Система автоматического управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов Советский патент 1985 года по МПК C12Q3/00 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для автоматического управления периоди.ческим процессом вьфащивания биомассы микроорганизмов.

Цель изобретения - повышение выхода биомассы.

На чертеже представлена блок-схема системы автоматического управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов.

Система автоматического управления содержит ферментер 1, контур регулирования рН среды, включаняций датчик 2 рН, регулятор 3 рН и исполнительный механизм 4, установленный на линии подачи титрунщего агента, контур регулирования температуры среды в ферментере 1, включакщий датчик 5 температуры, подключенный к переменному входу регулятора 6 температ уры, выход последнего связан с исполнительными механизмами 7 и 8, установленню и соответственно на линиях подачи охлаждающего и подогреваклцего агентов. Система содержит также датчики 9-11 соответственно расхода титрукицего агента, расхода воздуха на азрацию и концентрации кислорода в выходящих газах, блок 12 определения расхода использованного кислорода, блок 13 Определения экономического коэффициента и экстремальный регулятор 14.

Датчики 10 и 11 соответственно расхода воздуха на аэрацию и концентрацию кислорода в выходящих газах подключены к блоку 12 определения расхода использованного кислорода, выход которого подключен к блоку 13 определения экономического коэффициента, соединенного также с датчиком 9 расхода титрующего агента, а выход блока 13 определения экономического коэффициента через экстремальный регулятор 14 подключен к задающему входу регулятора 6 температуры.

Система автоматического управления периодическими процессом культивирования микроорганизмов работает следунмцим образом

В ферментере 1 осуществляется процесс периодического культивирования микроорганизмов. Ч игнал датчика 2 рН поступает на регулятор 3 рН, который вырабатывает непрерывный управляющий сигнал для исполнительного механизма 4, изменяющего расход

титрующего агента и поддерживающего, таким образом, рН среды на заданном значении. Сигнал датчика 5 температуры поступает на переменный BXO;J регулятора 6 температуры, на задающий вход последнего поступает сигнал от экстремального регулятора 14. Регулятор 6 температуры сравнивает эти сигналы и вырабатывает управляющий

сигнал для исполнительных механизмов 7 и 8, изменякицих расходы соответственно охлаждающего и подогревающего агентов и изменяющих температуру cffды до значения, соответствукицего

заданному экстремальным регулятором 14. В то же время сигналы датчика 10 расхода воздуха на аэрацию и датчика 11 концентрации кислорода в выходящих газах поступают на блок

12 определения расхода использованного кислорода. В блоке 12 расход использован1 ого кислорода определяется по формуле

02 - wjA Og)

где Q

-расход использованного

02 кислорода;

-расход воздуха на аэра603цию; .

0 GO gQj,- концентрация кислорода

в воздухе (величина постоянная);

С о - концентра1щя кислорода в выходящих газах.

Сигналы датчика 9 расхода титрующего агента и блока 12 определения расхода использованного кислорода поступают на блок 13 определения 0 экономического коэффициента, определяемого по формуле

Y K§ Q02

5 где Y - экономический коэффициент; QHJ - расход использованного азота;/ QO использованного кис лор ода-,

0 К - коэффициент пропорциональности.

Из блока 13 сигнал, отражающий текущее значение экономического коэффициента, поступает на вход 5 экстремального регулятора 14. Экстремальный регулятор на основе, поступившей информации вырабатьгеает дискретно-постоянный управлякмций 3 сигнал, служащий заданием регулятору 6 температуры, таким образом, чтобы изменение температуры приводило к поддержанию экстремального значения экономического коэффициента: если предьщущая коррекция управляюще го сигнала на вькоде экстремального регулятора привела к увеличению сигнала на его входе, последующая коррекция уровня управляющего сигнала экстремальным регулятором осу71ществляется в том же направлении, что и предьщущая и наоборот. Результаты экспериментальных исследований предлагаемой системы при управлении периодическим процессом выращивания культуры Candida utilis показали ее работоспособность и эффективность. В результате управления температурой при помощи данной системы получено увеличение биомассы на 3,5-4%.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, со.ц ржащая датчики расхода титрующего агента, расхода воздуха на аэрацию Ы контуры регулирования температуры JJJ рН среды, включающие соответственно датчик измеряемого параметра, регулятор и исполнительный механизм, отличающаяся тем, что, с делью повьшения выхода биомассы, она снабжена датчиком концентрации кислорода в выходящих газах, блоком определения расхода использованного кислорода, блоком определения экономического коэффициента и экстремальным регулятором, при этом входы блока определения экономического коэффициента соединены с датчиком расхода титрующего агента и блоком определения расхода использованного С кислорода, входы последнего соединены с датчиком расхода воздуха на (Л аэрацию и с датчиком концентрации кислорода в выходящих газах, а выход блока определения экономического коэффициента соединен через экстремальный регулятор с задающим входом регулятора контура регулирования температуры. :о со

Воздук

ИоЛкреввющм