Kosten- und Leistungsdruck fordern kreative Lösungen bei der Prozessanalytik

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Status quo und Trends in der Großchemie

In der Industrie begleitet Analytik den gesamten Prozess, angefangen von der Forschung über die Entwicklung bis hin zur Produktion. Des Weiteren findet man die Analytik bei Überwachungsaufgaben, z. B. in der Umweltanalytik, bei Behörden etc. sowie im Bereich des Handels zur Bestimmung des Wertes einer Ware.

In der Großchemie ist die Prozessanalytik während der Produktion weitgehend etabliert. Hier hat sie die Aufgaben der Qualitätssicherung und der Gewährleistung der Sicherheit der Anlagen übernommen. Durch neue Technologien und zunehmende Flexibilität zieht die Prozessanalytik heute immer mehr in die Technikumslabore ein und wird in noch weit stärkerem Maße bei der Verfahrensentwicklung und zur weiteren Optimierung von Kosten- und Energie- sowie Rohstoffeffizienz eingesetzt werden.

Status quo und Trends in der Pharmaindustrie und für Feinchemikalien

Die Pharmaindustrie stellt einen Sonderfall dar. Die Wirkstoffproduktionsmengen sind in vielen Fällen klein verglichen mit der Großchemie, die Qualitätsanforderungen sind jedoch besonders hoch und der regulatorische Druck zur Sicherung der Qualität bei gleichzeitiger Forderung der Politik nach niedrigeren Kosten ist enorm. Daher ist die Pharmaindustrie in einer Vorreiterrolle beim Einsatz hochflexibler Ansätze der Prozessanalytik.

Für die pharmatypischen Batch-Verfahren werden Ansätze entwickelt, die auch bei vielen anderen kundenspezifischen Produkten zur Steuerung von Kosten und Qualität eingesetzt werden können. Neben den verfahrenstechnischen Labors der Großindustrie profitiert vor allem die Fein- und Spezialchemikalienindustrie von den Entwicklungen in der Pharmaindustrie.

Status quo und Trends in der Biotechnologie

In der Biotechnologie sind spezielle Lösungen gefragt. Mit der verstärkten Einführung biotechnologischer Verfahren hat man auch erkannt, welche Bioprozessgrößen die Prozesseffizienz maßgeblich bestimmen. Aber es geht nicht nur ums Messen: grundsätzlich muss die Lösung konkreter Aufgabenstellungen in den Vordergrund rücken. Das fordert ein aktuelles Positionspapier des DECHEMA-Arbeitsausschusses „Messen und Regeln in der Biotechnologie“. Folgende Aufgaben leiten sich daraus ab und sind eng miteinander verflochten:

• Bereitstellung neuartiger Sensorsysteme und industrietauglicher etablierter Sensoren mit dem Schwerpunkt auf Nicht-Invasivität, Realzeitberücksichtigung, Modularität und vor allem Einfachheit.
• Prozessanalyse zum Abgleich und der Abbildung von Prozess- und Messinformationen
• Berücksichtigung einer lösungsorientierten Produkt- und Prozessanbindung unter dem „Quality by design“-Aspekt und einer vollautomatisierten Prozessführung
• Abstimmung mit der IT-Infrastruktur inklusive Gerätetechnik, Wartung, Service, Autonomie, Sicherheit und Bedienung.

Noch gibt es vielfältigen Handlungs- und Entwicklungsbedarf bei der Bereitstellung von Sensoren zur Messung

• des Hygiene- und Reinigungszustandes,
• wichtiger Leitgrößen des Metaboloms, Proteoms oder Transkriptoms,
• der Cell-Wellness,
• der Identifizierung von Mikroorganismen,
• der Konzentrationsmessung innerhalb von Texturen,
• der Morphologie von Biostruktuen etc.

Bei den Messprinzipien und -Techniken stehen in der Biotechnologie besonders folgende Verfahren im Blickpunkt: die IR-, NIR-, Fluoreszenz-, Impedanz-, Massen- und Raman-Spektroskopie. Optische Fasertechnik, Verfahren wie Immunoassays, Biosensoren (Chips), Elektrophorese, Softwaresensoren (virtuelle Sensoren) und Kalorimetrie sind in der Entwicklung. Aber auch die Technologie der vermeintlich trivialen Messtechnik wie pH ist in permanenter Weiterentwicklung begriffen.

Status quo und Trends klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU)

KMU sind typischer Weise Unternehmen, die sich mit sehr spezifischen Kundenanforderungen in Nischenmärkten mit besonders hoher Wertschöpfung beschäftigen. Häufig sind bei diesen Produkten auch die absoluten Kosten des Produktes so hoch, dass Produktionsfehler zu erheblichen Gewinneinbußen führen können. Flexibilität in der Produktion und Forderung nach höchster Qualität und Produktionszuverlässigkeit bei Produkten, die für den Kunden maßgeschneidert sind, sind das Markenzeichen der klein- und mittelständischen Unternehmen. Nur die Prozessanalytik erlaubt die Steuerung der Produktion bis hin zur molekularen Ebene. Entscheidend ist dabei, dass so individuelle Kundenwünsche befriedigt werden können.

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