SU819799A1 - Способ автоматического управлени пЕРиОдичЕСКиМ пРОцЕССОМ ВыРАщи-ВАНи АэРОбНыХ МиКРООРгАНизМОВ - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ АЭРОБНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Поставленна  цель достигаетс  тем, что определ ют значение и знак производной концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости, при этом регулирование подачи воздуха на аэрацию в зависимости от концентрации углекислого газа в отработанных газах осуществл ют при отрицательном знаке производной концентрации растворенного кислорода, а регулирование подачи воздуха на аэрацию в зависимости от концентрации растворенного кислорода осуществл ют при равенстве нулю и положительном знаке производной концентрации растворенного кислорода.

На чертеже схематично изображена блок схема устройства, реализующего предложенный способ автоматического управлени  периодическим процессом выращивани  аэробных микроорганизмов.

Устройство содержит аппарат 1, газоанализатор 2 концентрации углекислого газа, св занный с регул тором 3, служащим дл  стабилизации концентрации углекислого газа и подключенным к переключающему реле 4, датчик 5, служащий дл  измерени  концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода - рО., св занный с регул тором 6 и блоком дифференцировани  7, подключенным к логическому блоку 8, св занному с переключающим реле 4, с которым также св зан регул тор 6; датчик 9 расхода воздуха, св занный с регул тором 10 стабилизации расхода воздуха на аэрацию , подключенным к исполнительному механизму 11 и св занным с переключающим реле 4, датчик 12 температуры, св занный с регул тором 13, выход которого подключен к исполнительному механизму 14, датчик 15, измер ющий давление в аппарате 1 и св занный с регул тором 16, выход которого подключен к исполнительному механизму 17.

На начальной стадии развити  - на стадии адаптации микроорганизмов - концентраци  углекислого газа в отработанных газах незначительна в св зи с отсутствием выделени  углекислого газа микроорганизмами и на выходе газоанализатора 2 сигнал близок к нулю. Этот сигнал поступает на регул тор 3, сигнал на выходе которого в рассматриваемом случае отсутствует и далее на. переключающее реле , при этом последний коммутирует сигнал с регул тора 6 концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода на регул тор 10 расхода воздуха. На указанной стадии микроорганизмы приспособливаютс  к услови м окружающей среды обитани  и практически не размножаютс , в св зи с чем потребность в кислороде невелика и подача воздуха в зависимости от концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода  вл етс  достаточной, т. е. потребность микроорганизмов в кислороде на стадии адаптации обеспечиваетс  количеством воздуха , необходимого дл  поддержани  концентрации растворенного кислорода на посто нном уровне.

При посто нном значении концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода, измер емого датчиком 5, скорость изменени  концентрации растворенного кислорода, измер ема  с помощью блока дифференцировани  7, равна нулю и сигнал на выходе логического устройства 8 отсутствует , при этом переключающее реле 4 коммутирует сигнал с регул тора 6 концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода на регул тор 10 расхода воздуха . В этом случае осуществл етс  подача воздуха на аэрацию в зависимости от концентрации растворенного в культуральной

ЖИДКОСТИ кислорода.

Концентраци  растворенного в культуральной жидкости кислорода измер етс  датчиком 5 и определ ет соответствующее значение сигнала на выходе регул тора 6. Регул тор 10 формирует результирующее

° воздействие, измен ющее поток аэрирующего воздуха при помощи исполнительного механизма 11.

Начало размножени  вегетативных клеток характеризуетс  понижением концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода, что обуславливает отрицательный знак производной рО, и выделением углекислого газа, при этом его концентраци  в отработанных газах увеличиваетс , что воспринимаетс  газоанализатором 2 и

0 вызывает возрастание его выходного сигнала, Дальнейща  подача воздуха на стадии интенсивного развити  микроорганизмов в зависимости от рОд  вл етс  нецелесообразной в св зи с тем, что концентраци  растворенного кислорода на этой стадии не отражает действительную потребность микроорганизмов в кислороде.

Понижение концентрации растворенного кислорода воспринимаетс  датчиком 5 и вызывает по вление сигнала на выходе блока

0 дифференцировани  7. Снижение концентрации растворенного кислорода обуславливает отрицательный знак производной на выходе блока дифференцировани  7. В св зи с чем логический блок 8 выдает управл ющий сигнал, воздействующий на переключаю щее реле 4.

В этом случае переключающее реле 4 коммутирует на регул тор 10 сигнал с регул тора 3 концентрации углекислого газа. При этом осуществл етс  подача возд,уха

0 на аэрацию в зависимости от концентрации углекислого газа в отработанных газах. При увеличении концентрации углекислого газа в отработанных газах в св зи с интенсивным развитием микроорганизмов происходит возрастание сигнала на выходе регул тора 3 концентрации углекислого газа, который поступает на регул тор 10, где формируетс  результирующее воздействие, направленное на увеличение потока аэрируюшего воздуха с помощью исполнительного механизма 11.

Понижение концентрации выдел ющегос  углекислого газа характеризует снижение скорости развити  микроорганизмов, которое сопровождаетс  понижением содержани  растворенного кислорода в культуральной жидкости. В свою очередь, повыщение концентрации рО,в культуральной жидкости означает повыщение скорости изменени  концентрации растворенного кислорода, измер емой с помощью блока дифференцировани  7. При положительном знаке производной изменени  рО, логический блок 8 выдает управл ющий сигнал, воздействующий на переключение реле 4. В этом случае переключающее реле 4 коммутирует на регул тор 10 сигнал с регул тора 6 концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода.

При этом осуществл етс  регулирование концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода.

Подача воздуха в зависимости от концентрации pOi осуществл етс  и в том случае , когда вследствие дальнейщего снижени  скорости развити  микроорганизмов скорость изменени  рО j уменьщаетс  и становитс  равной нулю, а в культуральной жидкости устанавливаетс  определенный уровень рО. При этом переключающее реле 4 продолжает коммутировать на регул тор 10 сигнал с регул тора 6 концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода , обеспечива  регулирование его концентрации .

Стабилизаци  температуры и давлени  в аппарате 1 осуществл етс  соответственно с помощью регул торов 13, 16 и исполнительных механизмов 14, 17, воздействующих на подачу хладагента в рубашку аппарата 1 и сброс отход щего воздуха.

Использование предлагаемого способа дл  автоматического управлени  периодическим процессом выращивани  аэробных микроорганизмов по сравнению с известным способом повысит качество управлени , за счет чего обеспечиваетс  повыщение выхода целевого продукта на 4%.

Кроме того, применение этого способа поз волит сократить расход стерильного воздуха на 8-10°/о.

10

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 602541, кл. С 12 В 1/08, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 535340, кл. С 12 В 1/08, 1974.