Система для определения содержания кислорода Советский патент 1991 года по МПК C12Q1/00 

Изобретение относится к технике культивирования микроорганизмов, а именно к системам измерения параметров процесса ферментации, и может быть использовано в микробиологической, лицевой и медицинской промышленности.

Цель изобретения - повышение точности определения содержания кислорода „

На чертеже изображена схема системы для определения содержания кислорода.

Система состоит из биореактора 1, датчика 2 кислорода, блока 3 умножения, коммутатора 4, арифметического

блока 5, блока 6 памяти, реле 7 времени, датчика 8 давления, вторых коммутатора 9 и блока 10 памяти, исполнительного механизма 11.

Система действует следующим образом.

В биореактоое 1 ПРОИСХОДИТ DOCT микроорганизмов. Датчиком 2 измеряют содержание кислорода в культуральной среде по предварительной калибровке. Сигнал из датчика 2 поступает в блок 3 умножения, где умножается на сигнал, поступающий на другой вход блока умножения из арифметического блока 5. Реле 7 времени через заданный промежуток времени подает сигнал на вход

СП

te

о: tt

исполнительного механизма 11, который направляет выходящие из биореактора газы в одну из двух линий с разными сопротивлениями. При изменении сопротивления давление в биореакторе меняется, что регистрируется датчиком 8 давления, сигнал из которого поступает через второй коммутатор 9 на вход блока 10 памяти, в одну из двух ячеек памяти блока 10. Сигнал из датчика давления попадает в блок памяти только во время срабатывания реле 7 времени, из которого сигнал поступает во

кислорода, определя- емый при калибровке датчика в культураль- ное среде;

К - корректирующий коэффициент. При чувствительности датчика кислорода такой, как во время калибровки, он равен А.

время биотехнологического прочувствительность датчика может ться из-за старения самого дат

Изобретение относится к системам измерения параметров процесса культивирования и направлено на повышение точности определения содержания растворенного в культуральной жидкости кислорода. Периодически в процессе культивирования изменяют давление в биореакторе и регистрируют максимальное Рмако и минимальное Рддии значе- . нис давления. В эти же моменты времени регистрируют максимальное С Mat;c и минимальное Сллин содержание растворенного в культуральной жидкости кислорода. Арифметический блок, входящий в систему, вычисляет корректирующий коэффициент по формуле К А (Р ллокс - Р, МИН ):(С ллакс С«ин где А - коэффициент преобразования датчика кислорода, определяемый при калибровке. С помощью коэффициента К корректируют показания датчика кислорода. Испытания показали, что точность определения содержания кислорода с помощью предлагаемой системы возрастает в среднем на 9,7%. 1 ил. (С С/

второй коммутатор 9. Реле времени ера- чика, изменения состава среды и гидбатывает через равные промежутки времени. Во время срабатывания реле 7 времени коммутаторы 4 и 9 соединяют датчик 2 кислорода и датчик 8 давления с блоками 6 и 10 памяти соответственно, и информация записывается в одну из двух ячеек памяти в каждом блоке памяти. При следующем срабатывании реле 7 информация записывается

в другие ячейки памяти в каждом блоке 25 то часть после переходного периода

памяти. При увеличении давления в биореакторе начинает увеличиваться парциальное давление кислорода в куль- туральной среде, и тем самым увеличиваются показания датчика 2 кислорода. Время срабатывания реле времени подбирается таким образом, чтобы показания датчика перестали меняться. Информация из ячеек памяти блоков 10 и 6 памяти через коммутаторы 4 и 9 по30

должно привести к изменению показаний на эту самую часть. Система для измерения содержания кислорода периодически изменяет давление воздуха в биореакторе и в соответствии с этим так корректирует показания датчика кислорода, чтобы они пропорционально повторяли эти колебания.

Пример. Система измерения содержания кислорода испытывалась на

мируется согласно арифметической формуле

ступает на входы арифметического бло- 5 ферментационной установке. Применялся ка 5, сигнал на выходе которого фор- гальванический мембранный датчик парциального давления кислорода, реле времени, манометр, блок умножения системы Каскад, арифметический блок, блоки памяти исполнены на микропроцессорных средствах. Испытания показали, что в течение процесса точность предлагаемой системы по

К

А(Р

Л ГД10КЈ1 1МИМ )

7с

- Рмии )

макс

- С

МИЧ

г

40

где Р,

мин маке

значение давления в биореакторе, зафиксравнению с прототипом возрастает в среднем на 9,7%.

сированные в момент 45

и и

переключения реле 7, минимальное и максимальное соответственно;

мд|сс - содержание кислоро- 50. да в среде биореактора, зафиксированное в момент переключения реле 7. минимальное и максимальное соответственно;

А - коэффициент преобразования датчика 2

55

0

родинамических условий в биореакторе, обрастания датчика, и точность измерения по сравнению с точностью в начале процесса падает. С другой стороны известно, что содержание кислорода в среде прямо пропорционально парциальному давлению кислорода в газовой фазе. Из этого следует, что изменение давления воздуха над средой на какую

0

должно привести к изменению показаний на эту самую часть. Система для измерения содержания кислорода периодически изменяет давление воздуха в биореакторе и в соответствии с этим так корректирует показания датчика кислорода, чтобы они пропорционально повторяли эти колебания.

Пример. Система измерения содержания кислорода испытывалась на

сравнению с прототипом возрастает в среднем на 9,7%.

Формула изобретения

Система для определения содержания кислорода, содержащая расположенные в биореакторе датчики растворенного кислорода и давления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения содер- жания кислорода, она снабжена последовательно соединенными блоком умножения, коммутатором и арифметическим блоком, блоком памяти, соединенным

с коммутатором, вторыми соединенными между собой коммутатором и локоь памяти, реле времени и исполнительным механизмом на линии выхода газов из биореактора, при этом входы блока умножения соединены с выходами арифметического блока и датчика раствоВоздух на аэранию

ренного кислорода, выходе реле времени подсоединены к первому и второму коммутаторам и исполнительному механизму, вход второго коммутатора соединен с выходом датчика давления, а выход подсоединен к арифметическому блоку.

1

схь

ВыхоНящие газы