Способ автоматического управленияпроцессом культивирования микро-организмов

 

Союз Советских

Сом!малистнческик

Республик

< «829664

-9 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0907.79 (21) 2795215/28-13 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)м. к„.>

С 12 В 1/08

Гоеударетвеииый комитет

СССР по делан изобретений и открытий

Опубликовано 150581 Бюллетень М 18 (53) УДК 663.11 (088.8) Дата опубликования описания 150581 (72) Авторы изобретения

Б.A. Клюшин, Г.A. Угодчиков, Г и А.С. Нелюбин (71) Заявитель

Б

I (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КУЛЬТИВИРОВАНИЯОМИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к микробиологии и касается техники автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, преимущественно бактерий Е. Со!! N-17.

Известен способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешал-. ки, рН и рОл среды и температуры в ферментере в соответствии с заданными на текущий интервал времени койтрольными значениями (1).

Однако при культивировании бактерий E. Co!i М-17 часто необходи- тз мо обеспечить в процессе культивирования наиболее оптимальный режим для возможности максимального выхода биомассы эа заданный промежуток времени. 20

Этот способ не позволяет с достаточной точностью и эффективностью управлять npoUeccoM культивирования микроорганизмов, например Е. Со!1

М-17, из-за отсутствия текущего 25 контроля и управления процессом по биохимилюминесценции проб культивируемых микроорганизмов.

Наиболее близким к предложенному является способ автоматического уп- ЗО равления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферментере в соответствии с заданными на текущий интервал времени контрольными значениями (2 1.

Однако этот способ также не обеспечивает высокой точности управления процессом культивирования микроорганизмов из-за отсутствия текущего контроля по биохимилюминесценции проб культивируемых микроорганизмов, по которому, например, с достаточной точностью можно определить концентрацию живой биомассы.

Цель изобретения — повышение точности управления процессом культивирования микроорганизмов.

Цель достигается тем, что в спосо- бе управления процессом культивирования микроорганизмов периодически отбирают пробу, определяют в ней интенсивность биохимилюминесценции и в зависимости от последней корректируют заданные контрольные значе-. ния измеряемых параметров.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления процессом культивирования микроор829664

35

55

60 ганизмов, реализующая предложенный способ.

Схема содержит ферментер 1, датчики 2-5, соответственно, числа обо ротов мешалки, рН и рО среды и температуры, блок б управления, блоки

7-10 исполнительных механизмов, обеспечивающие, соответственно, регулирование числа оборотов мешалки, рН рО среды, температуры, блок 11 аналйза биохимилюминесценции.

Способ осуществляют сл:дующим образом.

С датчиков 2-5.поступают в блок б управления текущие значения числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферментере 1, где их сравнивают с заданными на данный = промежуток времени процесса культивирования соответствующими контрольно-.предупредительными границами (КПГ) и при отклонении этих значений от заданных соответствующих верхних и нижних КПГ, блок б управления через соответствующие блоки 7-10 исполнительных механизмов корректирует заданные контрольные значения верхних и нижних КПГ измеряемых параметров. В соответствии со сформированными новыми значениями соответствующих КПП осуществляют коррекцию процессов культивирования в ферментере 1. Необходимый перепад отбора и анализа проб иэ ферментера 1 на каждый промежуток времени от начала культивирования выбирают для каждого конкретного типа микроорганизма, соблюдая при этом условие: Г ) с отбора + t анализа + коррекции, где - период отбора и анализа интенсивности .биохимилюминесценции проб культивируемых микроорга.низмов, с отбора — время отбора пробы из ферментера; с анализа — время анализа интенсивности биохимилю-. минесценции, проб в блоке 11; t коррекции — суммарное время выработки необходимых управляющих сигналов блоком 6 и их выполнения соответствующими блоками исполнительных механизмов 7-10. Регулирование числа оборотов мешалки блоком 7 обеспечивают путем, например, изменения питающего напряжения на рабочем двигателе по сигналу с блока 6 управления. Регулирование рН среды блоком 8 осуществляют подачей коррегирующих растворов, например при культивировании Е. соii M-17; подачей глюкозы. Регулирование р02 среды блоком 9 осуществляют, например, путем подачи воздуха для аэрации в ферментер 1. Регулирование температуры блоком 10 осуществляют путем включения или выключения по сигналу с блока б управления нагревательноFQ элемента в ферментере 1.

Анализ пробы и определение в ней интенсивности биохимилюминесценции блоком 11 для определения KQHLåíòðàции живой биомассы осуществляют, например, путем возбуждения биохимилюминесценции с помощью добавления в анализируемую. пробу формалина и последующего измерения интенсивности биохимилюминесценции.

Предлагаемый способ позволяет заранее предупредить возникающие рассогласования, увеличить качество регулирования, стабильность процесса культивирования микроорганизмов и, в конечном итоге, повысить производительность ферментера и качество получаемого продукта.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает оптимизацию общего воемени процесса культивирования микроорганизмов путем создания более оптимальных условий в ферментере. Таким образом, благодаря периодическому анализу интенсивности биохимилюминесценции и автоматическому уточнению в процессе культивирования микроорганизмов текущих КПГ регулируемых параметров в ферментере повышается точность и эффективность управления и выход биомассы за заданный промежуток времени.

Способ проверен в лабораторных условиях и установлено, что выход живой биомассы целевого продукта/бактерий Е. Coli М-17, увеличивается в среднем на 20%, что дает значительный экономический эффект.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом культивирования, микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды, температуры в ферментере в соответствии с заданными на те-. кущий интервал времени контрольными значениями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления процессом культивирования, периодически отбирают пробу, определяют в ней интенсивность биохимилюминесценции и в зависимости от последней корректируют заданные контрольные значения измеряемых параметров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брикач Г.Е. и др. Применение

ЭВМ в контуре регистрации и управления параметрами процесса культивирования микроорганизмов. Биотехнология и биоинженерия. Рига, "Закатне"

1978, т. 3, с. 24.

2. Авторское свидетельство СССР

М 473744, кл. С 12 К 1/00, 1975.

829664

Составитель A. Братникова

Редактор A. Долинич ТехредН.Граб Корректор Н. Швыцкая

Заказ 3552/67 Тираж 528 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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