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Fachberichte - Gasanalytik


Gasanalytik - Fachberichte

Rubriken: Gasanalytik - Flüssigkeitsanalytik - Physikalische Parameter - Kontrolltechnologie
Ein umfassendes Spektrum an Produkten und Systemen zur Prozess- und Qualitätsoptimierung
- Gasanalysatoren für Stand alone- und Systemlösungen - Prozess-Gas-Chromatographen.

 

Damit sich Bakterien wohlfühlen

- Mithilfe einer physikalischen Differenzmessung zwischen der Fermenter-Zu- und Abluft lassen sich der tatsächliche O2- Verbrauch und der entstehende CO2-Ausstoß sehr präzise ermitteln -


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.


  
   Zum vollständigen Artikel

 Quelle : Das Magazin für die Prozessindustrie 02.2016 - Artikel Damit sich Bakterien wohlfühlen, S.30

 

 

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