Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов Советский патент 1979 года по МПК C12B1/08 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

1 .- ,

Изобретение относится к микробиологической, пищевой и медицинской промышленности и может применяться, в частности, для получения живых вакцин.

Известен способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий измерение растворенного кислорода и регулирование величины рН среды, число оборотов мещалки, подачи компонентов питательной среды и подачи воздуха на аэрацию 1.

Недостатком известного способа является то, что регулирование микробиологического процесса осуществляют по вторичным признакам - потреблению кислорода, на величину которого оказывают влияние различные факторы культивирования, изменяющие потребления кислорода микробной клеткой (температура рН перемешиваний и другие). В результате возникают неточности в регулировании процесса.

Целью изобретения является повышение точности управления.

Поставленная цель достигается тем, что регулируют величину окислительно-восстановительного потенциала и определяют величину прироста концентрации живых организмов и отношение концентрации живых организмов к концентрации биомассы, а регулирование рН среды, окислительно-восстановительного потенциала, компонентов питательной среды, числа оборотов мешалки и подачи воздуха на аэрацию осуществляют с учетом величины прироста концентрации живых организмов и отношения концентрации живых организмов к концентрации биомассы.

На чертеже изображена схема, иллюстрирующая осуществление способа автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов.

На схеме изображен ферментер 1 с мешалкой 2 и приводом 3, являющимся исполнительным механизмом регулирования оборотов мешалки, с барба,тером 4 для подачи воздуха. Ферментер 1 снабжен датчиками 5-7 соответственно растворенного кислорода, рН среды и окислительно-восстановительного потенциалаи блоком 8 измерения содержания компонентов питательной среды, а также блоком 9 измерения общей концентрации биомассы, например, оптический прибор, и блок 10 измерения концентрации живых микроорганизмов и прироста концентрации живых микроорганизмов. Кон ЩнтраЦйК) жйвых микроорганизмов можно определять, например цветным методом. Сущность метода заключается в периодическом отборе проб среды с микроорганизмами из ферментера 1 в термостатированный инкубатор 11, куда добавляется из емкости 12 реагент, меняющит свой цвет под действием живых микроорганизмов (например метйленовая синь). Степень обесцвечивания зависит от количества живых микррорганизмов. Затем проба из инкубатора 11 поступает в блок 10 измерения концентрации ЖЙШх ИйкрОорганйзмОв и прироста конценTiJatoH живых микроорганизмов. Блоки 9 и 10 измерения общей концентрации биомассы и концентрации живых микроорганизмов подключены к блоку 13 Сравнения, где устанавливается отношение между концентрацией живых икpoopгaнизмов и концентрацией биомассы. , Перечисленные блоки измерения подключены к блоку 14 анализа сигналов и блоку 15 программного управления, на котором задается программа параметров культивирования в ферм-ентере 1. Для выполнения предлагаемого способа блок 14 анализа сигналов содержать электронную вь1числительную машину, обеспечивающую обработку сигналов, поступающих с измерительных блоков. Корректирующим сигналом является сигнал, поступающий с блока 13 сравнения и блока 10 измерения прироста концентрации живых микроорганизмов. Блок 15 программного управления подключен к блоку подачи команд 16, команды с Кото рого-поступают на исполнительньге механизмы 3,17-20 регулирования оборотов меШалки 2, рН среды, окйслительно-восстано в йтельНОго потенциала, подачи компонентов питательной среды Иподачи воздуха соот §ётственно. Способ осуществляется следующим об разом; Сигналы с блоков измерения параметров культйЁйрования и содержания компонентов питательной среды, а также с блока 13 сравнения отношения концентрации живых микроорганизмов и общей биомассы и блока 10 измерения прироста концентрации живых микроорганизмов поступают в блок 14 анализа сигналов. Коррёктйрую1Цймй СйТНаЛами включающими блок 14 анализа служат сигналы с блоков 13 и 10 сравнения отношения концентрации живых микроорганизмов к кон центрации биомассы и измерения прироста К0 нЦейтраций живыХ микроорганизмов. При возникновении отклонений отношения концентрации живых микроорганизмов К концентрации биомассы от единицы и отрицательном приросте концентрации живых микроорганизмов, анализирующая система приступает к анализу сигналов поступающих от блоков измерения. В случае отклонения какого-либо из параметров от заданного в программном блоке 14 или при снижении содержания компонентов питательной среды через блок 16 подачи команд и исполнительные механизмы вносятся коррективы или подается команда на введение компонентов питательной среды. Корректировка осуществляется до тех .пор, пока отношение кон,1,ентрацйи живых микроорганизмов к концентрации биомассы достигнет единицы, а прирост концентрации живых микроорганизмов станет больше нуля. После этого анализ параметров культивирования прекращается до нового нарушения отнощения и знака прироста концентрации живых микроорганизмов. В случае нарушения процесс корректировки повторяется согласно заданной программ1 1 к необходимых соотношений. Таким образом, регулировка процесса культивирования осуществляетсяпо отношению концентрации живых микроорганизмов к концентрации биомассы и по приросту концентрации живых микроорганизмов, которые наиболее чувствительны и Однозначно реагируют на изменение факторов культивирования. Формула изобретения Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий измерение растворенного кислорода и регулирование величины рН среды, число оборотов мешалки, подачи компонентов питательной среды и подачи воздуха на аэрацию, отличающийся тем , что, с целью повышения точности управления, регулируют величину окислительно-восстановительного потенциала и определяют величину прироста концентрации живых организмов и отношение концентрации живых организмов к концентрации биомассы, а регулирование рН среды, окислительно-восстановительного потенциала, компонентов питательной среды, числа оборотов мешалки и подачи воздуха на аэрацию осуществляют с учетом Величины прироста концентрации живых организмов и отноц1ения концентрации живых организмов к концентрации биомассы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 352562,.кл. С 12 В 1/08 1971.

1

662579