Mit dem Voranschreiten von Industrie 4.0 wird sich auch die Prozessanalysentechnik stärker verbreiten. Durch moderne PAT-Methoden werden sichere und präzise Daten verfügbar und auswertbar gemacht und das in Echtzeit. Dies ist die Basis, um abgestimmte Aktionen abzuleiten. Bei vielen Anwendern stößt das Thema zwar auf Interesse, es herrscht jedoch noch Unsicherheit. Hier gilt es, konkrete Informationsarbeit zu leisten, um vor allem die Betriebs- und Produktionsleiter zu überzeugen.
PAT ist in der Basis-, Fein- und Spezialchemie inzwischen fest etabliert. Auch die Petrochemie hat die Vorteile erkannt und im Bereich Food & Feed ist vor allem die Milch- und Bierindustrie an Lösungen sehr interessiert. Auch in Pharmazie, Lifesciences und Biotechnologie nimmt das Thema PAT zunehmend Fahrt auf, wenngleich die Verbreitung dort noch deutlich geringer ist als in der chemischen Industrie. Dies ist häufig noch der Tatsache geschuldet, dass Pharmawirkstoffe in der Regel nicht kontinuierlich, sondern in Batchprozessen hergestellt werden. So erfolgt die Qualitätssicherung und Chargenfreigabe meist noch offline in einem Labor. Durch strenge Regulatorien und viel Dokumentationsaufwand unterliegt der Lifesciences- und Biotechnologiesektor allerdings auch besonderen Bedingungen. Verfahren und Produkte sind stark an nationale und internationale Regelwerke gekoppelt, die nachträgliche Anpassungen im Prozessumfeld nicht einfach machen. Ansatzpunkte für PAT gibt es hier dennoch genügend. So können in der Tablettenproduktion spektroskopisch z. B. die Überwachung der Mischgüte, Synthese und Reaktionsendpunktüberwachung auch die Homogenität der Mischung, Feuchte, Polymorphismus und Gleichförmigkeit der Beschichtung überwacht werden.
Basis für Optimierungen
Trends wie Industrie 4.0 und Continuous Flow Production nehmen eine treibende Rolle ein, Online-Analysenmesstechnik zu forcieren. Denn diese ist Voraussetzung, um kontinuierliche Prozesse überhaupt betreiben zu können. So kann z. B. der Wirkstoffgehalt in der Tablettenmatrize in Echtzeit kontinuierlich gemessen werden, ohne den Produktionsprozess unterbrechen zu müssen. Diese Echtzeitmessungen wiederum schaffen die Voraussetzung für die Freigabe der Reaktionsprodukte (Real time release) im Sinne von Zulassungsbehörden wie die FDA. So unterstützt Online-Analytik auch aktiv das Verständnis von Reaktionsprozessen, was wiederum Basis für Optimierungen darstellt.
Die Integration von PAT-Systemen wird häufig noch als sehr aufwendig und komplex angesehen. Allerdings überwiegen mittelfristig die Vorteile, da aus der Verknüpfung von Datenmanagement, Analysedaten und Prozessmodell ein deutlich effizienteres Prozessdesign und dessen Bedienung resultieren. Besonders interessant ist die Analytik mittels Licht, bei der entweder berührungslos oder per Tauchsonde Signale gemessen und ausgewertet werden. Messungen mittels Raman-, MIR-, NIR- oder UV/VIS-Spektroskopie sind in vielen Branchen und Applikationen möglich und unterstützen aktiv die Prozessführung und -überwachung. Wie viel Nutzen es bringt, bisher im Labor ausgeführte Analysearbeiten direkt an die Linie zu verlagern, zeigen zwei sehr unterschiedliche Beispiele: die Online-Überwachung der Zellviabilität und die Inline-Analyse von Inhaltsstoffen bei Softdrinks.
