Способ измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования

 

Изобретение относится в способам контроля процессов культивирования микроорганизмов и направлено на повышение точности измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования. Температуру теплоизолированного ферментера повышают по линейному закону от исходной величины T1 до величины T2 и измеряют мощность PW, затрачиваемую на этот разогрев. Измеряют также мощности PI1 и PI2, затрачиваемые на поддержание температуры ферментера при температурах T1 и T2 соответственно. Массу M культуральной жидкости в ферментере определяют в соответствии с законом сохранения энергии M = (PW - PE -(PI1 + PI2)/2)/(C · U), где U - скорость программного разогрева; C - удельная теплоемкость жидкости, а PE - мощность, затрачиваемая на нагрев пустого ферментера, которая определяется при предварительной калибровке. 2 ил.

Изобретение относится к способам контроля процессов культивирования микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения повышение точности измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования микроорганизмов. На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующая способ измерения массы; на фиг. 2 зависимость температуры от времени при программном разогреве ферментера. Устройство состоит из ферментера 1 с теплоизоляцией и вмонтированными в него нагревателем и датчиком температуры, термостата 2, дозатора 3 жидкости, силового блока 4, регулятора 5 температуры в ферментере, измерителя 6 выходной мощности, вычислителя 7, программатора 8. Способ реализуется следующим образом. Температура в ферментере 1 измеряется датчиком температуры и сигнал поступает в регулятор 5. Программатор 8 задает температуру в ферментере в соответствии с графиком на фиг. 2. Силовой блок 4 подает напряжение на нагреватель в ферментере 1 в зависимости от рассогласования истинной температуры в ферментере и заданной программатором 8. До момента TW1 начала измерения массы жидкости в ферментере температура жидкости поддерживается равной T1. На поддержание температуры T1 затрачивается мощность PI1, которая измеряется измерителем 8 выходной мощности. В момент времени TW1 начинается измерение массы жидкости в ферментере и температура начинает линейно возрастать до температуры T2. Средняя мощность, затрачиваемая на нагрев от температуры T1 до T2, равна PW. В момент TW2 температура достигает T2 и поддерживается на этом уровне до момента TW3. Мощность, затрачиваемая на поддержание данной температуры, равна PI2. С момента TW3 температура ферментера с находящейся в нем жидкостью начинает снижаться и в момент времени TW4 температура вновь принимает прежнее значение T1. Для уменьшения влияния внешних температурных возмущений жидкие компоненты, поступающие в ферментер из дозатора 3, предварительно пропускаются через термостат 2. Температура термостата 2 задается программатором 8 и равна температуре в ферментере 1. Значение скорости U программного разогрева от температуры T1 до температуры T2 поступает из программатора 8 в вычислитель 7. В него не поступают величины мощностей PI1, PW и PI2 с измерителя 8 выходной мощности. Вычислитель вычисляет массу культуральной жидкости в ферментере в соответствии с законом сохранения энергии где M масса культуральной жидкости в ферментере; C величина удельной теплоемкости жидкости, вводимая в вычислитель заранее; PE мощность, затрачиваемая на нагрев пустого ферментера 1. Эта величина также вводится в вычислитель 7 заранее. Она определяется в режиме калибровки для известного значения массы жидкости в ферментере. В результате применения данного способа измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования повышается точность измерения. При этом измерение массы можно проводить с использованием той же системы терморегулирования, которая используется для проведения самого процесса культивирования.

Формула изобретения

Способ измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют мощность, затрачиваемую на поддержание изотермического режима при начальной температуре, затем осуществляют программный разогрев жидкости в ферментере на заданное температурное приращение с последующей выдержкой при достигнутой температуре и охлаждением до исходного значения температуры, при этом измеряют мощности, затрачиваемые на нагрев и поддержание изотермического режима при конечной температуре, а значение массы вычисляют по формуле где M масса жидкости в ферментере; PW мощность, затрачиваемая на программный разогрев;
PE мощность, затрачиваемая на нагрев ферментера;
PI1 и PI2 мощности, затрачиваемые на поддержание изотермического режима при начальной и конечной температуре соответственно;
C удельная теплоемкость жидкости;
U скорость программного разогрева.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2