Установка для культивирования микроорганизмов Советский патент 1981 года по МПК G05D27/00 

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Известна установка для культивиро вания микроорганизмов, включающая ферментер, мешалку с электродвигателем, систему подачи воздуха на азрацию, состоящую из регулятора числа оборотов скорости вращения мешалки, связанной с исполнительным механизмом системы регулирования подачи воз духа на аэрацию через пусковое устро ство и блок управления многокомпонен тной подачи питательных-сред I . Однако такая установка имеет слож ную конструкцию, двойную систему дат чиков растворенного кислорода в суспензии и углекислого газа в отходящих газа, контактные устройства, включенные в систему управления поДа чи воздуха, управляющие пусковым дви гателем в случае изменения числа обо ротов, и управляемый регулируемый вентиль, которые вместе взятые предназначены для регулирования подачи воздуха. Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения подачи питательных сред и воздуха в зависимости от возрастания плотности и вязкости перемешиваемой культуральной жидкости. Цель достигается тем, что установка для культивирования микроорганизмов, содержащая ферментер с мешгшкой, электродвигатель, регулятор скорости вращения мешалки и блок управления многокомпонентной подачи питательных сред и воздуха, снабже блоком рассогласования с задатчиком и индикатором скорости вращения вала электродвигателя, соединенным с регулятором скорости вращения мешешки, выход которого подключен к блоку рассогласования и -через измеритель мощности к электродвигателю, при этом блок рассогласования соединен при помощи регулятора с блоком управления многокомпонентной подачи питательных сред и воздуха. На чертеже изображена схема установки. Установка для культивирования микрооорганизмов содержит фермент 1 с мешалкой 2, приводимой во вращение электродвигателем 3, регулятор 4 скорости вращения мешалки и блок 5 управления многокомпонентной подачей питательных сред и воздуха. На валу электродвигателя 3 уста;новлен ийдйкатор 6 скорости вращения В цепи управления электродвигателем 3 на выходе регулятора 4 установ лены измеритель 7 мощн9сти, потребляемой электродвигателем, и блок 8 рассогласования с задатчиком 9, имеющим устройство установки нуля. В це пи управления блоком 5 многокомпонен тной подачи питательных сред и возду ха установлен после блока 8 рассогла сования пропорциональный регулятор 10, исполнительные устройства 11 и трубопроводы 12, подводящие питатель ные среды и- воздух в ферментер« Установка для культивирования работает следующим образом. В ферментер 1 заливают питательную среду, в которую производят по-рсев культуры микроорганизмов. Установка подклк)чается к сети переменного тока. На регуляторе 4 скорости вращения оператором задается определенная частота вращения вала электро двигателя Зр которая в процессе эксперимента посредством обратной связи от индикатора 6 скорости вращения по дерл ивается постоянной. , Включается в работу электродвигатель 3 и производится замер потребля емой мощности с помощью измерителя 7 мощности. Установленное значение пот ребляемой мощности при заданной оператором скорости вращения мешалки по дается на блок рассогласования, где помощью задатчика 9 балансируется до установки На пропорциональном регуляторе 10 оператором в соответствии с программой эксперимента задается соответствующее значению О соотношение управляющих сигналов ,к поступающим от измерителя 7 мощности и в соответ стйии с ними процентное соотношение количества подаваемых питательных сред и воздуха на блоке 5 управления их подачей. По мере роста культуры микроорганиэмов плотность и вязкость среды возрастают, что ведет к увеличению сил сопротивления перемешиваемой сре ды на лопасти мешалки 2. В связи с тем, что регулятор 4 ск рости вращения, получая обратную свя с индикатора 6 скорости вращения, ав томатически поддерживает заданную частоту вращения мешалки 2, мощность затрачиваемая на перемешивание, возрастает в соответствии с формулой / CAI м . j-- 1Cco5c3i-v -f-/P o S-SlMOt., где Mg - момент на валу, V - расстояние от центра лопаст мешалки до вала; и - вязкость среды; . PC- удельный вес среды; V - скорость вращения мешалки на расстоянии от центра вала; g - 9,82 м/сек ; g - площадь лопастей мещалки; угол атаки лопасти; С - 1,1 - 1,12, коэффициент приведения формы лопасти, стоящей поперек потока. Автоматическое изменение угла атаки лопастей при постоянстве оборотов приводит при возрастании вязкости и плотности среды к резкому, на порядок выше, чем при обыкновенной мешалке, возрастанию мощности на валу электродвигателя. Увеличение затрат мощности регистрируется измерителем 7 мощности и блоком 8 рассогласования. Поступивший сигнал увеличения затрат мощности, отклоняет установку О от заданного оператором значения и блок 8 рассогласования автоматически подает команду на пропорциональный регулятор 10, в соответствии с которой последний отрабатывает командные управляющие сигналы на блок 5 управления подачей питательных сред и воздуха, который обеспечивает в пропорциональном, заданном оператором соотношении срабатывание исполнительных устройств 11 на увеличенную подачу питательных сред и воздуха, необходимых для питаний возросшего количества микроорганизмов (их концентрации) . Таким образом, в установке с помощью установленных блоков осуществляется, подача питательных сред и воздуха в зависимости от затрат мощности на перемешивание, т.е. в зависимости от плотности и вязкости перемешиваемой среды или в конечном счете в зависимости от концентрации культуры микроорганизмов в культуральной жидкости. При увеличении затрат мощности пропорционально увеличивается подача питательных сред и воздуха, при уменьшении затрат мощности наоборот: сокращается (уменьшается) подача питательных сред и воздуха. Пэ показаниям измерителя 7 мощности с приложением соответствующей заранее оттарированной номограммы можно косвенным образом судить о плотности и вязкости культуральной жидкости, а при графическом построении кривой потребления мощности можно определять и производить относительную кривую скорости роста культуры микроорганизмов, т.е. в данном случае система автоматического управления процессом, включающая в себя индикатор 6 скорости, регулятор 4 скорости вращения, измеритель 7 мощности и блок 8 рассогласования может выполнять косвенным образом роль плотномера . Формула изобретения Установка для культивирования микроорганизмов, содержащая ферментер с мешалкой, электродвигатель, j регулятор скорости вращения мешалки и блок управления многокомпонентной подачи питательных сред и воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности установки, она снабжена блоком рассогласования с задатчиком и индикатором скорости вращения вала электродвигателя, соединенным с регулятором скорости вращения мешалки, выход которого подключен к блоку рассогласования и через измеритель мощности к электродвигателю, при этом блок рассогласования соединен при помощи регулятора с блоком управления многокомпонентной подачи питательных сред и воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 401704, кл, С 12 В 1/08, 1974.

ffl

..5 t

:./

f

/

гго8

1

ffffffffK e A M CfleSfft