SU981964A1 - Система автоматического управлени процессом непрерывного культивировани микроорганизмов - Google Patents

Description

( 54 ) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТН.БИРОВАНИЯ МИКРООРГЛНИЗМОЕ

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности и может быть использовано дл  управлени  процессами культивировани  микроорганизмов.

Известна система автоматического управлени  процессом выращивани  микроорганизмов, содержаща  контур стабилизации температуры, рН, контур регулировани  подачи питательных солей, воды и воздуха на аэрацию, а также снабженна  датчиком плотности теплового потока, датчиками температуры воздуха, охлаждающей воды на входе и выходе и вычислительным устройством , причем регулирование подачи субстрата осуществл ют пропорционально балансу, определ емому в биореакторе l.

Однако при культивировании микроорганизмов необходимо обеспечить наиболее оптимальный режим дл  возможности максимального выхода биомассы за заданный промежуток времеш.

Известна  схема не обеспечивает поддержани  в биореакторе заданной концентрации остаточного субстрата одновременно с оптимальным соотношением субстрата , затрачиваемого на .конструктивней и энергетический обмен в процессе непрерывного культивировани  микроорганизмов.

1- аиболее близкой по технической сущности -к предложенной  вл етс  система автоматического управлени  процессом непрерывного выращивани  микроорганизмов, содержаща  датчик концентрации биомассы микроорганизмов и контуры регулировани  подачи

10 субстрата, питательныхсолей, тем пературы среды, уровн  в -ферментере , рН среды и отбора среды из ферментера .

Эта система позвол ет осуществ15 л ть автоматическое управление процессом выращивани  микроорганизмов по основному качественному показателю - концентрации биомассы 2.

Недостатком данной системы  вл 20 етс  отсутствие возможности выбора оптимальной скорости роста микроорганизмов при изменении характера технологического процесса, что преп тствует получению максимально воз25 можного выхода биомассы.

Целью изобретени   вл етс  повышение выхода биомассы.

Цель достигаетс  тем, что в системе автоматического управлени 

30 процессом непрерывного культивировэл-ги  микроорганизмов, содержагдий датчик концентрации биомассы микро организмов и контуры регулировани  подачи субстрата, питательных соле температуры среды, уровн  в фермен тере, рН среды и отбора среды из ферментера, .она дополнительно снаб/жена датчиком плотности теплового потока, датчиками растворенного кис лорода и остаточной концентрации субстрата, и логическим блоком, входы последнего соединены с датчиками растворенного кислорода, теплового потока, концентрации остаточ ного субстрата, и биомассы микроорганизмов , а выходы - через соотве стпующие регул торы с исполнительными механизмами контуров регулировани  подачи субстрата и отбора среды из ферментера, при этом датчик растворенного кислорода подключен к регул тору подачи субстрата, а датчик концентрации остаточного субстрата - к регул тору отбора среды из ферментера. На чертеже изображена блок-схема предложенной системы управлени . Система содер кит ферментер 1 с лини ш-1 подачи минеральных солей, , субстрата, охлаждающей водрл и линий отбора. Контур регулировани  подачи питательных солей включает датчик 2 уровн , подключенный на вход вторич ного прибора 3, и датчик 4 расхода раствора минеральной соли, выход которого соединен с входом регул т ра 5; куда также подключен вторичный прибор 3; выход регул тора 5 св зан с входом исполнительного ме ханизма б на линии подачи раствора минеральных солей. Контур регулировани  рН з ферментере включает датчик 7 величины рН, св занный с входог регул тора с выходом которого соединен исполнительный механизм 9 на линии пода раствора амм-ака. Контур регулировани  температуры включает датчик 10 температуры, под ключен -1ый на вход регул тора 11, с выходом которого св зан исполнитель ный механизм 12, установленный на линии подачи охлаждающей воды. Контур коррекции времени пребывани  биомассы в ферментере включает датчик 13 концентрации биомассы св занный с входом вторичного прибо ра 14, и датчик 15 плотности теплового потока, св занный с входом вторичного прибора 16; выходы втори ных приборов 14, 16 соединены с вхо дом логического блока 17, выход ко рого подключен к входу регул тора 1 выход регул тора 18 подключен к вх ду исполнительного механизма 19, у тановленного на линии отбора из фер 1ентера., -. Контур подачи субстрата в ферментер содержит датчик 20 количества остаточного субстрата, св занный с входом вторичного прибора 21, а также датчик 22 концентрации растворенного кислорода, св занный с входом вторичного прибора 23; выходы вторичных приборов 21 23 св заны с входом логического блока 17, выход которого подключен к входу регул тора 24, а выход регул тора 24 подключен к входу исполнительного механизма 25, установленного на линии подачи субстрата в ферментер. Система автоматического управлени  процессом непрерывного культивировани  микроорганизмов работает следующим образом. В процессе непрерывного культивировани  микроорганизмов в ферментер 1 подают заданный объем раствора минеральных солей, величину которого поддерживают с помощью датчика 4 расхода через вторичный прибор 3 и регул тор 5 с помощью исполнительного механизма б, и контролируют датчиком 2 уровн . Расходом раствора аммиачной воды дл  поддержани  в ферменте 1 заданного рН управл ют с помощью исполнительного механизма 9, команду на который передает регул тор 8 согласно сигналу с датчика 7 величины рН. Расходом воды на охлаждение ферментера 1 управл ет исполнительный механизм 12 по сигналу датчика 10 температуры через регул тор 11. Сигнал с датчика 13 концентрации биомассы поступает на вторичный прибор 14, с которого преобразованный сигнал поступает на логический блок 17, на который поступает сигнал с датчика 15 плотности теплового потока , через вторичный прибор 16. Логический блок 17 производит анализ сигналов с датчиков 13 и 15 и вырабатывает корректирующий сигнал, поступающий на регул тор 18, куда также поступает сигнал непосредственно с датчика 13 концентрации биомассы через вторичный прибор 14. Регул тор 18 посылает сигнал на исполнительный механизм 19, регулирующий отбор биомассы из биореактора. Сигнал с датчика 20 количества остаточного субстрата через вторичный прибор 21 поступает также на логический блок 17. Одновременно туда же поступает сигнал с датчика 22 концентрации растворенного кислорода через вторичный прибор 23. Анализиру  эти сигналы, логический блок 17 выдает корректирующий сигнал на регул тор 24, на который поступает также сигнал непосредственно с датчика 20 через вторичный прибор 21. Регул тор 24 посылает.сигнал на исполнительный

механизм 25, регулирующий подачу субстрата в ферментер 1.

При повышении интенсивности процесса ферментации усиливаетс  сигнгш с датчика 15 плотности теплового потока , которой поступает через вторичный прибор 16 в логический блок 17. Одновременно в логический блок 17 поступает сигнал с датчика 13 концентрации биомассы через вторичный прибор 14, информиру  об изменении величины концентрации биомассы в ферментере . Логический блок 17 выдает на регул тор 18 команду об увеличении отбора биомассы из ферментера 1 через исполнительный механизм 19, корректируемую на регул торе 18 сигналом непосредственно с датчика 13 концентрации биомассы. При увеличении отбора биомассы из ферментера 1 по команде с датчика 2 уровн  увеличиваетс  подача раствора минеральных солей дл  поддержани  заданного уровн  биомассы в ферментере 1 и удовлетворени  потребности ее в минеральном питании. Температуру и рН автоматически поддерживают на заданном уровне . Далее логический блок анализирует сигнал с датчика 22.растворенного кислорода, и если он не ниже критического , то подает сигнал регул тору 24 дл  регулирующего органа 25 на увеличение подачи субстрата. Одновременно на логический блок 17 поступает сигнал с датчика 20 количества остаточного субстрата, информиру  об уровне остаточного субстрата в ферментере. Система поддерживает в ферментере оптимальную скорость роста микроорганизмов, фиксиру  изменение концентрации растворенного кислорода, создает оптимальную нагрузку ферментера 1 по субстрату и одновременно, анализиру  величину плотности теплового потока.

обеспечивает поддержание оптимального времени пребывани  биомассы в ферментере, оперативно мен   величину отбора биомассы из ферментера 1 чем обеспечивает повышение выхода биомассы от заданного субстрата на 7-10%.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 661003, кл. С 12 В 1/08, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 308060, кл. с 12 В 1/08, 1971.