Automatisierungssystem für Fermenter

Dipl.-Ing. Michael Koch

Der Funktionsumfang des Ende des letzten Jahres auf dem Markt eingeführten DCU 3-Systems (Digital Control Unit) basiert auf dem bewährten Vorgängersystem, das in mehr als 1300 Installationen weltweit im Einsatz ist. Die Funktionalität ist speziell für Fermentationsprozesse ausgelegt und beinhaltet unter anderem auch komplexe Regelfunktionen wie mehrfach kaskadierbare Regler für pO2, diverse Algorithmen zur Mischung von Gasen, gravimetrische Flowcontroller zur genauen Substratdosierung etc.. Sämtliche Automatisierungsfunktionen, beispielsweise die Kalibrierung von Sonden, die Einstellung von Reglern sowie die Aktivierung von Sequenzen können über die grafische Benutzeroberfläche direkt auf dem Touch Panel bedient werden (Abb. ).

DCU-Systeme werden als Standardinstrumentierung für Laborfermenter, Pilotfermenter bis hin zur industriellen Produktionsanlage eingesetzt. Bei Bedarf können auch mehrere Kulturgefäße von einem DCU-System gesteuert werden. Umfangreiche Möglichkeiten der Softwarekonfiguration sind die Grundlage für den flexiblen Einsatz. Es lassen sich zum Beispiel bis zu 64 Prozeßwerte, 24 Regelkreise und 32 Ablaufsequenzen in einer DCU konfigurieren. Applikationsspezifische Softwarekonfigurationen können sehr einfach geladen werden, entweder durch Wechsel der PCMCIA-PC-Speicherkarten oder durch „Download“ über das Internet.

Aufgrund der umfangreichen Funktionalität der Standard-DCU-Software reduziert sich der Engineeringaufwand zur Konfiguration auf ein Minimum. Jede kundenspezifische Softwarekonfiguration wird automatisch “as built“ dokumentiert. Gerade wegen dieses überschaubaren Engineeringaufwands sind auch ältere Fermenter, gleichgültig von welchem Hersteller, kostengünstig mit DCU-Systemen nachrüstbar.

Das DCU3-System baut auf einer zukunftsorientierten Software- und Hardwaretechnologie auf und bildet damit die Basis für zukünftige Weiterentwicklungen. Es ist als kompaktes Tischgerät in Edelstahlgehäuse für den Laboreinsatz sowie als Rack-Ausführung zum Einbau in Schaltschränke für industrielle Anwendungen ausgeführt. Kernstück ist ein 32-bit-Mikroprozessor-System, das auf industriellem VME-Bus-Standard basiert. Das Bedienteil ist ein separater Visualisierungs-PC mit aktivem Farb-LCD-Display (TFT) und resistivem Touch Screen.

Das DCU 3-System kann für validierungspflichtige Prozesse nach cGMP-Anforderungen eingesetzt werden. Gemäß der GAMP-Richtlinie (Good Automated Manufacturing Practice) kann die DCU-Software als „Category 4, Configurable Software Package“ eingestuft werden. Alle Schritte für Entwicklung, Test, Wartung oder Change Control der Software erfolgen nach eindeutigen Standardarbeitsanweisungen (SOPs) und sind somit vollständig dokumentiert und nachvollziehbar.

Darüber hinaus können spezifische Funktionen, die den Betrieb bei validierungspflichtigen Prozessen wirkungsvoll unterstützen wie Mehrebenenpaßwortschutz und automatische Protokollierung aller Ereignisse und Benutzereingriffe, implementiert werden.

Zur Qualifizierung von DCU-instrumentierten Fermenteranlagen, bietet der Hersteller Unterstützung, z. B. durch die Erstellung von Prüfplänen für die Installation Qualification (IQ) und Operation Qualification (OQ) bzw. durch die Durchführung der IQ/OQ Prüfungen.

Weitere Informationen cav-307