Способ автоматического управления процессом периодического выращивания аэробных микроорганизмов

Способ автоматического управления процессом периодического выращивания аэробных микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ п 535340

Свюэ Соввтокнх

Сонналиотическнх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 09.04.74 (21) 2014743 13 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 25.11.76 (51) М. Кл.- С 12В 1/08

Государственный комитет

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

Я. А. Ханукаев, А. В. Бабаянц, В. В. Алешечкин, Ю. Г. Колпиков и H. Е. Захарченко

Грозненский филиал Научно-исследовательского и проектного иститута IIo комплексной автоматизации в нефтяной и химической промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

АЭРОБН ЫХ МИ КРОО Р ГАН ИЗМОВ

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано при автоматическом управлении процессом периодического выращивания микроорганизмов.

Известен способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, например дрожжей, заключающийся в регулировании подачи воздуха на аэрацию в зависимости от количества выделяющегося углекислого газа, определяемого по косвенным параметрам: расходу воздуха и концентрации углекислого газа в отходящих газах (1). Недостатком известного способа автоматического управления процессом периодического выращивания микроорганизмов является невысокая эффективность процесса управления, Известен также способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, заключающийся в измерении концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода — pOe с коррекцией по этому значению расхода входящего воздуха на всех стадиях выращивания микроорганизмов (2). Недостатком этого способа является то, что концентрация растворенного в культуральной жидкости кислорода на протяжении всего времени выращивания микроорганизмов недостаточно отражает протекание процесса, в связи с чем подача воздуха осуществляется не на оптимальном уровне.

Известен способ автоматического управления процессом периодического выращивания аэробных микроорганизмов, заключающийся в измерении концентрации углекислого газа в отработанных газах и концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости и в регулировании подачи воздуха на аэрацию (3). Недостатком известного способа автоматического управления процессом периодического выращивания микроорганизмов является невысокая эффективность процесса управления.

С целью повышения эффективности управления и уменьшения расхода воздуха предлагают способ, отличающийся от известного тем, что подачу воздуха на аэрацию регулируют в зависимости от концентрации углекислого газа отработанных газах, если расход Выделившегося углекислого газа больше заданного значения, а если расход выделившегося углекислого газа в отработанных газах меньше заданного, 25 регулирование подачи воздуха на аэрацию осуществляют в зависимости от концентрации растворенного кислорода в культуральHой жидкости.

На чертеже представлена схема для осу30 ществления способа.

535340

Схема состоит из газоанализатора 1 концентрации углекислого газа, датчиков 2 — 5, служащих соответственно для измерения концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода, расхода воздуха, температуры и давления в аппарате 6, регуляторов

7 — 11, служащих соответственно для стабилизации концентраций углекислого газа, концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода, регулирования расхода воздуха на аэрацию, стабилизации температуры и давления, блока 12 умножения, порогового элемента 13, переключающего реле 14 и исполнительных механизмов 15 — 17, установленных соответственно на линиях подачи воздуха хладагента и отработанных газов.

На стадии адаптации микроорганизмов концентрация углекислого газа в отработанных газах незначительна в связи с отсутствием выделения углекислого газа микроорганизмами и на выходе газоанализатора 1 сигнал близок к нулю. Этот сигнал поступает на блок 12 умножения, куда также поступает сигнал с датчика 3 расхода воздуха в àïïàрат 6. Блок 12 умножения формирует сигнал, пропорциональный расходу выделяющегося углекислого газа, который подается на пороговый элемент 13. В рассматриваемом случае величина этого сигнала ниже заданного порога срабатывания элемента 13, и сигнал на его выходе отсутствует, при этом переключающее реле 14 коммутирует сигнал с регулятора 8 концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода на регулятор 9 расхода воздуха. В этом случае осуществляется регулирование концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода.

Изменение концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода воспринимается датчиком 2 и вызывает изменение сигнала на выходе регулятора 8. Регулятор

9 формирует результирующее воздействие, изменяющее поток аэрирующего воздуха при помощи исполнительного механизма 15. Начало размножения вегетативных клеток характеризуется выделением углекислого газа, при этом его концентрация в отработанных газах увеличивается, что воспринимается газоанализатором 1 и вызывает возрастание его выходного сигнала. В результате этого возрастает сигнал на выходе блока 12 умножения, пропорциональный расходу выделяющегося углекислого газа, и при достижении заданного значения расхода выделяющегося углекислого газа происходит срабатывание порогового элемента 13, на выходе которого появляется управляющий сигнал, воздействующий на переключающее реле 14. В этом случае переключающее реле 14 коммутирует на регулятор 9 сигнал с регулятора 7 концентра30

6

50 ции углекислого газа. При этом осуществляется регулирование концентрации углекислого газа в отработанных газах, изменением подачи воздуха в аппарат. При увеличении расхода выделяющегося углекислого газа происходит увеличение его концентрации в отработанных газах, что приводит к возрастанию сигнала на выходе регулятора 7 концентрации углекислого газа, который поступает на регулятор 9, где формируется результирующее воздействие, направленное на увеличение потока аэрирующего воздуха с помощью исполнительного механизма 15. Увеличение подачи воздуха в аппарат вызывает увеличение общего расхода обработанных газов и уменьшение концентрации углекислого газа до заданного значения.

При понижении концентрации выделяющегося углекислого газа, характеризующем снижение скорости развития микроорганизмов, действие системы происходит в обратном порядке.

Стабилизация температуры и давления в аппарате 6 осуществляется соответственно с помощью регуляторов 10, 11 и исполнительных механизмов 16, 17, воздействующих на подачу хладагента в рубашку аппарата 6 и сброса отходящего воздуха.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом периодического выращивания аэробных микроорганизмов, заключающийся в измерении концентрации углекислого газа в отработанных газах и концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости и в регулировании подачи воздуха на аэрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления и уменьшения расхода воздуха, подачу воздуха на аэрацию регулируют в зависимости от концентрации углекислого газа в отработанных газах, если расход выделившегося углекислого газа больше заданного значения, а если расход выделившегося углекислого газа в отработанных газах меньше заданного, регулирование подачи воздуха на аэрацию осуществляют в зависимости от концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: (1). Авт. свид. СССР М 334240, М, Кл. С

12В 1/08, 1972 г. (2). Авт. свид. СССР Ко 384856, М, Кл, G

05D 27/00, 1973 г. (3). Авт. свид. СССР К 401704, М. Кл. С

12В 1/08, 1973 (прототип).

535340

Составитель Г. Богачева

Редактор Л. Новожилова Техред А, Камышникова Корректор Л. Денискина

Заказ 2530/1 Изд. Ме 1812 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2