Способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза
Патент 959048
Авторы
Классы МПК
Способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<1в959048
1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(11М К з (22) Заявлено 23. 12. 80 (21) 3240110/28-13 с присоединением заявки ¹G 05 D 27/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет— ($3) УДК 663. 14. 033 (088. 8) Опубликовано 150982. Бюллетень ¹ 34
Дата опубликования описания 170982 (72) Авторы изобретения
В.В. Бирюков, Л.Е.. Шнайдер и В.М. KaWepe :- Всесоюзный научно-исследовательский инст тут ММЙйо тйков (11) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Изобретейие относится к бродильным производствам, а именно — к способам управления периодическими процессами культивирования микроорганизмов, и мо- 5 жет применяться для оперативного управления процессами биосинтеза антибиотиков, ферментов, аминокислот, а также в других бродильньх производствах. 10
Известен способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающий периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости в фермен ере (1)и (21.
Однако этот способ не обеспечивает оптимальной производительности процесса из-эа черезмерного увеличения продолжительности неактивных операций и преждевременного прекращения хорошо идущих операций.
Целью изобретения является повышение производительности процесса периодического культивирования микроорганизмов.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления периодическим процессом микробиоло- ЗО
2 гического синтеза. путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающему периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости и объема жидкости в ферментере, оптимальную длительность процесса определяют по равенству теку-. щей скорости накопления продукта v определяемой в ходе ферментации
:после начала фазы биосинтеза,и средневзвешенной величины производительности данного ферментера Р„, рассчитанной по формуле о
8„-8,. р,- " ., (1) 1 8 " 1 где Во — количество целевого продук1 та, выработанного на всех ферментерах цеха за период времени, в течение которого проведено 20-100 ферментаций;
Т - длительность этого периода
1 времени;
В; и  — количество целевого продукта, выработанного соответственно в i-ом ферментере за период времени, в течение
959048 которого проведено .20-100 ферментаций в этом ферментере и на всех Ферментерах цеха за тот же период времени;
N 5 и N — соответственно количество
2 ферментеров, пользовавшихся в цехе в период времени Т1 и в период времени, эа кото рый определяется выработка продукта в о
При этом для расчета текущей скорости накопления целевого продукта используется формула
AKVk -ЯК „ЧК„
V=
К К-1 где А,, А,— значения концентрации целевого продукта в культуральной жидкости в момент времени и tq, соответствующие отборам проб из аппарата
V „ V - объем жидкости в ферментере в те же моменты времени.
Для повышения точности расчета могут использоваться также формулы сглаживания экспериментальных данных и фор-ЗО мулы численного дифференцирования по
3-5 точкам.
Длительность промежутка времени
Т„ и число ферментаций уточняется для конкретных процессов микробиоло- 35 гического синтеза с учетом воспроизводимости процесса и длительности одной ферментации. Относительно большой промежуток времени, например год, служит для. того, чтобы надежно оце- 4Q нить различия в среднем выпуске продукта с каждого ферментера цеха. Малый промежуток времени, включающий примерно такое же число ферментаций, но уже на всех ферментерах цеха, на- 45 пример, месяц, служит для оценки уровня производительности процесса с учетом воздействия неконтролируемых изменений сырья, погоды, посевного материала и т.п. Факторов.
Средневзвешенная величина оценивает ожидаемую производительность на
i.-oM ферментере с учетом текущего состояния этих неконтролируемых факторов.
На.чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего данный способ, Устройство состоит из датчиков
1 и 2 концентрации целевого продукта и объема культуральной жидкости, 60 вычислительного блока 3, блока 4 памяти, блока 5 сравнения и исполнительного механизма 6 на линии слива культуральной жидкости из ферментера 7.
Устройство работает следующим образом.
Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают в вычислительный блок 3, перемножаются и полученное значение количества целевого продукта запоминается в блоке 4 памяти. Затем в вычислительном блоке 3 производится расчет сглаженных значений количества целевого продукта на основе. данных о предыдущих значениях этой величины, поступающих из блока 4 памяти, рассчитывается скорость накопления целевого продукта ч и полученная величина передается в блок 5 сравнения, где сравнивается с заданным значением Р; .
При выполнении условия ч = Р; подается сигнал, по которому открывается исполнительный механизм 6 и культуральная жидкость передается на обработку.
Проведен анализ 50 операций, в ходе которого сравнивали фактические результаты по производительности процесса биосинтеза окситетрациклина с результатами, получаемыми при применении. данного способа. Фактическая средняя производительность одного ферментера при этом составила 2,98 млрд.ед/ч, а ожидаемая производительность при использовании данного способа - 3,14 млрд..ед/ч
Таким образом, применение данного способа позволяет увеличить производительность отделения ферментации на 5% по сравнению с фактической.
Формула изобретения
Способ управления периодическим процессом, микробиологического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающий периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости и объема жидкости в ферментере, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, оптимальную длительность процесса определяют по равенству текущей скорости накопления продукта ч, определяемой в ходе ферментации после начала фазы биосинтеэа, и средневзвешенной величины производительности данного Ферментера
Р, рассчитанной по формуле
6„ 81 ° М
Р;=
О
Т.. 6 ° й,, где Do — количество целевого продук1 та-, выработанного на всех ферментерах цеха за период времени, в течение которого проведено 20-100 ферментаций;
959048 шихся в цехе в период вре- ° мени Т„и в период времени за который определяется выработка продукта В>, о
Составитель Г. Богачева
Редактор А. Гулько ТехредЛ.Пекарь Корректор О.Билак
Заказ 7015 64 Тираж 9 4 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент., г. Унгород, ул. Проектная, 4
Т„ - длительность этого периода времени;
В4 и B — количество целевого продук2 та, выработанного соответственно в i-ом ферментере за период времени, в течение которого проведено 20100 ферментаций в этом ферментере и на всех ферментерах цеха за тот же период времени;
4 и И1 — соответственно количество ферментеров, использовавИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 413654, кл. С 12 В 1/00, 1974.
2. Федосеев К.Г. Процессы и аппараты биотехнологии в химико-фармацевтической промьыленности, М., "Медицина", 1969, с.1-10.