Многосвязная система управления микробиологическим синтезом Советский патент 1974 года по МПК G05D11/00 

Иэвестны системы уп-равлекия микрсбиолстичеакИМ с,И111тезом, содержащие культиватор-реактар с растущей нолуляциен миюроарга111измав в качестве объекта регулирования, турбидостатическин канал регулироваНня нлотно€ти с оитическим датчиком нлотиости, задатчиком, усилителем сигналс В управления и исполнителыным механизмам с иасосамн-дозатора;ми для отбора суснензии и добавлеиия нитательной среды, а та.кже элементы и узлы для регулирования велич, рН и температуры. Предлагаемая система отличается от известных тем, что oiHa содержит логический управляющий блок ко мплекеной обработки KiфсрмацИИ с приемным ycтpoйcтlBCiM, к которому через согласующ,ие и преобразующие устройства подключены соедищеп ный трубопроводОМ с автоматИчески м дозатором-разбавителем проб суспензий датчик электрических сигналов, пропорциональных объемам отдельных Кчтеток микроорга низмов, соедн1НС1Н1МЫй с погруженными в клеточную еуснснзию электродами измерительной схемы, датчик диэлектрической .про;ницаемости с двух|полссиым генераторам электрических колебг.и-ий для получения информации о содержа нии биомассы и основной компснеиты тех1нсаогического сцрья; находящийся в суспензии культивируемых клеток датчик растворе(пного газа и оптичеокий датчик турбидостатического катала рвгулирова1ния плотности. Вы.ход логического управляющего блока через формирователь кома:нд подключен к нсполн.ительных меха.ниЗМов, установленных в трубопроводах, соедН1Няющих блок емкостей технологического сырья и э.тембнтов минерального и газового пита1ния с общим смесителем элсмоитов питаагая, который посрсдсгвал сиабже |Ного электрическим регуляторол рас.хода культуральной среды трубопровода соедннс.и с культиватором-реа.ктором, причем управляlOHtiie входы регуляторов подключены к фсрмвровагелю команд. Это позволяет увеличить интенсивность и к. п. д. биосинтеза, увеличить выход биомассы с единицы объема культиватора-реактора при МИНимальной затрате TexiHOiiorH iecKoro сырья, т. е. газа, например Оз, СО2, П2, СН, жидкости, например .воды; питательной среды, например жидких или твердых углеводородов, минеральных добавок и микроэлелгсмтов, а также организовать «направленный синтез требуемых ферментов, гормонсв, аминокислот и биологически а ктианых нрепа ратов. На чертеже приведена блок-схе ма cHCTeNibi управления. О.на выполнена в виде многосвязной системы регулирования, содержащей в качестве

объекта регулирования культоватор-резктср 1.

Для получения текущей информации о параметрах объемного распределения клеток культивяруеМой популяции - ее дискретеого образа система снабжена ш1фор:ма цио1Н1Ным каналом, содержащим авто матический дозатор-разбавитель 2 проб суопонзии, соедйманный трубопроводом с ,кояд:уктомет1р.И1че1Ски:М датчиком 3, 1кото рый обеспечивает выдачу электрических сигаалюв, пропорциональных объема.м проходящих через него отдельных клеток. Датчик 3 соединен через усилитель 4 с согласующим устройствОМ 5, соеди1не1Н1НЫгМ с преобразователем 6. С выходом информациOiHHoro дискрет1ного канала соединено приемное устройство 7. Праемиое устройство выпол:нено в Виде м.ногоканального кодирующего устройства а;мплиту,д электрических сигналов, поступающих с выхода И1нфор|мади101нных каналов в пропорциональные последовательности стаидартизироваадных импульсов, подаваемых на вход логического устройства 8.

В целях получения заданного соотношения осноБной 1К01М|П|01нвнты технологического сырья (напрИМе|р углевадородое) и биомассы система снабжена также интегральным радиочастотным каяалам, -еодержащи м датчик 9 диэлектрической проиицаемости с двухполосны м генераторам периодических электрических колебаний, соединенным с электродами, погруженными в суспензию культивируемых клетО|К и включенными в измерительную схему, например мостовую, (иа чертеже не показаиы), выход которой соединен со входом усилителя 10. Усилитель 10 связан с суМ|Матор01М 11, К:0торый подключен к преобразователю 12 аналог-код. Сигналы с выхода преобразователя, пропорциональные соотнощению основной компоненты технологического сырья и био-массы в реакто,ре 1, поступают на вход приемного устройства 7.

Система управления в интегральном оптическом канале содержит дозатор-разбавитель 13, измеритель 14, оптический датчик 15 плотности со сраанивающим устройством, усилитель 16 сигналов управления и преобразователь 17, соединенный, с приомньш устройством 7.

Система снабжена блоком 18 регулирования величины рН, который включает датчик с задатчико.м величины рН, усилитель сигналов управления и исполнительный титрующий механизм (на че|ртеже не показаны), соединенный со смесителем 19. Система также имеет канал 20 температурной стабилизации, обычно содержащий датчик . с задатчиком температуры, усилитель, исполнителыный механизм :С регулируемьрм расходом хладагента в теплооб.ме1Н1НИ1К€ (на чертеже не показаны).

Кроме того, система снабжена информационны:М каналом газового литания, .передающим Ж формацию о текуще:М содержании растворенного газа в культуральной среде. Канал газового питания содержит датчике 21 расгворенного газа, например О2, СОг, Нз, СН4, усилитель 22 и преобразователь 23, соединенный с п/риемным устройством 7. Информация, поступающая на вход прием ного устройства 7 от ищформационного дискретного канала, интегрального радиочастотного канала, интегрального оптического канала и информациснного канала газового питания, после yiKaзацного цреобразования дриемньш устройстBOiM 7 вводится в логическое устройство 8, выполненное в виде дискретной счетно-решающей машины, которая путем анализа полученной информации обеспечивает требуе.мое корректирование образа популяции выдачей

сово1купности кома1нд на формирователь 24 команд, с выхода которого сформироваеные команды поступают на блок 25 исполн1ительных механизмов. Исполнительные механизмы, установленные в трубопроводах, обеспечивают

необходимую подачу эле.ментов питательных субстратов, поступающих из блока 26 eMiKocтей для хранения газов, жидкостей, жидких и твердых питательных сред, в соответствии с прищадшими «оманда.ми.

Трубопроводы, в которых установлены исполнительные механизмы 25 подкЛЮчены к общему смесителю 19, в выходном трубопроводе которого нах|0дится регулятор 27 рас.хода культуральной среды, управляемый через

формирователь 24 команд.

Культиватор-реактор 1 снабжен выходньгм трубопроводом, имеющим насос-дозатор 28 отбора урожая суспензии, выключенный синхронно с насосом-дозатором 27. С насоса-дозатора 28 суспензия как обычно поступает на центрифугу и далее на сущ.ку, а фугат в обычную систему регенерации культуральной среды.

П р е д 1М е т изобретения

Многосвяз1ная система уцравлеиия микробиологическим синтезом, содержащая культиватор-peaiKTop с растущей популяцией микроорганизмов в качестве объ.екта регулироваия, оптический датчик плотности, задатчик, усилитель сигналов управления и исполнительный .механизм с насосами-дозаторами для отбюра суспензии и добавления питательной

среды в турбидостатическом канале регулирования плотности, а также элементы и узлы для регулирования вел.кчи-ны рН и температуры, отличающаяся тем, что, с целью увеличения интенсивности и коэффициента полезного

действия про мыщленного биосиетеза белкововита-минных концентратов при минимальной затрате те.хнологического сырья, а также направленного синтеза требуемых ферментов, гормонов, амш-юкислот и биологически активных препаратов, она содержит логический управляющий блок комплексной обработки информации с приемным устройством, к которому через согласующие и преобразующие устройства подключены соединенный трубопроводом с авто1матическн М дозаторОМ-разбавителем проб суспензий датчик электрических сигналов, цроиорциональ-ных объемам отдельных клеток м-икроорганизмов; соединевный с погруженными в клеточную, суспензию эле|Кт;рода1МИ измерительной схемы, датчек диэлеютричеокой проницаемости с двухполосным генератором электрических колебаний для получения ииформации о содержании биомаюсы и о:снойной к01МП|01Ненты тех1ноаогического сырья; находящийся в суопензни культиви|руемых клеток датчик растворенного газа и оптический датчик трубидостатического канала регулирования плотности; выход логического управляющего блока через формирователь ко:манд подключен к блоку исполнительных механизмов, уста1НОВЛенных в трубопрО|ВОдах, соединяющих блок е.мкостей технологического сырья и элемвнтов м.инерального и газового питания с общим смесителем элементов питан-ия, который пос,редство1М снабженного электричесК|И1М регулятором расхода культуральной среды трубопровода соеди нен с культиватором-реактором, причем управляющие входы регуляторов подключены к формирователю ко1манд.