Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе и устройство для его осуществления

Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е (ц966673

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетсинк

Соцналнстнчвсинк

Реслублнн, (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)M. Кл. (22) Заявлено 12,03.81 (21) 3261391/28 — 13 с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 05 О 27/00

3вударстеанкм9 квинтет

ССЕР. ае девам нзабретенкя а еткрмтвя (53) УД K 663.14. .032 — 63.132 (088.8) Опубликовано 15 10 82 Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 15.10.82

Э. М. Якубов, Б. А. Захидов, А. В.. Юлдашев, А. У. Исмаилов и Н. В. Золотухин (72) Авторы изобретения . ЕСОИЗИИ " ТЕНТНО.

-:- "-ЦИЧЕСИя

ыН6Л)10ТЕЯА

I (71) Заявитель,.Институт кибернетики с вычислительным центром

АН,Узбекской ССР (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В БИОРЕАКТОРЕ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к .автоматизации управления процессом непрерывного выращи- . вания микроорганизмов, в частности при биосинтезе дрожжей, и может быть использовано в других отраслях микробиологической промышленности.

Известен способ автоматического управления . процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе, предусматривающий регулирование подачи питательного раствора в

io зависимости от его расхода с коррекцией по концентрации и рН биомассы (1).

Известно также устройство для осуществления данного способа, содержащее датчики., расхода питательного раствора, концентрации

1S и рН биомассы, регулятор стабилизации расхода питательного раствора с блоком задания, связанный с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи питательного раствора, и через блок коррекции с датчиком рН среды с биомассой (1).

Недостатком этого способа и устройства является отсутствие связей между параметрами микробиосинтеэа в биореакторе я выходными параметрами р, поскольку одной из, важных связей является связь между концентрацией кислорода в среде н концентрацией биомассы. Кроме того, на поглощение кислорода микроорганизмами большое влияние оказывает давление в биореакторе и поэтому не учет связей между вышеуказанными параметрами уменьшает выход биомассы с единицы субстрата.

Цель изобретения — повышение . выхода биомассы.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического унравлення процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе,предусматривающем регулирование подачи питательного раствЬра в зависимости .от его расхода с коррекцией по концентрации биомассы и рН среды с биомассой, регулируют подачу кислорода на аэрацию по соотношению концентраций биомассы и растворенного кислорода с коррекци- ей по давлению в биореакторе.

Устройство для автоматического управления процессом непрерывного выращивания микро3 96667 организмов в биореакторе, содержащее датчики расхода питательного раствора и через блок коррекции с датчиком рЯ среды с биомассой, снабжено датчиками растворенного кислорода и давления воздуха, установленными в биореакторе, и регулятором соотношение. концентрации биомассы и растворенного кислорода, выход которого подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи воздуха в биореакторе, а вход — 10 с датчиками концентрашш растворенного кислорода и биомассы непосредственно и с датчиком

I давления через блок коррекции.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый 15 способ.

Устройство включает в себя биореактор 1„ датчик 2 расхода питательного раствора, датчик 3 давления воздуха в биореакторе, датчик 4 концентрации растворенного кислорода 20 в биореакторе, датчик 5 концентрации биомассы, датчик 6 среды с биомассой, автоматический регулятор 7 соотношения концентрации биомассы — концентрации кислорода среды, автоматический регулятор 8 стабилизации рас- 2$ хода питательного раствора, корректирующие блоки 9, 10 и 11 соответственно от датчиков

5, 6 и 3.

Расход питательного раствора измеряется датчиком 2, выход которого соединен с входом регу- Ç0 лятора 8 расхода, выход последнего связан с исполнительным механизмом изменения расхода . питательного раствора. Вход блока задания регулятора 8 расхода связан через корректирующие блоки 9 и 10 с датчиками 5 и 6 концентрации биомассы и рН среды с биомассой соответственно. Вход автоматического регулятора 7 соотношения (концентрации биомассы— концентрация кислорода среды) связан с датчиками 5 и 4 концентрации биомассы и кислорода среды.

Выход регулятора 7 связан с исполнительным механизмом изменения расхода кислорода. Блок задания регулятора 7 через коррек43 тирующий блок 11 подключен к датчику давления воздуха в биореакторе.

Устройство работает следующим образом.

Расход.-питательного раствора регулируется регулятором 8, на вход которого поступает сигнал от датчика 2 и корректирующие сигналы на задание от датчика 5 концентрации биомассы и датчика 6 рН среды с биомассой.

Соотношение концентрация биомассы— концентрация растворенного кислорода регулируется регулятором 7 путем воздействия на клапан расхода кислорода. Задание регулятора 7 корректируется по величине сигнала от датчика 3 давления в биореакторе.

Увеличение или уменьшение концентрации биомассы автоматически приводит к увеличению или уменьшению подачи кислорода в биореактор.

Увеличение или уменьшение концентрации биомассы автоматически приводит к увеличению или уменьшению подачи кислорода в биореактор, Причем оптимальная величина соотношения межцу концентрацией биомассы и концентрацией растворенного кислорода корректируется по величине давления воздуха в биореакторе.

Кроме того, в процессе выращивания микI роорганизмов. автоматически поддерживается расход питательного раствора с .коррекцией по величине суммарного сигнала от изменения концентрации биомассы и рН среды с биомассой; Поддержание процесса поглощения кис.лорода в биореакторе в оптимальном режиме позволяет при прочих равных условиях новысить выход биомассы.

Данный способ был опробован при выращивании кормовых дрожжей на гидролизатах растительного сырья. Установлено, что в условиях управляемо"ти процесса по соотношению ко щентрация кислорода в биореакторе — концентрация биомассы выход дрожжей с единицы редуцирующих веществ (PB) значительно выше, чем по способам, по которым не опРеделяют отношение концентрации кислорода к концентрации микроорганизмов и не корректируют эту величину в ходе процесса по давлению в биореакторе.

В случае выращивания кормовых дрожжей на гидролизных средах наибольший. выход биомассы с единицы основного сырья (РВ) по предлагаемому способу получается при значениях отношений концентраций биомассы к концентрации растворенного кислорода в диапазонах равных 300-600 г/г.

Реализация устройства по предлагаемому способу позволяет увеличить выход дрожжей с одного и taro же количества субстрата более чем 1,5 раза и соответственно снизить себестои мость продукта беэ дополнительных. затрат.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов в биореакторе предусматривающий регулирование подачи питательного раствора в зависимости от его расхода с коррекцией по концентрации биомассы и рН среды с биомассой, отличающийся тем,что, с целью повышения выхода биомассы, регулируют подачу кислорода на аэрацию по соотношению концентраций биомассы и растворенД4гларо

Составитель Г. Богачева

Техред E.Харитончик

Редактор И. Киштулинец

Корректор С Шекмар

Подписное

Тираж 914

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иЗобретений и открытий

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

Заказ 7843/65

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

5 966673 6 його кислорода с коррекцией по давлению в Растворенного кислорода и давления воздуха, био реакторе. установленными в бнореакторе, и регулятором

2. Устройство для автоматического управле- соотношения концентраций биомассы н растния процессом непрерывного вырапп вания мик- воренного кислорода, выход которого подклюроорганизмов в биореакторе, содержащее дат- а чен к исполнительному механизму, установчики расхода питательного раствора, концепт- ленному на линии подачи воздуха в биореакрации и РН биомассы, регулятор стабилизации торе, а вход — с датчиками концентрации расхода питательного раствора с блоком за- растворенного кислорода и биомассы непосреддания, связанный с исполнительным механиз- ственно и с датчиком давления через блок мом, установленным на линии подачи питатель-10 коррекции. ного раствора, и через блок коррекции с дат- Источники информации, чиком РН среды с биомассой, о т л и ч а - принятые во внимание при экспертизе

1ю ta е е с я тем, что, с целью повьппения 1. Авторское свидетельство СССР 1t 619511, выхода биомассы, оно снабжено датнпсаьти кл. С 12 Q. 3/00, 1977.