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Sensation bei Fermentation

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Weltweit erstes autonomes Fermentersystem zur Kultivierung von Mikroorganismen aus Österreich.

Österreichische Forscher entwickeln das weltweit erste autonome Fermentersystem zur Kultivierung von Mikroorganismen. Siemens Österreich, die Technische Universität Wien und die Fachhochschule Wiener Neustadt arbeiten dabei zusammen. Gefördert wird das Projekt von der Wirtschaftsagentur Wien.

Seit tausenden von Jahren macht sich der Mensch Mikroorganismen zunutze. Bakterien, Hefe oder Schimmelpilze kommen bei der Herstellung von Lebensmitteln, wie Brot, Bier oder Joghurt zum Einsatz. Auch Arzneimitteln wie Antibiotika und Insulin werden auf Basis von Mikroorganismen hergestellt. Die sogenannte Fermentation ist dabei ein wichtiger Produktionsschritt, bei dem die Zellen, die entweder das pharmakologische Produkt oder eine Vorläufersubstanz bilden, vermehrt werden. Das Fermentersystem AFCoSy (Autonomous Fermentation Control System) ermöglicht eine einfache, kosteneffiziente Prozesssteuerung und verhindert so Ungenauigkeiten und Verunreinigungen bei der Kultivierung.

Vollautomatischer Fermentationsprozess
Im Vergleich zu bisher marktüblichen Produkten kommt AFCoSy ohne einen komplexen Aufbau mit vielen Schläuchen und Pumpen aus und arbeitet autonom. Vor dem Einsatz definiert der Anwender am Computer, welche Parameter zur optimalen Fermentation erfüllt sein müssen. Während des Wachstums der Zellen ist kein weiterer Eingriff nötig. Die Bedingungen, unter denen die Fermentation abläuft, sowie mögliche Veränderungen der Mikroorganismenkulturen werden vollautomatisch über einen dreiteiligen Steuerkopf geregelt. Der Steuerkopf ist mit jedem handelsüblichen Schüttelkolben kompatibel und enthält einen Sensor, der die Messwerte erfasst, eine Pumpe, die Nährflüssigkeit aus einem integrierten Vorratsbehälter in den Kolben eintropft, und eine Auswerteelektronik, die den gesamten Prozess regelt. Die Kommunikation der Messdaten erfolgt über eine Infrarotschnittstelle.

Schneller, besser, günstiger
Der neue Prozess spart Zeit und verbessert die Qualität des Produktes. Außerdem wird weniger Material verbraucht, weil weniger Proben angesetzt werden müssen. „Wir haben ein spezielles Messverfahren entwickelt, das mit einem einzigen Sensor auskommt und in viertelstündlichen Intervallen pH-Wert, Sauerstoffpartialdruck und Glukosewerte bestimmt. Üblicherweise werden dafür mindestens zwei Sensoren benötigt“, sagt Johannes Österreicher von Siemens. Die optimierte Prozesssteuerung ist unter anderem für die personalisierte Medizin bedeutsam, die oft nur kleine Mengen eines bestimmten Wirkstoffes benötigt. Der Elektronikteil des neuen Systems kann abgetrennt werden. Dadurch können die restlichen Elemente sterilisiert und wieder verwendet werden. Das hat insbesondere für den Einsatz in der Pharmaindustrie eine wesentliche Bedeutung.

Autor:
Claus Gerhalter

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