Способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских
Социалистических
Республик
<>968794 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 2212.80 (21) 3223221/28-13 с присоединением заявки МВ(23) Приоритет—
Опубликовано 231082. Бюллетень N9 39
Дата опубликования описания 23. 10. 82
f$)) Кд 3
G 05 0 27/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 663.15= 577. 15 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Ю.Ю. Базявичюс, Ю. -К.Ю. Станишки и Д.Э. Бярулис (71) 3а яв итель
Каунасский политехнический инсти чкуса (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ
НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Изобретение относится к микробио- логической промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, например кормовых дрожжей.
Известен способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов раствора минеральных солей и воздуха f1).
Однако при данном способе недостаточно эффективно используются питательный субстрат и питательные соли, так как экономический коэффициент не учитывает количество толь ко неутилизированного субстрата, в связи с этим увеличивается концентрация неутилизированного субстрата. на выходе ферментера, а это снижает эффективность его использования.
Кроме того, данный способ не оценивает эффективность использования минеральных солей.
Целью изобретения является снижение себестоимости биомассы..
Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, предусматривающему регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов раствора минеральных солей и воздуха, осуществляют коррекцию концентрации питательного субстрата и расходов раствора минеральных солей и воздуха в зависимости от результата сравнения предшествующего значения величины соотношения расходов субстрата и минеральных солей с учетом их стоимости к единице полученной биомассы с последующим.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего данный способ.
Пример. Из технологических затрат на непрерывное культивирование кормовых дрожжей 78% составляет питательный субстрат (PB), 19% — питательные минеральные соли и ЗЪ другие составляющие. Таким образом, себестоимость выращенных дрожжей почти полностью определяется стоимостью потока РВ и минеральных солей. Коэфф щиент технологических затрат питательного субстрата и минеральных солей, приведенных на еди968794 ницу полученной биомассы, без условно постоянных затрат можно определить по следующему уравнению:
UqG< + UgGg
G причем G, = С D с о, Э где, G„- расход РВ, подаваемого в ферментер; цена РВ; 10
G — расход минеральных солей, 2 подаваемых в ферментер;
U — цена минеральный солей;
С вЂ” концентрация PB в питатель1 ном субстрате; 15
С вЂ” концентрация биомассы в культуральной жидкости;
0 — скорость протока через ферментер.
Следовательно, для определения коэффициента технологических затрат питательного субстрата и минеральных солей, приведенных на единицу полученной биомассы, достаточно измерить концентрацию РВ в поступающем субстрате, концентрацию биомассы в отходящей культуральной жидкости, скорость протока и расход питательных солей и знать цену минеральных солей и питательного субст 30 рата.
Необходимые для культивирования количества раствора минеральных солей и аэрирующего воздуха, соответствующие перерабатываемым РВ, находят из уравнения материального ба- 35 ланса.
Датчики 1 и 2 измеряют концентрацию PB и расход подаваемого питательного субстрата, датчиками 3 и 4— концентрацию РВ и микроорганизмов в 40 культуральной жидкости, датчиком 5— расход питательных солей.
Измеренные величины поступают в блок 6, где концентрация РВ и микроорганизмов в культуральной жидкости 45 сравнивается с заданными ограничениями, и в случае выхода одной иэ величин за пределы ограничения сигнал из блока 6 поступает на исполни тельный механизм 7, который перекрывает линии отбора дрожжевой суспензии из ферментера. При выполнении ограничений, на основании измеренных значений,по уравнению вычисляют коэффициент технологических затрат питательного субстрата и минеральных солей, приведенных на единицу полученной биомассы, и сравнивают с предшествующим измерением, поступающим из блока 8 памяти. Если величина коэффициента технологических 60 затрат питательного субстрата и минеральных солей, приведенных на единицу полученной. биомассы, последующего измерения меньше предшествующего, то изменение концентрации по-, 65 даваемого субстрата и расхода минеральных солей было целесообразным, в противном случае следует возвратиться к исходному состоян ию. Тем самым, РВ перерабатываемого субстрата и расходы минеральных солей увеличиваются лишь в том случае, если выполняются заданные ограничения и себестоимость дрожжей оказывается не выше, чем на низкоконцентрированном субстрате.
Сигнал результата сравнения подается в блок 9 регулирования расхода воздуха, выход которого соединен с исполнительным,механизмом 10, изменяющим подачу воздуха в соответст-. вии с величиной С> и значением выходного сигнала с блока 6.
Сигнал с блока 6 также поступает на вход блока 11 регулирования концентрации питательного субстрата и расхода питательных солей. Требуемое изменение концентрации подаваеглого субстрата достигается изменением соотношения между гидролизатом и водой. На выходах блока 11 управляющие сигналы подаются на исполнительные механизмы 12 — 14, которые установлены на линиях подачи гидроли".àòà, воды и минеральных солей. На линиях материальных поступлений в ферментер датчики 5, 15 — 17 расхода позволяют регулирующим блокам 9 и
11 контролировать отработку заданных команд. Требуемый объем культуральной жидкости в аппарате поддерживают контуром регулирования, который состоит из датчика 18 объема, подключенного на вход регулятора 19, выход которого связан с исполнительным механизмом 20.
Периодическое изменение концентрации питательного субстрата и расхода питательных солей осуществляют блоком 21 посредством воздействия на регулирующий блок 11 импульсами заданной продолжительности через определенные проме: утки времени в соответствии с заложенной программой, С блока 21 также поступает сигнал на блок 8 памяти для фиксации нового поискового шага.
Данный способ регулирования позволяет осуществлять технологический процесс непрерывного культивирования микроорганизмов при максимально возможных концентрациях потребляемого субстрата без увеличения себетоимости продукции, так как,процесс поддерживается в области экстремальной точки себестоимости дрожжей bio использованию питательного субстрата и питательных солей.
Экспериментальные данные показали, что в результате реализации данного способа по сравнению с известным обеспечивается снижение расхода РВ íà 3Ъ, снижение расхода мине968794
Формула изобретения
Составитель Г. Богачева
Редактор И. Николайчук Техред Ж.Кастелевич Корректор "- Король
Заказ 8166/76 Тираж 914 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 ральных солей на 1,8Ъ и снижение себестоимости дрожжей на 2,8Ъ.
Способ автоматического управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование концентрации подаваемого субстрата, расходов раст,вора минеральных солей и воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости биомассы, осуществляют коррекцию концентрации питательного субстрата и расходов раствора минеральных солей и воздуха в зависимости от результата сравнения предшествующего значения величины соотношения расходов субстрата и минеральных солей с учетом их стоимости к единице полученной биомассы с последующим.
10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 507625, кл. С 12 Q 3/00, 1976..
