Система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УП РАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВА1ШЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установ-:-- I О ел vj со со 00 ленным на линии подачи аммиачной воды , и с последовательно соединенными блоками определения параметров автоколебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов, и исполнительный механизм, установленный на линии подачи питательных солей, о тличающаяся тем, что, с целью улучшения качества управления, она снабжена последовательно соединенными блоками пилообразного сигнала, сравнения, усиления и преобразования, выход последнего подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи питательных солей, а выход блока определения скорости роста микроорганизмов посредством блока согласования свяпан с блоком сравнения , причем на линии подачи 1 итательных солей установлен дроссель.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (Иу

3 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ «»»» Рис 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3426950/28-13 (22) 21.04.82 (46) 30.11.83. Бюл. И - 44 (72) Д. Э. Бярулис, Ю.-К.IO. Станишкис, Л.-P.À.Êîöþñ, И. И. Яницкас, P. Ю. Симутис и Ю.1Э.Базявичюс (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и Клайпедский целлюлозно-картонный завод (53) 663.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство ГССР

Р 527472, кл. G 05 D 27/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 903823, кл. С 05 0 27/00, 1980.

6") (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установ- "

Ру inc

3(51) G 05 D 27/00; С 12 Q 3/00 ленным на линии подачи аммиачной воды, и с последовательно соединенными блоками .определения параметров автоколебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов, и исполнительный механизм, установленный на линии подачи питательных солей, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества управления, она снабжена последовательно соединенными блоками пилообразного сигнала, сравнения, усиления н преобразования, выход последнего подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи питательных солей, а выход блока определения скорости Я роста микроорганизмов посредством блока согласования связан с блоком сравнения, причем на линии подачи r.итательных солей установлен дроссель.

Eo dy»

1057933

Изобретение относится к . медицинской технике, а именно к микробиологии, в частности к устройствам управления процессами ферментации и культивирования микроорганизмов. 5

Известна система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, включающая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным устройством, установленным на линии подачи аммиачной во" ды, и исполнительное устройство, установленное на линии подачи питательных солей

Недостатком данной системы явля — 15 ется то, что она не обеспечивает требуемого качества управления подачей питательных солей в ферментер.

Наиболее близкой к предлагаемой яв." .ляется система автоматического уп- 20 равления процессом культивирования микроорганизмов, содержащая датчик рН,связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи аммнач- 25 ной воды, и с последовательно соединенными блоками определения параметров автоколебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов, и исполнительный механизм, установ- З0 ленный на линии подачи питательных солей, при этом вход блока определения параметров автоколебаний рН подключен к регулятору рН, а выход блока определения скорости роста микроорганизмов через дополнительный регулятор связан с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи питательных солей (2) .

Недостатком такой системы являет- 40 ся то, что она не,обеспечивает требуемого качества управления, так как необходимо применение исполнительного .механизма с высоким классом точности 45 Ф

Цель изобретения — улучшение качества управления.

Пост авленная цель дости гает с я тем, что система автоматического управления процессом культивирования 50 микроорганизмов, содержащая датчик рН, связанный через регулятор рН с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи аммиачной воды и с последовательно соединенными 55 блоками определения параметров автоколебаний рН и определения скорости роста микроорганизмов и исполнительный механизм, установленный на линии подачи питательных солей, снабжена последовательно соединенными блоками пилообразного сигнала, сравнения, усиления и преобразования, выход последнего подключен к исполнительному механизму установленному на линии подачи питательных солей, а выход блока определения скорости роста микроорганизмов посредством блока согласования связан с блоком сравнения, причем на линии подачи питательных солей установлен дроссель.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов; на фиг. 2 — графики, поясняющие принцип получения управляющего сигнала с переменной длительностью импульса.

Система работает следукяциМ образоме

В ферментер 1 с постоянным напором подаются сусло, воздух, аммиачная вода и питательные соли. Система управления содержит датчик 2 pH,связанный через регулятор 3 рН с -исполнительным механизмом 4, установленным ,на линии подачи аммиачной воды, исполнительный механизм 5 и дроссель 6, установленные на линии подачи питательных солей, блок 7 определения параметров автоколебаний рН, блок 8 определения скорости роста микроорганизмов, блок 9 согласования, и последовательно соединенные блок 10 пилообразного сигнала, блок 11 сравнения, блок 12 усиления и блок 13 преобразования. Сигнал с датчика 2 рН куль-, туральной среды в ферментере 1 поступает ыа регулятор. 3 рН, который сравнивает заданное значение рН культуральной среды с текущим и формирует сигнал для исполнительного механизма 4, управляющего подачей аммиачной воды в ферментер. В зависимости от зоны нечувствительности регулятора в системе появляются автокалебания рН культуральной среды с постоянной амплитудой. При этом скорость снижения рН культуральной среды пропорциональна скорости роста микроорганизма, а скорость .увеличения рН культуральной среды пропорциональна разнице между скоростями подачи аммиачной воды и роста микроорганизма.

В блоке 7 определения параметроц

1автоколебаний рН культуральной сре1057933 ды определяются параметры автоколебаний: продолжительность увеличения рН и снижения рИ культуральной среды. В блоке 8 по параметрам автоколебаний определяется скорость ро- 5 ста микроорганизмов. Сигнал, пропорциональный скорости роста микроорганизмов, подается на блок 9 согласования, откуда, как задающий сигнал он подается на вход блока 1t 10 сравнения, формирующего сигнал управления для исполнительного механизма 5, установленного на линии подачи питательных солей. В блоке 10 пилообразного сигнала формируется 15 пилообразный сигнал, который также подается на вход блока ll сравнения. На выходе получается импульсный сигнал, длительность импульсов которого изменяется в зависимости от 20 выходного сигнала блока согласования т.е. скорости роста микроорганизмов. На графике а (4жг.2) представлен изменяющийся сигнал, пропорциональный скорости роста микроорганизмов 25

1пунктирной линиеф показан опорный сигнал). Он подается на вход блока 11 сравнения, где сравнивается с сигналом пилообразной формы, который подается с блока 10 пилообразного сигна- 30 ла (график б). Результирующий сигнал с переменной . длительностью импульса (график в) с выхода блока 11 сравнения подается на блок 12 усиления, где усиливается по мощности и дальше подается на блок 13 преобразования, сигнал преобразуется в сигнал, подходящий для управления исполнительным. механизмом 5, установленньни на линии подачи питательных солей 40

Таким образом, при поступлении им" пульсов управления полностью открывается исполнительное устройство и пн— тательные соли поступают в ферментер.

В перерывах между импульсами исполнительное устройство закрыто и подача питательных солей прекращается. Так как перепад давлений на дросселе, установленном на линии подачи питательных солей, величина постоянная, то величина расхода, когда исполнительный механизм открывается, определена пропускной способностью дросселя и поддерживается с требуемой точностью.

Таким образом система автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов осуществляет точное управление подачей питательных солей в ферментер в зависимости от скорости роста микроорганизмов и обеспечивает высокое качество управления.

Для анализа преимуществ данной системы управления проведены экспери" ментальные исследования ее на полупроьваиленном ферментере. Полученные результаты сравнивались с прототипом, принятым за базовый объект, и с типовым технологическим процессом, где подача питательных солей осуществляется вручную при помощи мерных емкостей и насоса.

Проведенный анализ показал, что предлагаемая система управления обеспечивает высокое качество управления подачей питательных солей, облегчает труд аппаратчиков и повышает произврдИтельность труда отделения подготовки питательных солей производства дрожжей. Применение системы управления улучшает показатели качества ве в среднем на 5,0-6,5Х по сравне,нию с базовым объектом.

1057933

Заказ 9463/51 Тираж 874

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал 1ПШ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Богачева

Редактор Е.Лушникова Техред Л.Пилипенко Корректор И. Эрдейи