Способ автоматического определения скорости потребления кислорода микроорганизмами

 

Изобретение относится к биотехнологии , в частности к способам авто . матического определения переменных процесса биосинтеза. Целью изобретения является повьшение точности определения скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами. Перед измерением прокачивают культуральную среду через измерительную ячейку с помощью прокачивающего устройства , останавливают прокачивание культуральной среды, а скорость потребления растворенного кислорода микроорганизмами определяют измерением интервала времени, через который микроорганизмы исчерпывают растворенный кислород в культуральной среде в измерительной ячейке, т.е. стабилизируется концентрация растворенного кислорода микроорганизмами в измерительной ячейке. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 12 М 1/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4051877/31-13 (22) 07.04.86 (46) 15.07.88. Бюл, ¹ 26 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) М..З. Милашаускас, Ю.- 10.Ñòàíèøкис, P.Þ. Симутис и N.M. Манкявичюс (53) 663. 1 (088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР № 1231880, кл. С 1 2 Q 1/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1294012, кл. С 12 Q 1/00, 1985. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕ- .

НИЯ СКОРОСТИ ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

MHKP00PГАНИ3МАМИ (57) Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам авто,матического определения переменных процесса биосинтеза, Целью изобретения является повышение точности определения скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами.

Перед измерением прокачивают культуральную среду через измерительную ячейку с помощью прокачивающего устройства, останавливают прокачивание культуральной среды, а скорость потребления растворенного кислорода микроорганизмами определяют измерением интервала времени, через который микроорганизмы исчерпывают растворенный кислород в культуральной среде в измерительной ячейке, т,е. стабилизиру ется концентрация растворенного кисло-

О рода микроорганизмами в измерительной ячейке. 2 ил.

1409655

Изобретение относится к биотехноогии, в частности к способам автомаического определения переменных про1есса биосинтеза.

Цель изобретения — повышение точ ности определения скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами.

Если иэ ферментера отобрать часть культуральной среды в измерительную ячейку малой емкости, то концентрация растворенного кислорода в ней будет уменьшаться, вследствие потребления кислорода микроорганизмами. В предлагаемом способе для определения скорости потребления растворенного кислорода применяется электрод растворенного кислорода, установленный в измерительной ячейке. Для того, чтобы свойства культуральной среды в измерительной ячейке были идентичны сгойствам культуральной среды в ферментере, должны удовлетворяться два условия, т.е. измерительная ячейка 25 должна быть установлена в непосредственной близости к ферментеру и культуральная среда должна прокачиваться через измерительную ячейку некоторое время с помощью прокачинающих устЭО ройств (перистальтический насос), чтобы исключить застояние культуральной среды в магистралях, связывающих ферментер и измерительную ячейку, Таким образом, предоставляется возможным определение скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами по концентрации растворенного кислорода в культуральной среде. Для этого останавливают прока- 1О чивание культуральной среды и фиксируют момент времени г., их остановки.

В момент времени культуральная среда, находящаяся в измерительной ячейке, идентична культуральной среде в ферментере. Во время роста и жизнедеятельности микроорганизмов в измерительной ячейке растворенный кислород потребляется микроорганизмами, и концентрация растворенного кислорода в культуральной среде уменьшается, Изменение концентрации растворенного кислорода в измерительной ячейке измеряется электродом растворенного кислорода и путем дифференцирования полученных значений определяется скорость потребления растворенного кислорода микроорганизмами, При исчерпании растворенного кислорода микроорганизмами в измерительной ячейке, производная концентрации растворенного кислорода становится равной нулю и фиксируется момент времени t, при котором производная концентрации кислорода становится равной нулю. Это означает, что растворенный кислород в измерительной ячейке полностью исчерпан микроорганизмами и тем самым момент времени t определяет конец измерения скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами, при котором концентрация растворенного кислорода в измерительной ячейке не меняется, Таким образом, о скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами можно судить по длительности интервала времени от момента остановки прокачивания культуральной среды до момента концентрации растворенного кислорода микроорганизмами в измерительной ячейке, т.е. стабилизации исчерпания растворенного кислорода в культуральной среде, находящейся в измерительной ячейке, причем при изменении скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами в культуральной среде будет меняться время исчерпания растворенного кислорода микроорганизмами в измерительной ячейке, Скорость потребления растворенного кислорода микроорганизмами определяется по уравнению (1) и характеризуется углом наклона производной концентрации растворенного кислорода во времени, как показано на фиг, 1.

g = К вЂ вЂ - = K(t -t ) = k t, (1) dCo о д где С вЂ” концентрация растворенного о кислорода в культуральной среде в измерительной ячейке — момент времени остановки прокачивающих устройств; — момент времени исчерпания и растворенного кислорода микроорганизмами в культуральной среде в измерительной ячейке.

На фиг. 2 показана система, реализующая данный способ, Система состоит из ферментера 1, прокачивающих устройств 2 и 3, измерительной ячейки, включающей измерчтельную кювету 4, электрод 5 растворенного кислорода, исполнительного механизма 6, блока 7 определения кон-, центрации растворенного кислорода, блока 8 дифференцирования, блока 9 управления, блока 10 измерения интервала времени и преобразующего блока 11. 10

Система работает следующим образом.

При измерении концентрации растворенного кислорода, прокачивающее устройство 2 подает культуральную среду в измерительную кювету 4, .-становленную в непосредственной близости к ферментеру, и электродом 5 растворенного кислорода измеряется концентрация растворенного кислорода в культу- 20 ральной среде, и сигнал электрода по-. дается на блок 7 определения концентрации растворенного кислорода в культураль ной среде, Из измерительной кюветы 4 культуральная среда в фермен.25 тер возвращается посредством прокачивающего устройства 3.

Если определяется скорость потребления растворенного кислорода микро». организмами, сигналы от блока 9 уп- 30 равления (управление осуществляется оператором) подаются на прокачивающие устройства 2 и 3 (останавливаются двидвигатели перистальтических насосов)

H HB исполнительный МехВНН3М 6 (32K рывается магистраль подачи культуральной среды в измерительную кювету 4, чтобы не происходило диффузии растворенного кислорода из ферментера в измерительную кювету) и на блок 10 измерения интервала времени (фиксируется момент времени t<,остановки прокачивающих устройств 2 и 3). Растворенный кислород в культуральной среде, находящийся в измерительной кюве- 4

45 те 4, будет потребляться микроорганизмами, и изменение концентрации ра-". створенного кислорода измеряется электродом 5 растворенного кислорода, сигнал которого подается на блок 8

50 дифференцирования, в котором путем численного дифференцирования определяется скорость потребления растворенного кислорода микроорганизмами в измерительной кювете 4. Сигнал от бло55 ка 8 дифференцирования подается на блок 10 измерения интервала «ремени.

Когда микроорганизмы исчерпынан т растворенный кислород в культуральной среде, находящейся в измерительной кювете, выходной сигнал блока 8 дифференцирования становится pBBHbIM нулю, и блок 10 измерения интервала времени фиксирует этот момент времени и определяет интервал времени

Ж = t„ — t,. Сигнал от блока 10 подается на преобразующий блок 11, в котором определяется скорость потребления растворенного кислорода микроорганизмами, пропорциональная интервалу времени ht, определенному в блоке 10 измерения интервала времени по градуировочной характеристике, определяемой экспериментальным путем для используемой измерительной ячейки, Для последующих измерений скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами, культуральная среда опять прокачивается через измерительную кювету определенное время, берется новая проба и повторяются описанные операции. б

При реализации данного способа абсолютная погрешность определения скорости потребления растворенного 0 не не превышает 0,05 г/лч.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ автоматического определения скорости потребления кислорода микроорганизмами, предусматривающий прокачивание культуральной среды через измерительную ячейку и измерение концентрации растворенного кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в процессе определения скорости потребления растворенного кислорода микроорганизмами останавливают прокачивание .культуральной среды, измеряют интервал времени от момента остановки

Прокачивания культуральной среды до момента стабилизации концентрации растворенного кислорода микроорганизмами в измерительной ячейке а on1 ределение скорости потребления кислорода микроорганизмами осуществляют по измеренному интервалу времени.

1409655

Составитель Г. Богачева

Техред Л. Олийнык Корректор В.Романенко

Редактор И. Сегляник

Тираж 520

Заказ 344б/2б

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4