Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов на среде, содержащей мелассу к азотосодержащие соли, и может быть использовано при управлении производством дрожжей, в частности хлебопекарных, и направлено на повышение выхода биомассы . Система автоматического ynpaie- ленйя процессом снабжения датчиками 6, 9, 11, 13 и 14 соответственно конМеласса . Азотзеад. соли АнмиОчная 8оЬа , W Отитдал- 1яая вода 6oj азрацию центрации кислорода в культуральной среде., рН, уровня культуральной среды в ферментере, расхода мелассы и азотсодержащих солей, регуляторами 18, 22 и 23 подачи соответственно воздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, датчики 15 определения концентрации углеводсодержащих субстратов в мелассе и исполнительными механизмами 21-23 соответственно на линиях подачи воздуха на аэреацию, аммиачной н охлаждающей воды. При этом с помощью блока 8 адаптивной модели определяют ожидаемую концентрацию культивируемых микроорганизмов и сравнивают это расчетное значение с текущим значением. В зависимости от рассогласования стабилизируют соответственно расходы воздуха на аэрацию, подачу аммиачной и охлаждающей воды или же устанавливают новые значения расхода воздуха, подачи аммиачной и охлаждающей воды и корректируют задание регуляторов и программного блока 17.1 ил. S (Л оэ ее 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D4 С 12 3 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3827946/31-13 (22) 24. 12. 84 (46) 23. 11,87. Бюл, N - 43 (71) Воронежский технологический институт (72) В.В. Ануфриев и Г.И, Щепкин (53) 663. 1(088.8) (56).Авторское свидетельство СССР

Ф 1027209, кл. С 12 Q 3/00, 1982. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотосодержащие соли, и может быть использовано при управлении производством дрожжей, в частности хлебопекарных, и направлено на повышение выхода биомассы. Система автоматического управления процессом снабжения датчиками

6, 9, 11, 13 и 14 соответственно конÄÄSUÄÄ 1353816 А1 центрации кислорода в культуральной среде., рН, уровня культуральной среды в ферментере, расхода мелассы и азотсодержащих солей, регуляторами

18, 22 и 23 подачи соответственно воздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, датчики 15 определения концентрации углеводсодержащих субстратов в мелассе и исполнительными механизмами 21 — 23 соответственно на линиях подачи воздуха на аэреацию, аммиачной и охлаждающей воды. При этом с помощью блока 8 адаптивной модели определяют ожидаемую концентрацию культивируемых микроорганизмов и сравнивают это расчетное значение с текущим значением. В зависимости от рассогла- Ж сования стабилизируют соответственно ур расходы воздуха на аэрацию, подачу аммиачной и охлаждающей воды или же С устанавливают новые значения расхода воздуха, подачи аммиачной и охлаждаю- ф щей воды и корректируют задание регуляторов и программного блока 17. 1 ил.

1353810

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов на .) среде, содержащей мелассу и азотсодер- жащие соли, и может быть использовано при производстве дрожжей, в частности хлебопекарных.

Цель изобретения — повышение выхода биомассы.

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов. 15

Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсодержащие соли, включает ферментер 1, датчики 2 и 3 кон- 20 центрации кислорода, установленные на линии подачи воздуха в ферментер

1 и линии отработанных газов, блок 4 определения разности между измеренными величинами концентраций кислоро- 26 да в поступающем в ферментер воздухе и в отработанных газах, датчик 5 для определения количества воздуха, поступающего на аэрацию, датчик 6 концентрации кислорода в культуральной сре- 30 де, блок 7 для определения количества кислорода, необходимого для эндогенного дыхания микрборганизмов, блок

8 адаптивной модели, датчики 9-12 соответственно рН, температуры, уров- З ня культуральной среды в ферментере и текущей концентрации биомассы, датчики 13-15 соответственно количества мелассы и концентраций азотсодержащих солей и углеводсодержащих субст- 40 ратов в мелассе, блок 16 обработки управляющих воздействий, программный блок 17, регуляторы 18-20 подачи соответственно воздуха на аэрацию, амамичной и охлаждающей воды, исполни- 4> тельные механизмы 21-26, с регулирующими органами, расположенные соответственно на линиях подачи воздуха на аэрацию, аммиачной и охлаждающей воды, мелассы, азотсодержащих солей и линии слива, при этом входы блока

8 адаптивной модели связаны с датчиками 9, 10, 12, 14 и 15 соответственно рН, температуры, концентраций биомассы, азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе, датчиком 13 количества мелассы и блоком 7 определения количества кислорода, необходимого для эндогенного дыхания, а выход посредством блока 16 отработки управляющих воздействий подключен к программному блоку 17 и регуляторам 19, 20 и 18, причем второй вход программного блока 17 связан с датчиком 11 уровня.

Система работает следующим образом, Сигналы от Датчиков 2 и 3 поступают на входы блока 4, на выходе которого отрабатывается сигнал, пропорциональный разности концентраций кислорода во входящем в ферментер 1 воздухе и в отработанных газах, и этот сигнал поступает на первый вход блока

7. На второй и третий входы блока 7 поступает сигнал от датчика 5, пропорциональный количеству воздуха, поступающего на аэрацию, и датчика

6, пропорциональный величине концентрации кислорода в культуральной среде. На выхоле блока 7 отрабатывается сигнал, пропорциональный количеству кислорода, необходимого для эндогенного дыхания микроорганизмов, который поступает на один из входов блока 8 .адаптивной модели. На другие входы блока 8 поступают сигналы от датчиков 9, 10, 12 — 15, пропорциональные соответственно текущим значениям рН, температуры культуральной среды, концентрации биомассы в ферментере, количества мелассы, концентраций азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе, В блоке

8, основу которого составляет управляющая вычислительная машина, заранее задается математическая модель процесса культивирования микроорганизмов, учитывающая важнейшие параметры процесса. Получая информацию о текущих значениях параметров, блок

8 в соответствии с заданным алгоритмом идентифицирует коэффициенты математической модели, рассчитывает оптимальные значения управляющих параметров и посредством блока 16 отработки управляющих воздействий корректирует программу блока 17 и зада— ния регуляторов 18-20 так, что в ферментере создаются условия, благоприятные для интенсивного процесса культивирования микроорганизмов. Слив культуральной среды из ферментера 1 осуществляется по команде программного блока 17.

При реализации предлагаемой системы при введении коррекции на подачу мелассы, азотсодержащих солей и ам1353810

Формула изобретения

Составитель Г. Богачева

Техред Л.Сердюкова

Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Гунько

Заказ 5671/25

Тираж 500

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 миачной воды в ферментере может возникнуть ситуация, при которой уровень культуральной среды в ферментере достигнута верхнего предельного значе1 5 ния раньше, чем поступает команда от блока 17 на открытие линии слива.

Поэтому в системе предусмотрен датчик 11 уровня, сигнал с которого поступает на управляющий вход программ- 10 ного блока 17, который выдает команду на исполнительный механизм 26 для слива определенного количества культуральной среды.

Таким образом, предлагаемая систе- 1 ма автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов позволяет учитывать текущие значения основных технологических параметров процесса, качественный состав и количество мелассы и азотсодержащих солей и, тем самым, создавать благоприятные условия для культивирования микроорганизмов, повышая выход биомассы по сравнению с известной системой на 7-87.

Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов на среде, содержащей мелассу и азотсодержащие соли, включающая датчики концентрации кислорода в поступающем в ферментер воздухе и в отработанных газах, соединенные с блоком определения разности между измеренными величинами, датчики температуры культуральной жидкости, концентраций биомассы, установленные в ферментере, и датчик количества воздуха, поступающего на аэрацию, блок определения количества кислорода, необходимого для эндогенного дыхания, один из входов которого соединен с блоком определения разности, а другой — с датчиком количества воздуха, поступающего на аэрацию, блок обработки управляющих воздейст-. вий и исполнительные механизмы, установленные на линиях подачи мелассы, азотсодержащих солей и воздуха, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения выхода биомассы,она снабжена датчиками уровня, рН и концентрации кислорода в культуральной среде, датчиками количества мелассы и концентраций углеродсодержащих субстратов в мелассе и азотсодержащих солей, блоком адаптивной модели, программным блоком, регуляторами подачи аммиачной и охлаждающей воды, соединенные с соответствующими исполнительными механизмами, при этом входы адаптивной модели связаны с датчиками рН, температуры, концентраций биомассы, азотсодержащих солей и углеводсодержащих субстратов в мелассе, датчиком количества мелассы и блоком определения разности, а выход посредством блока отработки управляющих воздействий подключен к программному блоку и регулятором подачи аммиачной и охлаждающей воды и воздуха на аэрацию, причем второй вход программного блока связан с датчиком .уровня, а выходы — с исполнительными механизмами, установленными на линиях слива, подачи азотсодержащих солей и мелассы.