Industrielle Prozesse müssen heute eine hohe Produktequalität garantieren und gleichzeitig eine effiziente Produktion sicherstellen. Aus diesem Grund werden kritische Prozessgrössen in Echtzeit überwacht und geregelt. In biotechnologischen Verfahren ist die Prozessführung oft besonders anspruchsvoll. Hier leisten Sensoren und andere prozessanalytische Methoden einen äusserst wichtigen Beitrag an eine wirtschaftliche und sichere Produktion. An der BioTech 2014 wurde dieses Thema aus unterschiedlichen Perspektiven beleuchtet: Hersteller von Sensoren und analytischen Lösungen, Forschende aus Universitäten sowie Anwender in der Prozessindustrie diskutierten ihre Ideen und Visionen zur Mess- und Sensortechnik.

Anwendungen in Bioprozessen

Wichtige Prozessparameter wie der pH-Wert oder die Sauerstoffsättigung lassen sich in Bioprozessen zwar in den meisten Fällen relativ problemlos messen – interessante Messgrössen wie etwa die Vitalität der Zellen oder die Konzentration eines produzierten Proteins können damit aber bestenfalls indirekt bestimmt werden. Mehrere Beiträge zeigten auf, dass mit den geeigneten analytischen Methoden (z.B. optische Spektroskopie im nahen Infrarot oder Impedanzspektroskopie) ein besseres Prozessverständnis möglich ist. Dazu sind allerdings oft aufwändige rechnerische Verfahren erforderlich, etwa aus der multivarianten Statistik.

Online-Analytik in Einweg-Bioreaktoren

In den letzten Jahren haben neue biotechnologische Verfahren, wie beispielsweise die Produktion in Einweg-Bioreaktoren, an Bedeutung gewonnen. Damit ändern sich die Anforderungen an die Mess- und Sensortechnik; gleichzeitig eröffnen sich aber auch neue Perspektiven. Eine zukunftsweisende Technologie könnten hier zum Beispiel RFID (Radiofrequenz-Identifikation)-Systeme darstellen, die für wenige Rappen erhältlich sind. Kombiniert mit der entsprechenden Messtechnik, lassen sich damit in Einweg-Bioreaktoren wichtige Parameter wie Temperatur, pH-Wert und Leitfähigkeit drahtlos messen.

Innovationen in der pH-Messtechnik

Die Überwachung und Regelung des pH-Werts ist in Bioprozessen von zentraler Bedeutung. Entsprechend engagiert wurde darum über die pH-Messtechnik diskutiert. Neben den konventionellen Glaselektroden wurden optische Sensoren sowie elektrochemische, „kalibrationsfreie“ Messsysteme vorgestellt, die kurz vor der Markteinführung stehen. Es wird sich zeigen, wie schnell sich diese neuen Technologien durchsetzen – die Sensorhersteller stehen hier im Spannungsfeld zwischen Innovation und der Zurückhaltung der Anwender, in validierten Prozessen neue Messtechniken einzuführen.

Zusätzliche Informationen

www.biotech2014.ch.

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Fachlicher Kontakt

Caspar Demuth, Leiter Fachstelle für Mess- und Sensortechnik, Institut für Biotechnologie (IBT), 
ZHAW, Wädenswil, Tel. 058 934 57 63, E-Mail caspar.demuth@zhaw.ch

Medienstelle

Cornelia Sidler, Kommunikation ZHAW-Departement Life Sciences und Facility Management, Wädenswil, Tel. 058 934 53 66, E-Mail cornelia.sidler@zhaw.ch