Способ автоматического управления процессом брожения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Я0 2097 а (50 4 С 12 G 1 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ списочник изоьгкткния / "

H aeXorCsOvV CavpE>eAsCXBv где с,c,— (21) 3727350/28-13 (22) 24.04.84 (46) 07 ° 02.86. Бюл. № 5 (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) М.Ç.Милашаускас, Ю.-К.IO,Ñòàíèøêèñ, P.N.Ñèìóòèñ и В.А.Жалкаускас (53) 663.45(088.8) (56) Федосеев К.Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений.

M.: Медицина, 1977, с. 221-223, 244-245.

Авторское свидетельство СССР № 840843, кл. С 05 D 27/00, 1981. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БРОЖЕНИЯ, заключающийся в регулировании величины рН в ферментере, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, измеряют скорость выделения углекислого газа из ферментера И величину оптической плотности культуральной среды, а регулирование величины рН в ферментере производят до максимального значения величины соотношения l /p, определяемого из следующей зависимости: удельная скорость роста микроорганизмов; удельная скорость выделения целевого продукта, скорость выделения углекислого газа; скорость изменения оптической плотности культуральной среды во время ферментации; коэффициенты пропорциональности.

Изобретение относится к бродиль ной промьшгленности, а именно к производству спирта из крахмалистого сырья, и частично может быть использовано в производстве спирта иэ других видов сырья, Целью изобретения является Ioвышение выхода целевого продукта.

Сущность способа заключается в следующем.

Во время ферментации скорость выделения углекислого газа Ясо в ферментере дает суммарную информацию о скорости роста микроорганизмов 4 и о скорости синтеза целегзого продукта g М где г.„, С вЂ” коэффициенты пропорциональности;

" — концентрация микроорганизмов

Скорость роста микроорганизмов ИХ пропорциональна скорости измененггя оптической плотности культуральной среды Чоп

don

= „=с,г », где C — коэффициент пропорциональности.

Иэ уравнений (1) и (2) поггучим

Используя измеряемые величины

Qco u Von соотношение г1. /1гА определяют по уравнению (3) и по нему осуществляют регулирование рН ку ьтуральной среду в ферментере таким образом, чтобы соотношение g /р было максимальным. Обеспечение максимального соотношения гг /p тож дественно максимальному соотношению

Йсо /Yon При этом при обеспечении максимального соотношения Q/ ë обеспечивается ведение процесса брожения на оптимальном уровне по величине рН культуральной среды, т.е ° питательный субстрат во время процесса бро жения будет расходоваться так, чтобы он обеспечил наибольщую скорость выделения продукта с наименьшими затратами его для роста микроорганизмов.

1209713

Система состоит из ферментера 1 контура регулирования температуры брожения в ферментере, включающего датчик 2 температуры брожения в

5 ферментере, связанный через регулятор 3 температуры брожения в ферментере с исполнительным механизмом 4, установленным на линии подачи:хлаждающей воды, контура регулирования рН культуральной среды в ферментере, содержащего блок 5 измерения оптической плотности культуральной среды, блок 6 усреднения измеренных значений оптической плотности куль15 туральной среды, блок 7 дифференцирования усредненного значения оптической плотности, блок 8 измерения скорости выделения углекислого газа в процессе микробиологического

20 синтеза, блок 9 определения соотношения, экстремальный регулятор 10 рН культуральной среды в ферментере, который связан с исполнительным механизмом 11 установленным на линии

25гподачи буферного агента.

Система работает следующим образом.

Сигнал от датчика 2 температуры брожения в ферментере 1 подается на

30 регулятор 3 температуры брожения в ферментере, который сравнивает заданное значение температуры брожения текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, изменяющего подачу охлаждающей воды в ферментер. Оптическая плотность измеряется блоком 5 измерения оптической плотности культуральной среды сигнал которого подается на блок

4О осуществляющий усреднение значения оптической плотности культуральной среды методом скользящего окна по следующей зависимости: н (О гг); г де (ОП); — значение оптической

50 плотности культуральной среды в момент времени t;

И вЂ” число измерений.

Усредненный сигнал из блока б

55 подается на блок 7 дифференцирования, сигнал которого подается на блок 9 определения соотношения. 3 то же время блоком 8 измерения скорости

Составитель Г. Богачева

Техред О. Неце Корректор С. Черни

Редактор Н. Егорова

Заказ 469/34 Тираж 490 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 выделения углекислого газа из ферментера. Сигналы из блоков

7 и 8 соответственно подаются на блок 9 определения соотношения, где формируется сигнал, пропорциональный соотношению удельной скорости выделения целевого продукта этилового спирта) с удельной скоростью роста микроорганизмов, который поступает в экстремальный регулятор 10 рН культуральной среды, формирующий сигнал для исполнительного механизма

209713 4

11, установленного на линии подачи буферного агента.

Экспериментальное исследование предлагаемого способа в процессе спиртового брожения проводилось на ферментационной установке ФУ-6 для, дрожжеи Saccharomyces сегечдз ае и показало, что по сравнению с известным предлагаемый способ автомати1О ческого управления процессом брожения дает повышение выхода целевого продукта (этилового спирта) на 1,6X..