Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов Советский патент 1980 года по МПК C12B1/08 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано при автоматическом управлении процессом выращивания микроорганизмов.

По основному авт. св. № 602541 известен способ автоматического уптравления процессом выращивания микроорганизмов, предусматривающий изменение подачи хладагента, осуществляемый в зависимости от соотношения расходов воздуха, поступающего на аэрацию, и хладагента, причем это соотношение корректируют в зависимости от температуры питательной среды в аппарате 1.

Недостатком известного способа автоматического управления процессом я(вляется невозможность регулирования температуры питательной среды в аппарате при ее охлаждении до заданного значения, соответствующего началу процесса выращивания микроорганизмов.

Целью изобретения является уменьшение времени ферментации и повышения производительности.

Цель достигается тем, что определяют скорость изменения температуры

питательной среды в аппарате, сравнивают с заданным значением и при скорости изменения температуры питательной среды выше заданного значения изменение подачи хладоагента поддерживают на максимальном уровне.

На чертеже представлена схема системы для осуществления предлагаемого способа.

0

Схема включает в себя аппарат 1, газоанализатор 2, датчики 3-6, служащие соответственно для измерения давления, расхода воздуха, подаваемого на аэрацию, и расхода хладагента, подаваемого в рубашку аппарата 1, и температуЕм в аппарате 1; регуляторы 7-10, предназначенные соответственно для стабилизации концентрации углекислого газа в отходящих из аппарата 1 газах, регулирования расхода воздуха на аэрацию, стабилизации давления и регулирования температуры; регулятор 11 соотношения расходов подаваемого на аэрацию

5 воздуха и хладагента; блок 12 дифференцирования для измерения скорости изменения температуры питательной среды в аппарате 1, пороговый элемент 13, служащий для сравнения

0 текущего значения скорости изменения

емпературы среды в аппарате 1 с заанным; блок 14 переключения, релейый элемент 15, предназначенный для существления подачи хладагента,макимального по величине, исполнительые механизмы 16-18, установленные соответственно на линиях подачи возуха, хладагента и отходящих газов. Система работает следующим образом.

В аппарат 1 подают питательную среду и одновременно для ее доохлажения в рубашку аппарата 1 начинают подачу хладагента. Скорость изменения температуры питательной среды в аппарате 1 определяют блоком 12 дифференцирования и сравнивают с заданным значением на пороговом элементе 13. Сигнал, соответствующий результату сравнения, с выхода порогового элемента 13 поступает на блок 14 переключения, с помощью которого на исполнительный механизм 17 подключается либо управляющее воздействие регулятора 11, либо воздействие релейного элемента 15.

В начале процесса доохлаждения скорость изменения температуры питательной среды в аппарате 1 превышает заданное значение, установленное в пороговом элементе 13, При этом выходной/сигнал элемента 13 поступает на блок 14 переключения,, котогий подключает воздействие на подачу хладагента от релейного элемента 15, причем величина этого воздействия соответствует полному открытию исполнительного механизма 17, что соответствует подаче хладагента в рубашку аппарата

Iмаксимального по величине.

По мере снижения температуры в аппарате 1, измеряемой датчиком б, происходит падение скорости изменения ее до заданной величины, в момент равенства текущей скорости изменения температуры питательной среды, определяемой блоком дифференцирования 12, заданной величине происходит срабатывание порогового элемента 13, выходной сигнал поступает на блок 14 переключения,с помощью к6торого на подачу хладаген,та подключается воздействие регулятора 11, а воздействие релейного элемента 15 отключается. Б этом случае воздействие с выхода регулятора

IIпоступает на исполнительный механиэи 17, установленный на линии

подачи-, хладагента, и с помощью его осуществляется пропорционально-интегральное изменение подачи хладагента по температуре питательной среды в аппарате 1. При этом сигнал от датчика 6 температуры поступает как в блок 12 дифференцирования,так и в регулятор 10, на выходе которого формируется регулирующее воздейст вие, поступающее в виде корекции

а регулятор 11 соотношения. Поскольку в контуре управления по температуре на выходе регулятора 10 всегдаприсутствует сигнал, то при подключении воздействия регулятора 11. на вход исполнительного механизма 17 в замкнутой системе осуществляется необходимое для данного момента времени пропорционсшьно-интегральное изменение подачи хладагента в рубашку аппарата.

Подобное регулирующее воздействие на конечной стадии процесса охлаждения питательной среды в аппарате 1 обеспечивает апериодический переходный процесс, заканчивающийся на стадии адаптации микроорганизмов с допустимой точностью заданного значения температуры.

По мере физиологического развития икроорганизмов повышается интенсивность дыхания, что приводит к увеличению тепловыделения и повышению концентрации углекислого таза и температуры среды -в аппарате 1. Увеличение концентрации углекислого газа воспринимается газоанализатором 2 и вы зывает возрастание сигнала на выходе регулятора 7. Этот сигнал в виде корректирующего воздействия поступает на регулятор 8, на выходе которого формируется регулирующее воздействие, направленное на увеличение подачи аэрирующего воздуха в аппарат 1 с помощью исполнительного механизма 16. При этом сигнал от датчика 4 расхода воздуха на аэрацию поступает в регулятор 11 соотнесения, на выходе которого формируется сигнал результирующего воздействия, поступающий на исполнительный механизм 17, увеличивающий расход хладагента.

Величину соотношения потоков корректируют по температуре питательной среды в аппарате 1 изменением подачи хладагента. В этом случае сигнал от регулятора 10 температуры в виде коррекции поступает на регулятор 11 соотношения, где формируется корректирующее воздействие на соотношение воздух-хладагент изменением подачи хладагента с помощью исполнительного механизма 17.

При понижении концентрации выделяющегося углекислого газа, характеризующего снижение скорости развития микроорганизмов, способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов осуществляется в обратном порядке.

Стабилизация давления в аппарате 1 осуществляется с помощью регулятора 9, воздействующего исполнительным механизмом 18 на сброс отходящих газов.

Использование способа автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов позволит повысить производительность процесса за счет сокращения времени ферментации ориентировочно на 2 ч.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов по авт. ев. № 602541, отличающийся тем, что, с. целью сокращения времени ферментации

и повышения тем самым производитель.ности, определяют скорость изменения температуры питательной среды, сравнивают с заданным значением и при скорости изменения темпера У питательной среды выше заданного значения изменение подачи хладагента поддерживают на максимальном уровне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

0 , 602541, кл. С 12 В 1/08, 1976.