Способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ I1 4878

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТЕЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691447/28-13 (22) 24.11.83 (46) 30.11.85. Бюл. М - 44 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт кибернетики с вычислительным центром Узбекского научнопроизводственного объединения "Кибернетика" АН УЗССР (72) Э.M.Якубов, Б.А.Захидов, А.В.Юлдашев, А.С.Кабильджанов и .

А.У.Исмаилов (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1062262, кл. С 12 Q 3/00, 1981. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, предусматривающий регулирование подачи воздуха с учетом расхода аммиачной воды и питательного субстрата, подачи питательных солей, минеральных солей, теплоносителя и аммиачной воды, отличающийся тем,, что, с целью увеличения производительности, измеряют содержание редуцирующих веществ в питательном ц 4 С 12 3/00 G 05 D 27/00 растворе и дрожжевой суспензии, Р О в отходящей бражке и минеральных солях и концентрации биомассы, вычисляют разность содержания редуцирующих веществ в питательном растворе и минеральных солях и Р О в отходящей бражке и минеральных солях и соотношение концентрации биомассы и Р О в отходящей бражке, при этом, регулирование подачи питательного раствора осуществляют в зависимости от концентрации биомассы, регулирование подачи минеральных солей .осуществляют в зависимости от соотношения концентрации биомассы и Р О в отходящей бражке, а регулирование подачи аммиачной воды осуществляют с коррекцией по разности Р О в минеральных солях и в отходящей бражке, подачу воздуха осуществляют с коррекцией по расходу минеральных . солей и регулирование подачи питательного раствора и аммиачной воды осуществляют с коррекцией по разнос-. ти содержания редуцирующих веществ в отходящей бражке и минеральных солях.

1 . 11

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промышленности, конкретно к процессам непрерывного выращивания микроорганизмов.

Цель изобретения — увеличение производительности.

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического .управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, реализующая предлагаемый способ..

Система содержит ферментер 1, флотатор 2, регулятор 3 стабилизации соотношения концентрации биомассы Р О в отходящей бражке, регуляторы 4-7 концентрации биомассы, величины рН в ферментере, расхода воздуха в ферментер и температуры в ферментере, соответствующие этим регуляторам Йсполнительные механизмы

8-12, датчики 13-16 расхода питательного раствора, минеральных солей, аммиачной воды и воздуха, датчики

17-23 редуцирующих веществ в питательном растворе и. в дрожжевой суспензии, содержания Р О в минеральных солях, содержание Р О 5 в отходящей бражке, концентрации биомассы, величины рН в ферментере и температуры в,.ферментере, сумматоры 24-26.

В системе автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов выходы датчиков 21 и 20 через регулятор 3 ° соотношения соединены с исполнительным механизмом 9 изменения подачи минеральных солей. Выходы датчиков

17 и 18 редуцирующих веществ в питательном растворе и в дрожжевой суспензии через сумматор 25 соединены с регулятором 4 концентрации биомассы, выход которого соединен с исполнительным механизмом 8 изменения подачи питательного раствора. Датчик

22 рН соединен с регулятором 5, вы.ход которого соединен с исполнительным механизмом 10 изменения подачи аммиачной воды. Выходы датчиков 19 и 20 содержания р О в минеральных солях и в отходящей бражке через сумматор 24 соединены с блоком задания регулятора 5. Выход датчика 16 расхода воздуха соединен с регулятором 6, выход которого соединен с исполнительным механизмом 11 изменения подачи воздуха в ферментер.

Датчики 13-15 расхода питательного раствора минеральных солей и

55 ния подачи теплоносителя.

Способ осуществляют следующим образом.

Регулятор 4 поддерживает требуемую концентрацию биомассы на выходе ферментера, которую изменяют датчиком 21 путем изменения подачи питательного раствора исполнительным механизмом 8. По мере того, как усиливается поглощение радиоактивных веществ (РВ), увеличивается разность сигналов между датчиком 17 и 18 в сумматоре 25, которая подается на коррекцию задания регулятора 4, т.е. на увеличение требуемой концентрации биомассы, это в свою очередь вызывает увеличение подачи питательного раствора и т.д. Если по какойлибо причине уменьшится поглощение

РВ, то уменьшится разность сигнала в сумматоре 25, уменьшится задание на поддержание концентрации биомассы и соответственно уменьшится подача питательного раствора. Таким образом, этот контур позволяет оптимально регулировать расход питательного раствора.

Регулятор 3 стабилизации соотношения поддерживает найденное оптимальное соотношение между концентрацией биомассы, измеряемой датчиком

21, и остатками Р О5 в отходящей,. бражке, измеряемой датчиком 20, путем изменения подачи минеральных солей, т. е. чем больше будет концентрация биомассы, тем больше следует подавать минеральных солей для ускорения роста микроорганизмов.

В то же время в зависимости от поглощения микроорганизмами РВ, изменяется требуемое соотношение между концентрацией биомассы и остатками Р О в отходящей бражке. В связи с этим в блок задания регулятора

3 подается корректирующий сигнал от сумматора 25, где вырабатывается разность значений РВ в питательном растворе и дрожжевой суспензии. Этот контур позволяет обеспечить микроорганизмы необходимым количеством та. кой основной соли, как Р 05,и соответственно другими солями, находящи94878 2 аммиачной воды соединены с суммато-ром 26, выход которого подключен к блоку задания регулятора 6. Датчик

23 температуры соединен с регулятором 7, выход которого связан с исполнительным механизмом 12 изменеnncw cumin Плате иый р

Nurro радиан спи

Составитель Г.Богачева

Редактор Ю. Середа Техред Т.Дубинчак корректор И.Эрдейи

Заказ 7382/30 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мися в подаваемых минеральных солях в требуемых соотношениях.

Регулятором 5 поддерживается Необходимая величина рН в ферментере. путем измерения рН датчиком 22 и воздействием на исполнительный меха- низм 10 изменения подачи аммиачной воды. По мере того, как изменяется режим поглощения микроорганизмами минеральных солей в ферментере, необходимо своевременно изменять кислотность среды в ферментере. Поэтому в блок задания регулятора 5 подают корректирующий сигнал от разности

Р2 0 в минеральных солях и в отходящей бражке. Этот сигнал подают от сумматора 24.

Данный контур позволяет находить необходимую величину рН среды в зависимости от поглощения солей микроорганизмами и соответственно эффективно расходовать аммиачную воду.

Регулирование режима поглощения кислорода воздуха осуществляют ре- гулятором 6. Сигнал от датчика 16,, расхода воздуха подают в регулятор 6 и далее на исполнительный механизм

11 изменения подачи воздуха. По мере того, как изменяются расходы входных компонентов в ферментер 1 необходимо корректировать расход воздуха в ферментер. Для этого в блок задания регулятора 6 подают корректирую194878 4 щий сигнал от сумматора 26, куда поступают сигналы от датчиксв 13-15 расхода питательного субстрата, минеральных солей и аммиачной воды.В этом контуре по мере увеличения величины расходов, регулятором 6 увеличивают расход воздуха на аэрацию и

I наоборот. Этот контур позволяет в р. достаточном количестве обеспечивать, микроорганизмы кислородом воздуха.

Поддержание требуемого ч емпературного режима в ферментере осуществляют регулятором 7. От датчика 23 температуры сигнал подают в регулятор 7 и далее сигнал отклонения поступает на исполнительный механизм 12, который изменяет подачу теплоносителя.

Использование данной системы автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов позволяет интенсифицировать процесс за счет своевременной корректировки режимов поглощения PB питательных веществ, минеральных солей, кислорода воздуха и поддержания требуемой кислотности в среде.

Точное регулирование режимов роста микроорганизмов в ферментерепозволяет оптимально расходовать питательный раствор,. аммиачную вод1, минеральные соли, воздух на аэрацию и повысить производительность ферментера на 37.