Способ автоматического управленияпРОцЕССОМ ВыРАщиВАНия МиКРООРгА-НизМОВ Советский патент 1981 года по МПК C12B1/08 

1

Изобретение относится к процессам брожения и питательным средам, а именно к способам глубинного выращивания культур, и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известны способы автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, предусматривающие регулирование подачи воздуха и измерение концентрации растворенного кислорода 1, 2.

Недостатком этих способов является то, что при интенсивном росте и размнол ении метаноокисляющих микроорганизмов количество подаваемого воздуха и метана становится недостаточным, а увеличивать их расходы практически невозможно из-за ограничения по захлебыванию в ферментере. Режим захлебывания в ферментере наступает при больших нагрузках по газу, а в этом режиме большая часть газовой смеси, подаваемой в ферментер, не успевая диспергироваться в культуральной жидкости, выходит из ферментера, и это приводит к нарушению оптимальной подачи газа в ферментер и потерям газового сырья.

Кроме того, недостатком способов является также то, что при культивировании газо-окисляющих микроорганизмов в газовой фазе, кроме кислорода, присутствует газообразный субстрат, который используется в качестве источника питания, а это приводит к уменьшению парциального давления кислорода и его фактической концентрации в растворенном виде. Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта.

Цель достигается тем, что способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов предусматривает регулирование подачи воздуха, измерение концентрации растворенного кислорода, а также регулирование давления в ферментере в зависимости от концентрации растворенного кислорода в регулирование расхода воздуха и метана в зависимости от

давления в ферментере, поддерживая при

этом заданные оптимальные соотношения

метан-воздух.

На чертеже изображена система автоматического регулирования процесса выращивания микроорганизмов, поясняющая предложенный способ.

В ферментер 1 подают газообразные воздух и метан в предельном количестве, которое не вызывает захлебывание мешалки ферментера. Датчик 2, измеряющий парциальное давление растворенного в культуральной жидкости кислорода, выдает сигнал, пропорциональный содержанию растворенного кислорода, который поступает

в регулятор 3, где сравнивается с заданным сигналом, соответствующим оптимальному содержанию растворенного кислорода для данных микроорганизмов. Выходной сигнал с регулятора 3 поступает на исполнительный механизм клапана 4, стоящий на линии отходящих газов. При изменении содерлсания растворенного кислорода содерлсание последнего становится меньше оптимального значения, клапан 4 закрывается и увеличивает давление в ферментере, пока содерл ;ание кислорода не достигнет заданного значения.

Сигнал, пропорпиональный давлению в ферментере 1, поступает с манометра 5 в качестве задания на регулятор 6, который с помощью исполнительного механизма клапаиа 7 изменяет подачу воздуха па аэрацию. При увеличении или умеиьшеиии давления, соответственно увеличивается или умеиьщается расход воздуха иропорционально коэффициенту сл имаемости газа.

Регулятор 8 соотношения поддерживает заданное оптимальное соотношение между расходами воздуха и метана. Сигнал, пропорциональный расходу воздуха, поступает с сужающего устройства 9 на дифманометр 10 и далее в регулятор 8, где сравнивается с сигналом, пропорциональным расходу метана, последний поступает с сужающего устройства 11 на дифманометр 12 и затем в регулятор 8.

Результирующий сигнал, пропорциональный разбалансу, поступает на исполнительный механизм клапана 13, который в зависимости от расхода воздуха увеличивает или уменьшает расход метана.

Контроль и ограничение давления в фермеитере осуществляют регулятором 14, задатчиком этого регулятора устанавливают верхнее ограничение давления в ферментере, при достижении которого с регулятора 14 поступает сигнал на исполнительный механизм клапана 15, который открывает

выход из ферментера в линию отходящих газов.

Поддержание оптимальной температуры в ферментер осуществляется следующим образом.

Сигнал, пропорциональный текущему значению температуры в ферментере, с тер-, мопары 16 поступает на регулятор 17, где сравнивается с сигналом, соответствующим

заданному оитимальному значению температуры. Результирующий сигнал, пропорциональный разбалансу, поступает на исполнительный механизм клапана 18, -и в зависимости от величины температуры увеличивает или уменьшает расход воды на охлаждение ферментера.

В результате реализации данного способа была достигнута продуктивность 4,5- 5 г/л АСВ/ч при давлении 4 ати и иротоке

0,2 ч-, что в 4 раза больше, чем при атмосферном давлении, это приводит к повыщению производительности в 4 раза.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, предусматривающий регулирование подачи воздуха и измерение концентрации растворенного кислорода, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, регулируют давление в ферментере в зависимости от концентрации растворенного кислорода и регулируют расходы

воздуха и метана в зависимости от давления в ферментере, при этом поддерживают заданное оптимальное соотношение метанвоздух.

Источники информации,

иринятые во виимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 502015, кл. С 12В 1/08, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 535340, кл. С 12В 1/08, 1976 (ирототип).

/

/

п: I

//

Нетан

J