Система автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов в аппарате Советский патент 1989 года по МПК C12Q3/00 G05D27/00 

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано для автоматического управления аэробными процессами ферментации.

Цель изобретения - увеличение выхода продукта.

На чертеже представлена функционапь ная схема системы автоматического

управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов.

Система содержит аппарат 1, в котором осуществляется выращивание микроорганизмов, имеющий трубопровод 2 подачи воздуха в аппарат и трубопровод 3 отвода отработанных газов, измеритель 4 и регулятор 5 расхода возду :а в аппарат, блок 6 задержки, узел измерения разности- концентрации кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, состоящий из пневматического блока 7 задержки и датчика 8 разности концентрадий, 6jioK 9 определения количества потребляемого кислорода, блок 10 дифференцирования, корректирующий регулятор И и исполнительное устройство 12, установленное на линии подачи воздуха в аппарат. Пневматический блок 7 задержки представляет собой пневматическую RC-цепочку, состоящую из последовательно соединенных дросселя 1J

и емкости 14.

Выход корректирующего регулятора

11 соединен с входом Задание регулятора 5 расхода воздуха, с входом Переменная которого соединен выход блока 6 задержки.

35

Предлагаемая система может быть реализована на стандартных, элементах

и устройствах

Система работает следующим ибразом.

Воздух,-подаваемый на вход аппарат та 1, по импульсному-трубопроводу подается на вход пневматического блока 7 задержки, в котором задерживается на время, соответствующее времени запаздывания изменения состава отработанных газов на выходе аппарата по отношению .к изменению состава воздуха на входе. Из блока 7 воздух поступает для анализа на один из входов датчика В разности концентраций и омывает один из его электродов. Отработанный газ с выхода аппарата, подаваемый по импульсному трубопроводу на другой вход датчика 8, омывает другой электрод электрохимической ячейки датчика. Датчик 8 вырабатывает сигнал, пропорциональный разности концентраций кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, который подается на один из входов блока 9 определения количества потребляемого кислорода. На второй вход последнего подается сигнал через блок 6 задержки с выхода измерителя 4 расхода воздуха, сигнал которого пропорционален значению расхода воздуха на аппарат и соответствующему составу отработанных газон на выходе из аппарата в данный момент времени. На выходе блока 9 .вырабатывается сигнал в соответствии с законом

Bbif- 2 ,

3

где Igbi, , IB,. . ifixj.- эначе.мя выходного и вход- laix сигналов постоянного тока.

Так как - сигнал, поступающий с выхода датчика 8 и пропорциональный разности концентраций кислорода во входящем воздухе С и отработанных газах Cj, а IBK, сигнал, поступающий с выхода измерителя 4 расхода воздуха через блок 6 задержки и пропорциональный значению расхода воздуха Qg в аппарат, то выходной сигнал блока 9 пропорционален произведению расхода воздуха на разность концентраций кислорода

ВЫк

K.QjCC,- Cj).

Этот сигнал подается на вход блока 10 дифференцирования, с выхода которого сигнал, соответствующий скорости измерения количества потребляемого кислорода, поступает на вход корректирующего регулятора 11. Если количество потребляемого кислорода постоянно, скорость его изменения равна нулю, на выходе корректирующего регулятора 11 сигнал не изменяется, если же скорость изменения количества потребляемого кисло-; рода не равна нулю,то сигнал на выходе регулятора 11 изменяется и,поступая на вход регулятора 5 расхода воздуха, изменяет ему задание, последний сравнивает полученный сигнал задания от корректирующего регулятора 11 с

Система автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов в аппарате, имеющем трубопроводы подачи воздуха в аппарат и отвода отработанных газов, со- держа1чая измеритель и регулятор расхода воздуха на аэрацию, узел измере

25 ния разности концентраций компонента во входящем воздухе и отработанны газах, блок дифференцирования и корректирующий регулятор, отличающаяся тем, что, с целью увели

30 чения выхода продукта за счет повыше ния точности управления, она снабжен блоком определения количества потреб ляемого кислорода и блоком задержки, при этом вход последнего соединен с выходом измерителя расхода воздуха, а выход подключен к входу Переменная регулятора расхода и к одному из входов блока определения количест ва потребляемого кислорода, выход ко

36

сигналом, поступагашм на вход Пере-торого связан с входом блока диффеменная с выхода блока 6 задержки, и вырабатывает командньш сигнал на исполнительное устройство 12, которое изменяет подачу воздуха до тех пор, пока сигнал задания регулятору 5, поступающий от корректирующего регулятора 11, не перестанет изменяться. Это произойдет тогда, когда скорость изменения количества потребляемого кислорода станет равной нулю,

ренцирования, при этом узел измерения разности концентраций компонента во входящем воздухе и отработанных газах состоит из пневматического g блока задержки и датчика разности

концентраций, причем вход пневматиче кого блока задержки соединен с трубо проводом подачи воздуха в аппарат, выход - с одним из входов датчика р ности концентраций, другой вход комого кислорода станет равпии ,ности концентрации, Apyiu« w т.ео когда будут удовлетворены потреб-° торого соединен с трубопроводом отности микроорганизмов в кислороде,работанных газов, а выход датчика

IV. .«мч«ч - «rt , очтп яттмй пппключен к

При реализации предлагаемой систе

мы обеспечивается более высокая точность поддержания расхода воздуха

разности концентраций подключен другому входу блока определения кол чества потребляемого кислорода.

Л856

па значении, соотнетстпующем Мг-жси- мапьной интенсивности дыхания микроорганизмов, за счет использования в управлении прямого показателя интенсивности дыхания - количества потребляемого кислорода, за счет повышения качества информации и упрощения узла измерения разности кога1ентраций 1Q кислорода на входе и выходе аппарата. Повышение точности поддержа шя экстремума по интенсивности дыхания микроорганизмов ведет к увеличению выхода продукта.

15

Формула изобретения

0

Система автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов в аппарате, имеющем трубопроводы подачи воздуха в аппарат и отвода отработанных газов, со- держа1чая измеритель и регулятор расхода воздуха на аэрацию, узел измере5 ния разности концентраций компонента во входящем воздухе и отработанных газах, блок дифференцирования и корректирующий регулятор, отличающаяся тем, что, с целью увели0 чения выхода продукта за счет повышения точности управления, она снабжена блоком определения количества потребляемого кислорода и блоком задержки, при этом вход последнего соединен с выходом измерителя расхода воздуха, а выход подключен к входу Переменная регулятора расхода и к одному из входов блока определения количества потребляемого кислорода, выход ко6

торого связан с входом блока дифференцирования, при этом узел измерения разности концентраций компонента во входящем воздухе и отработанных газах состоит из пневматического g блока задержки и датчика разности

концентраций, причем вход пневматического блока задержки соединен с трубопроводом подачи воздуха в аппарат, а выход - с одним из входов датчика разности концентраций, другой вход коности концентрации, Apyiu« w ° торого соединен с трубопроводом отработанных газов, а выход датчика

, очтп яттмй пппключен к

разности концентраций подключен другому входу блока определения количества потребляемого кислорода.

Изобретение относится к микробиологической про№гашенности. Изобретение направлено на увеличение выхода продукта за счет повьшения точности управления. Система автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов включает измеритель 4 и регулятор 5 расхода воздуха в аппарат 1, блок 6