Управление биотехнологическими процессами

По характеристике биообъекта По общности и специфичности биотехнологических процессов По числу биообъектов По условиям проведения процесса По стадиям реализации технологии производства По целевым продуктам По механизму образования конечного продукта По управлению процессом По типу биотехнологического процесса [c.230]

ЭВМ служит техническим средством эффективно реализующим принципы кибернетического подхода к анализу, синтезу и управлению биотехнологическими процессами. При этом разработка и внедрение автоматизированных систем управления биотехнологическими процессами является важным этапом технического перевооружения и модернизации действующих биохимических производств, а также создания на основе систем автоматизированного проектирования новых высокоинтенсивных предприятий по выпуску продуктов микробиологического синтеза. [c.6]

Уровень управления различается также в зависимости от режима проведения биотехнологического процесса периодический, полунепрерывный и непрерывный Периодические процессы чаще используются в случаях получения метаболитов (аминокислоты, этанол, уксусная кислота и др ), полунепрерывные и непрерывные [c.280]

Управление биотехнологическими процессами Все биотехнологические процессы относят к числу управляемых, хотя уровень управления различен, и он изменяется со временем Поэтому неуправляемые процессы могут быть в природных условиях (тогда они не относятся к разряду биотехнологических) или они осуществляются с расчетом на саморегулируемость биообъекта Абсолютно неуправляемых биотехнологических процессов не существует Например, микробиологические процессы характеризуются рядом особенностей, которые необходимо учитывать при конструировании оборудования К таким особенностям относятся [c.275]

Интенсификация научных исследований в области биотехнологии, сложность сооружаемых технологических установок, повышение эффективности работы медицинской и микробиологической промышленности приводят к необходимости создать современные средства автоматизации исследований и автоматических систем управления биотехнологическими процессами. При решении этих вопросов особые требования предъявляются к качеству конечного продукта, оптимальности процессов, реализованных с помощью систем автоматического регулирования и подбору сбалансированных питательных сред. Решение данных проблем возможно при высоком уровне подготовки специалистов-биотехнологов, обладающих не только специальными знаниями, но и мировоззренческой подготовкой. [c.5]

Полученные режимы оптимального управления биотехнологическими процессами микробиологического синтеза реализуются с помощью средств математического обеспечения текущего эксперимента. [c.88]

Использование модели для управления биотехнологическим процессом. [c.17]

Для решения задач оптимизации и управления биотехнологическими процессами микробиологического синтеза необходима информация о закономерностях кинетики этих процессов, т. е. их динамической реакции на изменение условий культивирования. В ряде случаев оправдывает себя подход, основанный на составлении каталога вещественно-математических моделей биотехнологических процессов микробиологического синтеза. Например, набор математических моделей для однофакторной зависимости удельной скорости накопления биомассы от лимитирующего субстрата может быть представлен одним из следующих выражений [c.22]

В последние годы в развитии вычислительной техники и оборудовании вычислительных центров (ВЦ) биотехнологических институтов страны произошли существенные изменения. Большинство ВЦ оснащено универсальными современными ЭВМ. Для решения задач автоматизации научных исследований в области биотехнологии (и физико-химической биологии) и технологических процессов разрозненные и морально устаревшие мини-ЭВМ (типа Днепр , М—3000, М—6000 и другие) заменяются универсальной единой системой мини-машин типа СМ ЭВМ (система малых или мини-ЭВМ). С середины 70-х годов нашего столетия началось производство микропроцессоров и микро-ЭВМ, которые сейчас находят широкое применение во многих отраслях биотехнологии. ЭВМ все чаще объединяются в многомашинные и многопроцессорные комплексы, создаются вычислительные сети ЭВМ, многоуровневые системы управления. Все большее распространение получают современные методы обработки информации и управления технологическими процессами на основе систем с разделением времени, телеобработки и ВЦ коллективного пользования, представляющие собой единые семейства или единые системы машин (табл. 4). К таким системам относятся ЕС ЭВМ (Единая система электронных машин) [c.25]

При получении продуктов валового синтеза биотехнологическими методами из экономических соображений независимо от сырья или технологической схемы в промышленном масштабе обычно реализуют непрерывный процесс производства. Такие производства включают ряд последовательных или параллельных элементарных процессов, обеспечивающих надежное получение продукта на протяжении 300—330 дней в году. Основная задача состоит в оптимальном использовании ресурсов. К сожалению, подобный путь параллельного проведения элементарных процессов обычно затрудняет управление производством в целом и поддержание больших скоростей потребления сырья и образования продукта. Перечислим стадии, обычно составляющие полный непрерывный биотехнологический процесс 1) хранение сырья, его предварительная обработка и смешивание 2) проверка степени загрязнения 3) переработка сырья с целью получения продукта 4) концентрирование продукта 5) отделение продукта 6) конечная обработка продукта 7) хранение продукта. Если говорить о капитальных затратах и эксплуатационных расходах, то на долю ключевого этапа производства приходится не более 30—40% от общего их количества. Отсюда сразу становится ясно, насколько значимы вспомогательные технологические этапы. [c.460]

Знание стратегий развития организмов и заселения экологических ниш -основа для разработки методов поддержания необходимого видового состава сообществ организмов, прогноза развития и управления процессами формирования сообществ, разработки способов рациональной организации биотехнологических процессов. [c.24]

Сложность изучения этих объектов приводит к необходимости использования ЭВМ для расчетов в режиме имитации объекта и введения ее в контур управления биотехнологическим процессом. Применение вычислительной техники приводит к более эффективной обработке получаемой информации, оценке ее надежности в ходе эксперимента и организации исследований с таким расчетом, чтобы максимально увеличить информативность и ценность получаемых данных. [c.24]

Освоение материала будет способствовать подготовке квалифицированных специалистов по разработке, использованию в научных исследованиях, созданию гибкого математического обеспечения автоматизированных систем управления биотехнологическими процессами и комплексной автоматизации научных исследований в биотехнологии и физико-химической биологии. [c.109]

Современный подход к управлению микробиологическими процессами основан иа учете состояния культуры как решающего фактора всего процесса ферментации. Действительно, в силу целого ряда причин повторные реализации одного и того же процесса биосинтеза даже при условии полной стандартизации посевной дозы могут значительно отличаться по конкретному состоянию клеток продуцента во времени. В реальных условиях довольно сильно меняется продолжительность лаг-фазы, скорость достижения клетками экспоненциальной фазы роста и даже их активность в этой фазе и в последующих фазах биосинтеза. Это требует не только слежения за брутто-характеристиками биотехнологического процесса, но и постоянного и эффективного контроля за поведением той реальной популяции клеток, которая складывается в данной конкретной ферментации в каждом отдельном аппарате. [c.23]

Управление автолитическими процессами, основанное на выявленных закономерностях их клеточной регуляции, открывает широкие перспективы для ряда биотехнологических направлений. Их применение очень перспективно при разработке новых высокоэффективных технологий микробного синтеза для контроля и интенсификации роста микробных культур сокраш ения лаг-фазы за счет ускорения прорастания покоящихся форм инокулята быстрого получения спорового материала развития состояния компетентности клеток с целью получения генетически измененных продуцентов. [c.88]

Влияние значительного числа факторов резко усложняет ведение биохимической очистки в оптимальном режиме. В последнее время наметился определенный прогресс в управлении биохимическими процессами, по-видимому, в связи с бурным развитием биотехнологии и в первую очередь промышленного культивирования микроорганизмов. Тем не менее сложности ведения биотехнологических процессов, в том числе культивирования микроорганизмов активного ила на сточных водах, в ряде случаев не устранены. Особенно это относится к управлению такими сложными процессами, как флокуляция микроорганизмов активного ила, отделение его от воды и последующее сгущение. Определенные преимущества перед другими способами сгущения имеет флотация, применение которой для уплотнения избыточного активного ила получает все большее распространение. При этом флотацию используют, как правило, на первой стадии сгущения активного ила перед его последующим центрифугированием либо фильтрованием. [c.4]

В последнее десятилетие все больше расширяется применение различных ЭВМ и микропроцессоров для управления биотехнологическими процессами Их конструкции постоянно совершенствуются, цены снижаются, а программное обеспечение заметно убыстряется Тем не менее, многие существующее биотехнологические производства частично или полностью еще нельзя отнести к автоматизированным системам управления (АСУТП) [c.283]

Квалифицированное управление любым биотехнологическим процессом основывается на глугбине познания "поведенческих реакций" биообъекта в конкретных условиях культивирования при получении целевого продукта, когда с помощью соответствующего приборного оснащения необходимо непрерывно или периодически фиксировать контролируемые показатели (1°, pH, количество биомассы клеток, скорость потребления источников питания, количество растворенного кислорода, количество образующегося метаболита и др) При размножении и развитии клеток происходит постоянное изменение отдельных параметров биотехнологического процесса, и в каждый данный момент эти клетки функционируют в иных условиях [c.277]

АРМ имитации и тренажа — для имитации на модельном уровне биотехнологических процессов и их реакции на управляющие воздействия, а также для обучения правилам работы на всех перечисленных АРМах и методам автоматизированного построения, идентификации математических моделей и их исследования для выявления оптимальных режимов управления [c.106]

Контроль и управление биотехнологическими процессами, реализуемыми в периодическом или непрерывном режимах (даже при использовании одних и тех же биообъектов), будут не одинаковыми Например, одноклеточные культуры в глубинных условиях в периодическом режиме проходят все фазы своего развития (скрытую — lag, экспоненциальную — log, стационарную — onst, отмирания— let) Поэтому продукция какого-либо вторичного метаболита будет далеко неравнозначной в ту или иную фазу развития продуцента В непрерывном режиме клетки находятся, как правило, в одной определенной фазе [c.279]

Представленные в настоящей монографии материалы не являются исчерпывающими по рассматриваемой проблеме. В то же время авторы надеются, что рассмотренные принципы системного анализа биотехнологических систем, методы моделирования и оптимизации основных элементов и подсистем БТС, а также вопросы управления процессами биотехнологии будут полезны специалистам, работающим в области биоинженерии и биотехнологии. [c.6]

Первый этап — это появление баз знаний вместе с системами управления, или СУБЗ. Отладка программ ускоряется при этом буквально в сотни раз, а это самый утомительный процесс. Расчеты биотехнологических систем протекают теперь следующим образом. На основе общих требований к системе рассчитываются на ЭВМ отдельные ее части (сам процесс, технические агрегаты), которые могут просчитывать разные исследователи (пользователи), затем они согласуются между собой, и с помощью грубых моделей определяются свойства сгенерированной системы. Если же характеристики ее оказываются неудовлетворительными, отдельные агрегаты вновь пересчитываются и процесс согласования повторяется, пока не будет получен приемлемый результат. [c.36]

Для получения продукции в максимальных количествах активный штамм-продуцент выращивают на оптимальной питательной среде в оптимальных условиях культивирования (посевная доза, температура, pH, окислительно-восстановительный потенциал, аэрация, массообменные характеристики, питательные и ростовые добавки, сроки культивирования). Выращивание проводят в ферментаторах (культиваторах), вместимость которых может варьировать от 2 л до 100—400 м в зависимости от потребности в продукте. Для получения культур животных клеток объем ферментаторов пока не превышает 3 м В настоящее время биотехнологическая промышленность оснащена ферментаторами, позволяющими вести процесс в автоматическом режиме с программным управлением. Процесс культивирования ведется в асептических условиях, чтобы получить чистые культуры целевых микроорганизмов или культуры клеток. [c.96]

Современный уровень развития вычислительной техники, информационных систем, локальных и глобальных вычислительных сетей существенно изменил требования к нодгоговке специалистов с высшим образованием. Это относится и к подготовке специалистов химико-технологического профиля. Значительные изменения относятся к подготовке специалистов, занятых в области проектирования химико-технологических установок и производств (здесь требуется от специалисаа уметь работать с различными базами данных по свойствам веществ, типам аппаратов и др., умение работать с пакетами прикладных про)рамм, умение использовать вычислительную технику в составлении чертежей установок, оформления спецификаций и описания технических заданий и др.) к подготовке специалистов в области управления технологическими процессами и производствами (требуется от специалиста уметь оценивать коньюктуру рыш а для эффективного формирования номенклатуры продукции, умения разрабатывать системы автоматического регулирования на новой современной технической базе и т.п.) в области разработки новых процессов и аппаратов химических и биотехнологических производств, нефтепереработки и нефтехимии (требуется от специалиста все более глубокое проникновение в суть процессов - маршрутов и кинетики химических реакций, реакций микробиологического синтеза, умение моделировать и прогнозировать протекание процессов в условиях удаленных от равновесия, умение моделировать процессы с нелинейными эффектами, процессы, протекающие на границе устойчивости и т.п.). [c.30]

Изложены научные основы разработки автоматизированных комплексов на основе управляющих ЭВМ для экспресс-анализа и оперативного управления биотехнологическими процессами. Рассмотрены общие свойства биотехнологических объектов, позволяющие применять методы системного анализа, планирования и оптимизации эксперимента методология построения АСНИ, АСУ, САПР биотехнологических процессов принципы конструирования технических средств и математического обеспечения автоматизированных рабочих мест применение АРМ и микропроцессорных контроллеров при решении задач биотехнологии. [c.4]

При непрерывных биотехнологических процессах управление ими не усложняется, так как биосистемы здесь работают в определенных стационарных состояниях и на определенном этапе сходны с системами, функционирующими в периодических режимах Однако биосистема изменяется на пугги от начального (стартового) периода к стационарному, и чем этот путь короче, тем лучше Таким образом, в подобных случаях цель управления фокусируется на поддержании заданного стационарного состояния, используя, например, микро-ЭВМ На рис 82 показана принципиальная схема работы ЭВМ [c.281]

Модули выделяются по функциональному назначению и обеспечивают автономную работу либо работу в составе АСНИ с замыканием на центральный информационно-вычислительный комплекс. ИВК предназначен для организации 1) баз данных (БД) 2) систем управления ими (СУБД) 3) библиотеки научно-технических программ АСНИ (БНТПр) 4) поддержания математического обеспечения сети ЭВМ 5) предоставления удаленным пользователям всех модулей и доступа к операционным системам общего назначения и библиотеке научно-технических программ 6) комплекса программ имитационного моделирования биотехнологических процессов. [c.105]

Из научных учреждений России ведущее место по биотехнологии занимает институт биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (ИБФМ), сотрудники которого, например, совместно с учеными научно-исследовательского вычислительного центра (НИВЦ) в 1985 г создали автоматизированный комплекс "Ферментер-ЭВМ", что обеспечивает возрастание эффективности управления процессом биосинтеза, существенный вклад в решение биотехнологических проблем в России внесли коллективы ВНИИ "Синтез-белок", ВНИИ биотехнологии, ВНИИА, Сибирское отделение РАН, институт молекулярной биологии РАН, институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов и др [c.10]

Известно, что в биотехнологических производствах могут активно использоваться биомасса микроорганизмов и самые различные их метаболиты (аминокислоты, белки, ферменты, витамины, антибиотики, токсические вещества и др.). Поэтому ис-клкзчительно важно при подготовке специалистов в области биотехнологии уделять большое внимание изучению обмена веществ у продуцентов биологически активных веществ и понять различные механизмы управления этими сложными процессами в живом организме. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология