Способ управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов

 

Изобретение относится к биотехнологии , а именно к способам управления про-1 цессами культивирования микроорганизмов , и может быть использовано в производстве микробного белка, аминокислот, ферментов м других продуктов микробиологического синтеза. Цель изобретения - увеличение производительности по целевому продукту -достигается за счет дополнительного измерения концентрации потребляемого субстрата, определения ее максимальной концентрации и концентрации целевого продукта в момент последнего измерения. По полученным данным рассчитывается производительность процесса по целевому продукту и определяется момент времени, при котором обеспечивается наибольшее значение производительности, после чего процесс прекращают, Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s С 12 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654025/13 (22) 28.11.88 (46) 15,12,91. Бюл. ¹ 46 (71) Казанский филиал Всесоюзного научноисследовательского института биотехнологии

;(72) В.В.Мигунов, М,И.Краснов, И.M,Òàìååâ и.P.È.Âàëååa (53) 633.1(088,8) (56) Шнайдер Л.Е., Бирюков В.В., Кантере

В.М. Алгоритм оперативного определения оптимального момента окончания периодического процесса. — Хим.фарм. журнал, 1980, т.14, ¹ 1100, с.100 — 104. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам управления про-

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам управления процессами культивирования микроорганизмов, и может быть использовано в производстве микробного белка, аминокислот, ферментов, антибиотиков и других продуктов микробиологического синтеза.

Цель изобретения — увеличение производительности по целевому продукту путем повышения точности определения времени прекращения процесса.

Предложенный способ реализуют следующим образом.

Культивирование бактерий Brevibacterium

flayum- -531 вели в промышленных условиях в ферментере вместимостью 55 м- культуральной жидкости с целью полученйя лизина в соответствии с технологическим регламенroM этого производства. В ферментер загру Ы 1698294 А1 цессами культивирования микроорганизмов, и может быть использовано в производстве микробного белка, аминокислот, ферментов и других продуктов микробиологического синтеза. Цель изобретения — увеличение производительности по целевому продукту — достигается за счет дополнительного измерения концентрации потребляемого субстрата, оп ределения ее максимальной концентрации и концентрации целевого продукта в момент последнего измерения. По полученным данным рассчитывается производительность процесса по целевому продукту и определяется момент времени, при котором обеспечивается наибольшее значение производительности, после чего процесс прекращают, жается 53 м меласгной среды, содержащей

12 мас. углеводного субстрата по редуцирующим веществам, ростовые факторы — 2, l м ; кислотного гидролизата белково-вита,:3 минного концентрата и 0,5 м кукурузного CO зкстракта, источники минерального питания. В ходе культивирования подается на О барботаж 5500 норм. м /ч воздуха. Каждые ф„

8 ч отбирается проба 350 мл культуральной жи,:кости, в которой измеряется концентрация лизина L с погрешностью 5 отн.% и концентрация редуцирующих веществ S c

| погрешностью 0,3 мас,, Время от отбора пробы до получения результатов анализов составляло 2 — 4 ч, поэтому время определения концентрации целевого продукта задавалось равным 4 ч, Для определения параметров расчетной формулы

L(t) = макс (LQ макс) exp(K(to t)), 1698294 где, — 0,62982

Затем рассчитывается So по формуле =6,973

Составитель B.ãðeìèí

Техред M,Ìoðãåíòÿë Корректор Н.Ревская

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 4368 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям np .ë ГКНТ СССР

113035, Москва, K-35, Раушская наб., 4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101 где Lo — концентрация лизина в момент ее последнего измерения to, Ь акс — максимальная концентрация лизина;

К вЂ” коэффициент замедления процесса берутся результаты трех последовательных измерений L u S. Измерения, начиная с Ма мента отбора пробы 40 ч, в которой впервые выполнялось условие S<7 мас,о «(О)= 40 ч,,L(0)=22,6 г/л и S(0)=-6,98 мас.,4, t(1)=48 ч, iL(1)=31,2 г/л и S(1)=4,8 мас,7 «(2)=56 ч, L(2)=38,6 г/л и S(2)=2,1 мас. о/, соответствен но. Методом наименьших квадратов определяется параметр К по формуле

К = — — 8 iny = 0,05779, 1

1+ у2+у

Значение коэффициента конверсии мас

Z — — 0,2946

1 макс 1-о r л установленное по статистическим данным контроля L u S B ряде процессов, использовали для расчета вели ины Lo .

Ь = — — Z - — -„(L(о)+ L(1)+ Ц2)+,, + — Z (1 + у + у j) = 23,1196

Ьо а также Lмакс: Lмакс = Lo+ к = 46,7о9, .Расчет производительности процесса по целевому продукту вперед до следующего определения концентрации целевогс продукта, т,е. до момента времени «(2) + 8 ч

+ 4 ч = 68 ч, производится по формуле

Г1(«) = (Ь|акс (1-о LMaKc) ехр(К(«о t)j/«

Наибольшее значение производительности достигается в момент времени «opt, удовлетворяющий уравнению

dL

«opt I L(«opt) =О, которое решается методом итераций по формуле

t opt(1+ 1)

1 -макс

= «о — — lu

К акс -о - ор«(Ц исходя иэ начального прибли;кения

«opt(0)=70 ч. Получаются три приолижения:

topt(1)=61,072 ч, «opt(2)=59,681 ч, «opt(3)=59,454 ч. В момент времени -59,5 ч процесс культивирования прекращается.

При использовании способа управления по прототипу процесс был бы прекращен позже в момент получения результатов анализа пробы, отобранной в момент t(3)=64 ч, т.е, в промежуток 66 — 68 ч, Квадрат ошибки

15 определения оптимал""ого момента пре кращения культивирования при этом был бы больше на (67 — 59,5) = 56,25 ч по сравнению с предлагаемым способом. Квадрат ошибки является в данном случае основной

20 характеристикой погрешности определения оптимального момента прекращения культивирования, поскольку потери производительности по целевому продукту пропорциональны квадрату. а не первой степени ошибки, Формула изобретения

Способ управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий измерение концентраций целевого продукта, по которым осуществляется прекращение г,роцесса культивирования, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности по целевому продукту путем повышения точности определения времени прекраыения процесса, дополнительно измеряют концентрацию потребляемого субстрата, задают время определения концентрации целевого продукта, по полученным данным

40 определяют статическим ме"дом ак и мальную концентрацию и концентрацию целевого продукта в момент последнего измерения, коэффициент замедлечия процесса, затем рассчитывают производитель45 ность процесса по цеfiеBому продукту вперед до следующего определения концентрации целевого продукта, определяют момент времени, при котором обеспечивается наибольшее значение производитель50 ности и прекращают процесс при достижении этого момента времени,