Система автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов Советский патент 1979 года по МПК C12B1/08 

1

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности и может быть использовано -в процессе выращивания хлебопекарных дрожжей.

Известна система автоматического управления процессом выра1цивания микроорганизмов, содержащая контуры стабилизации температуры и рН биомассы, контуры регулирования подачи питательных солей и воздуха на аэрацию, датчик количества воздуха, поступающего в ферментер, и установленный на линии подачи субстрата исполнительный механизм 1.

Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает надежного управления прюцессом биосинтеза, за счет чего снижается выход биомассы.

Цель изобретения - повысить выход био.масг.ь микроорганизмов.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая система снабжена датчиками кислорода и углекислого газа в уходяишх газщ к вычислительным устройством для определения абсолютного прироста дрожжей, общего количества дрожжей в аппарате, концентрации биомассы и активности дрожжей, вход которого соединен с датчиками кислорода и углекислого газа в уходяших газах, и количества воздуха, поступающего в ферментер, а выход - с исполнительными механизмами, установленными на линиях подачи субстрата и воздуха.

На чертеже показана блок-схема предлагаемой системы управления.

Система содержит контур стабилизации температуры в ферментере 1, состоящий из датчика 2. температуры, соединенного с регулятором 3, выход которого связан с исполнительным механизмом 4, установленным на магистрали воды, подаваемой в охладительную рубашку 5,контур стабилизации рН дрожжевой мелассы, состоящий из датчика б, соединенного с регулятором 7, к выходу которого подключены исполнительный механизм 8 на трубопроводе аммиачной водь и исполнительный механизм 9 на трубопроводе серной кислоты; контур автоматического пеногащения, состоящий из датчика lO, соединенного с регулятором 11, выход . которого связан с клапаном 12 на трубопроводе олеиновой кислоты; контур регулирования подачи воздуха на аэрацию в зависимости от уровня кульгу1.1альнои жидкости в аппарате, состоящий из датчика 13 уровня, соединенного с регулятором 14, выход которого подключен к исполнительному механизму 15, установленному на воздухопроводе; контур программного управления подачей питательных солей, состоящий из дозаторов 16, соединенных с программным устройством 17. Кроме того, система содержит вычислительное устройство 18, вход которого связан с датчиком 19 количества воздуха, поступающего на аэрацию, а также с датчиками 20 и 21 количества кислорода и углекислого газа в уходящих газах, а .выход соединен с исполнительным механизмом 22 на линии подачи субстрата и исполнительным механизмом 15, установленным на линии подач воздуха. Система автоматического управления работает следующем образом. Температура в ферментере 1 поддержииается на заданном уровне с помощью конаура ста билизации температуры, включающего датчик 2 температуры, подключенный на вход регулятора 3, который после сравнения текущего и заданного значений температур вырабатывает сигнал регулирующего воздейстеия, управляющего Mexaiffl3MOM 4 на магистрали воды, подаваемой в охладительную рубаижу 5. Изменение кислотности в ферментере 1 воспринимается датчиком 6 рН, включенным на вход регулятора 7, который в зависимости от отклонения рН в ту или иную сторону подает сигнал на исполнительный механизм 8 подачи аммиачной воды, либо на исполнительны механизм 9, подающий серную кислоту в фермен тер. Уровень пень в ферметере контролируется датчиком 10, сигнал от которого поступает на регулятор И, воздействующий на клапан 12, установленный на труб,)проводе олеиновой кис лоты. Уровень культуральной жидкости в ферментере контролируется датчиком 13, сигна; от которого поступает на регулятор 14, воздействуюцллй на исполнительньш меха}шзм 15, управляющий подачей воздуха на аэрацию. Растворы тшчательных солей в дрожжерастиль ный аппарат подаются посредством дозаторов 16, работой которых управляет программное устройство п. Помимо этого, система снабжена датчиками 20 и 21 содержания кислорода и углекиспого газа на выходе из аппарата и вычислительным устройством 18, когорое управляет Процессом Дрожжераи1е}(ия. При этом в вычислигельном устройстве |)еализуются следующие операции. П1ЮИЗВОДИТСЯ непрерывное определение абсолютного прироста дрожжей. 11 (Oj Qg) KI PI где ЛО2 - разница содержания кислорода в воздухе, поступающем на аэрацию, и уходяидах газах (с целью утгрощения схемы система снабжена одним датчиком кислорода и одним датчиком углекислого газа; содержание кислорода и углекислого газа в воздухе проверяется перед процессом дрожжеращения и вводится в вычислительное устройство); Qfc - количество воздуха, поступающего на аэрацию; Р, - абсолютный прирост дрожжей; KI - коэффициент. Непрерывно определяется общее количество дрожжей в ферментере PI + РО Р2 где РО - количесаъо за сенных дрожжей; Р - общее количество дрожжей в аппарате Непрерьтно вычисляется концентрация дрожжей в ферментере где S - сечение ферментера; Н - уровень биомассы в ферментере; N - концентрация дрожжей. Определяется активность дрожжей А.СОгОв де ДС02 - разница содержания углекислого газа в воздухе, поступающем на аэрацию, и уходяашх газах; о; - актив.ность дрожжей. Непрерывно определяется необходимое колиество мелассы. М f (Pj о) Коррекция подачи мелассы осуществляется связи с вычислением соотношения - А де М - расход мелассы; К2 - коэффициент, учитывающий количество сахара в мелассе, вводи ся в вычислительное усгройство из основании лабораторных анализог перед началом процесса. Если величина /3 падае ниже заданного знаения, то для исключе1шя логерь мелассы на пиртовое брожение вычислительное усг1)ОЙсгв() оздействует на исгю.иштельиый механизм 15, величивая количестве воздуха, посп-пакнцего а аэрацию и на исполни сльиый механизм 20, меньщая подачу мелассы. Применение ripeiuiaracMow cHi-icMbt n дрожжеой npOMbiiiuicHHOCfH П(ГШ1);|Иг ппгимкчиромагь