Способ автоматического регулирования уровня пены в ферментере для аэробного культивирования микроорганизмов

Способ автоматического регулирования уровня пены в ферментере для аэробного культивирования микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Союз Советских

Социалистических

Республик ви997007

{61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 09.04. 81(21) 3275307/28-13

Р М g з

G 05 0 27/00 с присоединением заявки Но

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(33) УДК 66.069, .85(088.8) Опубликовано 1502.83. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 15.02.83

E. С. Левитан, У. 3. Виестур и М. Е./Бекер

Институт микробиологии им. Августа1Вфхеншц,"ейна (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

УРОВНЯ ПЕНЫ В ФЕРМЕНТЕРЕ ДЛЯ АЭРОБНОГО

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

15

25

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к устройствам регулирования уровня пены, образующейся в процессе аэробного культивирования микроорганизмов

Известно устройство регулирования уровня пены с автоматической защитой реактора от выбросов реакционной массы, состоящее иэ двух включенных дифференциально термочувствительных элементов, заключенных в теплоизоляционный материал, установленных на одном. уровне в газовом пространстве биореактора и соединенных со схемой его защиты, при этом один из чувствительных элементов закреплен непосредственно у стенки чехла, другойв толще заполняющего чехол теплоизоляционного материала (1 ).

Недостатком данного устройства является то, что при заполнении газового пространства пеной температура в нем повышается и изменяется тем. пература первого датчика, а второй датчик не успевает среагировать, в результате получается раэностный сигнал, управляющий системой защиты, а устройство срабатывает только при равномерном заполнении сечения биореактора пеной и не предотвращает отдельных выбросов сильно турбулированной пены, поскольку рыхлые пены обладают пониженной теплопроводностью, по сравнению с плотнымн (пенами), то изменения температуры первого датчика не будут четко выражены при заполнении буферного газового пространства рыхлой пеной.

Известно также устройство регулирования уровня пены с автоматической подачей реагента для подавления пенообразования, содержащее импуль-. сный генератор, установленный в поплавке, и подающее химический пеногаситель в- зависимости от высоты слоя пены (2).

Недостатком этого устройства является то, что при использовании такОЙ системы регулирования уровня пены не имеется возможности перевести все содержимое реактора в гомогенное турбулентное пенообразное состояние, т.е. в условие наиболее интенсивной массопередачи.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система автоматического регулирования уровня пены в ферментере для аэробного культивирования микроорга997007 низмов, включающая механический пеногаситель с электроприводом, пускатель электропривода, измеритель мощности электропривода, блок сравнения, один из выходов которого связан с регулятором подачи химического пеногасителя (3)и (4 ).

Недостатком данной системы является то, что она инерционна, так как интенсивность пенообразования преобразуется в нагрузку на механический пеногаситель, а не измеряется непосредственно унос культуральной жидкости из ферментера. Кроме того, система не обеспечивает оптимальных условий культивирования.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта.

Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования уровня пены в ферментере для аэробного культивирования микроорга- 2Р низмов, включающая механический пеногаситель с электроприводом, пускатель электропривода, измеритель мощности и блок сравнения, один из выходов которого связан с регулятором 2$ подачи химического пеногасителя, дополнительно снабжена соединенной посредством трубопровода с ферментером ,измерительной камерой с установленными в ней по ходу движения воздуш- () ного потока двумя датчиками температуры, между которыми расположен нагре ватель, и датчиком относительной влажности воздуха, размещенным за вторым датчиком температуры, схемой сравнения и двумя взаимосвязанными вычислительными блоками, выходы которых подключены к блоку сравнения, О при этом входы одного из них связаны с датчиком относительной влажности воздуха, а вход другого — через измеритель мощности - с нагревателем и схемой сравнения, входы последней подключены к датчикам температуры.

На чертеже представлена функци-: ональная схема устройства.

Система автоматического регулирования уровня пены включает установленный в ферментере 1 механический пеногаситель 2 с электроприводом 3, связанный с пускателем 4, Один из выходов блока 5 сравнения связан с регулятором 6 подачи химического пеногасителя из мерника 7, другой выход блока 5 сравнения соединен с пускателем 4.:

В измерительной камере 8, связанной с ферментером 1 посредством трубопровода 9 выхода воздуха, установлены по ходу движения воздушного потока первый датчик 10 температуры, нагреватель 11, второй датчик 12 температуры, датчик 13 относительной влажности. Датчики 10 и 12 температуры подключены к входам блока 14 сравнения, выход которого соединен с клю; 65 чевым элементом 15, включенным в цепь питания нагревателя 11.

Датчик 13 относительной влажности связан с входом первого вычислительного блока 16, первый выход которого соединен с оцним из входов блока 5 сравнения,-а второй выход подключен к первому входу второго вычислительного блока 17, выход которого связан с вторым входом блока 5 сравнения.

Второй вход вычислительного блока 17 подключен к выходу измерителя 18 мощности, связанного с нагревателем 11.

Система работает следующим образом.

Выходящий из ферментера 1 через трубопрозод 9 воздух, несущий с собой капли жидкости, направляется.в измерительную камеру 8, где подогревается с целью испарения капель жидкости и определения расхода воздуха.

Степень нагрева воздуха регулирует блок 14 сравнения, причем поддерживаемая разность температур задается перед началом процесса культивации, В зависимости от заданной разности температур и от расхода влаги и воздуха из ферментера .изменяется мощность, подводимая к нагревателю 11 и затраченная на нагрев воздуха, жидкости и испарение капель жидкости.

Количество подведенной мощности определяет измеритель 18 мощности.

Длительность открытого и закрытого состояния ключевого элемента, включенного в цепь питания нагревате. ля 11, регулирует блок 14 сравнения, на вход которого поступают сигналы от датчиков 10 и 12 температуры. При уменьшении разности температур ниже заданного значения блок 14 сравнения увеличивает время открытого состояния ключевого элемента 15, что приводит к увеличению подводимой мощности к нагревателю 11, последний восстанавливает заданную разность температур, При превышении заданной разности происходит запирание ключевого элемента 15, что приводит к отключению подаваемого к нагревателю питания и, тем самым, к снижению разницы температур до заданного значения, Значение мощности, измеренйое измерителем 18 мощности, поступает на один из входов вычислйтельного блока 17, Значение относительной влажности воздуха на выходе измерительной камеры 8 определяется датчиком 13 и передается в вычислительный блок 16, н который также вводится поправка на атмосферное давление воздуха °

Вычислительный блок 16 по значению относительной влажности воздуха и атмосферному давлению воздуха рассчи. тывает значение влагосодержания воэ997007 духа. Полученное значение влагосо держания воздуха подается на второй вход другого вычислительного блока

17 и на первый вход блока 5 сравнения. Вычислительный блок 17 по значению измеренной мощности, подводимой к нагревателю 11, рассчитывает расход влаги в единицу времени из ферментера 1. Рассчитанное значение расхода влаги подается на второй вход блока 5 сравнения.

Дополнительно в блоке 5 сравнения перед началом процесса культивации устанавливаются два порога срабатывания блока сравнения по расходу влаги в единицу времени из ферментера 1. При превышении расхода влаги из ферментера свыше первого уровня срабатывания блок 5 сравнения вырабатывает сигнал на включение пускателя 4 электропривода 3 механического пеногасителя 2. 20

В случае дальнейшего роста расхода влаги в единицу времени из ферментера выше второго порога срабатывания заданного в. блоке 5 сравнения, последний вырабатывает сигнал, 25 поступающий.на вход регулятора б подачи химического пеногасителя из меринка.7 ферментера 1.

При снижении расхода влаги в единицу времени из ферментера ниже второго порога срабатывания в блоке 5 сравнения регулятор б подачи химического пеногасителя прекращает подачу химического пеногасителя из меринка 7, -а при дальнейшем снижении расхода влаги в единицу времени иэ ферментера ниже первого порога . срабатывания блока 5 сравнения пускатель 4 отключает электропривод 3 механйческого пеногасителя 2.

В результате реализации данной .. 10 системы регулирования уровня пены вместо существующего автомата импуль. сной подачи пеногасителя типа AHIIII-1 при производстве лизина ожидаемый экономический эффект составит при-мерно 45 тыс. руб; на систему, в том числе зкономия химического пеногасителя составит 8 тыс,. руб. в год, сокращение расхода на электропривод механического пеиогасителя - 5,1 тыс. руб. в год и увеличится выход целевого продукта с одного ферментера до 31,9 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Система автоматического регулирования уровня пены в ферментере для аэробного культивирования микроорганизмов, включающая механический пеногаситель с электроприводом, пускатель электропривода, измеритель мощности и блок сравнения, один из выходов которого связан с регулятором подачи химического пеногасителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, она дополнительно снабжена соединенной посредством трубопровода с ферментером измерительной камерой с установленными в ней по ходу движения воздушного потока двумя датчиками температуры, между которыми расположен нагреватель, и датчиком относительной влажности воздуха, размещенным за вторым датчиком температуры, схемой сравнения и двумя взаимосвязанными вычислительными блоками, выходы которых подключены к блоку сравнения. прн этом входы одного из них связаны с датчиком относительной влажности воздуха, а вход другого — через измеритель. мощностис нагревателем и схемой сравнения, входы последней подключены к датчикам температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 578095, кл. В 01 J 1977.

2. Заявка Японии 9 55-8205, кл. В 01 D 19/02, опублик. 1980.

3. Виестур У. Э. и др. Культивирование микроорганизмов. М., "Пищевая промышленность", с. 190-195, 1980, 4. Пена в технологических процессах. Обзор современных проблем химии и химической проьыаленности. М.„

Изд-во НИИТЭХИМ. 2.04.81, вып. 5(107), с. 43-47.

997007

1д

12

11

Составитель Г. Богачева

Редактор М. Бандура Техред Т.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 932/65 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Рауновская„наб., д. 4/5

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