Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов Советский патент 1975 года по МПК C12B1/08 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для управления аэробными процессами ферментации. Известны системы управления аэробной ферментацией, содержащие блок определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и обработанных газах, компаратор, исполнительный механизм, установленный на линии подачи воздуха, исполнительный механизм мешалки. Известная система предназначена для управления процессом культивирования микроорганизмов при постоянном парциальном давлении растворенного кислорода в стадии накопления биомассы. Однако в стадии биосинтеза метаболитов в аппарате условия далеки от реакторов полного перемещивания и значения рО2 по объему аппарата различны. В этих условиях регулирование процесса при постоянном рОа в определенной точке может привести к избытку или недостатку кислорода. Это ухудшает условия культивирования и ингибирования процесса биосинтеза, а следовательно, уменьшается выход целевого продукта. Цель изобретения - улучшение условий культивирования в стадии биосинтеза целевого продукта. Предлагаемая система снабжена блоками определения количества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, для роста культуры и синтеза целевого продукта, и сумматором, при этом последний подключен к блокам определения количества кислорода и компаратору, вход которого соединен с блоком определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, а выход - одновременно с исполнительным механизмом мешалки и исполнительным механизмом, установленным на линии подачи воздуха. На чертеже изображена схема предлагаемой системы. Система включает ферментатор с линией подачи воздуха и мешалкой. На линии подачи воздуха установлены датчик 1 определения количества кислорода во входящем воздухе, а на линии выпуска отработанных газов - датчик 2 определения количества кислорода в отработанных газах. Оба датчика соединены с блоком 3 определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах. В системе установлены датчик 4 определения концентрацнн биомассы, связанный с блоком 5 определения количества кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, и блоком 6 определения количества кислорода, необходимого для роста биомассы; датчик 7 концентрации синтезируемого целевого продукта, соединенный с

блоком 8 определения количества кислорода, необходимого для синтеза целевого продукта. Блоки 5, 6 и 8 соединены с сумматором 9, определяющим общую потребность системы в кислороде. Выход сумматора 9 подключен к компаратору 10, к которому подключен также блок 3. Выход компаратора 10 соединен с исполнительным механизмом 11, расположенным на линии подачи воздуха, и исполнительным механизмом 12, соединенным с вариатором 13, изменяющим число оборотов мешалки 14.

Система работает следующим образом.

Сигнал с датчика 4 определения конпентрации биомассы поступает на блоки 5 и 6.

8блоке 5 определяют количество кислорода, необходимого на эндогенное дыхание, при умножении концентрации биомассы на предварительно определенный для данной культуры коэффициент. В блоке 6 определяют удельную скорость роста биомассы, которую затем также умножают на предварительно определенный коэффициент; произведение определяет количество кислорода, необходимое для роста биомассы. Сигнал с датчика 7 поступает на блок 8, где определяют удельную скорость биосинтеза целевого продукта,

а при умножении на коэффициент определяют количество кислорода, необходимое для биосинтеза. Сигналы с блоков 5, 6 и 8 поступают на сумматор 9, определяющий общую потребность в кислороде. С сумматора

9сигнал поступает на компаратор 10, сравнивающий полученную общую потребность в кислороде с разностью между количеством кислорода во входящем воздухе и отработалиных газах, полученную блоком 3. При превышении суммарной потребности в кислороде этой разности включают исполнительный механизм 11 на линии подачи воздуха, и концентрация кислорода увеличивается. Если потребность культуры в кислороде не удовлетворенй, То включают исполнительный механизм мещалки, и число оборотов мешалки 14 увеличивается. Если разность между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах превышает определенную суммарную потребность, исполнительный механизм 12 уменьшает число оборотов мешалки 14, а затем при необходимости включают исполнительный механизм 11 на линии подачи воздуха, уменьшающий расход воздуха или концентрацию кислорода в нем. Если в процессе культивирования для биомассы наступает фаза отмирания, то расчет потребности системы в кислороде ведут по фактическому наличию биомассы.

Производительность описываемой системы при получении L-лизина повышается на 5- 8%.

Предмет изобретения

Система автоматического управления .процессом культивирования микроорганизмов, содержащая блок определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, компаратор, исполнительный механизм, установленный на линии подачи воздуха и исполнительный механизм мешалки, отличающаяся тем, что, с целью улучшения условий культивирования, она снабжена блоками определения количества кислорода, необходимого па эндогенное дыхание, для роста культуры и синтеза продукта, и сумматором, при этом последний подключен к блокам определения количества кислорода и компаратору, вход которого соединен с блоком определения разности между количеством кислорода во входящем воздухе и отработанных газах, а выход- одновременно с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи воздуха, и исполнительным механизмом мешалки.