Способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1в959048

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(11М К з (22) Заявлено 23. 12. 80 (21) 3240110/28-13 с присоединением заявки ¹G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет— ($3) УДК 663. 14. 033 (088. 8) Опубликовано 150982. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 170982 (72) Авторы изобретения

В.В. Бирюков, Л.Е.. Шнайдер и В.М. KaWepe :- Всесоюзный научно-исследовательский инст тут ММЙйо тйков (11) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Изобретейие относится к бродильным производствам, а именно — к способам управления периодическими процессами культивирования микроорганизмов, и мо- 5 жет применяться для оперативного управления процессами биосинтеза антибиотиков, ферментов, аминокислот, а также в других бродильньх производствах. 10

Известен способ управления периодическим процессом микробиологического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающий периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости в фермен ере (1)и (21.

Однако этот способ не обеспечивает оптимальной производительности процесса из-эа черезмерного увеличения продолжительности неактивных операций и преждевременного прекращения хорошо идущих операций.

Целью изобретения является повышение производительности процесса периодического культивирования микроорганизмов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления периодическим процессом микробиоло- ЗО

2 гического синтеза. путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающему периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости и объема жидкости в ферментере, оптимальную длительность процесса определяют по равенству теку-. щей скорости накопления продукта v определяемой в ходе ферментации

:после начала фазы биосинтеза,и средневзвешенной величины производительности данного ферментера Р„, рассчитанной по формуле о

8„-8,. р,- " ., (1) 1 8 " 1 где Во — количество целевого продук1 та, выработанного на всех ферментерах цеха за период времени, в течение которого проведено 20-100 ферментаций;

Т - длительность этого периода

1 времени;

В; и  — количество целевого продукта, выработанного соответственно в i-ом ферментере за период времени, в течение

959048 которого проведено .20-100 ферментаций в этом ферментере и на всех Ферментерах цеха за тот же период времени;

N 5 и N — соответственно количество

2 ферментеров, пользовавшихся в цехе в период времени Т1 и в период времени, эа кото рый определяется выработка продукта в о

При этом для расчета текущей скорости накопления целевого продукта используется формула

AKVk -ЯК „ЧК„

V=

К К-1 где А,, А,— значения концентрации целевого продукта в культуральной жидкости в момент времени и tq, соответствующие отборам проб из аппарата

V „ V - объем жидкости в ферментере в те же моменты времени.

Для повышения точности расчета могут использоваться также формулы сглаживания экспериментальных данных и фор-ЗО мулы численного дифференцирования по

3-5 точкам.

Длительность промежутка времени

Т„ и число ферментаций уточняется для конкретных процессов микробиоло- 35 гического синтеза с учетом воспроизводимости процесса и длительности одной ферментации. Относительно большой промежуток времени, например год, служит для. того, чтобы надежно оце- 4Q нить различия в среднем выпуске продукта с каждого ферментера цеха. Малый промежуток времени, включающий примерно такое же число ферментаций, но уже на всех ферментерах цеха, на- 45 пример, месяц, служит для оценки уровня производительности процесса с учетом воздействия неконтролируемых изменений сырья, погоды, посевного материала и т.п. Факторов.

Средневзвешенная величина оценивает ожидаемую производительность на

i.-oM ферментере с учетом текущего состояния этих неконтролируемых факторов.

На.чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего данный способ, Устройство состоит из датчиков

1 и 2 концентрации целевого продукта и объема культуральной жидкости, 60 вычислительного блока 3, блока 4 памяти, блока 5 сравнения и исполнительного механизма 6 на линии слива культуральной жидкости из ферментера 7.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают в вычислительный блок 3, перемножаются и полученное значение количества целевого продукта запоминается в блоке 4 памяти. Затем в вычислительном блоке 3 производится расчет сглаженных значений количества целевого продукта на основе. данных о предыдущих значениях этой величины, поступающих из блока 4 памяти, рассчитывается скорость накопления целевого продукта ч и полученная величина передается в блок 5 сравнения, где сравнивается с заданным значением Р; .

При выполнении условия ч = Р; подается сигнал, по которому открывается исполнительный механизм 6 и культуральная жидкость передается на обработку.

Проведен анализ 50 операций, в ходе которого сравнивали фактические результаты по производительности процесса биосинтеза окситетрациклина с результатами, получаемыми при применении. данного способа. Фактическая средняя производительность одного ферментера при этом составила 2,98 млрд.ед/ч, а ожидаемая производительность при использовании данного способа - 3,14 млрд..ед/ч

Таким образом, применение данного способа позволяет увеличить производительность отделения ферментации на 5% по сравнению с фактической.

Формула изобретения

Способ управления периодическим процессом, микробиологического синтеза путем определения оптимальной длительности процесса ферментации, предусматривающий периодическое измерение концентрации целевого продукта в культуральной жидкости и объема жидкости в ферментере, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, оптимальную длительность процесса определяют по равенству текущей скорости накопления продукта ч, определяемой в ходе ферментации после начала фазы биосинтеэа, и средневзвешенной величины производительности данного Ферментера

Р, рассчитанной по формуле

6„ 81 ° М

Р;=

О

Т.. 6 ° й,, где Do — количество целевого продук1 та-, выработанного на всех ферментерах цеха за период времени, в течение которого проведено 20-100 ферментаций;

959048 шихся в цехе в период вре- ° мени Т„и в период времени за который определяется выработка продукта В>, о

Составитель Г. Богачева

Редактор А. Гулько ТехредЛ.Пекарь Корректор О.Билак

Заказ 7015 64 Тираж 9 4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент., г. Унгород, ул. Проектная, 4

Т„ - длительность этого периода времени;

В4 и B — количество целевого продук2 та, выработанного соответственно в i-ом ферментере за период времени, в течение которого проведено 20100 ферментаций в этом ферментере и на всех ферментерах цеха за тот же период времени;

4 и И1 — соответственно количество ферментеров, использовавИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 413654, кл. С 12 В 1/00, 1974.

2. Федосеев К.Г. Процессы и аппараты биотехнологии в химико-фармацевтической промьыленности, М., "Медицина", 1969, с.1-10.