Система автоматического управления полупериодическим процессом культивирования микроорганизмов Советский патент 1989 года по МПК C12Q3/00 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях микробиологической промышленности, например, при производстве биомассы микроорганизмов Pseudomonas putida.

Цель изобретения - повышение выхода биомассы за счет учета физиоло-

гических свойств роста микроорганизмов .

Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе культивирования микроорганизмов расхода титрующего агента во время ферментации Q,,, пропорционален скорости роста микроорганизмов JK X. Поддерживая экстремальную величину самым обеспе3147

чивается экстремальное значение |UX. Однако, часть субстрата, поступающего в ферментер, идет для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов X, Необходимо при управлении учитывать эту величину,.

При помощи экстремального регулятора можно подпитку субстратом осуществлять таким образом, что рас- ход титрующего агента принимал экстремальное значение в виде максимума. путем осуществления подпитки субстратом с учетом концентрации биомассы н ферментере, это добивается соединени- ем задающего входа регулятора расхо-г да с блоком суммирования сигналов, поступающих от датчика концентрации микроорганизмов и выхода экстремального регулятора, вход которого под- ключен к датчику расхода титрующего агента.

На чертеже изображена система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов.

Система содержит контур регулирования рН среды в ферментере Л, состоящей из датчика 2 рН, соединенного с регулятором 3 рН, выход последнего связан с исполнительным меха- низмом 4,. установленным на линии подачи титрующего агента, контур регулирования подачи подпитьшающего субстрата, состоящий из датчика 5 ра.схода, соединенного с регулятором 6 расхода, выход последнего соединен с исполнительным механизмом 7, установленным на линии подачи подпитьюаю щего субстрата, датчик 8 расхода титрующего агента, установленный на ли- НИИ подачи .титрующего агента, соединен с входом экстремального регулятора 9, сумматор 10, соединенный с блоком 11 определения концентрации микроорганизмов и выходом экстремаль ного регулятора 9, а выход сумматора 10 соединен с задающими входом регулятора 6 расхода подпитывающего субстрата.

Управление полупериодическим процессом осуществляется следующим образом,

В ферментере 1 происходит проц.есс полупериодического культивирования микроорганизмов„ Сигнал с датчика 2 рН поступает на регулятор 3 .рН, который вырабатывает управляющий сиг-, нал для исполнительного механизма 4, изменяющего расход титрующего аген

та и поддерживающего, таким образом, рН среды на заданном значении. Сигнал с датчика 5 расхода подпитывающего субстрата поступает на вход регулятора 6 расхода, на задающий вход последнего поступает сигнал от сумма- тора 10. Регулятор 6 сравнивает эти сигналы и вырабатывает управляющий- сигнал для исполнительного механизма 7, изменяющего расход подпитывающего субстрата до значения, соответствующего заданному, В то же время сигнал от датчика 8 расхода титрующего агента, отражающий скорость роста микроорганизмов, поступает на . вход экстремального регулятора 9, Последний на основе поступающей информации вырабатьшает сигнал управления, служащий заданием регулятору 6 расхода и поступающий на задающий вход регулятора 6 расхода посредством сумматора 10. Управление осуществляется таким образом, .чтобы изменение расхода подпитывающего .субстрата приводило-к поддержанию максимального значения скорости роста микроорганизмов, причем подача субстрата корректируется по сигналу, поступающему от блока 11 определения концент рации микроорганизмов, представляющего собой датчик измерения оптической плотности среды или для цветоне- проницаемости сред флуоресценцорньй датчик. Экстремальное значение ско- ро сти роста микроорганизмов в виде максимума достигается таким образом. Если предыдущая коррекция управляющего сигнала на выходе экстремального регулятора 9 приводит к увеличению сигнала на его входе, то последующая коррекция уровня управляющего .сигнала экстремального регулятора осуществля ется в том же направлении , что .и предыдущая и наоборот, Предлагаемая система автоматического управления полупериодическим процессом культивирования микроорганизмов позволяет оптимизировать усло ВИЯ культивирования микроорганизмов и повысить выход биомассы в проведенных сериях экспериментов на 6,1% и 23,1% по сравнению с известными системами ,

Формула изобретения

Система автоматического управлени полупериодическим процессом культивирования микроорганизмов, содержа5J4

щая контур регулирования рН среды, включающий датчик рН, соединенный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установленнымна линии подачи титрующего агента, rf контур ре- гулирования подачи подпитывающего субстрата, включающий датчик расхода подпитывающего субстрата, соединен- ньй с исполнительным механизмом, ус- тановленным на линии подачи подпитывающего субстрата через регулятор расхода, датчик расхода титрующего

11

агента и экстремальный регулятор, отличающаяся тем, что, с целью повьщ1ения выхода биомассы микроорганизмов, она снабжена соединенными между собой блоком определения концентрации микроорганизмов и сумматором, второй вход которого подключен к экстремальному регулятору, а выход - к регулятору расхода подпи- тьтающего субстрата, при этом датчик расхода титрующего агента связан с экстремальным регулятором.

Изобретение относится к области автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях микробиологической промышленности, например, при производстве биомассы микроорганизмов. Цель изобретения - повышение выхода биомассы. Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов PSEUDOMONAS PUTIDA, содержащая контур регулирования PH среды с датчиком PH, соединенный с исполнительным механизмом на линии подачи титрующего агента через регулятор PH, контур регулирования подачи подпитывающего субстрата, соединенный исполнительным механизмом на линии подачи подпитывающего субстрата через регулятор расхода, датчик расхода титрующего агента и экстремальный регулятор, который на основе поступающей информации вырабатывает дискретно-постоянный сигнал управления, служащий заданием регулятора расхода таким образом, чтобы изменение расхода подпитывающего субстрата приводило к поддержанию экстремального значения расхода титрующего агента, а тем самым и к поддержанию жизнедеятельности микроорганизмов. При этом задающий вход регулятора расхода соединен с сумматором сигналов, поступающих от датчика концентрации микроорганизмов и с выхода экстремального регулятора, вход которого подключен к датчику расхода титрующего агента. Данная система позволяет учесть физиологические свойства роста микроорганизмов и, тем самым, повысить выход биомассы микроорганизмов. 1 ил.

/ /