SU1686412A1 - Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот - Google Patents
Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот Download PDFInfo
- Publication number
- SU1686412A1 SU1686412A1 SU894735413A SU4735413A SU1686412A1 SU 1686412 A1 SU1686412 A1 SU 1686412A1 SU 894735413 A SU894735413 A SU 894735413A SU 4735413 A SU4735413 A SU 4735413A SU 1686412 A1 SU1686412 A1 SU 1686412A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- bioreactor
- output
- substrate
- regulator
- supply line
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к биотехнологии , а именно к управлению процессом биокаталитического синтеза аминокислот, и может быть использовано в технологии получени аминокислот химико энзиматическим способам в химической и микробиологической промышленности. С целью повышени продуктивности биокатализатора, система автоматического управлени включает датчик рН на выходе биореактора, подключенный через рН-метр, фильтр низкой частоты и блок подсчета изменени скорости подачи субстрата к регул тору рН, управл ющему исполнительным механизмом на линии подачи субстрата. Система также содержит рас- ходомер на линии подачи субстрата, подключенный к регул тору, управл ющему реле, которое включает контур регулировани температуры биореактора, а также датчик температуры, который подключен через вторичный прибор и блок вычислени теоретического рН значени к блоку сравнени , из которого сигнал поступает в регул тор, управл ющий исполнительным механизмом , установленным на линии подачи гор чей воды в контур термостатировани биореактора, 1 ил. (Л С
Description
Изобретение относитс к биотехнологии , а именно к управлению процессом биокаталитического синтеза аминокислот, и может быть использовано в технологии получени аминокислот химико-энзиматическим способом в химической и микробиологической промышленности
Цель изобретени - повышение продуктивности биокатализатора.
Изобретение заключаетс в следующем .
Технологи требует, чтобы из стадии би- окаталитического синтеза аминокислот на последующие стадии подавалс раствор, в котором концентраци продукта была посто нной . Известно, что биокатализатор имеет свою оптимальную рабочую температуру , при которой обеспечиваетс максимальна скорость реакции синтеза. Однако старение биокатализатора приводит к заметному падению его активности и стабильности , вследствие чего концентраци продукта на выходе биореактора уменьшаетс .
Скорость реакции можно увеличить, повыша температуру, что ведет к изменению рН в биореакторе. Св зь между температурой и рН вл етс пр молинейной и дл каждого биокатализатора определ етс экспериментальным путем. Однако повышение
о со
О Ј
ю
температуры негативно действует на активность и стабильность биокатализатора - резко ускор етс процесс старени .
С другой стороны, при синтезе аминокислот во врем реакции измен етс рН реакционной среды из-за разности констант ионизации ионогенных групп субстрата и продукта, что позвол ет найти зависимость между концентрацией образовавшегос продукта и изменением рН среды.
Таким образом, определ етс св зь между температурой, рН на входе и выходе биореактора и концентрацией продукта на выходе биореактора.
Алгоритм управлени процессом составлен исход из вышеупом нутых соображений .
В начальном этапе управление концентрацией продукта на выходе биореактора ведетс при оптимальной температуре путем измерени рН на выходе биореактора и соответственным продлением времени контактировани субстрата с биокатализатором , т.е. уменьшением скорости подачи субстрата в биореактор. Субстрат подаетс с посто нным рН.
Концентраци продукта на выходе биореактора должна измен тьс в узком диапазоне , поэтому можно написать
р а0 + ait,
где р - концентраци продукта;
t - врем контактировани субстрата с биокатализатором (врем реакции);
а0, ai - коэффициенты (определ етс экспериментально).
Аналогично
Н Ьо + Ьф,
где Н-рН на выходе биореактора;
bo.bi - коэффициенты (определ етс экспериментально).
Врем реакции и линейную скорость подачи субстрата в биореактор в каждый момент времени можем описать
V0to ... Viti ... L,
где Л- линейна скорость подачи субстрата в биореактор;
L - длина биореактора.
Коэффициент изменени скорости подачи субстрата можно определить, формулу (1) вставл в (2) и вз в соотношение из формулы (3)
Vi KV|-i,
К
Hi-i + Ci Hi-i +Ci
(5)
Ci -bo- a0bi,
(6)
10
15
20
25
30
35
40
50
55
45
где I - момент измерени .
Уменьшать скорость подачи субстрата из-за технологических требований целесообразно до определенной величины, достигнув которую система переходит к второму этапу управлени .
В этом этапе стабилизируетс подача субстрата на достигнутом уровне, а температура измен етс так, чтобы измеренное рНэ достигло высчитанное теоретическое рНт, что в свою очередь соответствует стабилизации концентрации продукта на выхо- Д( биореактора.
На чертеже изображена структурна схема предлагаемой схемы.
Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе биореактора 1 содержит датчик 2 рН, подключенный через рН-метр 3 к фильтру 4 низкой частоты (ФНЧ), который через реле 5 и блок 6 подсчета изменени скорости подачи субстрата соединен с первым регул тором 7, управл ющим исполнительным механизмом 8, установленным на линии подачи субстрата .
Расходомер 9 соединен с вторым регул тором 10, который подключен к реле 5, и с задатчиком 11.
Датчик 12 измерени температуры через вторичный прибор 13 и блок 14 подсчета теоретического рН подключен к блоку 15 сравнени , к которому подключено реле 5. Блок 15 сравнени подключен к третьему регул тору 16, управл ющему исполнительным механизмом 17, установленному на линии подачи гор чей воды в контур термостатировани биореактора.
Блоки 6, 14 и 15 выполнены на микропроцессорах .
Перед запуском технологического процесса надо экспериментально установить или использовать литературные данные дл определени пр молинейных коэффициентов дл блока б (используетс конечный линейный участок зависимости концентрации продукта на выходе биореактора от времени и изменение рН от времени) и блока 14 (зависимость рН от температуры), а также установить задатчик 11, определ ющий, до какого уровн целесообразно уменьшать количество подаваемого субстрата. Субстрат в биореактор подаетс с посто нным рН.
Система работает следующим образом .
При проведении реакции синтеза аминокислот сигналы от рН-метра 3 через ФНЧ А и замкнутые контакты реле 5, подаютс в блок 6 дл подсчета коэффициента изменени скорости подачи субстрата. В соответствии с сигналом, полученным из блока 6 первый регул тор 7 формирует управл ющий сигнал исполнительному механизму 8, который регулирует скорость подачи субстрата в биореактор. Вследствие этого рНэ поддерживаетс заданной величины и на выходе колоночного биореактора концентраци продукта стабилизируетс .
Когда скорость подачи субстрата, измер ема расходомером 9, станет меньше заданной , третий регул тор 10 формирует сигнал реле 5, который переключает свой контакт и сигнал от рН-метра 3 подаетс в блок 15 сравнени . С этого момента включаетс контур управлени процессом по температуре , а скорость подачи субстрата стабилизируетс на достигнутом уровне.
Сигнал от температурного датчика 12 через вторичный прибор 13 подаетс на блок 14 подсчета теоретического значени рН, из которого попадает в блок 15 сравнени . В блоке 15 сравнени сравниваетс теоретическое значение рНт с измеренным рНэ. Когда измеренное рН-метром 3 рНэ начинает уменьшатьс , в блоке 15 сравнени получаем разницу между сигналами рНэ и рНт, вследствие чего вырабатываетс вторым регул тором 16 управл ющий сигнал дл исполнительного механизма 17, измен ющего температуру в рубашке биореактора 1, Повыша температуру повышаетс и активность биокагализатора, вследствие чего мен етс концентраци продукта на выходе биореактора 1. Из-за повышени температуры измен етс рНа аминогрупп субстрата и продукта, а вследствие этого - показани рН-метра 3 и, следовательно, рНэ. Сигнал от датчика 12 температуры через вторичный прибор 13 подаетс в блок 14 подсчета теоретического значени рН, в котором подсчитываетс новое рНт, учитывающее изменившуюс температуру.
Таким образом, повышение температуры ведетс до совпадени рНэ и рРт, что позвол ет добитьс посто нной заданной концентрации на выходе биореактора.
Процесс вл етс инертным, потому повышение температуры производитс очень медленно.
Испытание предлагаемой системы в лабораторных услови х показало, что продуктивность биокатализатора повысилась на
7%.
Claims (1)
- Формула изобретени Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот , включающа последовательно соединенные датчик рН, рН-метр, фильтр низкой частоты, реле, блок подсчета изменени скорости подачи субстрата в биореактор , первый регул тор и исполнительный механизм, установленный на линии подачи субстрата, отличающа с тем, что, с целью повышени продуктивности биокатализатора , она содержит контур регулировани температуры вторичного прибора, блока подсчета теоретического значени рН, блока сравнени , второго регул тора и исполнительного механизма, установленного на линии подачи гор чей воды, а такжепоследовательно соединенные задатчик, третий регул тор и расходомер, установленный на линии подачи субстрата, причем выход третьего регул тора соединен с реле, нормально разомкнутые контакты которогоподключены к блоку сравнени , и блок подсчета изменени скорости подачи субстрата , вход которого соединен через нормально замкнутые контакты реле с выходом фильтра низкой частоты, а выход - свходом первого регул тора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894735413A SU1686412A1 (ru) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894735413A SU1686412A1 (ru) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1686412A1 true SU1686412A1 (ru) | 1991-10-23 |
Family
ID=21468817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894735413A SU1686412A1 (ru) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1686412A1 (ru) |
-
1989
- 1989-07-05 SU SU894735413A patent/SU1686412A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N: 1558453, кл.G 05 D 27/00, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1686412A1 (ru) | Система автоматического управлени концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот | |
SU429064A1 (ru) | Способ автоматического управленияпроцессом полимеризации или сополимеризации этилена | |
SU1031974A1 (ru) | Способ регулировани процесса коагул ции латекса синтетического каучука | |
SU544669A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом осахаривани | |
SU1124212A1 (ru) | Автоматическое устройство дл измерени концентрации электролитов | |
SU451740A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом осахаривани крахмалосодержащих сред | |
SU1659356A1 (ru) | Способ управлени абсорбционным процессом сернокислотного производства | |
SU1019408A1 (ru) | Система автоматического управлени периодическим процессом ферментации | |
SU1118619A2 (ru) | Устройство дл автоматического управлени процессом нейтрализации кислых сточных вод | |
SU1119979A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом получени нитрата натри | |
RU1786002C (ru) | Способ автоматического управлени процессом во вращающемс барабанном реакторе | |
SU1421416A1 (ru) | Способ автоматического управлени осадительными центрифугами,работающими параллельно | |
SU580891A1 (ru) | Способ регулировани процесса абсорбции | |
SU1399342A1 (ru) | Система автоматического управлени периодическим процессом ферментации | |
RU1797105C (ru) | Устройство стабилизации концентрации водного раствора аскорбиновой кислоты | |
SU724162A1 (ru) | Устройство дл автоматического регулировани расхода ингибитора гидратообразовани | |
SU1179287A1 (ru) | Устройство дл управлени процессом нейтрализации сточных вод | |
RU2023718C1 (ru) | Способ автоматического управления процессом производства спиртового уксуса | |
SU1117279A1 (ru) | Способ автоматического регулировани процесса нейтрализации фосфорной кислоты | |
SU1493677A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом сатурации дефекованного сока в многосекционном сатураторе | |
SU1308618A2 (ru) | Способ автоматического управлени эпюрационной колонной | |
SU886964A1 (ru) | Способ автоматического управлени каскадом реакторов непрерывного действи | |
SU968794A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом непрерывного культивировани микроорганизмов | |
SU1057504A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом получени гидрата диацетон-2-кето- @ -гулоновой кислоты | |
SU929140A1 (ru) | Устройство дл регулировани процесса кристаллизации из растворов |