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原位在线红外光谱和显微图像检测生物发酵和结晶过程关键组分参数与实时调控优化

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-10-10 15:10:44

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 徐莹 | 2022-10-10 15:10:44

 已研制基于近红外光谱实时原位检测生物发酵过程关键参数如底物含量、产物浓度以及生物量等的在线分析方法,能适用于不同工况并且达到较好的实时测量准确性和可靠性; 开发了基于红外光谱实时检测结晶溶液浓度、晶体干燥过程颗粒脱水量的在线分析技术; 研发了原位显微成像实时分析晶体生长形态和尺寸分布的实时图像分析技术; 构建了基于实时检测数据的生物发酵、结晶、干燥过程的数据驱动智能调控优化方法和应用技术; 开发了批次生产过程控制系统设计方法与运行优化技术,可以显著提高批次生产过程晶体产品质量的一致性。

 同山东菱花集团合作研发在线红外光谱检测味精发酵过程关键参数和运行优化技术,对味精发酵过程产物谷氨酸含量、底物葡萄糖含量、以及生物酵母菌含量的测量准确率分别可达98%、95%、96%以上,显著提高期望平均尺寸2毫米的针状味精晶体产量20%以上; 同大连美罗制药集团合作研发其先进结晶工艺生产线,开展原位显微图像和在线红外光谱检测技术的应用测试和推广,构建实时结晶过程自动化控制系统,明显缩短结晶生产周期,实现年产量增产1.5倍以上,荣获2019年大连市专利一等奖; 有关研究成果荣获2021年中国自动化大会最优学术论文奖、2022年第11届IEEE数据驱动控制与学习系统会议最优张贴论文奖、2021年中国过程控制会议张贴论文奖、2016年工业生物过程优化与控制研讨会论文一等奖等; 应邀在2020年亚洲结晶工程会议做大会报告,在国内外重要学术会议上作特邀报告3次,包括2022年第11届中国工业结晶科学与工程技术高端研讨会、2021年第五届中国系统科学大会、2020年中国自动化大会等。

上述突破性新技术和自主研制原位在线检测仪器,可应用于生物发酵工程、结晶工程、制药工程、精细化工等行业生产过程关键参数实时检测与系统调控优化。

团队负责人刘涛教授是大连理工大学控制科学与工程学院工业过程控制方向的学术带头人,国家青年千人计划学者,担任先进控制技术研究所所长、教育部重点实验室“工业装备智能控制与优化”副主任,已组建一支面向生物发酵和化工过程参数检测、动态特性建模、过程控制与运行优化的科研创新团队,包括教授3人,副教授/副研究员4人,讲师/工程师3人,博士后4人,在读博士、硕士研究生40余名。自主研发生物发酵、结晶、干燥过程实时检测与监控优化实验平台、原位显微成像检测分析仪器等,在生物发酵、制药结晶、精细化工、冶金、能源电力等行业取得成功应用。团队先后承担国家自然科学基金重点项目、联合基金项目、面上项目、青年基金项目等10余项,完成国家“863计划”项目课题、科技部重点研发计划项目课题、以及辽宁省科技攻关项目等20余项。发表学术论文200余篇,申请发明专利30余项。研究成果荣获2018年教育部自然科学二等奖、2017年中国自动化学会自然科学二等奖、辽宁省自然科学成果论文一等奖3项,多次荣获国内外学术会议优秀论文奖。

同山东菱花集团合作研发在线红外光谱检测味精发酵过程关键参数和运行优化技术,对味精发酵过程产物谷氨酸含量、底物葡萄糖含量、以及生物酵母菌含量的测量准确率分别可达98%、95%、96%以上,显著提高期望平均尺寸2毫米的针状味精晶体产量20%以上;

同大连美罗制药集团合作研发其先进结晶工艺生产线,开展原位显微图像和在线红外光谱检测技术的应用测试和推广,构建实时结晶过程自动化控制系统,明显缩短结晶生产周期,实现年产量增产1.5倍以上,荣获2019年大连市专利一等奖。

技术转让可以技术合作、合作开发、技术入股等灵活的方式。资金需求可以根据具体研发项目友好协商确定。成果转化目标是提升合作机构和生产企业的有关技术水平和生产效益。