Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{u>978114 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20. 10. 80 (21) 2994026/28-13

fg)j+ Кд э с присоединением заявки ¹â€”

G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.11,82 Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 30.1182t$3) УДК 66 3 . .11 (088 . 8) Б.A.Êëþøèí, Г.A.Óãîä÷èêîâ, A.Ñ.Íåëþáèí, Г.Е.Брикач, ЮПК (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к микробиологии и касается способов автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов.

Известен способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды, температуры в ферментере, в соответствии с заданными на текущий интервал времени контрольными значениями, периодический отбор пробы, определение в ней интенсивности биохемилюминесценции и корректирование в зависимости от ее значения заданных контрольных значений измеряемых параметров (1j. Недостатком данного способа являеткя. то, что он не обеспечивает максимального выхода живой биомассы на заданный промежуток времени при минимальном расходе питательных субстратов, например, глюкозы, за счет разброса по качеству посевного материала и питательной среды, а также за счет резких колебаний внешних факторов - питающего напряжения, темпе-. ратуры, влажности, чистоты окружающей среды и др.

Цель изобретения — увеличение выхода биомассы. Указанная цель достигается тем, что в способе автоматического управления процессом культивирования мик-; роорганизмов, предусматривающем регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферменторе, регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферментере осуществляют в зависимости от соотношения живых клеток к общей биомассе.

На чертеже изображена блок-схема системы, с помощью которой осуществляют предлагаемый способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов.

Система содержит датчики, служащие соответственно для измерения числа оборотов мешалки, рН и рО среды и температуры в ферментере 5, блоки

6 и 7 анализа биохемилюминисценции и общего количества клеток культивируемых микроорганизмов, соединенных с блоком 8 управления, с которым также соединены блоки 9-12 исполнительных механизмов, обеспечивающих соответственно регулирование числа оборотов

ЗО мешалки, рН и рО среды и температуры

978114 в ферментере. Кроме этого, с блоком

8 управления связан блок 13 коррекции модели.

Способ осуществляют следующим образом.

С датчиков 1-4, блоков 6 и 7 пе- 5 риодически поступают в блок 8 управления текущие значения числа оборотов мешалки (N), рН и рО среды, температуры (to ) в .ферментере 5, значение интенсивности биохемилюминисценции проб и общего количества клеток культивируемых микроорганизмов. В блоке 8 по этим значениям вычисляется процент живых клеток и происходит сравнение с соответствующими контроль45 ными. значениями и оптимальными на данный период, вычисляемыми по математической модели, построенной на основе статистических данных по предыдущим процессам культивирования

Е Col(М-17. Если текущие значения общего количества клеток и процента живых клеток пробы лежат в пределах вычисления по математической модели контрольно-предупредительных границ (КПР), то блок 8 управления определяет, если имеющаяся математическая модель адекватна процессу. В этом случае при отклонении текущих значений й, рН, р0, и t+ от своих оптимальных Зр контрольно-предупредительных границ блоК 8 управления расчитывает по модели соответствующие наиболее оптимальные величины корректирующих воздействий на процесс культивирования в ферменторе 5 и осуществляет их через соответствующие блоки 9-12 исполнительных механизмов.

При отклонении от соответствующих контрольно-предупредительных границ текущих значений общего количества 40 клеток и процента живых клеток в про" бе блок 8 управления определяет, что имеющаяся математическая модель перестает быть адекватной процессу и выдает соответствующий сигнал, послед- 45 ние измеренные значения параметров

N, рН, рО, Р текущие и все предыдущие значения общего количества клеток и процента живых клеток в пробах в блок 13 коррекции модели. При этом последний осуществляет соответствующую коррекцию модели с учетом анализа тенденции хода процесса по предыдущим значениям общего количества клеток и процента живых клеток в пробах и вводит корректированную модель в блок 8 управления, который и осуществляет по ней дальнейшее управление вышеописанным ббраэом.

Предлагаемый способ позволяет управлять процессом культивирования, опираясь не только на предшествующий опыт, который учитывает модель процесса, но и учитывая особенности развития текущего культивирования, что достигается оперативной адаптацией модели.

В результате реализации предлагаемого способа при. культивировании бактерий Е Со!i М-17 увеличивается выход живой биомассы при каждом культивировании в среднем на 15% по сравнению с известным, при этом расход питательных субстратов не увеличивается.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом культивирования микроорганизмов, предусматривающий регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО Х среды и температуры в ферменторе, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы, регулирование числа оборотов мешалки, рН и рО среды.и температуры .в ферменторе осуществляют в зависимости от соотношения живых клеток к общей биомассе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 829664, кл. С 12 В 1/08 1979, 978114

Составитель Г. Богачева

Редактор Ю.Середа Техред A.Áàáèíåö Корректор В.Прохненко

Заказ 9217/6 3 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4