Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов Советский патент 1982 года по МПК G05D27/00 

Изобретение относится к микробиологии и касается способов автомати- чёского управления процессом культивирования микроорганизмов.

Известен способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды, температуры в ферментере, в соответствии с заданными на текущий интервал времени контрольными значениями, периодический отбор пробы, определение в ней интенсивности биохемилюминесценции и корректирование в зависимости от ее значения заданных контрольных значений измеря мых параметров 11.

I Недостатком данного способа является, то, что он не обеспечивает максимального выхода живой биомассы на заданный промежуток времени при минимальном расходе питательных субстратов, например, глюкозы, за счет разброса по качеству посевного материала и питательной среды, а также за счет резких колебаний внешних факторов - питающего напряжения, температуры, влажности, чистоты окружающей среды и др.

Цель изобретения - увеличение выхода биомассы.

Указанная цель достигается тем, что в способе автоматического управления процессом культивирования мик- ; роорганизмов, предусматривающем регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферменторе, регулирование числа оборо10тов мешалки, рН и рО, среды и температуры в ферментере осуществляют в зависимости от соотношения живых клеток к общей биомассе.

На чертеже изображена блок-схема

15 системы, с помощью которой осуществляют предлагаемый способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов.

Система содержит датчики, служа20щие соответственно для измерения числа оборотов мешалки, рН и рОл среды и температуры в ферментере 5, блоки 6 и 7 анализа биохемйлюминисценции и общего количества клеток культивируемых микроорганизмов, соединенных с блоком 8 управления, с которым также соединены блоки 9-12 исполнительных механизмов, обеспечивающих соответственно регулирование числа оборотов

30 мешалки, рН и рО. среды и температуры

в ферментере. Кроме этого, с блоком 8 управления связан блок 13 коррекции модели.

Способ осуществляют следующим образом.

С датчиков 1-4, блоков б и 7 периодически поступают в блок 8 управления текущие значения числа оборотов мешалки (N), рН и среды, температуры (t) в ферментере 5, значение интенсивности биохемилюминисценции проб и общего количества клеток культивируемых микроорганизмов. В блоке 8 по этим значениям вычисляетёя процент живых клеток и происходит сравнение с соответствуквдими контролИ ными значениями и оптимальными на данный период, вычисляемыми по математической модели, построенной на основе статистических данных по предыдущим процессам культивирования Е СоП М-17, Если текущие значения общего количества клеток и процента живых клеток пробы лежат в пределах вычисления по математической модели ко.нтрольно-предупредительных границ (КПГ), то блок В управления определяет, если имеющаяся математическая модель адекватна процессу. В этом случае при отклонении текущих значений N, рН, рО и t от своих оптимальных контрольно-предупредительных границ блок, 8 управления расчитывает по модели соответствующие наиболее оптимальные величины корректирующих воздействий на процесс культивирования в ферменторе 5и осуществляет их через соответствующие блоки 9-12 исполнительных механизмов.

При отклонении от соответствующих контрольно-предупредительных границ текущих значений общего количества клеток и процента живых клеток в пробе блок 8 управления определяет, что имеющаяся математическая модель перестает быть адекватной процессу и выдает соответствующий сигнал, последние измеренные значения параметров N, рН, рО, t текущие и все предыдущие значения общего количества клеток и процента живых клеток в пробах в блок .13 коррекции модели. При этом последний осуществляет соответствующую коррекцию модели с учетом анализа тенденции хода процесса по предыдущим значениям общего количества клеток и процента живых клеток в пробах и вводит корректированную модель в блок 8 управления, который и осуществляет по ней дальнейшее управление вышеописанным образом.

Предлагаемый способ позволяет управлять процессом культивирования опираясь не только на предшествующий опыт, который учитывает модель процесса, но и учитывая особенности развития текущего культивирования, что достигается оперативной адаптацией модели.

В результате реализации предлагаемого способа при.культивировании бактерий Е Со) М-17 увеличивается выход живой биомассы при каждом культивировании в среднем на 15% по сравнению с известным, при этом расход питательных субстратов не увеличивается.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферменторе, отлич ающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы, регулирование числа оборотов мешалки рН и рО среды и температуры ,в ферменторе осуществляют в зависимости от соотношения живых клеток к общей биомассе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 829664, кл. С 12 В 1/08, 1979.