Способ определения экономического коэффициента в процессе культивирования микроорганизмов

 

Изобретение относится к биоинженерии и направлено на повьшение точности определения экономического коэффициента в реальном масштабе времени . Способ заключается в изменении скорости прокачки культуральной среды через измерительные электроды растворенных кислорода и азота по синусоидальному закону, измерении максимальных и минимальных значений растворенных кислорода и азота и расчете экономического коэффициента по следующей формуле: у . где г„„ - Нмахс Oiwaicc 0,акс OjMKH И Гп Имахс -Oiwanc OjJHKH максимальные и минимальные значения концентраций растворенных азота и кислорода; К - коэффициент пропорциональности . (Л 0 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) Я0 (((> (SD 4 С 12 М I 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3903026/28-13 (22) 27 ° 05.85 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) P.Þ.Симутис, 10.-К.Ю.Станишкис, Д.Я.Левишаускас и К.Л.Вилутис (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 527427, кл. С 12 (1 3/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1214757, кл. С 12М 1/36, 19.02.85.,,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА В ПРОЦЕССЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ИИКРООРГАНИЗКОВ (57) Изобретение относится к биоинженерии и направлено на повышение точности определения экономического коэффициента в реальном масштабе времени. Способ заключается в изменении скорости прокачки культуральной среды через измерительные электроды растворенных кислорода и азота по синусоидальному закону, измерении максимальных и минимальных значений растворенных кислорода и азота и расчете экономического коэффициента по н щ нм ( следующей формуле: 7 = К вЂ” еч" — — "—.

r -r

Оум((((с Олми(( где г„„,„, г((„. го,„,„. H г0 „„„ максимальные и минимальные значения концентраций растворенных азота и кислорода; К вЂ” коэффициент пропорциональности.

1288202

dr0 ds

= К вЂ” — -р

dt 1 dt а скорость изменения концентрации азота ЙГ /dt в отобранной культуг ральной среде пропорциональна скорости роста микроорганизмов dx/dt, т.е.

di dx

=К (2)

dt < dt где К, и К2 — коэффициенты пропорциональности.

Таким образом, экономический коэффициент процесса биосинтеза следующим образом определяется из выражений (1) и (2):

dx

ds

KeÀГи

2 0 г (3) Если скорость прокачивания культуральной среды через измерительные электроды меняют по синусоидальному закону, то изменяется и время t, характеризующее задержку подвода культуральной жидкости к измерительным электродам. Пусть Г„ и Г„ „„„ минимальные значения концентрации растворенного кислорода и азота, которые показывают измерительные

ЭЛЕКтРОДЫ1 а Го,„, И Гим„кс- МаКсимальные значения, а если полученные значения используют для опреде ления дифференциалов dr< и dr0, то экономический коэффициент можно определить из следующего выражения:

Y К лыы=Илию

Г» -Г

Э

ГО, макс 0 мин где К К,/К .

Изобретение относится к биотехно-; логии, в частности к способам автоматического определения параметров процесса биосинтеза.

Цель изобретения — повышение точности определения экономического коэффициента в реальном масштабе времени.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Если из ферментера отобрать часть культуральной жидкости, то концентрация растворенных кислорода и азота уменьшается в результате потребления их микроорганизмами. При этом скорость изменения растворенного кислорода ЙГ /dt пропорциональна ско02, рости потребления субстрата микроорганизмами, т.е.

Пример, На ферментационной установке в ферментерах с рабочей емкостью 1,5 л непрерывным способом на глюкозе выращивают кормовые дрож. жи Candida utilis Температура культивирования 38"С, рН 4,6, аэрация

3,2 л/мин. Культуральную жидкость через измерительные электроды прокачивают с помощью перистальтического насоса. С помощью генератора синусоидального напряжения расхода культуральной жидкости через измерительные электроды меняют следующим образом:

f5 к = 0,4 + 0,2 sin 0,45t (мл/с) .

Концентрацию растворенного кислорода измеряют с помощью электрода растворенного кислорода (EIL 15-114)

Концентрация рН культуральной среды измеряют с помощью электрода рН Ingold.

Информацию о концентрации раство25 ренного кислорода в среде и кислотности среды через интерфейс подают на микро-ЭВИ. Экономический коэффициент определяют предлагаемым способом, заранее методом наименьших квадратов определив коэффициент пропорциональности для данного процесса (коэффициент К для данного процесса К = 0,71). Так как источником азота в среде является сульфат аммония, то при усвоении дрожжами ИН,г

35 cpega подкисляется и изменение значеия кислотности среды рН используется как значение, пропорциональное изменению концентрации азота в среде rÄ.

40 Таким образом, для определения экономического коэффициента в реальном времени используют выражение

Y = 0,71 (Гнм н Ги ак )

0 мин 0 Макс г г

ГЕГ ймин» Ммакс г ОгМИН г О,МаХС

Г r r значения кислотности среды и концентрации кислорода при минимальной и максимальной скоростях прокачивания культуральной среды через измерительные электроды по закону Q „ = 0,4 +

+ 0,2 sin 0,45 t (мл/с).

Исследуют состояния культуры при разных переходных режимах в течение 60 ч. В результате реализации предлагаемого способа обеспечивается повышение точности определения экономического коэффициента по сравнению с известным на 227. Кроме того, 1288202 у К фО и м 5а »

r — r

Окмакс о мии

Где Ги„м Ф rM K

О макс О мии максимальные и минимальные значения концентрации растворенного азота и кислорода: коэффициент пропорциональности.

Составитель Н.Алкеев

Редактор И.Дербак Техред И.Попович Корректор Е.Сирохман

Заказ 7772/23 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Иосква, П-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 предлагаемый способ позволяет определить экономический коэффициент с среднеквадратической погрешностью

b,Y 0,02 Г„/Г

Формула изобретения 5

Способ определения экономического коэффициента в процессе культивирования микроорганизмов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше- р0 ния точности его определения в реальном масштабе времени, изменяют скорость прокачивания культуральной среды через измерительные электроды по синусоидальному закону и измеряют 15 максимальное и минимальное значения концентраций растворенных кислорода и азотак. а экономический коэффициент определяют из следующего выражения: