшениеее свойств.Цель изобретения - повышение качества стерилизации.Укаэанная цель достигается тем,что, согласно способу автоматического управления процессом непрерыв 5,ной стерилизации питательной среды,предусматривающему регулированиетемпературы нагрева стерилизуемой среды путем изменения подачи питательнойсреды и острого пара, причем измене-.ние подачи острого пара осуществляютс учетом температуры среды посленагревателя изменение подачи питательной среды осуществляют в зависимости от рассогласования текущегозначения температуры среды посленагревателя от граничных максимально и минимально допустимых значений.температуры, соответствующих видустерилизуемой среды. 20На чертеже изображена блок-схемасистемы автоматического управления.Стерилизуемая среда подается внагреватель 1, в который одновременно вводится пар. Образовавшаяся 25смесь поступает в выдерживатель 2.Схема управления включает датчик 3температуры, установленный на выходе смеси из нагревателя 1, одновременносвязанный с регулятором 4 тем- ЗОпературы, регулятором 5 расхода стерилизуемрй среды и блоком б управления. Регулятор 4 температуры связанс исполнительным механизмом 7, установленным на линии подачи пара в 35нагреватель 1. Регулятор 5 расходастерилизуемой среды связан с исполнительным механизмом 8, установленным на линии подачи стерилизуемойсреды в нагреватель 1, Блок б управления связан с регулятором 5 расходастерилизуемой среды. Датчик 9 давления, установленный на выходе выдерживателя 2, связан с регулятором 10давления, а последний связан с исполнительным механизмом 11, установленным на выходной линии выдерживателя 2. Температура стерилизации, например, питательной среды, используемой для процессов ферментации в производстве такого антибиотика какокситетрациклин, не должна выходитьза пределы значений 140-148 О С,Отклонение температуры стерилизации ниже 140 пС может вызвать проскокнестерильной питательной среды в 55ферментатор и последующее развитиев нем вместе с культурой посторонней микрофлоры. Последнее сопровождается резким снижением эффективности процесса биосинтеза в ферментато Орах и зачастую приводит к преждевременному его прекращению и браку.Отклонение температуры стерилизации выше 149 С вызывает перегревпитательной среды и резкое ухудшение у ее свойств, что в свою очередь отражается на технико-экономических показателях процесса биосинтеза,автоматическое управление процессом непрерывной стерилизации питательной среды осуществляют следующимобразом,Сигнал от датчика 3 температурыодновременно вводят в качестве пере"менной величины в регулятор 4 температуры реализующий, например,пропорционально-интегральный законрегулирования, в блок б управленияи в регулятор 5 расхода стерилизуемой среды, реализующий, например,пропорциональный закон регулирования, Регулятор 4 температуры, отрабатывая входное воздействие, формирует на своем выходе командный сигнал, которь 1 м воздействуют на исполнительный механизм 7, установленныйна линии подачи пара в нагреватель 1.Регулятор 5 расхода стерилизуемсйсреды, отрабатывая входное воздействие, формирует на своем выходе командный сигнал, которым воздействует на исполнительный механизм 8,установленный на линии подачи питательной среды в нагреватель 1,В блок б управления вводят дополнительно два сигнала задания, из которых один устанавливают на уровненесколько большем, чем значение нижней границы допустимых отклоненийтемпературы стерилизации по регламенту, например 142 С, а другой науровне несколько менылем, чем значение верхней границы допустимых отклонений температуры стерилизации, например 146 С. Этими сигналами задания в блоке б управления создают зону с границами нечувствительности,например в + С. При температуре смеси на выходе нагревателя 1, лежащей в зоне нечувствительности блока б управления, например, в пределах 142-146 С, последний формирует на своем выходе единичный управляющий сигнал, которым запирают отключающее реле регулятора 5 расхода стерилизуемой среды. При этом исполнительный механизм 8, управляемый регулятором 5 расхода стерилизуемой среды, отсекается от последнего, а командный сигнал, например пневматический, находящийся в канале между отключающим реле регулятора 5 расхода стерилизуемой среды и исполнительным механизмом 8 остается на том значении, которое он имел в момент срабатывания отключающего реле. Заполненному таким образом в канале связи командному сигналу соответствует строго определенное положение исполнительного механизма 8, который в этом случае, выполняя функции постоянного дросселя, создаетопределенный режим дросселирования потока питательной срелы.Поддержание температуры смеси на выхоле нагревателя 1 н заданных пределах при фиксированном положении исполнительного механизма 8 осуществляют контуром регулирования расхода пара, полаваемого в нагреватель 1, который поддерживает определенное .соотношение питательная среда - пар Колебания параметров питательной, среды (температура, плотность, вязкость) при фиксированном ее расходев нагреватель 1 сопровождаются колебаниями температуры образующейся смеси на его выходе. При выходе температуры смеси за пределы зоны нечувствительности блока б управления,например, в сторону уменьшения, последний срабатывает и снимает со своего выхода елиничный управляющий сигнал, которым было заперто отключающее реле регулятора 5 расхода стерилизуемой среды, тем садним осуществляя подключение его выхода к исполнительному механизму 8,Регулятор 5 расхода стерилизуемойсреды, под влиянием изменяющегосясигнала, поступающего от датчика 3температуры, формирует на своем выходе командный сигнал. Исполнительный механизм 8, отрабатывая этот командный сигнал, изменяет свое положение, уменьшая подачу питательнойсреды в нагреватель 1. Одновременнона выхоле регулятора 4 температуры,подвлиянием изменяющегося сигнала,поступающего от датчика 3 температуры, Формируется командный сигнал.Исполнительный механизм 7, отрабатывая этот командный сигнал, изменяет свое положение, увеличивая подачупара в нагреватель 1.Поскольку регулятор 5 расходастеризуемой среды, реализующему пропорциональный закон регулирования,присуще большее быстродействие, чемрегулятору 4 температуры, реализующему пропорционально-интегральныйзакон регулирования, скорость изменения величины потока питательнойсреды несколько опережает скоростьизменения величины потока пара.Уменьшение потока питательной среды в нагреватель 1 сопровождаетсяуменьшением давления в технологической системе нагреватель 1 - выдерживатель 2. Сигнал об уменьшении давления, снимаемый с датчика 8 давления, передают в регулятор 10 давления, который, отрабатывая этот сигнал, вылает на исполнительный механизм 11 командный сигнал. Последний,отрабатывая командный сигнал, изменяет свое положение так, чтобы изменением потока смеси после выдерживателя 2 восстанавливалось давление- Использование предлагаемого способа позволит в отличие от существующих поддерживать температуру смеси на выходе нагревателя в заданных регламентном пределах без перегрева, что применительно к производству, напюимею антибиотиков, обеспечит получение питательных сред лучшего в технологиеском контуре на уровнезаланного. Изменение потока питательной среды и пара, подаваемых в.нагреватель 1, продолжается до тех пор,пока температура смеси на выходе на 5 гревателя 1 не достигнет границы зоны нечувствительности блока б управления.При нагревании образовавшейся смеси ло температуры, соответствующей.10 нижней границе зоны нечувствительности блока б управления, последнийсрабатывает и формирует на своемвыходе единичный управляющий сигнал,которым запирает отключающее реле15 регулятора 5 расхода стерилизуемойсреды. При этом исполнительный механизм 8 отсекается от выхода регулятора 5 расхода стерилизуемойсреды, а новое значение командногосигнала в канале связи, соединяющем регулятор 5 расхода стерилизуемой среды с исполнительным механизмом 8, запоминается. Этому значениюкомандного сигнала соответствует новое положение исполнительного механизма 8, при котором он снова, выполняяфункции постоянного дросселя, создает новый, отличный от предыцущего,режим дросселирования потока питательной среды.При увеличении температуры образующейся смеси на выходе нагревателя1 и выходе ее за пределы зоны нечувствительности блока б управления последний срабатывает, подключая выходрегулятора 5 расхода стерилизуемойсреды к исполнительному механизму 8,который увеличивает поток питательнойсреды в нагреватель 1, В это же время регулятор 4 температуры через40 исполнительный механизм 7 уменьшает величину потока пара. В остальном система будет работать по описанной выше схеме,Таким образом, система автомати=.45 ческого управления при колебанияхтемпературы смеси на выходе нагревателя 1, выходящих за границы зонынечувствительности блока б Управления, будет дискретно подключать регулятор 5 расхода стерилизуемой средык исполнительному механизму 8, осуществляя тем самым изменение потокапитательной. среды и стабилизацию режима его дросселирования на новомзначении при возвращении температуры смеси в зону нечувствительностиблока б управления.983669 Формула изобретения Составитель БКозориз Техред М. Гергель гаче рректор Н. Буря Редак 14ного комитета Сний и открытийРаушская наб Заказ 9922/5 ВНИИ по 113035Тираж Государстве лам изобрет осква, Бисно лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная качества и, как следствие, увеличение выхода продуктов биосинтеза.Кроме того, поддержание температуры стерилизации в заданных пределах позволит повысить надежность процесса стерилизации за счет умень- щения вероятности инфицирования питательной среды и тем самым снизить вероятность заражения ферментаторов посторонней микрофлорой уже в начальной стадии процесса биосинтеза. Поеледнее сопровождается снижением вероятности прекращения ферментаций иэ-эа заражения и увеличением выпуска продуктов биосинтеза. Способ автоматического управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды, предусматриваюшнй регулирование температуры нагрева стерилиэуемой среды путемизменения подачи питательной средыи острого пара, причем изменениеподачи острого пара осуществляютс учетом температуры среды после нагревателя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целвю повыщения качества стерилизации, изменение подачипитательной среды осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения температуры среды после 10 нагревателя от .граничных максимально и минимально допустимых значенийтемпературы , соответствующих видустерилизуемой среды,15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, федосеев К, Г. Физические основы и аппаратура микробного синтезабиологически активных соединений.20 М., "Медицина", 1977, с. 86.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2960147/13,кл. С 05 П 27/00, 1980.