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ACHEMA 2012-Trendbericht Prozessanalysetechnik

Der Weg zur wissensbasierten Produktion

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Der Trend, nicht nur die chemische Reaktion selbst, sondern auch vorgelagerte und nachfolgende Prozesse messtechnisch zu begleiten, wird sich in den kommenden Jahren noch verstärken. Besonders befördert wird das durch den zunehmenden Einsatz von biobasierten, nachwachsenden Rohstoffen mit stärkeren natürlichen Qualitätsschwankungen. Immer mehr wird deshalb der chemische Prozess auch prozessanalytisch "ganzheitlich" betrachtet.

Prozessfähigkeit mit Luft nach oben

Zudem müssen Techniken der repräsentativen Probenahme und adäquaten Probenvorbereitung für die Prozessanalytik dringend weiterentwickelt werden. Die Messdaten moderner prozessanalytischer Techniken werden auch immer mehr unmittelbar für die Prozesssteuerung verwendet.

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Angesichts strengerer staatlicher Emissionsauflagen, eines umweltorientierten Selbstverständnisses der chemischen Industrie und immer weiter steigender Qualitätsansprüche an die Produkte sind Verbesserungen in der Spuren- und Ultraspurenanalytik nötig. Während Laborverfahren schon gut etabliert sind und auch ständig verbessert werden, ist deren Prozessfähigkeit meist noch rudimentär.

Miniatusierte Messtechnik ist gefragt

Die weitere Entwicklung modularer Reaktoren und flexibler Reaktoren im Kleinmaßstab erfordert auch eine entsprechende miniaturisierte Messtechnik. Fortschritte der Sensortechnik sowohl im biotechnologischen Bereich als auch in der Umweltanalytik oder aus der Medizintechnik können hier Einzug in die chemische Industrie halten.

Im traditionell eher synthetisch und verfahrenstechnisch dominierten Umfeld der chemischen Produktion setzen sich mehr und mehr chemometrische Verfahren der Datenanalyse durch. Soft-Sensoren werden eingesetzt, um online den Verlauf einer aktuellen Reaktion mit historischen Daten zu vergleichen, die Endeigenschaften des Reaktionsproduktes vorherzusagen und selbst einzelne anwendungstechnische Eigenschaften abzuschätzen.

Pharmaindustrie: von re-aktiv zu pro-aktiv

In der sogenannten PAT-Initiative der US-amerikanischen FDA und in der Richtlinie Q8 der Harmonisierungsbehörde ICH (The International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use,) wurde bereits 2004 ein möglicher Weg beschrieben, ständige Produktionsverbesserungen innerhalb eines "Design Space" (= zulässiger Bereich von kritischen Parametern) ohne Änderungsmeldung zuzulassen, um ein möglichst gutes und sicheres Produkt hervorzubringen. Darin wird nicht der Prozess validiert, sondern die Messverfahren, die den Design Space auf wissenschaftlicher Grundlage abstecken.

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