Von Soft-Sensoren zur autonomen Fermentationssteuerung: Skalierung intelligenter Strategien mit fermHUB
- 24. Aug.
- 2 Min. Lesezeit
Wie eine Bachelor-Studentin mit fermSYS Online-Sensordaten in verwertbare Erkenntnisse für eine intelligentere Steuerung von Bioprozessen umwandelt
“Mit fermSYS schaffe ich Transparenz im Bioreaktor – durch leistungsstarke Soft-Sensoren, z. B. zur Erfassung der Zellviabilität, und intelligente Regelungsstrategien, mit denen ich Rührer, Pumpen und Massendurchflussregler präzise steuern kann – jederzeit und überall.”
Fermentationsprozesse werden zunehmend datengesteuert. Doch mehr Daten bedeuten nicht automatisch eine bessere Prozesssteuerung. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, die verfügbaren Sensorsignale in aussagekräftige Prozessinformationen umzuwandeln – und diese schließlich in Regelungsstrategien, die auf Prozessbedingungen reagieren können.
Im Rahmen ihrer Bachelorarbeit in Molekularbiologie (B.Sc.) an der Westfälischen Fachhochschule befasst sich Nancy Truong mit genau dieser Herausforderung unter Einsatz von fermSYS Produkten. Durch die Kombination eines fermSYS-VOC-Sensors mit einem externen Trübungssensor entwickelt sie einen Soft-Sensor zur Bestimmung der Zellviabilität.
Das Ergebnis ist eine "virtueller Messwert": ein Soft-Sensor zur Bestimmung der Zellviabilität, der Informationen zwischen – und möglicherweise sogar über die einzelnen Referenzmessungen hinaus – liefern kann.
Der Vergleich mit der Mikroskopie zeigt bereits ein vielversprechendes Bild. Die nachstehende Grafik vergleicht die vom Soft-Sensor geschätzte Viabilität mit der mittels Mikroskopie ermittelten Viabilität im Verlauf eines Fermentationsprozesses. Die beiden Kurven folgen einem ähnlichen Gesamttrend und veranschaulichen, wie Online-Sensorsignale in Informationen über eine wichtige biologische Prozessvariable umgewandelt werden können.
Das langfristige Ziel: Diese Informationen nicht nur dazu zu nutzen, um zu verstehen, was im Bioreaktor vor sich geht, sondern letztendlich den Fermentationsprozess intelligent zu steuern.
Ihre Arbeit zeigt einen wichtigen Weg hin zur autonomen Fermentationssteuerung auf.
01 — Mit Sensordaten für Transparenz sorgen:
Online-Sensordaten und Soft-Sensoren machen wichtige biologische Prozessgrößen in Echtzeit sichtbar.
02 — Skalierung mit fermHUB – SCADA:
Der nächste Schritt besteht darin, diese Prozessinformationen in intelligente Regelungsstrategien umzusetzen. Mit fermHUB – SCADA können alle Sensorausgänge als Eingaben für Strategien dienen, die Rührwerke, Pumpen und Massendurchflussregler präzise steuern.
03 – Der Weg zur autonomen Steuerung mit fermHUB – COPILOT:
Sobald der Prozess messen, auswerten und reagieren kann, ist die Grundlage für eine autonome Fermentationssteuerung geschaffen.
Mit den fermSYS-Sensoren und den fermHUB-Softwarelösungen wird dieser Weg von der Online-Überwachung hin zu einer intelligenten und schließlich autonomen Fermentationssteuerung zur praktischen Realität.
Und letztendlich ist die Vision klar:
Ein Bioprozess, der uns nicht nur mitteilt, was gerade geschieht, sondern diese Informationen auch nutzen kann, um zu entscheiden, was als Nächstes geschehen soll.
Das ist der Weg von der digitalen Prozessüberwachung zur autonomen Prozesssteuerung.
Kommentare