Способ автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов

 

GllNCAHNK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 890375

Союз Советских

Социапистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 11,0380 (21) 2892739/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5! )М. Кл.

С 05 0 27/00

3есударствеииый квинтет

СССР ао делам изобретений и втхрытий

Опубликовано 15.1281, Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15.12.81 (53) УДК 663. 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Лубенцов и Я, А. Ханукаев

Грозненское научно-производственное обьединение

"Промавтоматика" 1 (7I) Заявитель (g4) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ВЫРАЩИВАНИЯ АЗРОБНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом выращивания аэробных микроорганизмов и может быть использовано в производствах, основанных на микробиологическом синтезе.

Известен способ автоматического уп" равления процессом выращивания микроорганизмов, заключающийся в подаче воздуха на аэрацию с коррекцией по

10 величине концентрации углекислого газа в отходящих газах (1) .

Однако в способе не учитываются концентрация углекислого газа во входящем воздуха и скорость изменения

15 концентрации углекислого газа во входящем и выходящем воздухе, вследствие чего подача воздуха не является оптимальной, а следовательно, уменьшается выход целевого продукта.

Наиболее близким к изобретению является способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регу2 лирование расхода воздуха на аэрацию и измерение оазности концентрации углекислого газа во входящем и выходящем воздухе и стабилизацию температуры и давления в аппарате (21.

Недостаток известного способа заключается в невысокой эффективности управления подачей аэрирующего воздуха из-за отсутствия в нем управления по параметру, характеризующему интенсивность дыханий микроорганизмов — скорости выделения углекислого газа, что приводит к снижению выхода целевого продукта.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом выращивания аэробных микроорганизмов, предусматривающем регулирование расхода воздуха на аэрацию, измерение разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящем воздухе и стабилизацию

89037 емпературы и давления в аппарате, определяют значение производной от разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящем воздухе, а регулирование расхода воздуха на аэрацию корректируют в зависимости ст значения производной.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая предлагаемый способ. 10

Схема содержит аппарат 1, датчик 2 давления в аппарате 1, связанный с регулятором 3 стабилизации давления в аппарате„выход которого подключен к исполнительному механизму 4, датчик

5, измеряющий температуру в аппарате 1 и .вязанный с регулятором 6, выход которого подключен к исполнительному механизму 7, газоанализаторы 8 и 9, служащие для измерения концентрации углекислого газа во входящем и выходящем из аппарата 1 воздухе соответственноо, выходы которых подключены к блоку 10 определения разности, связанному с блоком 11 дифференцирования, выход которого подключен к регулятору 12 производной разности концентраций углекислого газа, формирующегр величину коррекции регулятору 13 стабилизации расхода воздуха на аэрацию, измеряемого с помощью датчика 14, выход регулятора 13 подключен к исполнительному механизму 1 °

Функционирование схемы происходит следующи образом.

Стабилизацию давления и температуры в аппарате 1 осуществляют с по-.. мощью регуляторов 3 и 6 и исполнительных механизмов 4 и 7, воздействующих на сброс отходящих из аппарата 1 газов и подачу воды на охлаждение. 40

В начале процесса выращивания микроорганизмов интенсивность дыхания микроорганизмов невелика и концентрация углекислого газа в отходящих газах, измеряемая газоанализатором 9, постоянна, практически равна концен трации углекислого газа во входящем в аппарат 1 воздухе, измеряемой газоанализатором 8. Разность концентраций СО, при этом, измеряемая с по- so мощью блока 10, равна нулю и сигнал на выходе его, а также сигнал на выходе блока 11 дифференцирования и регулятора 12, формирующего величину коррекции регулятору 13, равен нулю. у

8 данном случае осуществляется стабилизация расхода воздуха на аэрацию с помощью регулятора 13 и исполнитель5 4 ного механизма 15, установленного на линии входящего воздуха.

По мере дальнейшего развития микроорганизмов вследствие повышения интенсивности дыхания происходит увеличение концентрации СО1 в выходящем воздухе, что воспринимается газоанализатором 9 и вызывает появление сигнала на выходе блока 10. Скорость изменения разности концентрации СО определяется блоком 11 дифференцирования и приводит к появлению сигнала на выходе регулятора 12, который формирует величину сигнала, корректирующего задание регулятору 13 стабилизации расхода воздуха. Регулятор 13 с помощью исполнительного механизма 15 осуществляет увеличение подачи воздуха на аэрацию таким образом, чтобы концентрация СО в отходящих газах установилась постоянной, что свидетельствует об удовлетворении потребностей микроорганизмов в кислороде. В данном случае разност ь концентраций СО на выходе блока 10 не равна нулю, но постоянна, а сигнал на выходе блока )1 дифференцирования принимает нулевое значение. и корректирующий сигнал с вйхода регулятора 12 на регулятор 13 не поступает. Дальнейшее повышение интенсивности дыхания вновь приводит к возрастанию СО в отходящих газах, что воспринимается газоанализатором

9 и приводит к изменению разности концентраций СО, определяемой с помощью блока 10 во входящем и выходящем из аппарата 1 воздухе, что вызывает появление сигнала на выходе блока lO u сигнала, отличного от нуля на выходе блока 11 дифференцирования. Выходной сигнал последнего поступает на регулятор l2, формирующий величину корректирующего сигнала регулятору 13, который изменяет подачу воздуха на аэраНию до появления нулевого сигнала на выходе блока 11 дифференцирования.

Понижение интенсивности дыхания микроорганизмов по аналогии с рассмотренным выше, приводит к уменьше-. нию концентрации СО в отходящих газах и к появлению сигнала на выходе блока 10, изменение которого устанавливается. получением производной на выходе блока 11 дифференцирования, формированию корректирующего сигнала регулятору 13 стабилизации расхода воздуха на аэрацию и уменьшения последнего с помощью исполнительного меха5 8903 низма 15 до получения нулевого значения производной на выходе блока 11.

Поддержание нулевого значения производной от разности концентраций

СО во входяшем и выходящем воздухе у путем изменения расхода на аэрацию обеспечивает условия для поддержания экстремума по интенсивности дыхания ми кроор гани змов.

В результате реализации способа 1ф обеспечиваются оптимальные условия жизнедеятел ьности микроорганизмов, что приводит к увеличению выхода целевого продукта по сравнению с известным способом на 1-1,53.

Формула изобретения Способ автоматического управления процессом выращивания аэробных микро75 организмов, предусматривающий регулирование расхода воздуха на азрацию, измерение разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящем воздухе и стабилизацию температуры и давления в аппарате, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышеHMR выхода, определяют значение производной от разности концентраций углекислого газа во входящем и выходящен воздухе, а регулирование расхода воздуха на аэрацию корректируют в зависимости от значения производной.

Йсточники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР и 602541, кл. С 12 В 1/08, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР 355213, кл. С 12 В 1/08.

ВНИИПИ Заказ 11006/78 Тираж 943 Подписное

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4