Система автоматического управления полупериодическим процессом культивирования микроорганизмов

 

Изобретение относится к области автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях микробиологической промышленности, например, при производстве биомассы микроорганизмов. Цель изобретения - повышение выхода биомассы. Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов PSEUDOMONAS PUTIDA, содержащая контур регулирования PH среды с датчиком PH, соединенный с исполнительным механизмом на линии подачи титрующего агента через регулятор PH, контур регулирования подачи подпитывающего субстрата, соединенный исполнительным механизмом на линии подачи подпитывающего субстрата через регулятор расхода, датчик расхода титрующего агента и экстремальный регулятор, который на основе поступающей информации вырабатывает дискретно-постоянный сигнал управления, служащий заданием регулятора расхода таким образом, чтобы изменение расхода подпитывающего субстрата приводило к поддержанию экстремального значения расхода титрующего агента, а тем самым и к поддержанию жизнедеятельности микроорганизмов. При этом задающий вход регулятора расхода соединен с сумматором сигналов, поступающих от датчика концентрации микроорганизмов и с выхода экстремального регулятора, вход которого подключен к датчику расхода титрующего агента. Данная система позволяет учесть физиологические свойства роста микроорганизмов и, тем самым, повысить выход биомассы микроорганизмов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15ц 4 С 12 Q 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБР НИЯ

К ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ цЩОВЗНАЙ

Пцвлко-! Ий 1ЕСМ

E, ó1E" 1 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 424 9068/28-13 (22) 25.05.87 (46) 15.04.89. Бюл, № 14 (71) Научно †производственн объединение "Фермент" (72) К.Л.Вилутис, Э,В.Башкис, С.Л.Григишкис, Э,-А.А.Янулайтис и С.С.Василяускас (53) 663,1(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1171526, кл ° С 12 Q 3/00, 1984, 54) СИСТЕМА АВТОМАТ1 ЧЕСКОГО УПРАВ

ПЕНИЯ ПОЛУПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к области автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях микробиологической промышленнос— ти, например, при производстве биомассы микроорганизмов. Цель изобретения — повышение выхода биомассы, Система автоматического управления процессов культивирования микроорга— низмов Pseudomonas putida, содержащая контур регулирования рН среды с датчиком рН, соединенный с исполни1

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом культивирования микроорганизмов и может бь.ть использовано на предприятиях микробиологической промьппленности, например, при производстве биомассы микроорганизмов Pseudomonas putida.

Цель изобретения †повьппение выхода биомассы за счет учета физиоло„„SU„„È72È1 А1 тельньпч механизмом на линии подачи титрующего агента через регулятор рН, контур регулирования подачи подпитывающего субстрата, соединенный с исполнительньпч механизмом на линии . подачи подпитывающего субстрата через регулятор расхода, датчик расхода титрующего агента и экстремальный регулятор, который на основе поступающей информации вырабатгпвает дискретно постоянный сигнал управления, слу.жащий заданием регулятора расхода таким образом, чтобы изменение расхода подпитывающего субстрата приводило к поддержанию экстремального значения расхода титруюшего агента, а тем самым и к поддержанию жизнедеятельности микроорганизмов. При этом задающий вход регулятора расхода соединен с сумматором сигналов, поступающих от датчика концентрaöèè микроорганизмов и с выхода экстремального регулятора, вход которого подключен к датчику расхода титрующего агента.

Данная система позволяет учесть физиологические свойства роста микроорганизмов и, тем самым, повысить выход биомассы микроорганизмов. l ил.

2 гических свойств роста микроорганизмов.

Сущность изобретения заключается в следующем, В процессе культивирования микроорганизмов расхода титрующего агента во время ферментации О,, пропорционален скорости роста микроорганизмов р Х, Поддерживая экстремальную величину Q N тем самым обеспе1472511 чивается экстремальное значение р Х

Однако, часть субстрата, поступающего в ферментер, идет для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов Х, Необходимо при управлении учитывать эту величину„

При помощи экстремального регулятора можно подпитку субстратом осуществлять таким образом, что расход титрующего агента принимал экстремальное значение в виде максимума . путем осуществления подпитки субстратом с учетом концентрации биомассы в ферментере, это добивается соединени- 15 ем задающего входа регулятора расхо да с блоком суммирования сигналов, поступающих от датчика концентрации микроорганизмов и выхода экстремального регулятора, вход которого под- 20 ключен к датчику расхода титрующего агента.

На чертеже изображена система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов. 25

Система содержит контур регулирования рН среды в ферментере .1, состоящей из датчика 2 рН, соединенного с регулятором 3 рН, выход последнего связан с исполнительным механизмом 4,, установленным на линии подачи титрующего агента, контур регулирования подачи подпитывающего субстрата, состоящий из датчика 5 расхода, соединенного с регулятором

6 расхода, выход последнего соединен с исполнительным механизмом 7., установленным на линии подачи подпитывающего субстрата, датчик 8 расхода титрующего агента, установленный на линии подачи .титрующего агента, соединен с входом экстремального регулятора 9, сумматор 10, соединенный с блоком ll определения концентрации микроорганизмов и выходом экстремаль- 45 ного регулятора 9, а выход сумматора

10 соединен с задающими входом регулятора 6 расхода подпитывающего субспрата, Управление полупериодическим про- 50 цессом осуществляется следующим образом.

В ферментере 1 происходит процесс полупериодического культивирования микроорганизмов. Сигнал с датчика

2 рН поступает на регулятор 3 .рН, который вырабатывает управляющий сиг-. нал для исполнительного механизма 4, изменяющего расход титрующего агента и поддерживающего, таким образом, рН среды на заданном значении. Сигнал с датчика 5 расхода подпитываю-. щего субстрата поступает на вход регулятора 6 расхода, на задающий вход последнего поступает сигнал от сумма тора 10, Регулятор 6 сравнивает эти сигналы и вырабатывает управляющийсигнал для исполнительного механизма 7, изменяющего расход подпитывающего субстрата до значения, соответствующего заданному, В то же время сигнал от датчика 8 расхода титрующего агента, отражающий скорость рос та микроорганизмов, поступает на . вход экстремального регулятора 9, Последний на основе поступающей информации вырабатывает сигнал управления, служащий заданием регулятору 6 расхода и поступающий на задающий вход регулятора 6 расхода посредством сумматора 10, Управление осуществляется таким образом, чтобы изменение расхода подпитывающего .субстрата приводило.к поддержанию максимального значения скорости роста микроорганизмов, причем подача субстрата корректируется по сигналу, поступающему от блока 11 определения концентрации микроорганизмов, представляющего собой датчик измерения оптической плотности среды или для цветонепроницаемости сред флуоресценцорный датчик. Экстремальное значение скорости роста микроорганизмов в виде максимума достигается таким образом.

Если предыдущая коррекция управляющего сигнала на выходе экстремального регулятора 9 приводит к увеличению сигнала на его входе, то последующая коррекция уровня управляющего .сигнала экстремального регулятора осуществляется в том же направлении, что .и предыдущая и наоборот.

1 °

Предлагаемая система автоматичес кого управления полупериодическим процессом культивирования микроорганизмов позволяет оптимизировать усло вия культивирования микроорганизмов и повысить выход биомассы в проведенных сериях экспериментов на 6,1Z и

23,17. по сравнению с известными системами.

Формула изобретения

Система автоматического управления полупериодическим процессом культивирования микроорганизмов, содержа) 4725

Составитель Г,Зогачева

Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Заказ 1674/28 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.У)кгород, ул. Гагарина,101 щая контур регулирования рН среды, включающий датчик рН, соединенный через регулятор рН с исполнительным механизмом установленным на линии поУ

5 дачи титрующего агента, и контур регулирования подачи подпитывающего субстрата, включающий датчик расхода подпитывающего субстрата, соединенный с исполнительным механизмом, ус- 1О тановленным на линии подачи подпитывающего субстрата через регулятор расхода,. датчик расхода титрующего

)1

6 агента и экстремальный регулятор, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода биомассы микроорганизмов, она снабжена соединенными между собой блоком определения концентрации микроорганизмов и сумматором, второй вход которого подключен к экстремальному регулятору, а выход — к регулятору расхода подпитывающего субстрата, при этом датчик расхода титрующего агента связан с экстремальным регулятором.