Der Respiratorische Quotient ist ein wichtiger Indikator zur Steuerung
von Fermentationsprozessen.
Ein neues Messverfahren zur hochpräzisen
Ermittlung des O2-Verbrauchs sowie der CO2-Entstehung sorgt für
Verhältnisse im Fermenter, die ein optimales Zellwachstum sicherstellen. |
Im Mittelpunkt stehen
Fermentationsprozesse, die in speziellen
Reaktoren ablaufen. Fermenter müssen gezielt
gesteuert werden, um ein optimales
Zellwachstum und damit eine
maximale Wirkstoffausbeute zu erzielen. Voraussetzung
dafür sind
zum einen detaillierte Kenntnisse
über den Fermentationsprozess
selbst. Zum anderen sind aber auch
konkrete Messgrößen entscheidend,
die es ermöglichen, den Prozess
ständig zu überwachen und in einen
automatischen Regelkreis einzubinden.
Anhand konkreter Messgrößen lassen
sich Fermentationsprozesse gezielt überwachen
Respiratorischer Quotient
(RQ) als Wachstumsindikator
Der Respiratorische Quotient (RQ) ist
eine solche Messgröße, die in der biologischen
Pharmazie als Indikator
für einen optimalen Zellstoffwechsel
eingesetzt wird.
Es handelt sich
dabei um das Verhältnis zwischen
der Kohlendioxidmenge (CO2), die
in einer bestimmten Zeit abgegeben
wird (Carbon dioxide emission
rate, CER), und der Sauerstoffmenge
(O2), die im selben Zeitraum
aus der Luft aufgenommen beziehungsweise
verbraucht wird (Oxygen
uptake rate, OUR).
Vereinfacht
ausgedrückt kann man sagen, dass
dieser Quotient ein Indiz für das
Wohlfühlverhalten der Mikroorganismen
im Fermenter ist.
Die aktuelle Standardmethode zur Steuerung der Fermentationsprozesse
Zur Ermittlung des aktuellen RQ
wird einfach die CO2- und O2-Konzentration
im Inneren des Fermenters
gemessen.
Das Problem liegt jedoch im Detail.
Die verwendeten Messgeräte
bilden normalerweise den kompletten
Messbereich von 0 bis 25 Prozent
ab.
Diese relativ große Messspanne
führt jedoch selbst bei präzisen
Messgeräten immer wieder zu
erheblichen Messfehlern.
Die Folge ist, dass
der Fermentationsprozess falsch
gesteuert wird.
Die Lösung wäre eine noch präzisere
Erfassung der O2-Konzentration
im Fermenter. Aber gerade dies ist
mit der bisher üblichen reinen Abgasmessung
kaum möglich.
Siemens hat für diese Problematik
eine Lösung entwickelt
Dabei
wird nicht einfach die Konzentration
der beiden Werte in der Abluft
gemessen, sondern auch die
Zuluft des Fermenters in die Berechnung
einbezogen. Mithilfe
einer physikalischen Differenzmessung
lassen sich dabei der tatsächliche
Sauerstoffverbrauch und der
beim Fermentationsprozess entstehende
CO2-Ausstoß sehr präzise ermitteln.
Das Analysegerät Siprocess
GA700 mit den Analysemodulen
Ultramat
7 und Oxymat 7
Intelligenter, präziser, zuverlässiger
Im Mittelpunkt der neuen Messtechnik
steht das Analysegerät
Siprocess
GA700
mit den Analysemodulen
Ultramat
7 und Oxymat 7.
Zur O2-
Messung mit dem Oxymat 7 wird dabei das Siemenseigene
paramagnetische Wechseldruckverfahren
eingesetzt. Die
IR-Technologie des Ultramat 7 ist derzeit das am
schnellsten arbeitende extraktive
CO2-Analyseverfahren, das selbst
bei kleinsten Messvolumina exakte
Ergebnisse liefert. Die Werte OUR
und CER können mit der neuen Methode
genauer bestimmt werden
und geben so den tatsächlichen
Stoffumsatz an.
Die Methode zeichnet sich durch
eine strikte Linearität aus
und erlaubt
eine O2-Messung in einem
minimalen
Messbereich von 0 bis 0,5 Prozent.
Diese kleine Messspanne führt zu
einer deutlich geringeren Messfehlertoleranz.
Das Wohlfühlverhalten der Mikroorganismen
ist also unter allen
Bedingungen sichergestellt und ein
maximales Zellwachstum gewährleistet. |