SU1455340A1

SU1455340A1 - Method of automatic control of the intermittent process of growing animal cells in agitated fermenters

Info

Publication number: SU1455340A1
Application number: SU874265746A
Authority: SU
Inventors: Виталий Васильевич Письменный; Евгений Александрович Рубан; Валентина Михайловна Мельниченко; Александр Андреевич Раевский; Шагабутдин Камилович Рамазанов; Олег Николаевич Шевченко
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"; Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Биологической Промышленности
Priority date: 1987-06-22
Filing date: 1987-06-22
Publication date: 1989-01-30

Abstract

Изобретение относитс к биологической , микробиологической и медицинской промьшшенности. .С целью увеличени выхода -целевого продукта за счет повышени качества управлени измер ют расход воздуха на аэрацию датчиком 2 и через регул тор 3 управл ют исполнительны г механизмом 4 на линии подачи воздуха в ферментатор 1, задание регул тору 3 корректируют по результирующему сигналу с сумматора 9, куда поступают сигналы с регул тора 8 парциального давлени растворенного в культуральной жид- кости кислорода и с регул тора-компенсатора 10 скорости вращени мешалки . 1 ил. (ЛThis invention relates to the biological, microbiological and medical industry. In order to increase the yield of the target product by improving the quality of control, the air consumption for aeration by the sensor 2 is measured and the actuator 4 is controlled through the regulator 3 by the mechanism 4 on the air supply line to the fermenter 1, the setting of the regulator 3 is corrected by the resultant signal from the adder 9, where signals from the regulator 8 of the partial pressure of oxygen dissolved in the culture fluid and from the regulator-compensator 10 of the rotation speed of the mixer are received. 1 il. (L

Description

Изобретение относитс к способам управлени процессом периодического рыращивани клеток животных и может Выть использовано в биологической, Микробиологической и медицинской про Мьшшенности.The present invention relates to methods for controlling the process of periodically rooting animal cells and can be used in biological, microbiological and medical productivity.

Цель изобретени - увеличение вы- Кода целевого продукта за счет повы- Щени качества управлени .The purpose of the invention is to increase the output code of the target product due to an increase in the quality of control.

При культивировании клеток живот- 1ЫХ на микроносител х по мере накоплени культуры масса микроносител увеличиваетс , поэтому в процессе сультивировани клеток животных с ;елью предотвращени оседани микро- юсителей оператор вручную или ступе jaTo увеличивает скорость вращени вешалки.With the cultivation of animal cells on the microscopic cells as the culture accumulates, the mass of the microscopic cells increases, therefore, during the culturing of animal cells with the microsensor, the operator manually or jaTo increases the speed of rotation of the hanger.

Исследовани аэробных клеток показали , что коэффициент передачи объекта по каналу регулировани расход : оздуха - парциальное давление кис- Ьорода в 5-10 раз меньше коэффициен- |га передачи объекта по каналу регули ) ровани число оборотов мешалки - пар иальное давление кислорода, при |этом посто нные времени объекта jno указанным каналам регулировани |составл ют 30-40 мин. I Это обсто тельство обусловливает |при изменении или переключении ско- Ьости вращени мешалки по вление возмущающих воздействий на систему регулировани парциального давлени кислорода, которые могут привести к резкому увеличению значени парци- ального давлени кислорода и выходу за установленные пределы на длительное врем . Это ухудшает услови культивировани следовательно, уменьшаетс выход целевого продукта. (Поэтому при изменении подачи воздуха на аэрацию заданное значение подачи воздуха необходимо определ ть с учетом не только текущего значени парциального давлени кислорода в культуральной жидкости, но и скорости вращени мешалки, что позвол ет упредить изменение парциального давлени при перекогпочении скорости вращени мешалки, т.е. исключить нарушение хода процесса и увеличить выход целевого продукта.Studies of aerobic cells showed that the transfer rate of an object through the flow control channel: air flow — the oxygen partial pressure is 5–10 times less than the transfer rate of the object flow through the control channel; the stirrer speed is the vapor pressure of oxygen; The time constant of the object jno to the specified control channels is 30–40 min. I This circumstance causes | when changing or switching the rotational speed of the stirrer, the occurrence of disturbing effects on the oxygen partial pressure control system, which can lead to a sharp increase in the partial pressure of oxygen and going beyond the established limits for a long time. This worsens the cultivation conditions therefore the yield of the desired product decreases. (Therefore, when changing the air supply to aeration, the air supply setpoint must be determined not only by the current value of the partial oxygen pressure in the culture liquid, but also by the rotation speed of the stirrer, which allows you to prevent the partial pressure change when the rotation speed of the stirrer increases, i.e. . eliminate the violation of the process and increase the yield of the target product.

На чертеже представлена схема устройства дл регшизации предлагаемого автоматического управлени процессом периодического культивировани клеток животных.The drawing shows a diagram of the device for regisation of the proposed automatic control of the process of periodic cultivation of animal cells.

Устройство содержит ферментатор 1, датчик 2 расхода воздуха, св занный с регул тором 3 расхода воздуха на аэрацию, соединенным с исполнительным механизмом 4, датчик 5 парциального давлени кислорода, св занный с регул тором 6 подачи азота, соединенным с клапаном 7 на линии подачи азота и ферментатор, и регул тором 8 парциального давлени растворенного в культуральной жидкости кислорода, соединенным с сумматором 9, св занным с регул тором 3 расхода воздуха на аэрацию и регул тором-компенсатором 10 скорости вращени мешалки, соединенным с датчиком 11 скорости вращени мешалки.The device comprises a fermenter 1, an air flow sensor 2 connected to an aeration air flow regulator 3 connected to an actuator 4, an oxygen partial pressure sensor 5 connected to a nitrogen supply regulator 6 connected to a valve 7 on the nitrogen supply line and the fermenter, and the regulator 8 of the partial pressure of oxygen dissolved in the culture fluid, connected to the adder 9, connected to the regulator 3 of the air flow for aeration and the regulator-compensator 10 of the rotation speed of the stirrer, connected to The sensors 11, rotational speed of the stirrer.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При значении парциального давле- ни кислорода вьше заданного значени при посто нной скорости вращени мешалки регул тор 6 подачи азота от- крьгоает клапан 7, установленный на линии подачи азота, и держит его открытым до тех пор, пока текущее 3Haj , чение парциального давлени кислорот да не достигнет заданного значени , а регул тор 8 парциального давлени кислорода вырабатьгаает управл ющий сигнал, соответствующий текущему значению парциального давлени кислорода от датчика 5, который поступает в в сумматор 9. В сумматор 9 от регул тора-компенсатора 10 скорости мешалки со знаком минус поступа- ет управл ющее воздействие, соответствующее текущему значению скорости вращени мешалки. Результат суммировани двух управл ющих воздействий от регул торов 8 и 10 поступает с сумматора 9 в качестве задани на регул тор 3 расхода воздуха. Регул тор 3 расхода воздуха прикрывает исполнительный механизм 4, установленный на линии подачи воздуха, расход в аппарате уменьшаетс ,When the partial pressure of oxygen is above a predetermined value at a constant rotational speed of the agitator, the nitrogen supply regulator 6 opens the valve 7 installed on the nitrogen supply line and keeps it open until the current 3Haj, the partial pressure oxygen pressure is yes will not reach the set value, and the regulator 8 of the oxygen partial pressure produces a control signal corresponding to the current value of the partial pressure of oxygen from the sensor 5, which enters the adder 9. In the adder 9 from the regulator to mpensatora stirrer speed 10 with the minus sign is translational control action corresponding to the current value of the rotational speed of the stirrer. The result of the summation of the two control actions from the regulators 8 and 10 comes from the adder 9 as a task to the regulator 3 of the air flow. The air flow controller 3 covers the actuator 4 mounted on the air supply line, the flow rate in the apparatus decreases,

При изменении парциального давлени ниже заданного значени и посто нной скорости вращени мешалки регул тор 8 вырабатьшает управл ющее воздействие в соответствии с текущим значением парциального давлени кислорода больше предыдущего, которое поступает в сумматор 9, куда пос-; тупает со знаком минус от регул тора-компенсатора 10 скорости вращени мешалки управл ющее воздействие.When the partial pressure changes below a predetermined value and constant speed of rotation of the agitator, the regulator 8 generates a control action in accordance with the current value of the oxygen partial pressure greater than the previous one, which goes to the adder 9, where pos-; blunt with a minus sign from the regulator-compensator 10 speeds of rotation of the control stirrer.

соответствующее текущему значению скорости вращени меиалки, результирующий сигнал с сумматора 9 увеличивает задание регул тору 3 расхода. Регул тор 3 приоткрьшает исполнителный механизм 4, расход воздуха увеличиваетс .corresponding to the current value of the rotation speed of the meialki, the resulting signal from the adder 9 increases the reference to the flow controller 3. The controller 3 opens the actuator 4, the air flow rate increases.

При переключении скорости вращени мешалки в большую сторону ре- гул трр-компенсатор 10 вырабатьгоает управл ющее воздействие, по абсолютному значению превьшгающее предыдущее , которое, поступает в сумматор 9 со знаком минус, куда поступает управл ющее воздействие со знаком .плюс с регул тора 8. Результат уменьшает задание регул тора 3 расхода воздуха.When switching the rotational speed of the agitator in a big way, the regulator TFR-compensator 10 generates a control action, which by absolute value exceeds the previous one, which enters adder 9 with a minus sign, where the control action enters with a sign. Plus from the regulator 8. The result reduces the setting of the air flow regulator 3.

Регул тор 3 прикрьгаает исполнительный механизм 4, расход воздуха уменьшаетс , предотвраща резкое увеличение и выход за установленное значение парциального давлени кислорода при изменении скорости враще- ни мешалки.The regulator 3 bolts the actuator 4, the air flow decreases, preventing a sharp increase and the partial pressure of oxygen exceeds the set value when the agitator rotates.

..

Использование предлагаемого способа автоматического управлени периодическим процессом выращивани Using the proposed method of automatic control of the periodic process of growing

ь14553401455340

клеток животных по сравнению с прототипом позвол ет увеличить выход целевого продукта на 5%.animal cells compared with the prototype allows to increase the yield of the target product by 5%.

Claims

Invention Formula

A method of automatically controlling the periodic process of growing animal cells in agitators with a stirrer, which measures the partial pressure of oxygen dissolved in the culture fluid, changes the nitrogen supply depending on the partial pressure of oxygen dissolved in the culture fluid, and regulates the air supply to azrazshto, characterized in increase the yield of the target product by improving the quality of control, measure the air flow for aeration and the speed of rotation agitators, and regulation of the air supply to aeration is carried out depending on the measured value of its flow rate with correction depending on the measured values of the rotation speed of the agitator and the partial pressure of oxygen dissolved in the culture fluid.