Inline, online, atline: Prozessanalytik an der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung

25. März 2014

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Prozessanalytik an der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung

Im Labor: Dr. Michael Maiwald, Leiter des Fachbereichs Prozessanalytik an der BAM. Bild: © Adlershof Special

Im Labor: Dr. Michael Maiwald, Leiter des Fachbereichs Prozessanalytik an der BAM. Bild: © Adlershof Special

Ab und zu zieht auch Michael Maiwald noch seinen Kittel über und legt im Labor Hand an. Zum Beispiel am Online-Kernspinresonanz-Spektrometer. Dessen Genauigkeit und Fähigkeit, die Konzentration von Substanzen in Flüssigkeiten absolut zu messen, ohne Referenzproben, machen es für den Leiter des Fachbereichs Prozessanalytik an der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zu einem besonders wertvollen Messgerät. Es kann selbst als Referenz genutzt werden – für die Entwicklung von Messgeräten für die Prozessanalytik.

Ob Hefen in Bioreaktoren Zucker in Impfstoffe umwandeln oder in der chemischen Industrie aus verschiedenen Gasen und Flüssigkeiten Kunststoffe entstehen – die genaue Kenntnis über die ablaufenden Prozesse oder die Reinheit und Zusammensetzung von Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten spielt eine immer wichtigere Rolle. „Im internationalen Wettbewerb müssen wir zusehen, dass wir die Produkte in genau der erforderlichen Qualität und mit größtmöglicher Effizienz herstellen“, betont Maiwald. Seiner vorsichtigen Schätzung nach erlaube sich die Prozessindustrie heute noch bis zu 30 Prozent Verschnitt.

Genaue Prozessüberwachung

Außerdem werden Rohstoffe knapper und wertvoller. Um Fehlproduktionen im Prozessverlauf frühzeitig entgegensteuern zu können, sollen die Prozesse in all ihren Schritten genauer überwacht werden. „Grundsätzlich ist die Messtechnik dafür vorhanden“, sagt Maiwald. Besonders geeignet sind optische Verfahren, die zerstörungsfrei arbeiten und keine Probenaufbereitung erfordern. Ausgehend von kompakten Laboranlagen müssen diese Verfahren für die Anforderungen in der Produktion fit gemacht werden. Dort nämlich soll möglichst niemand mehr im Kittel daneben stehen. Die Messungen, eventuelle Probenentnahmen, die Datenauswertung – alles soll automatisch ablaufen. Und die Technik muss so robust sein, dass sie auch unter harten Produktionsbedingungen wie Hitze, Druck oder mechanischer Belastung funktioniert.

Automatisierte Entscheidungsdaten

Bei Prozessen, die in Reaktoren ablaufen, muss es möglich werden, Daten aus verschiedenen räumlichen Zonen zu sammeln. „Außerdem brauchen wir Ergebnisse in Echtzeit, und zwar Ergebnisse, die nicht nur Messdaten sind, sondern Entscheidungsdaten, die in die Steuerung der Prozesse zurückgespeist werden können“, betont Maiwald. Das alles ist keine ganz leichte Aufgabe.

Technologieroadmap für Prozesssensoren

Gerade die chemischen und pharmazeutischen Industrien arbeiten oft noch mit Prozessen, die über viele Jahrzehnte eingefahren sind. Da setzen sich Änderungen nur langsam durch. Sowohl in technischer Hinsicht als auch auf der politischen Ebene kann und will Maiwald mit seiner Gruppe Prozessanalytik an der BAM einiges bewegen. Man liefert Referenzverfahren und entwickelt beispielsweise das Kernspinresonanz-Spektrometer mit seiner hohen Messgenauigkeit in Richtung Analytik von Gasen weiter. Und der Chemiker engagiert sich zusammen mit Industrieanwendern und Geräteentwicklern bei der Ausarbeitung einer Roadmap, die die Prozessanalytik als Kernstück einer Industrie 4.0 begreift. Hierbei geht der Trend zu vernetzten Produktionsanlagen mit intelligenten Produkten, die sowohl ihre Historie als auch alternative Wege zum Zielzustand kennen. Das bereitet den Weg für die individualisierte Produktion etwa von Medikamenten für einzelne Patienten. Da ist es besonders wichtig, dass die Qualitätskontrolle des Endprodukts bereits im Prozess gewährleistet ist.

Von Uta Deffke für Adlershof Special

www.bam.de

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