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Industrie
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Optimale Kontrolle

Österreicher entwickeln weltweit erstes autonomes Fermentersystem zur Kultivierung von Mikroorganismen.

Ein innovatives System macht eine effiziente und einfache Überwachung von Bioprozessen im Bereich der Pharma- und Lebensmittelindustrie möglich. Der Steuerkopf für Schüttelkolben ist klein, kompakt und arbeitet völlig autonom. Entwickelt wurde das System von Siemens Corporate Technology in Kooperation mit der Technischen Universität Wien und der Fachhochschule Wiener Neustadt, im Rahmen des Projektes AFCoSY, das von der Wirtschaftsagentur Wien gefördert wird.
Seit Tausenden von Jahren macht sich der Mensch Mikroorganismen zunutze. Bakterien, Hefe oder Schimmelpilze kommen bei der Herstellung von Brot, Bier und Joghurt zum Einsatz. Ebenso dienen die kleinen Lebewesen als Produzenten von Arzneien wie Antibiotika und Insulin. Damit Mikroorganismen optimal gedeihen können, dürfen pH-Wert, Glukose- und Sauerstoffkonzentration definierte Werte nicht über- oder unterschreiten. Die sogenannte Fermentation ist dabei ein wichtiger Produktionsschritt, bei dem die Zellen, die entweder selbst das pharmakologische Produkt oder eine Vorläufersubstanz bilden, vermehrt werden. Um diesen Prozess zu überwachen, werden mit einer Pipette Proben entnommen. Auch die Zugabe der Nährlösungen erfolgt manuell. „Beides kann jedoch zu Verunreinigungen und Ungenauigkeiten führen“, schildert Johannes Österreicher von Siemens Corporate Technology die gängige Praxis.

Über den austauschbaren Tank wird Flüssigkeit in den Schüttelkolben abgetropft. Die batteriebetriebene Auswerteelektronik regelt den Vorgang.
Über den austauschbaren Tank wird Flüssigkeit in den Schüttelkolben abgetropft. Die batteriebetriebene Auswerteelektronik regelt den Vorgang.

Ressourcenschonend und vielseitig einsetzbar

Abhilfe soll das Fermentersystem AFCoSY schaffen, das eine einfache und kosteneffiziente Prozesssteuerung ermöglicht. Im Vergleich zu bisher marktüblichen Produkten kommt AFCoSY ohne einen komplexen Aufbau mit vielen Schläuchen und Pumpen aus und arbeitet somit autonom. Der Anwender definiert lediglich vor dem Einsatz per Computer, welche Parameter erfüllt sein sollen. Während des Wachstums der Zellen ist kein weiterer Eingriff nötig. Um dennoch die Bedingungen während des Prozesses anzupassen, um auf mögliche Veränderungen der Mikroorganismenkulturen reagieren zu können, gibt es ein Kommunikationsmodul. Dieses sitzt im dreiteiligen Steuerkopf, der auf jeden handelsüblichen Schüttelkolben passt. Diese werden während der Produktentwicklung im Labor verwendet, um Mikroorganismen zu kultivieren.
Diese optimierte Prozesssteuerung ist unter anderem für die personalisierte Medizin bedeutsam, die oft nur kleine Mengen eines bestimmten Wirkstoffes benötigt. Eine Besonderheit ist, dass der Elektronikteil abgetrennt werden kann. Dadurch können die restlichen Elemente sterilisiert und wieder verwendet werden, was insbesondere für Anwendungen in der Pharmaindustrie wichtig ist.

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