Milch gehört zu den besonders streng kontrollierten Lebensmitteln. Für die Umsetzung der Milch-Güterverordnung sorgt u. a. der Milchprüfring Bayern. Am Standort Wolnzach unterhält die Prüforganisation das wohl größte und modernste Labor weltweit. Um die rund 14 Mio. Milchproben mit 90 Mio. Untersuchungsergebnissen jährlich analysieren zu können, setzen die Prüfer auch auf Roboter von Stäubli.
Der Milchprüfring Bayern e. V., kurz MPR, prüft die Qualität der Milch von rund 40 000 Erzeugern. Milchproben von knapp einer Million Kühen durchlaufen die Hightechlabore in Wolnzach. Fett- und Eiweißgehalt, bakteriologische Beschaffenheit, Gefrierpunkt, Gehalt an somatischen Zellen und Hemmstofffreiheit heißen die ständig zu überwachenden Prüfkriterien.
„Um möglichst schnell, sicher, zuverlässig und kosteneffizient arbeiten zu können, setzt der MPR auf modernste Labortechnik. Deshalb hat man sich auch zur Investition in zwei Anlagen für die Hemmstoffanalyse entschlossen. Die robotergestützten Systeme von Hamilton Robotics erlauben die Analyse von rund 10 000 Proben innerhalb von sechs Stunden“, erläutert Christine Habel, Bereichsleiterin Hemmstoffe beim MPR.
Bei der Hemmstoffanalyse werden die Milchproben auf Arzneimittelrückstände wie Penicilline und Sulfonamide untersucht. Die neuen Anlagen übernehmen die Verteilung von Milchproben aus Probenflaschen in Mikrotiterplatten (MTP), die Inkubation der MTP sowie die optische Hemmstoffanalyse. Die komplett eingehausten Anlagen bestehen im Wesentlichen aus einem Hamilton-Microlab-Starplus-Pipettierroboter, einem Reservoir für Mikrotiterplatten, einem Inkubatorschrank, einer optischen Detektionseinheit und einem Stäubli-Sechsachsroboter TX60, der die Verteilung der Mikrotiterplatten zwischen den Stationen übernimmt.
Die Probenflaschen mit den Milchproben kommen in sogenannten Rundkassetten an der Anlage an. Eine Rundkassette enthält maximal 72 Probenflaschen. Im ersten Schritt werden die Probenflaschen automatisch vereinzelt. Ein Scanner erfasst den Barcode jeder einzelnen Flasche und liest die Informationen ein. Danach gelangen die Probenflaschen über ein Zuführsystem zur Pipettierstation.
Roboter handelt Mikrotiterplatten
Während hier die Bereitstellung der Probenflaschen für die anschließende Pipettierung in vollem Gange ist, erledigt auf der anderen Seite der Anlage ein Stäubli-Roboter eine andere wichtige Aufgabe. Der Sechsachser vom Typ TX60 entnimmt aus einem Magazin die Mikrotiterplatten, fährt damit zu einer Scannerstation, die den Barcode der MTP einliest. Durch das Scannen der Barcodes der Probenflaschen und der Mikrotiterplatten kann die Verteilung der Proben zu jedem Zeitpunkt lückenlos verfolgt werden. Somit ist das spätere Analyseergebnis jeder Probe eindeutig dem jeweiligen Milcherzeuger zuzuordnen.
Nach dem Scannen setzt der TX60 die Platten präzise an exakt definierter Position auf einer Transfereinheit ab, die jeweils zwei MTP in ihre genaue Position auf dem Deck des Pipettierroboters bringt. Der Pipettierroboter Microlab Starplus verfügt über 16 individuell spreizbare Kanäle und verbringt kleinste Mengen Milch aus den Probeflaschen in die Wells der MTP.
Nach jedem Befüllvorgang kommen die Nadelsätze des Pipettierroboters automatisch in eine Reinigungsstation und werden gegen einen frischen Satz ausgetauscht.
Der TX60-Roboter holt die befüllten MTP an definierter Position wieder ab und transportiert sie zur Übergabestation des Inkubatorschrankes, wo die Proben etwa 2,5 Stunden bebrütet werden. „Beim Einsatz in der Hemmstoffanalyse zählen für uns besonders Kriterien wie Präzision und Bahnverhalten des Roboters“, erklärt Habel. „Um eine fehlerfreie Pipettierung sicherzustellen, müssen die Mikrotiterplatten sehr exakt positioniert werden. Außerdem muss der Roboter die MTP zwar schnell, aber dennoch schonend und ruhig transportieren. Der Stäubli TX60 setzt dabei Maßstäbe.“
Fehlerfreie Hemmstoffanalyse
Das Detektieren eventueller Hemmstoffe folgt einem ebenso einfachen wie effizienten Verfahren. Jedes der 96 Wells einer MTP enthält einen definierten Nährboden mit einem speziellen Keim und den Farbstoff Brillant-Schwarz. Nach dem Bebrüten zeigt sich optisch in den Wells, in welchen Milchproben Hemmstoffe vorhanden sind. In den Wells mit hemmstoffhaltiger Milch kann der Farbstoff von den im Nährboden enthaltenen Bakterien nicht umgesetzt werden und deshalb bleibt das Well blau. Sind in einer Milchprobe keine Hemmstoffe vorhanden, kann der Farbstoff umgewandelt werden und es erscheint eine intensive gelbe Farbe.
Nach rund 2,5 Stunden holt der Roboter die bebrüteten Proben am Inkubatorschrank wieder ab. Nach einem kurzen Zwischenstopp, bei dem kondensierte Flüssigkeit entfernt wird, steuert der TX60 eine Bildverarbeitungsstation an. Das Visionsystem macht eine Aufnahme von allen Wells auf der MTP und leitet die Daten direkt an den Rechner weiter.
Gründe für die Vollautomatisierung der Hemmstoffanalyse waren ein permanent steigendes Probenaufkommen sowie der Wunsch nach einer ebenso schnellen wie wirtschaftlichen Lösung.
Vollautomation notwendig
„Das manuelle Pipettieren von weit mehr als 10 000 Proben täglich ist manuell ohnehin kaum machbar. Bei einer derart monotonen Tätigkeit wäre auch die Gefahr, fehlerhaft zu arbeiten, gegeben. Deshalb setzte der MPR schon in der Vergangenheit auf eine teilautomatisierte Lösung. Die jetzt von Hamilton realisierte Vollautomation erfüllt die Anforderungen eines ständig steigenden Arbeitsaufkommens weit besser. Die Anlage arbeitet schnell, zuverlässig und wirtschaftlich“, resümiert Habel.
Dass dabei ein Roboter aus dem Hause Stäubli zum Einsatz kommt, ist alles andere als Zufall: „Unsere Anlagen werden in der Schweiz in qualitativ hochwertiger Ausführung gebaut“, betont Dr. Thomas Zacher, Applikationsspezialist bei Hamilton. „Wir setzen eigene Pipettierroboter ein und haben eine hohe Robotik-Kompetenz im Haus. Aus eben diesem Grund hat sich Hamilton für Stäubli als Supplier für Sechsachsroboter entschieden. Die Maschinen sind nicht nur technisch überlegen, bei Stäubli stimmt auch der Kundenservice. Deshalb setzen wir seit einigen Jahren mit großem Erfolg konsequent Stäubli-Roboter ein.“
prozesstechnik-online.de/dei1212439
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