Устройство для регулирования величины @ в ферментационных средах

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ рН В ФЕРМЕНТАЦИОННЫХ СРЕДАХ, содержащее датчик величины рН, подключенный через соединительную f7t/fnome/Tt MMf соли коробку к рН-измерителю и самописцу, и исполнительный механизм, установленный налинии подачи титранта, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества регулирования рН среды, оно снабжено последовательно соединенными измерителем расхода питательных солей, преобразователем и сумматором, при этом второй вход последнего связан с рНизмерителем и самописцем, а выход с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи титранта. fpus.l TumpcftffTi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) А1 (594 12 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3483585/28-13 (22) 19.08.82 (46) 15.10.86. Бюл. У 38 (72) А.А. Арзамасцев, В.И. Бодров, Н.С, Попов и К.А. Субботин (53) 663.1(088.8) (56) Аиба Ш. и др. Биохимическая технология и аппаратура. И.: Пищевая проь|Ьпппенность,1975, с. 286. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ рН В ФЕРМЕНТАЦИОННЫХ

СРЕДАХ, содержащее датчик величины рН, подключенный через соединительную коробку к рН-измерителю и самописцу, и исполнительный механизм, установленный на линии подачи титранта, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества регулирования рН среды, оно снабжено последовательно соединенными измерителем расхода питательных солей, преобразователем и сумматором, при этом второй вход последнего связан с рНизмерителем и самописцем, а выход— с исполнительным механизмом, установлечным на линии подачи титранта.

1263714

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, а именно к устройствам для регулирования и контроля величины рН в ферментационных средах, и может быть использовано в химической, микробиологической, ферментной, спиртовой и других областях промьппленности.

Цель изобретения — улучшение качества регулирования величины рН в ферментере, а также повышение его продуктивности эа счет обеспечения лучшего режима культивирования микроорганизмов по рН.

= (— П +

Rq вь» В в, где Uü%, и Бед, — напряжение сигналов на первом и втором входах соот ветств4нно;

На фиг. 1 изображено устройство для регулирования величины рН в ферментационных средах; на фиг. 2 — сумматор; на фиг. 3 — исполнительный механизм (соленоидный клапан); на фиг. 4 — график эависимостй изменения рН и расхода питательных солей от времени.

Устройство содержит датчик 1 рН, подключенный через соединительную коробку 2 к рН-измерителю и самописцу 3, выход последнего подключен к первому входу сумматора 4, измеритель 5 расхода питательных солей, подключенный через преобразователь

6 к второму входу сумматора 4, выход которого подключен к исполнительному механиэиу 7,. установленному на линии подачи титранта из емкости 8 в ферментер 9.

Сумматор 4 представляет собой операционный усилитель 10 с двумя входами 11 и 12 В, к В, в обратную связь которого включены сопротивления 13 и 14 В, и В,, в котором происходит сравнение сигналов, поступающих с датчика и преобразователя с сигналом задания, получаемого при помощи операционного усилителя 15 сопротивлений 16 и 17 и подаваемого с обратным знаком на вход сопротивления 18 операционного усилителя 10.

В обратную связь операционного усилителя 10 по этому каналу включено сопротивление 19. Нарпяжение на выходе сумиатора определяется по формуле напряжение на выховь 1 де операционного усилителя 10.

Операционные усилители, использо5 ванные в схеме, типовые, от аналоговой машины ЭМУ-10. Сопротивления

В и В используются для настройки качественной работы устройства.в целом в момент его регулировки.

Измеритель 5 расхода представляет собой сужающее устройство, о величине расхода в котором судят по перепаду давлений на входе и выходе.

Преобразователь 6 представляет собой типовой прибор, осуществляющий преобразование величины разности давлений в пропорциональный сигнал ЭДС.

Исполнительный механизм 7 (соленоидный клапан) состоит иэ высокоомной обмотки 20, внутри которой расположен подвижный якорь 21, соединенный с одной стороны жестко закрепленной пружиной 22, а с другой — с кла2 .паном-задвижкой 23. Один конец обмотки 20 эаземлен, а другой является входом соленоидного клапана.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении величины рН от заданного значения датчик 1 величины рН через соединительную коробку 2 подает сигнал на рН-измеритель и самописец 3, который регистрирует значение рН на бумажной ленте и в виде значения ЭДС, пропорционального рН, выдает сигнал на сумматор 4, который в свою очередь сравнивает полученное значение ЭДС с сигналом задания U >

ro формуле (1}, что приводит к открытию соленоидного клапана 7 пропорционально напряжению U „„ (см. формулу (1)). В результате открытия соленоидного клапана 7 происходит подача титранта иэ емкости 8 в фер ментер 9 до полной компенсации откло-, нения рН от заданного значения.

При подаче в ферментер 9 питательных солей измеритель 5"расхода питательных солей через преобразователь

6 выдает на сумматор 4 сигнал, пропорциональный расходу питательных солей. Происходит открытие соленоидного клапана 7 на величину, пропорциональную расходу питательных солей, что позволяет начать подачу титранта иэ емкости 8 в ферментер 9 еще до иомента изменения рН в ферментере 9

1263

1 питательными солями н регистрации этого изменения датчиком 1. Таким образом удалось ввести коррекцию по расходу питательных солей, сильно изменяющих величину рН в ферментере.

Таким образом, данное устройство работает с предварением, т.е. сразу же реагирует на возмущение, не ожидая изменения величины рН, что дает возможность улучшить качество pery- 10 лирования рН в ферментере, а также повысить его продуктивность.

Пример 1. В ферментер емкостью 1,258 м, заполненный на 2/3 культуральной жидкостью, содержащей 15 микроорганизмы рода Pseudomonas (Ps chxororaphis, Ps. fragi, Рз. liguefaciens, Ps. fluorescens) и мелассную послеспиртовую барду, добавлены в момент 1 кислые пита- 20 тельные соли. Оптимальная точка культивирования микроорганизмов по рН составляет 8,7. Питательные соли уменьшили величину рН в ферментере до величины-6,8. В этом случае рН среды изменялось без коррекции по расходу (преобразователь 6 был отключен от сумматора 4). Время переходного процесса в этом случае составило

4 мин в случае подачи питательных 30 солей и 3,5 мин в случае прекращения их подачи. В подобной же ситуации испытана система с коррекцией по с расходу питательных солей. Коэффициент передачи сумматора по корректи-З5 рующему каналу выбирался таким обра714 4 зом (за счет изменений Б ), ч го изменени величины рН, вызванное питательными солями, в.точности компенсировалось противоположным изменением рН добавленным титраном. Время переходного процесса сократилось в 4-5 раз, а максимальная относительная погрешность регулирования рН сократилась в 3-4 раза по сравнению с прототипом, что привело к улучшению условий культивирования микроорганизмов.

П р»и м е р 2. При культивировании микроорганизмов в непрерывном режиме в ферментере с периодической подачей питательных солей колебания рН без коррекции по расходу пита.— тельной солей составили «+1,4 с частотой их повторения 30-40 мин и . длительностью 5-6 мин. При этом наблюдаемая в процессе скорость роста микроорганизма составила 0,314 l/÷.

После включения коррекции отклонение по рН составило +О;3 с длительностью их при той же частоте повторения 1 мин. Наблюдаемая при этом скорость роста миркоорганизма составила 0,385 1/ч, что . дало увеличение по продуктивности биомассы в 1,22 раза.

В результате реализации данного устройства время переходного процесса сократилась в 2,5-3 раза, а максимальная относительная погрешность регулирования — в 3-4 раза.

1263714

g, мин.

У

Ю

, мин.

t, мин.

Составитель Г. Богачева

Редактор М. Петрова Техред А.КравчУк Корректор В, Бутяга

Заказ 5497/26 Тираж 490 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприяти, г. Ужгород, ул. Проектн, я, 4