SU1227664A1

SU1227664A1 - Система автоматического управлени периодическим процессом культивировани микроорганизмов

Info

Publication number: SU1227664A1
Application number: SU843811351A
Authority: SU
Inventors: Донатас Яронимович Левишаускас; Юргис-Казимерас Юргевич Станишкис
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1986-04-30

Description

Изобретение относитс к биотехнологии и может быть использовано дл управлени периодическим процессом микробиологического синтеза, например, пенициллина.

Цель - повьшение выхода целевого продукта.

Система автоматического управлени периодическим процессом культивировани микроорганизмов содержит контур регулировани температуры с датчиком температуры, соединенным с исполнительными механизмами на лини х подачи охлаждающего и подогревающего агентов через регул тор тем пературы, ана-пизаторы концентрации микроорганизмов, субстрата и целевого продукта, блок определени управл ющего воздействи , блок реализации адаптивной модели, вход последнего св зан с анализаторами концентраций микроорганизмов и целевого продукта и датчиком тем пературы, а выход - с блоком определени управл ющего воздействи , а также программный блок и последовательно соединенные блоки сравнени , умножени и сумматор, выход последнего подключен к регул тору температуры, при этом выходы блоков определени управл ющего воздействи и программног подключены к входам блока сравнени вход блока умножени св зан с блоком реализации адаптивной модели, а вход сумматора св зан с программным блоком .

На чертеже представлена блок-схе- ма системы управлени .

Система содержит контур регулировани температуры среды в ферментере 1, состо щий из датчика 2 температуры , соединенного с регул тором 3 температуры , выход последнего св зан с исполнительными механизмами 4 и 5, установленньгми на лини х подачи охлаждающего и подогревающего агентов , и контур коррекции температуры среды, состо щий из анализаторов 6, 7 и 8 концентраций микроорганизмов, субстрата и целевого продукта соответственно , датчика 2 температуры, соединенных с блоком 9 реализации адаптивной модели, последовательно соединенных блока 10 сравнени , блока 11 умножени и су шатора 12, при этом вход блока 11 умножени св зан с блоком 9 реализации адаптивной модели, блока 13 определени управл о

12276642

ющего воздействи , вход последнего св зан с выходом блока 9 реализации адаптивной модели, а выход - с входом блока 10 сравнени , и программного

5 блока 14, св занного с входами блока 10 сравнени и сумматора 12, а выход последнего св зан с исполнительными механизмами 4 и 5 через задающий вход регул тора 3 температуры.

10 Управление периодическим процессом реализуетс следующим образом.

В ферментере 1 осуществл етс процесс периодического культивировани микроорганизмов. В дискретные

15 моменты времени сигналы анализаторов 6, 7 и 8 соответственно концентраций микроорганизмов, субстрата и целевого продукта и датчика 2 температуры поступают на блок 9 реализации адап20 тивной модели, в котором проводитс оценка состо ни ферментационной среды и подстройка параметров адаптивной модели, св зывающей динамику накоплени целевого продукта, микро25 организмов и потреблени субстрата с наблюдаемыми переменными процесса и температурой ферментационной среды . Информаци из блока 9 адаптивной модели поступает на блок 13 опреде30 лени управл ющего воздействи , ко- торьй вырабатывает сигнал коррекции температуры среды, соответствуилций текущим значени м переменных и параметров адаптивной модели. Сигнал

из блока 13 определени управл ющего воздействи поступает на блок 10 сравнени , на другой вход последнего поступает сигнал U, из программного блока 14, соответствующий оптимальному дл данного момента времени уровню температуры дл типичной ферментащш. На выходе блока 10 сравнени сигнал IL сравниваемых

равен разности сигналов

и,о 14

1

В блоке 11 умножени сигнал U, умножаетс на весовой коэффициент К (), вычисл емый в блоке 9 адаптивной модели, который характеризует уровень несоответстви адаптивной модели реалг ному процессу в текущий момент времени (при полном соответствии ). Коэффициент вычисл етс по следующему алгоритму

fif

/ V- V 2

S . . л X

л, л л

где X,S,P - оценки значений концентраций микроорганизмов , субстрата и целевого продукта соответственно , полученные при помощи алгоритмов фильт- рации;

X,S,P прогнозируемые при помощи адаптивной математической модели значени концентраций микроорганизмов , субстрата и целевого продукта соответственно .

Сигнал и,, из выхода блока 11 умножени (и„ Ки,д ) поступает на вход сумматора 12 сигналов, на второй вход последнего поступает сигнал из программного блока 14, соответствующий оптимальному дл данного момента времени значению температуры типич6644

ной ферментации. На выходе сумматора 12 вырабатьшаетс сигнал U n U 4+Uii ,,, , который поступает на задающий вход регул тора 3 температуры. На выходе регул тора 3 вырабатьшаетс сигнал, соответствующий разности сигналов на задающем входе и на входе обратной св зи по температуре, св занном с датчиком 2 температуры, измен ющий положение регулирующего органа 4 или 5 и, таким образом, температуру ферментационной среды,

Использование предлагаемой системы автоматического управлени периодическим процессом культивировани микроорганизмов позвол ет увеличить по сравнению с прототипом выход цеевого продукта, в частности пенииллина , до 4,6%.

ВНИИПИ Заказ 2263/27 Тираж 490 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая контур регулирования температуры с датчиком температуры, соединенным с исполнительными механизмами на линиях подачи охлаждающего и подогревающего агентов через регулятор температуры, анализаторы концентраций микроорганизмов и целевого продукта, блок определения управляющего воздействия и блок реализации адаптивной модели, входы последнего связаны с анализаторами концентрации микроорганизмов и целевого продукта и датчиком температуры, а выход - с блоком определения управляющего воздействия, о тличающаяс я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, она снабжена программным блоком, анализатором концентрации субстрата и последовательно соединенными блоком сравнения, блоком умножения и сумматором, выход последнего подключен к регулятору температуры, при этом выходы блоков определения управляющего воздействия и программного подключены к входам блока сравнения, вход блока умножения и анализатор концентрации субстрата связаны с блоком реализации адаптивной модели, а вход сумматора соединен с программным блоком.