SU1685990A2

SU1685990A2 - Method of automatic control of microorganism growth process

Info

Publication number: SU1685990A2
Application number: SU894745167A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Григорьев; Владимир Валентинович Старицкий; Михаил Михайлович Дешевов
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-10-23

Abstract

Изобретение относитс к процессам брожени и питательным средам и может быть использовано в микробиологической промышленности, например в производстве кормового белка. Целью изобретени вл етс повышение выхода целевого продукта . Изобретение позвол ет сократить число неплановых остановок процесса ферментации с аэрацией культуральной жидкости воздухом и метаном. Вследствие этого повышаетс выход целевого продукта на 1- 2%. Дл этого регулируют подачу воздуха и измер ют концентрацию растворенного кислорода, регулируют давление в ферментере в зависимости от концентрации растворенного кислорода и регулируют расходы воздуха и метана в зависимости от давлени в ферментере, поддерживают заданное оптимальное соотношение воздух - метан, измер ют концентрацию кислорода в отход щем газе, подают метан под крышку ферментера и регулируют его подачу в зависимости от концентрации кислорода в отход щем газе. 1 ил. сл СThe invention relates to fermentation processes and nutrient media and can be used in the microbiological industry, for example, in the production of feed protein. The aim of the invention is to increase the yield of the target product. The invention makes it possible to reduce the number of unplanned stops of the fermentation process with aeration of the culture fluid with air and methane. As a result, the yield of the target product increases by 1–2%. To do this, adjust the air supply and measure the concentration of dissolved oxygen, regulate the pressure in the fermenter depending on the concentration of dissolved oxygen and regulate the flow of air and methane depending on the pressure in the fermenter, maintain the specified optimal air-methane ratio, measure the oxygen concentration in the waste gas, methane is fed under the lid of the fermenter, and its flow is controlled depending on the oxygen concentration in the exhaust gas. 1 il. sl C

Description

Изобретение относитс к процессам брожени и питательным средам, может быть использовано в микробиологической промышленности, например, в производстве кормового белка, и вл етс усовершенствованием изобретени по авт.св. №810801.The invention relates to fermentation processes and nutrient media, can be used in the microbiological industry, for example, in the production of feed protein, and is an improvement of the invention in accordance with the authors. No. 810801.

Цель изобретени - повышение выхода целевого продукта.The purpose of the invention is to increase the yield of the target product.

На чертеже изображена схема установки дл осуществлени предлагаемого способа .The drawing shows an installation diagram for carrying out the proposed method.

Способ автоматического управлени процессом выращивани микроорганизмов заключаетс в следующем.A method for automatically controlling the growth of microorganisms is as follows.

В ферментер подают воздух, обогащенный кислородом с азотно-кислород- ной станции. Содержание кислорода в нем может измен тьс в достаточно широких пределах. В результате этого при регулировании заданного оптимального соотношени воздух - метан возможно образование взрывоопасных концентраций кислорода в отход щих газах, что может привести либо к остановке ферментера, либо к его аварии. При изменении содержани кислорода в воздухе спуст определенное врем происходит изменение концентрации растворенного кислорода. Однако это приводит только к изменению давлени в ферментере , а на содержании кислорода в отход щихAir enriched with oxygen from the nitrogen-oxygen station is supplied to the fermenter. Its oxygen content can vary within fairly wide limits. As a result, when adjusting a given optimal air-methane ratio, the formation of explosive oxygen concentrations in the exhaust gases is possible, which can lead either to a stopping of the fermenter or to its accident. When the oxygen content in the air changes after a certain time, the dissolved oxygen concentration changes. However, this only leads to a change in pressure in the fermenter, and on the oxygen content in the waste

о со ел о о оabout built about about about

toto

газах не сказываетс . Предлагаемый способ предусматривает регулирование подачи воздуха, давлени в ферментере в зависимости от концентрации растворенного кислорода и расходов воздуха и истока в зависимости от давлени в аппарате. При этом поддерживают заданное оптимальное соотношение метан - воздух. В случае увеличени концентрации .кислорода в отход щих газах ее снижение осуществл ют дополнительной подачей метана в верхнюю часть аппарата. В результате этого создаютс благопри тные услови дл проведени процесса ферментации, а также предотвращаютс аварийные остановки и тем самым обеспечиваетс увеличение выхода целевого продукта.gas does not affect. The proposed method provides for the regulation of the air supply, the pressure in the fermenter depending on the concentration of dissolved oxygen and the air flow and the source depending on the pressure in the apparatus. At the same time maintain the specified optimal ratio of methane - air. In the case of an increase in the concentration of oxygen in the exhaust gases, its decrease is effected by additionally supplying methane to the upper part of the apparatus. As a result, favorable conditions are created for the fermentation process, and emergency stops are prevented, thereby increasing the yield of the desired product.

Установка содержит ферментер 1, датчик 2 дл измерени концентрации растворенного кислорода, регул тор 3 и клапан 4 на линии отход щего газа, манометр 5, регул тор 6 и клапан 7 на линии подачи воздуха, регул тор 8 соотношени , сужающее устройство 9 и дифманометр 10 на линии подачи воздуха, сужающее устройство 11, дифманометр 12 и клапан 13 на линии подачи метана, регул тор 14 давлени и клапан 15 на линии отход щих газов, термопару (термометр) 16, регул тор 17 температуры, клапан 18, концентратомер 19 кислорода в отход щем газе и регул тор 20 расхода метана с клапаном 21, регулирующим подачу метана под крышку 22 ферментера 1.The installation comprises a fermenter 1, a sensor 2 for measuring the concentration of dissolved oxygen, a regulator 3 and a valve 4 on the exhaust gas line, a pressure gauge 5, a regulator 6 and a valve 7 on the air supply line, a ratio regulator 8, a restriction device 9 and a differential pressure meter 10 on the air supply line, the restriction device 11, the differential pressure gauge 12 and the valve 13 on the methane supply line, the pressure regulator 14 and the valve 15 on the exhaust gas line, a thermocouple (thermometer) 16, a temperature regulator 17, a valve 18, an oxygen concentration meter 19 in waste gas and methane consumption regulator 20 with a valve 21 regulating the flow of methane under the lid 22 1 fermenter.

Способ автоматического управлени процессом выращивани микроорганизмов осуществл етс следующим образом.The method for automatically controlling the growth of microorganisms is carried out as follows.

В ферментер 1 (аппарат) подают газообразные воздух и метан в предельном количестве, которое не вызывает захлебывание ферментера. Датчик 2, измер ющий концентрацию растворенного в культу- ральной жидкости кислорода, выдает сигнал на регул тор 3, где сравниваетс с заданным оптимальным значением. Выходной сигнал с регул тора 3 поступает на клапан 4, расположенный на линии отход щего газа и измен ющий давление 6 в ферментере 1 до тех пор, пока концентраци кислорода в культуральной жидкости не достигнет заданного оптимального значени .In the fermenter 1 (apparatus) serves gaseous air and methane in the maximum amount that does not cause choking of the fermenter. Sensor 2, which measures the concentration of oxygen dissolved in the culture fluid, sends a signal to controller 3, where it is compared with a preset optimal value. The output from regulator 3 is fed to a valve 4 located on the exhaust gas line and changing pressure 6 in the fermenter 1 until the oxygen concentration in the culture fluid reaches the specified optimum value.

Сигнал, пропорциональный давлению в ферментере 1, поступает с манометра 5 в качестве задани на регул тор 6, который с помощью клапана 7 на линии подачи воздуха измен ет подачу воздуха на аэрацию пропорционально степени сжати газа .The signal proportional to the pressure in the fermenter 1 comes from the pressure gauge 5 as a reference to the regulator 6, which by means of the valve 7 on the air supply line changes the air supply to the aeration proportional to the degree of compression of the gas.

Регул тор 8 соотношени поддерживает заданное оптимальное соотношение между расходами воздуха и метана. Сигнал, пропорциональный расходу воздуха, с сужающего устройства 9 поступает на дифманометр 10 на линии подачи воздуха и далее на регул тор 8 соотношени , где сравниваетс с сигналом, пропорциональным расходу метана, который поступает сThe ratio controller 8 maintains a predetermined optimal ratio between the flow rates of air and methane. A signal proportional to the flow of air from the restriction device 9 is supplied to the differential pressure gauge 10 on the air supply line and further to the regulator 8 of the ratio, where it is compared to a signal proportional to the consumption of methane, which comes from

0 сужающего устройства 11 на дифманометр 12 и далее в регул тор 8 соотношени . Сигнал с регул тора 8 соотношени поступает на клапан 13, который в зависимости от расхода воздуха измен ет расход мета5 на на аэрацию.0 of the restriction device 11 to the differential pressure gauge 12 and further to the regulator 8 ratios. The signal from the ratio controller 8 is supplied to the valve 13, which, depending on the air flow rate, changes the flow rate 5 from me to aeration.

Контроль и ограничени давлени в ферментере осуществл ют регул тором 14 давлени . Зэдатчиком этого регул тора устанавливают верхнее ограничениеThe control and limitation of pressure in the fermenter is carried out by pressure regulator 14. The gauge of this controller sets the upper limit.

0 давлени в ферментере 1, при достижении которого с регул тора 14 давлени поступает сигнал на клапан 15 на линии отход щих газов, который открывает выход из. ферментера 1 в линию отход щих0 pressure in the fermenter 1, at which pressure is reached from the pressure regulator 14, a signal is supplied to the valve 15 on the flue gas line, which opens the outlet from. the fermenter 1 in line waste

5 газов.5 gases.

Регулирование температуры осуществл ют с помощью термометра выходной сигнал с которого поступает на регул тор 17 температуры и сравниваетс с задан0 ной величиной. Выходной сигнал с регул тора 17 температуры, пропорциональный разбалансу, поступает на клапан 18, который измен ет расход воды на охлаждение ферментера 1 до тех пор,пока сохран етс Temperature control is carried out with the help of a thermometer, the output signal from which is fed to the temperature controller 17 and is compared with a predetermined value. The output from the temperature regulator 17, proportional to the imbalance, is fed to the valve 18, which changes the flow of water to cool the fermenter 1 as long as

5 разбаланс.5 imbalance.

Концентрацию кислорода в отход щем газе измер ют концентратомером 19 кислорода в отход щем газе, выходной сигнал с которого поступает на вход регул тораThe oxygen concentration in the exhaust gas is measured with an oxygen concentrator 19 in the exhaust gas, the output of which is fed to the input of the regulator

0 20 расхода метана, где сравниваетс с допустимой максимальной величиной и, в случае превышени ее, на выходе регул тора 20 расхода метана формируетс сигнал , пропорциональный отклонению от0 20 methane consumption, where it is compared with the maximum permissible value and, if it is exceeded, at the output of methane consumption controller 20 a signal is generated that is proportional to the deviation from

5 допустимой величины, который поступает на клапан 21, при помощи которого увеличивают расход метана под крышку 22 ферментера 1 до тех пор, пока сохран етс указанное отклонение. В случае,5 of the permissible value, which is fed to the valve 21, by means of which the methane consumption under the cover 22 of the fermenter 1 is increased as long as the indicated deviation is maintained. When,

0 когда концентраци кислорода в отход щем газе становитс меньше заданной минимальной величины, на выходе регул тора 20 расхода метана формируетс сигнал, пропорциональный отклонению0, when the oxygen concentration in the exhaust gas becomes less than a predetermined minimum value, a signal proportional to the deviation is generated at the output of the methane consumption regulator 20

5 от названной величины, который также поступает на клапан 21. при помощи которого уменьшают расход метана в верхнюю часть аппарата, т.е. под крышку 22 ферментера 1 до тех пор, пока это отклонение сохран етс .5 from this value, which also enters the valve 21. By means of which the consumption of methane in the upper part of the apparatus is reduced, i.e. under cover 22 of the fermenter 1 until this deviation is maintained.

Использование предлагаемого способа позвол ет избежать незапланированных остановок ферментера, вызванных превышением концентрации кислорода в отход щих газах взрывоопасной величины, позвол ет поддерживать оптимальное соотношение воздух-метан при аэрации культуральной жидкости, так как весь избыточный метан подаетс в ферментер, мину культуральную жидкость, вследствие чего достигаетс увеличение выхода целевого продукта без увеличени затрат на его производство.Using the proposed method avoids unplanned stops of the fermenter caused by exceeding the oxygen concentration in the exhaust gases of explosive value, allows maintaining the optimum air-methane ratio during aeration of the culture liquid, since all the excess methane is fed to the fermenter, the culture liquid is mined, as a result an increase in the yield of the target product without increasing the cost of its production.

00

Claims

Invention Formula

A method of automatically controlling the process of growing microorganisms according to the author. No. 810801, characterized in that, in order to increase the yield of the target product, the oxygen concentration in the exhaust gas is measured and additional methane is supplied to the upper part of the apparatus, while controlling the consumption of methane supplied to the upper part of the apparatus, depending on the concentration oxygen in the exhaust gas.

Water jb

-t-