Autor Philipp Garbers Branchenmanager Life Sciences, Endress+Hauser
Schon in der Prozessentwicklung und auf dem Weg entlang der klinischen Phasen sind Verfahrensentwickler auf verlässliche Messtechniken für die verschiedensten Parameter angewiesen. Im Rahmen von Quality-by- Design-Konzepten werden schon früh bestimmte Parameter erhoben, um das Prozessverständnis zu erhöhen. Beispiele in Fermentation und Zellkultur sind die Gesamtzellzahl, die Lebendzellzahl, die Zielproteinkonzentration, bestimmte Substrate und Metabolite.
In den biotechnischen Kernprozessen, also in der Fermentation bzw. Zellkultur sowie im Downstream Processing, werden die Messgrößen Temperatur, Druck, Durchfluss, Füllstand und Grenzstand durchgängig erhoben (Tabelle 1). Dabei machen Temperatur und Druck (inkl. Manometer) zusammen 50 bis 70 % der gesamten verbauten Messstellen aus. Eine besondere Bedeutung kommt auch den analytischen Online-Messungen zu pH, pO2, pCO2, Leitfähigkeit und den verschiedenen Trübungsverfahren mit sichtbarem, UV- oder NIR-Licht zu. Die Parameter TOC und Ozon spielen in der Biotechnologie nur in der Wassererzeugung und im Verteilsystem eine Rolle. Die Schaumdetektion wird ausschließlich in Fermentation und Zellkultur eingesetzt und heute in der Regel konduktiv gelöst, da die Schaumdichten zur Detektion mit Schwinggabelsensoren häufig nicht ausreichen und schwer reproduzierbar sind.
Die Zahl der gemessenen Parameter in der Prozessentwicklung ist noch immer höher als im späteren Produktionsmaßstab. In naher Zukunft könnte aber vermehrt mit einem Transfer neuer Messparameter aus der Prozessentwicklung in die Produktion gerechnet werden, sofern diese Parameter qualitätsrelevant sind.
Obwohl mehr Messungen auch mehr Prozessinformationen liefern, sind Anlagenbetreiber natürlich bestrebt, die Betriebskosten und damit auch den Instandhaltungs- und Kalibrieraufwand für die installierte Basis zu minimieren. Die Investitionskosten spielen eine Rolle. Ihre Bedeutung schwindet aber zunehmend zugunsten einer umfänglichen Betriebskostenbetrachtung für die Instrumentierung, da diese Kosten über viele Jahre anfallen und kumuliert die Höhe der Erstinvestition deutlich übersteigen. Im Rahmen von erhöhten Effizienzvorgaben für die Betriebe liegt der Fokus vieler pharmazeutischer Unternehmen heute vor allem auf langfristiger Wirtschaftlichkeit.
Der Kritikalitätsbewertung kommt eine große Bedeutung zu. Diese Bewertung entscheidet über die Auswirkungen eines Versagens einer Messstelle auf das Produkt, den Prozess und die Sicherheit von Umwelt und Personal. Je nach Einstufung werden Art, Umfang und Intervall der Kalibrierung festgelegt. Liefert eine Messstelle hingegen nur Informationen über den Betrieb der Anlage wird sie in der Regel als nicht kritisch eingestuft.
