Способ автоматического управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды

Способ автоматического управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сомз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 14 ° 01 ° 81(21) 3281660/28-13 (jg) М Кд.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231282.Бюллетень ¹ 47 (53) УДК 663. . 1 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 12.82

Л. П. Лосев, В. П. Сахаров, В. М. Холопов, Г. И. Предеин и Б. В. Пестов (72) Авторы изобретения

Грозненское научно-производственное об-ьединение

"Промавтоматика" (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЧ ПРОЦЕССОМ

НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом непрерывной стерилизации питательных сред и может быть применено в микробиологической, медицинской и пищевой отраслях промышленности, например, при стерилизации питательных сред в производстве антибиотиков.

Известен способ автоматического регулирования процесса непрерывной стерилизации сред, который осуществляется путем стабилизации температуры образующейся смеси за счет одновременного воздействия на расходы питательной среды и пара при стабилизированном давлении смеси в выдерживателе (1).

Недостатком данного способа является то, что при незначительных колебаниях параметров питательной среды и и 1-.а в условиях быстротечного процесса прямого нагрева (12-17 c) не обеспечивается поддержание температуры смеси на выходе нагревателя в заданных технологией пределах, а кроме того, одновременное непрерывное регулирование расходов пара и питательной среды при изменении плотности, вязкости и температуры последней ниже расчетных значений, вследствие инерционности систем регулирования, сопровождается нарушением соотношения фаз питательная среда— пар и, как следствие, режима стерилизации, выражающегося в проскоках пара .в выдерживатель.

Наиболее близким техническим решением является способ автоматичес-кого управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды, предусматривающей регулирование температуры нагрева стерилизуемой среды путем изменения подачи питательной среды и острого пара, причем изменение подачи острого пара осуществляют с учетом температуры среды после нагревателя j2).

Недостатком этого способа является то, что возникают незатухающие колебания температуры смеси на выхо.де нагревателя с амплитудой перепада

«+4,3 С, а это приводит к тому, что при стерилизации питательных сред для биосинтеза тетраллимина и других антибиотиков, для которых недопустимы колебания температуры ниже 140 С и выше 148 С, в одних случаях не исо ключается проскок нестерильной питательной среды в ферментер, а в дру983669 гом, за счет перегрева, ухудшение ее свойств.

Цель изобретения — повышение качества стерилизации.

Укаэанная цель достигается тем, что, согласно способу автоматического управления процессом непрерыв5 ,ной стерилизации питательной среды, предусматривающему регулирование температуры нагрева стерилизуемой среды путем изменения подачи питательной среды и острого пара, причем измене= ние подачи острого пара осуществляют с учетом температуры среды после нагревателя

1 изменение подачи питательной среды осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения температуры среды после нагревателя от граничных максимально и минимально допустимых значений .температуры, соответствующих виду стерилизуемой среды. 20

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления.

Стерилизуемая среда подается в нагреватель 1, в который одновременно вводится пар. Образовавшаяся 25 смесь поступает в выдержив атель 2.

Схема управления включает датчик 3 температуры, установленный на выходе смеси из нагревателя 1, одновременно связанный с регулятором 4 температуры, регулятором 5 расхода стерилизуемрй среды и блоком б управления. Регулятор 4 температуры связан с исполнительным механизмом 7, установленным на линии подачи пара в З5 нагреватель 1. Регулятор 5 расхода стерилизуемой среды связан с исполнительным механизмом 8, установленным на линии подачи стерилизуемой среды в нагреватель 1. Блок 6 управления связан с регулятором 5 расхода стерилизуемой среды. Датчик 9 давления, установленный на выходе выдерживателя 2, связан с регулятором 10 давления, а последний связан с исполнительным механизмом 11, установленным на выходной линии выдерживателя 2. Температура стерилизации, например, питательной среды, используемой для процессов ферментации в производстве такого антибиотика как окситетрациклин, не должна выходить за пределы значений 140-148О С.

Отклонение температуры стерилизации ниже 140с С может вызвать проскок нестерильной питательной среды в 55 ферментатор и последующее развитие в нем вместе с культурой посторонней микрофлоры. Последнее сопровождается резким снижением эффективности процесса биосинтеза в ферментато- 6О рах и зачастую приводит к преждевременному его прекращению и браку.

Отклонение температуры стерилизации выше 149 С вызывает перегрев питательной среды и резкое ухудшение у ее свойств, «То в свою очередь отражается на технико-экономических показателях процесса биосинтеза ° автоматическое управление процессом непрерывной стерилизации питательной среды ocуществляют следующим образом.

Сигнал от датчика 3 температуры одновременно вводят в качестве пере" менной величины в регулятор 4 температуры реализующий, например, пропорционально-интегральный закон регулирования, в блок б управления и в регулятор 5 расхода стерилизуемой среды, реализующий, например, пропорциональный закон регулирования. Регулятор 4 температуры, отрабатывая входное воздействие, формирует на своем выходе командный сигнал, KQTopIIM воздействуют на исполнительный механизм 7, установленный на линии подачи пара в нагреватель 1.

Регулятор 5 расхода стерилизуемсй среды, отрабатывая входное воздействие, формирует на своем выходе командный сигнал, которым воздействует на исполнительный механизм 8, установленный на линии подачи питательной среды в нагреватель 1.

В блок б управления вводят дополнительно два сигнала задания, из которых один устанавливают на уровне несколько большем, чем значение нижней границы допустимых отклонений температуры стерилизации по регламенту, например 142 С, а другой на уровне несколько менылем, чем значение верхней границы допустимых отклонений температуры стерилизации, например 146 C. Этими сигналами зада«IIя в блоке 6 управления создают зону с границами нечувствительности, например в +? C.

При температуре смеси на выходе нагревателя 1, лежащей в зоне нечувствительности блока б управления, например, в пределах 142-146 С, по-б следний формирует на своем выходе единичный управляющий сигнал, которым запирают отключающее реле регу— лятора 8 расхода стерилизуемой среды.

При этом исполнительный механизм 8, управляемый регулятором 5 расхода стерилизуемой среды, отсекается оТ последнего, а командный сигнал, например пневматический, находящийся в канале между отключающим реле регулятора 5 расхода стерилизуемой среды и исполнительным механизмом 8,, остается на том значении, которое он имел в момент срабатывания отключающего реле. Заполненному таким образом в канале связи командному сигналу соответствует строго определенное положение исполнительного механизма 8, который в этом случае, выполняя функции постоянного дросселя, создает

983669 определенный режим дросселирования потока питательной среды.

Поддержание температуры смеси на выходе нагревателя 1 н заданных пределах при фиксированном положении исполнительного механизма 8 осуществляют контуро л регулирования расхода пара, подаваемого в наrреватель 1, который поддерживает определенное соотношение питательная среда - пар

Колебания параметров питательной, среды (температура, плотность, вязкость) при фиксированном ее расходе в нагреватель 1 сопровождаются колебаниями температуры образующейся смеси на его выходе. При выходе температуры смеси за пределы зоны нечувствительности блока 6 управления, например, в сторону уменьшения, последний срабатывает и снимает со своего выхода единичный управляющий сигнал, которым было заперто отключающее реле регулятора 5 расхода стерилизуемой среды, тем саьым осуществляя подключение его выхода к исполнительному механизму 8.

Регулятор 5 расхода стерилизуемой среды, под влиянием изменяющегося сигнала, поступающего от датчика 3 температуры, формирует на своем выходе командный сигнал. Исполнительный механизм 8, отрабатывая этот командный сигнал, изменяет свое положение. уменьшая подачу питательной среды в нагреватель 1. Одновременно на выходе регулятора 4 температуры, под влиянием изменяющегося сигнала, поступающего от датчика 3 температуры, формируется командный сигнал.

Исполнительный механизм 7, отраба-тывая этот командный сигнал, изменяет свое положение, увеличивая подачу пара в нагреватель 1.

Поскольку регулятор 5 расхода стеризуемой среды, реализующему пропорциональный закон регулирования, присуще большее быстродействие, чем регулятору 4 температуры, реализующему пропорционально-интегральный закон регулирования, скорость изменения величины потока питательной среды несколько опережает скорость изменения величины потока пара.

Уменьшение потока питательной среды в нагреватель 1 сопровождается уменьшением давления в технологической системе нагреватель 1 — выдерживатель 2. Сигнал об уменьшении давления, снимаемый с датчика 8 давления, передают в регулятор 10 давления, который, отрабатывая этот сигнал, выдает на исполнительный механизм 11 командный сигнал. Последний, отрабатывая командный сигнал, изменяет свое положение так, чтобы изменением потока смеси после выдерживателя 2 восстанавливалось давление

Использование предлагаемого спосо6а позволит в отличие от существующих поддерживать температуру смеси на выходе нагревателя в заданных регламентном пределах без перегрева, что применительно к производству, напюимею антибиотиков, обеспечит получение питательных сред лучшего в технологи«еском контуре на уровне заданного. Изменение потока питатель-. ной среды и пара, подаваемых в.на-.ðåâàòåëü 1, продолжается до тех пор, пока температура смеси на выходе на5 гревателя 1 не достигнет границы зоны нечувствительности блока 6 управления.

При нагревании образовавшейся смеси до температуры, соответствующей.

10 нижней границе зоны нечувствительности блока б управления, последний срабатывает и формирует на своем выходе единичный управляющий сигнал, которым запирает отключающее реле регулятора 5 расхода стерилизуемой среды. При .этом исполнительный механизм 8 отсекается от выхода регулятора 5 расхода стерилизуемой среды, а новое значение командного сигнала в канале связи, соединяющем регулятор 5 расхода стерилизуемой среды с исполнительным механизмом 8, запоминается. Этому значению командного сигнала соответствует новое положение исполнительного механизма 8, при котором он снова, выполняя функции постоянного дросселя, создает новый, отличный от предыдущего, режим дросселирования потока питатель. ной среды.

При увеличении температуры образующейся смеси на выходе нагревателя

1 и выходе ее за пределы зоны нечувствительности блока б управления последний срабатывает, подключая выход регулятора 5 расхода стерилизуемой среды к исполнительному механизму 8, который увеличивает поток питательной среды в нагреватель 1. В это же время регулятор 4 температуры через

40 исполнительный механизм 7 уменьшает величину по †о пара. В остальном система будет работать по описанной выше схеме, Таким образом, система автомати=45 ческого управления при колебаниях температуры смеси на выходе нагре1 вателя 1, выходящих за границы зоны нечувствительности блока б управления, будет дискретно подключать регулятор 5 расхода стерилизуемой среды к исполнительному механизму 8, осуществляя тем самым изменение потока питательной среды и стабилизацию режима его дросселирования на новом значении при возвращении температуры смеси в зону нечувствительности блока б управления.

983669

Формула изобретения

Составитель Богачева

Редактор А. Козориз ТехредМ.Гергель Корректор Н. Буряк

Заказ 9922/57 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, 3-35, Радынская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 качества и, как следствие, увеличение выхода продуктов биосинтеза.

Кроме того, поддержание температуры стерилизации в заданных пределах позволит повысить надежность процесса стерилизации за счет уменьщения вероятности инфицирования питательной среды и тем самым снизить вероятность заражения ферментаторов посторонней микрофлорой уже в начальной стадии процесса биосинтеза. По еледнее сопровождается снижением вероятности прекращения ферментаций иэ-эа заражения и увеличением выпуска продуктов биосинтеза.

Способ автоматического управления процессом непрерывной. стерилизации питательной среды, предусматриваюшнй регулирование температуры нагрева стерилиэуемой среды путем ! изменения подачи питательной среды и острого пара, причем изменение подачи острого пара осуществляют с учетом температуры среды после нагревателя, отличающийся тем, что, с целвю повышения качества стерилизации, изменение подачи питательной среды осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения температуры среды после

10 нагревателя от .граничных максимально и минимально допустимых значений температуры, соответствующих виду стерилизуемой среды, 15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Федосеев К. Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений.

;щ М., "Медицина", 1977, с. 86.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2960147/13, кл. G 05 D 27/00, 1980.