JPS60203180A - 発酵制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発酵システムの制御に関する。特に本発明は主
制御装置により複数の発酵槽を選択的に制御するシステ
ム、またはそのような発酵システムの各操作変数に対応
する複数のモジュールまたはタスクを個々にそして選択
的に調整して各発酵槽を制御するシステムに関するもの
である。

本発明の１つの目的は各発酵槽の反応辿駄や最終生成物
を代置する種々の測定値に応じて複数の発酵槽を別個に
作動させる早一の制御システムを提供するこどてある。

各発＃楢に対する化学的及び物理的エネルギー人力量は
局所的に、または主制御装置によって別個に制御される
ので最適の発酵条件が得られる。従って種々の反応条件
下で作動するこれらの複数の発酵システムをそれぞれ作
動させて、選ばれた微生物を本質的に異なるか、または
本質的に同一の反応条件下で生産することができる。そ
のような複数の発酵工程は互いに全く無関係であるにも
かかわらず、中央制御装置または各局所制御装置によっ
て制御される。

本発明による発酵制御システムは製造工程収率の改善及
び最適化を目的とするＤＮＡやＲＮＡなどの組換え微生
物の研究開発、またはそのような種類の微生物をパッチ
方式で完全に商業生産するだめの発酵条件の開発には特
に有用である。

商業的発酵工程の開発において、細菌，原生動物．酵母
，藻類及び細胞を含む微生物の増殖を目的とする反応条
件の最適化を行うために複数のバッチ式発酵システムを
同時に操作することはしばしば必要である。そのような
同時操作発酵槽における培養基または発酵液へのエネル
ギー添加速度には化学的及び物理的入力が含まれる。溶
存酸素の適切な濃度を維持するため化学的エネルギーは
酸素または空気によって供給される。発酵液のｐｌ｛は
酸または塩基の添加によって最適化され、泡沫を制御す
るためｅζ消泡剤が添加され、また初期の段階で栄養０
；之の添加が不充分な場合にはグノレコース糖または砂
糖が添加される。発酵全段階を通じて酸素の溶８ＩＩ！
を改善し１だ成長条件を均−に維持するため発酵工程中
の被制御物理的エネルギー変数は混合物の機械的撹拌を
包含する。発酵液の温度は入熱または脱熱によって制御
される。発酵工程の解析と制御ｔζ適した上記以外の測
定変数及び被制御変数は発酵排出ガ゛ス，ー次酸素及び
二酸化炭素のサンプリングと培地中で成長している微生
物及びその老廃物または副生成物の化学的または生理学
的試験を包含する。

〔従来の技術〕

従来の発酵制御システムにおいては個々の入力変数に対
して早一のループ制御装置を用いることが一般的であり
、これらのシステムは通常電気アナログ回路の形態をな
しており、この回路では電気信号すなわち電流または重
圧は温度や溶存酸素などの可変パラメータまたは条件を
測定する変換器によって生成される。そこで、そのよう
な測定変数が好ましい数値から逸脱するような場合には
、それに対応して、例えばバルブのようなエフェクター
または最終制御エレメントが選択的に作動するが、測定
変数が設定値に戻れば作動は停止する。

入力装置またはエフェクターの修正作業の実際量と程度
を指示するため、そのようなループ制御装置は、また、
電気フィードバック信号を生成させる手段を必要とする
。選択値に対する測定変数の過度の変動を防止するため
次のような２種類の測定が用いられる。（１）設定値の
上下の許容範囲（制御帯域）及び（２）設定値と被制御
変数の測定条件との差異によって生成されるエフェクタ
ー駆動信号。

この信号はそのような差の比例，積分及び微分関数であ
る。発酵システムのように多種多様な変数がある場合に
は好ましい最終結果を得るにはループ制御装置をそれぞ
れ別個に修正する必要がある。

尚技術分野においては、例えば培地の温度を測定しそし
て加熱または冷却を制御して一定の温度を維持する温度
制御装置のように個々の変数に対応する工程制御装置が
用いられることは周知である。

そのようなループ制御装置は通・常別個に調整され、そ
して操作されるので一定の入力エネルギー、または入力
量（熱）が維持され、その結果測定変数（温度）は制御
帯域を逸脱することがない。しかしながら、発酵システ
ムにおいては生物学的成長過程は本質的に予測し難く、
かつまた線形の過程はまれである。従って、最適の成長
条件を維持するための物理的及び化学的入力に対する要
求は速度と時間により、しばしば大きく異なる。１つの
入力を更に修正することによって他の入力に対する要求
を緩和することができる。更らにそれぞれ異なる末端エ
フェクターに対する制御モードは決して同じではない。

例えば、設定値に対する測定変数の絶対変化または変化
速度に応じて１つの末端エフェクターに適用される修正
量と測定変数が設定値から逸脱していた時間とは他の末
端エフェクター間の相互作用に密接に関係している。こ
れらの理由により、発酵工程の進行にともなって制御変
数を修正することができるように電力ロスまたは規格外
の生成物などの集中的に測定される条件に応じて中央制
御システムによって個々の制御モジュールまたはタスク
の操作を中断または介入するか、あるいは混乱、警報ま
たは誤シなどの条件を包含する１つ、またはそれ以上の
局所測定変数に応じてこのような中断または介入ヶ行う
ことができる配置にし工おくことが望ましい。

工程中に生じた排出ガス、副生成物または生成物を分析
することによって複数の工程変数の全面的集中制御を可
能にする案が提起されてきた。そのような分析は排出ガ
スのクロマトグラフ試験または発酵によって増殖する微
生物によって生じる排出ガスのストリーム中に存在する
種々のガスの濃度を検出測定する質量分析システムを包
含することができる。また、そのような測定法を用い工
そのような個々の工程変数の設定値と制御帯域を調整す
ることが提案されてきた。そのような既知のループ制御
装置と同様に、これらの制御装置は比例−積分−微分ま
たは開閉制御アルゴリズムな用いて比例、微分および積
分を行うことを典型的に可能にした。そのようなアルゴ
リズムは発酵工程において所望の反応速度の達成を試み
るために個々の制御ループの設定値と制御帯域を手動で
調整することを可能にしている。そのような制御ループ
は測定変数と入力量との間に直接の関係がある場合ある
種の制御タスクに最適である。しかしながら、生物工学
的に処理された微生物の商業開発を目的とする発酵工程
の制御におい王は、個々の測定変破は一般的に複数の相
互に関係のある入力量に依存する。例えば、培地中の溶
存酸素は主として、増殖する微生物の酸素吸収速度及び
溶存酸素（ＤＯ）の形で培地に添加される酸素の添加速
度に依存している。ＤＯの添加は酸素ガスまたは空気の
流速及びそのような酸素が溶液に溶けこむ速ＫｅＣ依存
している。後者はまた培養液の攪拌とその液の温度に依
存する。史らに、そのような変数はすべて微分及びν（
分依存性であり、また成長速度の急激な変化ｅ（起因す
るパ混乱“、または手動もしくは自動による入力の外部
処理に影響される。

遺伝子工学的に処理された微生物の増殖を伴う商業ベー
スの発ｇにおいては多数の発酵槽を用いて同じか、また
は類似した工程を操作し、同時に各槽内の発酵条件を別
個に制御し得ることが望ましい。例えは個々の発酵槽の
数が１０から３０に及ぶ場合、多数の変数のすべてに対
応する個々のループ制御装置と多種多様の変数のすべて
に対応する個々のコンピューターシステムを備えること
は操作ＡＫよる装置の保守コストの点で割高になる。

〔発明が解決しようとする四組点及び解決手段〕前述の
理由によシ、本発明の１つの特定の目的は複数の制御モ
ジュー゛ルまたはタスクを作動させる単独で作動可能な
局所直接ディジタル制御装置をそれぞれ包含する複数の
発酵槽の操作を直接ディジタル制御する能力を有するミ
ニコンピユータ−またはセントラルコンピューターを用
いて個々の発酵槽中で工程変数を単独または共同で調整
すろことができる発酵制御システムを提供することであ
る。そのような主１ＩＩＩＪ御装置またはミニコンピユ
ータ−の監視下にある複数の発酵工程は互いに類似する
こともめりイけるし、また全く類似しないこともあり得
る。それぞれ個々の発酵工程ではマイク１１ゾロセサ一
回路の形で局所コンピューターを制御することができる
ように消去可能ＰＲＯＩＶｉ（ＥＰＩζＯＭ　）装置お
よび、′またはランダムアクセス記憶装置ｉ’ｊ　（Ｒ
ＡＭ　）　Ｋは複数のｆｉｔ：Ｊ御タスクモジュールが
常設されている。そのようなマイクロプロセサー回路は
、栄養諒の添加、声、泡レベル、温度。

攪拌、望見及び酸素を包含するがこれに限定されない個
々の工８変数を決足する個々のタスクモジュール？ｌ１
１定回路を選択的に、かつ階層的に制御する。同様に各
タスクモジュールに連結するこのマイクロプロセザーは
複数のｆｌｉｌＪ御ニンニクターまたは人力制御エレメ
ントの１つまたはそれ以上を作動させて谷システムに供
給されるエネルギー量を修正する。本’ｉｂ　’ＩＩＪ
　ＶＣよれば、そのような末端エフェクタータスクモジ
ュールは１つまたは、それ以上の測定装置により制御さ
れるので、個々の測定工程変数を単独または共同で予め
定められた一連の限度または数値の範囲内に維持し得る
量と程度において入力量は修正される。測定数量と制御
変数は多重パスを介して演算されるが、この多重パスは
個々の測定信号を順次アナログ値からディジタル値に変
換し、必要に応じて制御装置に送るディソタル入力数値
を、連続交直流、半連続交直流、あるいは被変調パルス
たるを問わず、要求される電力信号に変換する。

個々の発酵槽では１つのマイクロコンピュータ−が時分
割的に作動し１、記録、データー表示。

警報、操作員制御キーボード及び主制御介入を包含する
あらゆるタスクモジュールを制御する。更に、それぞれ
の測定回路から出る入力信号に応じて多重末端エフェク
ターを連続的にまた自動的に調整する基本タスクの制御
においては、前述のシステムによシ、フィードバック制
御アルゴリズムから不連続制御信号を生成させることな
く末端エフェクターを手動的に無効化することができる
。

従って、物理的または化学的な複数のエネルギー人力は
ＲＯＭ　４たはＥＰＲＯＭ　Ｋよっ工予めグロダラムさ
れた順序で自動的に生成されるか、あるいは操作員介入
によって手動的に生成されるかを問わず、エネルギー人
力の望ましい組合せに応じ１各測定変数に対する設定値
を保持し得る量と程度において発酵システムに供給され
る。そのような介入を局所的に生成させる仁ともできる
し、またミニコンピユータ−のような主制御装置でも生
成させることもできる。設定値や制御帯域の数値の設定
は、発酵システムの操作を制御する複数の変数の全般的
相互作用と同様に、発酵工程のあらゆる段階で手動また
は自動的にそのような設定値や制御帯域を調整すること
ができる１つの七ントシル・ミニコンピユータ−を介す
ることが望ましい。さらにこのセントラルコンピュータ
ーは操作キーボードが発する手動入力に応じて発酵工程
を調整することができる。この機能によって予め設定さ
れる数値の手動無効化が可能になる。末端エフェクター
の作動によるフィードバック信号が介在しないので、直
接ディジタル制御によるそのような無効化が工程の混乱
を生じることなく達成される。そしてこのローカルプロ
グラマブルマイクロコンピュータ−は発酵槽の操作期間
を通じて個々の工程変数に対応する制御タスクモジュー
ルをそれぞれ制御する。本発明によれば、セントラルコ
ンピューターは初期の設定値や制御帯数値を決めるだけ
でなく個々の発酵槽の測定生成物または出力の数値に応
じて新しい数値を生成することができる。好ましくは、
そのような測定生成物数値はアルゴリズム計算に適する
ように入力を更新して末端エフェクター信号に対する新
しい制御限界を設けるため連続的に使われる。そのよう
な信号は個々の発酵槽制御装置に対するエネルギー人カ
を調整するため共通パスによって送られる。同時に個々
の発酵槽は実時間ペースで順次連続して局所制御される
。従って本発明は最終生成物の生成に影響する複数の入
力測定及び制御装置に対する投資を含めて、制御装置の
有効利用を可能にするものである。

同時にそのような制御を発酵工程進行中に最終生酸物を
基準として展開されるか、または選択的に展開されるア
ルゴリズムに基づく高度なプログラムを介して適用する
ことができる。そのようなプログラムをマイクロコンピ
ュータ−の制御回路を個々の発酵槽に合わせて修正する
ことなく発酵槽制御システムに選択的に用いることがで
きる。

更らに、本発明によって提供される単一の制御システム
によって単独の中央制御装置から複数の発酵工程を個々
に監視し、また制御することができる、すなわち発酵工
程は局所制御架＠により完全に制御することができる。

本発明の上述以外の目的と利点は本８１１４　Ｍ　ｍの
不可欠な部分を構成する添付図面と共に選はれた本発明
の好ましい実施例の詳細な説明によっ１明らかである。

し実施例」 添付図面、特に図１を参照すると、本発明によっ工実施
される発酵Ｉｔ’制御システムの総合的な概略がそこに
示されている。複数の個々のまたはパッチ弐発酵工程制
御システムはそれぞれ１０．１１゜１２及び１３として
図示されている。例えば１５のようなバッチ式発酵槽は
、例えば１０のようなローカルダイレクトディソタル制
御装置の制御下に操作される。制御装置１０は単独で複
数の測定回路とエフェクター制御回路を提供するが、こ
れらの回路は発酵槽１５の培養液中で発酵により、選は
れた微生物を増殖することを目的として複数の相関する
入力変数の１つ、またはそれ以上をそれぞれ局所制御す
る。主制御製（ｉ￥：２０は集中直接ディジタル制御を
行い、その結果側々のパッチ式発酵工程制御装置１０，
１１．１２及び１３におけるそのような複数の測定入力
変数及び制御出力変数の１つ１つに対する介入が選択さ
れたタスク中で行われる。

一般に制御装置２０は、もしそれが局所制御装置１０に
管理される個々の制御タスクの初期限界を設定するため
に直列通信タスク１２４により制御される直列通信イン
ターフェイス２８に連結するそのようなパス１７または
回線１６のような通信リンクを介して作動できるようＶ
こ配列されているミニコンビ、−ターでもよい。この中
には末端エフェクターを作１ＩＩＩさせて発酵槽１５の
ような個個の発酵４Ｖｙ　ｔｃ供給される、例えば攪拌
やｒｌ＆索や望見の＄１、給などのエネルギー、ｗ　８
１ｒＡ　ＭＭするために測定されろ個々の変数や同じ目
的で制御される個々の人力が包含される。

史番・ζ、４１：ｔβ；ｉＫ図示されるようＩｃ、種々
の高度な最終生成物分伯システムによって発＾：’４１
１１５の排出生成物のサンプリングを行うことができる
。例えは、ライン１８は発酵４１”７１５の排出ガスを
多重ストリームクロマトグラフ２５に導入することがで
きる。１ン１示されてはいないが、例えばマススペクト
ロメーターなどの液または固体モニターシステｌ、　ｙ
ｃよって発酵液１４のザンブルを分析することができろ
。以下に述べるように、そのような生成物分イハ機器の
目的は発酵工程警報装置れを提供するか“または制御ア
ルゴリスムの展開を助けることによって発酵工程の進行
に伴う工程中の多様な操作条件に応じて主制御装置を介
して制？１ＩＩＩ帯域を修正することにある。当然、そ
のような操作条件の範囲は培養液１４中の微生物に適し
た著しく希釈、または分散した初期の状態から工程完了
時の高密度条件にわたる。最適な発酵システムの開発に
おいては、操作者が選択された制御タスクを監視及び介
入して、そのような著しく異なる同社条件下で所望の微
生物の増殖を最大限度に保持できることが望ましい。

本発明によれば、主制御装置に設けられたディスプレー
及びキーボード及び各発酵制御装置と主制御装置とを結
ぶ、例えば回線１６のような、各回線を介して個々の制
御装置の設定値、または制御範囲を自動または手動的に
確立することが可能である。回線１６またはバス１７は
主制御装置から各発酵システムに送られる他の入力をも
選択的に制御することができる。例えば、自動的ＫＲＡ
ＭまたはＥＰＲＯＭ装置に負荷されたプログラムを介し
て各制御変数の幾通シもの初期条件を個々の単独制御装
置に割当てることができる。また中央制御装［２０に設
けられたキーボード及び英数字ディスグレー装置を介す
るか、擾たは局所的にキー７１？−１’１２３及びう′
イスプレー１２２を介する操作者制御をζよって、その
ようなへカ条件を手動的に修正することができる。また
これらの装置によって末端エフェクターを手動的に無効
にすることができる。例えばストリッツ０チヤートレコ
ーダー１２１のような装置によってデータが選択的に連
ｕＲ示及び記録されることが望ましい。またデータを個
々の発酵槽における工程の全般Ｖζわたって記録するこ
とができる。

前述の個々の発酵制御装置や発酵槽自体が同じ条件下、
または微生物が同じであっても著しく異なる条件下に６
らゆるｆ！Ｉｆ類の微生物の生殖を最適化するよ５に設
計されていることは轟然のごとく理解される。換１°す
れは、これらの制御装置＆によって著しく異った特性を
もつ微生物の生殖に適した発酵システムを操作すること
ができる。本明細省にいう°゛微生物”は細菌原生動物
、酵母、ウィルス、変形菌類な含む藻類及びヘリオ細胞
または新生物細胞を含む細胞よりなることを意味する０
図２は発酵槽の１つである発酵槽１５を表示し、そして
制御装置１０を介して作動して発酵槽の個個のエネルギ
ー人力を制御し、また所望の微生物の成長に従い培地１
４の変化状態を測る、きわめて重要な末端エフェクター
及びセンザータスクを図示し工いる。

典型的な発酵槽制御システムにおいて、発酵液または培
地中の微生物の成長促進に盛装なエネルギー人力は次の
ようなものである：栄養源（例えばグルーコース）９機
械的攪拌、酸素、空気、消泡剤、ｐＨ調整剤（酸または
塩基）、及び入熱または脱熱。そのようなエネルギー人
力制御システムは単独または共同で与えられたそのよう
なエネルギー人力によって影響される少くとも１つの条
件を測定する手段を包含する。本発明による操作を分シ
易く説明するため、測定数値を含む制御変数とエネルギ
ー人力に必要な末端エフェクター制御装置が図２に示さ
れている。この実施例は入力量を測定制御するハードウ
ェアの実現を必要とする６基の制御タスクを示している
。入力量とは、すなわち空気流量、酸素流量、攪拌速度
、泡沫、−１及び温度である。これらの数量はあらゆる
発酵工程の基本的要素であり、最も容易に測定されるも
のである。しかしながら、例えば溶存酸素、投入栄養源
及び排出ガスなどの他の数値は発酵の制御にきわめて重
要である。本発明の方法によって実施される制御タスク
とこれらの数値との関係をよシ詳細に以下に述べる。

図２に示されるように、温度システムは抵抗温度検出装
置ｌｉ（ＲＴＤ　）　３３による培地１４の温度測定を
包含する。発酵工程ではしばしば放熱現象が起るので、
冷却水は制御弁４０を介し１ライン３４から発酵槽１５
の熱交換コイル３０に供給される。一定の温度を保つた
め、補助ヒーター、すなわち電気コイル３１によって冷
却水を加熱することができる。冷却水はボン７′３６に
よりライン２７を介して熱交換器３２からコイル３０に
再循環される。発酵槽熱交換コイル３０に循環される冷
却水の温度はもう１つのＲＴＤ　３５　Ｋよって測定さ
れ、また熱交換器３２の’Ｋｔ気ヒーター３１を通る電
流はアンメーター３７によって測定される。

熱交換器３２を通る水は返送ライン２９を介して排出さ
れるか、またはボンｆ３６によって循環される。

従来の制御システムでは、例えばＲＴＤ　３５の電気信
号のように温度を表わす電気信号は冷却水ライン３４の
弁４０のような末端エフェクターを直接に修正して温度
を設定値に戻すために電気フィードバック回路中で使わ
れる。同様に、ヒーター３１及びＲＴＤ　３３に流れる
電流は通常ヒーター３１を直接に制御するため１つの制
御ループをなすように配列される。しかしながら、その
ようなループ制御装置とは明白に区別できるように、本
発ＢＡにおいては、図３に示されるように温度及び電流
感知ニレメン）３３．３５及び３７よシ送られる電気信
号はアナログ入力多重装置（ＭＵＸ　）３９を介してそ
れぞれ連続的に、また周期的にサンプリングされ、そし
てＡＤ変換器（ＡＤＣ）　３８によ９入出力ＣＩｌｏ　
）パス４２とバス制御装置４１を介し高速マイクロコン
ピュータ−バス４４’ｋＲてマイクロコンピー−ター４
５に送られる。

そのような入力値は共にパス４４に連結するランダムア
クセスメモリー（ＲＡＭ　）　４６または消去可能！ロ
グラム読取専用メモリー（ＥＰＲＯＭ　）　４７　Ｋ記
憶された設定値及び限度範囲数値と比較される。

当然、そのような数値を固定し、時修正し、また予めノ
°ログラムすることができる。設定値に対する測〆値の
笈ルυの５１度を表わす制御信号は、マイクロコンピー
タ４５によって処理され、そして今度は修止イー号が入
出力パス４２とパス制御装置４１を介して一般に４８と
して示されている検数の末端エフェクター制御装置に送
られる。

温度制御タスク２３においては、そのようなエフェクタ
ーは冷却器バルブ駆動装置４３であり、この装置は好適
ｔζはステップモーター駆動装置を起動さゼ−てライン
３４の弁４０を段階的に開閉し、またヒーター３１Ｖこ
刻する１【ｂ流投入を調整するソリッドステートリレー
４９を開閉する。冷却器パルプ駆！ｂｂ装置ｉ′Ｌ４３
はステッパーモーター制御装置３６（図：３）を介して
起動されて、電気パルプな供給する。電力はタイムプロ
ポーショナル制御装置３２及びソリッドステートリレー
４９を介してヒーター３１に供給される。制御装置３２
は抵抗ヒーター３１に供給される平均電力を修正する。

図１及び３に示されるように、マイクロコンピ−パス４
４はム己１意されたデーターとＥＰＲＯＭ　４７−やｌ
ζＡＭ　４６のプログラムとの間及びローカルマイクロ
グロセサー４５との間に高速（１０マイクロセカンド以
下）通信リンクを作る。これら３つの装置は各多重アプ
リケーションプログラムタスクを調整して個々の発酵槽
システムを制御、監視するため、図５及び６に示される
ような監視プログラムを実施する。機能的には読取専用
メモリー動因４６は個々の測定変数と個々の末端エフェ
クター駆動装置の状態を記憶する。ＲＡＭ　４６は、ま
た個個の測定変数に対する操作者選択可能限界数値を記
憶して警報装置または他の標識を含めて、そのような数
値の限界を超える時の標識の表示と始動に備える。測定
数値の予め設定された数値に対する変位に基づき、個々
の末端エフェクターに送られる復活信号を計算するため
のアルゴリズムを含めて、これらの制御プログラムはプ
ログラマブル記憶装置ＥＰＲＯＭ　４７　Ｋ記憶される
。

ざ訂ｌＩ）、檜の制御は、例えば局所制御装置１０のよ
うな枚数のマイクロプロセサーに基礎を誼〈局所制御装
置がシステムエネルギー人力を修正するのに必要な順次
周期、高効率サイクル測定や実時間応答などの制御機能
をすべて具えている２段階階層システムを包含している
ことが前述の説明によって解る。従って各局所制御装置
をセントラルコンピューターから完全に独立して作動す
ることができる。このようにミニコンピユータ−中実装
置２０は頻度は低いがよシ高度な機能を果すことができ
る。これらの機能は個々の発酵槽を監督的に制御するた
めのデータロギングや周期的な排出ガスまたは生成物の
測定を包含している。そのような監督的制御プログラム
をある特定の発酵工程に適合させることができる。ミニ
コンピユータ−２０で実施されるそのようなプログラム
から得られろこれらの出力データーは単独または選ばれ
た複数の局所マイクロコンピュータ、すなわち発酵槽制
御システム１０，１１．１２及び１３を制御することが
できる。この制御は、例えば１０のような単独局所制御
装置の通信回線１６及び直列通信装置２８を介してなさ
れる。このようにして中′−夫制御装置２０と局所マイ
クロプロセサー制御装置ｌＯは範囲や設定値を含む操作
データーと制御パラメーターを転送して数値を手動で設
定または調整し、また必骸に応じてオンライン最適化ル
ーチンを設定することができる。

発酵の技術分野の熟練者には解るように、微生物の成長
速度は、バッチ発酵工程操作の全段階を通じて著しく異
なるその酸素吸収によっτ検出することができる。本発
明によれば、そのような著しい差異を摂氏０．１度以下
の範囲内に温度を綿密に制御することによっ”を調整す
ることができる。

上に記述するように温度制御システムモジュールまたは
タスク２３はそのように局所制御Ｖ＝Ｊ能にし、また溶
存酸素（ＤＯ）制御システムまたはタスク６０による微
生物の成長促進に必要なより直接的な制御を維持する上
で不可欠である。図６に示されるように、ＤＯタスク６
０は発酵槽１５の溶存酸素グローブ７８ＶＣ応じて空気
流量制御システムまたはタスク７６、酸素流量制御装置
システムまたはタスク６６及び攪拌機制御システムまた
はタスク５１を制御する。

本発明によれば、好ましくは、培地１４の溶存酸素含有
量の維持方法は各制御システムを連鎖的に用いることで
ある。すなわち、先づ最初に攪拌速度を増大して攪拌機
制御システム５１介して＠酢槽１５内の有効酸素の完全
な分散を維持する。

図２に示されるように、攪拌機またはスターラー５０は
モーター５２によって駆動され、エネルギー人力は攪拌
機の速度とモーター５２に送られる電流量を測定するタ
コメーター５４及びアンメーター５７によってそれぞれ
検出される。図示されるように、タコメーター５４は可
変周波数モーター制御装置２６を介して作動され、そし
て電流量はアナログ入力ＭＵＸ３９を介して検出される
。これらの数値しｒ５、ともに制御装置２６を介し？Ａ
、Ｃ。

モーター５２に送られる電力な詞節させるのに用いられ
る。

攪拌がある特定の、または所望の最高速度に達した時、
溶存酸素制御装置は空気流量制御タスク７６及び空気流
量制御弁７９を介して作動して、ライン６５を介して発
酵液１４に送られる空気の質量流量を開始または増大さ
せる。図示されるように、空気流量制御タスク７６の局
所制御ループはアノモメーター８７を介し１そのような
流量を測定する。このアンメーター信号を弁７９０毒１
」脚下にライン７７を介して供給される（図示されてい
ない）空気の流量と比較することができる。

ステップモーターによって駆動されるこの弁７９の開口
の調整は制御う１ン８４から受けたディジタル信号に応
じてなされる。空気流量測定値はライン８２を経て電気
信号として送られる。好ましい形としては、流量検出装
置８７はアノモメーターの形をとり、所望の電気信号を
生成させるプリツノ回路（図示されていない）の内部熱
線抵抗器を包含している・ 培地中の酸素は溶存酸素検知器７８によって検出され、
そし工う１ン８０を経てアナログＭｔＪＸ装置３９及び
ＡＤ装置３８に送られるが、この溶存酸素の全量を維持
するため、ある一定の、また（ｉ最大限の攪拌によつ１
、ある一定の、またＶ′！、最大の数値が得られるまで
空気の流速は増大される。

この時点で酸素流量制御システム、またはタスク６６０
制御下で酸素の流れは開始するか、またし１速度を速め
る。

本質的には、酸素流量制御システムは空２流量制御シス
テムに類似し１いる。図示されるように、酸素は弁６９
及びアノモメーター６８の制御下でライン６７を介して
１つの供給源（図示されていない）からライン６５に流
れる。アノモメーター６８を介する酸素流量は測定きれ
、そしてイム引１ライ７７２によシ信号変換器３８及び
３９に送られる。また、フィートノクック信号は弁６９
のｉ＋ｌＪ？Ｒ１ライン１２５乞介して送られるが、こ
の弁４１文子ましくはステップモーターｆｌｉ制御装置
（図３）Ｋよつ１ステツプモーター駆動される。

更に本発明の制御方法によって、最大の攪拌及び空気流
量条件下で培地１４中の溶存酸素は酸素流量が予め設定
された数値または最大限度に増大するまでＤＯ探針７８
によって監視される。この時点で、空気の供給は培地の
酸素部分圧がよシ高い数値に達することができるように
共通供給う１ン６５に還元される。要約すれば、溶存酸
素システムアルゴリズムは微生吻の代謝が最初に増大し
て攪拌速度が最大限に増大すると共に作動し、次いで分
散空気の流速を最大限に高め、そし１微生物の成長速度
の促進に伴って所望の溶存酸素含有量を維持することが
できるように空気流速を減じて発酵槽１５内の酸素部分
圧を増大させる。

Ｐ１１制御システムまたはタスク８６は培地１４中のｐ
ｉ（検出装置９３からライン９０を介してＡＤ装置３８
及びＭＵＸ装置３９に送られる測定装置に応じてライン
９１または９２を介する酸または塩基の供給を調整する
。ポンプ９４及び９５は酸及び塩基の添加をそれぞれ制
御する。図２に示されるように、ポンプ９４及び９５を
作動させるために必要な電力は光学分離個別入出力装置
ｔ１０４からそれぞれライン９７及び９８を介して供給
される。

同様に消泡制御システムまたはタスク９６はライン１０
１によって４８号入力装置３８及び３９に連結する発酵
槽１５の上端に位置する泡沫レベルプローブまたはセン
サー１００を包含する。供給ライン９９から流れる消泡
液はポンプ１０２によって制御される。ポンプ１０２に
必要な電力は光学分離個別入出力装置１０４によりライ
ン１０３を介し２て供給される。

一般に、栄養源供給タスク１２７はブドウ糖液の形態で
培地１４に栄養源を与える。栄養液はライン１０６及び
ボン７”１０８によって発酵槽１５に供給される。好ま
しくは、ポン１１０８は電力ライン１１２を介し連続的
には可変周波数モーター制御装置２６を経るか、または
断続的には光学分離個別入出力装置１０４を経てモータ
ー１１０によって駆動される。一般に栄養源流量設定値
はμ及びＤｏの関数として制御される。

エネルギー供給装置はマイクロコンピー−ター装置４５
による直接ディノタル制御装置によって制御されるので
、他の制御アルゴリズム係数と同様に設定値及び制御帯
域を明確に示す設定値上下の数値の範囲を、局所キーデ
ート装置１２３及び英数字表示装置１２２に例示される
ように、キーが−ドタスク及び表示タスク装置によシ広
範囲にわたってそれぞれ選択的に決めることができる。

換言すれば、これらの数値を局部直列通信タスク装置２
８を介して作動する主制御装＠２０によって決定するこ
とができる。例えば、ある特定の場合には、ＤＯ及び−
■制御装置は個々の発酵工程操作の開始に当って、適宜
に調整された制御帯域と比例定数によシフィードバック
アルゴリズムヲ利用する。そのような数値はＥＰＲＯＭ
４７に記憶され、そしてマイクロコンピュータ−４５に
より、ディジタル形態に変換されたアナログ信号、また
は測定探針、または装置の１つにょシ発生した直接ディ
ジタル信号によっ工生成され、ＲＡＭ　４６　Ｋ記憶さ
れるディジタル信号と比較される。同様に修正ディジタ
ル信号は制御装置４１を介して動力バス４２を始動させ
て末端エフェクター装置２９゜３２．３６及び１０４を
作動させ、また電気、油圧または空気最終制御エレメン
トのディジタルまたはアナログ駆動によって必要なエネ
ルギー人力を生みだすため、弁、ポンプ、モーターやヒ
ーターなどを作動させるのに必要な電力信号を送る。

以上の説明（Ｃよυ本発明は高度で、かつ高価な測定、
制御装置、特Ｋ　Ａｌ）Ｃ装置３８及びアナログＩ　Ｍ
ＵＸ装置３９の最適利用及び末端エフェクター制御装置
４８の始動装置による動力変換を可能にすることが解る
。ミニコンピユータ−２０による各発酵槽のマイクロコ
ンピュータ−装置の階層制御（Ｃよって、例えばインテ
ル８０８０のような安価なコンピー−ター装置ｌ使って
個々の局所直接ディジタル制御装置ヶ作動させることが
できる。

このように、一定の、または漸次変化するコンピュータ
ーアルゴリズムに依存し、入力及び電力信号との比較を
要１−る複雑な信号が生成、プログラム、または記憶さ
れることによって複数の局所発酵槽７ステムの複数のシ
ステムｉ＋ラメーターまたは変数の演算ができる。その
ようなアルゴリズムを共同、または完全に単独で発酵槽
に適用することができる。発酵システムにおいて、これ
はＭ要なことであるが、それは微生物の成長が、しばし
ば予測し難く、また一般にさまざまな成長ザイクルの段
階において直線的ではないからである。従って本発明に
よって個々の制御システムの複雑性を同じ発酵槽または
他の発酵槽の他の制御パラメーターを妨けることなく変
えることができる。

以上の説明によシ、コンピューターｅζよる発酵システ
ムの自動ディジタル制御においては、複数の物理的、化
学的入力と微生物の予測し難い成長とが条件測定ならび
に末端エフェクター制御の両面において、非常に複雑な
問題を呈することは明らかである。システムの操作を最
適化するのに少数の要素を制御するだけでよい化学工程
、または単純な材料処理工程と著しく違う点は、発酵シ
ステムはある条件、例えば温度、溶存酸素、ｊｊデ拌な
どの連続制御を必要とするが、泡沫やｐＨまたは栄養源
添加については周期的制御しか必要としないことである
。

本発明ｔζよれば、温度、攪拌及び熱タスクの連続監視
及び制御の問題は、断続的なタスクの場合ト同様に、マ
イクロプロセサ−４５によって連続反復して順次サンプ
ルされ、また累乗処理される。

上述のように、そのような情報は入出カッマス４２を介
して一？イクロコンピューターに、そしてまた、マイク
ロコンピュータ−から送られる。ノ々ス４２は比較的緩
やかなノ々スで、およそｌ信号／ｅルスにつき１から１
００ミリセカンドの速さで作動する。

そのようなパルス間隔で、全タスク＆工約１＝ら５秒で
監視され、そし″′Ｃ修正伯号が生成さｒＬる。しかし
ながら、監視プログラムによれは、プログラムされた、
または外部的要因による事典：、力；グら生するか、ま
たはある特定の１間間隔−ｌＪり経過しｔ２時にのみ各
タスクから送られる検出４ｎ号１１処理され、そして修
正０３匂が生成される。そのような事象まブこは時間間
隔の発生に当って、監視グロク゛ラム＆よそのような事
象または時間間１軸力玉次ｖコ４邑生１−るまで適当な
アン０リケーシヨンタスクをｇ轟Ｆ　−１ＪＭ−ｆる。

このようにして、各タスクは直接ディソタル制御装置を
（ｌｔｉｌ、ｔたマイクロコンピュータ−によって制御
される。

マイク目コンピューターに対する電源の停止が、例えば
温度、攪拌及び溶存酸素などの連続的に監視されるタス
クの作動を妨げないことを保証するため、ブロック１２
０に示されるよりに１通常の電源が停止した際、マイク
ログロセザー制御システムＪＯＫ電力を供給することが
できるように適当なウォッチドッグタイマーを備えた予
備電池と警報システムが用意されている。その上に、制
御コンピューター２０及び局所制御装置１０による各発
酵槽の階層制御装置の好適な配列によって規則正しい逐
次信号を装ａ１ｏｖｃよりて装＆２０にフィードバック
することができる。そのような信号の停止が発生したと
してもそれを利用して装置１０の故障を中実装置２０に
示すことができる。

局０１制仰装置に二重の安全性を与えるため、監視プロ
グラムが５０ミリセカンド毎にリセットパルスを生成し
ない時にはウォッチドッグタイマーがヒー　ター　＋　
４ｆｔ拌機及びステツノマーモーターをイ亭止させる。

この装置は、また停電に際して局’ｆ５ｊ　ｉｌＪ　ｌ
ｌ装置の設定値、制御係数及び他の・ぐラメ−ターの保
持を保証するため、予備電池を備えている。この装置は
、またライン１４及び制御装置１０４を介して工朶用監
視を報装置を起重すさせる。

望ましくは装置１２１を介して局所監視力；できるよう
、ストリップチャートレコーダーの入）ｊ＋ｉ入田カバ
ス４２と相互に連結している。このストリップチャート
はレコーダー駆動装置汽１２６及びライン１２４乞介し
て駆動される。

本発明によれば、装置１２２及び１２３を介する表示及
びキーボードタスクの始動ＶＣよる介入にはｆ’ｌクロ
コンピユータ−４５を介し°て作動１−る監視プログラ
ムによって制御される順次タスクのプログラミングに除
し１、優先順位が与えらｆＬｃいる。同様に直列通信タ
スクには監視ブロク°ラムによって他のずべてのタスク
よシも高い優先１順位が与えられている。

操作者挿入数値と末端エフェクター間の転送な適切に行
うため、挿入数値はそれぞれ工程操作に先んじて予め設
定された限界の範囲内にあることが必要である。従りて
、各挿入数値は末端エフェクターパルスがマイクロプロ
セサー４５によって生成され、そして入出カッマス制御
装置４１によって電源パス４２に送られる前に、ＲＡＭ
　４６　Ｋ　Ｍ己憶された予め設定された数値の限度と
最初に比較される。

図４はミニコンピユータ−または中央制御装置２０及び
局所またはマイクロコンビ″−−ター制御システムＩＯ
Ｋよって実施することができる制御の概括的な形態を示
している。図５は図６に、より完全に示されているシス
テム論理とその論理の実施を表わす概略図である。

ごく少数の本発明の実験例が詳細に囲示されてきたが、
種々の変更は記載の実施例から自動発酵システムの技術
分野熟練者にとって明白に理解されるであろう、本発明
の精神及び範囲内に存在する変形または変更はすべて本
発明範囲に包含さｔＬるものである。

【図面の簡単な説明】

図１は発酵、システムの総合的な概観であり、発酵槽の
各制御ルーｆを作動させるのに必要な関連制御測定シス
テム及び発酵槽とプログラマブル局所マイクロプロセサ
ーとを相互に結ぶ連結装置をそれぞれ備えた複数の発酵
槽用の主制御装置を示している。このＩＭＩはまた各入
力変数および測定出力１Ｌの設定値の検出、記録および
更新、または複数の発酵制御装肚にそれぞれ設けられて
いる警報装置を起動するのに必要な中央処理システムに
よる管理的または階層的な制御方法ｌ示している・ト１
２は図ＩＫ示された１つの発酵槽の概略図で、発酵シス
テムに対する物理的及び化学的入力を制御する測定変数
と末端エフェクターを示している。 図３はブロック図で、局所マイクロプロセサーと記憶及
び介入装置が入出カバスジステムをプログラムして条件
変数を測定し、末端エフェクターに動カイば号を送るこ
とができるように編成された本発明に基づくパス配列を
図２で氷された発酵システムに適した光示及び記録装置
と共に示してしる。 図４はブロック図で、図ＩＫ示されたシステムに用いる
局所コンピューターと中央コンピューターとの間のタス
ク分割を示している。 図５はブロック図で、監視プログラムとアプリケーショ
ンプログラム及びデータ記憶配列モジュールとの間の本
発明による制御システムにおける機能分割の概略を示し
ている。 図６はブロック図で前述のシステムまたは監視プログラ
ムによって選択的に順次制御されるアプリケーションプ
ログラム・タスク及びこれらのタスクを監視するために
ローカルマイクロコンピュータ−と記憶装置により″″
ＣＣ管理るハードウェア入出力装置ｔよシ詳細に示して
いる。 図中、１０〜１３はパッチ発酵工程制御システムであシ
、１５は発酵槽であり、１７は主制御装置パスであシ、
２０は主制仇装置であシ、４１は入出力制御装置であシ
、４２は入出力制御パスで１）、４４はマイクロコンピ
ューターパステチシ、４５はマイクロプロセサーであり
、４８は末端エフェクター制御装置である。 特許出願人 シタス　コーポレ１ジョン 特ｉｉ′ｒ出願代理人 弁理士η′木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　福　本　積 弁理士　山　口　昭　之 ４（’理士西山雅也 すで−ｌ ＦＩＧ−４ ＦＩＧ　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■１発酵制御装置であって、複数の個々のパッチ発酵工
   程直接でイジタル制御装置及び１づの主制御装置を含ん
   で成シ： 前記パッチ発酵工程直接ディジタル制御装置はそれぞれ
   複数の発酵工程操作条件を決定する複数の測定回路（各
   測定回路は少くとも１つの条件検出装置を含む）、前記
   発酵工程操作の継続に必要な可変量の各エネルギー人力
   を制御する複数の末端エフェクター回路、前記の複数の
   測定回路からそれぞれ送られる信号をｆ４ジタルノ９ル
   スに変換する手段、対応する末端エフェクターと関連す
   るエネルギー人力に依存する少くとも１つの前記条件検
   出装置から送られる信号に答えて前記の複数の末端エフ
   ェクター回路にそれぞれ送られるｒイノタル出力信号を
   生成させる手段、並びに個々の前記測定回路から送られ
   た前記のエネルギー人力を代表するディジタルパルス、
   及びディソタル出力信号を単一の入出力パスを介して時
   間多重方式で個々の前記末端エフェクター回路に伝送す
   る手段を有し、前記の単−人出力バスを介して送られた
   前記の信号はマイクログｐセサー・データー記憶手段を
   包含するマイクログロセサーバスにより時間順次に制御
   され、前記のマイクログロセサ一手段は、前記のディノ
   タル測定パルスを受取って前記の記憶手段に記憶された
   プログラマブル手段に応じて前記ディジタル出力パルス
   を生成し得るようにされ、そして前記の７１クロゾロセ
   ザ一手段によシ受は取られた最後のディソタル出力信号
   に応じて前記の末端エフェクターにそれぞれ伝送する動
   力制御入力を前記の末端エフェクターの操作条件を継続
   的に既知の数値に保持し得る量と程度におい１生成させ
   ： そして前記主制御装置は前記の複数の直接ディヅタル制
   御装註のそれぞれの前記マイクログロセサーバスに機能
   的に連結可能であシ、この主制御装置はグログラムデー
   ターを伝送し１前記の記憶手段の条件の初期設定と更新
   または前記パッチ発酵制御装置の末端エフェクターの直
   接ディノタル制御に必要なデイソタルパルスの受領と伝
   送を・実効的に行うことができることを特徴とする装置
   。 ２、種々の物理的相互作用及び／または代謝段階下で同
   時に操作される複数のパッチ発酵槽で反応工程が行われ
   、前記の発酵槽がそれぞれ複数の反応条件測定システム
   及び前記測定システムに応じて制御できる複数のエネル
   ギー人力末端エフェクターを包含する発酵工程制御装置
   であって；複数の末端エフェクターをそれぞれ調整して
   前記の複数の発酵槽でそれぞれ操作される各発酵工程の
   個々の可変エネルギー人力を予め定められた数値の範囲
   内に維持するために必要な複数の単独直接ディソタル工
   程制御回路、及び１つの共通ミニコンピユータ−を含ん
   で成り、前記回路のそれぞれが、少ｙｚくとも１つの測
   定値を代表するアナログ又はディジタルシグナルを検出
   する手段及ヒ前記の測冗数値を予め定められた範囲内に
   維持し得る量と程度において入力エネルギーを前記の発
   酵槽の１つに供給するため末端エフェクターに送られる
   動力信号を制御するためのアナログまたはディノタル手
   段、並びに共通の入出力バスを介して前記回路のそれぞ
   れに、また、それぞれから送られた前記信号をマイクロ
   グロセサーパスを介してマイクロゾロセサーに順次伝送
   する手段を包含する前記の各回路を有し、前記のマイク
   ログロセサーは、前記の末端エフェクターを制御して、
   少くとも１つのそれに関連する検出信号に応じて選択さ
   れた末端エフェクター駆動手段を作動させるのに必要な
   振幅１位相、および周波数の動力信号ン生成することが
   できるようにした末端エフェクター動力制御装置にディ
   ノタル化号を送ることによっ又前記の測定信号を前記の
   数値の範囲内に保持し；そして、 前記共通ミニコンピユータ−は、設定値を前記の数値の
   範囲と前記の設定値の上下の前記の範囲の限庭内に固定
   するための手段を包含する前記の複数の発酵槽のそれぞ
   れにおいて前記の動力制御装置ディジタル信号を起動さ
   せるのに必要な測定数値の範囲を独立して制御すること
   を特徴とする装置。 ３、個々の信号を調整してこれを駆動手段が前記の末端
   エフェクターをそれぞれ作動させるのに必要な電気信号
   ｔζ変換するために、電源から前記の共通入出力バスを
   介して前記の動力信号が信号変換器に送られること？：
   特徴とする前記特許請求の範凹第２項による発酵工程制
   御装置。 ４、急連に変化する代謝条件と拙々のエネルギー人力相
   互作用下において複数の発酵工程をそれぞｔｌ、最適Ｑ
   ζ操作するために複数の発酵工程を中央制御製鉄により
   制御する方法であって；ａ数の発酵槽のそれぞれにおけ
   る選択された発酵工程に適した時間可変設定値と制御帯
   域数値を包含するディジタル制御プログラムを前記の中
   実装置において生成させ（前記の′？！ｒ発酵槽は前記
   の選択された発酵工程の操作を維持するための複数のエ
   ネルギー人力のための一次局所制御システムを包含する
   ）、前記ディジタル制御プログラムを、複数の時間可変
   設定値と制御帯数値を対応する複数の測定工程変数と順
   次連続的に比較するためのマスタークロックを包含する
   局所直接ディソタル制御装置に伝送しそして記憶させ； 反復的、かつ周期的に前記の発酵工程における複数の測
   定工程変数のサンブリングを行い、前記の測だ変数を記
   憶された設定値及び制御帯域数値と比較し、前記各測定
   数値と時間可変記憶数値との差異に応じて制御信号を末
   端エフェクター動力制御装置Ｉｆｉ、に反復かつ周期的
   に伝送し２、そして前記の制御信号に応じて前記の末端
   エフェクターに送られる投入動力を前記の測定数値を前
   記の時１１ＪＪ　ｆｉｌ笈記憶数値に保持し得る量と程
   度において修正し；そして、 前記の発酵工程中で増殖する微生物の成長速度の変化に
   応じて周期的に前記の中実装置の前記設定数値と制御帯
   数値を修正し、また前記の修正数値を伝送して前記の成
   長速度に応じて前記の局所直接ディソタル工程制御プロ
   グラムを更ル１することを特徴とする方法。 ５、培養液中で微生物の固体群密度が種々の速度で増大
   し、該速度が温度、　ｐＨ、溶存酸素、二酸化炭素発生
   および培地攪拌速度を包含する前記の溶液中の複数の成
   長条件に依存する前記の微生物を増殖するためのパッチ
   発酵方法であっ１；前記の培養液中の前記の各成長条件
   の程度に対応する少くとも１つの電気的量な順次にかつ
   反復して検出し、 前記の成長条件のための設定値のあらかじめ選択された
   時間数値を代表するディジタル数値の上下の範囲の全般
   にわたって検出された各電量のディジタル数値を同期的
   かつ順次に比較し、前記の検出されたあらかじめ選択さ
   れたディジタル数値と前記の設定数値の前記時間数値差
   異に応じ工複数のディソタル信号を前記差異の方向と程
   度に対応し１生成させ、そして前記の各測定成長条件に
   対する複数のディジタル差異信号に従って前記の培養液
   への入力量を制御する少くとも１つの末端エフェクター
   に送る動力信号を順次に生成させ、 前記の動力信号は前記の電気的量な反復検出するのに必
   要な速度よシも実質的により緩やかな速度で生成され、
   そして前記の各動力信号を前記のエフェクターの選ばれ
   た１つに適用して前記の成長条件を前記の設定数値の前
   記子かしめ選択された時間数値に戻すことを特徴とする
   方法。 ６、培地の溶存酸素含有量を予め定められたレベルに保
   持することによって、増加する微生物の個体群を有する
   パッチ発酵培地中の微生物の成長を自動的に維持する発
   酵制御方法であって、前記の培地の溶存酸素含有量を連
   続的に検出し、それに応じて前記の培地の攪拌速度を予
   め定められた最大速度に達するまで増大させ、次いで前
   記の培地に供給する空気の流量を予め定められた最大流
   量に達するまで増加し、そして空気流量をより低い予め
   定められた数値に減じて前記の培地の酸素部分圧を増大
   させ、前記の条件を前記の培地中の発酵が完了するまで
   維持することを特徴とする方法。 ７、複数の反応条件測定システムと複数のエネルギー人
   力末端エフェクターを包含し、これらのシステムとエフ
   ェクターを発酵槽中の微生物の成長に応じて制御するこ
   とができるパッチ発酵槽中で反応工程が行われる発酵制
   御方法であって；複数の末端エフェクターをそれぞれ調
   整して前記の発酵槽に対する可変エネルギー人力を予め
   定められた数値の範囲内に維持するために必要な複数の
   単独直接ディジタル工程制御回路を使用し；前記回路は
   、少なくとも１つの反応条件の測定値を代表するディジ
   タル形の電気信号を検出しそして伝送するための手段及
   び前記測定値をあらかじめ定められた範囲内に保持する
   ための量と程度において前記発酵槽に入力エネルギーを
   供給するために末端エフェクターへの動力信号を発生し
   そして伝送するための手段、および共通の人出カパスと
   バス制御手段を介して前記回路のそれぞれに、塘だそれ
   ぞれから送られた前記の検出生成信号をマイクロプロセ
   サ一手段を介して７１クログロセサ一手段に順次伝送す
   る手段を包含し、前記のマイクロプロセサ一手段はディ
   ジタル信号記憶手段、ディヅタル信号生成手段および工
   程プログラム記憶手段を包含し、前記のマイクロプロセ
   サ一手段は、前記の測定ディジタル信号と前記の生成デ
   ィソタル信号を末端エフェクター動力制御装ｆｉｉＫ送
   るために前記のプログラム記憶手段に記憶されたディジ
   タル数値の範囲との差異に応じて前記の末端エフェクタ
   ーを制御し、前記のパス制御装置手段は少くとも１つの
   それに関連する検出ディジタル信号に応じて、選択され
   た末端エフェクター駆動手段を作動させるのに必要な振
   幅２位相および周波数の動力信号を生成することができ
   るようにされておυ；そしてさらに、 設定値を前記の数値の範囲と前記の設定値の上下の前記
   範囲の限度内に固定するための手段を包含する、前記の
   複数の末端エフェクターにそれぞれ送られる前記の動力
   制御装置ディジタル信号を生成させるのに適した前記の
   マイクロプロセサ一手段に記憶された数値の範囲を独立
   して制御する手段を使用することを特徴とする方法。 ８、個々の信号を調整してこれを駆動手段が前記の末端
   エフェクターをそれぞれ作動させるのに必要な電気信号
   に変換するために、電源から前記の共通の入出力パスを
   介して送られる前記の生成物カイ１号を信号変換器を介
   “して前記の独立制御手段が直接修正することを特徴と
   する特許の範囲第７項による発酵制御方法。