SU542765A1 - Устройство дл автоматического управлени процессом культивировани микроорганизмов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  автоматизации процессов культивировани  микроорганизмов, предусматривающих раздельную подачу на вход ферментатора питательного субстрата и воды, и может быть использовано в микробиологической промышленности .

Известны устройства дл  автоматического унравлени  процессом культивировани  микроорганизмов 1,2.

Ближайшим решением к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов, содержащее датчик концентрации биомассы, контур регулировани  уровн  культуральной среды и регул торы расхода на лини х подачи питательного субстрата и технической воды 2.

Известное устройство не обеспечивает поддержани  процесса культивировани  на экстремальном уровне. С целью поддержани  процесса культивировани  на экстремальном уровне предлагаемое устройство снабл ено шаговым оптимизатором, расходомером, установленным на линии готового продукта, селектором и датчиком концентрации питательного субстрата, выход которого через делительный блок соединен с регул тором расхода питательного субстрата, второй вход делительного

олока св зан с выходом датчика концентрации биомассы, а последний и расходомер па линии отвода готового продукта посредством мнол птельного блока соединены с шаговым оптимизатором, ири этом датчик концентрации биомассы и выход шагового оптимизатора присоединены к входу селектора, выход которого соединен с управл ющим входом шагового оптимизатора.

На чертеже изображено схематично предлагаемое устройство дл  автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов .

Устройство содержит датчик 1 концентраци1 биомассы, контур регулировани  уровн  культуральной среды, регул торы 2 и 3 расхода на лини х питательного субстрата и технической воды, шаговый оптимизатор 4, установленный на линии готового продукта расходомер 5, селектор 6 и датчик 7 концентрации иитательного субстрата. Контур регулировани  уровн  культуральной среды включает в себ  датчик 8 уровн  культуральной

среды в ферментаторе 9 и регул тор 10 величины стока из фермеитатора.

Устройство содержит делительный и мне жительный блоки 11 и 12.

Ферментатор 9 и исиолиительные мехаиизмы 13, 14 и 15 на лини х подачи и расхода

материальных сред из ферментатора в комплект устройства не вход т.

Выход датчика 7 концентрации питательного субстрата через делительный блок II соединен с регул тором 2 расхода питательного субстрата, второй вход делительного блока 11 св зан с выходом датчика 1 концентрации биомассы. Последний и расходомер 5 на линии готового продукта посредством множительного блока 12 соединены с шаговым оптимизатором 4, при этом датчик 1 н выход оптимизатора 4 присоединены к входу селектора 6, выход которого соединен с управл ющим входом оптимизатора 4.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от датчиков 1 и 7 поступают на блок 11, сигнал на выходе которого проиор5

ционален соотношению -- где S - концентJ .

раци  питательного субстрата, X - концентраци  биомассы в культуральной среде.

В регул торе 2 иа линии подачи питательного субстрата осуществл етс  сравнение этого сигнала с заданием (уставкой), н, в случае отклонени  его от нормы, формируетс  сигнал управле}1и  на исполнительный механизм 13 на линии подачи питательного субстрата в ферментатор 9. При превышении величины

соотношени  - значени  уставки подача пид

тательиого субстрата уменьшаетс , а умеиьщении значени  уставки соотношени  ниже нормы-увеличиваетс .

Когда показателем качества выходного продукта процесса ферментации  вл етс  не

соотношение- , а величина концентрации S,

X

то с помощью переключател  (не показан) от входа делительного блока 11 отключаетс  выход датчика 1 концентрации биомассы и в.ключаетс  сигнал, эквивалентный «единице концентрации биомассы. Задание уставки иа регул торе 2 расхода на линии питательного субстрата также соответственно измен етс .

Расходомер 5 слулчит дл  измерени  величины стока Д из ферментатора.

Сигнал с выхода множительного блока 12, пропорциональный величине производительности ферментатора (), поступает на шаговый оптимизатор 4, задающий значение уставки на регул тор 3 подачи технической воды.

Величина рассогласовани  между значени ми уставки и концентрации биомассы на управл ющем входе отрабатываетс  исполнительным механизмом 14 на линии подачи технической воды в ферментатор.

Шаговый оптимизатор 4 осуществл ет выход процесса культивировани  микрооргаиизмов в зону максимальной ироизводительиости путем направленного изменени  уставок концентрации X. Сущность работы шагового оитимизатора заключаетс  в том, что на определенное врем  стаОилизируетс  заданное значение концентрации X. с иомощью регул тора о, при этом оптимизатор 4 запоминает величину производительности ферментатора. JaTeM шаговый опти.мизатор осуществл ет шаг поиска , при котором измен ет уставку концентрации А на посто пную величину-шаг оптимизации .

После стаоилизации нового значени  концентрации А шагавый оптимизатор запоминает новое значение производительности и сравнивает его с предыдущим, причем, если последн   увеличилась, то следующий шаг поиска (изменение уставки) осуществл етс  в том же направлении, что и на предыдущем шаге, а если уменьшилась, то знак величины изменени  уставки мен етс  на противоположный .

Гак как стабилизаци  значени  осуществл етс  не мгновенно после изменени  уставки, то в устройство введен селектор b переходного режима, который выдает сигнал разрешени  на осуществление шага оптимизации после достижени  текуще1о значени  концентрации Оиомассы величины уставки.

Равенство входных и выходных материальных потоков ферментатора достигаетс  введенным в устройство контуром регулировани  уровн , включающим датчик б и регул тор 10 уровн .

Фор м} л а изобретени 

X

1. ; строиство дл  автоматического управлени  процессом культивировани  микроорганизмов , содержащее датчик концентрации оиомассы, контур регулировани  уровн  культуральноп среды и регул торы расхода на лиии х нодачи питательного суострата и технической воды, отличающеес  тем, что, с целью поддержани  процесса культивировани  иа экстре.иальном уровне, оно снабжено шаговым оптимизатором, расходомером, установленным на линии отвода готового продукта , селектором и датчиком концентрации иитательного суострата, выход которого через делительный блок соединен с регул тором расхода иитательного субстрата, второй вход делительного блока св зан с выходом датчика концеитрации биомассы, а последний и расходомер на линии отвода готового продукта посредством множительного блока соединены с шаговым оптимизатором, при этом датчик концентрации биомассы и выход шагового оптимизатора присоединены к входу селектора, выход которого соединен с управл ющим входом шагового оптимизатора.

Источинки информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР №365373, М. Кл. С12В 1/08, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР №412241, М. Кл.С 12В 1/08, 1974.

/ifKj.fiyi iju illc-cmfluffi

ч/| IvЛ71ЖГ1 ЧГЗадание ycmaiKu уровн