Разработка автоматизированных биотехнологических систем для управляемого культивирования микроорганизмов

• Автор: Швецов, Геннадий Алексеевич
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Горький
• Количество страниц: 120 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ

УПРАВЛЯЕМОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

1.1. Характеристика объекта управления .

1.2. Автоматизированные системы для управляемого культивирования микроорганизмов

1.2.1. Средства измерения параметров процесса

1.2.2. Комплексы, использующие ЭВМ для управления процессом ферментации

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ФЕРМЕНТАЦИИ.

2.1. Общие принципы построения технического обеспечения автоматизированных систем управления процессом ферментации

2.2. Требования, предъявляемые к отдельным приборам и узлам автоматизированных

систем управления
2.3. Принципы построения математического обеспечения комплекса
ГЛАВА 3. ПИПЕРЫ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЕЯ УПРАВЛЕНИЯ ОТЬТИВИРОЙ
ВАШЕМ.
3.1. Автоматизированные биотехнологические системы, оснащенные средствами локальной автоматики
Стр.
3.1.1. Субблок регулирования
3.1.2. Субблок регулирования тепературы
3.1.3. Субблок регулирования процентного содержания растворенного кислорода.
3.1.4. Субблок регулирования протока питательной среды
3.2. Автоматизированная биотехнологическая система, функционирующая по жесткой программе .
3.2.1. Функциональная схема многоканальной системы управления батареей ферментеров
3.2.2. Контроллер регистрации измеряемых параметров
3.2.3. Блоксхема и описание работы
блока связи
3.3. Автоматизированная биотехнологическая система, оснащенная ЭВМ
3.3.1. Техническое обеспечение комплекса .
3.3.2. Математическое обеспечение
комплекса .
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Истощенные клетки, содержащиеся в посевном материале, должны перейти из состояния голодания или отравления в состояние, соответствующее размножению. Далее следует экспоненциальная фаза, рост в которой происходит с максимально возможной скоростью, генетически заложенной в метке. Эта фаза в лабораторных условиях не может быть длительной, в частности, изза недостатка кислорода в культуральной жидкости. Далее фаза замедления роста, стационарная фаза и другие. Таким образом, клетка при периоднческом культивировании претерпевает значительные изменения свойств, обусловленные непрерывными изменениями окружающей среды и быстрой реакцией на них клеток Ь,4. Метод проточного культивирования характеризуется непрерывной подачей питательной среды микроорганизмам со скоростями, соответствующими динамике их размножения в данных условиях. Б ферментере создаются условия, соответствующие экспоненциальному росту 5 . Известны методы 1сультивирования, занимающие промежуточное положение между непрерывным и периодическим. Это объемнодоливной метод и метод добавления питания к периодичесной культуре без съема культуры продленная культура 2 . С точки зрения аппаратурного оформления периодический и непрерывный метод мало различаются, и технические средства, позволяющие проводить непрерывное культивирование, пригодны для периодического метода. Контроль и управление непрерывными процессами могут осуществляться различными способами. Основными являются хемостатный с заданной скоростью протока и турбидостатный с заданной концентрацией биомассы. В хемостате задается скорость разбавления культуры или скорость протока. В этом режиме концентрация биомассы определяется недостаточной концентрацией одного из элементов питания в среде, в то время как остальные компоненты тлеются в среде в достаточном количестве. Для реализации этого способа необходим стабильный дозатор питательной жидкости, позволяющий в широких пределах задавать скорость разбавления в ферментере. Кроме того, для проведения экспериментов с культурой необходима система термостатирования культуральной жидкости, контур регулирования среды, система стабилизации концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода, а также, в зависимости от цели эксперимента, другие датчики и анализаторы состояния культуры, использование и работа которых описана в В турбидостате плотность бактериальной культуры на заданном уровне поддерживается при помощи физических и физикохимических методов, например, по изменению оптической плотности растущей культуры. Кроме описанных, существуют некоторые модификации способов выращивания. Известен двухстадийный способ выращивания ДрОЗШеЙ, ПреДЛОЖеННЫЙ аНГЛйЙСКОЙ ШИрМОЙ ii Со. . Этот способ широко применяется для получения биомассы и различных целевых продуктов. Дальнейшим развитием двухступенчатых способов являются многоступенчатые. Особенностью этих способов является необходимость одновременной работы в различных режимах нескольких ферментеров. Достаточно широко начинает применяться способ культивирования микроорганизмов с подачей свежей питательной среды в ферментер при изменении концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода оксистат П . Возможен также и используется на практике способ подачи питательной среды в ферментер по изменению значения культуральной жидкости модификация турбидостата стат. В этом режиме используется прямая связь между скоростью изменения культуральной жидкости и скоростью роста микроорганизмов. Достаточно эффективным методом изучения влияния внешних факторов является исследование культур микроорганизмов в переходном состоянии от одного стационарного состояния в хемостате к другому. Преимуществом изучения переходных состояний в хемостате является то, что на культуру действует изменение только одного фактора при полном постоянстве всех остальных. Этот метод изучения влияния внешних факторов на физиологобиохимические своства микроорганизмов в последние годы находит все более широкое применение.