Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов Советский патент 1983 года по МПК C12Q3/00 G05D27/00 

Изобретение относится к микробиологической промья1тен 1ости, а именно к способам автоматического управления процессом непрерывного культивирования кдакроорганизмэв, например кормовых .дрожжей,

. Известен способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов,включающий регулирование концентрации питательного сугстрета, расхода воздуха и раствора минеральных солей в зависимости от изменения аеличины экономического коэффициента использования субстрата 11.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ автоматического управления процессом непрерывного нлращивания микроорганизмов, зключаняций регулирование концентрами, подаваемого субстрата, расходов воздуха и раствора минеральных солей по Величине экономии ческого коэффициента использования субстрата, когго ыА рассчитывакгг с учетом концентрации фурфурола и оксиметилфурфурола в субстрате f2.

Недостатками из-вестных способов является то, что в них при расчете

экономического коэффициента исполь зования субстрата, который является основным показателем, по которому ведут, управление процессом, не учитывают инерционность процесса.

Поскольку экономический.коэффициент является основным показателем,по изменению которого управляют всем процессом выращивания микроорганиз10мов, то, следовательно, от того насколько точно oh будет отражать процесс, зависит качество управления и, как следствие этого, интенсивность процесса.

15

Известно, что время выращивания (время пребывания) б|Иомассы, например, кормовых дрожжей, составляет 4-4,5 ч. Экономический коэффициент использования субстрата (У) представляет собой

20 в установившемся режиме отношение концентрации биомассы (Ср)к разности концентраций субстрата на входе () и на выходе CCgt,) с учетом ингибирующих веществ. Подсчитанный по данным

25 одновременного измерения входных и выходных параметров он не отражает действительного течения процесса, так как измеренная на выходе биомасса является результатом поступления в

.30 аппарат субстрата на протяжент некоторого периода, предшествовавшего измерениям, длительность которого зависит от инерционности процесса. Целью изобретения является повыше ние точности управления. Цель достигается тем, что по споробу автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, включающег-1у регулирова ние концентрации подаваемого субстра та, расходов воздуха и раствора мине ральных солей по величине экономичес кого коэффициента использования субстрата, измеряют концентрацию питательного субстрата в нейтрализате, а определение величины экономического коэффициента использования субстрата осуществляют с учетом измеренной концентрации питательного субстрата. При осуществлении данного способа управления выполняют операции: перио дически измеряют концентрацию биомас сы на выходе из аппарата, концентрацию питательного субстрата на входе и вы ходе, концентрацию питательных веществ в нейтрализате, Измеренные значения концентраций СБ II Cgbix сравнивают с заданными огра ничениями, которые на каждом заводе определены технологическим регламентом и, если они не выходят за пределы ограничений, рассчитывают aKoHOMH ческий коэффициент использования суб страта V например, по формуле , v, (.1 &у г-ч -Bsix где С , С - концентрация питательного субстрата соответственно на входе в аппарат и в нейтрализате, К, - коэффициент, учитывающий концентрацию ингибирующих ве ществ в субстрате (фурфурола, оксиметилфурфурола и др.) Ср - концентрация биомас , сы на вьгходе из аппарата) С - концентрация питательного субстрата на выходе аппарата) q Oj - постоянные коэффи циенты, зависящие о инерционности процесса. Определяются конкретно для каждого производства (). Вычисленное значение сравнивают со значением предыдущего определения и в зависимости от результата сравнения изменяют концентрацию подаваемого питательного субстрата, воздуха и раствора минеральных солей. При увеличении увеличивают подачу питательного субстрата, воздуха и минеральных солей. Все перечисленные операции, кроме измерений концентраций, удобнее всего осуществлять с применением комплекса вычислительной техники. На чертеже приведена принципиальная схема устройства для осуществле-г/НИН предлагаемого способа управления.Череэ равные промежутки времени, продолжительность которых устанавливается в счетчике 1 времени, датчиками 2-5 измеряют соответственно концентрацию биомассы на выходе из аппарата, концентрацию питательных ве- ществ на входе и выходе аппарата и в нейтрализате. Измеренные величины поступают в вычислительное устройство б, где Cg- и сравниваются с заданными ограничениями,, значения которых хранятся в блоке 7 памяти. В случае,если хотя бы одна из величин выходит за пределы ограничений, сигнал поступает на- исполнительный орган 8, который перекрывает выход дрожжевой-суспензии из аппарата. При выполнении ограничений в блоке 6 производится вычисление экономического коэффициента, например, по вышеприведенной формуле и полученный результат заносится в блок 7 памяти. Вычисленное значение У сравнивается с величиной предшествующего вычисления, которое хранится в блоке 7 памяти. В случае увеличения или равенства экономического коэффициента по сравнению с предыдущим вычислением увеличивают концентрацию редуцирующих веществ, количество минеральных солей и воздуха, поступающих в аппарат. При этом из блока б соответ- . ственно в задаюище входы регуляторов 9, 10 и 11 поступают соответствующие сигналы. В случае уменьшения V по сравнению сь)у, все значения .поступающих в аппарат компонентов уменьшают до уровня предыдущего значения, при этом на регуляторы 9, 10 и 11 подают соответствующие -значения С целью сокращения объема памяти в блоке 7 хранятся только значения Vn-i г которые по истечении цикла считываются как - , Регулирование концентрации питательных веществ осуществляют контуром, состоящим из датчика 3 концентрации редуцирующих веществ, .регулятора 9 и исполнительно1;о органа 12, расположенного на линии воды, поступающей на разбавление субстрата. Регулирование количества поступакнцих в аппарат минеральных солей прогизводят контуром, состоящим из датчика 13, регулятора 10 и. исполнительного органа 14, установленного на линии минеральных солей. Регулирование расхода воздуха осуествляют контуром-, состоящим 43 дат