Способ автоматического определения скорости выделения углекислого газа из ферментера Советский патент 1988 года по МПК C12M1/34 

со

00

ю

00

4

Од

10

15

25

1 1382846

Изобретение относится к микробиоогической промьшшенности и может быть использовано на предприятиях икробиологической и спиртовой проышленности, например при производстве кормовых .

Цель изобретения - повышение точности определения скорости выделения углекислого газа из ферментера.

Способ определения скорости выде-, Ленин углекислого газа из ферментера заключается в следуюшем,

Скорость выделения углекислого газа из ферментера характеризует ход технологического процесса как в биотекнологических процессах синтеза биомассы, так и в биотехнологических процессах синтеза продукта. Таким образом, надо иметь возможность из- 20 мерять скорость выделения углекислого газа из ферментера по ходу процесса культивирования микроорганизмов. При насыщении культуральной среды растворенным углекислым газом его концентра1щя становится постоянной и дифференцирование данного сигнала дает ошибочньш результат скорости выделения углекислого газа в ферментере, так как скорость выделения углекислого газа из ферментера равна нулю, что не соответствует действительности .

При насыщении культуральной среды растворенным углекислым газ ом измерение скорости выделения углекислого газа из ферментера проводится следующим образом.

Из ферментера отбирается культу- ральная среда в измерительную ячейку, в которой насыщенная растворенным углекислым газом культуральная среда разбавляется до заданного значения растворенного углекислого газа, и осуществляется фиксирование момента времени и разбавления. Во время роста и жизнедеятельности микроорганизмов в измерительной ячейке выделяющийся углекислый газ растворяется в культуральной среде, находящейся в измерительной ячейке, и концентрация растворенного углекислого газа меняется до насьпцения. Изменение концентрации растворенного углекислого газа в измерительной ячейке измеряется электродом растворенного углекислого газа, и путем дифференцирования полученных значений определяется производная концентрации растворенного углекис30

35

40

45

50

55

ло л ср

к пр го ну м ко ло

г кл р вр

ур

гд

ку в в к н л

л

0

5

0

лого газа, соответствующая определенному значению скорости выделения углекислого газа в культуральной среде.

При достижении насьпцения культуральной среды в измерительной ячейке растворенным углекислым газом производная концентрация растворенного углекислого газа становится равна нулю и осуществляется фиксация момента времени, когда производная концентрации растворенного углекислого газа принимает данное значение.

Скорость вьщеления углекислого газа Q coj характеризуется углом наклона с производной концентрации растворенного углекислого газа во времени dCcQ /dt, и определяется по

уравнению.

5

0

0

5

0

5

0

5

QCO, где С

K(t,- t.) Kdt,

dt

CO,

t t. концентрация растворенного углекислого газа в культуральной среде в измерительной ячейке; время разбавления культуральной среды в измерительной ячейке; время насыщениярастворенным углекислым газом культуральной среды в измерительной ячейке.

Таким образом, осуществляют отбор культуральной среды из ферментера в измерительную ячейку, разбавление водой до заданного значения растворенного углекислого газа в отобранной культуральной среде и измерение интервала времени от момента разбавле-- ния водой культуральной среды до ее насьицения растворенным углекислым газом по концентрации растворенного углекислого газа, а определение скорости выделения углекислого газа в культуральной среде из ферментера осуществляют по измеренному интервалу времени.

На фиг.1 изображен график изменения концентрации растворенного СО Q во времени; на фиг.2 - измерительная ячейка.

Измерительная ячейка состоит из кюветы 1, в которую отбирается культуральная среда из ферментера, электрода 2 измерения растворенного углекислого газа, помещенного в кювету, дозирующего устройства 3 воды для

разбавления культуральной среды в кювете, блока 4 дифференцирования и блока 5 измерения интервала времени. Измерительная ячейка работает следу- ющим образом.

В кювету из ферментера отбирается культуральная среда и из дозирующего устройства 3 воды для разбавления культуральной среды в кювете вода поступает в кювету. В то же время сигнал от дозирующего устройства 3 поступает на блок 5 измерения интервала времени и фиксируется момент времени t,. Так как после разбавле- ния культуральная среда в кювете 1 измерительной ячейки не насыщена растворенным углекислым г азом, ввделяющийся углекислый газ в результате роста и жизнедеятельности микроорганизмов в кювете растворяется в культуральной среде, и изменение концентрации растворенного углекислого газа в кювете измеряется электродом 2 растворенного углекислого газа, сигнал которого подается на блок 4 дифференцирования, в котором путем численного дифференцирования определяется скорость выделения углекислого газа в кювете Q PQ о Сигнал от блока 4 дифференци- рования подается на блок 5 измерения интервала времени. Когда культуральная среда в кювете измерительной ячейки насыщается растворенным углекислым газом, т.е. концентрация растворенного углекислого газа становится постоянной величиной, выходной сигнал блока 4 дифференцирования становится равным нулю, и блок 5 измерения интервала времени фиксирует момент времени t и определяется интервал времени /it t - t. Для последующих измерений скорости выделения углекислого газа в ферментере берутся новые пробы и описанные операции повторяются. Формула изобретен и я

Сйособ автоматического определени скорости выделения углекислого газа из ферментера, предусматривающий измерение концентрации растворенного углекислого газа и отбор культураль- ной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости выделения углекислого газа, дополнительно разбавляют, отобранную культуральную среду водой до заданного значения раство- ренного углекислого газа в отобранно культуральной среде, измеряют интервал времени от момента разбавления водой культуральной среды до ее насыщения растворенным углекислым газом по концентрации растворенного углекислого газа, а определение скорости выделения углекислого газа из ферментера осуществляют по измеренному интервалу времени.

i-Cffj наслиц.

Q

CO-,

Изобретение относится к микробиологии о Пель изобретения - повышение точности определения скорости выделения углекислого газа из ферментера. Данный способ предусматривает отбор культуральной среды из ферментера в измерительную ячейку малой емкости, разбавление водой до определенного значения растворенного углекислого газа в измерительной ячей-, ке, а скорость выделения углекислого газа в измерительной ячейке, а скорость выделения углекислого газа оп-. ределяют измерением интервала времени, через который культуральная среда в измерительной ячейке опять насыщается растворенным углекислым газом. 2 ил. Ф (Л

СЮ

Фиг. 2

Фиг.1