Способ регулирования процесса культивирования микроорганизмов Советский патент 1980 года по МПК C12B1/08 

(54) ,СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам регулирования процессов культивирования микроорганизмов. Известен способ автоматического равления процессом выращивания микр организмов в зависимости от тепловы деления, о величине которого судят по распределению температурного пол в культуральной жидкости flj . Недостатком известного способа я ляется его невысокая точность. Цель изобретения - повышение точ нести способа. Поставленная цель достигается те что в процессе культивирования в пе риод экспоненциального роста микроорганизмов определяют угол наклона кривой зависимости термоэдс по врем ни, а величину тепловьаделения рассчитывают по формуле Е - К tgot, где Е - величина тепловьщеления, ккал/м, ч ; . К - коэффициент, характеризующи конструкцию ферментера, ккал/м «ч: сС - угол наклона кривой изменения величины термоэдс к оси времени на диаграммной ленте потенциометра. На чертеже показан график зависимости тепловыделения от времени культивирования культуры. Способ осуществляют следующим образом. Между основанием ферментера и Teiмостатируемым теплообменником устанавливают тепломер,через который осуществляй отвод избытка тепла, выделившегося в ферментере в процессе культивирования микроорганизмов. При этом в чувствительном элементе тепломера возникает термоэдс, величина которой пропорциональна величине теплового потока, прошедшего через тепломер к теплообменнику. Величину термоэдс непрерывно фиксируют на диаграмной ленте самописца. Чем интенсивнее развивается культура, тем большее количество тепла выделяется из ферментера, проходит через тепломер, тем большая величина термоэдс поступает на контрольно-измерительный прибор и тем больше ot - угол наклона кривой изменения величины термоэдс.

В системе ступенчато изменяют количественно один из параметров, влияющих на интенсивность роста микроорганизмов, например подвод кислорода, и фиксируют на диаграмной ленте самописца через изменение термоэдс изменение тепловыделений и по углу наклона изменения термоэдс судят о влиянии изменяемого параметра на интенсивность процесса,

В случае возрастании угла сгС на диаграмной ленте потенциометра производят дальнейшее увеличение количества подаваемого кислорода.

Если же дальнейшее увеличение расхода кислорода приводит к снижени или сохранению величины угла наклона - на диаграмной ленте, то систему возвращают к предыдущему значению регулируемого параметра.

Определив оптимальное значение по данному параметру, подбирают по следующему (например,химическому составу питательной среды, температуре, влажности и т.п.)и т.д.).

Периодические изменения всех основных параметров, влияющих на интенсивность данного процесса, повторяют многократно до выявления таких зависимостей между ними, когда изменение любого из них не влечет за собой ув еличения угла об .

Таким образом, подобранное соотношение исследованных параметров, при котором значение величины rL максимально, соответствует оптимальным условиям культивирования данного вида микроорганизмов. При этом величина учитывает степень заполнения ферментера и позволяет результаты различных экспериментов делать сопоставимыми.

Пример.. Теплоизолированный, снабженный теплометрическим устройством ферментер емкостью 3 л помещают в суховоздушный термостат, что позволяет использовать установку как калориметр. Рабочую емкость ферментера подвергают химической и тепловой- стерилизации, затем заполняют 2,25 л питательной среды. Емкость зкрывают крышкой и вторично подвергают тепловой стерилизации.

Затем охлажденную до 32,0°С емкость с питательной средой помещают в суховоздушный термостат, включают мешалку и добиваются в калориметрической системе теплового равновесия Доказательством этого является постоянство нулевого значения сигнала с тепломера, установленного в основании емкости на ее внешней поверхности. В дальнейшем весь тепловой пток отводят только через тепломер. питательную среду рабочей емкости всеивают споровую культуру аэробного гриба Aspergillus niger и измеряют величину тепловыделения в процессе

ее культивирования, при этом фиксируют показания тепломера на диаграмной ленте одноточечного потенциометра КСП-4.

Температура культивирования гриба . составляет 32,.

Интенсивность аэрации воздухом составляет 0,5 л/л мин,

В течение первых двух часов культивирования культура находится в латентной фазе роста.. Тепловьщеление при этом близко к 0. Затем культура переходит к экспоненциальной фазе роста.

г В процессе экспоненциальной фазы роста увеличивают интенсивность аэрации от 0,5 до 1,5 л/л-мин, угол oi на кривой изменения тепловыделения возрастает, что свидетельствует о недостаточной аэрации культуры.

Дальнейшее увеличение аэрации от 1,5 до 2 л/л-мин и последующее снижение до 1,5 л/л-мин не изменяет интенсивности образования тепла и биомассы.

При интенсивности аэрации от 1,5 до 2,5 л/л-мин образуется максимальное количество биомассы, которое составляет 18,7 г/л сухих веществ.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с достаточно высокой точностью определить необходимую величину расхода воздуха на аэрацию в одной емкости спустя 3,5 ч от начала эксперимента, вместо 12 емкостей и 72 ч, применяемых в соответствии с известным.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса культивирования микроорганизмов по изменению величины тепловыделения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в процессе культивирования в период экспоненциального роста микроорганизмов определяют угол наклона кривой зависимости термоэдс по времени, а величину тепловыделения расчитывают по формуле

Е К- tgoC, где Е - величина тепловыделения,

ккал/м -ч;

К - коэффициент, характеризующий 5 конструкцию ферментера,

ккал/м-ч;

- угол наклона кривой изменения величины термоэдс к оси времени на диаграмной ленте пол тенциометра.

Источники информации, принятыево внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 424875, кл. С 12 В 1/08, 1974.

jHcni Htif4uaai,tfaji

y Dorset Г лала у

250

fOD 150

WO 50 .

o(,( (Xg «

фола