SU964002A1 - Способ автоматического управлени процессом непрерывного культивировани микроорганизмов - Google Patents

Description

ным, а не среднеинтегральным значени м целевой функции, котора  при этом не учитывает количества неутилизированного субстрата, снижает эф фективность управлени . Целью изобретени   вл етс  повышение производительности. Дл  этого при осуществлении спос ба автоматического управлени  проце сом непрерывного культивировани  мик роорганизмов, преимущественно кормо вых дрожжей, предусматривающего определение экономического коэффициента использовани  субстрата с последующим регулированием концентрации подаваемого питательного субстр та/ расхода воздуха и раствора минеральных солей, устанавливают величины градиентов среднеинтегральны значений экономического коэффициента использовани  субстрата, скорости роста микроорганизмов и количества неутилизированного субстрата к изменению концентрации подаваемого питательного субстрата, расхода воз духа и раствора минеральных солей, полученные установленные значени  с учетом весовых коэффициентов суммируют, а коррекцию концентрации подаваемого питательного субстрата, расхода воздуха и раствора минераль ных солей осуществл ют в зависимости oj полученного суммарного значени  установленных величин. На чертеже приведена принципиальна  схема систе1 ы, котора  служи дл  осуществлени  способа. Пример . Дл  вычислени  гра диента среднеинтегрального значени  скорости роста микроорганизмов определ ют скорость роста микроорганизмов . Известно, что в процессе жизнеде тельности микроорганизмы увеличивают кислотность среды, дл  колтенсации которой подают нейтрализующий раствор. При этом скорость изменени  кислотности характеризует скорость роста микроорганизмов, поэтому расход аммиачной воды также зависит от последней и соответствует ей. Кроме того, на кислотность среды вли ет поток субстрата, кислотность которого может отличатьс  от кислот ности среды. С учетом указанных фак торов скорость роста микроорганизмо в ферментере определ ют по формуле V Q - К2(рНкс- рНпс) Qn. С) где - расход нейтрсшизу;ю1цего раствора; df, - скорость протока через фер ментер; . рНц, - кислотность культуральной среды: кислотность питательного субстрата; К,К2 - коэффициенты. Следовательно, дл  определени  скорости роста микроорганизмов согласно .формуле 1 датчиками 1 и 2 измер ют расход нейтрализующего .раствора и скорость протока через ферментер , датчиками 3 и 4-кислотности культуральной среды и питательного субстрата. Измеренные величины поступают в блок 5 определени  градиента среднеинтегрального значени  скорости роста микроорганизмов к изменению концентрации питательного субстрата и расходов раствора минеральных солей и воздуха. Градиент среднеинтегрального значени  неутилизированного субстрата к изменению управл ег их величин определ ют следующим образом. Блок б определени  градиента соедин ют с датчиком 2 и датчиком 7 концентрации РВ в культуральной жидкости . Градиент среднеинтегрального зна-. чени  экономического коэффициента определ ют следующим образом. На блок 8 определени  градиента среднеинтегрального значени  экономического .коэффициента к из-, менению управл емых переменных . подают сигналы от датчиков 7, 9 и 10 концентрации РВ в культуральной жидкости, концентрации РВ в подаваемом питательном субстрате и концентрации микроорганизмов вкультуральной жидкости соответственно: Затем суммируют среднейнтегральные величины градиентов, дл  чего сигналы с блоков 5, б и 8 подают в блок 11 управлени , где происходит суммирование градиентов и определение величины управл ющего воздействи  дл  коррекции концентрации подаваемого питательного субстрата и расходов минеральных солей и воздуха со следующим рекурентным уравнением U(n) U (n-1)(n-1) + ot.vY(n -1) - o.2VG(n- 1)(2) где n - номер поискового шага; aV,AY;aG- градиенты среднеинтегральных значений скорости роста микроорганизмов , экономического коэффициента использовани  субстрата и количества неутилизированного субстрата к изменению концентрации питательного субстрата и расходов минеральных солей и воздуха; oL J сС2 - весовые .коэффициенты, определ емые по экономическим расчетам и завис щие от производственных условий , например запаса питательного субстрата;

К - параметр настройки, от которого завис т быстродействие и стабильность систегдл управлени .

Периодические преднамеренные изменени  концентрации питательного субстрата и расходов минеральных солей и воздуха дл  определени  градиентов осуществл ют блоком 11 в соответствии с заложенной программой . Сигналы с этого блока о среднеинтегральных величинах изменени  концентрации подаваемого субстрата и расходов минеральных солей и воздуха поступают в блоки 5,6 и 8.

Коррекцию подаваемого питательного субстрата и расходов минеральных солей и воздуха провод т следуюощм образом.

Управл ющие сигналы от блока 11 поступают на регулирующие блоки 12, 13 и 14 концентрации питательного субстрата, расхода минеральных солей и расхода воздуха соответственно Необходимое дл  культивировани  количество раствора минеральных солей и аэрирующего воздуха, соответствующее перерабатываемы1 1 РВ наход т из уравнени  материального баланса.

Требуемое изменение концентрации подаваемого субстрата достигают изменением соотношени  между гидролизатом и водой. На выходах блока 12 управл к цие сигналы подают на исполнительные механизмы 15 и 16, которые установлены на лини х подачи гидролизата и воды. Сигналы с блоков 13 и 14 поступают на исполнительные механизмы 17 и 18 подачи минёральны с солей и воздуха соответственно . На лини х м1атериальных поступлений в ферментер датчики 19, 20, 21 и 22 расхода позвол ют контролировать отработку заданных команд При этом сигнал обратной св зи с датчика 7 поступает на блок 12.

Способ позвол ет оптимизировать процесс путем поддержани  оптимальных среднеинтегральных значений скорости роста микроорганизмов, количества неутилизированного субстрата и экономического коэффициента использовани  субстрата. При эток обеспечиваютс  повышение производителе ности ферментера по выходу биомассы в среднем на 3-5% и снижение расхода питательных веществ на 2-3%.

Предлагаемый способ может быть использован на предпри ти х микробиологической промышленности при культивировании микробных белковых препаратов, аминокислот, жиров, кор- : мовых дрожжей. Способ может также

0 найти применение на тех предпри ти х, где на отходах основного производства могут выращиватьс  кормовые дрожжи , например на предпри ти х целлюлозно-бумажной промыишенности.

5

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 522228, кл. С 12 Q 3/00, 1976.

0

2.Авторское свидетельство СССР 507625, кл. С 12 а 3/00, 1976.