Sens-o-Spheres | Ortsungebundene Aufnahme von Prozessmesssignalen in neuartigen Bioreaktorsystemen

Für eine effiziente und ressourcenschonende Herstellung von Zielprodukten, z. B. von pharmazeutischen Wirkstoffen aber auch zur Enzymgewinnung mit Hilfe nachwachsender Rohstoffe ist die genaue Kenntnis der ablaufenden Prozesse von entscheidender Bedeutung. Typische Ausführungen einer Messvorrichtung zur Überwachung solcher Prozesse werden über einen standardisierten Port in das Prozessvolumen eingebracht, so dass eine örtlich aufgelöste, punktartige Messwerterfassung abgebildet wird, welche keine Aussage über Inhomogenitäten im Bilanzraum zulässt. Innovative Bioreaktoren für z. B. neue biotechnologische Produktionsprozesse machen jedoch den Einbau gängiger Sondensysteme oft durch ihre Bauart (z. B. Flat-Panel-Bioreaktoren) oder durch ihre Ausmaße unmöglich (z. B. parallelisierte Mikroreaktoren zur Herstellung von Wirkstoffen) oder weisen konstruktiv bedingte Inhomogenitäten auf (z. B. kilometerlange Röhrenreaktoren für die Algenkultivierung). Des Weiteren können klassische Ausführungen von Messvorrichtungen die Misch- und Transportvorgänge im biotechnologischen Prozess stark beeinflussen, was zu unerwünschten Effekten führen kann.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer ortsunabhängigen, voll autarken, minimal invasiven Mikromessvorrichtung, den sogenannten Sens-o-Spheres. Dazu soll eine typische Messvorrichtung, z.B. für Temperatur, pH-Wert oder Gelöstsauerstoff, in einer kleinen, maximal 5 mm großen Sphäre umgesetzt werden. Die Sphäre bestehend aus einem Messgrößenaufnehmer (1), einer Energieversorgung (2), einer Signalübertragung (3) und der Kapselung für die Verwendung im biotechnologischen Prozess (4).

Prinzipaufbau Sens-o-Sphere: (1) Messgrößenaufnehmer; (2) Energieversorgung, (3) Signalübertragung und (4) Kapselung für die Verwendung im biotechnologischen Prozess.

Prinzipaufbau Sens-o-Sphere: (1) Messgrößenaufnehmer; (2) Energieversorgung, (3) Signalübertragung und (4) Kapselung für die Verwendung im biotechnologischen Prozess.


Die kugelförmige Messvorrichtung bewegt sich eigenständig durch das Prozessvolumen und übermittelt die jeweils aufgezeichnete Prozessmessgröße drahtlos an einen Empfänger, welcher die Daten in das Prozessleitsystem speist. Durch das Mitschwimmen des Sensors mit der Fluidbewegung werden die Misch- und Transportvorgänge nicht beeinflusst und durch die ortsaufgelöste Erfassung der Prozesskenngrößen können Inhomogenitäten im Reaktionsvolumen erfasst werden.

Projektfinanzierung:

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Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Förderkennzeichen: 031A528

Projektleiter:

Dr.-Ing. Felix Lenk

Projektmitarbeiter:

Dipl.-Ing. Tim Lauterbach
Tel.: +49 351 463 32781
Fax: +49 351 463 37761
tim.lauterbach(at)tu-dresden.de
 

Projektlaufzeit:

01.08.2014 - 30.04.2015

Kontakt:

Lauterbach, Lenk, Bley

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Peter Schmidt
Letzte Änderung: 26.07.2016