Система управления процессом выращивания микроорганизмов Советский патент 1979 года по МПК C12B1/10 

Изобретение относится к области микробиологии, в частности к технике управления процессом выращивания микроорганизмов. Известна система управления процессом выращивания микроорганизмов в уста новке, включающей сообщенные между собой емкости, содержащая систему подачи и отвода газа в сосуды для контактирования его с культуральной жидкостью и перемещения ее из одного сосуда в другой, а также устройство для регулирования подачи и отвода газа в сосуды tl. Однако в этой системе отсутствует ре гулирование параметров процесса культивирования. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система уп равления процессом выращивания микроорганизмов в установке, включающей последовательно сообщенные между собой емкости с распределительными форсунками, содержащая воздухораспределители, гене- , связывающие между собой воздухораспределители, воздействующие на запорные приспособления патрубков ввода и выводов газов 2. Недостатком этой системы является малая эффективность культивирования микроорганизмов, обусловленная невозможностью управления процессом при оптимизации по одному из параметров культивирования. Целью изобретения является повышение эффективности культивирования путем оптимизации процесса массопередачи. Цель достигается тем, что предлагаемая система снабжена регулятором давления, соединенным с пневмо распре делителем, установленным в байпасной линии измерителем физико-химических параметров (рО, рН, еН) и исполнительным механизмом, при этом вход последнего связан через блок сравнения с измерителем физико-химических параметров, а выход - с устройством управления пневмораспределитвля и регулятором давления. Устройство управления пневмораспреде делителем содержит два преобразователя давления и блок коммутации, выход которого йодключен к пневмораспределителю, а вход через пороговые усилители связан с пневмопреобразователем давления. С целью поддержания в байпасной линии давления, равно атмосферному, она снабжена двумя перистальтическими насосами. На чертеже представлена схема системы управления процессом вырашивания ми роорганизмов. Система содержит пневмораспределитель 1 с входным 2 и выходным 3 трубо проводами, устройство управления пневмораспре делителем, состоящее из преобразователей 4 давления, пороговых усилителей 5с автоматической установкой порога срабатывания и блока 6 коммутации, установку для культивирования микробрганизмов, включающую кульугивационные емкости 7, снабженные трубопроводами 8 с обратными клапанами 9. Система содержит регулятор 10 давле ния, устанавливаемый в байпасной линии 11 измеритель физико-химических парамет ров (pOj, рН, еН и т.д)| включающий измерительную кювету 12 с датчиком 13, усилителем 14 и регистратором 15. Для поддержания в байпасной линии давления,, равного атмосферному, установка снабжена двумя перистальтическими насосами 16 Система содержит также блок сравнения, состоящий из двух усилителей 17 с разными порогами срабатывания и релейного элемента 18, привод, состоящий из коммутатора шагового двигателя 20. Шаговый двигатель 2О механически связан с регулятором 10 давления и пороговыми усилителями 5 блока управления пневмора пределителя 1. Система работает следующим образом. Перед началом работы культивационные емкости 7 заполняют культуральной.средой. Затем с помощью регулятора 10 давления и пневмораспределителя 1 в культивационные емкости подают давление,, которое регистрируется преобразователями 4 давления. При достижерйи в одной из куль тивационных емкостей, например правой, заданного значения давления с соответствующего преобразователя 4 давления сигнал через усилитель 5 поступает на блок 6коммутации, который переключает пневмораспределитель 1. В результате кулг туральная среда по трубопроводу 8 перекачивается из правой емкости в левую. При освобождении правой емкости опять срабатывает пневмораспредитель, и цикл повторяется. Во время работы системы перистальтические насосы 16 постоянно перекачивают культуральную жидкость через измерительную кювету 12. С помощью установленных в ней датчиков измеряют физико-химические параметры среды, например pOj, рН, еН и т.д. В случае изменения параметров, например снижения уровня растворенного кислорода по сравнению с критическим, сигнал с датчиком 13 через пороговый усилитель 17, настроенный на заданный уровень, поступает на коммутатор 19, который включает шаговый двигатель 20. Шаговый двигатель 20 автоматически меняет установку как на регуляторе 1О, так и на пороговых усилителях 5. Давление в трубопроводе 2 возрастает, что приводит к увеличению частоты переключения пневморасрпеделителя 1. Это в свою очередь увёл.ичивает аэрацию среды кислородом, его парциальное давление увеличивается и при достижении заданного значения верхнего уровня растворенного кислорода срабатывает снова коммутатор 19, и шаговый двигатель отключается. Тем самым фиксируется уровень необходимого параметра, например pOg. С увеличением скорости потребления кислорода микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности давление воздуха увеличивается, а следовательно, увеличивается частота переключения пневмораспределителя, что приводит к соответствующему увеличению аэрации среды. И, наоборот, с уменьшением скорости потребления кислорода микроорганизмами давление воздуха уменьшается, что приводит к снижению аэрации среды. Таким образом в Системе .поддерживается оптимальный уровень по заданным параметрам, например растворенного кислорода. Предлагаемая система позволяет повысить эффективность культивирования за чет создания оптимальных режимов кульивирования при минимальных расходах компонентов. На единицу выхода родукта расходуется в 3-5 раз меньше итательных субстратов, например кислорода, по сравнению с прототипом. Формула изобретения 1. Система управления процессом выащивания микроорганизмов в установке.