Патент на изобретение №2171843

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2171843 (13) C1
(51) МПК 7
C12Q3/00
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 27.05.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 99126945/13, 21.12.1999

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

21.12.1999

(45) Опубликовано: 10.08.2001

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
БЕЗРЯДИН Г.Н. Автоматизация технологических процессов и производств: Автореферат диссертации канд. техн. наук. – Воронеж, Воронежская государственная технологическая академия, 1997, с.8-9. МАТВЕЕВ В.Е. Основы асептики технологии чистых микробиологических препаратов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с.312. RU 2020156 С1, 30.09.1994. RU 2074259 С1, 27.02.1997. RU 2132881 С1, 10.07.1999.

Адрес для переписки:

394017, г.Воронеж, пр. Революции, 19, ВГТА, отдел СМП

(71) Заявитель(и):

Воронежская государственная технологическая академия

(72) Автор(ы):

Ануфриев В.В.,
Дмитриева Л.В.

(73) Патентообладатель(и):

Воронежская государственная технологическая академия

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ


(57) Реферат:

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов. Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов заключается в регулировании подачи химического реагента для подавления диких микроорганизмов в аппарат для выращивания микроорганизмов в зависимости от разности текущей концентрации диких микроорганизмов и заданной допустимой их концентрации. Регулирование подачей химического реагента осуществляют с учетом значений коэффициента полезности, являющегося отношением константы гибели диких микроорганизмов к константе, учитывающей побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов, и коэффициента, являющегося отношением произведения экономического коэффициента и начального значения концентрации диких микроорганизмов к начальному значению концентрации питательного субстрата. Расчет значений коэффициентов осуществляется по следующим выражениям: а=K/KZ (1), где a – коэффициент полезности; K – константа гибели диких микроорганизмов; KZ – константа, учитывающая побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов; А=YSy0/S0 (2), где YS – экономический коэффициент; y0 – начальная концентрация диких микроорганизмов; S0 – начальная концентрация питательного субстрата. Изобретение позволяет экономить расход питательного субстрата за счет снижения потребления его дикими микроорганизмами и потерь, обусловленных разложением сырья при химическом воздействии. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.


Изобретение относится к микробиологической промышленности, точнее к способам автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов.

Известен способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, заключающийся в подавлении посторонней микрофлоры путем подачи химического реагента в аппарат (Матвеев В.Е. Основы асептики в технологии чистых микробиологических препаратов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 312 с.; Бочарова Н.Н., Кобрина Ю.П., Разманова Н.В. Микрофлора дрожжевого производства. – М., 1972, гл. V, с. 94-102).

Однако известный способ не учитывает количества посторонней микрофлоры и побочного, негативного влияния химических реагентов на процесс.

Ближайшим техническим решением к предложенному способу является способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, заключающийся в подаче химического реагента в аппарат в зависимости от количества посторонней микрофлоры в аппарате и сравнения этого количества с некоторым допустимым значением (Безрядина Г.Н. Синтез алгоритмов управления в условиях конкурентного взаимодействия популяций микроорганизмов (на примере дрожжевого производства): Спец. 05.13.16 – Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях; 05.13.07 – Автоматизация технологических процессов и производств; Автореф. дис. канд. техн. наук / Воронеж, гос.технол.акад. – Воронеж, 1997. – С. 8-9).

Однако при использовании рассматриваемого способа не учитывается побочное негативное влияние химических реагентов на развитие полезной культуры, заключающееся в разложении части питательного субстрата и ухудшения его качества. Кроме того, данный способ не определяет режима подачи химического реагента, при котором суммарные потери питательного субстрата (разложение и потребление дикими микроорганизмами) были бы минимальными.

Технической задачей является повышение качества управления процессом выращивания микроорганизмов и снижение потерь питательного субстрата при использовании химического реагента.

Поставленная задача достигается тем, что в способе автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, заключающемся в подаче химического реагента для подавления диких микроорганизмов в аппарат для выращивания микроорганизмов в зависимости от разности текущей концентрации диких микроорганизмов и заданной допустимой их концентрации, новым является то, что управление подачей химического реагента осуществляют с учетом значений коэффициента полезности, являющегося отношением константы гибели диких микроорганизмов к константе, учитывающей побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов, и коэффициента, являющегося отношением произведения экономического коэффициента и начального значения концентрации диких микроорганизмов к начальному значению концентрации питательного субстрата. Расчет значений коэффициентов осуществляется по следующим выражениям:
а = K/KZ, (1)
где a – коэффициент полезности;
K – константа гибели диких микроорганизмов;
KZ – константа, учитывающая побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов;
A = YS y0/S0, (2)
где YS – экономический коэффициент;
y0 – начальная концентрация диких микроорганизмов;
S0 – начальная концентрация питательного субстрата.

Технический результат изобретения заключается в минимизации суммарных потерь питательного субстрата (разложение и потребление дикими микроорганизмами) путем управления подачей химического реагента в аппарат.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема системы автоматического управления, реализующая предлагаемый способ.

Система содержит: датчики, соответственно, концентрации диких микроорганизмов в аппарате 1 и концентрации питательного субстрата 2; задатчик допустимого количества диких микроорганизмов 3; блок 4 определения константы гибели диких микроорганизмов и константы, учитывающей побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов; блок 5 определения коэффициента полезности и коэффициента, являющегося отношением произведения экономического коэффициента и начального значения концентрации диких микроорганизмов к начальному значению концентрации питательного субстрата; логический блок 6 проверки условия минимума суммарных потерь питательного субстрата (разложение и потребление дикими микроорганизмами); блок 7 определения разности текущей концентрации диких микроорганизмов и заданной допустимой их концентрации; управляющее устройство 8.

Система работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные текущим значениям концентраций диких микроорганизмов и питательного субстрата соответственно от датчиков 1 и 2, поступают в блок 4 определения константы гибели диких микроорганизмов и константы, учитывающей побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов. В блоке 4 осуществляется коррекция этих констант по текущим значениям концентраций диких микроорганизмов и питательного субстрата. С выхода блока 4 информация поступает на вход блока 5 определения коэффициента полезности и коэффициента, являющегося отношением произведения экономического коэффициента и начального значения концентрации диких микроорганизмов к начальному значению концентрации питательного субстрата. На второй вход блока 5 поступает сигнал, пропорциональный начальной концентрации диких микроорганизмов, от датчика 1, на третий вход – сигнал, пропорциональный начальной концентрации питательного субстрата, от датчика 2. Значение экономического коэффициента заранее задается в блоке 5.

Сигнал с выхода блока 5 поступает на вход логического блока 6 проверки условия минимума суммарных потерь питательного субстрата (разложение и потребление дикими микроорганизмами), в котором проверяется выполнение неравенства
O < A a. (3)
Если условие выполняется, то сигнал с выхода логического блока 6 поступает на вход блока 7 определения разности текущей концентрации диких микроорганизмов и заданной допустимой их концентрации. Следовательно, на два других входа блока 7 поступают сигналы, пропорциональные текущему значению концентрации диких микроорганизмов в аппарате и заданному допустимому значению концентрации диких микроорганизмов, соответственно от датчика 1 и задатчика 3. С выхода блока 7 сигнал поступает на вход управляющего устройства 8, вырабатывающего в соответствии со значением полученной разности управляющее воздействие, которое поступает на исполнительный механизм с регулирующим органом, расположенным на линии подачи химического реагента в аппарат.

Если же условие (3) не выполняется, то оптимальным режимом процесса выращивания микроорганизмов будет постоянная подача химического реагента в аппарат. Следовательно, со второго выхода логического блока 6 проверки условия минимума суммарных потерь питательного субстрата (разложение и потребление дикими микроорганизмами) сигнал сразу поступает на управляющее устройство 8, обеспечивающее постоянную подачу химического реагента в аппарат.

Изобретение позволяет экономить расход питательного субстрата за счет снижения потребления его дикими микроорганизмами и потерь, обусловленных разложением сырья при химическом воздействии.

Формула изобретения


1. Способ автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, предусматривающий регулирование подачи химического реагента для подавления диких микроорганизмов при выращивании микроорганизмов в зависимости от разности текущей концентрации диких микроорганизмов и заданной допустимой их концентрации, отличающийся тем, что определяют концентрацию питательного субстрата, вычисляют константу гибели диких микроорганизмов и константу, учитывающую побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов, вычисляют коэффициент полезности и коэффициент, определенный в зависимости от отношения произведения экономического коэффициента и начального значения концентрации диких микроорганизмов к начальному значению концентрации питательного субстрата, а подачу химического реагента для подавления диких микроорганизмов осуществляют с учетом вычисленных коэффициентов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент полезности определяют по формуле
a = К / КZ,
где а – коэффициент полезности;
К – константа гибели диких микроорганизмов;
КZ – константа, учитывающая побочное влияние химического реагента на рост полезных микроорганизмов.

РИСУНКИ

Рисунок 1


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.12.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 19-2003

Извещение опубликовано: 10.07.2003


Categories: BD_2171000-2171999