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미생물 배양 공정 최적화 및 실시간 공정 추정 연구

Microbial Cultivation Optimization and Real-Time Soft-Sensing

연구 내용

기체 전달과 배양 조건을 제어하고, DO 및 신호 기반으로 biomass·PHB를 추정하는 공정 최적화 연구

호기성 배양에서 산소 공급과 기체 교환이 생산성에 미치는 영향을 개선하기 위해, 셰이크 플라스크용 가스 공급 장치로 working volume 증가 시에도 지수성장을 유지할 수 있는 조건을 구현합니다. 또한 DO와 base addition 관련 신호를 이용하여 methanotrophic culture의 biomass 및 poly(3-hydroxybutyrate)를 실시간으로 추정하는 soft-sensing 전략을 적용합니다. 공정 데이터 기반 제어 가능성을 확보함으로써 CO 발효 전략을 포함한 운영 최적화 및 스케일업 설계에 활용합니다.

관련 연구 성과

관련 논문

3편

관련 특허

0건

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기 연구는 실험실 규모에서 산소 및 기체 전달이 제한되는 문제를 파악하고, 셰이크 배양에서 효율적인 가스 공급이 세포 성장과 생산성에 미치는 영향을 검증하는 데 집중되었습니다. 이후에는 고정된 측정만으로는 신속한 운영 제어가 어렵다는 점을 고려하여, dissolved oxygen 및 염기/첨가 신호를 입력으로 하는 실시간 추정(soft-sensing) 기법을 도입하였습니다. 최근에는 CO 기반 연속 공정에서 고농도 생산을 목표로 하는 전략을 포함하여, 기체 전달과 공정 운전 조건을 함께 최적화하는 방향으로 연구를 확장하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • 실시간 soft-sensing 기반 운영제어
  • DO 기반 biomass 추정 알고리즘
  • base addition 신호 활용 제어전략
  • 산소 공급 장치 설계
  • 셰이크 배양 스케일업 가이드라인
  • 기체-액체 교환 성능평가 체계
  • 연속발효 운전 최적화
  • 고생산 공정 운전 데이터셋
  • 배양 조건 자동 보정 로직
  • 공정 설계·모사 기반 시험 시스템

관련 논문

구분

제목

1

Gas supply apparatus using rotational motion of shaking incubator for flask culture of aerobic microorganisms

2

Soft-sensing strategy for real-time biomass and poly(3-hydroxybutyrate) estimation in methanotrophic cultures using dissolved oxygen and base addition signals

3

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1

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2

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3

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