DE112013006218T5 - Verfahren zur Herstellung von organischem Stoff, Aufzeichnungsverfahren des Herstellungsverfahrens für organischen Stoff und Aufzeichnungsvorrichtung des Herstellungsverfahrens für organischen Stoff - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von organischem Stoff, Aufzeichnungsverfahren des Herstellungsverfahrens für organischen Stoff und Aufzeichnungsvorrichtung des Herstellungsverfahrens für organischen Stoff Download PDF

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Hiroshi Suganuma
Miyoko Fujimoto
Akinori Kimura
Yoko Igarashi
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Abstract

Ein Produktionsverfahren für organischem Stoff gemäß dieser Erfindung, worin der Produktionsprozessstatus besser aufgezeichnet werden kann, umfasst einen ersten Schritt zum Erwerben eines Absorbanzspektrums eines Messobjektes, worin die Menge an Ausgangsmaterial oder gewünschtem Produkt mit dem Fortschritt eines Produktionsverfahrens variiert, durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis einer Breitbandlichtbestrahlung des Messobjektes, einen zweiten Schritt zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Eigenschaften des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum indikativ sind, und einen dritten Schritt zum Steuern des Produktionsverfahrens auf der Basis der zwei oder mehreren Merkmalswerte.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für organischen Stoff, ein Aufzeichnungsverfahren für die Herstellung von organischem Stoff und einen Prozessmonitor für organischen Stoff.
  • HINTERGRUND
  • Als Verfahren zum Aufzeichnen eines Verfahrens bei der Erzeugung eines Produktes, umfassend organischen Stoff durch Fermentation oder Zellkultur beschreibt die japanische ungeprüfte Patentannmelde-Veröffentlichung 5-273124 ein Verfahren zum Messen einer Azidität von fermentierter Milch durch Bestrahlung der fermentierten Milch mit Breitbandlicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 700 bis 1200 nm. Die internationale Veröffentlichung WO 2007/052716 beschreibt eine Anlage, die ein Zellbild mit einer CCD-Kamera erwirbt, den Kulturstatus vom Bild bestimmt und einen Kulturvorgang durchführt. Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 2008-76409 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen einer Transplantabilität von Härte oder Elastizitätsinformation eines kultivierten Gewebes, gemessen mit einem Oszillator. Die ungeprüfte japanische Anmelde-Veröffentlichung 2010-81823 beschreibt eine Anlage, die den Kulturstatus auf der Basis der Zellgröße steuert, bestimmt von einem Zellbild, aufgenommen mit einer Kamera. Der Status des Herstellungsverfahrens eines Messobjektes konnte nicht ausreichend durch Verwendung dieser Verfahren des Standes der Technik erkannt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Es ist ein Problem dieser Erfindung, ein Produktionsverfahren für organischen Stoff, ein Verfahren zum Aufzeichnen des Verfahren für organischen Stoff und eine Aufzeichnungsvorrichtung für das Verfahren für organischen Stoff anzugeben, die den Produktionsverfahrensstatus angemessener erkennen können.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Hierfür wird ein Verfahren zur Erzeugung eines gewünschten Produktes, umfassend organischen Stoff, aus einem Ausgangsmaterial angegeben, das (1) einen ersten Schritt zum Erwerben eines Absorbanzspektrums eines Messobjektes, worin die Menge des Ausgangsmaterials oder des gewünschten Produktes mit dem Fortschritt eines Produktionsverfahrens variiert, durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis einer Breitbandlichtbestrahlung des Messobjektes, (2) einen zweiten Schritt zum Extrahieren von zwei von mehreren Merkmalwerten, die für die Charakteristiken des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum indikativ sind, und (3) einen dritten Schritt umfasst, zum Steuern des Produktionsverfahrens auf der Basis der zwei oder mehreren Merkmalswerte.
  • In einem Produktionsverfahren für organischen Stoff gemäß dieser Erfindung kann das Produktionsverfahren eine Mikroorganismusfermentation, Kultur von Tierzellen, Pflanzenzellen oder Mikroorganismus oder eine chemische Reaktion sein. In dem ersten Schritt kann das Absorbanzspektrum des Messobjektes mehrere Male intermittierend erworben werden. In dem zweiten Schritt kann eine Änderung bei den zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Charakteristiken des Messobjektes indikativ sind, bestimmt werden von den Absorbanzspektren, die im ersten Schritt erworben werden. Im dritten Schritt kann das Produktionsverfahren auf der Basis der Änderung bei den Merkmalswerten, bestimmt im zweiten Schritt, gesteuert werden. Im zweiten Schritt können die Merkmalswerte von einem zweiten Derivat des Absorbanzspektrums extrahiert werden oder die Merkmalswerte können durch Multivarianzanalyse des Absorbanzspektrums extrahiert werden. Das Breitbandlicht beinhaltet bevorzugt Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 1000 bis 2500 nm.
  • Ein anderer Aspekt dieser Erfindung gibt ein Verfahrens-Aufzeichnungsverfahren für organischen Stoff an, das den Fortschritt eines Produktionsverfahrens bei der Produktion eines gewünschten Produktes, umfassend organischen Stoff, aus einem Ausgangsmaterial aufzeichnet. Das Verfahrens-Aufzeichnungsverfahren umfasst (1) einen ersten Schritt zum Erwerben eines Absorbanzspektrums eines Messobjektes, worin die Menge des Ausgangsmaterials oder des gewünschten Produktes mit dem Fortschritt des Produktionsverfahrens variiert, durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis einer Breitbandlichtbestrahlung des Messobjektes, und (2) einen zweiten Schritt zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Eigenschaften des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum indikativ sind.
  • Ein anderer Aspekt dieser Erfindung gibt einen Verfahrensmonitor für organischen Stoff an, der den Fortschritt eines Produktionsverfahrens bei der Produktion eines gewünschten Produktes, umfassend organischen Stoff, aus einem Ausgangsmaterial aufzeichnet. Der Prozessmonitor enthält eine Lichtquelleneinheit zum Emittieren von Breitbandlicht zu einem Messobjekt, worin die Menge an Ausgangsmaterial oder dem gewünschten Produkt mit dem Fortschritt des Produktionsverfahrens variiert, eine Erwerbungseinheit zum Erwerben eines Absorbanzspektrums des Messobjektes durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis der Lichtbestrahlung von der Lichtquelleneinheit und eine Analyseeinheit zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Eigenschaften des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum, erworben durch die Erwerbungseinheit, indikativ sind.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Entsprechend dieser Erfindung werden zwei oder mehrere Merkmalswerte, die für die Eigenschaften des Messobjektes indikativ sind, von dem Absorbanzspektrum des Messobjektes, das von der Breitbandlichtbestrahlung resultiert, extrahiert. Der Produktionsprozessstatus kann mehr präzise von den Merkmalswerten erkannt werden. Der organische Stoff kann effizienter durch Durchführen der Produktionssteuerung, wie Parameter-Management auf der Basis des genau erkannten Produktionsprozessstatus erzeugt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Prozessmonitors für organischen Stoff gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
  • 2 ist ein Diagramm von zweiten Derivaten von Absorbanzspektren, gemessen mit einem Prozessmonitor für organischen Stoff gemäß dieser Erfindung.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der gesamten Zuckerkonzentration und dem minimalen zweiten Derivat eines Absorbanzspektrums bei einer Wellenlänge von ungefähr 1200 nm zeigt.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der Ethanolkonzentration und dem minimalen zweiten Derivat eines Absorbanzspektrums einer Wellenlänge von ungefähr 1700 nm zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm der Konzentration von Ethanol und Zucker in einer fermentierten Flüssigkeit als Funktion der Zeit.
  • 6 ist ein Diagramm der zweiten Derivate von Absorbanzspektren für Proben, worin das Verhältnis von Glukoselösung zu Kulturmedium vermieden ist.
  • BESCHREIBUNG VON MERKMALEN
  • Merkmale dieser Erfindung werden detailliert unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht eines Prozessmonitors 100 für organischen Stoff gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Der Prozessmonitor 100 für organische Stoffe umfasst eine Lichtquelleneinheit 1, einen NIR-Spektralsensor 2 (Erwerbungseinheit) und eine Analyseeinheit 3. Ein Behälter 4 ist Teil einer Anlage zur Erzeugung eines gewünschten Produktes aus einem Ausgangsmaterial. Eine Zelle 5 und ein Rohr 6 sind Mechanismen, die mit dem Behälter 4 verbunden sind, um ein Messobjekt von dem Behälter 4 für die Messung mit dem Prozessmonitor 100 für organischen Stoff zu transferieren.
  • Der Prozessmonitor 100 für organischen Stoff wird verwendet zum Aufzeichnen des Fortschrittes eines Produktionsverfahrens in einem Produktionsverfahren für organischen Stoff, durch das ein gewünschtes Produkt aus einem Ausgangsmaterial in dem Herstellungsverfahren erzeugt werden kann. Das gewünschte Produkt ist ein organischer Stoff. Das Produktionsverfahren kann eine Mikroorganismusfermentation, Kultur aus Tierzellen, Pflanzenzellen oder ein Mikroorganismus (Bakterium oder Hefe) oder eine chemische Reaktion sein.
  • Der Prozessmonitor 100 für organischen Stoff hat eine Funktion zum Aufzeichnen des Fortschrittes eines Produktionsverfahrens durch Bewertung einer Komponente eines Objektes, worin die Menge des Ausgangsmaterials oder des gewünschten Produktes mit dem Fortschritt des Produktionsverfahrens variiert. Wenn das Produktionsverfahren eine Mikroorganismusfermentation ist, wird mit dem Fortschritt des Produktionsverfahrens ein Ausgangsmaterial-Kohlenhydrat in ein gewünschtes Produkt (z. B. einen Alkohol) zersetzt. Somit ist das Messobjekt eine Mischung aus dem Ausgangsmaterial und dem gewünschten Produkt. Wenn das Produktionsverfahren eine Kultur von Tierzellen, Pflanzenzellen oder ein Mikroorganismus (Bakterium oder Hefe) ist, verbrauchen mit Fortschritt des Produktionsverfahrens die Zellen oder Mikroorganismen einen Nährstoff in einem Kulturmedium. Somit ist das Messobjekt das Kulturmedium, das den Nährstoff enthält. Wenn das Produktionsverfahren eine chemische Reaktion ist, vermindert sich mit Fortschreiten des Produktionsverfahrens eine unreagierte Substanz, und ein Reaktionsprodukt erhöht sich. Somit ist das Messobjekt die unreagierte Substanz und das Reaktionsprodukt.
  • Die Lichtquelleneinheit 1 emittiert Breitbandlicht. Licht, das von der Lichtquelleneinheit 1 emittiert ist, umfasst Licht mit einer Wellenlängenbande im Bereich von 1000 bis 2500 nm. Licht L, emittiert von der Lichtquelleneinheit 1, wird durch eine optisch-transparente Zelle 5, umfassend ein Messobjekt, transmittiert und durch den NIR-Spektralsensor 2 empfangen. In dem NIR-Spektralsensor 2 wird das Licht L von dem Messobjekt in die spektralen Komponenten getrennt und die transmittierte Lichtintensität für jede Wellenlänge wird gemessen, unter Erhalt eines Absorbanzspektrums oder Transmissionsspektrums. Die Information bezüglich des Absorbanzspektrums oder Transmissionsspektrums wird von dem NIR-Spektralsensor 2 zu der Analyseeinheit 3 transmittiert. Obwohl Licht, das durch das Messobjekt transmittiert wird, durch den NIR-Spektralsensor 2 in diesem Ausführungsbeispiel empfangen wird, kann reflektiertes Licht von dem Messobjekt empfangen werden, unter Erwerb eines Reflexionsspektrums.
  • In dem Behälter 4 tritt ein Produktionsverfahren, d. h. Fermentation, Kultur oder eine chemische Reaktion auf, und ein Ausgangsmaterial und ein gewünschtes Produkt werden vermischt. Ein Teil des Inhaltes des Behälters 4 wird zu der Zelle 5 durch das Rohr 6 transferiert und von der Zelle 5 zum Behälter 4 zurückgeführt. Diese Struktur kann auf eine Weise modifiziert werden, die von dem Produktionsverfahren, das mit dem Prozessmonitor 100 für organischen Stoff aufgezeichnet wird, abhängt.
  • Die Analyseeinheit 3 analysiert das Absorbanzspektrum, das von dem NIR-Spektralsensor 2 transmittiert ist, und extrahiert zwei oder mehrere Merkmalswerte, die für die Eigenschaften des Messobjektes indikativ sind. Die Merkmalswerte, die extrahiert werden sollen, umfassen die Menge der Komponenten, was das Aufzeichnen des Fortschrittes des Produktionsverfahrens von dem Ausgangsmaterial zu dem gewünschten Produkt ermöglicht, wie das Verhältnis des Ausgangsmaterials zu dem gewünschten Produkt, die Menge des Reaktionsinhibitors und des pH-Wertes. Die Merkmalswerte können durch ein Verfahren zum Verwenden eines zweiten Derivates des Absorbanzspektrums, durch ein Transformationsverfahren mit Standard-Normalvariable des Absorbanzspektrums oder durch ein multivariables Analysenverfahren des Absorbanzspektrums extrahiert werden. Das Absorbanzspektrum kann einer statistischen Behandlung unterworfen werden, um die Merkmalswerte zu extrahieren.
  • Die Merkmalswerte, die somit von dem Absorbanzspektrum extrahiert sind, können verwendet werden, zum Abschätzen der Konzentration einer Messobjektkomponente in der Mischung auf der Basis einer bestimmten Beziehung zwischen der Konzentration der Messobjektkomponente und der Merkmalswerte des Absorbanzspektrums. Die Merkmalswerte können ebenfalls verwendet werden zum Bestimmen, ob das Produktionsverfahren ein bestimmtes Niveau erreicht, durch Bewerten, ob die Merkmalswerte eine bestimmte Schwelle übersteigen. Alternativ können die Merkmalswerte von jedem Absorbanzspektrum, das intermittierend mit dem Prozessmonitor 100 für organischen Stoff erworben ist, extrahiert werden und der Fortschritt des Produktionsverfahrens kann von Variationen bei den Merkmalswerten im Verlaufe der Zeit aufgezeichnet werden.
  • Die Merkmalswerte, erhalten mit dem Prozessmonitor 100 für organischen Stoff, können zum Steuern des Produktionsverfahrens verwendet werden. Ein Produktionsverfahren für organischen Stoff zum Erzeugen von organischem Stoff mit dem Prozessmonitor 100 für organischen Stoff umfasst einen ersten Schritt zum Erwerben eines Absorbanzspektrums eines Messobjektes durch Aufnahme von transmittiertem Licht von dem Messobjekt durch den NIR-Spektralsensor 2 als Ergebnis der Bestrahlung des Messobjektes mit Breitbandlicht, emittiert von der Lichtquelleneinheit 1, einen zweiten Schritt zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten von dem Absorbanzspektrum, erworben in dem ersten Schritt in der Analyseeinheit 3, und einen dritten Schritt zum Steuern des Produktionsverfahrens auf der Basis der Merkmalswerte, die im zweiten Schritt extrahiert sind. In dem dritten Schritt können beispielsweise die Merkmalswerte zum Steuern der Temperatur oder Feuchtigkeit des Behälters 4 verwendet werden. Somit kann das gewünschte Produkt effizienter bei dem Produktionsverfahren durch Steuern des Produktionsverfahrens auf der Basis der Merkmalswerte erzeugt werden.
  • Ein Prozessaufzeichnungsverfahren für organischen Stoff unter Verwendung des Prozessmonitors 100 für organischen Stoff wird unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.
  • BEISPIEL 1
  • Anwendung für ein Mikroorganismusfermentationsverfahren
  • Die gesamte Zuckerkonzentration und die Ethanolkonzentration eines Messobjektes, das eine Bioethanol-fermentierte Flüssigkeit simulierte, wurden als Merkmalswerte unter Verwendung des Prozessmonitors 100 für organischen Stoff gemessen. Bei diesem Beispiel war das Messobjekt eine Mischung aus Zucker (Glukose + Xylose), Ethanol und Wasser. Während die gesamte Zuckerkonzentration und die Ethanolkonzentration bei 20 Gew.-% insgesamt gehalten wurden, wurde deren Verhältnis geändert (von der gesamten Zuckerkonzentration 20 Gew.-% + Ethanolkonzentration 0 Gew.-% zu der Zuckerkonzentration 0 Gew.-% + Ethanolkonzentration 20 Gew.-%). Ein Absorbanzspektrum bei einer nahen Infrarot-Wellenlänge in dem Bereich von 1150 bis 1750 nm wurde für jedes Messobjekt unter Verwendung des Prozessmonitors 100 für organischen Stoff erworben.
  • 2 ist ein Diagramm von zweiten Derivaten der Absorbanzspektren, die somit gemessen waren. Die Peaks bei Wellenlängen von ungefähr 1200 und 1700 nm (minimale zweite Derivate der Absorbanz) variierten mit Änderungen der gesamten Zuckerkonzentration und der Ethanolkonzentration.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der gesamten Zuckerkonzentration und dem minimalen zweiten Derivat bei einer Wellenlänge von ungefähr 1200 nm zeigt. 4 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der Ethanolkonzentration und dem minimalen zweiten Derivat bei einer Wellenlänge von ungefähr 1700 nm zeigt. Diese Peaks mit den Wellenlängen der minimalen zweiten Derivate werden Zucker und Ethanol zugeschrieben. Somit können die zweiten Derivate der Absorbanz bei einer Wellenlängenbande, umfassend ungefähr 1200 und 1700 nm, verwendet werden, zum gleichzeitigen Messen der beiden Merkmalswerte der gesamten Zuckerkonzentration und der Ethanolkonzentration des wässrigen Bioethanols.
  • Die Konzentrationen des Ausgangsmaterials und des gewünschten Produktes in der fermentierten Flüssigkeit können in realer Zeit durch intermittierendes Erwerben des Absorbanzspektrums des Messobjektes während des Fortschrittes des Produktionsverfahrens gemessen werden, wobei eine Steuerung der Bioethanol-Fermentations-Prozessparameter ermöglicht wird. Bei der Bioethanolfermentation können Prozessparameter wie Fermentationstemperatur und Feuchtigkeit unter Bezugnahme auf die gemessenen Zucker- und Ethanolkonzentrationen gesteuert werden, wodurch eine effiziente Fermentationsumgebung erzielt wird. 5 ist ein Diagramm der Konzentrationen von Ethanol und Zucker in der fermentierten Lösung als Funktion der Zeit. Die Konzentration einer Komponente in der Bioethanol-fermentierten Flüssigkeit wird bei bestimmten Intervallen gemessen. Die Beobachtung von Änderungen in der Konzentration ermöglicht die Steuerung des Fermentationsprozesses gemäß dem Fortschritt des Fermentationsprozesses.
  • BEISPIEL 2
  • Anwendung für Kulturprozess
  • Die Steuerung von Variationen bei der Menge von Glukose in einem Kulturmedium zur Verwendung in einer Tierzellkultur wird unten beschrieben. In einem Produktionsverfahren für organischen Stoff unter Verwendung von Tierzellen, Pflanzenzellen oder einem Mikroorganismus wird eine gewünschte Substanz im Allgemeinen nach einer bestimmten Kulturperiode gesammelt. Bei diesem Produktionsverfahren hängt die Ausbeute einer Targetsubstanz von der Steuerung einer angemessenen Menge an Nährstoff in dem Kulturmedium, das als Nährstoffquelle für die Zellen oder den Mikroorganismus dient, ab. Beispielsweise verbrauchen Tierzellen im Allgemeinen Zucker als Energiequelle, und die Kultur von Tierzellen vermindert den Zuckergehalt des Kulturmediums. Somit muss der Zuckergehalt des Kulturmediums angemessen gesteuert werden.
  • Eine bestimmte Menge an Glukoselösung wurde zu einem Kulturmedium zur Herstellung eines Messobjektes gegeben. Das Absorbanzspektrum wurde mit dem Prozessmonitor 100 für organischen Stoff gemessen. Fünf Mischungen wurden hergestellt: Mischungen aus Kulturmedium und Glukoselösung (Kulturmedium:Glukoselösung = 1:1, 1:3 und 1:4), Kulturmedium alleine und Glukoselösung alleine. Die Absorbanzspektren der fünf Mischungen wurden gemessen. 6 zeigt die Ergebnisse (zweite Derivate der Absorbanzspektren).
  • Die Peakwerte der Spektren bei einer Wellenlänge von ungefähr 2100 nm variierten mit der Menge an zugegebener Glukoselösung (Konzentration der Glukoselösung im Kulturmedium). Diese Peakwellenlänge ist charakteristisch für Glukose. Somit kann das Kulturverfahren gesteuert werden durch Korrelieren der Peakwerte bei einer Wellenlänge von ungefähr 2100 nm mit der Konzentration an Glukose im Kulturmedium. Gleichermaßen kann die Korrelation zwischen der Konzentration einer Komponente oder eines Produktes, erzeugt durch Zellen in einem anderen Kulturmedium und das entsprechende Spektrum verwendet werden, zum Anwenden der Produktionsprozessaufzeichnung für verschiedene Ausgangsmaterialien und gewünschte Produkte. Obwohl ein Merkmalswert (Glukosekonzentration) oben beschrieben worden ist, kann ein anderer Merkmalswert (beispielsweise die Konzentration eines Produktes, erzeugt durch Zellen, die mit der Zellzahl variiert) gleichzeitig zur Verbesserung der Evaluation gemessen werden.
  • BEISPIEL 3
  • Anwendung für ein chemisches Reaktionsverfahren
  • Die Anwendung für ein Poly(milchsäure)-Produktionsverfahren wird unten beschrieben. Polymilchsäure) wird durch Dehydratisierungs-Kondensation der Milchsäure als Ausgangsmaterial erzeugt, verursacht beispielsweise durch Erwärmen. Poly(milchsäure), gebildet durch Kondensation, kann durch Parameter wie OH-Wert, Wassergehalt und Kristallinitätsgrad charakterisiert werden. Diese Parameter können gleichzeitig von einem Absorbanzspektrum bestimmt werden, das durch Bestrahlen von Poly(milchsäure) mit Breitbandlicht gemessen wird.
  • Beispielsweise werden der OH-Wert und der Wassergehalt gleichzeitig wie unten beschrieben bestimmt. Der OH-Wert kann mit dem Vibrationspeakwert der OH-Gruppe in der Milchsäurestruktur und der Wassergehalt mit dem Vibrationspeakwert der OH-Gruppe von Wasser korreliert werden. Bei dem Licht-Wellenlängenband, verwendet in einem Prozessaufzeichnungsverfahren für organischen Stoff gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wird der Vibrationspeak der OH-Gruppe in der Milchsäurestruktur von dem Vibrationspeak der OH-Gruppe von Wasser unterschieden. Somit können diese Peaks verwendet werden zum Extrahieren von Merkmalswerten, und hierdurch können der OH-Wert und der Wassergehalt gleichzeitig und individuell bestimmt werden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Produktionsverfahren für organischen Stoff unter Verwendung eines Absorbanzspektrums aufgezeichnet, gemessen durch Bestrahlen eines Messobjektes mit Breitbandlicht. Somit können Merkmalswerte in einer realen Zeit und in einem Nicht-Kontakt und auf nicht-invasive Weise in der Kondensationsumgebung erhalten werden. Merkmalswerte, erhalten durch das Prozess-Aufzeichnungsverfahren für organischen Stoff, können für die Prozesssteuerung wie Optimierung von Erwärmungsbedingungen in einer Kondensationsreaktion verwendet werden.
  • Obwohl die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben wurden, soll diese Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt sein und verschiedene Modifizierungen können darin gemacht werden. Obwohl zwei Merkmalswerte in den Ausführungsbeispielen bestimmt wurden, können beispielsweise drei oder mehrere Merkmalswerte bestimmt werden. Drei oder mehrere Merkmalswerte ermöglichen die Erkennung des Produktionsprozessstatus mit einem höheren Genauigkeitsgrad.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Diese Erfindung kann für ein Produktionsverfahren für organischen Stoff angewandt werden, wobei Mikroorganismusfermentation, Kultur von Tierzellen, Pflanzenzellen oder ein Mikroorganismus oder eine chemische Reaktion, ein Prozessaufzeichnungsverfahren zur Verwendung in dem Produktionsverfahren für organischen Stoff und eine Prozessaufzeichnungsanlage verwendet werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Erzeugung eines gewünschten Produktes, umfassend organischen Stoff aus einem Ausgangsmaterial, umfassend einen ersten Schritt zum Erwerben eines Absorbanzspektrums eines Messobjektes, worin die Menge des Ausgangsmaterials oder des gewünschten Produktes mit Fortschritt eines Produktionsverfahrens variiert, durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis einer Breitbandlichtbestrahlung des Messobjektes, einen zweiten Schritt zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Eigenschaften des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum indikativ sind, und einen dritten Schritt zum Steuern des Produktionsverfahrens auf der Basis von zwei oder mehreren Merkmalswerten.
  2. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin das Produktionsverfahren eine Mikroorganismusfermentation ist.
  3. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin das Produktionsverfahren eine Kultur von Tierzellen, Pflanzenzellen oder Mikroorganismus ist.
  4. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin das Produktionsverfahren eine chemische Reaktion ist.
  5. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin das Absorbanzspektrum des Objektes intermittierend mehrere Male in dem ersten Schritt erworben wird, eine Änderung der zwei oder mehreren Merkmalswerte, die für die Eigenschaften des Messobjekts indikativ sind, von den Absorbanzspektren im zweiten Schritt bestimmt wird und das Produktionsverfahren auf der Basis der Änderung in den beiden oder mehreren Merkmalswerten im dritten Schritt gesteuert wird.
  6. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin die Merkmalswerte von einem zweiten Derivat des Absorbanzspektrums im zweiten Schritt extrahiert werden.
  7. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin die Merkmalswerte durch eine multivariable Analyse des Absorbanzspektrums im zweiten Schritt extrahiert werden.
  8. Verfahren zur Erzeugung von organischem Stoff nach Anspruch 1, worin das Breitbandlicht Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 1000 bis 2500 nm enthält.
  9. Prozessaufzeichnungsverfahren für organischen Stoff, das den Fortschritt eines Produktsverfahrens bei der Produktion eines gewünschten Produktes, umfassend organische Stoffe, aus einem Ausgangsmaterial aufzeichnet, umfassend einen ersten Schritt zum Erwerben eines Absorbanzspektrums eines Messobjektes, worin die Menge des Ausgangsmaterials oder des gewünschten Produktes mit dem Fortschritt des Produktionsverfahrens variiert, durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis einer Breitbandlichtbestrahlung des Messobjektes, und einen zweiten Schritt zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Eigenschaften des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum indikativ sind.
  10. Prozessmonitor für organischen Stoff, der den Fortschritt eines Produktionsprozesses bei der Produktion eines gewünschten Produktes, umfassend organischen Stoff, aus einem Ausgangsmaterial aufzeichnet, umfassend eine Lichtquelleneinheit zum Emittieren von Breitbandlicht zu einem Messobjekt, worin die Menge des Ausgangsmaterials oder des gewünschten Produktes mit dem Fortschritt des Produktionsverfahrens variiert, eine Erwerbungseinheit zum Erwerben eines Absorbanzspektrums des Messobjektes durch Empfangen von transmittiertem Licht oder diffusem reflektiertem Licht von dem Messobjekt als Ergebnis der Lichtbestrahlung von der Lichtquelleneinheit, und eine Analyseeinheit zum Extrahieren von zwei oder mehreren Merkmalswerten, die für die Eigenschaft des Messobjektes von dem Absorbanzspektrum indikativ sind.
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