SU1353810A1 - Система автоматического управлени процессом культивировани микроорганизмов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, к автоматическому управлению процессом культивировани  микроорганизмов на среде, содержащей мелассу к азото- содержащие соли, и может быть использовано при управлении производством дрожжей, в частности хлебопекарных, и направлено на повышение выхода биомассы . Система автоматического ynpaie- ленй  процессом снабжени  датчиками 6, 9, 11, 13 и 14 соответственно конМеласса . Азотзеад. соли АнмиОчна  8оЬа , W Отитдал- 1 а  вода 6oj азрацию центрации кислорода в культуральной среде., рН, уровн  культуральной среды в ферментере, расхода мелассы и азотсодержащих солей, регул торами 18, 22 и 23 подачи соответственно воздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, датчики 15 определени  концентрации углеводсодержащих субстратов в мелассе и исполнительными механизмами 21-23 соответственно на лини х подачи воздуха на аэреацию, аммиачной н охлаждающей воды. При этом с помощью блока 8 адаптивной модели определ ют ожидаемую концентрацию культивируемых микроорганизмов и сравнивают это расчетное значение с текущим значением. В зависимости от рассогласовани  стабилизируют соответственно расходы воздуха на аэрацию, подачу аммиачной и охлаждающей воды или же устанавливают новые значени  расхода воздуха, подачи аммиачной и охлаждающей воды и корректируют задание регул торов и программного блока 17.1 ил. S (Л оэ ее 00

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно автоматическому управлению процессом культивировани  микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсоде жащие соли, и может быть использован при производстве дрожжей, в частност хлебопекарных.

Цель изобретени  - повьшение вы- хрда биомассы.

На чертеже представлена структурна  схема системы автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов,

Система автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсодержащие соли,,включает ферментер 1, датчики 2 и 3 концентрации кислорода, установленные на линии подачи воздуха в ферментер 1 и линии отработанных газов, блок 4 определени  разности между измеренными величинами концентраций кислоро да в.поступающем в ферментер воздухе и.в отработанных газах, датчик 5 дл  определени  количества воздуха, постпающего на аэрацию, датчик 6 концентрации кислорода в культуральной среде , блок 7 дл  определени  количеств кислорода, необходимого дл  эндогенного дыхани  микроорганизмов, блок 8 адаптивной модели, датчики 9-12 соответственно рН, температуры, уровн  культуральной среды в ферментере и текущей концентрации биомассы, датчики 13-15 соответственно количества мелассы и концентраций азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе, блок 16 обработки управл ющих воздействий, программный блок 17, регул торы 18-20 подачи со ответственно воздуха на аэрацию, ам- ами чной и охлаждающей воды, исполнительные механизмы 21-26, с регулирующими органами, расположенные соответственно на лини х подачи воздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, мелассы, азотсодержащих солей и линии слива, при этом входы блока 8 адаптивной модели св заны с датчиками 9, 10, 12, 14 и 15 соответственно рН, температуры, концентраций биомассы, азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе , датчиком 13 количества мелассы и блоком 7 определени  количества кислорода, необходимого дл  эндогеи

15

0

0

д

25 5

0

5

0

5

ного дыхани , а выход посредством блока 16 отработки управл ющих воздействий подключен к программному блоку 17 и регул торам 19, 20 и 18, причем второй вход программного блока 17 св зан с датчиком 11 уровн .

Система работает следующим образом.

Сигналы от Датчиков 2 и 3 поступают на входы блока 4, на выходе которого отрабатываетс  сигнал, пропорциональный разности концентраций кислорода во вход щем в ферментер 1 воздухе и в отработанных газах, и этот сигнал поступает на первый вход блока

7.На второй и третий входы блока 7 поступает сигнал от датчика 5, пропорциональный количеству воздуха, поступающего на аэрацию, и датчика 6, пропорциональный величине концентрации кислорода в культуральной среде. На выхоле блока 7 отрабатываетс  сигнал, пропорциональный количеству кислорода, необходимого дл  эндогенного дыхани  микроорганизмов, который поступает на один из входов блока 8 -адаптивной модели. На другие входы блока 8 поступают сигналы от датчиков 9, 10, 12-13, пропорциональные соответственно текущим значени м рН, температуры культуральной среды, концентрации биомассы в ферментере, количества мелассы, концентраций азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе. В блоке

8,основу которого составл ет управл юща  вычислительна  мащина, заранее задаетс  математическа  модель процесса культивировани  микроорганизмов , учитывающа  важнейщие параметры процесса. Получа  информацию

о текущих значени х параметров, блок 8 в соответствии с заданным алгоритмом идентифицирует коэффициенты математической модели, рассчитывает оптимальные значени  управл ющих параметров и посредством блока 16 отработки управл ющих воздействий корректирует программу блока 17 и зада ни  регул торов 18-20 так, что в ферментере создаютс  услови , благопри тные дл  интенсивного процесса культивировани  микроорганизмов. Слив . культуральной среды из ферментера 1 осуществл етс  по команде программного блока 17. I

При реализации предлагаемой системы при введении коррекции на подачу мелассы, азотсодержащих солей и ам3135

миачной воды в ферментере может возникнуть ситуаци , при которой уровень культуральной среды в ферментере достигнута верхнего предельного значени  раньше, чем поступает команда от блока 17 на открытие линии слива. Поэтому в системе предусмотрен датчик 11 уровн , сигнал с которого поступает на управл ющий вход программ- ноге блока 17, который выдает команду на исполни тельный механизм 26 дл  слива определенного количества культуральной среды.

Таким образом, предлагаема  систе- ма автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов позвол ет учитывать текущие значени  основных технологических параметров процесса, качественный состав и коли- чество мелассы и азотсодержащих солей и, тем самым, создавать благопри тные услови  дл  культивировани  микроорганизмов, повьша  выход биомассы по сравнению с известной системой на 7-8%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсодержащие соли, включающа  датчики концентрации кислорода в поступающем в ферментер воздухе и в отработанных газах, соединенные с блоком определени  разности между измеренными величинами, датчики температуры культуральной жидкости, концентраций биомассы, установленные

   ор Н. Гунько 5671/25

   Составитель Г. Богачева Техред Л.Сердюкова

   Кор Под

   Тираж 500 ВНИИПЙ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., ц,. Л/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Q

   ,, 5

   0

   5

   104 .

   в ферментере, и датчик количества воздуха, поступающего на аэрацию, блок определени  количества кислорода , необходимого дл  эндогенного дыхани , один из входов которого соединен с блоком определени  разности, а другой - с датчиком количества воздуха, поступающего на аэрацию, блок обработки управл ющих воздействий и исполнительные механизмы,установленные на лини х подачи мелассы, азотсодержащих солей и воздуха, отличающа с  тем, что, с целью повышени  выхода биомассы,она снабжена датчиками уровн , рН и концентрации кислорода в культуральной среде, датчиками количества мелассы и концентраций углеродсодержащих субстратов в мелассе и азотсодержащих солей, блоком адаптивной модели, программным блоком, регул торами подачи аммиачной и охлаждающей воды, соединенные с соответствующими исполнительными механизмами, при этом входы адаптивной модели св заны с датчиками рН, температуры, концентраций биомассы, азотсодержащих солей и уг- леводсодержащих субстратов в мелассе, датчиком количества мелассы и блоком определени  разности, а выход посредством блока отработки управл ющих воздействий подключен к программному блоку и регул тором подачи аммиачной и охлаждающей воды и воздуха на аэрацию , причем второй вход программного блока св зан с датчиком уровн , а выходы - с исполнительными механизмами, установленными на лини х слива, подачи азотсодержащих солей и мелассы.

   Корректор Г. Решетник Подписное