Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

Патент 1002357

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Социалистимеских

Республик оч1002357 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16. 07. 81 (21) 3357010 j28-13 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетОпубликовано 070383. Бюллетень № 9

Р М g+ з

С 12 ф 3/00

G 05 0 27/.00

ГосударствеиимЯ комитет

С СС P ио делам изобретеиий и открытиЯ

РИ "ДК 663. 14.036 (088.8) Дата опубликования описания 070383 т„Ъ,.

В.И. Бобошко, С.И. Андреев,,3.Я. Козаневйч и А,C ;- Федоров, : ( (72) Авторы изобретения

Киевсхий инстнтут автоматики им. ХХУ съезда КПСС (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРИЦИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к микробиологической промьзаленности, а именно к способам автоматического управлении процессом непрерыв ного культивирования микроорганизмов, например кормовых . дрожжей, Известен способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, включающий регулирование концентрации питательного субстрата, расхода воздуха и раствора минеральных солей в зависимости от изменения величины экономического коэффнцнечта использования субстрата 1. 1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, включающий регулирование концентрации, подаваемогс субстрата, расходов воздуха и раствора минеральных солей по величине экономи ческогст.коэффициента использования субстрата, который рассчитывают с учетом концентрации фурфурола н оксиметилфурфурола в субстрате (2) .

Недостатками известных способов является то, что в них при расчете зкономического коэффициента исполь» зования субстрата, который является основным показателем, по которому ве. дут, управление процессом, не учитывают инерционность процесса.

Поскольку экономический коэффициент является основным показателем,по изменению которого управляют всем процессом выращивания микроорганизмов, то, следовательно, от того насколько точно он будет отражать процесс, зависит качество управления и, как следствие этого, интенсивность процесса.

Известно, что время выращивания (время пребывания) биомассы, например кормовых дрожжей, составляет 4-4,5 ч.

Экономический коэффициент использования субстрата (У) представляет собой в установившемся режиме отнсшение концентрации биомассы (С )к разности концентраций субстрата на входе (Св„) и на выходе(Сзьо ) с учетом ингибирующих веществ. Подсчитанный по данным одновременного измерения входных и выходных параметров он не отражает действительного течения процесса, так как измеренная на выходе биомасса является результатом поступления в аппарат субстрата на протяжениф неко1002357 торого периода, предшествовавшего измерениям, длительность которого зависит от инерционности процесса.

Целью изобретения является повышение точности управления. цель достигается тем, что по спо- 5 собу автоматического управления процессом непрерывного выращивания. микроорганизмов, включающему регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов ноздуха и раствора мине- >0 ральных солей по величине экономического коэффициента использования субстратаа, из меряют концентрацию пит ательного субстрат а н нейтр ализ ате, а определение величины экономического коэффициента использования субстра та осуществляют с учетом измеренной концентрации питательного субстрата.

При осуществлении данного способа управления выполняют операции: периодически измеряют концентрацию биомассы на выходе из аппарата, концентрацию питательного субстрата на входе и выходе, концентрацию питательных веществ в нейтрализате, 25

Измеренные значения концентраций

С и С сравнивают с заданными ограб ИЫХ ничениями, которые на каждом з аноде определены технологическим регламентом и, если они не выходят за пределы ограничений, рассчитывают экономи- О

30 ческий коэффициент использования субстрата У, например, по Формуле

К а СИИ+а с ) СИ,д 35 где С И, СК вЂ” концентрация питаЬХ тельного субстрата соответственно на входе в аппарат и н нейтрализ ате, 4О коэффициент, учитывающий концентрацию ингибирующих веществ н субстрате (Фурфурола, оксиме- 45 тилфурфурола и др,);

Си вЂ” концентрация биомассы на выходе из аппарата, С „вЂ” концентрация пптательного субстрата

Ь6Х на выходе аппарата, g„ O вЂ” постоянные коэффицие нты, з ан и сящие от инерционности про- 55 цесса ° определяются конкретно для каждого производства (а +а =Г).

Вычисленное значение 9 сравнивают со значением 1 предыдущего определе- 60 ния и в зависимости от результата сравнения изменяют концентрацию подаваемого питательного субстрата, воздуха и раствора минеральных солей.

При увеличении 3 увеличивают подачу 65 питательного субстрата, воздуха и минеральных солей.

Все перечисленные операции, кроме измерений концентраций, удобнее всего осуществлять с применением комплекса вычислительной техники, На чертеже приведена принципиальная схема устройства для осуществлв

)ния предлагаемого способа управления.

Через равные промежутки времени, продолжительность которых устанавливается в счетчике 1 времени, датчиками 2-5 измеряют соответственно концентрацию биомассы на выходе из аппарата, концентрацию питательных веществ на входе и выходе аппарата и н нейтрализате. Измеренные величины поступают B вычислительное устройство

6, где С и СИ„,х сравниваются с заданными ограничениями,. значения которых хранятся н блоке 7 памяти. В случае, если хотя бы одна из величин выходит за пределы ограничений, сигнал поступает на. исполнительный орган 8, который перекрывает выход дрожжевой .суспензии из аппарата.

При выполнении ограничений н блоке

6 производится вычисление экономического коэффициента, например, по вышеприведенной формуле и полученный результат заносится в блок 7 памяти.

Вычисленное значение . сравнивается с величиной 3„< предшествующего вычисления, которое хранится н блоке 7 памяти. В случае увеличс- ния или равенстна экономического коэффициента по сравнению с предыдущим вычислением увеличивают концентрацию редуцирующих веществ, количестно минеральных солей и воздуха, поступающих н аппарат. При этом из блока 6 соответственно в задающие входы регуляторов

9, 10 и 11 поступают соответствующие сигналы. В случае уменьшения х по сравнению с 3х, нсе значения, поступающих в аппарат компонентОн уменьшают до уровня предыдущего значения, при этом на регуляторы 9, 10 и 11 подают соответствующие значения.

С целью сокращения объема памяти н блоке 7 хранятся только значения которые по истечении цикла считываются как 9

Регулирование концентрации питательных веществ осуществляют контуром, состоящим из датчика 3 концентрации редуцирующих веществ,,регулятора 9 и исполнительного органа 12, расположенного на линии воды, поступающей на разбавление субстрата.

Регулирование количества поступающих в аппарат минеральных солей про-. изводят контуром, состоящим из датчи- ка 13, регулятора 10 и исполнительного органа 14, установленного на линии минеральных солей.

Регулирование расхода воздуха осуществляют контуром; состоящим из дат1002357

Формула изобретения

Составитель Г. Богачева

Редактор О. Юркова Техред N.тепер Корректор М.Коста

Заказ 1728/10 Тираж 521 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 чика 15 расхода, регулятора 11 и исполнительного органа 16.

Уровень жидкости в аппарате поддерживают постоянным при помощи датчика 17 уровня, регулятора 18 и исполнительного органа 19, установленного на линии подачи питательного субстрата.

Таким образом, предложенный способ позволяет уйравлять непрерывным культивированием микроорганизмов, поддер-10 живая максимальное значение экономического коэффициента использования субстрата.

Ввод величин концентраций С и

С „ в вычислительное устройство 6 35 может быть осуществлен по данным лабораторного анализа.

ЭффеКтивность управления значительно возрастает по сравнению с известными способами управления благо- 7О даря тому, что экономический коэффициент, по которому управляют процессом, рассчитанный предлагаемым способом, точнее отражает протекающий процесс, 25

Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, включающий регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов воздуха и раствора минеральных солей по величине экономического коэффициента использования субстрата, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют концентрацию питательного субстрата в нейтрализате, а определение величины экономического <оэффициента использования субстрата осуществляют с учетом измеренной концентрации питательного субстрата в нейтрализате.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 507625, кл. С 12 Q 3/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР. ,Р 544668, кл. С 12 q 3/00, 1976.