Способ автоматического управления периодическим процессом выращивания клеток животных в ферментаторах с мешалкой Советский патент 1989 года по МПК G05D27/00 

Изобретение относится к способам управления процессом периодического рыращивания клеток животных и может Выть использовано в биологической, Микробиологической и медицинской про Мьшшенности.

Цель изобретения - увеличение вы- Кода целевого продукта за счет повы- Щения качества управления.

При культивировании клеток живот- 1ЫХ на микроносителях по мере накопления культуры масса микроносителя увеличивается, поэтому в процессе сультивирования клеток животных с ;елью предотвращения оседания микро- юсителей оператор вручную или ступе jaTo увеличивает скорость вращения вешалки.

Исследования аэробных клеток показали, что коэффициент передачи объекта по каналу регулирования расход : оздуха - парциальное давление кис- Ьорода в 5-10 раз меньше коэффициен- |га передачи объекта по каналу регули )рования число оборотов мешалки - пар иальное давление кислорода, при |этом постоянные времени объекта jno указанным каналам регулирования |составляют 30-40 мин. I Это обстоятельство обусловливает |при изменении или переключении ско- Ьости вращения мешалки появление возмущающих воздействий на систему регулирования парциального давления кислорода, которые могут привести к резкому увеличению значения парци- ального давления кислорода и выходу за установленные пределы на длительное время. Это ухудшает условия культивирования следовательно, уменьшается выход целевого продукта. (Поэтому при изменении подачи воздуха на аэрацию заданное значение подачи воздуха необходимо определять с учетом не только текущего значения парциального давления кислорода в культуральной жидкости, но и скорости вращения мешалки, что позволяет упредить изменение парциального давления при перекогпочении скорости вращения мешалки, т.е. исключить нарушение хода процесса и увеличить выход целевого продукта.

На чертеже представлена схема устройства для регшизации предлагаемого автоматического управления процессом периодического культивирования клеток животных.

Устройство содержит ферментатор 1, датчик 2 расхода воздуха, связанный с регулятором 3 расхода воздуха на аэрацию, соединенным с исполнительным механизмом 4, датчик 5 парциального давления кислорода, связанный с регулятором 6 подачи азота, соединенным с клапаном 7 на линии подачи азота и ферментатор, и регулятором 8 парциального давления растворенного в культуральной жидкости кислорода, соединенным с сумматором 9, связанным с регулятором 3 расхода воздуха на аэрацию и регулятором-компенсатором 10 скорости вращения мешалки, соединенным с датчиком 11 скорости вращения мешалки.

Устройство работает следующим образом.

При значении парциального давле- ния кислорода вьше заданного значения при постоянной скорости вращения мешалки регулятор 6 подачи азота от- крьгоает клапан 7, установленный на линии подачи азота, и держит его открытым до тех пор, пока текущее 3Haj , чение парциального давления кислорот да не достигнет заданного значения, а регулятор 8 парциального давления кислорода вырабатьгаает управляющий сигнал, соответствующий текущему значению парциального давления кислорода от датчика 5, который поступает в в сумматор 9. В сумматор 9 от регулятора-компенсатора 10 скорости мешалки со знаком минус поступа- ет управляющее воздействие, соответствующее текущему значению скорости вращения мешалки. Результат суммирования двух управляющих воздействий от регуляторов 8 и 10 поступает с сумматора 9 в качестве задания на регулятор 3 расхода воздуха. Регулятор 3 расхода воздуха прикрывает исполнительный механизм 4, установленный на линии подачи воздуха, расход в аппарате уменьшается,

При изменении парциального давления ниже заданного значения и постоянной скорости вращения мешалки регулятор 8 вырабатьшает управляющее воздействие в соответствии с текущим значением парциального давления кислорода больше предыдущего, которое поступает в сумматор 9, куда пос-; тупает со знаком минус от регулятора-компенсатора 10 скорости вращения мешалки управляющее воздействие.

соответствующее текущему значению скорости вращения меиалки, результирующий сигнал с сумматора 9 увеличивает задание регулятору 3 расхода. Регулятор 3 приоткрьшает исполнителный механизм 4, расход воздуха увеличивается.

При переключении скорости вращения мешалки в большую сторону ре- гулятрр-компенсатор 10 вырабатьгоает управляющее воздействие, по абсолютному значению превьшгающее предыдущее, которое, поступает в сумматор 9 со знаком минус, куда поступает управляющее воздействие со знаком .плюс с регулятора 8. Результат уменьшает задание регулятора 3 расхода воздуха.

Регулятор 3 прикрьгаает исполнительный механизм 4, расход воздуха уменьшается, предотвращая резкое увеличение и выход за установленное значение парциального давления кислорода при изменении скорости враще- ния мешалки.

.

Использование предлагаемого способа автоматического управления периодическим процессом выращивания

ь1455340

клеток животных по сравнению с прототипом позволяет увеличить выход целевого продукта на 5%.

Формула изобретения

Способ автоматического управления периодическим процессом выращивания клеток животных в ферментаторах с мешалкой, предусматривающий измерение парциального давления растворенного в культуральной жидкости кислорода, изменение подачи азота в зависимости от парциального давления растворенного в культуральной жидкости кислорода и регулирование подачи воздуха на азрацшо, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта за счет повышения качества управления, измеряют расход воздуха на аэрацию и скорость вращеч ния мешалки, а регулирование подачи воздуха на аэрацию осуществляют в зависимости от измеренного значения его расхода с коррекцией в зависимости от измеренных значений скорости вращения мешалки и парциального давления растворенного в культуральной жидкости кислорода.

Изобретение относится к биологической, микробиологической и медицинской промьшшенности. .С целью увеличения выхода -целевого продукта за счет повышения качества управления измеряют расход воздуха на аэрацию датчиком 2 и через регулятор 3 управляют исполнительны г механизмом 4 на линии подачи воздуха в ферментатор 1, задание регулятору 3 корректируют по результирующему сигналу с сумматора 9, куда поступают сигналы с регулятора 8 парциального давления растворенного в культуральной жид- кости кислорода и с регулятора-компенсатора 10 скорости вращения мешалки. 1 ил. (Л