Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов Советский патент 1988 года по МПК C12Q3/00 

культуральной среде, выходы блоков 11 и 12 деления соединены с блоком 13 определения экономического коэффициента, а входы управляющего блока 15 связаны с блоком 14 сравнения и вторым блоком 12 деления,а второй выход подключен к исполнительному механизму, установленному на линии отбора культуральной среды. Причем программный блок 16 соединен с за- датчиком 18 максимального значения экономического коэффициента и исполнительными механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды. 1 ил.

Изобретение относится к микробиологической промыпленности, а именно к автоматическому управлению процессом периодического культивирования микроорганизмов. Цель изобретения - экономия питательного субстрата за счет улучшения качества управления. Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов, состоящая из контуров стабилизации температуры, аэрации и кислотности куль- туральной среды, соединенных между ffjfMHK собой блоков 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим, датчиков 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступакнцем субстрате и в культуральной среде, исполнительных механизмов с регулирующими органами 22-24, установленных на линии подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, снабжена блоками 11 и 12 деления, связанными между собой программным 16 и управляющим 15 блоками, задатчиками 18 и 17 максимального значения экономического коэффициента и концентрации биомассы засева. Выход последнего соединен с входом одного из блоков 11 деления, второй вход Которого соединен с датчиком 7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам 5, 6 концентрации редуцирующих веществ в постзшакицем субстрате и ufnpoffOffKffffaa гам « (Л со о: 4 О оо

1

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к автоматическому управлению процессом периодического культивирования микроорганизмов.

Цель изобретения - экономия питательного субстрата за счет улучшения качества управления.

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов.

Система содержит аппарат 1 для культивирования микроорганизмов, датчики 2-7 соответственно температуры и кислотности культуральной среды,, расхода воздуха на аэрацию, концентрации редуцирующих веществ в субстрате и культуральной среде, концент1за- ции биомассы в культуральной среде, регуляторы 8-10, блоки 11-16 деления определения экономического коэффициента, сравнения предьщущего значения экономического коэффициента с последующим, управляющий и программный, задатчики 17 и 18 концентрации биомассы засева и значения максимально возможного экономического коэффициента, исполнительные механизмы с регулирующими органами 19-24, располо- женные соответственно на линиях подачи охлаждающей и аммиачной воды, воздуха на аэрацию, субстрата, минеральных солей и линии слива культуральной среды из 1 .

Блоки 13 и 14 определения экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим соединением между собой, при этом вы:ход задатчика 17 концентрации биомассы

0 5

40

5

засева связан с входом одного из блоков 11 деления, второй вход которого соединен с датчиком 7 концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока 12 деления подключены к датчикам 5 и 6 концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и культуральной среде, выходы блоков 11 и 12 деления соединены с блоком 13 определения экономического коэффициента, а входы управляющего блока 15 связаны с блоком 14 сравнения и вторым блоком 12 деления, второй выход подключен к исполнительному механизму, установленному на линии отбора культуральнбй среды, причем программный блок 16 соединен с задат- чиком 18 максимального значения экономического коэффициента и исполнительными механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, а программный блок связан- с управляющим блоком. .

Система работает следующим образом.

Сигнал от датчика 7 концентрации биомассы в культуральной жидкости поступает на вход одного из блоков 11 деления, на второй вход которого поступает значение концентрации засева с задатчика 17. Вычисленное значение разности концентраций поступает на один из входов блока 13 определения экономического коэффициента.

От датчика 5 концентрации редуцирующих веществ в субстрате в начале каждого периода сигнал поступает на второй блок 12 деления, где сравнивается со значением концентрации редуцирующих веществ в культуральной

Среде, значение которой в блок 12 поступает от датчика 6, В начале каждого периода эти значения должны

быть равны. В дальнейшем на блок 12

поступает только значение концентрации редуцирующих веществ в культу- ральной среде от датчика 6. Это значение поступает из блока 12 на второй вход блока 13, где происходит вычис- ление экономического коэффициента по выражению

Y р г

Ь J -и 4

где С и С - концентрация биомассы в культуральной среде и концентрация биомассы засева, соответственно Cj и С - концентрация редуцирующих веществ в субстрате и культуральной жидкости, соответственно. Сигнал, пропорциональный вычисленному значению экономического коэффициента, поступает на блок 14 сравне- ния, на второй вход которого поступает сигнал,.пропорциональный максимально возможному значению экономического коэффициента для данной расы микроорганизмов с задатчика 18. В блоке 14 сравнения происходит сравнение вычисленного значения экономического коэффициента с предыдущим значением и с максимально возможным его значением с одновременным запоминанием

вычисленного значения экономического коэффициента.

Если вычисленное значение экономического коэффициента больше предыдущего значения и меньше максимального возможного, то на выходе блока.14 сравнения имеется ноль. Если вычисленное значение экономического коэффициента становится равным максимальному возможному значению, что харак- теризует достигнутую экономичность процесса культивирования микроорганизмов, то на выходе блока 14 сравнения имеется единица, сигнал с блока

14сравнения через управляющий блок

15включает программный блок 16 на вьшолнение следующих операций: отбора определенной части культуральной среды из аппарата с помощью исполнительного механизма с регулирующим ор- ганом 24, расположенного на линии слива культуральной среды, подачу субстрата и минеральных солей с помощью исполнительных механизмов с регулирующими органами 22 и 23, расположенных на линиях подачи в аппарат питательного субстрата и минеральных солей. Причем выполнение этих операций может произойти раньше по времени, предписанного технологическим регламентом.

Если концентрация редуцирующ1те веществ в культуральной среде, измеряемая датчиком 6 концентрации, сигнал с которого поступает на блок 12 деления, становится близкой к нулю или меньше некоторого наперед заданного значения, что характеризует полное использование редуцирующих веществ в культуральной среде, то с второго выхода блока 12 деления сигнал поступает на управляющий блок 15, минуя блок 13 определения экономического коэффициента,так как нет смысла его вычислять, ибо экономический коэффициент в этом случае теряет свой смысл. Управляющий блок 15 включает программный блок 16 на вычисление со- ответствукяцих операций: подачу питательного субстрата и минеральных солей, не ожидая времени, предписанного технологическим регламентом, и одновременно сигнал поступает на испол- нительньй механизм с регулирующим органом 24 на досрочный отбор части культуральной среды из аппарата 1.

Периодичность и частота определения экономического коэффициента в блоке 13 определения экономического коэффициента и включение задатчика 18 максимально возможного значения экономического коэффициента осуществляется от программного блока 16.

Изобретение позволяет экономить расход питательного субстрата за счет быстродействия системы на отсутствие редуцирующих веществ в культуральной среде, уменьшения колебательности переходного процесса и периода угне- тейного состояния микроорганизмов.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом периодического культивирования микроорганизмов, содержащая контуры стабилизации температуры, аэрации и кислотности культуральной среды, включающие соответственно датчик измеряемого параметра, регулятор и исполнительный механизм, соединен- Hbie между собой блоки определения

экономического коэффициента и сравнения предшествующего значения экономического коэффициента с последующим,, датчики концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и в культуральной среде, исполнительные механизмы, установленные на линии подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды, отличающаяся тем, что, с целью экономии питательного субстрата за счет улучшения качества управления, она снабжена блоками

деления, связанными между собой прог- 15 Ральной среды, причём программный

раммным и управляющим блоками, задат- чиками максимального значения экономического коэффициента и концентрации биомассы засева, выход последнего соединен с первым входом одного из блоков дел1вния, второй вход кото-

рого соединен с датчиком концентрации биомассы в культуральной среде, входы другого блока деления подключены к датчикам концентрации редуцирующих веществ в поступающем субстрате и культуральной среде, выходы блоков деления соединены с блоком определения экономического коэффицие нта, а входы управляющего блока связаны с блоком сравнения и вторым блоком деления, второй выход которого подключен к исполнительному механизму, установленному на линии отбора культу

блок соединен с задатчиком максимального значения экономического коэффициента и исполнительньши механизмами подачи питательного субстрата, минеральных солей и отбора культуральной среды.