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

ел сд

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к системам автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, и может быть использовано при производстве кормовых дрожжей.

Целью изобретения является снижение расхода подаваемого субстрата.

При непрерывном культивировании микроорганизмов дробное введение субстрата позврляет синхронизировать процесс биосинтеза и более рационально использовать субстрат, что увеличивает экономичность процесса.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления циклическим процессом непрерывного Культивирования микроорганизмов (показан только контур регулирования дробной подачи субстрата в ферментер и не показаны контуры регулирования подачи питательных солей, температуры, рН и рО, культуральной среды).

Система состоит из ферментера 1, контура регулирования дробной подачи субстрата, включающего датчик 2 расхода подаваемого субстрата, связанный через интегратор 3 расхода подаваемой дозы, и блок 4 сравнения с исполнительным механизмом 5, установленным на линии подачи субстрата в ферментер, и задатчик 6 дозы субстрата, подключенный к блоку 4 сравнения, последовательно соединенных датчика-7 скорости потребления кислорода, дополнительного интегратора 8, экстремального регулятора 9, блока 10 сравнения и блока 11 синхронизации, при этом датчик 7 скорости потребления кислорода подключен к входу блока 10 сравнения, выход которого соединен с исполнительным механизмом 5, а выход блока 11 синхронизации подключен к дополнительному интегратору 8.

Система работает следующим образом.

По сигналу блока 10 сравнения открывается исполнительньй механизм 5, установленный на линии подачи субстрата в ферментере 1, и доза субстрата с заранее установленной скоростью подается на ферментер 1. Расход подаваемой дозы измеряется датчиком 2j сигнал которого подается на интегратор 3 расхода. Сигнал с выхода интегратора 3, пропорциональньш количест

0

5

0

5

0

5

0

5

ву подаваемого субстрата, подается ,на блок 4 сравнения, в котором сравнивается с сигналом задатчика 6 дозы субстрата. Когда входные сигналы равны, блок 4 сравнения формирует управляющий сигнал, по которому закрывается исполнительный механизм 5 и осуществляется сброс интегратора 3. Величина дозы подаваемого субстрата задается задатчиком 6 и равна количеству субстрата, который потребляется микроорганизмами в течение однор генерации, во время стационарньрс оптимальных условий культивирования.

Датчиком 7 измеряется скорость потребления кислорода микроорганизмами. Сигнал с датчика 7 подается на дополнительный интегратор 8, в котором подсчитывается количество кислорода, потребляемого микроорганизмами за заданный период времени. Сигнал с выхода дополнительного интегратора 8, пропорциональный количеству прироста биомассы, подается на экстремальньй регулятор 9, который управляет работой блока 10 сравнения. В последнем сравнивается сигнал текущей скорости потребления кислорода, который поступает от датчика 7, с сигналом задания минимальной скорости потребления кислорода. При завершении утилизации поданной дозы субстрата сигнал скорости потребления кислорода микроорганизмами уменьшается и, когда оба входные сигналы сравняются, блок 10 сравнения формирует управляющий сигнал, который подается на исполнительный механизм 5 и на блок 11 синхронизации. По этому сигналу открывается исполнительный механизм 5, установленный на линии подачи субстрата, и начинается подача новой дозы, а блок 11 синхронизации управляет работой дополнительного интегратора 8 и задает период интегрирования. После завершения периода интегрирования блок 11 синхронизации формирует сигнал, по которому сигнал интегральной суммы с выхода дополни-, тельного интегратора 8 подается на экстремальный регулятор 9 и осуществляется сброс этого интегратора. Экст- ремальньш регулятор 9 осуществляет .поиск максимальной экономичности процесса путем коррекции сигнала зада- -ния минимальной скорости потребления кислорода микроорганизмами.

3144255

Предлагаемая система обеспечивает рациональный режим дробной подачи субстрата, а также за счет синхронизации процесса биосинтеза дробной подачей субстрата более рационально потребляется субстрат, и экономичность процесса увеличивается в среднем на 7,5% по сравнению с известной.

Формула изобретения

10

Система автоматического управления циклическим процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, содержащая контур регулирования пода- 15 чи питательного субстрата в ферментер, включающий датчик расхода питательного субстрата и исполнительньш механизм, установленный на линии подачи субстрата в ферментер, блок синхронизации, JQ интегратор и экстремальный регулятор, отличающаяся тем, что,

с: целью снижения расхода подаваемого субстрата, она снабжена датчиком ско

0

5

1 . -

рости потребления кислорода, дополнительным интегратором, задатчиком дозы подаваемого.субстрата и двумя блоками сравнения, входы первого из которых соединены с дополнительным интегратором и задатчиком дозы подаваемого субстрата, выходы подключены к исполнительному механизму, установленному на линии подачи субстрата, и дополнительному интегратору, а датчик скорости потребления кислорода, интегратор, экстремальный регулятор и второй блок сравнения соединены последовательно, при этом второй блок сравнения подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи субстрата, и блоку синхрони зации, выход последнего соединен с интегратором, причем второй.выход датчика скорости потребления кислорода связан с вторым блоком сравнения, а датчик расхода питательного субстрата соединен с интегратором.

Изобретение относится к система управления биотехнологическими процессами и может быть использовано на предприятиях микробиологической промышленности, использующих непрерывный технологический процесс микробиологического синтеза целевого продукта. Целью изобретения является снижение расхода подаваемого субстрата. Система содержит контур регулирования дробной подачи субстрата и технические средства для определения количества кислорода, потребряемого для микробиологического синтеза целевого продукта. По количеству потребленного кислорода при заранее, известном количестве потребляемого субстрата судят об экономичности процесса. Подачу субстрата в ферментер осуществляют дискретными дозами, при зтом в реальном масштабе времени посредством экстремального регулятора осуществляют поиск максимальной экономичности процесса путем управления , частотой подаваемых доз. За счет синхронизации процесса биосинтеза микроорганизмов дробной подачей субстрата более рационально потребляется субстрат и увеличивается эконом{1чность процесса. 1 ил. с (О (Л

CyScmpa/n