Wie das IAMB der RWTH Aachen fermSYS Mehrkanal-VOC-Analyse mit Eppendorf DASGIP verbindet
Bei modernen Fermentationen mit hoher Zelldichte führt das ausschließliche Verlassen auf Offline-Analysen wie HPLC oder optische Dichte (OD) zu einem gefährlichen blinden Fleck. Bis eine Stoffwechselveränderung im Labor bestätigt wird, sind wertvolles Substrat, Zeit und Ausbeute bereits beeinträchtigt.
Zwar ist in der Bioprozessindustrie die Notwendigkeit einer nicht-invasiven Stresserkennung in Echtzeit weithin anerkannt, doch bleibt eine technische Hürde bestehen: Wie lässt sich eine neue Mehrkanal-VOC Analyse in die bestehende, heterogene Labor-Hardware integrieren, ohne die gesamte Infrastruktur auf den Kopf zu stellen?
Jüngste Arbeiten an der RWTH Aachen liefern ein Musterbeispiel dafür, wie eine herstellerunabhängige, modulare Bioprozessintegration aussehen sollte.
Die Herausforderung: Mehrkanalige Abgasüberwachung in einer bestehenden Laborumgebung ergänzen
Forscher an der RWTH Aachen nutzen eine etablierte Bioreaktor-Infrastruktur – konkret Eppendorf-DASGIP-Systeme. Während diese Systeme bei der Erfassung von Kernparametern äußerst zuverlässig sind, stellt die Skalierung einer fortschrittlichen Mehrreaktor-Überwachung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) und der automatisierten Erkennung metabolischen Stresses eine Herausforderung für die Integration dar.
Das Ziel war klar: Die Implementierung einer kontinuierlichen, mehrkanaligen Abgasüberwachung (fermSENSE – MULTI FLOW 8er) und deren direkte Einbindung in die bestehende Automatisierungsumgebung – ohne den laufenden Betrieb zu stören oder auf geschlossene, proprietäre Ökosysteme angewiesen zu sein.
Die Lösung: Plug-and-Play-Integration über das lokale Intranet und OPC UA
Getreu der fermSYS-Philosophie der Modularität mit offener Architektur wurde die Integration an der RWTH Aachen vom Forschungsteam eigenständig unter Verwendung von Standard-Netzwerk- und Kommunikationsprotokollen durchgeführt.
Hardware-Ebene (fermSENSE – MULTI FLOW 8er): Angeschlossen an die Abgasleitungen, erfasst das Gerät hochsensible flüchtige Stoffwechselmuster über mehrere parallele Labor-Fermenter hinweg gleichzeitig.
Daten- und SCADA Plattform (fermHUB): Aggregiert die Mehrkanal-Sensordaten und fungiert als OPC-UA-Server.
Die Brücke (Eppendorf DASGIP): Das als OPC-UA-Client im lokalen Intranet konfigurierte DASGIP-System ruft Live-VOC-Messwerte und Statusflags direkt über das Netzwerk von fermHUB ab.
Da beide Systeme industrielle Standardkommunikationssprachen verwenden, wurde die gesamte Kommunikation einfach durch die Integration der Hardware in das lokale Labor-Intranet eingerichtet. Keine Probleme mit benutzerdefinierten Treibern, keine Hardware-Modifikationen.
Was dies ermöglicht: Echte zustandsgesteuerte Bioprozessautomatisierung
Durch die direkte Integration der mehrkanaligen VOC-Überwachung in ihre bestehende SCADA/DAS-Umgebung hat das Team der RWTH Aachen leistungsstarke neue Funktionen erschlossen:
Parallele Einblicke in mehrere Reaktoren: Gleichzeitige Überwachung von Stoffwechsel, Stoffwechselübergängen oder Stressmarkern über mehrere Labor-Fermenter hinweg.
Herstellerunabhängige Flexibilität: Der Nachweis, dass fortschrittliche Analytik bestehende Infrastruktur ergänzen kann, anstatt sie zu ersetzen.
Der Weg in die Zukunft
Die Integration an der RWTH Aachen unterstreicht einen umfassenderen Wandel in der Bioprozesstechnik: die Abkehr von isolierten Datensilos hin zu vernetzter, intelligenter Automatisierung.
Möchten Sie die metabolische „Black Box“ in Ihrer eigenen Multi-Reaktor-Anlage beseitigen? Nehmen Sie Kontakt mit dem fermSYS-Team auf, um zu besprechen, wie sich unsere modularen CUBE-, MULTI FLOW-, fermHUB- und OPC-UA-Integrationspipelines in Ihre Laborumgebung einfügen lassen.
Passen Sie nicht Ihre Forschung und Entwicklung an die Labor-Infrastruktur an – passen Sie die Infrastruktur an Ihre Ziele an! Einfach – kostengünstig – flexibel!
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