Ohne Prozessanalytik keine Prozessoptimierung: Anwender wünschen sich schon lange einen breiteren Einsatz in der Praxis, wie es auch die NAMUR-Roadmaps „Prozesssensoren“ bestätigen. Dies setzt jedoch eine komfortable Inbetriebnahme, einen einfachen Betrieb sowie eine mit wenig Aufwand verbundene Instandhaltung voraus.

Damit Prozess-Spektrometer zu echten Feldgeräten werden, ist Know-how aus verschiedensten Bereichen gefragt: Labortechnik, Automatisierung und Prozessmesstechnik. Die große Kunst besteht darin, die Kompetenzen aus allen Disziplinen zu vereinen. Die Anwender erwarten einfach zu bedienende Messgeräte für die qualitative und/oder quantitative Analyse von Substanzen und deren Zusammensetzung im Labor und im Prozess. Mit der Strategie 2027+ will Endress+Hauser seinen Branchenfokus erweitern und vertiefen, um die spezifischen Anwendungen und Herausforderungen der Prozessmesstechnik zu erfüllen und durch Digitalisierung weiteren Kundennutzen schaffen.

„Damit Prozess-Spektrometer zu echten Feldgeräten werden, ist Know-how aus den Bereichen Labortechnik, Automatisierung und Prozessmesstechnik gefragt.“

Monika Heisterkamp, Monika Heisterkamp, Director Marketing, Endress+Hauser Liquid Analysis

 

Prozessanalytik für Labor und Produktion

Die Prozessanalytik gibt Aufschluss über die stoffliche Zusammensetzung von Medien in verfahrenstechnischen Prozessen und nutzt dafür eine Vielzahl physikalischer und chemischer Prinzipien. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Labormesstechnik sukzessive in Richtung Prozessanalysenmesstechnik weiterentwickelt. Das erklärte Ziel für den Transfer: Kompakte Feldgeräte analog zu klassischen Feldgeräten; pH- und Leitfähigkeitsmessungen sind längst etabliert und aus dem Anlagenalltag nicht mehr wegzudenken. Vor technisch anspruchsvolleren spektroskopischen Verfahren liegt noch ein langer Weg bis zum breiten Einsatz direkt im Prozess.

Manfred Jagiella, Geschäftsführer Endress+Hauser Liquid Analysis und Vorstandsmitglied  Endress+Hauser Gruppe, fasst zusammen: „Das Analysegeschäft spielt für uns eine sehr wichtige Rolle und macht inzwischen fast ein Viertel des Gesamtumsatzes aus. Die Kombination unserer Kompetenzen in Labor und Prozess ermöglicht unseren Kunden einfach zu bedienende und robuste Messungen, die zu ihren Anwendungen passen. Wir befähigen bestehende Technologien, die traditionell für Durchfluss und Füllstand eingesetzt werden, auch zur Messung von Stoffeigenschaften wie Dichte oder Viskosität. Und mit der Gründung von Endress+Hauser Optical Analysis führen wir unsere Analysestrategie fort. Raman-Spektroskopie und TDLAS – also die Absorptionsspektroskopie mit abstimmbaren Laserdioden – fügen sich als fortschrittliche Technologien perfekt in unser Analyseportfolio ein. Die Raman-Spektroskopie ist eine ideale Methode für unsere Kunden in der Life-Sciences-Industrie – zum Beispiel in der Impfstoffproduktion. TDLAS eröffnet uns zusätzliche Möglichkeiten im globalen Markt für Gasanalyse. Unser Fokus liegt auf den Branchen Life Sciences, Chemie sowie Öl und Gas. Eine weitere Diversifizierung in den Lebensmittelmarkt mit der Raman-Technologie ist ein Ziel.“

Die Prozess-Spektrometer von Endress+Hauser sind mit einem Standard-Transmitter verbunden, der eine einfache Anbindung an ein Prozessleit- oder Cloudsystem ermöglicht und umgekehrt den Fernzugriff auf Sensor und Servicedaten erlaubt.

  Manfred Jagiella, Geschäftsführer Endress+Hauser Liquid Analysis und Vorstandsmitglied  Endress+Hauser Gruppe

„Wir werden unser Know-how über die Labor- und Prozessanalytik hinweg noch intensiver miteinander verbinden.“

Farbmessungen für Qualität und Sicherheit

Die Identifizierung der Farbe ist ein wichtiger Parameter in der Qualitätssicherung: Die gleichbleibende Farbe eines Produktes ist für die Verbraucher ein Zeichen für erwartete Qualität und Wiedererkennung des Produkts. Kommt es zu Farbschwankungen, wird automatisch eine Änderung, meistens eine Verschlechterung, des Produkts angenommen. Deshalb werden in vielen Prozessindustrien wie der Life Sciences-, Lebensmittel- oder chemischen Industrie sowie Petrochemie Farbmessungen zur Qualitätskontrolle und -sicherung eingesetzt. Dabei werden oftmals Proben aus der Produktion ins Labor gebracht, dort vermessen und die Chargen dann freigegeben. Eine Verlagerung dieser Kontrolle direkt in den Prozess ermöglicht eine Kontrolle in Echtzeit und vor allem über den gesamten Produktionsablauf.

Werden in einer Fabrik viele verschiedene Produkte hergestellt, kommt der Farbkontrolle bei der Abfüllung dieser Produkte eine große Bedeutung zu – das richtige Produkt muss in die richtige Flasche. Die Bestimmung der Farbe kann dabei ein Kriterium sein. Wenn aber unterschiedliche Produkte die gleiche Farbe haben, wie zum Beispiel Bier mit oder ohne Alkohol, reicht die Farbbestimmung allein nicht mehr aus.  In diesen Fällen müssen zusätzliche Parameter hinzugezogen werden, wie beispielsweise die Leitfähigkeit.

Die Kontrolle der Farbe spielt auch beim Produktwechsel oder der Reinigung eine Rolle. Anhand der Farbmessung kann man erkennen, ob sich noch Vorgängerprodukt in der Leitung befindet bzw.  wann reines Neuprodukt.

„Die Weiterentwicklung der Raman-Spektroskopie orientiert sich eng an den Erfordernissen des biopharmazeutischen Marktes.“  

Maryann Cuellar, Produktmanager, Endress+Hauser Optical Analysis

Raman-Spektroskopie

Die Raman-Spektroskopie misst chemische Zusammensetzungen durch Anregung einer Probe, oft mit sichtbarem Licht oder Licht im nahen Infrarotbereich. Sie erzeugt einen kraftvollen molekularen Fingerabdruck, der genutzt werden kann, um chemische Substanzen nachzuweisen, zu quantifizieren und zu überwachen. Die Technologie wird im Laborumfeld schon lange genutzt, ist inzwischen aber auch eine etablierte Lösung für ein breites Spektrum von industriellen Anwendungen.

Biopharmazeutische Herstellungsprozesse sind komplex und zeitaufwendig. Viele der immanenten Herausforderungen kann die Raman-Spektroskopie überwinden. Raman-Analysatoren ermöglichen Inline- und Echtzeit-Messungen und machen damit den Weg für PAT und die Anwendung von QbD-Prinzipien frei. Die Skalierbarkeit von Raman-Lösungen macht es den Herstellern von Biopharmazeutika leichter, ihre Produkte vom Laborstadium bis zum Herstellungsprozess in kürzerer Zeit zu entwickeln und die Qualitätskontrolle ihrer Produkte zu verbessern.

  Andreas Meyer, Business Development Manager, Endress+Hauser Liquid Analysis

„In  vielen Zweigen der Life Sciences werden Farbmessungen zur Qualitätskontrolle und -sicherung eingesetzt.“

Die Bedeutung der Raman-Spektroskopie im Produktionsprozess bestätigt Philipp Pyka, Prozessingenieur bei Evonik Operations: Beim Einsatz in einer Produktionsanlage von Evonik zur Herstellung von Carbonylderivaten unter ATEX-Bedingungen liefert sie im Online-Monitoring mehrere qualitätsrelevante Komponenten und neues Prozess-Know-how. Sie reduziert den Aufwand, der bei händischen Probenentnahmen anfallen würde. Die Einbindung der Raman-Analysen in Regelkonzepte trägt zur Stabilisierung und Optimierung des Produktionsprozesses bei.

Die Weiterentwicklung der Raman-Spektroskopie bei Endress+Hauser orientiert sich weiter eng an den Erfordernissen des biopharmazeutischen Marktes. Die Technologie ist zu einer festen Größe in der Branche geworden und wird sicher auch in Downstream-Prozessen und anderen Anwendungen breiter eingesetzt werden.

Autor:  Volker Oestreich, CHEManager