連云港校企聯(lián)合研發(fā)打破國外技術壟斷 讓微生物高性能液態(tài)發(fā)酵設備“國產(chǎn)”

【連網(wǎng)】（記者 周瑩 通訊員 宋玉冰）很多人都喜歡吃菌菇，因為其營養(yǎng)價值高。然而由于技術問題，這小小菌菇發(fā)酵設備的主動權卻長期掌握在國外公司手中。日前，記者從連云港市科技局獲悉，由江蘇海洋大學宋永獻研發(fā)團隊與連云港興菇生物科技有限公司、江蘇大學等單位完成的項目“微生物液態(tài)發(fā)酵過程關鍵參量軟測量及其智能測控裝備研發(fā)”，破解了這個困擾菌菇行業(yè)發(fā)展的難題，實現(xiàn)了該項技術國產(chǎn)化，并獲得了江蘇省科學技術獎。

▲微生物高性能液態(tài)發(fā)酵設備

據(jù)了解，為打破國外公司在高性能液態(tài)發(fā)酵裝備的壟斷地位，提升國內(nèi)液態(tài)發(fā)酵裝備的競爭力，江蘇海洋大學聯(lián)合國內(nèi)液態(tài)發(fā)酵裝備制造骨干企業(yè)，在國家、省和市等計劃課題的資助下，聯(lián)合開展高性能液態(tài)發(fā)酵裝備關鍵技術難題攻關，主攻關鍵技術的自主創(chuàng)新，形成具有自主知識產(chǎn)權的高性能、產(chǎn)品化液態(tài)發(fā)酵裝備，以此填補高性能液態(tài)深層發(fā)酵裝備的國內(nèi)空白，促進國內(nèi)液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的科技進步。

這個國產(chǎn)的發(fā)酵設備有哪些創(chuàng)新點呢？該研發(fā)團隊負責人宋永獻介紹，“我們在研發(fā)的過程中，以液態(tài)發(fā)酵裝備結構優(yōu)化設計、關鍵參量軟測量、動態(tài)解耦控制以及智能測控裝置研發(fā)為切入點，在微生物液態(tài)發(fā)酵裝備關鍵技術上開展相關研究，基于微生物液態(tài)發(fā)酵過程工藝特性和計算流體動力學CFD方法，優(yōu)化設計液態(tài)發(fā)酵裝備的主要組件，大幅提升液態(tài)發(fā)酵裝備的自動化水平與發(fā)酵效率。”

▲微生物高性能液態(tài)發(fā)酵設備反應釜

與此同時，他們的研究突破液態(tài)發(fā)酵過程關鍵參量難以在線實時測量的瓶頸技術難題，實現(xiàn)關鍵過程參量的在線實時準確預估。并針對微生物液態(tài)發(fā)酵過程的非線性、強耦合特性，研究提出液態(tài)發(fā)酵過程非線性解耦閉環(huán)控制方法與技術，實現(xiàn)關鍵參量的動態(tài)實時調(diào)控和智能補料控制；以菌體濃度、基質(zhì)濃度、產(chǎn)物濃度等關鍵參量的軟測量與非線性解耦控制算法為核心，設計開發(fā)了上下位機協(xié)同運行數(shù)字化測控系統(tǒng)，實現(xiàn)液態(tài)發(fā)酵過程的高可靠、智能化控制。此外，針對微生物液態(tài)發(fā)酵裝備測控系統(tǒng)可靠性和安全性問題，提出一種非線性網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障診斷方法，大大提高對液態(tài)發(fā)酵過程網(wǎng)絡系統(tǒng)故障敏感度，而且對外部擾動及數(shù)據(jù)丟包具有更強魯棒性，能很好完成對模型不確定液態(tài)發(fā)酵過程控制系統(tǒng)的相關故障診斷工作。

目前，該項目申請發(fā)明專利20件，授權18件。項目成果在鎮(zhèn)江日泰生物工程設備有限公司等單位得到廣泛推廣應用。宋永獻表示，他們的研究成果使得液態(tài)發(fā)酵周期較國內(nèi)同類裝備平均縮短8%，效率平均提高12%以上，產(chǎn)物濃度（單位體積菌種數(shù)量或收得率）平均提高15%左右。  

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