Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов

 

"; й1

ИЗОБРЕТЕНИЯ (щ7б 5347

Союз Советских

Социалистических

Республик к лвто ском свидетельству (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. КЛ.3 (22) Заявлено 311078 (21) 2702555/28-13 с присоединением заявки Но

С 12 В 1/08

G 05 0 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и откр ыти и (23) Приоритет

Опубликовано 23.09,80, Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 2509.80 (5З) Уд) 577. 15. 07 (088.8) (72) Авторы изобретения

P Ä. Чабиев, К.В. Пальчик и Г.Д. Глинка (71) Заявитель

Грозненское научно-производственное объединение

"Промавтоматика" (54) CHCTENA АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к системам управления процессами выращивания

MH"ñðooðãàíèçìoâ, в частности процессом ферментации, и может быть использовано в микробиологической, пищевой и медицинской промышленности.

Известна система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая контуры регулирования подачи воздуха, воды, питательной среды и температуры питательной среды (1) и 2 .

Известная система не позволяет эффективно вести процесс непрерывного выращивания микроорганизмов вслед- 15 ствие множества неучтенных возмущений, отклоняющих основные технологические параметры.

Цель изобретения — оптимизация процесса. ?О

Это достигается тем, что система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов снабжена датчиком тепловыделения, располагаемым в ферментере, дат- 25 чиком концентрации растворенного кислорода, датчиками температуры, устанавливаемыми соответственно на линиях подачи и отвода охлаждающей воды, подачи воздуха и питательной среды, и 30 датчиками расхода, устанавливаемыми соответственно на линиях отвода охлаждающей воды и питательной среды.

Все датчики связаны через вычислительный блок, блок сравнения и блок соотношения воздух-среда с исполнительными механизмами регуляторов подачи воздуха и питательной среды, а датчик концентрации растворенного кислорода подключен через другой блок сравнения к блоку сравнения соотношения воздух-среда.

На чертеже представлена структур- . ная схема предлагаемой системы автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов.

Система содержит контуры регулирования подачи питательной среды и воздуха и контур регулирования тепловыделения низа ферментера с коррекцией по концентрации растворенного кислорода.

Контур регулирования подачи питательной среды состоит из датчика 1 расхода питательной среды, соединенного с регулятором 2, выход которого связан.с исполнительным механизмом 3.

Контур регулирования подачи воз.духа включает датчик 4 расхода возду765347

25 ха, выход которого соединен с регулятором 5, который замыкается на исполнительный механизм 6. .Контур регулирования тепловыделения ферментера состоит иэ датчика 7 тепловыделения, установленного в нижней части .ферментера, датчиков 8-12 температуры, расположенных соответствену о в нижней части ферментера, на линии отвода охлаждающей воды, подачи питательной среды, на линии подачи охлаждающей воды и воздуха,а также датчика 13 расхода на линии отвода охлаждающей воды.

Датчики 8-12 температуры и датчики 1,4 и 13 расхода подключены к вычислительному блоку 14, который определяет тепловыделение, сопровождающее жизнедеятельность микроорганизмов (ккал/мин), по следующей формуле:

0,6 Q - 6ьСьдхэ- 6 С р дел +

+ GlbOAcboA ма,д де О,эх — количество тепла, воспринимаемого датчиком тепловыделения, ккал/мин;

G> — расход воздуха (весовой), кг/мин;

С вЂ” удельная теплоемкость воздуха, ккал/кг.град; дй — разность температуры низа колонны и температуры воздуха на входе в колонку, ОС.

6 — расход среды, кг/мин;

C > .. — удельная теплоемкость среды, ккал/кг град; д — разность температуры низа колонны и температуры среды на входе в колонку,бс;

6 — расход охлаждающей воды, кг/мин;

С вЂ” удельная теплоемкость ох* лаждающей воды, ккал/кг град; ьt — разность температур воды до охлаждающей рубашки и после нее, С.

Выход вычислительного блока 14 соединен с первыв блоком 15 сравнения, который воздействует на блок 16 определения соотношения воздух-среда

Последний в зависимости от показаний датчика 17 растворенного кислорода, установленного в средней части ферментера и связанного со вторым блоком 18 сравнения, воздействует на регуляторы 2 и 5 питательной среды и воздуха соответственно.

Система работает следующим образом.

Результат обработки информации,от датчиков 1,4,8,9,10,11,12 и. 13 по приведенной формуле дает величину . тепловыделения, обусловленного жизне30

d0 деятельностью микроорганизмов, кохорая затем подается на блок 15, где сравнивается полученная величина с заданной, соответствукщей оптимальной работе ферментера. Если имеется рассогласование, то сигнал подается на блок 16 определения соотношения воздух-среда. Этот блок воздействует на регуляторы 2 и 5, которые настраивают контуры регулирования расхода питательной среды и воздуха и переводят ферментер на новый режим работы.

При отклонении концентрации растворенного кислорода от заданной блок 18 сравнения определяет величину рассогласования и пропорционально ей корректирует долю воздуха в соотношении воздух-среда, отрабатываемого блоком 16 определения соотношения воздух-среда.

Применение предлагаемой системы автоматического управления процессом непрерывной ферментации позволяет вести процесс на оптимальных режимах, а это способствует повышению качества ферментации, следовательно, и производительности процесса.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом непрерывного выращивания микроорганизмов, содержащая приборы для регулирования подачи воздуха, охлаждающей воды, питательной среды и температуры питательной среды, отличающаяся тем, что, с целью оптимизации процесса, она снабжена датчиком тепловыделения, располагаемым в ферментере, датчиком концентрации растворенного кислорода, датчиками температуры, устанавливаемыми соответственно на линиях подачи и отвода охлаждающей воды,. подачи воздуха и питательной среды, и датчиками расхода, устанавливаемыми соответственно на линиях отвода охлаждающей воды и питательной среды, при этом все датчики связаны через вычислительный блок, блок сравнения и блок соотношения воздух-среда с исполнительными механизмами регуляторов подачи воздуха и питательной среды, а датчик концентрации растворенного кислорода подключен через другой блок сравнения к блоку сравнения соотношения воздух-среда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 527472, кл. С 12 В 1/08, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 461942, кл. С 12 D 13/00, 1969.

765347

Заказ 6500/41

Тираж 522 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель H..Aðöþáàøåâà

Редактор A. Бер Техред А.щепанская Корректор 5. Макаренко