Способ определения экономического коэффициента в процессе культивирования микроорганизмов Советский патент 1987 года по МПК C12M1/36 

1128

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам автоматического определения параметров процесса биосинтеза.

Цель изобретения - повышение точ- ности определения экономического коэффициента в реальном масштабе времени.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Если из ферментера отобрать часть культуральной жидкости, то концентрация растворенньк кислорода и азота уменьшается в результате потребления их микроорганизмами. При этом скорость изменения растворенного кислорода drg /dt пропорциональна скорости потребления субстрата микроорганизмами, т.е.

drpt „ ds dt dt

(1)

а скорость изменения концентрации азота в отобранной культуральной среде пропорциональна скорости роста микроорганизмов dx/dt, т.е.

dtN

К.

dx

(2)

dt dt

где К, и К,, - коэффициенты пропорциональности.

Таким образом, экономическ ш коэффициент процесса биосинтеза следующим образом определяется из выражений (1) и (2):

dx ds

K.drN

Y . . (3)

Если скорость прокачивания культуральной среды через измерительные электроды меняют по синусоидашьному закону, то изменяется и время t, характеризующее задержку подвода куль туральной жидкости к измерительным электродам. Пусть г и г„ - минимальные значения концентрации растворенного кислорода и азота, которые показывают измерительные электроды, а г, и максимальные значения, а если полученные значения используют для опреде- леиия дифференциалов dr, и drp , то экономический коэффициент можно определить из следующего выражения:

Y : К

о, К - К..

-Oj иакс OjAmM

Пример. На ферментационной установке в ферментерах с рабочей емкостью 1,5 л непрерывным способом на .глюкозе выращивают кормовые дрожжи Candida . Температура культивирования , рН 4,6, аэрация 3,2 л/мин. Культуральную жидкость через измерительные электроды прокачивают с помощью перистальтического насоса. С помощью генератора синусоидального напряжения расхода культуральной жидкости через измерительные электроды меняют следующим образом:

QI 0,4+0,2 sin 0,45t мл/с .

Концентрацию растворенного кислорода измеряют с помощью электрода растворенного кислорода (EIL 15-114)

Концентрация рН культуральной среды измеряют с помощью электрода рН Ingold.

Информацию о концентрации растворенного кислорода в среде и кислотности среды через интерфейс подают на микро-ЭВМ. Экономический коэффициент определяют предлагаемым способом, заранее методом наименьших квадратов определив коэффициент пропорциональности для данного процесса (коэффициент К для данного процесса К 0,71). Так как источником азота в среде является сульфат аммония, то при усвоении Ш среда подкисляется и изменение значе- |ния кислотности среды рН используется как значение, пропорциональное изменению концентрации азота в среде . г . .

Таким образом, для определения экономического коэффициента в реальном времени используют выражение

0,71

jt г (J jnijjojs 2 2

45

OjMviH О ллакс

Чцпн NMOIKC Ог)Иин

-Ог/иоУс

значения кислотности среды и концентрации кислорода при минимальной и максимальной скоростях прокачивания

0 культуральной среды через измерительные электроды по закону Qi, 0,4 -(- + 0,2 sin 0,45 t мл/с.

Исследуют состояния культуры при разных переходных режимах в тече5 ние 60 ч. В результате реализации предлагаемого способа обеспечивается повышение точности определения экономического коэффициента по сравнению с известным на 22%. Кроме того.

312882024

предлагаемый способ позволяет опреде-концентраций растворенных кислорода

лить экономический коэффициент си азота а экономрмеский коэффищтент

среднеквадратической погрешностьюопределяют из следующего выражения: &Y 0,02 . Формула изобретения 5. Y K -- -tt---.-u4n

OjWHH

Способ определения экономического

коэффициента в процессе культивиро-где хмакс

вания микроорганизмов, отличаю- омокс о мии максимальные и щ и и с я тем, что, с целью повыше- JQминимальные знания точности его определения в реаль-чения концёнтраном масштабе времени, изменяют ско-ции раствореннорость прокачивания культуральной ере-го азота и кисды через измерительные электроды полорода:

синусоидальному закону и измеряют f5К - коэффициент промаксимальное и минимальное значенияпорциональности.

Изобретение относится к биоинженерии и направлено на повьшение точности определения экономического коэффициента в реальном масштабе времени. Способ заключается в изменении скорости прокачки культуральной среды через измерительные электроды растворенных кислорода и азота по синусоидальному закону, измерении максимальных и минимальных значений растворенных кислорода и азота и расчете экономического коэффициента по следующей формуле: у . где г„„ - Нмахс Oiwaicc 0,акс OjMKH И Гп Имахс -Oiwanc OjJHKH максимальные и минимальные значения концентраций растворенных азота и кислорода; К - коэффициент пропорциональности. (Л 0 с