Установка для измерения массы культуральной жидкости в процессе культивирования микроорганизмов

 

Изобретение относится к технической микробиологии и направлено на повышение точности измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования микроорганизмов. Температуру теплоизолированного ферментера повышают по линейному закону от исходной величины T<SB POS="POST">1</SB> до величины T<SB POS="POST">2</SB> и измеряют мощность PW, затрачиваемую на этот разогрев. Измеряют также мощности P<SB POS="POST">1</SB> и P<SB POS="POST">2</SB>, затрагиваемые на поддержание ферментера при температурах T<SB POS="POST">1</SB> и T<SB POS="POST">2</SB> соответственно. Массу M культуральной жидкости в ферментере определяют в соответствии с законом сохранения энергии M=PW-PE-(PI<SB POS="POST">1</SB>+PI<SB POS="POST">2</SB>/2]CV, где V - скорость программного разогрева

C - удельная теплоемкость жидкости, а PE - мощность, затрачиваемая на нагрев пустого ферментера, которая определяется при предварительной калибровке. Для повышения точности измерения жидкие среды, поступающие в ферментер, пропускают через теплообменники, расположенные в термостате. Температура термостата поддерживается равной температуре ферментера в течение всего процесса измерения. 2 ил.

СО)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111 (Д1) С 12 М 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 4607516/31-13 (22) 17.11.88 (46) 07.10.90. Бюл. Ф 37 (71) Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР и Институт биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР (72) Г.В.Котельников, Л.А.Литвиненко, В.И.Сапрунов и Т.Н.Сивашева (53) 663 ° 2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1479504, кл. С 12 M 1/36, 1988.. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ

КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ В ПРОЦЕССЕ

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к технической микробиологии и направлено на повьппение точности измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования микроорганизмов. Температуру теплоизолированного ферментера повышают по линей/

Изобретение относится к технической микробиологии и может быть испольI зовано в микробиологической, медицинской и пищевой промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования микроорганизмов.

На фиг. 1 изображена блок-схема установки; на фиг. 2 — циклограмма ее работы. ному закону от исходной величины Т1 до величины Т2 и измеряют мощность Р11, затрачиваемую на этот разогрев. Измеряют также мощности Р1 и Р2, затрачиваемые на поддержание ферментера при температурах Т1 и Т2 соответственно. Массу М культуральной жидкос ти в ферментере определяют в соответствии с законом сохранения энергии М = (PW — РŠ— (РТ1 + РТ2} /2 1 /

/Cv, где v — скорость программного разогрева, С вЂ” удельная теплоемкость жидкости, а РŠ— мощность, затрачиваемая на нагрев пустого ферментера, которая определяется при предварительной калибровке. Для повышения точности измерения жидкие среды, поступающие в ферментер, пропускают через теплообменники, расположенные в термостате. Температура термостата поддерживается равной температуре ферментера в течение всего процесса измерения. 2 ил.

В защищенный теплоизоляцией ферментер 1 встроены нагреватель 2 и датчик 3 температуры. Дозаторы 4 жидких сред служат для подачи компонентов питательных сред в ферментер 1.

Установка содержит последовательно соединенные силовой блок 5, регулятор 6 температуры ферментера, измеритель 7 выходной мощности и вычислитель

8, а также программатор 9, два выхода которого связаны соответственно с регулятором 6 температуры и вычислите.-, 3 15973 лем 8, причем выход силового блока 5 подключен к нагревателю 2, а датчик

3 температуры — к входу регулятора 6,, В установку входит также термостат 10 с установленными в нем теплообменниками 11, на входы которых подключены выходы дозаторов 4 жидких сред, а выходы теплообменников 11 соединены с ферментером 1, при этом третий выход 10 программатора 9 соединен с управляю( щим входом термостата 10.

Установка работает следующим образом.

Температура в ферментере 1 измеря- 15 ется датчиком 3 температуры и сигнал поступает в регулятор 6. Программатор

9 задает температуру в ферментере 1 в соответствии с графиком на фиг. 2.. . Силовой блок S подает напряжение на нагреватель 2 в ферментере 1 в зависимости от рассогласования истинной температуры в ферментере и температу,ры, заданной программатором 9. До момента TW1 начала измерения массы жидкости в ферментере 1 температура жидкости поддерживается равной Т1.

На поддержание температуры Т1 затрачивается модность РТ1, которая измеряется измерителем 7 выходной мощности, В момент времени TW1 начинается измерение массы жидкости в ферментере и температура начинает линейно возрастать до температуры Т?. Средняя мощность, затрачиваемая на нагрев от температуры Т1 до Т2, равна PW. В момент TW2 температура достигает Т2 и поддерживается на этом уровне до момента TWÇ. Мощность, затрачиваемая на поддержание данной температуры, 4О равна РТ2. С момента ТУЗ температура ферментера с находящейся в нем жидкостью начинает снижаться и в момент TW4 температура вновь принимает .прежнее значение Т1, 45

Значение скорости и программного разогрева от температуры Ti до температуры Т2 .поступает из программатора

9 в вычислитель 8. В последний поступают также величины РТ1, PW и РТ2 с измерителя 7 выходной мощности. Вычислитель вычисляет массу культуральной жидкости в ферментере в соответствии с законом сохранения энергии (РТ1+PT2)

PW — PE — — — — — —— 55

М =

С v где М вЂ” масса культуральной жидкости

1 в ферментере;

81

С вЂ” величина удельной теплоемкости жидкости, вводимая в вычислитель заранее;

v — скорость программного разогрева.

PE — мощность, затрачиваемая на нагрев пустого ферментера (эта величина вводится в вычислитель заранее и определяется в режиме калибровки для известного значения массы жидкости в ферментере).

Для уменьшения влияния внешних температурных возмущений жидкие среды, поступающие в ферментер 1 от доэаторов 4, предварительно пропускаются через теплообменники 11, расположенные в термостате 10. Температура термостата 10 задается программатором 9 и равна температуре в ферментере 1, при этом температура поступающих в ферментер жидких сред становится равной температуре культуральной среды.

Если термостатирование поступающих в ферментер жидких сред отсутствует, то ошибка вычисления массы жидкости достигает до tOX и возрастает . при увеличении разности температур

Т1 и Т2, При термостатировании поступающих в ферментер жидких сред погрешность не превышает 1,5-2Х.

Таким образом, при применении предлагаемой установки повьппается точность измерения массы культуральной жидкости в ферментере в процессе культивирования.

Формула изобретения

Установка для измерения массы культуральной жидкости в процессе культивирования микроорганизмов, содержащая защищенный теплоиэоляцией ферментер с встроенными в него нагревателем и датчиком температуры, дозатор жидких сред, последовательно соединенные силовой блок, регулятор температуры ферментера, измеритель выходной мощности и вычислитель, а также программатор, два выхода которого связаны соответственно с регулятором температуры и вычислителем, причем выход силового блока подключен к нагреватепю, а датчик температуры — к выходу регулятора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, она снабжена термостатом с установленны7еллжа

Фрг

fljI f ТФ2

Риг„2

5 1 ми в нем теплообменниками, на входы которых подключены выходы доэаторов жидких сред, а выходы теплообменни-

597381 6 ков соединены с ферментером, при этом третий выход программатора соединен с управляющим входом термостата.