Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов Советский патент 1991 года по МПК C12Q3/00 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, и является усовершенствованием изобретения по авт ев N 1346676

Целью изобретения является повышение точности регулирования процесса культивирования микроорганизмов

На чертеже показана структурная схема системы автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, реализующая предлагаемый способ

Система содержит ферментер 1, в котором выращивают микроорганизмы контур регулирования подачи питательной среды, состоящий из датчика 2, регулятора 3 и исполнительного механизма 4, контур регулирования расхода воздуха, поступающего на аэрацию, состоящий из датчика 5 регулятора 6 и исполнительного механизма 7 а также датчика 8 и измерительного прибора 9 концентрации в культуральной среде

Система работает следующим образом При культивировании микроорганизмов в ферментер 1 непрерывно подается воздух на аэрацию и непрерывно (или дискретно - по соответствующей программе при периодическом процессе) - питательная среда Расход подаваемой питательной среды из меряется датчиком 2 расхода, сигнал с кото- рс о поступает на регулятор 3. В регуляторе 3 - авниваются заданная и измеренная величины расхода питательной среды и формируется управляющий сигнал для исполнительного механизма 4, установлен ного на линии подачи питательной среды в ферментер 1, и таким образом поддержива ется заданный расход питательной среды Точно так же стабилизируется и расход воз духа на аэрацию

В процессе роста микроорганизмов эта нол в культуральную среду микроорганиз(Л

с

о

00 4 СО

to

мами не выделяется или выделяется в ничтожном количестве, заранее известном. Если концентрация углеродного субстрата в питательной среде ферментера начинает по каким-либо причинам увеличиваться или же начинает уменьшаться количество растворенного кислорода в культуральной среде, то начинается ингибирование роста микроорганизмов и резко увеличивается концентрация этанола в культуральной среде Это обусловлено тем, что при изменении физико-химических параметров культуральной среды в ферментере меняются пути метаболизма микроорганизмов и начинается сбраживание углеродного субстрата в этанол.

При измерении датчиком 8 концентрации этанола в культуральной среде сигнал с датчика 8 поступает на измерительный и преобразующий прибор 9 концентрации этанола. Сигналы с выхода измерительно- преобразующего прибора 9 поступают в виде корректирующих сигналов на регулятор 3 расхода питательной среды, уменьшая заданный уровень расхода, что приводит к снижению концентрации углеродного субстрата в ферментере 1, и на регулятор 6 расхода воздуха на аэрацию, увеличивая заданное значение расхода воздуха, что приводит к увеличению концентрации растворенного кислорода в культуральной среде. Процесс уменьшения заданного значения расхода питательной среды и увеличения заданного значения расхода воздуха на аэрацию продолжается до тех пор, пока концентрация этанола в культуральной среде перестанет увеличиваться, т.е. процесс брожения окончится и установится нормальный технологический процесс культивирования микроорганизмов.

Изменение задания для регуляторов расхода питательных веществ и воздуха в зависимости от текущего значения концентрации этанола в культуральной среде осуществляется следующим образом, путем умножения численного значения задания на поправочный (корректирующий) коэффициент, полученный экспериментально.

Если значения концентрации этанола в культуральной среде меньше 1% (следы), то поправочный коэффициент равен 1, если же значения более 1%, то поправочные коэффициенты будут иметь значения, приведенные в табл.1 и 2.

В зависимости от выбранного типа измерительного преобразующего прибора выходные сигналы по каждому каналу преобразуются в соответствующий выходной сигнал, поступающий на задатчики соответствующих регуляторов.

Предложенный способ позволяет повысить точность регулирования по сравнению с прототипом, так как позволяет одновременно устранить две причины изменения путей метаболизма: избыток углеродного субстрата и недостаток растворенного кислорода.

Формула изобретения Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов по эвт.сп. № 1346676, отличаю щи й- с я тем, что. с целью повышения точности регулирования, регулируют расход воздуха на аэрацию с коррекцией в зависимости от концентрации этанола в культуральной среде.

Изобретение относится к биотехнологии и направлено на повышение точности регулирования процесса культивирования микроорганизмов Цель изобретения повышение точности регулирования процесса культивирования микроорганизмов При возрастании концентрации этанола в куль- туральной среде в ферментере по сигналу датчика концентрации этанола изменяется задание регуляторам расхода питательной среды и воздуха на аэрацию таким образом чтобы прекратить рост концентрации этано ла в культуральной среде 1 ил

Поправочный коэффициент для изменения задания на расход воздуха

Конуе нтраци я этанол а, jk 1 -- 2 3 4

Таблица

Поправочный коэффициент

1,020 1,027 1,034

Поправочный коэффициент для изменения задания на расход питательных веществ (мелассы при производстве хлебопекарных

дрожжей )

Концентрация этанола, G

.

2 3 4

Питатель- От пая среда

Воздух

Таблица

Корректирующий коэффициент 0.990 0.980 0,972 0,968

ъ