Prozesskontrolle in Bioreaktoren: Messtechnik für konstante Qualität

Die Biotechnologie ist auf stabile Prozesse angewiesen

In der industriellen Biotechnologie sind Bioreaktoren das Herzstück vieler Produktionsprozesse – von Enzymen und Impfstoffen bis hin zu Biopolymeren oder Zellkulturen. Entscheidend für die Effizienz und Qualität dieser Prozesse ist eine präzise Regelung zentraler Parameter wie Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffsättigung, Rührgeschwindigkeit – und vor allem Druck. Bereits geringfügige Abweichungen können die Produktqualität beeinträchtigen oder ganze Chargen unbrauchbar machen. Die Messtechnik spielt daher eine Schlüsselrolle bei der lückenlosen Prozessüberwachung und -regelung.

Drucküberwachung als kritischer Faktor

Ein stabiler Innendruck ist in Bioreaktoren aus mehreren Gründen essenziell:

• Sterilität und Produktsicherheit: Überdruck schützt das Reaktorsystem vor dem Eindringen von Luftkeimen oder Partikeln – eine Grundvoraussetzung für sterile Produktionsbedingungen.
• Gasaustauschkontrolle: Die präzise Dosierung und Zufuhr von Gasen wie Sauerstoff oder CO₂ ist druckabhängig und beeinflusst unmittelbar Zellwachstum und Produktbildung.
• Prozesssicherheit: Plötzliche Druckspitzen oder -abfälle deuten auf Leckagen, Blockaden oder Reaktionsanomalien hin – Frühindikatoren für Fehlfunktionen.

Zur zuverlässigen Überwachung dieser Druckverhältnisse werden meist mechanische oder elektronische Druckmessgeräte eingesetzt. Besonders bewährt haben sich Rohrfeder-Manometer oder Druckmessumformer mit mediengetrennten Druckmittlersystemen, da sie auch unter anspruchsvollen hygienischen Bedingungen präzise und stabil messen.

Herausforderungen in der Bioprozessmesstechnik

Die besonderen Anforderungen in biotechnologischen Anwendungen verlangen eine Messtechnik, die sowohl robust als auch hygienegerecht konstruiert ist. Dazu gehören:

• Reinigungsfähigkeit (CIP/SIP): Geräte müssen rückstandsfrei gereinigt und sterilisiert werden können – oft bei Temperaturen über 120 °C und hohem Druck.
• Materialverträglichkeit: Die verwendeten Werkstoffe dürfen weder den Prozess beeinträchtigen noch durch aggressive Medien (z. B. Reinigungsmittel, Zellkulturmedien) angegriffen werden.
• Totraumfreiheit: Für eine vollständige Reinigbarkeit darf die Messtechnik keine Hohlräume oder Spalten aufweisen, in denen sich Rückstände ablagern können

Gerade bei druckseitig sensiblen Prozessen in der Zellkultur- oder Fermentationssteuerung sind druckmittlergekoppelte Systeme sinnvoll. Sie trennen das Messorgan durch eine flexible Membran vom Prozessmedium und verhindern so Kontamination oder mechanische Schädigung des Messsystems.

Integration in automatisierte Prozessleitsysteme

Ein weiterer Aspekt: Die zunehmende Automatisierung biotechnologischer Produktionsprozesse verlangt nach nahtloser Einbindung der Messtechnik in digitale Leitsysteme. Moderne Druckmessgeräte sind daher mit standardisierten elektrischen Schnittstellen (z. B. 4–20 mA, IO-Link oder HART) ausgestattet. Das erlaubt eine kontinuierliche Erfassung, Auswertung und Dokumentation der Prozessdaten – ein wesentlicher Faktor für GMP-gerechte Chargenprotokolle und Audits.

Auch mechanische Druckanzeiger, wie sie bei der BMG Baumgart GmbH erhältlich sind, lassen sich durch elektrische Zusatzmodule (z. B. Grenzwertschalter, Signalgeber oder Sensorintegration) funktional erweitern. So lassen sich selbst klassische Anzeigeinstrumente effektiv in moderne Automatisierungsumgebungen integrieren.

Druckmesstechnik als Schlüssel zur Qualitätssicherung

Die Druckmesstechnik st in der Prozesskontrolle von Bioreaktoren mehr als nur ein Überwachungsinstrument. Sie ist ein zentrales Glied in der Kette der Qualitätssicherung – von der sterilen Prozessführung über die Einhaltung regulatorischer Anforderungen bis hin zur wirtschaftlichen Produktion.

Als erfahrener Anbieter bietet BMG Baumgart ein umfassendes Portfolio an robusten, hygienegerechten und präzisen Druckmesssystemen – ideal für den Einsatz in der Biotechnologie. Sprechen Sie uns an, wenn Sie Ihre Prozesse absichern und Ihre Produktion auf das nächste Qualitätsniveau heben möchten.