I、Funktionsprinzip
Basierend auf dem Raman-Streueffekt wird mittels einer speziellen Sonde ein monochromatischer Laser auf das Fermentationsbrühe-System gerichtet. Anhand der einzigartigen „molekularen Fingerabdrücke“, die durch die inelastische Streuung von Molekülen entstehen, werden die Eigenschaften verschiedener Substanzen im System präzise identifiziert.
Die Sonde erfasst die Streusignale und überträgt sie an das spektroskopische Analysegerät. Ein spezieller Detektor zeichnet die Spektralinformationen auf, die mithilfe professioneller Algorithmenmodelle in Konzentrationsdaten wichtiger Substanzen während des Fermentationsprozesses umgewandelt werden, sodass eine Echtzeit-Auswertung erfolgt.
Es wird ein online geschlossenes Regelkreissystem aufgebaut. Echtzeitdaten werden an das Leitsystem übermittelt, wodurch wichtige Parameter wie die Fütterung, Temperatur, pH-Wert und Rührung im Fermentationsprozess geregelt werden. Dadurch wird eine präzise und intelligente Steuerung des Fermentationsprozesses erreicht.
II、Systemkomponenten (speziell für Fermentation)
Optische Sonde: Aus hygienischem Edelstahl gefertigt, beständig gegen hohe Temperaturen, Drücke, Säuren und Laugen, dampfsterilisierbar. Sie wird direkt in den Fermenter oder die Förderleitung eingebaut und ermöglicht eine in-situ-Überwachung ohne Probenahme.
Laserlichtquelle: Verwendung eines Lasers im nahen Infrarotbereich, der Fluoreszenzstörungen biologischer Proben wirksam reduziert, sich an hochtrübe Fermentationsbrühe anpasst und die Stabilität der Signalerfassung gewährleistet.
Spektrometer-Analysegerät: Hochauflösendes und hochempfindliches Design mit schneller Scanning-Fähigkeit zur effizienten Erfassung und Verarbeitung von Spektralsignalen.
Spezielle Software：
- Zeigt in Echtzeit die Konzentrationsverläufe mehrerer Komponenten während der Fermentation an und stellt dynamische Schlüsselgrößen wie Substrate, Produkte und Biomasse anschaulich dar.
- Enthält branchenspezifische Quantifizierungsmodelle für die Fermentation, unterstützt benutzerdefinierte Modellierung und automatische Kalibrierung und passt sich verschiedenen Fermentationsprozessen an.
- Verfügt über Datenspeicherung und Alarmfunktionen bei Anomalien, kann nahtlos an bestehende Fermentationssteuerungssysteme angeschlossen werden und ermöglicht eine integrierte Steuerung.
Schutz und Schnittstellen: Explosionsgeschützte und korrosionsbeständige Gehäusekonstruktion mit allgemeinen industriellen Schnittstellen, kompatibel mit Fermentationsanlagen verschiedener Ausführungen und geeignet für den Einbau in unterschiedlichen Fermentationsumgebungen.
III、Kernanwendungen in der Fermentationsindustrie
1. Echtzeit-Überwachung wichtiger Parameter (vollständige Abdeckung)
Umfasst die Überwachung der Konzentration von Nährstoffen wie Kohlenstoff- und Stickstoffquellen, die Bestimmung von Produkten und Nebenprodukten, die Erfassung des Biomassenzustands (Dichte, Biomasse, Stoffwechselaktivität) sowie die Echtzeit-Kontrolle von Prozessgrößen wie Fermentationsgeschwindigkeit und Endpunkt.
2. Typische Anwendungsbereiche
- Labor- und Pilotphase: Schnelle Erstellung von Fermentationskinetikmodellen, Optimierung von Fütterungsstrategien, Verkürzung der Prozessentwicklungszeit und Steigerung der Forschungseffizienz.
- Großproduktion: Durchgängige Online-Qualitätskontrolle, wirksame Vermeidung von Chargenschwankungen und Sicherstellung der Stabilität von Ausbeute und Produktreinheit.
- Spezielle Fermentationsverfahren: Geeignet für photosynthetische Fermentation, Hochdichtefermentation, kontinuierliche Fermentation, zellfreie Synthese und weitere spezielle Verfahren mit maßgeschneiderten Überwachungslösungen.
- Anomaliewarnung: Echtzeiterkennung von Störungen wie Kontamination, Substratmangel oder ungewöhnlicher Anreicherung von Nebenprodukten mit rechtzeitiger Alarmierung, um Chargenverluste und Produktionskosten zu senken.
