Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов Советский патент 1991 года по МПК C12M1/36 

Изобретение относится к процессам брожения и питательным средам, может быть использовано в микробиологической промышленности, например, в производстве кормового белка, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. №810801.

Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта.

На чертеже изображена схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов заключается в следующем.

В ферментер подают воздух, обогащенный кислородом с азотно-кислород- ной станции. Содержание кислорода в нем может изменяться в достаточно широких пределах. В результате этого при регулировании заданного оптимального соотношения воздух - метан возможно образование взрывоопасных концентраций кислорода в отходящих газах, что может привести либо к остановке ферментера, либо к его аварии. При изменении содержания кислорода в воздухе спустя определенное время происходит изменение концентрации растворенного кислорода. Однако это приводит только к изменению давления в ферментере, а на содержании кислорода в отходящих

о со ел о о о

to

газах не сказывается. Предлагаемый способ предусматривает регулирование подачи воздуха, давления в ферментере в зависимости от концентрации растворенного кислорода и расходов воздуха и истока в зависимости от давления в аппарате. При этом поддерживают заданное оптимальное соотношение метан - воздух. В случае увеличения концентрации .кислорода в отходящих газах ее снижение осуществляют дополнительной подачей метана в верхнюю часть аппарата. В результате этого создаются благоприятные условия для проведения процесса ферментации, а также предотвращаются аварийные остановки и тем самым обеспечивается увеличение выхода целевого продукта.

Установка содержит ферментер 1, датчик 2 для измерения концентрации растворенного кислорода, регулятор 3 и клапан 4 на линии отходящего газа, манометр 5, регулятор 6 и клапан 7 на линии подачи воздуха, регулятор 8 соотношения, сужающее устройство 9 и дифманометр 10 на линии подачи воздуха, сужающее устройство 11, дифманометр 12 и клапан 13 на линии подачи метана, регулятор 14 давления и клапан 15 на линии отходящих газов, термопару (термометр) 16, регулятор 17 температуры, клапан 18, концентратомер 19 кислорода в отходящем газе и регулятор 20 расхода метана с клапаном 21, регулирующим подачу метана под крышку 22 ферментера 1.

Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов осуществляется следующим образом.

В ферментер 1 (аппарат) подают газообразные воздух и метан в предельном количестве, которое не вызывает захлебывание ферментера. Датчик 2, измеряющий концентрацию растворенного в культу- ральной жидкости кислорода, выдает сигнал на регулятор 3, где сравнивается с заданным оптимальным значением. Выходной сигнал с регулятора 3 поступает на клапан 4, расположенный на линии отходящего газа и изменяющий давление 6 в ферментере 1 до тех пор, пока концентрация кислорода в культуральной жидкости не достигнет заданного оптимального значения.

Сигнал, пропорциональный давлению в ферментере 1, поступает с манометра 5 в качестве задания на регулятор 6, который с помощью клапана 7 на линии подачи воздуха изменяет подачу воздуха на аэрацию пропорционально степени сжатия газа.

Регулятор 8 соотношения поддерживает заданное оптимальное соотношение между расходами воздуха и метана. Сигнал, пропорциональный расходу воздуха, с сужающего устройства 9 поступает на дифманометр 10 на линии подачи воздуха и далее на регулятор 8 соотношения, где сравнивается с сигналом, пропорциональным расходу метана, который поступает с

0 сужающего устройства 11 на дифманометр 12 и далее в регулятор 8 соотношения. Сигнал с регулятора 8 соотношения поступает на клапан 13, который в зависимости от расхода воздуха изменяет расход мета5 на на аэрацию.

Контроль и ограничения давления в ферментере осуществляют регулятором 14 давления. Зэдатчиком этого регулятора устанавливают верхнее ограничение

0 давления в ферментере 1, при достижении которого с регулятора 14 давления поступает сигнал на клапан 15 на линии отходящих газов, который открывает выход из. ферментера 1 в линию отходящих

5 газов.

Регулирование температуры осуществляют с помощью термометра выходной сигнал с которого поступает на регулятор 17 температуры и сравнивается с задан0 ной величиной. Выходной сигнал с регулятора 17 температуры, пропорциональный разбалансу, поступает на клапан 18, который изменяет расход воды на охлаждение ферментера 1 до тех пор,пока сохраняется

5 разбаланс.

Концентрацию кислорода в отходящем газе измеряют концентратомером 19 кислорода в отходящем газе, выходной сигнал с которого поступает на вход регулятора

0 20 расхода метана, где сравнивается с допустимой максимальной величиной и, в случае превышения ее, на выходе регулятора 20 расхода метана формируется сигнал, пропорциональный отклонению от

5 допустимой величины, который поступает на клапан 21, при помощи которого увеличивают расход метана под крышку 22 ферментера 1 до тех пор, пока сохраняется указанное отклонение. В случае,

0 когда концентрация кислорода в отходящем газе становится меньше заданной минимальной величины, на выходе регулятора 20 расхода метана формируется сигнал, пропорциональный отклонению

5 от названной величины, который также поступает на клапан 21. при помощи которого уменьшают расход метана в верхнюю часть аппарата, т.е. под крышку 22 ферментера 1 до тех пор, пока это отклонение сохраняется.

Использование предлагаемого способа позволяет избежать незапланированных остановок ферментера, вызванных превышением концентрации кислорода в отходящих газах взрывоопасной величины, позволяет поддерживать оптимальное соотношение воздух-метан при аэрации культуральной жидкости, так как весь избыточный метан подается в ферментер, минуя культуральную жидкость, вследствие чего достигается увеличение выхода целевого продукта без увеличения затрат на его производство.

0

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов по авт.св. № 810801, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, измеряют концентрацию кислорода в отходящем газе и осуществляют дополнительную подачу метана в верхнюю часть аппарата, при этом регулируют расход метана, подаваемого в верхнюю часть аппарата, в зависимости от концентрации кислорода в отходящем газе.

Изобретение относится к процессам брожения и питательным средам и может быть использовано в микробиологической промышленности, например в производстве кормового белка. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта. Изобретение позволяет сократить число неплановых остановок процесса ферментации с аэрацией культуральной жидкости воздухом и метаном. Вследствие этого повышается выход целевого продукта на 1- 2%. Для этого регулируют подачу воздуха и измеряют концентрацию растворенного кислорода, регулируют давление в ферментере в зависимости от концентрации растворенного кислорода и регулируют расходы воздуха и метана в зависимости от давления в ферментере, поддерживают заданное оптимальное соотношение воздух - метан, измеряют концентрацию кислорода в отходящем газе, подают метан под крышку ферментера и регулируют его подачу в зависимости от концентрации кислорода в отходящем газе. 1 ил. сл С

Вода JB

-т-