Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ti) 483426

Союз Советска

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.10.73 (21) 1968112/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.09.75. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 18.12.75 (51) М. Кл. С 12Ь 1/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 663.1(088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

С. Э. Селга, У. Э. Виестур и М. Ж. Кристапсонс

Институт микробиологии им. Августа Кирхенштейна (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ,2

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для управления аэробными процессами ферментации.

Известны системы управления аэробной ферментацией, содержащие блок определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и обработанных газах, компаратор, исполнительный механизм, установленный на линии подачи воздуха, исполнительный механизм мешалки.

Известная система предназначена для управления процессом культивирования микроорганизмов при постоянном парциальном давлении растворенного кислорода в стадии накопления биомассы.

Однако в стадии биосинтеза метаболитов в аппарате условия далеки от реакторов полного перемешивания и значения рО по объему аппарата различны. В этих условиях регулирование процесса при постоянном рО в определенной точке может привести к избытку или недостатку кислорода. Это ухудшает условия культивирования и ингибирования процесса биосинтеза, а следовательно, уменьшается выход целевого продукта.

Цель изобретения — улучшение условий культивирования в стадии биосинтеза целевого продукта. Предлагаемая система снабжена блоками определения количества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, для роста культуры и синтеза целевого продукта, и сумматором, при этом последний подключен к блокам определения количества кислорода и компаратору, вход которого соединен с блоком определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, а выход — одповременно с исполнительным механизмом мешалки и исполнительным механизмом, установленным HQ линии подачи воздуха.

На чертеже изображена схема предлагаемой системы.

Система включает ферментатор с линией

16 подачи воздуха и мешалкой. На линии подачи воздуха установлены датчик 1 определения количества кислорода во входящем воздухе, а на линии выпуска отработанных газов— датчик 2 определения количества кислорода

20 в отработанных газах. Оба датчика соединены с блоком 3 определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах. В системе установлены датчик 4 определения концентрации био25 массы, связанный с блоком 5 определения количества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, и блоком 6 определения количества кислорода, необходимого для роста биомассы; датчик 7 концентрации сиптеЗО зируемого целевого продукта, соединенный с блокоvi 8 определения количества кислорода, необходимого для синтеза целевого продукта. Блоки 5, 6 и 8 соединены с сумматором

9, определяющим общую потребность системы в кислороде. Выход сумматора 9 подключен к компаратору 10, к которому подключен также блок 3. Выход компаратора 10 соединен с исполнительным механизмом 11, расположенным на линии подачи воздуха, и исполнительным механизмом 12, соединенным с вариатором 13, изменяющим число оборотов мешалки 14.

Система работает следующим образом, Сигнал с датчика 4 определения концентрации биомассы поступает на блоки 5 и 6.

В блоке 5 определяют количество кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, при умножении концентрации биомассы на предварительно определенный для данной культуры коэффициент. В блоке 6 определяют удельную скорость роста биомассы, которую затем также умножают на предварительно определенный коэффициент; произведение определяет количество кислорода, необходимое для роста биомассы, Сигнал с датчика 7 поступает на блок 8, где определяют удельную скорость биосинтеза целевого продукта, а при умножении на коэффициент определяют количество кислорода, необходимое для биосинтеза. Сигналы с блоков 5, 6 и 8 поступают на сумматор 9, определяющий общую потребность в кислороде. С сумматора

9 сигнал поступает на компаратор 10, сравнивающий полученную общую потребность в кислороде с разностью между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, полученную блоком 3. При превышении суммарной потребности в кислороде этой разности включают исполнительный»еханизм 11 на линии подачи воздуха, и концентрация кислорода увеличивается. Если потребность культуры в кислороде не удовлетворена, I î включают исполни гельный механизм мешалки, и число оборотов мешалки 14 увеличивается. Если разность между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах превышает определенную суммарную потребность, исполнительный механизм 12 уменьшает число оборотов мешалки 14, а затем при необходимости включают исполнительный механизм 11 на линии подачи воздуха, уменьшающий расход воздуха или концентрацию кислорода в нем. Если в процессе культивирования для биомассы наступает фаза отмирания, то расчет потребности системы в кислороде ведут по фактическому наличию биомассы.

Производительность описываемой системы при получении 1 -лизина повышается на 5-8 /о

20 Предмет изобретения

Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, содержащая блок определения разности между количеством кислорода во входящем воз25 духе и отработанных газах, компаратор, исполнительный механизм, установленный на линии подачи воздуха и исполнительный механизм мешалки, отл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения условий культивиро30 вания, она снабжена блоками определения количества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, для роста культуры и синтеза продукта, и сумматором, при этом последний подключен к блокам определения коли35 чества кислорода и компаратору, вход которого соединен с блоком определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, а выход — одновременно с исполнительным меха40 низмом, установленным на линии подачи воздуха, и исполнительным механизмом мешалки.

483426

Составитель М. Кристансонс

Редактор Л. Гончарова Техред Л. Казачкова Корректор Н. Аук

Заказ 3103/2 Изд. № 969 Тираж 529 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2