In der Lebensmittelindustrie und in der Biotechnik spielen neben den hygienischen Anforderungen unter anderem auch die richtigen pH- und Sauerstoffmesswerte eine bedeutende Rolle. Nur so können gute, qualitativ hochwertige und sichere Produkte hergestellt werden. Ist dies nicht der Fall, dürfen Lebensmittel nicht in den Umlauf gelangen. In der Biotechnik können schlechte Prozessbedingungen bis zum Zelltod führen. Für die Verantwortlichen bedeutet dies in beiden Fällen viel Ärger, hohe Kosten und im schlimmsten Fall sogar den Verlust der Reputation. Aus diesem Grund ist es für eine effiziente Produktion entscheidend, dass Messwerte zuverlässig, schnell, einfach und flexibel von den Mitarbeitern abgerufen werden können. Je nach Einsatzgebiet handelt es sich dabei im Idealfall um webbasierte Anwendungen und Lösungen, die eine schnelle und intuitive Bedienung ermöglichen.
Intelligenz steckt im Kopf
Dieser zukunftsweisenden Entwicklung folgend, hat Hamilton Bonaduz intelligente Arc-Sensoren auf den Markt gebracht, die kommunizieren können. Damit vereinfacht das Unternehmen die Kommunikation zwischen den Sensoren, den Nutzern und dem Prozessleitsystem. Arc-Sensoren, die ohne externe Transmitter auskommen, sind für die Messung des pH-Wertes, des gelösten Sauerstoffs, der Leitfähigkeit sowie des Oxidations-Reduktions-Potentials verfügbar. Zur Nutzung des optionalen Arc Bluetooth Pakets sind ein Wireless-Adapter, ein Smartphone oder Tablet sowie ein passender Sensor notwendig. Je nach Anwendungsgebiet sind zwei verschiedene Wireless Adapter verfügbar: Der Arc Wi 1G Adapter BT bietet via Bluetooth 4.0 eine drahtlose Kommunikation zwischen den Arc Sensoren und mobilen Geräten sowie eine 1:1 Kompatibilität mit existierenden Installationen. Alle analogen und digitalen Signale werden so parallel übertragen. Der Arc Wi 2G Adapter BT hingegen erlaubt nicht nur eine drahtlose Kommunikation, sondern erleichtert auch die analoge Anbindung an das Prozessleitsystem, indem gleich zwei stabile 4 bis 20##mA Signale zur Verfügung gestellt werden und eine galvanische Trennung integriert ist. Beide Adapter verfügen über farbige LEDs, sodass am Sensor selbst und auf dem mobilen Gerät der aktuelle Sensorstatus, mögliche Fehler und Warnungen unmittelbar erkannt werden. Alle Daten werden mit Hilfe der ArcAir App, die sowohl für Android als auch für iOS heruntergeladen werden kann, ausgelesen. Mit der App können bis zu 31 Sensoren gleichzeitig verwaltet werden, was zu erheblichen Zeiteinsparungen ohne Qualitätsverluste führt. Für den Kunden bieten die Flexibilität sowie die Unempfindlichkeit einer drahtlosen Kommunikation in den häufig rauen Prozessumgebungen einen Vorteil.
Erfassung der Messergebnisse
Auch die beiden Sensoren Incyte (Lebendzelldichte) und Dencytee (Gesamtzelldichte) unterstützen die Arc-Technik. Dadurch ist die Aufzeichnung der Zelldichte, des pH-Wertes sowie des gelösten Sauerstoffs in einer einzigen Datei und unabhängig vom Prozessleitsystem möglich. Die direkte Echtzeitmessung der lebenden gesamten Zelldichte bietet tiefergehende Analysemöglichkeiten der verfügbaren Daten. Aktuelle Informationen, die vorher nicht erfasst wurden, finden durch die Sensoren direkt Beachtung, wodurch die Messung der gesamten Zelldichte eine zuverlässige Methode zur Bestimmung des Zellwachstums darstellt. Die Messung sowohl von lebenden als auch von toten Zellen erfolgt im nahen Infrarot-Bereich, wodurch eine Unempfindlichkeit gegenüber Farbveränderungen des Mediums besteht. Die bedeutendsten Informationen werden während der Wachstums- und der stationären Phase der Zellen gewonnen. Die on-line Messung ermöglicht es, dass Prozessabweichungen direkt erkannt und schnelle Anpassungen vorgenommen werden können. Den Zeitpunkt des einsetzenden Zelltodes zu detektieren ist bei ausschließlicher Betrachtung der Gesamtzelldichte jedoch schwierig. Das Monitoring der lebenden Zelldichte gewährt hier nützlichere Erkenntnisse, da Veränderungen sofort detektiert und die nächsten Schritte durchgeführt werden können. So werden die Kultivierungsbedingungen verbessert und die Ausbeute gesteigert. Der Incyte Sensor arbeitet mit Hilfe einer dielektrischen Spektroskopie und bestimmt so lebende Zellen in der Suspension. Das Messverfahren ist unempfindlich gegenüber Medienwechseln, Mikrocarriern, abgestorbenen Zellen und Zellfragmenten. Zeitgleich bietet die Lösung einen Echtzeit-Zugriff auf Informationen, die zuvor nur mit zeitaufwändigen off-line-Stichproben gewonnen wurden. Aufgrund der Erhöhung der Datenverfügbarkeit sind nicht nur ein besseres Verständnis der Verfahren, sondern auch eine bessere Qualität sowie ein höherer Ertrag erreichbar.
Digitale pH-Sensoren
Mit der Polilyte-Plus-Familie ist laut Hersteller eine zuverlässige digitale pH-Messung für nahezu jeden Industriebereich möglich. Polilyte Plus H besitzt eine chemische Beständigkeit und eignet sich für Abwasser-, Zucker- und Farbstoffanwendungen. Teilwässrige Medien sowie organische Lösungsmittel stellen für den Sensor kein Problem dar. Für nachgeschaltete Biopharma-Prozesse, bei denen geringe Messwertverschiebungen wichtig sind, ist Polilyte Plus HB eine Lösung. Gleichfalls können Herausforderungen durch CIP- und SIP-Zyklen oder die Autoklavierung bewältigt und eine schnelle Regeneration der pH Glaselektrode sowie eine schnelle Ansprechzeit sichergestellt werden. Die Variante Polilyte Plus HF bietet sich für Medien mit niedrigen Temperaturen, Mikroelektronik- sowie Abwasserapplikationen an. Die HF Version hat einen geringen Glaswiderstand und hält Fluorwasserstoffsäure stand. Polilyte Plus PHI ist für Anwendungen in nachgeschalteten Biopharma-Prozessen, bei Zellstoffen, Papier sowie Farbstoffen ideal, denn der Sensor mit PHI Glas wird durch CIP- und SIP-Zyklen, Autoklavierungen oder chemischen Reaktionen nicht beeinträchtigt. In allen Polilyte Plus Sensoren ist der langzeitstabile Referenzelektrolyt Polisolve Plus, der einen entscheidenden Teil zur Langlebigkeit der pH-Sensoren beiträgt, verbaut. Welches pH Glas empfehlenswert ist, hängt vom Einsatzgebiet ab. Die Anwender können zwischen unterschiedlichen elektrischen Anschlüssen und Sensorlängen wählen. Verschiedene, integrierte Temperatursensoren stellen die Kompatibilität mit allen gängigen Transmittern sicher.
