SU1076447A1

SU1076447A1 - Method for automatically controlling ph value in fermenting aerobic cultures under sterile conditions

Info

Publication number: SU1076447A1
Application number: SU823436961A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Павлович Панов; Виталий Васильевич Письменный; Павел Иванович Ходаков; Владимир Витальевич Коровин; Илья Дмитриевич Алымов; Валерий Федорович Королев
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1984-02-29

Abstract

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ РН ПРИ ФЕРМЕНТАЦИИ АЭРОБНЫХ КУЛЬТУР В СТЕРИЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ путем изменени подачи кислоты или щелочи в э-ависимости от рассогласовани текущего и заданного значений величины рН среды, о т л ичающийс тем; что, с целью повышени точности регулировани , текущее значение величины рН среды устанавливают по величине рН жидкости , отделенной от газожидкостного потока, выход щего из ферментера.A METHOD FOR AUTOMATIC REGULATION OF PH PHOTOSE WHEN FERMENTATING AEROBIC CULTURES UNDER STERILE CONDITIONS by changing the acid or alkali supply in the dependence of the current and the set value of the pH value, which is equal to that; that, in order to increase the control accuracy, the current value of the pH of the medium is established by the pH of the liquid separated from the gas-liquid stream leaving the fermenter.

Description

Изобретение относится к микробиологической, медицинской и пищевой промышленности и может быть использовано при управлении процессом выращивания аэробных микроорганизмов в стерильных условиях. 5The invention relates to the microbiological, medical and food industries and can be used to control the process of growing aerobic microorganisms in sterile conditions. 5

Известен способ автоматического регулирования величины pH при ферментации аэробных культур в стерильных условиях путем изменения подачи кислоты и щелочи в зависимости от Ю рассогласования текущего и заданного значения величины pH [1] .A known method for automatically controlling the pH during fermentation of aerobic cultures under sterile conditions by changing the supply of acid and alkali, depending on the mismatch of the current and set pH values [1].

Недостатком известного способа является низкая точность регулирования, вызванная ошибкой в определении 15 величины pH при помощи помещенных в среду электродов. Эта ошибка обусловлена с одной стороны эффектом осаждения на датчике твердых частиц среды и выделением на нем осадков 20 биохимических реакций, с другой периодическим нарушением электролитического ключа при прохождении через среду пузырьков аэрирующего воздуха.The disadvantage of this method is the low accuracy of regulation caused by an error in determining 15 pH values using electrodes placed in the medium. This error is caused, on the one hand, by the effect of deposition of solid particles of the medium on the sensor and precipitation of 20 biochemical reactions on it, and, on the other hand, by a periodic violation of the electrolytic key during passage of aerated air bubbles through the medium.

Цель изобретения - повышение точ- 25 ности регулирования величины pH.The purpose of the invention is to increase the accuracy of pH control.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического регулирования величины pH при ферментации аэробных культур в стерильных условиях путем изменения подачи кислоты или щелочи в зависимости от рассогласования текущего и заданного значения величины pH среды текущее значение величины pH среды устанавливают по величине pH жид-35 кости, отделяемой’от газожидкостного потока, выходящего из ферментера, i На чертеже представлено устройство для реализации способа автоматического регулирования величины pH при Фер-40 ментации аэробных культур.This goal is achieved by the fact that according to the method for automatically controlling the pH during fermentation of aerobic cultures under sterile conditions by changing the supply of acid or alkali depending on the mismatch of the current and predetermined pH values of the medium, the current pH value of the medium is set according to the pH value of the liquid-35 detachable from the gas-liquid stream leaving the fermenter, i The drawing shows a device for implementing a method for automatically controlling the pH value at Fer-40 amentation bnyh cultures.

На трубопроводе отходящих из ферментера 1 газов смонтирован отбойнйк 2, нижняя часть которого при помощи 45 трубопровода и клапана 3 соединена со сборником 4, который снабжен автоматической системой регулирования уровня, состоящей из датчика 5, регулятора 6 и исполнительного механизма 7. Сборник связан через клапан 8 с линией подачи промывочного раствора и при помощи трехходового крана 9 либо с рабочей емкостью либо с канализацией. В сборнике установлен датчик 10 измерения величины pH 55 жидкости, отделяемой от газожидкостного потока выходящего из ферментера, соединенный с регулятором 11, выход которого через блоки 12 и 13 управления, подключен к исполнитель- 60 ным механизмам (клапанам) 14 и 15 на линиях подачи щелочи и кислоты соответственно.A chimney 2 is mounted on the pipeline of gases leaving the fermenter 1, the lower part of which is connected via a pipeline 45 and valve 3 to a collector 4, which is equipped with an automatic level control system consisting of a sensor 5, regulator 6 and actuator 7. The collector is connected through valve 8 with the supply line of the washing solution and with the help of a three-way valve 9 either with a working capacity or with a sewer. A sensor 10 for measuring the pH value 55 of a liquid separated from a gas-liquid stream exiting the fermenter is installed in the collector. It is connected to a regulator 11, the output of which through control units 12 and 13, is connected to actuating mechanisms (valves) 14 and 15 on alkali supply lines and acids, respectively.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

В отбойнике 2 проходит частичное отделение от потока, выносимой из ферментера J газожидкостной смеси, ее жидкой фазы, которая состоит из капелек культуральной жидкости и частичек пены. Отобранная жидкость поступает в сборник 4, уровень жидкости в котором стабилизируется при помощи автоматической системы регулирования. Трехходовой кран 9 при этом устанавливают в положение, обеспечивающее поступление жидкости из сборника 4 в рабочую емкость, откуда она направляется на дальнейшую переработку.Partial separation from the flow carried out from the fermenter J of the gas-liquid mixture, its liquid phase, which consists of droplets of the culture liquid and particles of foam, takes place in the chipper 2. The selected fluid enters the collector 4, the liquid level in which is stabilized by an automatic control system. In this case, the three-way valve 9 is installed in a position that ensures the flow of fluid from the collector 4 into the working tank, from where it is sent for further processing.

В том случае, если величина pH жидкости в сборнике 4 больше задания, с блока 12 подается сигнал на полное закрытиеклапана 14, а с блока 13 сигнал на открытие клапана 15 на величину, пропорциональную отклонению pH в сборнике 4 от задания. Поступающий при этом в ферментатор раствор кислоты изменяет pH культуральной жидкости в сторону задания.In the event that the pH value of the liquid in the collector 4 is greater than the task, a signal is sent from block 12 to completely close the valve 14, and from block 13 a signal to open the valve 15 is proportional to the deviation of the pH in the collector 4 from the task. The acid solution entering the fermenter changes the pH of the culture fluid in the direction of the task.

Если же pH среды в ферментаторе 1 отклонится в кислую сторону, в блоке 13 управления формируется сигнал на полное закрытие клапана 15, а блок 12 выдает на клапан 14 сигнал, пропорциональный отклонению от задания, и поступающий раствор щелочи стремится вернуть величину кислотности культуральной жидкости к заданному значению.If the pH of the medium in the fermenter 1 deviates to the acid side, a signal is generated in the control unit 13 to completely close the valve 15, and the block 12 gives a signal to the valve 14 proportional to the deviation from the reference, and the incoming alkali solution tends to return the acidity of the culture fluid to the specified value.

Периодически посредством закрытия клапана и открытия клапана 8 в сборник подается буферный раствор, служащий для промывки внутренней поверхности емкости 4 и датчика 10, а также его калибровки. В том случае трехходовой кран 9 устанавливают в положение, обеспечивающее слив буферного раствора в кан^йизацию.Periodically, by closing the valve and opening the valve 8, a buffer solution is supplied to the collector, which serves to flush the inner surface of the container 4 and the sensor 10, as well as to calibrate it. In that case, the three-way valve 9 is installed in a position that ensures the discharge of the buffer solution into the canalization.

Технико-экономическая эффективность от внедрения данного изобретения выразится в увеличении выхода целевого продукта на стадии ферментации за счет более строгого поддержания величины pH среды на заданном оптимальном уровне путем повышения точности измерения этой величины.Feasibility from the implementation of this invention will be expressed in increasing the yield of the target product at the stage of fermentation due to more stringent maintenance of the pH of the medium at a given optimal level by increasing the accuracy of measurement of this value.

Поддержание pH ниже 10% от оптимальной (7,5 и 6,75 единиц pH) уменьшает выход продукта в среднем на что приводит к потенциальному недобору лизина в стокубовом аппарате при коэффициенте заполнения 0,6 и цене лизина 7 руб. за кг на сумму 840 руб. только за одну ферментацию.Maintaining a pH below 10% of the optimum (7.5 and 6.75 pH units) reduces the yield of the product on average, which leads to a potential shortage of lysine in a stock-tube apparatus with a fill factor of 0.6 and a lysine price of 7 rubles. per kg in the amount of 840 rubles. in just one fermentation.

ВНИИПИ Заказ 651/23 Тираж 522 ПодписноеВНИИПИ Order 651/23 Circulation 522 Subscription

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проеткная,4Branch of PPP Patent, Uzhhorod, st. Proletnaya, 4

Claims

METHOD FOR AUTOMATIC REGULATION OF PH QUANTITY WHEN FERMENTING AEROBIC CULTURES IN STERILE CONDITIONS by changing the supply of acid or alkali depending on the mismatch of the current and preset values of the pH of the medium, which is different; that, in order to improve the accuracy of regulation, the current value of the pH of the medium is set according to the pH of the liquid, separated from the gas-liquid stream leaving the fermenter.