Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1229735
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3723660/28-13 (22) 20.02.84 (46) 07.05.86. Бюл. ¹ 17 (72) Б. A. Клюшин, Н. А. Блинов, Г. А. Угодчиков, Г. А. Швецов, А. В. Г!аничев и В. Н. Ложкин (53) 663.11.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 840843, кл. G 05 D 27/00, 1981.
Авторское свидетельство СССР
¹ 978114, кл. G 05 D 27/00, 1982. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН, рОг среды, темпераратуры в фрементере в зависимости от отношения числа живых клеток к общей биомассе, or,ãè÷àþùèéñÿ тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, периодически измеряют концентрацию кислорода и углекислого газа в выходном газовом по(51) 4 G 05 D 27 00, С 12 3 00 токе, вязкость культур альной жидкости в ферментере и определяют скорость их изменения, сравнивают измеренные значения всех параметров и скоростей их изменения с заданными значениями, а регулирование числа оборотов мешалки осуществляют с учетом текугцих значений вязкости среды и скорости изменения числа оборотов мешалки и вязкости среды, регулирования рН вЂ” с учетом текущих значений концентрации углекислого газа в выходном газовом потоке и скорости изменения рН, регулирование рОг гс учетом текущих значений концентраций кислорода н углекислого газа в выходном газовом потоке, вязкости среды и скорости изменения рОг, регулирование температуры в ферментере — с учетом текущих значений вязкости среды и скорости изменения температуры, при этом дополнительно регулируют подачу питательных субстратов в зависимости от текущих значений живой и общей биомассы, вязкости среды и скоростей изменения живой и общей биомассы. (229735
Изобрс!снис относится к;>икробиологии и кысч!с!с 5! TcxíHêè я!)томатичсског0 унравЛ С I l l i Я I I P 0 Ц(< С О Xl К < .Ч k> Т И 13 И Р О В а f I 11 Я >>! И h J) 00(3 J HI! Jt 3iXlOE3.
Ц(Х 1Ь I! 3(Н) рст< 11!! Я мвс,1! I IC II Ис 13!>i— . Оды цслсвсно иродхктя.
11;1 (I)!II . и 306p
К >01 Ь И Б И Р 0 В с> Н И Я М И К Р 00 Р (сl Н J I B XI O EJ; фиг. 2 и 3 структурные схемы блоки уflpHBëcíèÿ и блока выборы коэффициентов
Устройство содержит ферментер 1, снаб35 ж" ill ll>lll;JHTчиками 2- 5 соответственно числя с>боротов мешалки Л, рН и рО среды, .гсмнсрытуры, блоком 6 анализы биохемилк>минсс и IIIIJ1H, блоком 7 анализа обп(с! 0 Ko,l!Iч(. (Tl3ы к,1(тоh кx .JьтиВиf)3 смых мHкf)ООP— гHJIIIBx!013, датчиками 8 и 9 концентрации;>О Klf(.!Оро (H и углекислого газа в выходном I ызовом потоке и датчиком 10 вязкости среды, а также исполнительными механиз мыми 1 15, обеспечивающими соотвc i ciВСJI!10 регулирование числа оборотов ме!!!алки Л, р(1, рО и тсмнератхры срсды и нодычу цитате ihifi»x субстратов в фсрмснтср 1, причем датчики и исполнительные мехынизмы соединены с соотвстствующими входами выходами t), IOKH 16 управления, с другими Входами и Выходами которого соединен с)лок 1 >> EJhfc)opH коэффи циси>ОВ > Бра В. )сии s!. с нособ Ос ун!сс В. 151 fOT слсдук)!цим 06рызом. С датчиков 2 †-5, 8 в !О и блоков 6 и 7 анализа с заданным периодом в блок 16 управления поступак>т текчщие значе35 ния числа оборотов мешалки N. pH, рО<ь температуры Г! С), среды в ферментере 1, концентрации живых микроорганизмов, общего количества клеток культивируемых микроорганизмов, концентрации кислорода и углекислого газа в выходном газовом 4(! потоке и вязкости культуральной жидкости в фермснтерс I. В блоке 16 управления происходит ыналого-цифровое преобразоBàниc ностуныющиx сигналов и вычислсни( скорости Нх изменения с последую!цим ср IBнивынием полученных кодов с соответствующими цифровыми установками, задаваемым но математической мо..сели процесса lid к lihдую фазу культивирования микрооргHllltзмов, Од>юврсменно полученные текущие коды измеренных параметров и скоростей их измс-! Ic ния постуIIHIoT в блок !7 выборы коэффицис foB управления. В блоке 16, О!(рсдHе>С51 Величины рассогласования „между устяш>вкыми и теку!ними цифровыми зна !синями соответствующих параметров. Г1ри этом нод i понимается номер контура рс гу5.> лир<и)а: Л 1, р11 2, рО 3, С 4, Ilo;Jычи питательного субстрата 5, а нод - текущий 1юмср временной выборки аналогоци(рро!301 0 Jlf)(Обр;> зовы Ни я. 1 10, f 3 HC IJ I! I»с B(Л И ЧИНЫ PH< С01, I 1COI3H El lt 51 >> >, lt, I lt КО,J I>1 ОН! Ибок затем 13 блоке 16 Jf!IT(.I ðèpx IoTc51 и дифференцируются д.!я обссис l IIH51 нр(и!орциО Н d ..1 Ь EI Π— J I Н T (Г P Ы Ct I> I I О - I и ф ф С P С Н I l И <1 Гl Ь Н О Г 0 i ÏÈÄJ регулирования, <п>с< нс iгiвяк)н(его x Ict с!<1тичсской Он!Нбкlf lt Брсх!Сни зын J1ог!уч(нн(!< рсз<,IE>ffïf J склыдывыютс; Меii . C (00 БСТ("i J33 IOliiJf Af Jt hOЭффиJxg Е<з h"" )рь!<> -"--IHK)TcH !з блока 17. Высюр коэффиflll(!Гг()13 3 нр,!Вл<ния В 6»10к(. I < Б!>Iilo, Ill!le. 1 ся ltd I E!6.1!I II f СфО Р МИР О!3Я ННО Й:3 с!РЫ JIC. С JIO РСЗ3. IBT T X , I ltit . <Х IЬHl>IX !С ХЯНИЗМ<И) И ф;>,Ы JIPOII<.С Таким образ. м, с уч«том l)l>I6p< pc Ãуг1 и рОВы н и я и ы Ос 11013H II!I!t с, I(;тук) н(их ИЗМС J)СНН hfX 11 БЫ I ИС, I(. f1 II I>I Х II Ы f)liх!< ТРОВ:;l ) Я p(.Г>,.Ill pOBllll!151 на основании T(кущих 311 i3hIx0 (Ho)1 I HHOÂOx! 110TQK(Вязкости и Тс. мIIc .ðHòóðJ» средhl, а также скорости изменения рО; для регулирования температуры IIH основании текуllJHx значений температуры, Вязкости среды и скорости изменения ТC. М11(Pат>> f) I>I Д.I Я PBГX Г>1! РОВа J(И Я II О,!ЫЧ I! питательных субстратов на основании текуIll Jfx знячс ний живой и 0611(Bй с>иомассы, p f 1 и Вязкости с f)(3 hf, ы TH к ж(. скОрОс l (. и и tx!cftcffH5I жиВОи и 06Н1с и биОмыссы. Затем в блокс 16 llpollcxoдит цифро<1II H.10ГOBOC IIPCO()PHOO!)H JJ Jt (IIO, 1 > !С!I Ill>I X KÎ;i0l3, ffPHf3.fßJ0tfCJtX B0;S;I(ÈÑÒBÈÈ J3 Il!)0II0P-! СИОН H, I hl1 hl(. H II 3. 10 ГОНЫ (СИ ГJIH, f l>l, КО! 0Phl(. f1Î с ГÇН а 10 1 f1H с Оотвстст!33 !ОН!и (и(I l0, I н итс. !!>и ыс меха низъ!ы 1 15. Г с> К И У 0 6 P с1 . 3 0 Х1, Н () I OT P 5J Н Я I l (. (. T H I I H Oнырный хырактср процесса культивирования микроорган! змов, нрсдла< асмый способ ООС C f 1< зволяст управлять процессом культивирования, онираяс ь не только на предшествующий опыт, который УЧИтЫВаЕт Мя 1(. МытИЧС СКЯЯ МОД«,.Н НРОЦСССЫ. fl0 и 3 >и гьн<ыя Особ(Jilioc"ти ры 313HTJ15! тск,III C Ã0 K<, . 1!>ТJi Ill t PO!3
&оды /(Юпону mp. С dna a 3 ративной адаптацией параметров контуров регулирования. При этом способ позволяет эффективно вести управление как периодическими, так и непрерывными процессами культивирования в фсрментерах разной емкости 0,5 — 300 л и выше за счет автоматической адаптации параметров контуров регулирования с помощью выбора оптимальных коэффициентов управления. В результате реализации предлагаемого способа при культивировании бактерий Brei ihacterium f la 1,7%, а расход питательных субстратов не увеличивается. /7@ex Ьыоача уарадляющеао боздей стбия рга 1-й исполнитель ный механиь м Фиг. 4 1229735 Составитель Г. Богачева Редактор H. Гунько Те;рсд И. Верес Корректор Т. Колб За каз 2228 47 Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35. Раушская наб., д. 4(5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4
