Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

 

Изобретение позволяет повысить производительность по биомассе за счет измерения температуры природного газа, кислорода и технологической воды. Регулирование температуры в ферментере осуществляют с коррекцией по рассчитанной величине удельного количества тепла. В ферментатор 1 подают природный газ, кислород, технологическую воду и питательные соли. Бактериальная биомасса непрерывно откачивается по трубопроводу 6, охлажденная вода подается в теплообменник 7. Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов осуществляется контуром регулирования расхода природного газа, контуром регулирования расхода кислорода, контуром регулирования расхода питательных солей, контуром регулирования уровня жидкости, контуром регулирования температуры. Данный способ предусматривает также определение величины удельного количества тепла, вводимого в ферментатор, при этом регулирование температуры в ферментаторе осуществляют с коррекцией в зависимости от величины удельного количества тепла. 1 ил.

со|Оз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 С 12 Q 3/00

ГОСУДЛРСТВЕННЪ|Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3|А.К (; ||А1 аа1-1

БИЬЛ| |

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4741169/13 (22) 22.08.89 (46) 07.08.91. Бюл. hb 29 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) В.В.Старицкий, M.Á.Øåõòìàí, А.Г.Григорьев,.Л.А.Клименкова и Д.М.Корнилова (53) 663.1(088.8) (56) Проект экспериментального производства кормового белка-гаприна из природного газа на Светлоярском заводе БВК т. И!.

Арх. hh 0133.15 ГИПРОБИОСИНТЕЗ, Ленинград, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО

ВЪ|РАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение позволяет повысить производительность по биомассе за счет измерения температуры природного газа, кислорода и технологической воды. Регулирование температуры в ферментере осуществляют с- коррекцией по рассчитанной величине удельного количества тепла. В ферментатор 1 подают природный газ, кислород, технологическую воду и питательные соли. Бактериальная биомасса непрерывно

1668393 огкачивае|ся по трубопроводу 6, охлажденная вода подается в теплообменник 7.

Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов осуществляется контуром регулирования расхода природного газа, контуром регулирования расхода кислорода, контуром регулирования расхода питательных солей, контуром регулирования

Изобретение относится к способам автоматического управления процессами непрерывного выращивания микроорганизмов, например выращивания микробной биомассы на природном газе, и может быть 5 использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и химической промышленности, Цель изобретения — повыше;:;ие произвбдительности по биомассе за счет повыше- I0 ния гочности поддержания температуры в ферментаторе на заданном оптимальном знзче ни:1.

На чер1еже изображена схема устрой,ства для реализации предлагаемого спосо- 15

Ба.

Способ автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов предусматривает регулирование расходов природного газа, 20 кислорода, технологической воды и питательных солей в ферментатор, температуры в ферментаторе путем изменения подачи охлаждающей воды в теплообгlQH

:, к фермен-атора, уровня жидкости в фер- 25 менгаторе путем изменения ее отбора из ферментатора., а также измерение температуры природного газа, кислорода, питатель ых солей, технологической водь:, с последующим определением величи:-iLi 30 удельного количества тепла, вводимого в ферментатор этими потоками. Регулирование температуры в ферментаторе осуществляют с коррекцией по рассчитанной величине удельного количества тепла. 35

Устройство содержит ферментатор 1, подающие трубоп ро воды 2-5 для природного газа, кислорода, технологической воды и питательных солей соответственно, отводящий бактериальную биомассу трубоп- 40 ровод 6, теплообменник 7, в который подается охлаждающая вода, датчик 8 расхода приргдного газа, регулятор 9 расхода природного газа, исполнительный механиз л 10, да чик 11 расхода кислорода, 45 регулятор 12 расхода кислорода, исполни1альний механизм 13, датчик 14 расхода уровня жидкости, контуром регулирования температуры, Данный способ предусматривает также определение величины удельного количества тепла, вводимого в ферментатор, при этом регулирование температуры в ферментаторе осуществляют с коррекцией в зависимости от величины удельного количества тепла. 1 ил. технологической воды, регулятор 15, исполнительный механизм 16, датчик 17 расхода питательных солей, регулятор 18 расхода питательных солей, исполнительный механ,:; м 19, датчик 20 уровня жидкости в ферментаторе, регулятор 21 уровня, исполнительный механизм 22, датчик 23 температуры в ферментаторе, регулятор 24 гемпературы в ферментаторе, выход которого связан с вторым входом сумматора 25, выход которого в свою очередь связан с исполнительным механизмом 26, вычислительный блок 27 для определения удельного количества тепла, первый вход которого связан с выходом датчика 28 температуры питательных солей, второй вход — с датчиком 17 расхода питательных солей, третий вход — с датчиком 14 расхода технологической воды, четвертый — с датчиком 29 температуры технологической воды, пятый — c датчиком 30 температуры природного газа, шестой — с датчиком 8 расхода природного газа, седьмой — с датчиком 31 температуры кислорода, восьмой -с датчиком 11 расхода кисло,р, девятый — с датчиком 23 температуры в фер лентаторе, а выход связан с первым входом сумматора 25.

Устройство работает следующим обра-: зом.

Контур регулирования, включающий датчик 8 расхода природного газа, регулятор 9 расхода природного газа и исполнительный механизм 10, обеспечивает стабилизацию расхода природного газа в ферментатор. Контур регулирования, включающий датчик 11 расхода кислорода, регулятор 12 расхода кислорода и исполнительный механизм 13, обеспечивает стабилизацию расхода кислорода в ферментатор, Контур регулирования, включающий датчик 17 расхода питательных солей, регулятор 18 расхода питательных солей и исполнительный механизм 19, обеспечивает стабилизацию расхода питательных солей в ферментатор. Контур регулирования,-включающий датчик 20 уровня жидкости в фер16б8393 ментаторе, регулятор 21 уровня и испол- печивает тем самым точное поддержание нительный механизм 22, обеспечивает температуры в секторе выращивания на застабилизацию уровня жидкости в фермен- данном значении. таторе, Изменение, например увеличение, расВ сумматоре 25 осуществляется сумми- 5 хода природного газа (или кислорода, или рование двух величин — управляющего технологической воды, или питательных совоздействия с выхода регулятора 24 темпе- лей) приводит к увеличению сигнала, постуратуры в ферментаторе и промасштабиро- пающего на шестой (или восьмой, или ванной величины удельного количества третий, или второй) вход блока 27, при этом тепла по формуле 10 подача охлаждающей воды в теплообмен0 = 024+ kQ, ник 7 увеличивается до тех пор, пока не где 0 — выходной сигнал сумматора, ; станет соответствовать новому значению

Uz4 — выходной сигнал регулятора, ; величины удельного тепла, вводимого в ферk — масштабный коэффициент, /, ч/Дж; ментатор этими потоками.

Q — удельное количество тепла, Дж/ч. 15 При уменьшении расхода природного

В вычислительном блоке 27 расчета газа (или кислорода, или технологической удельного количества тепла осуществляется воды, или питательных солей) устройство расчет удельного (в единицу времени) коли- работает аналогично, но в обратном порядчества тепла, вводимого в ферментатор по- ке. токами природного газа, кислорода, 20 Изменение температуры технологичетехнологической воды и питательных солей, ской воды (или природного газа, или питапо формуле тельных солей, или кислорода) приводит к

1 у Сс .Р (1 С

Т изменению сигнала, поступающего на третий (или пятый, или седьмой, или первый)

) + 25 вход вычислительного блока 27 расчета теп+ Сп.с. Fn.с.(tn.с. — сф) dt; лового количества тепла, что приводит к изменению сигнала на выходе сумматора 25, где Ссн, Со, Ст.в., Сп.с. — теплоемкость РезУльтат одачи охлаждающей воды в теплообменник 7 будет изменяться до тех соответственно природного газа, кисло оРо 30 пор, пока не станет соответствовать новому да, технологической воды и питательных солей, Дж/кг град; значению величины удельного тепла, вводимого в ферментатор этими потоками. сн4 02 т.В. п.с. расход соответст аким о разом, при реализации предвенно природного газа, кислорода,техноло- лагаемого способа управления произвогичЬской воды и питательных солей, кг/ч; 35 дительность аппарата по биомассе увелитсн4, toy, Ят.в., tn.с., 1ф — температура чивается на 0,5оь. . соответственно природного газа, кислорода, технологической воды, питательных со- Формула изобретения лей и в секторе выращивания, град;...Способавтоматическогоуправления про Т вЂ” интервал времени, на котором осу- 40 цессом непрерывного выращивания микроществляется расчет, ч. организмов, предусматривающий регулиКонтур регулирования, включающий рование расходов природного газа, кислодатчик 23 температуры в ферментаторе, ре- рода, технологической воды и питательных гулятор 24 температуры в ферментаторе, солей в ферментатор, а также регулировасумматор 25 и исполнительный механизм 45 ние температуры в ферментаторе путемиз26, обеспечивает стабилизацию темпера- менения подачи охлаждающей воды в туры в ферментаторе. Сигнал, поступающий теплообменник ферментатора, уровня жидс выхода вычислительного блока 27 на пер- кости в ферментаторе путем изменения ее вый вход сумматора 25 расчета удельного отбора из ферментатора, о т л и ч а ю щ и йколичества тепла, обеспечивает коррек- 50 с я тем, что, с целью повышения проиэвоцию подачи охлаждающей воды в тепло- дительности по биомассе, измеряют темобменник в зависимости от величины пературу потоков природного газа, удельного количества тепла, вводимого в кислорода, питательных солей и технолоаппарат, таким образом компенсируя гической воды и определяют величину влияние скачкообразных изменений рас- 55 удельного количества тепла, вводимого в ходов природного газа или кислорода, или ферментатор этими потоками, а регулиро.технологической воды, или питательных вание температуры в ферментаторе осусолей в ферментатор, а также изменения ществляют с коррекцией в зависимости or температуры технологической воды и обес- величины удельного количества тепла.