Патент 527472

Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)527472 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.09.74(21) 2062629/13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.09.76.Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 20.05,77 (51) М. Кл

С 12 В 1/08

Гасударственный намитет

Саветв Иинистрав СССР па делам изобретений н атнрытий (53) УДК 663.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. М. Оди

Всесоюзное научно-производственное и проектно-конструкторское объединение микробиологической промышленности (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАШИВА НИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к системам управления процессами непрерывного выращивания микроорганизмов, например кормовых дрожжей, на субстратах гидролизного производства, и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известна система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая конту- щ ры регулирования подачи воздуха, воды, питательных солей, гидролизата, температуры дрожжевой суспензии в аппарате, рН дрожжевой суспензии и объема биомассы в аппарате, датчик концентрации дрожжевой суспензии, датчики концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и отбираемой культуральной жидкости (11.

Известная система автоматического управления не обеспечивает высокой производительности микробиологического синтеза, и, кроме того, эффективности использования питательного субстрата выращиваемой популяцией микроорганизмов.

11ель изобретения — повышение производительности процесса непрерывного выращивания микроорганизмов.

Это достигается тем, что система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов снабжена блоком определения экономического коэффициента, блоком сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим и блоком времени, при этом вход блока определения экономического коэффициента соединен с датчиками концентрации дрожжевой суспензии и редуцирующих веществ в поступающем субстрате и отбираемой культуральной жидкости, а выходпосредством регулятора соотношений с регуляторами контуров регулирования подачи воздуха, воды, питательных солей и гидролизата, На чертеже изображена схема системы автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов.

Система содержит контуры регулирования подачи воздуха, воды, питательных солей, гидролизата, температуры дрожжевой

527472 суспензии в аппарате, рН дрожжевой суспен. зии и объема биомассы в аппаратах 1, дат— чики 2, 3 и 4 концентрации дрожжевой суспензии, редуцирующих веществ в поступающем субстрате и отбираемой культуральной жидкости, Контур регулирования подачи воздуха включает датчик 5 оасхода, регулятор 6 и исполнительный механизм 7.

Контур регулирования подачи воды вклю- 10 чает датчик 8 расхода, регулятор 9 и ис— полнительный механизм 10.

Контур регулирования подачи питательных солей включает датчик 11 расхода, регулятор 12 и исполнительный механизм 13. 15

Контур регулирования подачи гидролиза— та включает датчик 14 расхода, регулятор 15 и исполнительный механизм 16.

Контур регулирования температурыдрожжевой суспензии в аппарате включает датчик 17 температуры, регулятор 18 и исполнительный механизм 19 на линии подачи охлаждающей воды.

Контур регулирования рН дрожжевой суспензии включает датчик 20 рН, регулятор 2125 и исполнительный механизм 22 на линии подачи раствора аммиака в дрожжерастильном аппарате l.

Контур регулирования объема биомассы в аппарате 1 включает датчик 23 объема, регулятор 24 и исполнительные механизмы 25 и 26 на линиях подачи минеральных солей и субстрата.

Кроме того система снабжена блоком 27 определения экономического коэффициента, блоком 28 сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим и блоком 29 времени, при этом вход блока 27 определения экономического коэффициента соединен с датчиками 4, 2 и 40

3 концентрации дрожжевой суспензии и реду цируюших веществ в поступающем субстрате и отбираемой культуральной жидкости, а выход — посредством регулятора 30 соотношения с регуляторами 6, 9, 12 и 15 контуров подачи воздуха, воды, питательных солей и гидролизата.

Система автоматического управления также содержит блок 31 проверки измеренных концентраций на ограничения и исполнительный механизм 32 на линии отбора урожая из дрожжерастильного аппарата 1, Предлагаемая система автоматического управления основайа на информации об экономическом коэффициенте использования субстрата и обеспечивает поддержание в процессе культивирования максимально допусти. мого расхода питательного субстрата и соответствующих ему расходов минеральных о солей и воздуха на аэрацию при заданных ограничениях по концентрации отбираемой биомассы и остаточных редуцируюших веществ в культуральной жидкости.

Экономический коэффициент () определяется из формулы (1

У=—

Gr ес — количество выращенной биомасгде сы; †количест потребляемого субС страта.

При этом известно, что

С =CC,— С„)V (2) (3) где: С и С„ — концентрация биомассы в отбираемой культуральной жидкости и поступающем субстрате (причем, как правило, C„=Î};

С И С4 — концентрация питательных веществ в субстрате и культуральной жидкости; — скорость потока.

После подставки получаем (4)

Таким образом, для измерения экономического коэффициента использования субстрата достаточно измерить концентрацию биомассы и редуцирующих веществ (РВ) в поступающем субстрате и отводимой культуральной жидкости.

Система работает следующим образом.

Датчиками 2,3 и 4 измеряют концентрацию дрожжевой суспензии и редуцирующих веществ в субстрате и отбираемой биомассе.

В блоке 31 измеренные концентрации др жжевой суспензии и редуцирующих веществ (PB) в отбираемой биомассе проверяются на заданные регламентные ограничения и, в случае невыполнения хотя бы одного из них, из блока 31 через логическое устройство (на чертеже не показано) на исюлнительный механизм 32 поступает команда о перекрытии линии отбора биомассы, что способствует снижению PB в культуральной жидкости и повышению концентрации биомассы, При выполнении заданных ограничений соответствующие сигналы измеренных величин поступают в блок 2 7 определения экономического коэффициента, где после измерения датчиком 3 концентрации PB в поступающем субстрате осуществляется автоматическое вычисление экономического коэффициента (Y ) и сравнение его с величиной

527472 предшествующего измерения (Y -1). В зависимости от результатов сравнения на вход регулятора 30 соотношений и блока 28 сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим поступает сигнал об изменении PB субстрата и соответствующих им подач воды, воздуха и минеральных солей. При этом, если

Yä iY -1 то логическое устройство блока 27 определения экономического коэффи- 1о циента выдает сигнал об увеличении подачи

РВ, а если У,„(У -4 — то об уменьшении ее.

Блок 29 времени, включающий кварцевый генератор и делитель частоты (на чер- 15 теже не показаны), позволяет измерить время от секунд до 24 часов и выдает навхои блоков 27 и 28 код времени, служащий для задания промежутков времени, через которые осуществляется измерение и cpa=-нение экономических коэффициентов в блоке 27, а также через блок 28, направленные изменения концентрации PB в подаваемомсубстрате.

С выходов блока 28 и регулятора 30 соотношения на входы "задание" регуляторов 1 5, 9, 6 и 12 поступают сигналы, изменяющие величину "задание", что приводит к рассогласованию текущих значений измеряемой величины, поступающей с датчиков 1 4, 8, 5 и 1 1, соответственно, и заданием. Определяемые этим рассогласованием команды с регуляторов 15, 9, 6 и

12 поступают на исполнительные механиз— мы 16, 10, 7 и 13 контуров регулирования подачи гидролизата, воды на разбавление, воздуха и питательных болей.

В случае превышения заданного объема 40 культуральной жидкости в аппарате 1 возникает рассогласование в регуляторе 24 между заданием и текущим значением объема биомассы, измеряемым посредством датчика 23. В результате этого на испол — 45 нительные механизмы 25 и 26 поступает сигнал о прекращении подачи солей в аппарат. Снижение объема до заданного приводит к сигналу о возобновлении подачи субстрата и питательных солей.

Термостатирование процесса культивирования осуществляется регулятором 18 посредством воздействия на исполнительный механизм 19, установленный на линии подачи охлаждающей воды в змеевик, или на наружную поверхность аппарата при наличии рассогласования между заданием и текущим значением температуры, измеряемой датчиком 17.

Регулирование рН культуральной жидкости осуществляется регулятором 21 посредством исполнительного механизма 22, Сигналом регулирования служит рассогласование между заданным и текущим значением рН, измеряемым датчиком 20.

Предлагаемая система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов проста в изготовлении и по сравнению с известной позволяет регулировать технологические параметры процесса таким образом, чтобы обеспечить повышение производительности микробиологического синтеза и эффективность использования питательного субстрата вырашиваемой популяции микроорганизмов, Формула изобретения

Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микро организмов, содержащая контуры регулирования подачи воздуха, воды, питательных солей, гидролизата, температуры дрожжевой суспензии в аппарате, рН дрожжевой суспензии и объема биомассы в аппарате, датчик концентрации дрожжевой суспензии, датчики концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и отбираемой культуральной жидкости, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена блоком определения экономического коэффициента, блоком сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим и блоком времени, при этом вход блока определения экономического коэффициента соединен с датчиками KoHIjeHTpBUHH дрожжевой суспензии и редуцируюших веществ в поступающем субстрате и отбираемой культуральной жидкости, а выход-посредством регулятора соотношения с регуляторами контуров регулирования подачи воздуха, воды, питательных солей и гидролизата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 308060 по МКИ С 12 В 1/08 от 23.01. 1969 г.

527472

Составитель А. Бражникова

Редактор Л. Гончарова Техред А. Демьянова Корректор А. Гриценко

Заказ 640/23 Тираж 575 Подписное

UHHHI1H Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4