Система управления процессом выращивания микроорганизмов

Система управления процессом выращивания микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА- НИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Соо3 Советскнк

Социалистическими

Рвспублмк ()685688

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 10.04.78 (2! ) 2602387/28-13 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 15.09,79. Бтоллетень М 34

Дата опубликования описания 17.09.79 (51)M. Кл.

С 12 В 1/10

Гееудеретеенеый комитет

СССР ее делан езобретенее в еткрытей (53) УДК 663.14.

° 033.8 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

EI. П. Панкратов, Э. И. Лежнев и Е. Е. Колодий

Институт биологической физики AH СССР (7!) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к области микробиологии, в частности к технике управления процессом вырашивания микроорганизмов.

Известна система управления процессом вырашивания микроорганизмов в уста- новке, включаюшей сообшенные между со-. бой емкости, содержашая систему подачи и отвода газа в сосуды для контактирова- ния его с культуральной жидкостью и перемешения ее из одного сосуда в другой, то а также устройство для регулирования подачи и отвода газа в сосуды pl).

Однако в этой системе отсутствует ре15 гулирование параметров процесса культивирования.

Наиболее близкой по технической сушности к изобретению является система управления процессом вырашивания микроор20 ганизмов в установке, включаюшей последовательно сообшенные между собой емкости с распределительными форсунками, содержашая воэдухораспределители, генераторы, связываюшие между собой воздухораспределители, воздействуюшие на запорные приспособления патрубков ввода и выводов газов (21.

Недостатком этой системы является малая эффективность культивирования микроорганизмов, обусловленная невозможностью управления процессом при оптимизации по одному из параметров культивирования

Целью изобретения является повышение эффективности культивирования путем оптимизации процесса массопередачи.

Цель достигается тем, что предлагаемая система снабжена регулятором давления, соединенным с пневмораспределителем, установленным в байпасной линии измерителем физико-химических параметров (p0>, рН, еН) и исполнительным механизмом, 1 при этом вход последнего связан через блок сравнейия с измерителем физико-химических параметров, а выход — с устройством управления пневмораспределителя и регулятором давления.

Предлагаемая система позволяет повысить аффективность культивирования эа счет создания оптимальных режимов культивирования при минимальных расходах питаюших компонентов. На единицу выхода продукта расходуется в 3-5 раэ меньше питательных субстратов, например кислорода, по сравнению с прототипом.

3 6856

Устройство управления пневмораспредеделителем содержит два преобразователя давления и блок коммутации, выход которого подключен к пневмораспределителю, а вход через пороговые усилители связан с пневмопреобразователем давления.

С целью поддержания в байпасной линии давления, равно атмосферному, она снабжена двумя перистальтическими насосам к. 1О

На чертеже представлена схема сасгемы управления процессом вырашивания микроорганизмов.

Система содержит пневмораспределитель 1 с входным 2 и выходным 3 трубо-15 проводами, устройство управления пневмораспределителем, состояшее из преобразователей 4 давления, пороговых усилителей

5 с автоматической установкой порога срабатывания и блока 6 коммутации, ус- 20 тановку для культивирования микроорганизмов, включающую культивационные емкости 7, снабженные трубопроводами 8 с обратными клапанами 9.

Систзма содержит регулятор 10 давле-25 ния, устанавливаемый в байпасной линии

11 измеритель физико-химических параметроа {p0>, рН, еН и т.д.),включаюший измерительную кювету 12 с датчиком 13, усилителем 14 и регистратором 15, Ддя зо поддержания в байпасной линии давления,, равного атмосферному, установка снабжена двумя перистальтическими насосами 16.

Система содержит также блок сравнения, состояший иэ двух усилителей 17 с разными порогамп срабатывания и релейного алемента 18, привод, состояший из коммутатора шагового двигателя 20. Illaговый двигатель 20 механически связан

40 с регулятором 10 давления и пороговыми усилителями 5 блока управления пневморасцределителя 1.

Система работает следуюшим образом.

Перед началом работы культивационные

45 емкости 7 заполняют культуральной сре дой. Затем с помошью регулятора 10 давления и пневмораспределителя 1 в культи вационные емкости подают давление,, которое регистрируется преобразователями 4

5О давления. При достижении в одной иэ куль тивационных емкостей, например правой, заданного значения давления с соответствуюшего преобразователя 4 давления сиг- нал через усилитель 5 поступает на блок

6 коммутации, который переключает пневмораспределитель 1. В результате ку п туральная среда по трубопроводу 8 перекачивается иэ правой емкости в левую.

88 4

При освобождении правой емкости опять срабатывает пневмораспредитель, и цикл повторяется.

Во время работы системы перистальтические насосы 16 постоянно перекачивают культуральную жидкость через измеритель» ную кювету 12. С помошью установленных в ней датчиков измеряют физико-химические параметры среды, например рО>, рН, еН и т.д. В случае изменения параметров, например снижения уровня растворенного кислорода по сравнению с критическим,сигнал с датчиком 13 через пороговый усилитель 17, настроенный на заданный уровень, поступает на коммутатор 19, который включает шаговый двигатель 20.

Шаговый двигатель 20 автоматически меняет установку как на регуляторе 10, так и на пороговых усилителях 5. Давление в трубопроводе 2 возрастает, что приводит к увеличению частоты переключения пневморасрпеделителя 1. то в свою очередь увеличивает аарацию среды кислородом, его парциальное давление увеличивается и при достижении заданного значения верхнего уровня растворенного кислорода срабатывает снова коммутатор 19, и шаговый двигатель отключается. Тем самым фиксируется уровень необходимого парамет ра, например р02, С увеличением скорости потребления кислорода микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности давление воздуха увеличивается, а следовательно, увеличивается частота переключения пнев мораспределителя, что приводит к соотвеФствуюшему увеличению аарации среды. И, наоборот, с уменьшением скорости потребления кислорода микроорганизмами давление воздуха уменьшается, что приводит к снижению аэрации среды. Таким образом в Системе, поддерживается оптимальный уровень по заданным параметрам, например растворенного кислорода.

Формула изобретения

1. Система управления процессом вы« рашивания микроорганизмов в установке, 685688 включаюшей последовательно сообшенные между собой емкости с распределнтельны ми форсунками, содержашая пневмораспре.делитель с устройством управления, о тл и ч а ю ш à s c s т еeм,, ч тTоo, с целью повышения эффективности культивирования путем оптимизации процесса массопереда» чн, она снабжена регулятором давлення, соединенным с пневмораспределителем,установленным в байпасной линия измерите- о лем физико-химических параметров (рО, рН, eH) и исполнительным механнэмом, при этом вход последнего связан через блок сравнения с измерителем фиэнко химических параметров, а выход - с устройt5 ством управления пневмораспределителем и регулятором давления.

2, Система по и. 1,о т л н ч а юш а я с я тем, что устройство ynpasaeГ т ния пневмораспределнтелем содержат два преобразователя давлення и блок коммутации, выход которого подключен к пневмораспределителю, а вход через пороговые усилители связан с пневмопреобравователем давления.

3. Система по п. 1, о т л н ч а вш а я с я тем, что, с целью поддержания в байпасной линни давлення, равного атмосферному, она снабжена двумя перястальтическимн насосами.

Источннкн ннформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство по заявке

Мв 2556464/28-13; кл. С 12 К 9/00, 19.12.77.

2. Авторское свидетельство СССР

Хю 362045, кл. С 12 В 1/10, 1971.

ЦНИИПИ Заказ 5409/29

Тираж 526 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4