Устройство для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

Устройство для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 11 542765

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.10.75 (21) 2178185!13 (51) М. Кл."- С 12К 1/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень Хо 2

Дата опубликования описания 22.03.77 (53) УДК 663.14.033.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Бабкин, P Ф. Баум, О. Б. Комаров, Э. И. Наумов и И. H. Тарасова

Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ КУЛЪТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к устройствам для автоматизации процессов культивирования микроорганизмов, предусматривающих раздельную подачу на вход ферментатора питательного субстрата и воды, и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известны устройства для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов (1, 2).

Ближайшим решением к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, содержащее датчик концентрации биомассы, контур регулирования уровня культуральной среды и регуляторы расхода на линиях подачи питательного субстрата и технической воды (2).

Известное устройство не обеспечивает поддержания процесса культивирования на экстремальном уровне. С целью поддержания процесса культивирования на экстремальном уровне предлагаемое устройство снабжено шаговым оптимизатором, расходомером, установленным на линии готового продукта, селектором и датчиком концентрации питательного субстрата, выход которого через делительный блок соединен с регулятором расхода питательного субстрата, второй вход делительного блока связан с выходом датчика концентрации биомассы, а последний н расходомер на линии отвода готового продукта посредством множительного блока соединены с шаговым

5 оптимизатором, при этом датчик концентраци11 биомассы н выход шагового оптимизатора присоединены к входу селектора, выход которого соединен с управляющим входом шагового оптимизатора.

1о На чертеже изображено схематично предлагаемое устройство для автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов.

Устро11ство содер:к11т дат IIII 1 концентрации биомассы, контур регулирования уровня культуралы1о11 среды, регуляторы 2 и 3 расхода на линиях питательного субстрата н технической воды, 1паговый оптпмнзатор 4, установленный на линии готового продукта расходомер 5, селектор 6 и датчик 7 концентрации питательного субстрата. Контур регулирования уровня культур альной среды включает в себя датчик 8 уровня культуральHой среды в ферментаторе 9 и регулятор 10 величины стока нз ферментатора.

Устройство содержит делительный н мнс жнтельный блоки 11 н 12.

Ферментатор 9 и исполнительные механиз30 мы 13, 14 и 15 на линиях подачи и расхода

542765 материальных сред из ферментатора в комплект устройства не входят.

Выход датчика 7 концентрации питательного субстрата через делительный блок 11 соединен с регулятором 2 расхода питатель- 5 ного субстрата, второй вход делительного блока 11 связан с выходом датчика 1 концентрации биомассы. Последний и расходомер 5 на линии готового продукта посредством множительного блока 12 соединены с шаговым 10 оптимизатором 4, при этом датчик 1 и выход оптимизатора 4 присоединены к входу селектора 6, выход которого соединен с управляющим входом оптимизатора 4.

Устройство работает следующим образом. 15

Сигналы от датчиков 1 и 7 поступают на блок 11, сигнал на выходе которого пропорS ционален соотношению — где концент

Х рация питательного субстрата, Х вЂ” концент- 20 рация биомассы в культуральной среде.

В регуляторе 2 на линии подачи питательного субстрата осуществляется сравнение этого сигнала с заданием (уставкой), и, в случае отклонения его от нормы, формируется сигнал управления на исполнительный механизм 13 на линии подачи питательного субстрата в ферментатор 9. При превышении величины

S соотношения — значения уставки подача пиХ ЗО тательного субстрата уменьшается, а при

S уменьшении значения уставки соотношения—

Х ниже нормы — увеличивается.

Когда показателем качества выходного продукта процесса ферментации является не

$ соотношение —, а величина концентрации S, Х то с помощью переключателя (не показан) от входа делительного блока 11 отключается выход датчика 1 концентрации биомассы и включается сигнал, эквивалентный «единице» концентрации биомассы. Задание уставки на регуляторе 2 расхода на линии питательного субстрата также соответственно изменяется. 44

Расходомер 5 служит для измерения величины стока Д из ферментатора.

Сигнал с выхода множительного блока 12, пропорциональный величине производительности ферментатора (П=Д;(Х), поступает на шаговый оптимизатор 4, задающий значение уставки «а регулятор 3 подачи технической воды.

Величина рассогласования между значениями уставки и концентрации биомассы на управляющем входе отрабатывается исполнительным механизмом 14 на линии подачи технической воды в ферментатор.

Шаговый оптимизатор 4 осуществляет выход процесса культивирования микроорганизмов в зону максимальной производительности

60 путем направленного изменения уставок концентрации Х. Сущность работы шагового onтимизатора заключается в том, что на определенное время стаоилизируется заданное значение концентрации Х с помощью ре!улятора

;э, ри этом оптимизатор 4 запоминает величину производительности ферментатора..!атем ша! Оиыи оптимизатор осуществляет шаг поиска, прН котором изменяет уставку концентрации с на постоянную величину — шаг оптимизации.

11осле стаоилизации нового значения концентрации л шаговый оптимизатор запоминает новое значение производительности и сравнивает eio с предыдущим, причем, если последняя увеличилась, то следующии шаг поиска (из.вменение уставки) осуществляется в том же направлении, что и на предыдущем шаге, а если уменьшилась, то знак величины изменения уставки меняется на противоположный.

1 àê как стаоилизация значения осуществляется не мгновенно после изменения уставки, то в устроиство введен селектор b переходного режима, которыи выдает сигнал разрешения на осуществление шага оптимизации после достижения текущего значения концентрации оиомассы величины уставки.

1 авенство входных и выходных материальных потоков ферментатора достигается введенным в устроиство контуром регулирования уровня, включающим датчик и регулятор о уровня, Форму ла изобретения

6 строиство для автоматического управления процессом культивирования микроорган!!змов, содержащее датчик концентрации оиомассы, контур регулирования уровня культуральноп среды и регуляторы расхода на линиях подачи питательного суострата и техническои воды, отличающееся тем, что, с целью поддержания процесса культивироВНННЯ На ЭкетрЕмаЛЬНОЪ! урОВНЕ, ОНО СНаожЕНО шаговы!! оптимизатором, расходомером, установленным на !Нн!!и отвода готового продукта, селектором и датчиком концентрации питательного суострата, выход которого через делительный î ioK соединен с регулятором расхода питательного субстрата, второй вход делительного блока связан с выходом датчика концентрации биомассы, а последнии и расходомер на линии отвода готового продукта посредством многкительного блока соединены с шаговым оптимизатором, при этом датчик концентрации биомассы и выход шагового оптимизатора присоединены к входу селектора, выход которого соединен с управляющим входом шагового оптимизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР №365373, М. Кл. С12Б 1/08, 1973.

2. Лвторское свидетельство СССР «¹ 412241, I".1. Кл. С 12В 1/08, 1974.

542765

Устаола А "ñcmpa4r

Составитель А. Бражникова

Техред А. Камышникова

Корректор Н. Аук

Редактор В. Блохина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 207/8 Изд. М 145 Тираж 589 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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