Messumformer für die optische Prozessanalytik

PRODUKTION T I T E L
Messumformer CVM40 im Einsatz in der pharmazeutischen Produktion
Intuitiv bedienbar: Moderne Datenaufnahme und -verarbeitung
Messumformer für die
optische Prozessanalytik
Moderne Prozessmessstellen erfordern Messumformer, die nicht
nur Signale verarbeiten und Sensoren steuern, sondern auch den
höchsten Qualitätskriterien genügen. Gefragt sind zudem Funktionen wie Benutzerverwaltung mit definierten Zugriffsrechten, Nachvollziehbarkeit der Prozessabläufe, Dokumentation von Bedienschritten sowie verschiedene Kommunikationsschnittstellen. Verbunden mit einer benutzerfreundlichen Software ist das Human
Machine Interface hier die geeignete Komponente.
M
essstellen zur Erfassung prozessrelevanter Parameter bestehen zumeist aus einem
Sensor, der Sensoraufnahme oder einer dem
Sensor zugeordneten Durchflussarmatur. Die
erfassten Messwerte werden als Signale einem
Messumformer zugeführt, der als Interface
zum Prozessleitsystem dient oder auch selbst
über Relais in den Prozess eingreifen kann. Darüber hinaus übernimmt der Messumformer
auch Steuerungsaufgaben für den Sensor
selbst. Je nach Sensortyp müssen Lampenströme bereitgestellt, Kalibrierungen durchgeführt und gespeichert sowie verschiedene
Seitenparameter kontrolliert werden. Das bedeutet für den Messumformer Kommunikation mit dem Sensor in beide Richtungen. Änderungen und auch die Messwerte selbst müssen
protokolliert werden. Höchste Datensicherheit
und eine FDA-konforme Benutzerverwaltung
(21CFR Part 11, Code of Federal Regulations,
Food+Drugs, Teil 11) sind zu gewährleisten.
Bidirektionale Kommunikation
Der Autor:
Andreas Meyer,
Area Manager,
Endress+Hauser Conducta
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Pharmaproduktion 2011
Bei der Entwicklung von Messumformern für
die optische Prozessanalytik galt es für Endress+Hauser, diesen Anforderungen Rechnung zu tragen und für die Produktpalette der
optischen Dichtebestimmung, der UV-Photometrie, der Trübung und nicht zuletzt der Farbmessung geeignete Geräte bereitzustellen. Der
im Markt befindliche Datenschreiber Memograph M hatte dafür bereits beste Vorausset-
Visualisierte Sensordarstellung im Memograph M
NIR-Absorptionssonde OUSBT66
für Fermenter
zungen, ist prozesserprobt und weitläufig bekannt. In Form des Messumformers CVM40 hat
er eine Erweiterung erfahren, die es ihm erlaubt nicht nur Daten zu empfangen, sondern
auch Informationen bzw. Signale zu senden.
Diese bidirektionale Kommunikation ermöglicht Parametrierung, Signalerfassung bzw.
-umformung, Prozesssteuerung sowie Datenspeicherung und -übertragung auf vielfältige
Weise. Damit ist der CVM40 zusammen mit
den verschiedenen Prozessphotometern eine
Messstelle, die alle wichtigen Anforderungen
erfüllt. Ein Vorteil ist auch das 17 cm-TFT-Farbdisplay, das zu einem sehr bedienerfreundlichen Human Machine Interface (HMI) führt.
Neben vier optischen Kanälen für den Einsatz
von bis zu zwei optischen Sensoren stehen zusätzliche Analogeingänge für extern erzeugte
Messwerte zur Verfügung. Die Abtastrate und
der Speicherzyklus sind bis zu 100 ms für alle
Kanäle einstellbar. Neben den 4…20 mA-Signalausgängen stehen auch Profibus DP, Modbus RTU, Ethernet Modbus TCP zur Verfügung.
Die Darstellung des Bildschirms ist frei wählbar und bietet eine Vielzahl von Visualisierungen der Messwerte. Das ermöglicht eine Trendwertüberwachung direkt vor Ort ohne den Einsatz komplexerer Auswertesoftware. Zusammen mit der Datenspeicherung sind Prozesse
damit rückverfolgbar und die Einhaltung von
Qualitätsparametern ist nachweisbar.
Bedient wird der Memograph M entweder di-
rekt oder mit der Software ReadWin 2000 vom
PC aus. Der Anschluss einer externen Tastatur
ist via USB möglich. So können Parametrierungen vorgenommen und Messwerte heruntergeladen oder auch in Echtzeit dargestellt werden. Die Konfigurationsdaten kann man zudem auf SD-Karte oder USB-Stick speichern.
Das vereinfacht die Übertragung der Parameter auf andere Geräte und natürlich auch die
Archivierung der Einstellungen. Die FDA-konforme Benutzerverwaltung und somit die
Nachvollziehbarkeit der Prozessabläufe wird
durch Funktionen wie integrierte Benutzer- und
Rechteverwaltung, elektronische Unterschrift
und Zugriffsschutz durch Tastensperre gewährleistet. Alle Bedienschritte sowie die vom Gerät
erzeugten Meldungen werden mit der Zuordnung zum jeweils Verantwortlichen mit Zeitstempel im Audit Trail gespeichert.
Einsatzbeispiele
Der Messumformer wird zum Beispiel mit der
Absorptionssonde OUSBT66 für die Bestimmung und Verfolgung des Zellwachstums bzw.
der Erkennung von Kristallisationszeitpunkten
in Fermentern eingesetzt. Das Messprinzip ist
die photometrische Bestimmung der Trübung
im Nahen Infrarotbereich (NIR). Die zwischen
zwei Fenstern gemessene Absorption ist ein
Maß für die Zelldichte oder eben ein Anzeichen
für den Beginn der Kristallisation. Durch den
Einsatz von LED-Technik im NIR kann dabei auf
optische Filter verzichtet werden, was die Laufzeit der Sensoren mit zahlreichen Sterilisationszyklen verlängert. Mit der Sonde sind auch
Aussagen zur momentanen Zellmenge bzw.
zum Wachstumsverlauf möglich, die sich mithilfe der Registrier- und Visualisierungsfunktion des Messumformers darstellen lassen. Eine Veränderung der Probe durch Transport in
das Labor oder durch Probenvorbereitungsschritte ist damit ausgeschlossen. Dies ist bei
der Optimierung der Nährstoffdosage oder der
Erkennung des Erntezeitpunktes von Vorteil.
Eine weitere wichtige Komponente bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen
(API), ist die chromatographische Aufreinigung
von Proteinen im Downstream Processing. Neben verschiedenen spezifischen Flüssigkeitsparametern ist ein UV-Prozessphotometer
OUSAF44 mit Durchflussarmatur OUA260 dabei ein zentrales Element der Proteindetektion.
Die Absorption des Säuleneluates wird dabei
meistens bei Wellenlängen von 280 oder
254 nm bestimmt. In speziellen Fällen erfolgt
dieses auch bei Wellenlängen von 206, 214
oder 226 nm mit einem speziellen Photometer.
Um reproduzierbare Werte zu erhalten und
diese auch noch nach längerer Zeit mit anderen Werten vergleichen zu können, erfolgt die
optische Kalibrierung durch den Messumformer gegen ein unabhängiges stabiles Normal.
Online-Info
www.pharmaproduktion.com/0111400
Pharmaproduktion 2011
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