TitraBot

Die Analyse chemischer Kennzahlen spielt eine entscheidende Rolle in der Qualitätssicherung, sowie in der Forschung und Entwicklung, insbesondere in Industrien wie der Pharmazie, Umweltanalytik, Lebensmittelindustrie und chemischen Produktion. Zu den relevanten chemischen Parametern, die häufig mithilfe titratorischer Methoden bestimmt werden, gehören unter anderem die OH-Zahl, der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der Gehalt an aktiven Substanzen in pharmazeutischen Produkten.

Trotz der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Labortechnik sind die meisten Prozesse der chemischen Analyse nach wie vor stark auf manuelle Eingriffe angewiesen. Dies betrifft sowohl die Probenvorbereitung als auch die Durchführung der Tests und die anschließende Auswertung der Ergebnisse. Ein Beispiel für eine nach wie vor weithegend manuelle Methode ist die Titration, ein Verfahren zur Bestimmung von Konzentrationen in Lösungen. Zwar existieren automatisierte Titratoren, die bestimmte Schritte des Prozesses erleichtern, jedoch sind wichtige Arbeitsschritte, wie die Probenvorbereitung, die Auswahl der Reagenzien, die Kalibrierung der Geräte und die Nachbearbeitung der Daten, noch häufig vom Laborpersonal abhängig. Diese manuellen Eingriffe machen die Prozesse nicht nur zeitaufwendig, sondern auch fehleranfällig und reduzieren die Effizienz und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.

Da ein System zur vollständigen Automatisierung der chemischen Kennzahlbestimmung von der Probenvorbereitung bis zur Analyse offenkundig nicht existiert, soll durch die Firma SmartLab Solutions GmbH und die Professur für Bioverfahrenstechnik im vorliegenden Projekt eine solche Entwicklung unternommen werden. Dabei umfasst der Rahmen des Projektes Analysen, welche mithilfe titratorischer Methoden durchgeführt werden. Die Möglichkeit der Integration einer anderen Methode soll durch den modularen Plattformcharakter allerdings stets erhalten bleiben. Durch die vollständig automatisierte Prozessführung soll dem User bei der Prozessierung des gesamten Batchvolumens, eine möglichst große Walk-Away Zeit zur Verfügung gestellt werden, in der keine Nutzerinteraktion erforderlich ist. Die Gesamtanlage ist dabei wie in Abb. 1 dargestellt modular aufgebaut und besteht strukturell aus einer Plattform, in die unterschiedliche Prozessmodule integriert werden. Die schrittweise Bearbeitung der Prozesskette in der chemischen Kennzahlermittlung wird durch die Funktionalität der einzelnen im System integrierten Module übernommen. Die übergeordnete Plattform führt dazu den Transport von Proben und Gefäßen zu den jeweiligen Modulen durch. Die Steuerung der Anlage erfolgt nutzerseitig über ein Prozessinterface an dem der jeweils gewünschte Workflow angewählt, parametriert und gestartet werden kann. Die Prozessdaten werden in strukturierter Form in einer Datenbank hinterlegt und über eine entsprechende Schnittstelle dem LIMS System des Labors verfügbar gemacht.