КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Советский патент 1965 года по МПК C12M1/04 G05B13/02 

Одним из наиболее важных параметров, характеризующих микробиологический процесс в динамике развития микроорганизмов, яв)ляется характеристика измеиеиия биомассы.

Развитие культуры требует создания оиределенных условий 1)иеи;ней среды. В числе других факторов, определяюихих интенсивность размножения ири глубинном культипиpofiamin, 1ш/кне|и11ил1 является степень насыщения с|)еды кислородом воздуха или другим газом, выиолняюии1м роль окислителя.

Известиые сосуды для культи ирования )гаиизмов с продуванием окислителем (газом ||,чи 1К)) для иаб.подения за ироцессом роста биолтассы снабжаются агзтоматическим ие(|)е.(ометро.м, содержаиим размеи1е1 ную с сосуде анализпруюп1ую головку и автоматический регистратор.

В предлагаемом сосуде расход окислителя (воздуха или газа) поддерживается па всем П|)отяже)1ии п|юцесса п соочветствии с iroт|)ебностыо и, таким образом, в течение всего времени культиппроиупия сохраняется оптимал1 иая коицентрация окислителя. Это достигнуто б.-|агода1)я тому, что сосуд снабжай автоматическим следящим регулятором расхода окпс.-щте.чя. Л.1Я поддо|)жап11Я расхода

сообразно использовать автоматический нефелометр в качест1(е датчика регулято1)а рагхода и снабдить ири этом последний уз.шм программирования и узлом стабилизации рпсхода.

Узел стабплиза и1н расхода может соде; жат11 чу1зствительный элемеит -- уетаион.-iiMiную на трубопроводе подвода окис.чте.чя K;Iмеру с дроеселируюи1ей диафрагмой, колокольный дифманометр, полости которого сообщены соответственио с додиафрагмеппой п i: диафрагме1гнон полостями камеры, вмоитпрованный в дифманометр ({хгго-лчектрпческпм датчик и уи|)авляемую уз.юм прог| аммпроиапня заслонку, иредназиачеиихю д.чя измспения светового потока фотоэлектрического датчика.

На фиг. 1 изображена прппц 11П1а. схема автоматического сл(дяи1его регу.чятора расхода окислителя; на фиг. 2 и .3 - сечеппч соответственно но /1-/Г и ) на (jinr. I; по фиг. 4 - схема регулирующего органа.

Основными уз.чами )е1улятора яв.мяютея не(нмо1метр с анализирукицей головкой /. узе.1 И11ог)ам.1Про1 а1П1/1 с .1ачком 2 ц y:ie-i стаби.11 заппп с Ko.ioKo.ibin.iM дифмапомстром ..

fio трубопроводу 5 (изображен услопно) поступает окпслптель.

Аитоматическпй нефелометр солсржпт упомянутую аналлзпрующую головку /, мостопую схему 6, входной н оконечный усилители 7, реверсивный двигатель 8, автоматический регистратор (самописец) 9.

Аиалпзирующая головка построена по схеме дифференциального фотометра, разностный сигнал с которого измеряется компенсационным методом. Нуль-индикатором служит реверсивный двигатель, связанный с реохордом автомат1 ческого регистратора (самописца) и его пишущим устройством. Положение ротора двигателя 8 определяется величиной сигнала, снимаемого с анализирующей головки. То же самое будет справедливо и для двигателя 10, включенного параллельно с двигателем 8.

Двигатель 10 через редуктор (не показан) связан с кулачком 2. Посредством нефелометра с двигателем 8 редуктором и кулачковой парой осуществляется настройка автоматического регулятора на заданное значение регулируемой величины.

Колокольный днфманометр ,3 с фотоэлектрическим датчиком // является измерительным устройством узла стабилизации расхода.

Днфманометр имеет герметичный корпус 12 с крышкой //. Мгжду корпусом II iqiiiiiiiKoii ироложеио стеклянное K(j,ibno //, Д.1Я создания светонепроницаемости кольца по всей его окружности служит обод 15, через окна которого свет от осветителя 16 попадает на фотоэлементы /7 и 18 фотоэлектрического датчика. Фотоэлектрический датчик собран по дифференциальной схеме, в которой фотоэлемент

17образует канал сравнения, а фотоэлемент

18- измерительный канал. Окно 19 (против правого (|)отоэлеме 1та) - и|эямоуголЕ)Иос, окно 20 (против леиого) - П-образное, открытое вверху.

У окна 20 в направляюпхих пазах 21 установлена пластинчатая заслонка 22. Сверху она снабжена стержнем 23, верхний торец которого поджат пружиной 24 к рабочей поверхности кулачка 2.

Во внутреннюю полость дифмаиометра вложен подвижной колокол 25. В верхней части на колоколе установлен цилиндр 26. Против окон в ободе 15 цилиндр имеет отве 1стия: слева прямоу1ольное 27, справа - треугольное 28 (па фиг. 2 и 3 изображены пунктирными линиями).

Если во внутреннюю полость дифмаиометра залита затворная жидкость, а давления в об.части под колоколами и над ппмп равны

(Pcml Pcmi}, ТО КО.ЧОКО.П НаХОДИТСЯ I КрйЙц цилиндра скользят в пазах 30, предохраняя ;юдвижную систему от .юворота и покачшыния. Свет от осветителя 16 ироходит к фотоэлементам 17 и 18 через имеющие разлитое

сечение отверстия 27 и 28.

С других сторон свет на фотоэлементы попасть не может, так как снаружи они закрыты светонепроницаемыми кожухами 31 н 32, а с внутренней стороны осветитель помещен п

светопровод 33, предотвращающий ноявление нежелательных отражений. Ввиду того, что отверстие в свету к левому фотоэлементу иолучает форму прямоугольника, а к правому - трапеции, при движении цилиндра

вверх площадь левого отверстия остается неизменной, а правого - увеличивается пропорционально высоте подъема подвижной системы. Таким образом, ири неподвижной заслонке

22 фототок через фотоэ.пемент 17 неизменен, а через фотоэлемент 18 соответственно процроционально увеличивается.

Фотоэлектрический датчик выполнен по схеме дифференциального фотометра с анодной

модуляцией измерительных каналов сигналом частотой 50 гц. Л одуляция осуществляется посредством прямоугольных импульсов, привязанных к потенциалу корпуса и сдвинутых друг по отношению к другу на 180°. Это

обеспечивает иоочсредпую работу (w(r-)vмситов. 1д-./1и (jio-ioKMdi рлг.иы, то H;I нагрузочном сопротивлении сигна.м будет раиси нулю. Неравенство сигналов пр1шодит к возникновению разностного сигнала прямоугольной формы. Формирование моду.чпрующих напряженпй производится посредством двух усилительно-ограничительных каскадов. Синусоидальное наиряжение питающей сети через конденсатор С и ограничительное сопротпплснпс R-z подается на сетку первого каскада лампы J}. С анодной нагрузки /) через привязывающую цепочку Ci/Ji модулирующий сигнал подается на анод фотоэлемента 17.

Усилительно-ограннчительная схема, собранная на лампе Л, служнт для нолучения ирямоугольного напряжения, сдвинутого по фазе на 180°. С анода каскада лампы Л через переходную емкость Сз и ограпичительное сопротивление , прямоугольное нап женпе подается на сетку лампы Л:. С нагрузочного сопротивления , этого каскада через фиксирующую цепочку сигнал подастся на анод фотоэлемента /6.

Амплитуда прямоугольных импульсов за счет параметров схемы устанавливается таким образом, чтобы (|)()тоэлементы |)аботали в режиме насыщения.

Разностный фотоэлектрический сигнал с сопротпвления подается далее на уси,1итель папрялчения 3-1 п усилитель мощности 35. работаюишй на управляющую обмотку рсверсирзного двигателя 36. Последний через ре/чук38, который 11змсР1яет расход окпслптсля и доподит его до требуемой солпчпны. На трубопроводе 5 установлен чувстоительный элемент - камера 39 с дросселирующей диафрагмой 40. Величина расхода окислителя определяется переиадол давлений до и после диафрагмы 40. Додиафрагменная и заднафрагменпая кольцевые полости 4J и 42 сообщены соответственно со штуцерами 43 и 44 дифманометра. Через штуцер 43 п трубку 45 обеспечивается связь с иолостью манометра под колоколом, а через штуцер 44 - над ним. Положение подвижной системы чувствительного элемента определяется, таким образом, величиной расхода газа в трубопроводе. Принцип действия регулирующего органа заключается в изменении площади проходного сечения участка трубопровода путем сдавливания эластичной трубки, включенной в этот участок. Эластичная трубка 46 сдавливается между неподвижным упор.ом 47 корпуса регулирующего органа и подвижной губкой 48. Площадь проходного сечения трубки определяется положением подвижной губки относительно неподвижного упора, которое завиС1П от угла поворота ходового винта 49, связанного с редуктором. При вращении этого винта подвижная губка приближается к упору или удаляется от него в зависи.мости от наиравлСНия вращения редуктора. Для повыщения чувствительности дифманометра он снабжен поплавком 50, постоянно находящимся в затворной жидкости. Вес полностью погруженной системы дпфманометра в основном комиенсирзется лоплавком. Регулятор находится в равновесном состоянпи в случае отсутствия разностного сигнала на выходе фотоэлектрического датчика, т. е. при равенстве площадей отверстий, освещающих фотоэлементы. Указанное равенство и.меет место при определенной велпчи.не перепада Pcmi- Pciii2, т. е. определенном расходе окпслптеля. В случае .появления разностного спгнала реверсивный двигатель 36 начинает врашаться в сторону уменьшения этой разности, воздействует на регзлирующпй орган 38 п останавливается в момент наступления равн(весия. KoHCTpyKTHBiHo все узлы регулятора раз.мещены в общем кожухе самописца. Этот вариант размещения не требует установки дополнительного реверсивного двигателя W, так как приводом кулачка может служить двигатель 8. Схема лозволяет, однако, установить систему регулирования отдельно от самого нефелометра в любом удобном для монтажа месте, в этом случае двигатель /О необходи.м. Предмет изобретения 1. Сосуд для культивирования микроорганизмов с .продуванием окислителем (газом и.ш воздухом), имеющий автоматический «ефелометр с анализирующей головкой, раз.мещеииой в сосуде, и автоматическим регистратором. отличающийся тем, что, с целью оптимизации процесса культивирования, он снабжен автоматпчески.м следящим регулятором расхода окислителя. 2.Сосуд по п. I, отличающийся тем, что, с целью по;иержания расхода окислителя в соответствии с нефелометрическим показателем культуральной жидкости, определяющим рост биомассы в сосзде, в качестве датчика регулятора расхода использован автоматический нефелометр, причем регулятор содержит узс.т ирогралшпрования и узел стабилизации расхода. 3.Сосуд по пп. 1-2, отличающийся тем, что узел стабилизации расхода содержит чу.чствительный элемент - установлепн ю на тр бопроводе .подвода окислителя камеру с дрогселпрующей дпафрагмой, колокольн1)1й дифмлпометр, .полости которого сооби1епы cooiветствещю с додиафрагмеипой и задиафр; -менной полостями камеры, в.монтированный г дпфманометр фотоэлектрический датчик и управляемую узлом программирования заслонку, иредназначенную для изменения светового потока фотоэлектрического .чатчика. Фиг «