Система автоматического управления концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот

Система автоматического управления концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химической и микробиологической промышленности, может быть использовано в технологии получения аминокислот химико-энзиматическим способом и позволяет стабилизировать концентрацию получаемого продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот. Во время работы биокатализатора измеряют PH на входе и на выходе биореактора, сигналы фильтруют и сравнивают в сумматоре в вычислительном блоке. При разности сигналов /ΔРН/ меньше заданной, регулятор, воздействуя на исполнительный механизм, уменьшает скорость подачи субстрата на колоночный биореактор, так чтобы величина ΔРН достигла заданного значения. 1 ил., 1 табл.

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPN ГКНТ СССР

1 (21) 4392527/28-26 (22) 15.03,88 (46) 23.04.90. Бюл. 11. (71) Научно-производственное объединение "Фермент" и Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса

;(72) С.P .Тумас, P.-И.И.Дагис, Р.IO.Симутис, Ю.-К.10.Станишкис и А.-А.Б.Паулюконис (53) .66.012-52(088.8) (56) pagne Н. Pitcher Design and 0peration of ТшшоЪi1ized Епгуше Reactors. — Adv. Biochem. Eng., 1978, ч. 1-26.

Авторское свидетельство СССР

У 903823, кл. G 05 D 27/00, 1982.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к управлению процессом биокаталитического синтеза амино" кислот, и может быть использовано в технологии получения аминокислот химико-энзиматическпм способом в химической и микробиологической промышленности.

Целью изобретения является стабилизация концентрации получаемого продукта в течение времени работы биокатализатора.

На чертеже представлена структурнаЫ схема системы автоматического

„„SU„„1558453 А1 (51) 5 В 01 .Т 19/00, С 05 П 27/00

2 (54) С11СТГМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ПРОДУКТА НА ВЫХОДЕ

КОЛОНОЧНОГО БИОРЕАКТОРА ПРИ СИНТЕЗЕ

АМИ11ОКИСЛОТ (5?) Изобретение относится к химической и микробиологической промышленности, может быть использовано в технологии получения аминокислот химикоэнзиматическим способом и позволяет стабилизировать концентрацию получаемого продукта на выходе колоночного биореактора при синтезе аминокислот.

Во время работы биокатализатора измеряют рН на входе и на выходе биореактора, сигналы фильтруют и сравнивают в сумматоре в вычислительном блоке.

При разности сигналов (ЛрН) меньше Ж заданной регулятор, воздействуя на ис- ру полнительный механпзм, уменьшает cKO-, рость подачи субстрата на колоночный биореактор так, чтобы величина йрН достпгла заданного значения. 1 пл., 1 табл.

Мий.управления концентрацией продукта на выходе колоночного биореактора.

Система автоматического удравления содержит биореактор 1, датчики рН

2 и 3, рН-метры 4 и 5, фильтры 6 и

7 низкой частоты (ФНЧ), вычислительный блок 8, регулятор рН 9 и исполнительный механизм 10. Биореактор должен работать в узком диапазоне изменения, конечной концентрации продукта. Концентрация продукта в конечной части синтеза, т.е. на выходе био реактора и в конечной его части, выражается формулой

1558453

1 С о ч. дрН;+ С, гдеС =bа;, С„=-Ь a — а Ь, Из формулы (4) подсчитывают коэффициент изменения скорости подачи субстрата К:

v;= К ч;„ (5)

Q H; +С, где К = -" — - - —урн, + С, (4)

50

Система автоматического управления работает следующим образом.

В начале реакции гетерогенного синтеза аминокислот, когда нет изменения активности бнокаталиэатора илн она незначительна, сигналы от патчиp = a, + а,, (1) где а . и а — коэффициенты; р — концентрация продукта, - время контактирования субстрата с биокатали5 затором (время реакции).

Значения коэффициентов а н а, определяют из экспериментальной зависимости накопления продукта от вре- 1О мени реакции в случае работы реактора периодического действия. При постоянной концентрации фермента и скорости подачи субстрата .время реакции в биореакторе непрерывного действия прямо пропорционально как длине биореактора, так и времени контактирования субстрата с биокатализатором.

Зависимость арН от количества образовавшегося продукта выражается фор-2 мулой

4рн =b. + Ь, р, (2) где Ъ и b, — коэффициенты, подсчитанные из зависимости 4рН от р. 25

В течение технологического процесса меняется активность биокаталиэатора, и для достижения заданной кон,центрации продукта необходимо увели-. чить или уменьшить время реакции.

Так как длина биореактора является постоянной, то

v,C, = ... = v C,, = L, (3) где v. — линейная скорость подачи

1 субстрата; — время реакции;

L — длина биореактора; — момент измерения.

Из формул (1)-(3) получают выражение, позволяющее подсчитать скорость подачи субстрата в случае изменения активности биокатализатора: ков рН 2 и 3 через рН-метры 4 и 5 и через ФНЧ 6 и 7 поступают в вычислительный блок 8, который вычисляет разницу сигналов 4рН и коэффициент К.

Сигнал из вычислительного блока 8 поступает в регулятор рН 9, где сравни-! вается с заданным.

Если сигнал не отличается от заданного (К = 1), в исполнительный механизм не поступает управляющий сигнал из регулятора 9 и скорость подачи субстрата не изменяется.

Если активность биокаталиэатора начинает меняться, величина рН изменяется, регулятор 9 формирует сигнал ис полнительному механизму 10, который пропорционально значению К изменяет скорость подачи субстрата, 4рН меняется до заданной величины и на выходе колоночного биореактора концентрация продукта стабилизируется.

Сравнительные данные испытаний приведены в таблице, причем статистика подсчитана из данных за каждые

10 ч.

Время, Концентрация продукта, MM ч в системе

Опыт известной предлагаемой

П р и м е ч а н и е. Среднее квадратное отклоЙенне в известной системе 29,9Е, а в предлагаемой 4,8Х.

Ф о р м у л а изобретения

Система автоматического управления концентрацией продукта на выходе

1 0

2 100

3 200

4 300

5- 400

6 500

7 600

8 700

9 800

10 900

11 1000

12 1100

13, 1200.14 1300

15 1400

16 1500

133

134

134

133

131

128

121

108

101

93

76

68

133

1 34

129

134

116

131

139

139

134

126

132

138

140

Составитель Г.Кротков

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор М. Самборская

Редактор И.Дербак

Заказ 794 Тираж 423 Подписное

Р"ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

S 155845 колоночного биореактора при синтезе аминокислот, включающая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи субстрата, о т л и5 ч ающая с я тем, что, с целью стабилизации концентрации получаемого продукта на выходе биореактора, она дополнительно содержит второй датчик

3 6 рН, два рН-метра, два фильтра низкой частоты и сумматор, нри этом датчики рН соединены через рН-метры с фильтрами низкой частоты, выходы которых подключены к входам сумматора„ выход которого подключен к регулятору рН, управляющему исполнительным механизмом на линии подачи субстрата.