NO850204L - Fermenteringskontroll-system - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kontroll av fermenteringssystemer. Mere spesielt angår den systemer for selektivt kontroll av et antall fermenter fra en masterkontrollenhet, eller kontroll av hver fermenterenhet lokalt for individuelt og selektivt å regulere et antall moduler eller oppgaver for hver driftsvariabel for slike fermenteringssystemer.

En gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe et enhetskontrollsystem for å drive et antall fermenterenheter uavhengig av hverandre som respons på et antall målte variabler som representerer reaksjonshastighetene og sluttproduktene for hver fermenterenhet. Energiinngangsmengder, både kjemiske og fysikalske, til hver enhet, kontrolleres uavhengig enten lokalt eller fra en masterkontrollenhet for å oppnå optimale fermenteringsbetingelser. I henhold til dette kan hver av antallet av fermenteringssystemer som arbeider under sterkt varierende reaksjonsbetingelser, kjøres for å gi en hvilken som helst valgt mikroorganisme under i det vesentlige forskjellige eller i det vesentlige identiske prosessreaksjonsbetingelser. Et slikt antall av fermenteringsprosesser kan også være helt uforbundet med hverandre,

men fremdeles kontrolleres enten fra den sentrale kontrollenhet eller fra hver lokale kontrollenhet.

Fermenteringskontrollsystemet ifølge oppfinnelsen er spesielt brukbart ved utvikling av fermenteringsbetingelser for forskning og utvikling av rekombinante mikroorganismer slik som DNA eller RNA eller lignende., for å forbedre og å optimalisere utbytte i en fremstillingsprosess, eller for full kommersiell produksjon av slike mikroorganiske arter på satsbasis.

Ved utvikling av kommersielle fermenteringsprosesser er

det hyppig nødvendig å kjøre et antall satsfermenterings-systemer simultant for å optimalisere forskjellige reaksjonsbetingelser for reproduksjon av mikroorganismer inkludert bakterier, protozoer, gjær, alger og celler. I slike samtidig

kjørte fermenter inkluderer tilsetningsgraden av energi til fermenteringskulturen eller "buljongen" både kjemisk og fysikalsk tilførsel. Kjemisk energi tilmåtes via oksygen eller luft for å opprettholde oppløst oksygen på et riktig nivå; tilsetning av syre eller base optimaliserer pH-verdien i fermenteringsbuljongen; antiskummingsmidler tilsettes for å kontrollere skumdannelsen; og der det ikke er tilstrekke-lig med næringsmidler blir slike tilsatt f.eks. i form av dekstrose eller sukker. Fysikalske energivariabler som kontrolleres i fermenteringsprosesser inkluderer mekanisk omrøring av blandingen for å forbedre oksygenoppløsningen og å opprettholde enhetlighet når det gjelder vekstbetingelser i hele kulturen; temperaturen i buljongen kontrolleres ved varmetilførsel eller -fjerning. Andre målte eller kontrollerte variabler som er egnet for analyse og kontroll av fermenteringsprosessen fremskriden inkluderer prøvetaking av fermenteringsavgasser, primært oksygen og karbondioksyd, og kjemisk eller biologisk undersøkelse av de voksne mikroorganismer og deres avfalls- eller biprodukter i vekstmediet.

Tidligere har det i fermenteringskontrollsystemer vært vanlig å benytte individuelle sløyfekontroller for hver inngangsvariabel. Disse har generelt form av elektriske analogkretser der et elektrisk signal, enten strømstyrke eller spenning, oppnås ved hjelp av en transducer som måler en variabel parameter, eller en tilstand, slik som temperatur, oppløst oksygen eller lignende. I henhold til ethvert avvik fra en slik målt variabel fra en ønsket verdi, eller en slutteffektor, eller et sluttkontrollelement, blir så f.eks. en ventil, selektivt styrt i en grad som bevirker tilbakevending av den målbare variable til den fastsatte verdi. Slike sløyfekontroller krever også midler for å danne et elektrisk tilbakematningssignal for å antyde den virkelige mengde og grad av korrektiv bevegelse på inngangs-anordningen eller effektoren. To målinger benyttes for å forhindre utilbørlig svinging av den målte variabel rundt en valgt verdi, disse er (1) fastsetningspunktet som vanligvis er et område av aksepterbare verdier (kontrollbåndet) over og under det fastsatte punkt, og (2) effektor-drivsignalet som avledes fra differansen fra det fastsatte punkt og den målte tilstand for variablen som kontrolleres. Det avledede signal er en proporsjonal, integral og derivativ funksjon av en slik forskjell. Der flere variabler er involvert slik som i et fermenteringssystem, må hver sløyfe-kontroll separat modifiseres for å oppnå et ønsket slutt-resultat. Prosesskontroller for hver individuell variabel er velkjent i denne teknikk, slik som temperaturkontroller for å måle temperaturen i kulturen og å kontrollere oppvarming eller avkjøling for å opprettholde den fastsatte temperatur. Vanligvis blir slike sløyfekontroller regulert uavhengig

og arbeider for å opprettholde inngangsenergien eller mengden (varme) slik at den målte variabel (temperatur) ligger innenfor kontrollbåndet. Imidlertid er i fermenteringssystemet biologiske vekstprosesser i det vesentlige uforutsigelige og sjelden lineær. Tilsvarende varierer behovet for fysikalske og kjemiske innganger for å opprettholde optimale vekstbetingelser i sterk grad og hyppig i forskjellige hastigheter over forskjellige tidsrom. Ytterligere modifikasjon av enhver inngang kan modifisere behovet for andre slike. I tillegg er kontrollmåtene for forskjellige slutteffektorer heller forskjellige; f.eks. er mengden av korreksjon som legges på en slutteffektor som respons enten på den absolutte endring eller endringsgraden i den målte variabel fra et fast punkt eller et tidsrom den målte variabel har vært forskjellig fra det faste punkt, sterkt relatert til den gjensidige påvirkning av andre slutteffektorer. Av disse grunner er det meget ønskelig å tilveiebringe et arrangement for å avbryte eller gripe inn i driften av hver kontrollmodul, enten fra et sentralt kontrollsystem som en respons på sentralt målte betingelser slik som krafttap eller produkt forskjellig fra satt standard, eller lokalt som respons på en eller flere lokalt målte verdier inkludert alarm, feil eller forsinkelser for å tillate at enhver kontrollvariabel kan modifiseres etter hvert som fermenteringsprosessen skrider frem.

Det har vært forsøk på å tilveiebringe total sentralkontroll av et antall prosessvariabler ved å analysere resulterende avgass, biprodukter eller produkter i prosessen. Slike analyser kan inkludere kromatografisk undersøkelse av avgassen, eller massespektrometersystemer for å påvise og å måle konsentrasjonen av forskjellige gasser i avgasstrømmen som oppnås ved hjelp av mikroorganismer som reproduseres ved fermentering. Det har også vært foreslått å benytte slike målinger for å regulere de fastsatte punkter og kontrollbånd for individuelle prosessvariabler. I henhold til slike kjente sløyfekontroller sørger disse kontroller karakte-ristisk for proporsjonale grad- og låsefunksjoner, ved bruk av proporsjonale-integrale derivater eller av-på kontrollalgoritmer. Slik algoritmer tillater manuell justering av det fastsatte punkt og kontrollbåndet i hver kontrollsløyfe for å søke å oppnå ønskede reaksjonsgrader i fermenteringsprosessen. Slike kontrollsløyfer er mest egnet for visse kontrollformål, der den målte variabel og inngangskvantiteten direkte er relatert. Imidlertid er ved kontroll av fermenteringsprosesser som benyttes for kommersiell utvikling av biologisk oppnådde mikroorganismer, generelt hver målte variabel avhengig av et antall seg i mellom forbundne inngangsmengder. F.eks. er oppløst oksygen i kulturen primært avhengig av den hastighet med hvilken oksygen opptas av den reproduserende organisme og graden av oksygentilsetning til kulturen i form av oppløst oksygen, DO. DO-tilsetning er avhengig av strømningshastigheten av enten oksygengass eller luft og den hastighet med hvilken slik tilført oksygen går i oppløsning. Denne siste er i sin tur avhengig av omrøring av kulturvæsken og temperaturen i denne. Videre er hver av slike variabler både grads- og fastsettelses-avhengig og påvirket av "forstyrrelser", oppstått på grunn av brå endringer i veksthastighet eller ved ekstern manipu-lering av inngangsmengder, dette enten manuelt eller automatisk .

I kommersiell fermentering med vekst av genetisk manipulert mikroorganismer, kulturer, er det meget ønskelig å være i stand til å operere den samme eller tilsvarende prosess simultant i et antall fermenteringsbeholdere, men allikevel individuelt å kontrollere fermenteringsprosessbetingelsene i hver beholder. Der antallet individuelle fermenteringsbeholdere kan ligge fra f.eks. 10-30, blir tilveiebringelse av individuelle kontroller for hver av de tallrike variabler og individuelle beregningssystemer for hvert sett av flere variabler, prohibitivt kostbart når det gjelder utstyr og driftsvedlikehold.

Av de foregående grunner er det en spesiell gjenstand for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et fermenteringskontrollsystem der en minidatamaskin eller en annen sentral slik er i stand til direkte digital kontroll av driften av et antall fermenteringsbeholdere som hver inkluderer en uavhengig opererbar lokal direkte digital kontroll som styrer et antall kontrollmoduler eller oppgaver for å regulere prosessvariablene enten enkeltvis eller felles i hver fermenteringsbeholder. Slike flere fermenteringsprosesser under overvåkning av masterkontrollen eller minidatamaskinen,

kan være lik eller fullstendig forskjellig fra hverandre.

I hver individuelle fermenteringsprosess opprettes et antall kontrollformål i et Slettbart Programmerbert Leselager,

EPROM, og/eller et Direktelager, RAM, for å kontrollere

en lokal datamaskin i form av en mikroprosessorkrets.

En slik mikroprosessorkrets kontrollerer selektivt på hieral-kalsk basis hver modul som måler kretser for å bestemme separate prosessvariabler inkludert, men ikke begrenset til, næringsmiddeltilsetning, pH-verdi, skumnivå, temperatur, omrøring, luft og oksygen. På tilsvarende måte driver mikroprosessoren, seg forbundet med hver formålsmodul,

en eller flere av et antall kontrolleffektorer eller innløps-kontrollelementer for å modifisere mengden energi som tilføres til hvert system. Ifølge oppfinnelsen blir slike slutteffek-torformålsmoduler kontrollert av en eller flere måleanordninger for å modifisere innløpsmengden i en mengde og i en grad

som enkeltvis eller felles opprettholder hver målte prosessvariabel innen en på forhånd fastlagt sett av grenser eller verdiområder. De målte mengder og kontrollvariabler drives gjennom en multipleksbus som på sekvensiell basis omdanner hvert målte signal fra analog- til digitalverdier og etter behov omdanner digitalinngangsverdier til kontrollenhetene til de nødvendige signaler i form av kontinuerlige eller halvkontinuerlige vekselstrøms-, likestrøms- eller modulerte pulser.

I hver fermenteringsbeholder arbeider en enkelt mikrodatamaskin på tidsdelebasis for å kontrollere alle oppgave-moduler inkludert notering, datafremvisning, alarmer, operatør-styrte tastaturer og masterkontrollinngripen. Ved videre å kontrollere primæroppgavene for kontinuerlig og automatisk regulering av multippelslutteffektorene som respons på inngangssignaler fra de respektive målekretser, gir systemet mulighet for manuell styring av slutteffektorene uten å innføre diskontinuerlige kontrollsignaler fra en tilbake-matingskontrollalgoritme. I henhold til dette blir antallet energiinnganger til fermenteringssystemet, enten fysikalske eller kjemiske, tilmåtet i en mengde og i en grad for å opprettholde et fastsatt punkt for hver målte variabel som repons på en hvilken som helst ønsket kombinasjon av energitilgang, uansett oppnådd automatisk i en på forhånd programmert sekvens fra ROM og EPROM eller oppnådd manuelt ved operatørintervensjon. En slik intervensjon kan oppnås enten lokalt eller ved en masterkontroll slik som en minidatamaskin. Fastsetting av verdier for de faste punkter og kontrollbåndet så vel som en total innvirkning av et antall variabler for å kontrollere driften av fermenteringssystemet, skjer fortrinnsvis gjennom en enkelt sentral minidatamaskin som manuelt eller automatisk kan justere slike fastsatte punkter og kontrollbånd under enhver del av fermenteringsprosessen. I tillegg kan den sentrale datamaskin regulere prosessen som respons på manuell tilførsel fra et operatør-styrt tastatur. Dette gir en manuell overvåkingsmulighet av de på forhånd satte verdier. Dette oppnås uten prosess-forsinkelse med direkte digitalkontroll fordi det ikke er noe tilbakematingssignal fra bevegelsen i slutteffektoren. Den logiske, programmerbare minidatamaskin kontrollerer

så hver kontrolloppgavemodul for hver prosessvariabel under driften av fermentorbeholderne. I henhold til oppfinnelsen kan den sentrale datamaskinen ikke bare opprette de første fastsatte punkter og kontrollbåndverdier, men gir også

nye verdier for hver eller begge som respons på målte produkt-eller utgangsverdier fra de individuelle fermenteringsbeholdere. Fortrinnsvis blir slike målte produktverdier benyttet kontinuerlig for å oppdatere inngangsdata for beregning av algoritmer for å oppnå nye kontrollgrenser for slutteffektorsignalene. Slike signaler transmitteres ved hjelp av en felles bus for å regulere energiinngangen for den individuelle beholderkontroll. I henhold til dette gis det til masterkontrollen oppdatert informasjon på forespør-selsbasis for hver formålsmodul under lokal kontroll ved hver individuelle fermenteringsbeholder. Samtidig blir de individuelle fermenteringsenheter sekvensielt og kontinuerlig kontrollert lokalt på realtidsbasis. Oppfinnelsen tilveiebringer derved en økonomi for kontrollenhetene inkludert investeringer i utstyr for å måle og kontrollere multip-pelinnganger som påvirker fremstillingen av et sluttprodukt. Samtidig kan slik kontroll oppnås ved sofistikerte programmer basert på algoritmer, enten utviklet på basis av sluttpro-duktet eller selektivt utviklet under utviklingen av fermenteringen. Slike programmer kan selektivt benyttes i en hvilken som helst av de individuelle beholderkontroll-systemer uten modifisering av kontrollkretsene i minidatamaskinen for hver individuelle fermenteringsbeholder.

Videre tillater det enhetlige kontrollsystem som tilveiebringes ved oppfinnelsen at en multiplisitet av individuelle fermenteringsprosesser kan overvåkes og kontrolleres fra en enkelt sentral kontrollenhet, eller prosessen kan helt og holdent styres av den lokale kontrollenhet.

Ytterligere gjenstander og fordeler ved oppfinnelsen vil

være åpenbare ut fra den følgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen sett i sammenheng med tegningene som utgjør en vesentlig del av beskrivelsen.

Fig. 1 er et totalriss av et fermenteringssystem som antyder en enkelt masterstasjonkontroll for et antall fermenteringsbeholdere, hver med sine forbundne kontroller og målesystemer og forbindelsen fra beholderen til en programmerbar lokalt mikroprosessor for drift av hver individuelle kontrollsløyfe i fermenteringsbeholderen. Diagrammet antyder også overvåking eller hierarkisk kontroll av det sentrale prosess-system for å påvise, notere og å oppdatere fastsatte verdier for hver av inngangsvariablene og målte utgangsmengder eller for å aktivere alarmer ved hver av antallet av fermenterings-kontrollenheter. Fig. 2 er et skjematisk diagram av en enkel fermenterbeholder vist i fig. 1 og antyder de målte variabler og slutteffektorene som kontrollerer de fysikalske og kjemiske innganger til fermenteringssystemet. Fig. 3 er et blokkdiagram som generelt antyder organiseringen av bus-arrangementene ifølge oppfinnelsen for en lokal mikroprosessor, hukommelse og interveneringsenheter for å programmere et inngangs/utgangs-bussystem for måling av tilstandsvariabler og transmittere signaler til slutteffektorer som viser og noterer for fermenteringssystemet vist i fig. 2. Fig. 4 er et blokkdiagram som antyder oppdeling av lokale og sentrale formålssystemer i henhold til systemet i fig. 1.

Fig. 5 er et blokkdiagram som skjematisk antyder oppdeling av funksjoner i kontrollsystemet ifølge oppfinnelsen mellom

eksekutiv programmet og anvendelsesprogrammet og data-

og hukommelsesmønstermoduler.

Fig. 6 er et blokkdiagram som antyder i større detalj anven-delsesprogramoppgaven som selektivt eller sekvensielt styres av systemet eller eksekutiv programmet og Hardware-inngang og -utgang overvåket av den lokale mikrodatamaskin og hukommel-sen for utøvelse av anvendelsesformålene.

Under henvisning til tegningene og spesielt til fig. 1

vises det en total skjematisk fremstilling av fermenteringskontrollsystemet ifølge oppfinnelsen. Et antall individuelle eller satsfermenteringsprosesskontrollsystemer er antydet generelt som 10, 11, 12 og 13. Hver satsfermenteringsbeholder slik som 15, arbeider under kontroll av en lokal direkte digital kontroll slik som 10. Kontrollen 10 alene gir et antall målekretser og effektorkontrollkretser, hver av hvilke lokalt kontrollerte en eller flere av et antall seg i mellom forbundne inngangsvariabler for å dyrke utvalgte mikroorganismer ved fermentering i en kulturbuljong 14

i en beholder 15. Masterkontrollen 20 gir sentral direkte digitalkontroll og tillater inngripen på ethvert punkt for hver av et slikt antall målte inngangs- og kontrollerte utgangsvariabler ved hver av de individuelle satsfermenterings-prosesskontroller 10, 11, 12, 13.

Generelt kan kontrollen 20 være en minidatamaskin anordnet

for å arbeide gjennom kommunikasjonsforbindelser slik som en bus 17 eller linje 16 til et seriekommunikasjonspanel 28 kontrollert av seriekommunikasjonselemenet 124 for til å begynne med å sette grenser for hver kontrolloppgave overvåket av lokalkontrollen 10. Dette inkluderer hver individuell variabel som skal måles og hver utgang kontrollert for å drive en slutteffektor for å modulere energi tilmåtet til fermenteren slik som omrøringshastighet, oksygen, luft-tilførsel osv. som utføres i hver fermenteringsbeholder 15.

Som videre antydet skjematisk kan biprodukter fra beholderen 15 prøves på forskjellige måter med sofistikerte sluttprodukts-analysatorsystemer. F.eks. kan linjen 18 innføre avgass fra beholderen 15 til den flerstrømsgasskromatograf 25.

Selv om det ikke er vist, kan prøver av væsken eller buljongen analyseres, f.eks. ved hjelp av massespektrometer eller andre væske- eller faststoffovervåkingssystemer. Som disku-tert nedenfor er formålet med slikt produktanalyseutstyr å tilveiebringe prosessalarmer for å understøtte utvikling av kontrollalgoritmer for å modifisere kontrollbåndgrensene ved hjelp av masterkontrollen i henhold til ytterst forskjellige driftsbetingelser i fermenteringsprosessen etter hvert som denne skrider frem. Slike driftsbetingelser ligger selvfølgelig fra en sterkt fortynnet eller dispergert initial-tilstand for mikroorganismene i kulturen 14 til betingelser med høy tetthet ved slutten av hvert forsøk. Ved utvikling av optimale fermenteringssystemer er det meget ønskelig for operatøren å være i stand til å overvåke og å gripe inn i enhver på forhånd valgt kontroll for å opprettholde maksimalvekst av den ønskede mikroorganisme under slike sterkt varierende omgivelsesbetingelser.

I henhold til oppfinnelsen er det mulig automatisk eller manuelt å fastsette faste punkter eller kontrollområder for hver individuelle kontroll ved visnings- og tastaturen-heter på masterkontrollen og de individuelle linjer slik som 16, mellom hver fermenteringskontroll og masteren.

Linjen 16 eller busen 17 kan selektivt kontrollere andre innganger til hvert fermentersystem fra masterkontrollen. F.eks. kan forskjellige sett av initialbetingelser for

hver kontrollvariabel være lagt på hver individuelle kontroll, via programmer automatisk lagt inn i RAM- eller EPROM-enheten. Slike inngangsbetingelser kan også modifiseres manuelt

av operatørkontrollen via et tastatur og en ikke-vist alfa/numerisk display-enhet ved sentralenheten 20 eller lokalt gjennom tastaturet 123 og display 122. Disse enheter kan også gi manuell styring av slutteffektorene. Hensikts-messig blir data vist kontinuerlig og notert på utvalgt

basis ved en egnet skriver 121. Data kan også logges for hele prosesskjøringen i hver individuelle fermenter.

Det skal selvfølgelig være klart at de individuelle fermen-teringskontroller og fermenterne selv er konstruert for å optimalisere reproduksjonen av mikroorganismer av alle typer enten under like betingelser eller under sterkt forskjellige betingelser for den samme mikroorganisme. Alternativt kan kontrollene styre fermentersystemene for reprodusering av mikroorganismer med meget forskjellig karakteristika.

Som ment heri er uttrykket "mikroorganismer" ment å omfatte bakterier, protozoer, gjær, viruser og alger, inkludert slimsopper og celler igjen inkludert helioceller eller neoplasmer.

Fig. 2 viser en av fermenteringsbeholderne 15 og viser de vesentlige slutteffektor- og sensoroppgaver som arbeider gjennom kontrollsystemet 10 for å kontrollere hver individuelle energitilførsel til fermenteringsbeholderen og for å måle de resulterende endringer av tilstanden i dyrknings-mediet 14, etter hvert som den ønskede mikroorganisme vokser.

I et typisk fermenteringsbeholderkontrollsystem er energiinngangen for å fremme vekst av den ønskede mikroorganisme i buljongen eller kulturen: næringsmiddel (f.eks. glukose), mekanisk omrøring, oksygen, luft, kjemikalier for skumkontroll, pH-kontrollkjemikalier (syre eller base), og varme, tilført eller trukket av. Hvert av slike energitilførselskontroll-systemer inkluderer midler for måling av minst en tilstand påvirket av slik energitilførsel enten anvendt alene eller felles. For på enkel måte å forklare gjennomføringen av oppfinnelsen er de vesentlige kontrollvariabler inkludert målte verdier og slutteffektorkontroller for energiinnganger vist i fig. 2. I denne utførelsesform er det som de seks kontrolloppgaver som krever hardware-implementering antydet å måle og å kontrollere inngangsmengder av luftstrøm, oksygen-strøm, omrøringshastighet, skum, pH-verdi og temperatur.

Fordi disse mengder er prinsipielle for alle fermenteringsprosesser, er de også de lettest målte. Imidlertid er andre verdier slik som oppløst oksygen, næringsmiddeltilførsel og avgass, av vital viktighet for regulering av fermentering. Disses relasjon til kontrolloppgavene som gjennomført ifølge oppfinnelsen skal diskuteres i større detalj nedenfor.

Som antydet i fig. 2 inkluderer temperatursystemet en måling av temperaturen av kulturen 14 ved hjelp av en motstandstermo-detektor, RTD, 33. Fordi fermenteringsprosessen hyppig er eksoterm, blir kjølevann fra rørledning 34 matet gjennom kontrollventilen 40 til varmevekslerviklingen 30 i tanken 15. Kjølevannet kan også oppvarmes ved en hjelpevarmer, f.eks. en elektrisk vikling 31, for å opprettholde en gitt temperatur. Slikt vann resirkuleres fra varmeveksleren 32 til viklingen 30 ved hjelp av pumpen 36 gjennom rørled-ningen 27. Temperaturen i kjølevannet som sirkuleres til tankvarmevekslerviklingen 30 måles ved hjelp av en annen RTD 35, og strømmen gjennom den elektriske varmer 31 i varmeveksleren 32 måles ved et ampermeter 37. Vann gjennom varmeveksleren 32 strømmer enten ut gjennom returledningen 29 eller resirkuleres av pumpen 36.

I konvensjonelle kjølesystemer benyttes hvert påvist elektriske signal som er representativt for temperaturen, slik som det til RTD 35, i en elektrisk tilbakematningskrets for direkte å modifisere slutteffektoren, slik som en ventil 40 i kjølevannsledningen 34 for å bringe temperaturen tilbake til en fastsatt verdi. På tilsvarende måte vil strømmen til varmeelementet 31 og RTD 33 anordnes i en tilsvarende kontrollsløyfe for direkte kontroll av oppvarmeren 31.

Som spesielt forskjellig fra et slikt arrangement av sløyfe-kontroller, blir ifølge oppfinnelsen de elektriske signaler fra temperatur- og strømfølerelementene 33, 35 og 37, slik som antydet i' fig. 3, hver kontinuerlig og periodisk avfølt gjennom analoge inngangs/multipleksenheten, MUX, 39 og transmittert via analog-til-digitalkonverter, ADC, 38 via inngangs/utgangs I/O, bus 42 gjennom buskontrollen 41 til mikromaskinen 45 via en høyhastighetsmikromaskinbus 44.

Slike inngangsverdier sammenlignes med det fastsatte punkt

og områdeverdier lagret enten i RAM 46 eller i EPROM 47, begge også forbundet med bus 44. Slike verdier kan selvfølge-lig enten være fastsatt, tidsvarierte eller forhåndprogram-merte. Kontrollsignaler som representerer graden av variasjoner av de målte verdier fra det fastsatte punkt, bear-beides av mikromaskinen 45 og korreksjonssignaler avgis i sin tur via I/O-bus 42 gjennom buskontrollen 41 til et antall slutteffektorkontroller, generelt antydet som 48.

I temperaturkontrolldelen 23 er slike effektorer kjøleventil-drivmidler 43 som fortrinnsvis setter i virksomhet en trinn-motordrivanordning for å åpne eller lukke ventilen 40 i rørledningen 34 i diskrete trinn og et fasttilstandsrelé

49 som regulerer strøminngangen til varmeelementet 31. Ventildrivanordningen 43 aktiveres via trinnmotorkontrollen 36, fig. 3, for å mate elektriske pulser. Varmeanordningen 31 mates med energi gjennom tidsproporsjonskontrollen 32 og fasttilstandsreléet 49. Kontroller 32 varierer gjennom-snittlig energi som legges på motstandsvarmeelementet 31. Som antydet i fig. 1 og 3 gir mikroprosessorbusen 44 en høyhastighets (mindre enn 10^sekunder)-kommunikasjonsforbin-delse mellom lagrede data og programmer i EPROM 4 7 og RAM 46 med lokal minimaskin 45. Disse tre enheter sammen utgjør eksekutivprogrammet som antydet i fig. 5 og 6 for regulering av hver av multippel-anvendelsesoppgavene for å kontrollere og overvåke fermentersystemet. Funksjonelt lagrer RAM 46 hver variabel som måles og status for hver slutteffektor-drivenhet. Den lagrer også operatørvalgbare grenseverdier for de individuelle målte variabler for display og igangsetting av indikatorer når grensene for slike verdier overskrides, inkludert alarmer og andre indikatorer. Kontrollprogrammene inkluderer algoritmer for beregning av restorative signaler til hver av slutteffektorene, basert på forskyvning av

den målte verdi fra den på forhånd valgte verdi som er lagret i den programmerbare hukommelse EPROM 47.

Ut fra det foregående vil det fremgå at fermenterkontrollen inkluderer et tonivå-hierarkalt system hvori et antall mikroprosessorbaserte lokale kontroller slik som 10, utfører alle kontrollfunksjoner som krever sekvensiell periodisk og meget pålitelige sykler, målinger og realtidsresponser på korrekte systemenergiinnganger. Hver lokale kontroll er derfor i stand til å arbeide helt uavhengig av sentral-maskinen. Således er minimaskinsentralenheten 20 i stand til å behandle mindre hyppige, men mere sofistikerte funksjoner. Dette kan inkludere datalogging og periodiske avgass- eller produktmåling for overvåkende kontroll av de individuelle fermentere. Slike overvåkingskontrollprogram-mer kan være skreddersydd individuelt for en gitt fermenteringsprosess. Utgangsdata fra slike programmer, virkende på minimaskinen 20, kan kontrollere en hvilken som helst individuell eller et utvalgt•antall lokale minimaskiner, fermenterkontrollsystemer 10, 11, 12 og 13. Dette er gjennom kommunikasjonslinjen 16 og seriekommunikatoren 28 for en individuell lokal kontroll slik som 10. På denne måte kan sentralstasjonkontrollen 20 og lokalmikroprosessor-kontrollen 10 overføre driftsdata, kontrollparametere inkludert områder og fastsatte punkter, for manuelt å fastsette eller justere verdier, og hvis ønskelig, å sette opp on-line-optimaliseringsrutiner.

Slik det vil være klart for fermenteringsspesialisten kan graden av mikroorganismevekst påvises via deres opptak av oksygen som varierer i sterk grad fra begynnelsen til slutten av en sats. I henhold til oppfinnelsen blir slike sterke variasjoner overvåket ved nøyaktig kontroll av temperaturen til innenfor mindre enn 0,1°C. Temperaturkontrollsystem-modulen 23 gir som beskrevet ovenfor en slik lokal kontroll og er vesentlig for å opprettholde en mere direkte kontroll for vekst som oppnås ved DO-kontrollsystemet 60. Som antydet i fig. 6 kontrollerer DO-posten 60 luftstrømkontrollsystemet 76, oksygenstrømkontrollsystemet 66 og omrøringskontroll-systemet 51 som respons på DO-sonden 78 som befinner seg i tanken 15.

I henhold til oppfinnelsen er fremgangsmåten for å opprettholde DO-innholdet i kulturen 14 fortrinnsvis gjennomført ved å bruke hver av kontrollsystemene i kaskade. Først øker nemlig omrøringshastigheten for å gi full dispersjon av tilgjengelig oksygen i hele tanken 14 via omrøringskon-trollsystemet 51. Som antydet i fig. 2 drives røreverket 50 av en motor 52; energiinngangen detekteres av et tachometer

54 og et ampermeter 57 som henholdsvis måler omrøringshastig-heten og strømmen til motoren 52. Som antydet arbeider tachometeret 54 via variabelfrekvensmotorkontrollen 26

og strømmen påvises via analoginngangen MUX 39. Begge mengder benyttes for å modulere energien til vekselstrøm-motoren 52, også gjennom kontrollen 26.

Når omrøringen oppnår en gitt eller en ønsket maksimal hastighet, arbeider DO-kontrollen via luftstrømkontrollen 76 og luftstrømkontrollventilen 79 for å begynne eller øke massestrømningshastigheten for luft gjennom rørledningen 65 til buljongen 14. Som antydet måler en lokalkontrollsløyfe i luftstrømningskontrollen 76 en slik strøm via et anomometer 87. Anomometersignalet sammenlignes med strømmen fra den ikke-viste lufttilførsel via rørledning 77 under kontroll av ventilen 79. Regulering av åpning av ventilen 79, også trinnmotordrevet, er i respons til digitalsignaler mottatt fra kontrolledningen 84. Den målte verdi for luftstrømmen transmitteres som et elektrisk signal via ledningen 82.

I foretrukket form foreligger strømningsdetektoren 87 i

form av et anomometer som inkluderer en indre varmtrådresistor i en ikke-vist brokrets for å danne det ønskede elektriske signal.

For å opprettholde den totale mengde oksygen som er tilgjenge lig i kulturen, påvist av DO-sonden 78 og overført via ledning 80 til analog-MUX-enheten 39 og AD-enheten 38,

blir strømningshastigheten for luft øket inntil et gitt eller en maksimal verdi er oppnådd eller maksimal omrøring. Ved dette punkt oppstartes eller økes strømmen av oksygen under kontroll av C^-strømkontrollsystemet 66.

Oksygenstrømkontrollsystemet er i det vesentlige tilsvarende luftstrømkontrollsystemet. Som antydet strømmer oksygen fra en ikke-vist kilde gjennom rørledning 67 under kontroll av ventilen 69 og anemometeret 68 til rørledning 65. Oksygen-strømmen gjennom anemometeret 68 måles og signalet transmitteres via ledning 72 til signalkonvertere 38 og 39. Det tilveiebringes også et tilbakesignal til 02~ventildriveren 73 gjennom kontrolledningen 125 for ventilen 69 som også fortrinnsvis er trinnmotordrevet via trinnmotorkontrollen

36 i fig. 3.

Ifølge kontrollmetoden i henhold til oppfinnelsen blir med maksimal omrøring og maksimal luftstrøm videre oppløst oksygen i kulturen 14 overvåket av DO-sonden 78 inntil oksygenstrømmen er øket til en på forhånd bestemt verdi eller et maksimum. På dette punkt blir lufttilførselen redusert til den vanlige tilførselsledning 65 slik at oksygenpartialtrykket i kulturmediet kan innta en høyere verdi.

Som en oppsummering arbeider DO-systemalgoritmen som mikrobe-metabolisme og øker først for å øke omrøringshastigheten til maksimum, hvoretter luftspyling økes til maksimal strøm,

så økes oksygenstrømmen til maksimum og så reduseres luft-strømmen for å øke oksygenpartialtrykket i tanken 15 for å opprettholde et ønsket DO-innhold etter hvert som veksthatig-heten øker.

pH-kontrollsystemet regulerer tilførsel av syre eller base fra tilførselsledningen 91 henholdsvis 92 som respons på

målte verdier avgitt fra pH-detektoren 93 i kulturen 14

via ledning 90 til ADC-enheten 38 og MUX-enheten 39. Pumper

94 og 95 kontrollerer syre- henholdsvis basetilsetning.

Som antydet i fig. 2 blir energien for drift av pumpene

94 og 95 tilmåtet via ledningene 97 henholdsvis 98 fra optisk isolerte diskrete I/O-enheter 104.

På tilsvarende måte inkluderer antiskumkontrollsystemet

en skumnivåsensor 100 ved den øvre del av beholderen 15 forbundet med ledningen 101 for å gi signal til inngangs-enheter 38 og 39. Antiskumoppløsningen kontrolleres via pumpen 102 fra tilførselsledningen 99. Energi for pumpen 102 kommer inn via ledning 103 via optisk isolert diskrete I/O-enheter 104.

Næringsmiddeltilførselen 127 tilveiebringer generelt næringsmiddel for kulturen 14 i form av en dekstroseoppløsning.

Denne tilmåtes via rørledning 106 og pumpen 108 til tanken

15. Fortrinnsvis drives pumpen 108 via en motor 110 ved energitilførsel gjennom ledningen 112, enten kontinuerlig ved variable hastigheter ved-hjelp av.en variabel frekvens-motorkontroll 26 eller intermittent via optisk isolerte diskrete I/O-enheter 104. Generelt styres næringsmiddelstrøm-mens fastpunkt som en funksjon både av pH og DO.

Fordi hver av energitilførselsenhetene kontrolleres ved direkte digital kontroll av mikromaskinenheten 45, kan fastpunkt og verdiområdet over og under dette som kontrollbåndet, så vel som andre kontrollalgoritmekoeffisienter,

hver selektivt fikseres over et vidt område av verdier ved tastatur- og displayenheter, som eksemplifisert ved den lokale tastaturenhet 123 og den alfa-numeriske displayenhet 122. Alternativt kan de fikseres ved masterkontrollen 20 som arbeider gjennom lokale seriekommunikasjonsenheter

28. I et spesifikt tilfelle benytter f.eks. DO- og pH-kontrollene tilbakematingsalgoritmer ved bruk av bånd-

og proporsjonalitetskonstanter slik justert i oppsettet av hver fermenteringsgjennomkjøring. Slike verdier lagres i EPROM 47 og sammenlignes av mikromaskinen 45 med lagrede

digitale signaler i RAM 4 6 oppnådd ved en hvilken som helst form av analogsignal konvertert til digital form eller et hvilket som helst direkte digitalsignal gitt av en av målesondene. Tilsvarende aktiverer korrektive digitale signaler kraftbus 42 via kontrollen 41 for å transmittere nødvendige energisignaler for å kjøre slutteffektorenhetene 29, 32, 36 og 104 for å betjene ventiler, pumper, motorer, varmeelementer osv. for å tilveiebringe den nødvendige energiinngang ved digital eller analog bevegelse av en hvilken som helst elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk sluttkontroll.

Ut fra det foregående vil det være klart at foreliggende oppfinnelse tilveiebringer optimal bruk av sofistikert og kostbart måle- og kontrollutstyr, spesielt ADC-enheten 38 og analog/MUX-enheten 39 og den energiomdanning som tilveiebringes av aktivatorenhetene av slutteffektorkontrollen

48. Ved hierarkalsk kontroll av mikrocomputerenheten 10

i hvert fermentersystem av mikromaskinen 20, er det mulig å benytte rimelige enheter slik som Intel 8080, for å

kjøre hver lokale direkte digitalkontroll. Således involverer komplekse signaler sammenligning av inngangs- og energisignaler, avhengig av om fikserte eller progressivt endrede datamaskinalgoritmer kan dannes, programmeres og/eller lagres for operasjon av et hvilket som helst av et antall systemparametere eller variabler i et hvilket som helst av et antall lokale fermentersystemer. Slike algoritmer kan legges på enten felles eller helt uavhengig av hverandre til en hvilken som helst fermenter. Dette er viktig i fermenteringssystemer fordi veksten av mikroorganismer hyppig er uforutsigelig og generelt ikke-lineær under forskjellige deler av vekstsyklusen. I henhold til dette kan ifølge oppfinnelsen graden av kompleksitet for hvert individuelle kontrollsystem endres uten å påvirke andre kontrollparametere i den samme fermenter eller andre fermentere.

Ut fra det foregående vil det være klart at ved computer- implementert automatisk digitalkontroll av et fermentersystem, presenterer antallet fysikalske og kjemiske innganger og den uforutsigelige vekst av mikroorganismen meget komplekse problemer både når det gjelder betingelsesmålinger og slutt-ef f ektorkontroller . Til spesiell forskjell fra kjemiske prosesser eller enkle materialbehandlingsprosesser der kun få elementer må kontrolleres for å optimalisere driften av et system, krever fermenteringssystemer kontinuerlig kontroll av visse betingelser, slik som temperatur, oppløst oksygen og omrøring, men kun periodisk kontroll av slike betingelser som skum, pH-verdi eller næringsmiddeltilsetning.

Ifølge oppfinnelsen blir problemet med kontinuerlig overvåking og kontroll av temperatur, omrøring og oppvarming, så vel som andre oppgaver, sekvensielt undersøkt og aktivert på kontinuerlig gjentatt basis av mikroprosessoren 45. Slik informasjon transmitteres til og fra mikrodatamaskinen via inngangs/utgangsbus 42 som beskrevet ovenfor. Denner er relativt langsomtarbeidende i størrelsesorden 1 signalpuls pr. 1-100 millisekunder. Med slike pulsintervaller blir hele settet av oppgaver overvåket i løpet av fra 1-5 sekunder og korrektive signaler dannet. Ifølge eksekutivprogrammet blir videre det detekterte signal fra hver oppgave behandlet og korrektive signaler dannet kun når en programmert eller ekstern begivenhet inntrer eller et spesifikt tidsrom har passert. Ved opptreden av en slik begivenhet eller et tidsintervall utfører eksekutivprogrammet den egnede handling inntil neste gang det samme skjer. På denne måte blir alle punkter kontrollert av mikrodatamaskinen med direkte digital kontroll.

For å sikre at feil på krafttilførselen til mikrodatamaskinen ikke avbryter operasjonen av de kontinuerlig overvåkede arbeidsposter, f.eks. temperatur, omrøring og oppløst oksygen, blir en batterireserve anordnet med en egnet overvåkingstimer og et alarmsystem, slik som antydet ved blokken 120, for mating av energi til mikroprosessorkontrollsystemet 10 hvis konvensjonelle inngående energi går tapt. I tillegg kan det hierarkiske kontrollarrangement for hvert fermentersystem av kontrolldatamaskinen 20 og lokalkontroll 10 være slik at regulære sekvensielle signaler mates tilbake til enheten 20 av lokalenheten 10. Manglende slike signaler kan benyttes til å antyde feil i enheten 10 til sentralenheten 20. For å tilveiebringe et sikret arrangement i lokalkontrollen stenger overvåkingstimeren av energien til varmeelemen-tene, røreverks- og trinnmotorer hvis eksekutivprogrammet ikke danner en gjenstartpuls hvert 50. millisekund. Denne enhet tilveiebringer også energibatteristøtte for å sikre retensjon av fastpunktene, kontrollkoeffisientene og andre parametere i den lokale kontroll i tilfelle kraftsammenbrudd. Den aktiverer også industriovervåkeralarmen gjennom ledningen 114 og kontrollenheten 104.

For lokalovervåking er en strimmelskriver gjennom enheten

121 som har sin inngang fortrinnsvis forbundet med inngangs/- utgangsbusen 42. Strimmelskriveren drives av skrivemotoren 126 og rørledning 124.

I henhold til oppfinnelsen er intervensjon ved aktivering

av display og tastatur ved enhetene 122 og 123 gitt prioritet ved programmering av sekvensielle oppgaver kontrollert av eksekutivprogrammet som arbeider gjennom mikrocomputeren 45. På tilsvarende måte er seriekommunikasjonsoppgaver gitt prioritet ved eksekutivprogrammet i forhold til alle andre oppgaver.

For å bevirke riktig overføring mellom operatørinnførte verdier og slutteffektorer må alle slike innførte verdier ligge innenfor på forhånd bestemte grenser opprettet før hver kjøring. I henhold til dette blir innførte verdi først sammenlignet med et slikt på forhånd fastlagt område av verdier lagret i RAM 46 før slutteffektorpulsene dannes av mikroprosessoren 45 og transmittert av i/O-buskontrollen 41 til energipulsen 42.

Fig. 4 antyder den generelle form for kontroll som kan utøves med mikromaskinen eller det sentrale kontrollsystem 20 og det lokale eller mikrocomputerkontrollerte system 10. Fig. 5 er en skjematisk skisse over systemlogikken og implementering a slik logikk, slik det bedre er vist i fig. 6.

Mens kun få eksempler på oppfinnelsen er beskrevet i detalj, vil tallrike endringer være åpenbare for fagmannen på automa-tiske fermenteringssystemer ut fra de beskrevne utførelses-former. Alle modifikasjoner eller endringer som ligger innenfor kravenes ånd og ramme er ment å være dekket av disse.

Claims (8)

1. Fermenteringskontrollsystem, karakterisert ved at det omfatter:

   et antall individuelle satsfermenteringsprosess-direktedigital-kontroller,

   idet hver kontroll inkluderer et antall målekretser for bestemmelse av et antall fermenteringsprosessdriftsbetingelser,

   hvorved hver målekrets har minst en betingelsesdetektor,

   et antall slutteffektorkretser for kontrollering av hver energitilførsel som er nødvendig i variable mengder for å fortsette driften av fermenteringsprosessen, midler for omdanning av signalene fra hver av antallet målekretser til digitale pulser, midler for generering av digitale utgangssignaler for hver av antallet slutteffektorkretser som respons på signaler fra minst en av nevnte betingelses-detektorer avhengig av energiinngangen forbundet med den tilsvarende slutteffektor, midler for transmittering av digitalpulsene som er representative for nevnte inngang fra hver av målekretsene og digitalutgangssignalet til hver av nevnte slutteffektorkretsene på en tidsmultipleks-basis over en enkelt inngangs/utgangsbus, hvorved signalet signalet som transmitteres over nevnte enkle inngangs/utgangs-bus er tidssekvenskontrollert av en mikroprosessorbus inkludert mikroprosessordatalagringsanordninger, idet mikroprosessoranordningen er anordnet for å motta nevnte digitale målepulser og å danne de digitale utgangspulser i respons på programmerbare midler lagret i lagringsanordningen,

   og å danne en energikontrollinngang for hver av slutteffektorene i en mengde og i en grad som opprettholder kontinuerlig driftsbetingelsene for slutteffektoren på en kjent verdi som respons på det siste digitale utgangssignal som mottas av mikroprosessoranordningen; og

   en masterkontrollenhet som operativt er forbundet med mikro prosessorbusen for hver av antallet direkte digitalkontroller,

   hvorved masterkontrollenheten er operativ for å transmittere programdata for å initialisere og oppdatere betingelser i lagringsanordningen eller for å motta og transmittere digitale pulser for direkte digitalkontroll av enhver slutt-ef fektor i hver satsfermenteringskontroll.
2. 2.

   Fermenteringsprosesskontroll der reaksjonsprosessene gjennom-føres i et antall satsfermenteringsbeholdere som arbeider samtidig under varierende fysikalsk påvirkning og/eller metabolske trinn og hver av beholderne inkluderer et antall reaksjonsbetingelsesmålesystemer og et antall energiinngangs-slutteffektorer som kan kontrolleres som respons på måle-systemene, karakterisert ved :

   et antall separate direkte digitalprosesskontrollkretser for å regulere hver av et antall slutteffektorer for å opprettholde hver variabel energiinngang for hver fermenteringsprosess i hver av antall beholdere innen et på forhånd bestemt område av verdier,

   hvorved hver av kretsene inkluderer midler for detektering av analoge eller digitale signaler representative for minst en målt verdi og analoge eller digitale midler for kontrollering av energisignaler til en slutteffektor for å mate inngangsenergi til en av beholderne i en mengde og i en grad som opprettholder den målte verdi innen det på forhånd bestemte området, og midler for sekvensiell transmittering av signalene til og fra hver av kretsene over en felles inngangs/utgangsbus til en mikroprosessor over en mikroprosessorbus, idet mikroprosessoren kontrollerer slutteffektorene for å opprettholde de målte signaler innen nevnte område av verdier ved transmittering av digitalsignaler til en slutteffektorenergikontroll tilpasset til å generere et

   energisignal med en amplitude, fase og frekvens for å operere en valgt slutteffektordrivanordning som respons på minst et av de detekterte signaler forbundet dermed; og

   en felles minicomputer for uavhengig kontroll av områdemålte verdier for aktivering av energikontrolldigitalsignalene i hver av antallet fermenteringsbeholdere inkludert midler for å opprette et fastpunkt innen området av verdier og grensene for området over og under fastpunktet.
3. 3 .

   Fermenteringsprosesskontrollsystem ifølge krav 2,

   karakterisert ved at energisignalene transmitteres over nevnte felles inngangs/utgangsbus fra en energikilde via en signalkonverter for å kondisjonere hvert signal til det nødvendige elektriske signal for driv-anordningen for å operere hver av nevnte slutteffektorer.
4. 4 .

   Fremgangsmåte for å kontrollere et antall fermenteringsprosesser fra en sentral kontrollstasjon for optimal drift av hver av nevnte prosesser under hurtig varierende metabolske betingelser og varierende energiinngangsvirkning,

   karakterisert ved :

   ved nevnte sentrale stasjon å generere et digitalt kontroll-program inkludert tidsvariable fastpunkter og kontrollbåndverdier for en valgt fermenteringsprosess i hver av et

   antall fermenterbeholdere, idet hver beholder inkluderer et primært lokalt kontrollsystem for et antall energiinnganger for å opprettholde drift av den valgte fermenteringsprosess, transmittering og lagring av digitalkontrollprogrammet i en lokal direkte digitalprosesskontroll inkludert et

   masterur for sekvensiell og kontinuerlig sammenligning av et antall tidsvariable fastpunkter og kontrollbåndverdier med et tilsvarende antall målte prosessvariabler,

   gjentatt og periodisk prøvetaking av et antall målte prosessvariabler i fermenteringsprosessen, sammenligning av de målte variabler med nevnte lagrede fastpunkt og kontrollbåndverdiene, periodisk og gjentatte ganger å transmittere kontrollsignaler til en slutteffektorenergikontroll som respons på avvik for hver målte verdi fra de tidsvarierende lagrede verdier, og som respons på kontrollsignalene å variere inngangsenergien til slutteffektorene i en mengde og i en grad som opprettholder den målte verdi på nevnte tidsvarierende lagrede verdi, og

   periodisk å modifisere fastpunktet og kontrollbåndverdiene i sentralstasjonen i henhold til endringer i veksthastigheten for mikroorganismer som reproduseres ved fermenteringsprosessen, og transmittering av nevnte modifiserte verdier for å oppdatere det lokale direkte digitalprosesskontrollprogram i henhold til veksthastigheten.
5. 5.

   Satskulturfermenteringsprosess for dyrking av mikroorganismer der populasjonsdensiteten for mikroorganismene i en kultur-oppløsning vokser med varierende hastighet, idet hastighetene avhenger av et antall vekstbetingelser i oppløsningen inkludert temperatur, pH-verdi, oppløst oksygen, karbondioksyd-utvikling og kulturomrøringsgrader, karakterisert ved :

   sekvensielt og gjentatt å detektere minst en elektrisk mengde representativ for størrelsesorden av hver av nevnte vekstbetingelser i kulturoppløsningen,

   synkront og sekvensielt å sammenligne en digitalverdi for hver detekterte elektriske mengde over et område digitalverdier over og under en som representerer en på forhånd valgt tidsverdi for et fastpunkt for vekstbetingelsene,

   i respons på en forskjell i nevnte detekterte på forhånd valgte digitalverdi og nevnte tidsverdi for fastpunktet å generere et antall digitalsignaler tilsvarende retningen og graden av forskjellen, og sekvensielt å generere et

   energisignal for minst en slutteffektor som kontrollerer en inngangsmengde til kulturoppløsningen i henhold til nevnte antall digitalreferansesignaler for hver av de målte vekstbetingelser,

   idet energisignalene sekvensielt genereres i en grad vesentlig langsommere enn graden av repeterende detektering av de elektriske mengder, og å legge hvert av energisignalene på en valgt av effektorene for å snu vekstbetingelsene mot den på forhånd valgte tidsvariabel for fastpunktet.
6. 6 .

   Fermenteringskontrollsystem for automatisk å opprettholde veksten av mikroorganismer i et satskulturmedium med økende populasjon av mikroorganismene ved å opprettholde innholdet av oppløst oksygen i dyrkingsmediet på et på forhånd bestemt nivå, karakterisert ved kontinuerlig å detektere innholdet av oppløst oksygen i dyrkingsmediet og som en respons derpå å øke omrøringshastigheten i mediet til et på forhånd bestemt maksimum, så å øke strømmen av luft til en på forhånd bestemt maksimal strømningshastighet,

   så å øke oksygenstrømmen til mediet til en på forhånd maksimal strømningshastighet og så redusere luftstrømningshastigheten til en lavere, på forhånd bestemt verdi for å øke partialtryk-ket av oksygen i mediet og å opprettholde betingelsene for å fullføre fermenteringen i kulturen.
7. 7.

   Fermenteringskontrollprosess der reaksjonsprosessen gjennom-føres i en satsfermenteringsbeholder som inkluderer et

   antall reaksjonsbetingelsesmålesystemer og et antall energi-inngangs/slutteffektorer som er kontrollerbare som respons på veksten av mikroorganismene i beholderen, karakterisert ved :

   et antall separate direkte digitalprosesskontrollkretser for å regulere hver av nevnte antall slutteffektorer for å opprettholde hver variabel energiinngang til fermenteringsbeholderne innenfor et på forhånd bestemt verdiområde,

   idet hver av kretsene inkluderer midler for detektering og transmittering av elektriske signaler i digital form representative for den målte verdi av minst en reaksjons-betingelse og digitalsignalgenerings- og transmitterings-anordninger for kontroll av energisignalet til en slutteffektor for tilførsel av inngangsenergi til beholderen i en mengde og grad som opprettholder den målte verdi til innen det på forhånd bestemte området, og midler for sekvensielt å transmittere nevnte detekterte og genererte signaler til og fra hver av kretsene over en felles inngangs/utgangsbus og buskontrollanordninger til mikroprosessoranordninger over en mikroprosessorbus, idet mikroprosessoranordningene inkluderer digitalsignallagringsanordninger, digitalsignal-genereringsanordninger, prosessprogramlagringsanordninger,

   hvorved mikroprosessoranordningene kontrollerer slutteffektorene i henhold til forskjeller mellom de målte digitalsignaler og området av digitalverdier som er lagret i program-lagringsanordningene for transmittering av nevnte genererte digitalsignaler til en slutteffektorenergikontroll, hvorved buskontrollanordningen er tilpasset å generere et energisignal med en amplitude, fase og frekvens som driver en valgt slutteffektordrivanordning som respons på minst et

   av de detekterte digitalsignaler forbundet dermed; og

   midler for uavhengig kontroll av området av lagrede verdier i mikroprosessoranordningen for å generere nevnte energikon-trolldigitalsignaler for hver av antallet slutteffektorer inkludert midler for å etablere et fastpunkt innen nevnte område av verdier, og grensene for området over og under fastpunktet under drift av fermenteringsprosessen.
8. 8.

   Fermenteringskontrollprosess ifølge krav 7, k a r a k- terisert ved at nevnte uavhengige kontroll-anordninger direkte modifiserer det genererte energisignal som transmitteres over nevnte felles inngangs/utgangsbus fra en energikilde via en signalkonverter for å kondisjonere hvert signal til det nødvendige elektriske signal for driv-anordningene for å drive hver av slutteffektorene.