Устройство для определения скорости выделения тепла микроорганизмами

 

Изобретение относится к биотехнологии и направлено на повышение точности измерения скорости выделения тепла микроорганизмами в процессе их культивирования в ферментере. Культуральная жидкость прокачивается с помощью перистальтического насоса через измерительную камеру, снабженную дифференциальным измерителем температуры, измеряющим разность температур на входе и выходе камеры. Сигнал измерителя, пропорциональный скорости выделения тепла микроорганизмами, усиливается и регистрируется индикатором. При достижении сигналом величины, равной верхнему пределу измерителя, электронная схема увеличивает скорость прокачки до тех пор, пока величина сигнала не будет равна 50% от максимальной. При достижении сигналом значения 10% от максимальной электронная схема увеличивает скорость прокачки до тех пор, пока величина сигнала не будет равна 50% от максимальной. Если на выходе камеры наступает лимитирование роста культуры кислородом, то электронная схема ступенями увеличивает скорость прокачки до тех пор, пока не прекратится лимитирование роста. Если при этом величина сигнала уменьшится до 10% от максимальной, то устройство выдает звуковой сигнал, свидетельствующий о том, что измеряемый сигнал находится за пределами рабочего диапазона устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1535891 (51) 5 С 12 M 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕКИ>1М И ОТКРЬ1Тий>,1 (1РИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 . (21) 4370477/30-13 (22) 28, 12.87 (46) 15.01.90, Бюл,< 2 (7I) Научно-производственное объединение "Фермент" (72) С.С.Василяус«ac, В.П.Пуипутис, С,Л,Григишкис и У.Э.Виестур (53) 663.1 (088.8) (56) Патснт Великобритании и 1504556, кл, с 01 1! 217 ?0, *,9! >. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГ>РЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ Bblgj Л;-II"Я ТЕ .ЛИ ИИ <РООРГИНИЗМИМИ (5",) 1зобретение от,- оси ся к биотехноло> и 1 и направлено на повышение точн . Tl> ->зиерения с opoc .> вь!дел HHF, тепла микросрганизл1ами в процессе их культи;и. >вания в ферментере. Культура lb>>àí >:д><ость прокачивается с помощью перистзльтического насоса через измерительную камеру, снабженную дифференциальным измеритег>ем rемпературы, измеряющим разность температур на входе и выходе камеры. Сигнал иэНзс>бре ен>":> с>т t- оси тся к биотсхнолог 1и и иож".т бь ть использовано для о;>и,«- процесса культив>1>рования ии; розрганизмов.

Целью изобре>ения явля тся повышение TG »ост.> и зл>ерения скорости выдег ения тепла 1-" кроорга ни зма ми, На >егте»;е -бр>аже»а блок-схема устройства.

Устройство содерж: т проточную иэкеритег>ь >ót> камеру, снабженную диф2 мерителя, пропорциональный скорости выделения тепла микроорганизмами, усиливается и регистрируется индикатором. При достижении сигналом величи ны, равной верхнему пределу измерителя, электронная схема увеличивает скорость прокатки до тех пор, пока величина сигнала не будет равна 503 от максимальной. При достижении сигналом значения 1Oi от максимальной электронная схема увеличивает скорость прокат ки до тех пор, пока величина сигнала не будет равна 0".ь от максимальной, Если на выходе камеры наступает лимитирование роста культуры кислородом, то электронная схема ступеняии увеличивает скорость прокачки до тех пор, пока не прекратится лимитирование роста. Если при этои величина сигнала уменьшится до

104 от максимальной, то устройство выдает звуковой сигнал, свидетельствующий о том, что измеряемый сигнал находится за пределами рабочего диапазона устройства. 1 ил. ференциальныи измерителем тел>пературы, один чувствительный элемент которого расположен на входе, а другой на выходе камеры, усилитель 2, вход которого соединен с выходом дифференциального измерителя температуры, и индикатор 3, подклю енный к выходу усилителя 2. Устройство также содержит последовательно сс>единенные блок

4 компараторов, блок 5 управления, счетчик 6, цифроана» » овый преобразо91

3 15358 ватель 7, регулятор 8 числа оборотов, электродвигатель 9 и перистальтический насос 1О, причем вход блока 4 компараторов подключен к выходу усилителя 2, В состав устройства также

5 входят тактовый генератор 11, блок

12 растворенного кислорода и вычислительный блок 13, которые соединены с блоком 5 управления. Два других входа вычислительного блока соединены с регулятором 8 числа оборотов и усилителем 2 соответственно.

Устройство работает следующим образом. 15

В процессе культивирования микроор. ганизмов в ферментере культуральная жидкость прокачивается с помощью перистальтического насоса 10 через измерительную кювету и возвращается обратно в ферментер. Дифференциальный измеритель температуры измеряет разность температур на входе и выходе измерительной камеры 1. Эта разность температур, пропорциональная 25

J скорости выделения тепла микроорганизмами, усиливается усилителем 2 и поступает на индикатор 3. В нацальный момент работы устройства блок 5 управления задает минимальные обороты перистэльтического насос iпроток культур ::тьной жидкости чере; и.мер .тельную камеру 1 мин мален. Чг ; . 1абом росте микроорганизмов потре";л.. - e кислорода незначительное и лим".тсц-я кислорода s культуральной жидкости выходе из измерительной камеры 1 от сутствует. В этом случае блок 12 растворенного кислорода не воздействует на блок 5 управления °

При интенсификации роста микроорганизмов скорость выделения тепла микроорганизмами растет. При достижении сигнала на выходе усилителя 2 заданного уРовня (показания индикатора 45

3- 1001) блок 4 компараторов выдает сигнал на блок 5 управления, который переключает подачу тактовых импульсов тактового генератора 11 на прямой счет реверсивным счетчиком 6, кото50 рый через цифроаналоговый преобразовательь 7 управляет работой регулятора 8 числа оборотов электродвигателя 9 перистальтического насоса 10.

Скорость прокачки культуральной жид55 кости через измерительную камеру 1 начинает увеличиваться, а с;1гнал на выходе усилителя 2 падать. При достижении заданной величины сигнала (показания индикатора 3-504) 1з блока

4 компараторов поступает сигнал на блок 5 управления, который запрещает поступление тактовых импульсов генератора 11 на счетчик 6, обороты электродвигателя 9 перистальтического насоса 10 стабилизируются.

При снижении скорости выделения тепла микроорганизмами, если сигнал на выходе усилителя 2 падает до заданного уровня (показания индикатора

3-101), из блока 4 компараторов поступает сигнал на блок 5 управления, который переключает подач импульсов тактового генератора 11 на обратный счет реверсивным счетчиком 6. Счетчик 6 через цифроаналоговый прсобраэователь 7 управляет работой регулятора

8 так, что количе; тао прокэчиваемой через измерительную камеру культура. :.,ной жидкости начинает увеличиваться, а сигнал на в, ход:: усилителя 2 - воэрастать, При достижении заданной величины сигнала (nc,<àýàíèÿ индикатора 3-50io) скорость прокачивания стабилизируется

Если скорость прокачивания уменьшается в тако. степени, что начинается лимитирование роста культуры кислородом (минимальный уровень растворенного кисл.-рода, при котором отсутствует лимитация, равен 15, ), то с блока 12 растворенного кислорода поступает сигнал на блок 5 управления, который переключает счетчик 6 на прямой счет. Обороты электродвигателя растут на 5 об/мин и скорость прокачки возрастает. Если это недостаточно и лимитирование роста культуры кислородом не устранено, то oneрация повторяется и скорость вращения двиг..теля возрастает еще на 5 об/мин.

Таким образом, скорость прокачки увеличивается до тех пор, пока не ликвидируется лимитирование роста культуры микроорганизмов кислородом. Если увеличение скорости прокачки приводит к уменьшению сигнала на выходе усилителя до 103 (по индикатору), то вычислительный блок 13 выдает звуковой сигнал, свидетельствующий о том, цто измеряемый уровень скорости выделения тепла микроорганизмами находится за пределами рабочего диапазона устройства °

Данное устройство определения скорости выделения тепла микроорганизмами позволяет повысить точность

1535891 определения и расширить диапазон измерений, Составитель Н,Алкеев

Техред И.Дидык

Корректор С.Шекмар

Редактор Т.Лазаренко

Тираж 474

Заказ 85

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ороизво:,ственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 формулаизобретения

Устройство для огределения скоро5 сти выделения тепла микроорганизмами, содержащее проточную измерительную камеру, снабженную дифференциальным измерителем температуры, один чувстви-1g тельный элемент которого расположен на входе, а другой - на выходе камеры, усилитель, вход которого соединен с выходом дифференциального измерителя температуры, и индикатор, подклю- 15 ченный к выходу усилителя, о т л ич а о щ е е с я тем, что, с целью

1 повышения точности измерений, оно дополнительно содержит последовательно соединенные блок компараторов, блок управления, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, регулятор числа оборотов, электродвигатель и перистальтический насос, причем вход блока компараторов подключен к выходу усилителя, а также соединенные с блоком управления тактовый генератор, блок растворенного кислорода, расположенный на выходе измерительной камеры, и вычислительный блок, два других входа которого соединены с регулятором числа оборотов и усилителем соответственно.