Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов Советский патент 1976 года по МПК C12B1/08 

ния рН субстрата, датчики 1 и 2 расхода воздуха и редуцирующих веществ в отходящей бражке, датчик 3 концентрации растворенного кислорода, логический блок 4, исполнительный механизм 5, блок 6 деления величины сигнала, пропорционального расходу субстрата, на постоянный коэффициент и сумматор 7 который соединен с логическим блоком 4 при помощи оптимизатора 8. Вход логического блока 4 соединен с блоком определения дыхательного коэффициента, датчиками 1 и 2 расхода воздз а и редуцирующих веществ в отходящей бражке и датчиком 3 концентрации растворен ного кислорода, а его выход-с исполнительным механизмом 5, установленным на линии подачи субстрата в ферментер. Контур стабилизации температуры дрожжевой био массы состоит из датчика 9 температуры, регулятора 10 и исполнительного механизма 11, установленного на линии подачи воды на охлаждение, при этом датчик 9 температуры соединен с выходом регулятора 10 а последний-с исполнительным механизмом 11. Контур регулирования рН дрожжевой биомассы включает регулятор 12, связанный с исполнительным механизмом 13, установленным на линии подачи аммиачной воды в ферментер 14, при этом последний соединен со входом .регулятора 12. Контур регулирования объема дрожжевой биомассы в ферментере включает датчик 15 объема, регулятор 16 и исполнительный механизм 17, установленньш на линии выхода бражки, при этом датчик 15 соедине со входом регулятора 16, который подключен к исполнительному механизму 17. Контур регулирования подачи субстрата- состоит из расходомера 18 аммиачной воды и расходомера 19 субстрата, при этом выход последнего соединен с блоком 6 деления величины сигнала, пропорционального расходу субстрата, на постоянный коэффициент а выходы расходомера 18 аммиачной воды и блока 6 деления соединены со входом сумматора 7, Блок определения дыхательного коэффициента состоит из делителя 20, газозаборного устройства 21, Газоанализаторов 22 и 23 на СО2 и О2 при этом выходы последнего соединены с делителем. На выходе делителя 20 дыхательный коэффициент (R Q ) определяется уравнением . RQ 2i-c где RQ - дыхательный коэффициент; Ссо2 - концентрация углекислоты в отходящих газах, об. % ; Со2 - концентрация кислорода в отходящих газах, об. % ; 21 - концентрация кислорода в воздухе, поступающем в аппарат, об. % ; Контур регулирования рН субстрата содержит датчик 24 рН, установленный на линии подачи субстрата, регулятор 25 и исполнительный механизм 26, установ ленный на линии подачи аммиачной воды в линию подачи субстрата, при этом датчик 24 рН соединен со входом регулятора 25, а последний подключен на исполнительный механизм 26. Датчик 3 концентрации растворенного кислорода соединен со входом регулятора 27, подключенного на исполнительный механизм 28, установленный на линии подачи воздуха. Система автоматического управления процессом непрерьшного выраихивания микроорганизмов работает следующим образом. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы увеличивают кислотность среды, для компенсации которой подается нейтрализзтощий раствор. При этом скорость изменения рН характеризует скорость роста микроорганизмов, поэтому расход аммиачной воды также зависит от последней и соответствует ей. Кроме того, на рН среды влияет поток субстрата, значение рН которого может отличаться от рН среды, при этом, поскольку влияние на рН среды одинаковых количеств аммиачной воды и субстрата неодинаково, то они суммируются в соотношении, зависящем от степени их влияния на процесс. Таким образом, на выходе сумматора 7 получается сигнал, пропорциональный скорости изменения рН, т.е. скорости роста микроорганизмов. Сигнал с сумматора 7 поступает на вход оптимизатора 8, который выдает сигнал в зависимости от реакции скорости роста на изменение подачи субстрата. Если изменение подачи субстрата не вызьшает существенного, экономически целесообразного, значения скорости роста, то поступает команда на з меньщение подачи субстрата, а в другом случае - на дальнейшее увеличение подачи субстрата. Однако эта команда поступает не непосредственно на исполнительный механизм 5, а на логический блок 4 ( ИЛИ), на вход которого поступает также двухпозиционная информация с выходов делителя 20 блока определения дыхательного коэффициента, датчика 3 концентрации растворенного кислорода и датчика 2 редуцирующих веществ в отходящей бражке. В случае, если с оптимизатора 8 пост)тшт команда на увеличение подачи субстрата, значение дыхательного коэффициента не превысит заданной величины, концентрация растворенного кислорода не будет ниже заданного значения и концентрация редуцирующих веществ в бражке не превысит допустимого значе шя, то с выхода логического блока 4 (ИЛИ) на исполнительный механизм 5 пост}шит команда на увеличение подачи субстрата. В случае поступления на один или несколько входов логического блока 4 противоположных команд с его выхода на исполнительный механизм 5 поступает команда на уменьшение подачи субстрата. Таким образом, процесс биосинтеза проводится на уровне максимально целесообразной интенсивности с ограничением по степени использования субстрата, по дыхательному коэффициенту, по концентрации редуцирующих веществ в последрожжевой бражке и

по к(жцентрацин растворенного кислорода в культуральной сркпе.

Формула изобретенияg

Система автоматического управления процессом вепрерывного выращивания микроорганизмов, наприBiep, Сжомассы кормовых дрожжей в ферментере, содержащая контур стабилизации температуры дрож- Q яжвов омассы, контуры регулирования рН дрожжеВ(ж бвомассы, объема дрожжевой биомассы в ферментере и подачи субстрата, а также датчики расхода воздуха и редуцирующих веществ в отходящей бражке.

датчик концентрации растворенного кислорода, блок определения дыхательного коэффициента и логическое устройство, вход которого соединен с блоком определения дыхательного коэффициента и датчиками концентрации растворенного кислорода, редуцирующих веществ в отходящей бражке и расхода воздуха, а выход - с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи субстрата в ферментер, о т личающаяся тем, что, с целью оптимизации процесса , она снабжена контуром регулирования рН субстрата, блоком деления величины сигнала, пропорщюнального расходу субстрата, на постоянный коэффициент и сумматором, при этом последний соединен с логическим блоком посредством оптимизатора.