Historie

15 Jahre Trialog in der Prozessanalytik

Arbeitskreis Prozessanalysentechnik feiert Jubiläum

Vor 15 Jahren wurde der Arbeitskreis Prozessanalysentechnik als Forum für Anwender Hersteller und Akademia gegründet. Seine Aufgabe ist noch lange nicht erfüllt, denn kaum ein Thema entwickelt sich angesichts von Digitalisierung und Prozessintegration so dynamisch wie die Prozessanalytik. Beim 15. Herbstkolloquium Prozessanalytik vom 25. -27. November im Marl geht es deshalb vor allem um Entwicklungen für die Zukunft.

Die Gründung: Ein Kommunikationsforum für die Prozessanalytik

Ohne Prozessanalytik geht fast nichts in der chemischen, pharmazeutischen oder Lebensmittelproduktion – von der Planung bis zur Produktion werden Daten gesammelt, ausgewertet und auf dieser Basis Prozesse angepasst und optimiert.  Und was vor 15 Jahren galt, ist heute so aktuell wie je: Die Prozessanalytik (PAT) ist ein hochdynamisches Thema, dass die Zusammenarbeit vieler erfordert. Deshalb wurde der Arbeitskreis PAT ins Leben gerufen.  Er bildet eine Anlaufstelle für Austausch und Kommunikation für Wissenschaftler, Entwickler und Anwender.

Heute: Mehr Dynamik als je zuvor

Heute ist die PAT dynamischer denn je. Immer noch werden neue analytische Verfahren entwickelt. Doch auch bestehende Laborverfahren müssen an die Anforderungen der Prozessanalytik angepasst werden. Dazu kommen die Möglichkeiten, die durch die Digitalisierung realisiert werden sollen: Von neuartigen Sensorkonzepten über Plug-In-Software für mobile Geräte bis zu Deep Learning verändern innovative Ansätze die Prozessanalytik. Gleichzeitig sinken die Kosten und sorgen so dafür, dass immer mehr Prozess-Sensoren eingesetzt werden.

Wie werden solche Systeme konsistent in Automatisierungs-Konzepten vernetzt? Um diese Frage zu klären, müssen sich die Akteure innerhalb der Prozessanalysentechnik mehr denn je austauschen. Mehr noch: Der Austausch mit anderen Disziplinen ist unbedingt erforderlich, um das vorhandene Potenzial der Prozessanalytik effektiv für die Prozesse zu nutzen.

Der Arbeitskreis Prozessanalysentechnik: Ein Forum für den Trialog

Hier setzt der Arbeitskreis Prozessanalysentechnik an. Dieses Forum ist zugleich national und international Schnittstelle zu anderen Organisationen auf dem Gebiet der Prozessanalytik. Damit übernimmt der „AK PAT“ die Themenführerschaft im Bereich der Prozessanalytik bzw. der Prozessanalysentechnik (PAT) in der DACH-Region. Er vernetzt Fachleute aus den drei Sektoren Anwender, Hersteller und Akademia im Trialog zu einer gemeinsamen Community.

Trialog und Themenspektrum des AK-PAT
Ein starkes Netzwerk auf vielen Säulen

Der Arbeitskreis Prozessanalytik  ist ein Zusammenschluss von Einzelpersonen, der als Arbeitskreis der Fachgruppe Analytische Chemie in der GDCh verortet ist. Gleichzeitig pflegt er eine enge fachliche Anbindung an die Fachgruppe Prozess-, Apparate- und Analysentechnik in der DECHEMA. Aus diesen Gremien kommen technische Konzepte, Empfehlungen und Good Practice, vor allem aber auch Standardisierung in sehr systematischer Arbeit. Der AK-PAT ergänzt dies als Forum, das sich den Austausch aller Beteiligten zum Thema Prozessanalytik zum Ziel gesetzt hat. Der AK-PAT ist heute die wichtigste deutschsprachige Plattform für Prozessanalytik mit über 350 Mitgliedern.

Beispielhafte Schwerpunkte des AK-PAT

Smarte Sensoren

Der smarte Sensor misst mehrere Messgrößen, kalibriert und optimiert sich selbst, ist leicht in Anlagen zu integrieren und erhält seinen Betrieb selbständig. Eine Prozessintelligenz kann aus den multisensorischen und multivariaten Messdaten übergeordnete Informationen generieren. Dies ermöglicht eine flexible, aber zielgenaue prädikative Prozessführung, die Schwankungen der Prozessumgebung begegnen kann. Der AK-PAT beschäftigt sich  mit der Fragestellung, wie eine Selbst-Kalibrierung erreicht werden kann. Außerdem soll der Anwender das Lebenszyklus-Management zum Erhalt eines validen Messsystems sichern können.

Automatisierungskonzepte

Die Prozessanalytik fokussiert sich nicht nur auf die Erfassung von physikalischen und chemischen Messgrößen oder das Verständnis der Prozesse, sondern befasst sich auch mit flexibilisierten Automatisierungskonzepten und Prozesstopologien. Das reicht  von der Versuchsplanung bis hin zu einer modell- und datengetriebenen Prozessführung. Solche Konzepte sind ein durchgängiges Hauptthema auf den Veranstaltungen des AK-PAT  wie z.B. dem jährlichen Kolloquium.

Förderung für den Nachwuchs

Die Nachwuchsförderung liegt dem AK-PAT besonders am Herzen. Deshalb hat er das Doktorandenseminar als spezielles Forum entwickelt. Es bereitet Jungakademiker auf die spätere wissenschaftliche Arbeit in einer PAT-Abteilung vor. Beim Doktorandenseminar des AK-PAT können Nachwuchswissenschaftler die eigene Arbeit im Kreis von Gleichgesinnten vorstellen und diskutieren. Das Feedback hilft dabei, Querverbindungen oder andere Perspektiven zu entdecken. Man könnte auch sagen:  Hier lässt sich „der Austausch üben“. Fachlich tiefgehende Vorträge von Praktikern aus der Industrie tragen dazu bei. Übungen zu Kreativitätstechniken und zur Ideenentwicklung wie etwa Design Thinking vermitteln Arbeitstechniken, die in der Industrie geschätzt werden.

Doktorandenseminar 2019 bei der BAM in Berlin

Dass im Vorstand des Arbeitskreises neben den drei Vertretern der Trialog-Partner auch ein Jungakademiker Vorstandsmitglied ist, zeigt,  welche Bedeutung den Jungakademikern im AK-PAT beigemessen wird

Der jährliche Höhepunkt – das Herbstkolloquium des AK-PAT

Das Herbstkolloquium des Arbeitskreis Prozessanalytik ist der jährliche Höhepunkt des Trialogs. In diesem Jahr findet es am 26. und 27. November in Marl bei Evonik statt. Themenschwerpunkt des 15. Kolloqiums ist die Prozessanalytik in der industriellen Anwendung: Innovative Prozessanalytik als zentrales Element im Produktlebenszyklus.

Das Kolloquium umfasst Vorträge von Forschern und industriellen Anwendern, aber auch moderierte Round-Table-Diskussionen, an denen sich jeder Teilnehmer beteiligen kann. Dabei können Fragen und Kommentare zu den Vorträgen nicht nur am Ende des Vortrags vorgebracht werden, sondern über ein Onlinesystem  per Smartphone auch bereits während des Vortrags.  So findet jede Frage und jeder Kommentar zum Schluss Berücksichtigung.

Vortragssession auf dem PAT-Kolloquium 2017 bei Festo in Esslingen

Ein Highlight ist die Poster-Ausstellung und der Poster-Slam. Jung-Forscher stellen ihre Poster zu ihren wissenschaftlichen Arbeiten in kürzester Zeit und hintereinander weg auf dem Podium vor. Wem diese Zeit zur kurz ist oder wer vertieft diskutieren möchte, hat dafür viel Gelegenheit:  Alle Poster sind an beiden Veranstaltungstagen in der Poster-Ausstellung zu sehen und können mit den Vortragenden diskutiert werden. Auch über den Poster-Preis kann onlineabgestimmt werden; er wird am Schluss der Veranstaltung verliehen.

Und auch die Anwendung kommt nicht zu kurz: Die Veranstaltung wird von einer Ausstellung der Hersteller von Prozessanalysentechnik begleitet. Dort kann man mit Firmen ins Gespräch kommen.

Auch auf europäischer Eben ist der AK PAT aktiv – zum Beispiel im Rahmen der EuroPACT

Die ersten 15 Jahre haben Sie verpasst? Lassen Sie es nicht noch mehr werden. Ihre Mitarbeit ist jederzeit willkommen – werden Sie jetzt Mitglied und nehmen Sie am Trialog und an unseren Veranstaltungen teil.

10 Jahre Arbeitskreis Prozessanalytik (von Rudolf Kessler 2015)

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    Vorgeschichte PAT: woher wir kommen

    Prozessanalysentechnik (PAT) wurde in Deutschland an vielen Stellen seit Jahrzehnten betrieben. Meistens waren die PAT-Abteilungen den Betriebslaboren oder der Qualitätskontrolle, manchmal auch der Analytik zugeordnet. Insgesamt gab es viele Insellösungen und der Vernetzungsgrad war gering. Der Begriff „PAT“ wurde praktisch nie gebraucht und auch nicht als eigenständige Wissenschaft gesehen.  Im Jahr 1984 wurde von der National Science Foundation in den USA das “Centre of Process Analytical Chemistry”,  CPAC (heute: Centre of Process Analysis and Control)  an der University of Washington in Seattle gegründet. Ursprünglich konzipiert als Industry-University Cooperative Research Centre, trägt es sich heute alleine durch Sponsoren. Insbesondere die Arbeiten von Bruce Kowalski und von Svante Wold prägten die Konzepte der Prozessanalytik in den 80er Jahren. Parallel dazu entstand die IFPAC – Konferenz (International Forum and Exhibition Process Analytical Technology (Process Analysis & Control)) als Sprachrohr der Akademia zusammen mit der Industrie. Die IFPAC wird 2016 zum dreißigsten Male in den USA veranstaltet und zeigt den hohen Vernetzungsgrad insbesondere in den USA.  In Deutschland gab es nur wenige Exponenten auf dem neuen Gebiet, das vorwiegend von der Industrie vorangetrieben wurde. Deshalb traf sich zum fachlichen Austausch auch die deutsche Szene jährlich auf der IFPAC in den USA mit ursprünglich weltweit etwa 200 bis 300 Teilnehmern, heute sind es etwa 600.

    Gründungsphase in Deutschland

    Das erste Europäische Zentrum für PAT, die CPACT (Centre of Process Analytics and Control Technology), wurde 1997 gegründet mit drei Universitäten (Federführung Uni Strathclyde, Glasgow) und etwa 15 Industriefirmen. Dieses Zentrum inspirierte zusammen mit den Diskussionen im Zuge der PAT-Initiative der FDA für die Pharmaindustrie in 2002/2003 auch die deutsche Industrie und Akademia. Markus Haider zusammen mit Wolf-Dieter Hergeth initiierten deshalb vom  22.-24. Oktober 2002  bei der Wacker Chemie in Burghausen ein „Symposium Prozessanalytik“ mit knapp 200 Teilnehmern inklusive einiger Aussteller. In Gesprächen und Diskussionen am Rande der Tagung wurde die Notwendigkeit deutlich, prozessanalytische Aktivitäten im deutschsprachigen Raum zusammenzuführen und der Prozessanalytik ein „Sprachrohr“ zu geben. Die folgenden etwa zweieinhalb Jahre wurden genutzt, um in zahlreichen persönlichen Einzelkontakten und in Gesprächen mit Behörden, Instituten und Organisationen ein konsensfähiges Konzept für einen organisatorischen Zusammenschluss der Prozessanalytiker zu erarbeiten.

    Schließlich trafen sich am 31. März 2005 im Carl-Duisberg-Hörsaal des DECHEMA-Hauses in Frankfurt/Main 88 Prozessanalytiker, um den „Arbeitskreis Prozessanalytik“ zu gründen. Er ist ein Arbeitskreis innerhalb der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh und wird von dieser gemeinsam mit der DECHEMA getragen.

    Konzept

    In der bei der Gründung verabschiedeten Arbeitsrichtlinie des AK wurde als Ziel der Tätigkeit definiert, für Industrieanwender, Geräte- und Softwarehersteller sowie Forscher im Bereich der Prozessanalytik im deutschsprachigen Raum ein Forum und eine Wissensplattform zu bieten. Dieses Forum sollte zugleich auch national und international Schnittstelle zu anderen Organisationen auf dem Gebiet der Prozessanalytik sein. Zudem wurde der Versuch unternommen, den Namen Prozessanalytik zu definieren und deren Ziele zu beschreiben (siehe Satzung des AK Prozessanalytik). Dem ersten Vorstand des AK 2005-2008 gehörten an: Dr. Stephan Küppers (FZ Jülich; Vorsitzender), Dr. Wolf-Dieter Hergeth (Wacker; Stellvertreter); Prof. Dr. Rudolf Kessler (HS Reutlingen; Schriftführer). Gleichzeitig wurde ein erweiterter Vorstand berufen insbesondere aus der Industrie, der als beratendes Gremium die Arbeit des Vorstandes unterstützen sollte.

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    Dier ersten Jahre

    Der Arbeitskreis startete in 2005 mit etwa 80 eingeschriebenen Mitgliedern. Im Oktober 2007 waren es schon 157 und heute nach 10 Jahren wird schon die 300er Marke überschritten. Wichtigster Kristallisationskeim neben dem Newsletter für den  Arbeitskreis war die Durchführung eines eigenen Kolloquiums, das in 2005 bei Merck in Darmstadt, 2006 in Berlin und 2007 in Stuttgart im Daimler Benz Museum abgehalten wurde. Schon frühzeitig wurden Kontakte zu anderen prozessanalytisch aktiven Organisationen geknüpft und seitdem ständig vertieft und ausgebaut. Die erste gemeinsame Tagung mit den Schweizer Kollegen fand in Basel zusammen mit Solvias 2008 statt. In zahlreichen so genannten Kamingesprächen mit externen Experten wurden weitere strategische Entscheidungen vorbereitet.  Das Logo des Arbeitskreises wurde vom Patentamt als Marke geschützt. Gemeinsam mit der ISPE wurde über mehrere Jahre auch ein Awareness-Dokument PAT/QbD für die Pharmaindustrie entwickelt.

    Die Hauptaktivität in den ersten Jahren nach der Gründung bestand darin, neben den Kolloquien den AK in Deutschland und auch international „sichtbar“ zu machen. Hervorzuheben sind hier insbesondere Kontakte zur NAMUR, ISPE-DACH, APV oder auch zur CPACT. Gemeinsam mit den Kollegen der CPACT und weiteren Institutionen wurde 2008 in Frankfurt im DECHEMA Haus die erste Europäische gemeinsame PAT-Tagung, die European Conference on Process Analysis and Control Technology, EuroPACT, durchgeführt.

    Das wesentliche Ziel des AK, die Community der Prozessanalytik in Deutschland, Österreich und der Schweiz zu vernetzen, war erreicht. Dazu ist dann natürlich auch ein Vorstand sinnvoll und notwendig, der die Community vollständig repräsentiert. Die Mitgliederversammlung hat entsprechend dem Antrag des Vorstandes am 23.4.2008 deshalb eine Satzungsänderung beschlossen, so dass je ein Vertreter der derzeitigen Interessengruppen des AK wie Hochschulen und Forschungseinrichtungen, Industrieanwender und auch Geräte- und Softwarehersteller im Vorstand vertreten sein sollten.

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    Kooperationen und Internationalisierung

    Verstetigung der Arbeit

    Die Vorstandswahl wurde im September und Oktober 2008 durchgeführt. Es standen für die drei Listen 7 Kandidaten zur Verfügung. Die Wahlbeteiligung lag bei über 50 %, was den hohen Aktivierungsgrad des AK widerspiegelt. In den neuen Vorstand für die Amtszeit 2009 – 2012 wurden gewählt: Prof. Dr. Rudolf Kessler (Vorsitzender, HS Reutlingen), Dr. habil. Wolf-Dieter Hergeth (Stellvertreter, Wacker Chemie), Dr. Dirk Steinmüller (Stellvertreter, Knick).

    Durch die weiteren Kolloquien in 2009 bei Sartorius in Gießen, 2010 bei Polytec in Waldbronn, 2011 zusammen mit den Kollegen aus Österreich im Chemiepark Linz und 2012 bei der BAM in Berlin hat sich eine eigene PAT-Familie herausgebildet. Wichtig war für den Arbeitskreis, den Trialog zwischen den Hochschulen, den Herstellern von Software und Geräten, sowie den Anwendern zu fördern und die Prozessanalytik auch in anderen Branchen zu etablieren. Deshalb wurden die weiteren wissenschaftlichen Aktivitäten bis heute durch Beteiligungen bei der Organisation von Konferenzen aufgewertet, z.B. der Anakon der GDCH, den ProcessNet Aktivitäten der DECHEMA, bei der Achema Ausstellung, sowie auch bei der Teilnahme am Wissenschaftsforum der GDCh.

    Mit der Durchführung von halbtägigen Kolloquien bei der DECHEMA konnten auch Spezialthemen für die Anwender aufbereitet und zur Diskussion gestellt werden. Zusammen mit der Arbeitsgruppe Messen und Regeln in der Biotechnologie der DECHEMA wurde ein CIT Sonderheft gestaltet. Die Trendberichte zur Achema und eine weitere Professionalisierung der Öffentlichkeitsarbeit  durch eine eigene Webseite wurde die Prozessanalytik als transdisziplinäre Querschnittstechnologie nicht nur in die Fachwelt getragen, sondern langsam auch in der Öffentlichkeit und Politik wahrgenommen.

    Höhepunkt in 2011 war die zweite EuroPact Konferenz. Federführend für diese internationale Konferenz sind der Arbeitskreis Prozessanalytik und die Kollegen der CPACT in Glasgow. Aufgrund der sehr erfolgreichen Europact 2008 und Europact 2011 wurde gemeinschaftlich mit den europäischen Partnern beschlossen, die Europact alle drei Jahre stattfinden zu lassen. Für 2014 wurde Barcelona als Konferenzort bestimmt. Zum ersten Male wurden in 2012 und 2013 auch Kontakte zur chinesischen Instrumental Society (CIS) aufgebaut z.B. durch Plenarvorträge auf deren Tagung in Shanghai und Peking.

    Forschung und Weiterbildung für die Prozessanalytik

    Ein Kernthema – und für die nachhaltige Entwicklung des Themas Prozessanalytik unabdingbar – war die Motivierung universitärer Arbeitsgruppen und außeruniversitärer Forschungsinstitutionen für die Prozessanalytik. Deshalb wurden  Anstrengungen unternommen,  mittelfristig eigene Forschungsfelder und Forschungsbudgets zu generieren und die Prozessanalytik als eigenständiges und förderungswürdiges Forschungsthema in Deutschland zu etablieren. Ein erster Schritt ist schon getan durch die Mitgliedschaft des AK im fms und durch den Aufbau vielversprechender Kontakte mit dem BMBF, sowie Gespräche mit den Kollegen aus dem Bereich Biotechnologie über ein gemeinsames Vorgehen.

    Nach langen Vorbereitungen hat der AK in 2008 und in den Folgejahren auch mehrere Expertenworkshops im kleinen Kreis mit dem Thema „Ausbildung und PAT“ durchgeführt und auf den Mangel an ausgebildeten Prozessanalytikern hingewiesen. In einem ersten Schritt wurden die Schnittmengen aus Verfahrenstechnik, Chemie, Physik und Pharma für die PAT- Ausbildung mit dem Fokus Master definiert und im zweiten Schritt dann gemeinsam mit den Industrievertretern die Anforderungen an einen „Master of Process Analytics and Control Technology“ definiert. Auch an die Etablierung eines externen Masters zur berufsbegleitenden Qualifizierung, beispielsweise modular über 2 Jahre konzipiert, wurde gedacht.

    Zusätzlich wurde ein Weiterbildungskonzept in der Prozessanalytik für die bereits im Berufsleben stehenden Personen entwickelt mit  Einsteigerseminaren von 3–5 Tagen. Durch  die Fort- und Weiterbildung sollen berufsspezifische Fertigkeiten vertieft, die Handlungskompetenzen erweitert und die persönliche Entwicklung gefördert werden.  Die Kurse wurden aus rechtlichen Gründen zwar von der DECHEMA oder der GDCh durchgeführt, aber durch die Gestaltung der Flyer mit den  beiden Logos wurde die enge Verbundenheit der Themenbereiche Analytik und Verfahrenstechnik eindrücklich dokumentiert. Mit insgesamt 13 Kursen war der AK überaus aktiv an der Weiterbildung sowohl innerhalb der GDCH als auch der DECHEMA mit dem Thema Prozessanalytik beteiligt. Leider waren die Kurse nicht immer voll ausgelastet, so dass eine kommerzielle Weiterführung aller Kurse derzeit nicht möglich ist.

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    Neue Generation Prozessanalytiker und Zukunftsperspektiven

    Vorstand

    In 2012 wurde ein neuer Vorstand gewählt für die Amtszeit 2013 bis 2016 mit dem Ziel, sowohl die personelle und fachliche Vielfalt des Themas Prozessanalyse zu erweitern als auch die Zukunftsfähigkeit des Arbeitskreises zu gewährleisten. Der neue Vorstand, der aus 9 Vorschlägen gewählt wurde, setzt sich wie folgt zusammen: Vorsitz: Dr. habil. Michael Maiwald, BAM Berlin, er vertritt die Hochschulen und Forschungsinstitute, Stellvertreter:  Elke Hilscher, KWS SAAT AG, Einbeck, sie vertritt die Anwender, Dr. Jens Nolte, Polytec GmbH, Waldbronn, er vertritt die Instrumentenhersteller und Dr. Thomas Steckenreiter, vormals Endress+Hauser Conducta, heute BTS, vertritt die Instrumentenhersteller und Anwender. Aufgrund von Stimmengleichheit vertreten 2 Personen den Bereich der Instrumentenhersteller.

    Bewährtes erhalten

    Kristallisationskeim ist und bleibt weiterhing das jährlich stattfindende Kolloquium, das in 2013 bei der BASF gefeiert wurde. Mit 200 Teilnehmern und der Feier „100 Jahre PAT“ war die Tagung ein riesiger Erfolg. Das nächste Kolloquium fand 2014 in Gerlingen zusammen mit der Firma Endress & Hauser statt, in 2015 wird das Kolloquium zusammen mit der TU Wien in Wien veranstaltet. Besonders hervorzuheben ist der große Erfolg bei der Durchführung der EuroPact 2014 im Mai in Barcelona zusammen mit Roma Tauler und Anna de Juan. Die 257 Teilnehmer aus 23 Ländern setzten sich gemischt aus Forschungs- und einer wachsenden Anzahl von Industrievertretern zusammen. Knapp 20 Firmenaussteller rundeten das Programm mit einer breiten Geräteausstellung ab. Im Laufe der Konferenz ist deutlich geworden, dass nun eine „Prozessanalysentechnik-Familie“ auf europäischer Ebene entstanden ist. Dabei war die Gruppe der deutschen Teilnehmer mit knapp einem Drittel besonders stark vertreten. Erstmals war auch ein weltweites Interesse spürbar mit einer nennenswerten Anzahl von internationalen Anmeldungen und Beitragseinreichungen, darunter die China Instrument and Control Society mit etwa 10 Teilnehmerinnen und Teilnehmern.

    Im Herbst 2014 fand wieder die ProcessNet statt, der gemeinsamen Plattform der Chemischen Technik und Verfahrenstechnik von DECHEMA und VDI-GVC, und die DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie.  Wie in den vergangenen Jahren haben Mitglieder des Arbeitskreises und Mitglieder der DECHEMA Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“ für den Programmausschuss aus allen eingesendeten Beiträgen insgesamt neun Sessions zu prozessanalytischen Themen zusammengestellt. Dies belegt eindrucksvoll, dass das Thema PAT nunmehr auch in der Verfahrenstechnik ein wichtiger Bestandteil ist. Zudem wurde die Prozessanalytik eines der Leitthemen der ACHEMA 2015. Am 17. Juni 2015 hat ein Komitee des Arbeitskreises gemeinsam mit den ACHEMA-Organisatoren einen Thementag mit internationalen Experten gestaltet, der durch zwei Fachsessions zu den Themen „Prozessanalytik“ und „Chemometrie“ abgerundet wurde. Am 18. Juni fandein umfangreiches Praxisforum zum Thema „Prozessanalytik“ mit vielen Anwender-Beiträgen statt.

    Neben den Tagungen hat sich der Arbeitskreis seit Jahren auch der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses angenommen. Dabei wurden zahlreiche Reisestipendien an junge Wissenschaftler und Masteranden vergeben. Seit 2007 ist der Arbeitskreis unter den Organisatoren des Interdisziplinären Doktorandenseminars einer der Hauptsponsoren. Auf benachbarten Tagungen (z. B. ProcessNet-Jahrestagung, Wissenschaftsforum, EuroPACT) verleiht der AK Prozessanalytik einen eigenen Preis für herausragende Abschlussarbeiten. Auf der EuroPACT 2014 wurden so z.B. insgesamt vier Preise von einem Preis-Komitee des erweiterten Vorstandes und weiteren Fachvertretern des Organisationskomitees ausgewählt. Der mit 1.500 € dotierte Siemens-Preis wurde ebenfalls auf der EuroPACT zum 4. Male für eine herausragende Publikation auf dem Gebiet der Prozessanalytik an junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler vergeben. Der bereits sechste Prozessanalytik-Award des AK Prozessanalytik konnte 2014 traditionell wieder im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung in Aachen verliehen werden.

    Neues wagen

    Die Diskussion über eine Neustrukturierung des Weiterbildungskonzeptes hat gerade begonnen und wird sicherlich in den nächsten Jahren einen erfolgreichen Neustart gewährleisten. Die Hochschule Reutlingen hat in 2013 ein Lehr- und Forschungszentrum mit dem Titel Process Analysis & Technology (PA&T) gegründet. Aufbauend auf den bisherigen Arbeiten soll in dem Zentrum die ganze interdisziplinäre Vielfalt der Prozessanalyse abgebildet werden. Zwei Professoren aus dem Bereich Spektroskopie (Prof. Dr. Karsten Rebner) und Chromatographie (Prof. Dr. Jörg-Ingo Baumbach) wurden schon berufen, zwei weitere Professuren (Verfahrenstechnik, Chemometrie) werden derzeit ausgeschrieben. Zum WS 2014/2015 wurde  auch der neue intersdisziplinäre englischsprachige Masterstudiengang „Process Analysis & Technology Management“ erfolgreich gestartet. Der Studiengang ist in ganz Europa vernetzt und wird in enger Kooperation mit der Industrie in neuen Lehr- und Lernformen praktiziert. Der Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Technischen Universität Kaiserslautern verlieh am 13. Juli 2012 Herrn Dr. Michael Maiwald, Berlin, die Lehrbefugnis für das Fach „Prozessanalytik“. Dies ist bundesweit die erste Venia Legendi, die für das Fach „Prozessanalytik“ erteilt wurde.

    Den zunehmenden Anteil an Studierenden, die Mitglied im AK Prozessanalytik soll Rechnung getragen werden, dass auch ein Jung-Prozessanalytiker im neuen Vorstand vertreten sein soll. Die nötige Satzungsänderung wird vorbereitet und soll zur Amtszeit des neuen Vorstandes in 2016 umgesetzt sein.

    Nicht unerwähnt sollen auch die Anstrengungen des Arbeitskreises sein, dass bei den Drittmittelgebern auch ein Schwerpunkt Prozessanalytik als Querschnittstechnologie eingerichtet wird. So wurde z.B. in der Agenda Photonik 2020 zum ersten Male auch das Thema Prozessanalytik explizit im Programm erwähnt als auch explizit die Prozessanalytik im Horizon 2020 der EU ausgeschrieben.  Es bleibt zu hoffen, dass sich nun viele Wissenschaftler zusammen mit der Industrie an den Programmen beteiligen. Einige Konsortien, die auch Mitglied im Arbeitskreis sind, waren in beiden Programmen erfolgreich.

    Der Arbeitskreis organisiert derzeit auch Ad-hoc Arbeitsgruppe mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten. Z.B. eine Arbeitsgruppe „Einsatz von miniaturisierten optischen Spektroskopiesystemen in der Prozessanalytik“. Ziel ist dabei ein so genanntes White Paper zu produzieren und damit eine Plattform für die Bewertung neuer Technologien aufzubauen.

    Zukunft sichern

    Vom 12.–15. Oktober 2014 wurde gemeinsam von der DECHEMA und dem Arbeitskreis Prozessanalytik das Tutzing-Symposion 2014 unter dem Motto „Prozessanalytik – Werkzeug oder Zukunftstechnologie?“ organisiert. Das traditionelle, dreitägige Format „Tutzing-Symposion“ in herrlichem Ambiente und mit sehr viel Raum für Gespräche bot eine einzigartige Möglichkeit, die Facetten der Prozessanalytik kontextbezogen und praxisnah endlich einmal in aller Breite und Tiefe zu diskutieren. Auf eine technisch orientierte Frontalveranstaltung wurde zugunsten von Impulsvorträgen und Diskussionsforen daher komplett verzichtet und das Fachpublikum selbst aktiv an der Entstehung einer zukunftsweisender Begriffsbildung und Perspektive einbezogen. Eine exakte Definition und Abgrenzung des Begriffs „Prozessanalytik“ ist wegen der ungeheuren Breite und Vielfalt nicht ohne weiteres möglich. Für viele ist Prozessanalytik zunächst ein Werkzeug für klar definierte Messaufgaben, wobei sie oft gar nicht direkt in Erscheinung tritt – wie ein Mikroprozessor im Computer. Für andere ist Prozessanalytik eine Branche, vielleicht sogar eine „Kultur“, wobei sie dann weit über die konkrete Applikation hinaus eine unverzichtbare Zukunftstechnologie für den Standort Deutschland und Europa bildet. Beide Sichtweisen sind erlaubt, die Wahrheit liegt bekanntlich irgendwo dazwischen und hier vielleicht sogar darüber. Im Rahmen des 53. Tutzing-Symposions wurde innerhalb eines Workshops ebenfalls über aktuelle Anforderungen für die Aktualisierung der Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“ gemeinsam mit Experten der NAMUR diskutiert. Das Symposium hat viele Diskussionen angestoßen und muss nun in reale Handlungsanweisungen umgesetzt werden.

    Industrie 4.0

    Der Arbeitskreis wird sich dieser Herausforderung stellen und technologische Wege aufzeichnen, sobald die Prozessindustrie ihre Vorstellungen entwickelt und Anforderungen zu „Industrie 4.0″ formuliert hat. Der Arbeitskreis schlug vor, die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Doktorandenseminars in die Diskussion einzubinden, da eine nachhaltige Entwicklung solcher Szenarien nur unter Mitwirkung zukünftiger Expertinnen und Experten möglich ist. Zur Begleitung des Doktorandenseminars in 2015 und des Workshops hatten sich auch Vertreter aus der Prozessindustrie beteiligt.

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    Resumè

    Ohne die vielfältigen Messmethoden der Prozessanalytik sind heute industrielle Produktionsanlagen, wie man sie z.B. in den Bereichen Chemie, Pharma- oder Lebensmittelproduktion findet, nicht mehr wirtschaftlich oder sicher zu betreiben. Insbesondere der Standort Deutschland verfügt über einen ansehnlichen Wissens- und Technologievorsprung, dies sowohl in der Forschung an Hochschulen und Universitäten als auch bei den Messgeräteherstellern, die den exzellenten wissenschaftlichen Output sowie die lang akkumulierte technische Erfahrung den Anwendern für Ihre bestehenden und zukünftigen Messaufgaben zugänglich machen. Die Prozessanalytik ist als „Enabling-Technology“ damit gleich in zweifacher Hinsicht wertvoll und hilft Standortvorteile auch langfristig und nachhaltig zu sichern: Einerseits ermöglicht sie der produzierenden Industrie die sichere und effiziente Herstellung international wettbewerbsfähiger Produkte. Andererseits bietet sie aber auch einer gerade neu entstehenden Messtechnikbranche die Möglichkeit, produktionstechnisches Know-how in Form von Mess- und Regeltechnik weltweit zu exportieren.

     

    Zusammenstellung: Rudolf Kessler, 09.04.2015

10 Jahre Arbeitskreis Prozessanalytik

Der Arbeitskreis Prozessanalytik feiert Gründungsjubiläum
Vom 22.-24. Oktober 2002 fand bei der Wacker Chemie in Burghausen ein „Symposium Prozessanalytik“ mit knapp 200 Teilnehmern incl. Ausstellern vor allem aus Deutschland statt. In Gesprächen und Diskussionen wurde die Notwendigkeit deutlich, prozessanalytische Aktivitäten im deutschsprachigen Raum zusammenzuführen und der Prozessanalytik ein „Sprachrohr“ zu geben. Die folgenden etwa zweieinhalb Jahre wurden genutzt, um in zahlreichen persönlichen Einzelkontakten und in Gesprächen mit Behörden, Instituten und Organisationen ein konsensfähiges Konzept für einen organisatorischen Zusammenschluß der Prozessanalytiker zu erarbeiten. Schließlich trafen sich am 31. März 2005 im Carl-Duisberg-Hörsaal des DECHEMA-Hauses in Frankfurt/Main 88 Prozessanalytiker, um den „Arbeitskreis Prozessanalytik“ zu gründen. Er ist ein Arbeitskreis innerhalb der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh und wird von dieser gemeinsam mit der DECHEMA getragen.

(von Michael Maiwald 2015)

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In der bei der Gründung verabschiedeten Arbeitsrichtlinie des AK wurde als Ziel der Tätigkeit definiert, für Industrieanwender, Geräte- und Softwarehersteller sowie Forscher im Bereich der Prozessanalytik im deutschsprachigen Raum ein Forum und eine Wissensplattform zu bieten. Dieses Forum sollte zugleich auch national und international Schnittstelle zu anderen Organisationen auf dem Gebiet der Prozessanalytik sein.

Schon frühzeitig wurden Kontakte zu anderen prozessanalytisch aktiven Organisationen geknüpft und seitdem ständig vertieft und ausgebaut. Hervorzuheben sind hier insbesondere NAMUR, ISPE, APV oder auch CPACT. Die Hauptaktivität in den ersten Jahren nach der Gründung bestand darin, den AK nach außen hin „sichtbar“ zu machen. Dazu gehört die Organisation eigener wissenschaftlicher Tagungen, wie dem Herbstkolloquium (jährlich im November/Dezember) und der EuroPACT (alle drei Jahre). Neben Tagungen hat sich der Arbeitskreis auch der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses angenommen. Seit 2007 ist der Arbeitskreis unter den Organisatoren des Interdisziplinären Doktorandenseminars. Auf benachbarten Tagungen (z. B. ProcessNet-Jahrestagung, Wissenschaftsforum, EuroPACT) verleiht der AK Prozessanalytik einen eigenen Preis für herausragende Abschlussarbeiten.

Dem ersten Vorstand des AK 2005-2008 gehörten an: Dr. Stephan Küppers (FZ Jülich; Vorsitzender), Dr. Wolf-Dieter Hergeth (Wacker; Stellvertreter); Prof. Dr. Rudolf Kessler (HS Reutlingen; Schriftführer). Von 2009-2012 bestand der Vorstand aus Prof. Dr. Rudolf Kessler (HS Reutlingen) als Vorsitzender und die beiden Stellvertreter Dr. Dirk Steinmüller (Knick AG, Berlin) und Dr. Wolf-Dieter Hergeth (Wacker Chemie AG, Burghausen). Der amtierende Vorstand 2013-2016 besteht aus Dr. habil. Michael Maiwald (BAM, Berlin, Vorsitz – vertritt die Hochschulen und Forschungsinstitute), Elke Hilscher (KWS SAAT AG, Einbeck – vertritt die Anwender), Dr. Thomas Steckenreiter (Bayer Technology Services GmbH, Leverkusen – vertritt die Anwender) und Dr. Jens Nolte (Polytec GmbH, Waldbronn – vertritt die Instrumentenhersteller). Für die laufende Amtsperiode beruft der Vorstand einen Erweiterten Vorstand, der ihn bei der Arbeit unterstützt und als Multiplikator dient.

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Jahresberichte

Jahresbericht des Arbeitskreies Prozessanalytik 2018

Mit mittlerweile 360 Mitgliedern im November 2018 hat der Arbeitskreis auch dieses Jahr wieder einen erfreulichen Zuwachs verzeichnen dürfen.

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Mitglieder und Vorstand

Mit mittlerweile 360 Mitgliedern im November 2018 hat der Arbeitskreis auch dieses Jahr wieder einen erfreulichen Zuwachs verzeichnen dürfen.

Besonders zuversichtlich stimmt dabei auch der vergleichsweise hohe Anteil an Junganalytikern, also Studenten, Auszubildenden und Doktoranden, die sich dem Thema Prozessanalytik verschrieben haben und durch Teilnahme an den Aktivitäten des Arbeitskreises einen fundierten Wissenstransfer sowie einen vereinfachten Zugang zur Branche erwarten können.

Bild 1: Anzahl Mitglieder des AK Prozessanalytik von 2006 bis 2018

 

Nach fast zweijähriger Tätigkeit im Vorstand des Arbeitskreises musste Frau Alina Matt leider aus persönlichen Gründen ihre Vorstandstätigkeit beenden. Für ihre kompetente und verlässliche Mitarbeit sei Frau Matt an dieser Stelle nochmal gedankt!

Als Nachfolger als Vertreter für die Junganalytiker im Vorstand konnte Herr Tobias Eifert (Evonik) gewonnen werden. Herr Eifert war schon vorher in die Arbeit des erweiterten Vorstandes eingebunden, sodass ein reibungsloser Übergang einfach zu erreichen war.


Veranstaltungen

Von den Veranstaltungen des Arbeitskreises in 2018 sind insbesondere das Herbstkolloquium und das Doktorandenseminar besonders hervorzuheben:


Herbstkolloquium Prozessanalytik

Zum 14. Kolloquium mit dem Titel „Stabilität von und durch PAT-Lösungen – vom Sensor über die Methode zum Prozess“ fanden sich vom 3. bis 5. Dezember etwa 150 Teilnehmerinnen und Teilnehmer zu einem fachlichen Austausch in Hannover ein. Als Veranstaltungsorte dienten das Institut für Technische Chemie der Uni Hannover für das Vorprogramm sowie das Schloss Herrenhausen für das Hauptprogramm und die Abendveranstaltung.

Inhaltlich konzentrierte sich das diesjährige Kolloquium auf die Thematik Stabilität von Sensoren, Methoden und Prozessen. Unter Einbeziehung aller relevanten Einflüsse auf das Ergebnis wie etwa Probennahme, Probenkonditionierung, Probenvorbereitung, Messung, Messgerät, Datengenerierung und Auswertung, die im Rahmen der Methodenvalidierung wichtig sind, sollte der Bezug zur Prozessstabilität, als die vorrangig wichtigste industrielle Anforderung in industriellen Herstellungsprozessen, hergestellt werden.


Bild 2: Teilnehmer des 14. Kolloquiums vor Schloss Herrenhausen

Das Vorprogramm am 3. Dezember an der Universität Hannover bot bereits in einer Opening Session mit zwei Eröffnungsvorträgen und anschließender Diskussion einen guten Einstieg in die Themenschwerpunkte. Auch die anschließende Livepräsentation zum Anfassen und Mitmachen des smartLabs am Institut für technische Chemie wurde gut wahrgenommen.

Zum Abschluss des ersten Veranstaltungstages fanden sich die Tagungsteilnehmenden in der „Ständigen Vertretung“ zu einem gemütlichen Get-Together zusammen, welches mit einer erstaunlich hohen Teilnehmerzahl geehrt wurde und dem netzwerkbildenden Charakter der Veranstaltung sicherlich bereits deutlich Rechnung trug.

Das Hauptprogramm am 4. und 5. Dezember wurde insbesondere von den drei Hauptsessions „Sensorstabilität“, „Methodenstabilität“ und „Prozessstabilität“ getragen, die mit jeweils vier Fachvorträgen und anschließenden Diskussionen den Trialog zwischen Anwendern, Herstellern und Forschern befeuerten.

Bild 3: Auditorium für die Hauptsessions

Neben den Vortragssessions wurde das wissenschaftliche Programm insbesondere auch durch die Posterbeiträge fachkundig ergänzt. Die Posterautoren hatten auch dieses Jahr wieder die Möglichkeit, im Rahmen der beiden Posterslams mit Kurzpräsentationen ihre Arbeiten vorzustellen und das Fachpublikum zu weiterführenden Diskussionen in der Posterausstellung einzuladen. Und wie auch in den Vorjahren wurden die drei besten Posterbeiträge mit gut dotierten Preisen geehrt.

Bild 4: Verleihung des Posterpreises
v.l.n.r.: Madlen Chao, Miguel Dufner, Florian Eigenmann, Jens Nolte

Als neues Format beim Kolloquium wurden dieses Jahr erstmalig an beiden Hauptveranstaltungstagen Roundtable-Diskussionen angeboten. Diese wurde jeweils mit vier fünfminütigen Impulsvorträgen eingeleitet. Anschließend konnten sich die Tagungsteilnehmenden an verschiedenen Tischen zu verschiedenen Themen austauschen. Nicht nur wegen des fachlichen Diskurses, sondern insb. auch wegen der Möglichkeit, recht einfach neue Kontakte knüpfen zu können, wurde dieses Format abschließend sehr positiv bewertet.

Neu bei dieser Veranstaltung war auch der Einsatz von slido. Damit konnten die Teilnehmenden per Smartphone bereits während der Veranstaltung Fragen und Feedback zu allen inhaltlichen wie organisatorischen Themen senden. Auch diese Möglichkeit wurde sehr gut aufgenommen und wird sicherlich bei zukünftigen Fachveranstaltungen des Arbeitskreises wieder Einsatz finden.


Interdisziplinäres Doktorandenseminar

Das 12. Interdisziplinäre Doktorandenseminar der Arbeitskreise Prozessanalytik, Chemo- und Biosensoren, Chemometrik und Qualitätsmanagement tagte dieses Jahr vom 25. Bis 27. März in den Räumlichkeiten der Gastgeber von der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) in Berlin Adlershof. Unter dem Leitthema „MVDA – von Daten zu smarten Entscheidungen“ trafen ca. 30 Teilnehmende aus Forschung und Industrie zusammen, um den aktuellen Stand der Wissenschaft und Anwendung zu diesem Thema näher kennen zu lernen und zu diskutieren.

Bild 5: Teilnehmer des 12. Interdisziplinären Doktorandenseminars in Berlin

Das Programm startete nach einer freundlichen Begrüßung mit einem direkt anschließenden Fachvortrag, der einen interessanten Überblick über Chemometrik bot und aufzeigte, welch hohe Relevanz das statistische Auswerten von Spektraldaten in der modernen Prozessüberwachung einnimmt.

Nach dem üppigen Abendessen wurde der Startschuss für den moderierten Design-Thinking-Workshop gegeben. In zwei Teams wurden kreative Produktideen für eine Sensorentwicklung für die Alltagsbereiche „Wohnen“ und „Gesundheit“ in einer lockeren Atmosphäre bei Wein und Bier bearbeitet. Die Ideen wurden dabei durch verschiedene lehrreiche Herangehensweisen erarbeitet und bereiteten zudem einen perfekten Raum, sich untereinander besser kennen zu lernen. Die finalen Produkte, der „iPott“ und der „ProtoTYP“, wurden durch impulsive Präsentationen nebst lebhaftem Theaterstück der kritischen Jury vorgestellt und von dieser bewertet.

Der erste Abend klang in den Veranstaltungsräumen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) aus.

Der zweite Tag wurde mit einem Vortrag über die „Chemometrie in der Prozessspektroskopie“ eröffnet. Der Vortrag veranschaulichte den Einsatz der Spektroskopie in der Industrie und bekräftigte viele Doktorandinnen und Doktoranden in ihrer Gewissheit, ein zukunftsträchtiges Forschungsgebiet mit ihren jeweiligen Arbeiten adressiert zu haben.

Die anschließenden Vorträge der Doktorandinnen und Doktoranden zeigten, wie vielfältig und weitreichend die Anwendungen der Analytik und der damit verbundenen Datenanalyse in Chemie bzw. Materialwissenschaften oder Biotechnologie mittlerweile sind. Die Forschungsansätze und -ergebnisse wurden diskutiert und boten die gute Gelegenheit, die eigene Forschung mal aus anderen Perspektiven zu erleben. Bei Kaffee und Kuchen konnten in der Postersession weitere Forschungsergebnisse betrachtet und besprochen werden.

Nach dem wissenschaftlichen Teil des Tages begann die Führung durch den Technologiepark Adlershof. Nach einem Einführungsvortrag, der eine umfangreiche Übersicht über die Themengebiete der einzelnen Forschungsinstitute gab, wurde der Park anschließend in einem 1,5 stündigen Rundgang besichtigt

Der dritte und letzte Veranstaltungstag begann pünktlich mit einer letzten Vortragssession. Nach der Kaffeepause berichtete ein langjähriger Besucher des Doktorandenseminars, Herr Dr. Tobias Eifert, von seinen Berufseinstieg im Bereich der Verfahrenstechnik. Dies gab den Teilnehmern einen informativen Einblick wie es nach der Promotion weiter gehen könnte und welche Hürden von der Bewerbung bis hin zum ersten Arbeitstag auf sie zukommen können. Ferner berichtete Herr Prof. Dr. Dominik Rabus von seinem sehr bemerkenswerten und abwechslungsreichen Weg in die Selbständigkeit.

Natürlich wurden auch dieses Jahr die drei besten Vorträge sowie das beste Poster gekürt.

Bild 6: Preisträger des 12. Interdisziplinären Doktorandenseminars
v.l.n.r.: Katharina Dahlmann, Jens Claßen, Peter Werner, Jan-Ole Kühn

Mit durchweg positiven Eindrücken und Erfahrungen endete das 12. Interdisziplinäre Doktorandenseminar mit einer herzlichen Verabschiedung der Teilnehmenden.


Weitere Veranstaltungen

Neben seinen Hauptveranstaltungen unterstützt der Arbeitskreis Fachtagungen und Kongresse mit der Ausgestaltung von Vorträgen oder ganzen Sessions zum Thema Prozessanalytik. In 2018 sind insbesondere folgende Engagements hervorzuheben:

  1. 10-13. April: Analytica (begleitender Fachkongress)
    Drei Sessions: “Innovative Process Analytics”, “Model Based Process Control” und “Big Data
  2. 11-15. Juni: Achema (begleitender Fachkongress)
    Zwei Sessions: “Innovative Process Analytics”, “Model Based Process Control
  3. 10-13. September: ProcessNET Jahrestagung
    Eine Session: Prozesskonzepte der Zukunft


Ad-hoc-Arbeitskreise

Der AK Prozessanalytik bietet Gruppen von Mitgliedern, die sich in ein bestimmtes Thema vertiefend einarbeiten und austauschen möchten, die Möglichkeit, ad-hoc-Arbeitskreise zu bilden. Dies wird gut angenommen und liefert bisweilen sehr elaborierte Ergebnisse.

Dieses Jahr wurde z.B. ein wissenschaftlicher Beitrag mit dem Titel „Model-based tools for optimal experiments in bioprocess engineering“ im Rahmen eines dieser ad-hoc-AKs erstellt und erfolgreich beim Journal Current Opinion in Chemical Engineering eingereicht.

Prozessanalytik-Award

Der Prozessanalytik-Award des AK Prozessanalytik wird regelmäßig für die beste Qualifizierungsarbeit auf dem Gebiet der Prozessanalytik im zurückliegenden Jahr vergeben. 2018 fand die Verleihung des Awards bereits zum zehnten Mal statt.

Dieses Jahr wurde Herr Robert Schalk für seine Dissertation „Bioprozessanalytik mittels Raman- und MIR-ATR-Spektroskopie“ von der Jury ausgewählt und am 4. Dezember im Rahmen des 14. Kolloquiums geehrt.

Bild 7: Verleihung des Prozessanalytik-Award 2018 durch Christoph Herwig (mitte)
stellvertretend an Matthias Rädle (rechts)
mit freundlicher Begleitung von Ulrich Schünemann (links)

Leider konnte Herr Schalk den Preis nicht persönlich entgegennehmen. Die Urkunde, das Preisgeld in Höhe von €1.000 sowie die zweijährige kostenfreie Mitgliedschaft in der GDCh oder der DECHEMA fanden dennoch ihren Weg.

 

(Von Jens Nolte 2018)

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Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2017

Auch im Jahr 2017 konnte der Arbeitskreis den seit Gründung anhaltenden Trend eines deutlichen Mitgliederzuwachses weiter fortsetzen, sodass er mit Jahresende einen Stand von mittlerweile ca. 350 Mitgliedern erreicht hat. Darunter sind ca. 85 Junganalytiker, eine erfreuliche Entwicklung, die die Zukunft der Prozessanalytik als interdisziplinäres Themengebiet auch weiterhin auf eine fundierte Basis stellen wird.

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Vorstand

Am 1. Januar 2017 nahm der neue Vorstand des Arbeitskreises seine Tätigkeit auf. In dieser Legislaturperiode wurde der Vorstand erstmals um ein viertes Mitglied, den Vertreter der Junganalytiker, erweitert, um dem Zulauf an jungen Mitgliedern, die sich in oder kurz nach ihrer Ausbildung befinden, deutlich Rechnung tragen zu können. Gewählt wurden:

Dr. Gerlach, Martin (Bayer AG, Leverkusen)         vertritt die Anwender
Prof. Dr. Herwig, Christoph    (TU Wien, Wien)     vertritt Hochschulen und Institute
Matt, Alina (Biotronik AG, Bülach)                           vertritt die Jungmitglieder
Dr. Nolte, Jens (inno-spec GmbH, Nürnberg)        vertritt die Instrumentenhersteller)

Bild 1: Alter und neuer Vorstand des Arbeitskreises Prozessanalytik
v.l.n.r.: Christoph Herwig, Martin Gerlach, Thomas Steckenreiter, Alina Matt, Elke Hilscher, Jens Nolte, Michael Maiwald

Zur Kompetenz- und Kapazitätserweiterung hat der Vorstand hat einen erweiterten Vorstand berufen, der insbesondere die zahlreihen Fachveranstaltungen organisatorisch wie inhaltlich unterstützt.

Internetauftritt

Zu Anfang des Jahres 2017 wurde der Internetauftritt des Arbeitskreises vollständig überarbeitet. Die Neuerstellung von Inhalten sowie die Portierung auch älterer Archive ist zum Jahreswechsel noch fortlaufend in Arbeit, das neue Design und die neuen Formate sind aber bereits heute gut abgebildet.

Bild 2: Startseite der neuen Arbeitskreis-Homepage


Veranstaltungen

Von den zahlreichen vom Arbeitskreis ausgerichteten oder unterstützen Veranstaltungen rund um das Thema Prozessanalytik sind in 2017 insbesondere das Herbstkolloquium, die EuroPACT sowie das Doktorandenseminar besonders hervorzuheben:

13. Herbstkolloquium Prozessanalytik

Das 13. Kolloquium hatte dieses Jahr den Schwerpunkt „Prozessführung in der modernen Produktion“ mit dem Untertitel „Brückenschläge von der Fertigungstechnik zur Industrie 4.0“. Hierzu fanden sich vom 20. Bis 22. November etwa 150 Teilnehmerinnen und Teilnehmer beim diesjährigen Gastgeber, der Firma Festo AG & Co. KG, in Esslingen ein.

Inhaltlich beschäftigte dieses Kolloquium sich mit der Frage, was die Prozessindustrie von der Fertigungstechnik lernen kann. Damit schlug das Kolloquium eine Brücke zwischen zwei technologischen Bereichen, die für die Prozessindustrie aktueller sind denn je. Dabei beschränkt sich die Rolle der Fertigungstechnik nicht allein auf Abfüllung oder Verpackung. Viele Aspekte z.B. die der Sensorik lassen sich übertragen und bieten einen echten Mehrwert für die Anlagenbetreiber. Automation, Flexibilität und Formatwechsel, Themen die in der Fertigungstechnik schon zum Alltag gehören, werden angesichts der neuen Anforderungen an eine moderne Prozesslandschaft mit flexiblen Produktionslinien, die je nach Region oder Kundengruppe schnelle Chargenwechsel ermöglichen, auch im übergeordneten Kontext für die produzierende und weiterverarbeitende Industrie immer wichtiger.

Im Rahmen des Vorprogramms am 20. November bot eine Opening Session mit drei Eröffnungsvorträgen und anschließender Diskussion einen guten Einstieg in die diesjährigen Themenschwerpunkte. Parallel dazu bot die Teilnahme an einer Besichtigung der Firma Festo einen Einblick hinter die Kulissen dieses Unternehmens. Im Anschluss daran fanden sich die Tagungsteilnehmer bei einem gemütlichen Get-Together zusammen.

Das Hauptprogramm am 21. und 22. November wurde insbesondere von den vier Hauptsessions „Die Rolle der Fertigungstechnik in der Prozessindustrie“, „Kontinuierliche Prozessführung“, „Anforderungen aus PAT 4.0 an neue Prozessanalytik“ und „Werkzeuge und Lösungen für modellbasierte Regelungen“ getragen, die mit jeweils vier Fachvorträgen und anschließenden Diskussionen den Trialog zwischen Anwendern, Herstellern und Forschern befeuerten.

Bild 3: Podiumsdiskussion zum Thema Arbeitswelt 4.0 im Rahmen des 13. Kolloquiums

Auch dieses Jahr gab es wieder eine angeregte Podiumsdiskussion, diesmal zu dem Thema „Arbeitswelt 4.0: Müssen wir in Zukunft noch arbeiten (gehen)?“. Der anschließende Gesellschaftsabend, wie immer das Highlight des Kolloquiums, fand im Biodom statt, einem für solche Anlässe umfunktionierten Gewächshaus im Herzen einer romantisch angelegten Gärtnereilandschaft, und rundete den Tag perfekt ab.

Neben den Vortragssessions wurde das wissenschaftliche Programm insbesondere auch durch zahlreiche Posterbeiträge fachkundig unterstützt. Die Posterautoren hatten zudem die Möglichkeit, im Rahmen der beiden Posterslams mit Kurzpräsentationen ihre Arbeiten vorzustellen und das Fachpublikum zu weiterführenden Diskussionen in der Posterausstellung einzuladen. Wie auch in den Vorjahren wurden die drei besten Posterbeiträge mit gut dotierten Preisen geehrt.

Das nächste Herbstkolloquium wird vom 3. bis 5. Dezember in Hannover stattfinden.

Bild 4: Verleihung des Posterpreises
v.l.n.r.: Mona Stefanakis, Armin Lambrecht, Verena Fath, Jens Nolte

 

EuroPACT 2017

Die EuroPACT, die „European Conference on Process Analytics and Control Technology“, ist eine internationale Fachveranstaltung europäischer Prozessanalytik-Gremien wie insb. der britischen CPACT und natürlich unserem Arbeitskreis, fand im Rahmen ihres dreijährigen Veranstaltungszyklus vom 10. bis 12. Mai in Potsdam statt.

Die EuroPACT wurde im Jahr 2017 nunmehr schon zum vierten Mal ausgerichtet und kann damit schon auf eine fast zehnjährige Historie zurückblicken.

Die 5 Hauptthemenblöcke wurden jeweils durch eine Plenary Lecture eröffnet und dann in je zwei parallel laufenden Sessions weiter vertieft. Einen großen thematischen Schwerpunkt bildeten dabei die Vortragsreihen zu aktuellen Entwicklungen und Trends im Bereich des Prozessmonitorings und der Prozesskontrolle, insbesondere in der pharmazeutischen Industrieund der Biotechnologie, aber auch im Hinblick auf andere Anwendungsbereiche und Branchen, die sich mit den stetig wachsenden Herausforderungen eines „real life manufacturings“ auseinandersetzen müssen.

Bild 5: Parallelsession im Rahmen der EuroPACT 2017 in Potsdam

Zudem gab es eine gut besuchte Session, die sich mit bildgebender Analytik sowie Prozesstomografie beschäftigte. Auch das für die Prozessanalytik immer wieder zentrale Thema Chemometrik wurde anhand zahlreicher Beiträge zu neuesten Forschungsarbeiten sowie mit Anwendungsberichten aus der Praxis in zwei dafür eigens vorgesehenen Sessions eingehend bearbeitet.

Begleitet wurde das wissenschaftliche Hauptprogramm durch die Posterausstellung mit knapp 90 Posterbeiträgen. Ähnlich zum Kolloquium hatten auch hier die Posterautoren Gelegenheit, ihre Arbeiten in zweiminütigen Kurzpräsentationen vorzustellen und zu weiterführenden Diskussionen im Anschluss einzuladen.

Bild 6: Posterausstellung auf der EuroPACT 2017 in Potsdam

Die Geräteausstellung wurde von 22 Herstellern getragen, die ihre neusten Messtechnik-Entwicklungen für prozessanalytische Aufgaben präsentierten.

Das Konferenzdiner fand in herzlicher Atmosphäre im Kutschstall Potsdam statt. Das historische Ambiente und natürlich die gute Küche boten einen geeigneten Rahmen, die Fachgespräche des Tages genüsslich ausklingen zu lassen.

Natürlich gilt auch hier: Nach der EuroPACT ist vor der EuroAPCT, sodass die Planungen für die nächste EuroPACT 2020 bereits in diesem Jahr tatkräftig angegangen worden sind. Als Veranstaltungsort wurde Kopenhagen ausgewählt und bereits vor Ort die grundsätzlichen organisatorischen Fragen erörtert.

11. Interdisziplinäres Doktorandenseminar

Zur elften Runde des interdisziplinären Doktorandenseminars luden die GDCh-Arbeitskreise Prozessanalytik, Chemo- und Biosensoren, Chemometrik und Qualitätsmanagement und Elektrochemische Analysemethoden vom 12. bis 14. März 2017 die ca. 30 Teilnehmerinnen und Teilnehmer nach Berlin Adlershof ein. Die Bundesanstalt für Materialforschung und ‑prüfung (BAM) war dieses Jahr nicht nur Ausrichter sondern auch Gastgeber, nachdem das traditionelle Tagungszentrum am Bahnhof Zoo nicht mehr zur Verfügung stand.

Der Beginn der Tagung unter dem Titel „Optofluidik und Mikro-Elektromechanische Systeme“ wurde Sonntagnachmittag durch einen Impulsvortrag zum Thema Optofluidik gekennzeichnet. Dieser gestaltete den fachlichen Einstieg für die Teilnehmer und Teilnehmerinnen sehr interessant und schaffte das entsprechende Grundwissen, sowie die Inspiration für den folgenden Design-Thinking-Workshop. Begleitet von Buffet und Erfrischungsgetränken fanden die nach Zufallsprinzip gebildeten Gruppen rasch zu Teams zusammen. Die dabei im freundlichen und konstruktiven Wettbewerb entwickelten Produktideen werden dabei in letzter Instanz vielleicht nicht alle den Weg in unseren Alltag finden, trugen aber durch ihre ausgesprochene Kreativität in jedem Fall zur allgemeinen Unterhaltung bei.

Bild 7: Teilnehmer des 11. Interdisziplinären Doktorandenseminars in Berlin

Der nächste Tag begann mit einem Eröffnungsvortrag über Erfahrungen aus dem Berufseinstieg nach absolviertem Studium, gefolgt von der ersten Vortragsrunde, aus deren Einzelbeiträgen sich teils lebhafte und durchaus kritische Diskussionen entfalteten. Dabei profitierten die Doktoranden nicht zuletzt von den erfahreneren Seminarteilnehmern, die den jungen Forschern wertvollen Rat zum wissenschaftlichen Stil geben konnten.

Im Anschluss an den gut durch getakteten wissenschaftlichen Teil des Tages nahm die Gruppe gemeinsam an einer Besichtigung des Flughafens BER teil. Dabei konnten sich die Teilnehmer im Rahmen des Teamevents ein Bild von den neuen Gebäuden machen und ausgiebig die Signifikanz des gelungenen Projekt- und Zeitmanagements erörtern. Inzwischen abends ging es zurück in die Stadt, wo in den Köpenicker Ratskeller eingekehrt wurde. Während des Abendessens in uriger Umgebung herrschte gelöste Atmosphäre am großen Tisch. Die inzwischen privaten Gespräche zogen sich dabei fast ausnahmslos weit über das offizielle Ende des Tages hinaus.

Der dritte Tag wurde trotz der teils kurzen Nacht pünktlich von der dritten und letzten Vortragssession begonnen und endete mit einem Abschlussvortrag zum Thema „Microfluidics in der Zellkulturtechnik und 3D gedruckte Lab-on-a-Chip Systeme im Zukunftstrend“.

Auch beim diesjährigen Doktorandenseminar wurden Preise für die besten Vorträge und das beste Poster vergeben.

Bild 8: Preisträger des 11. Interdisziplinären Doktorandenseminars
v.l.n.r.: Peter Werner, Thomas Herl, Marvin Münzberg, Daniel Marquardt, Timo Raith

Das nächste Doktorandenseminar 2018 befindet sich bereits in Vorbereitung und wird vom 25. bis 27. März bei der BAM in Berlin stattfinden.

Neues Weiterbildungskonzept

Das Jahr 2017 wurde genutzt, das Weiterbildungsprogramm des Arbeitskreises grundlegend zu überarbeiten. Ziel war, ein attraktives wie kompaktes Programm zusammenzustellen, dass sowohl Einsteigern einen geeigneten Zugang zum Thema Prozessanalytik zu bieten, als auch Experten zu ermöglichen, ihr Spezialwissen weiter zu vertiefen.

Im Rahmen dieses neuen Weiterbildungsprogramms wurde als erste Veranstaltung ein zweitägiger Kursus konzipiert, der vom 15. bis 16. März 2018 in Frankfurt stattfinden wird.

Auszeichnungen

Auch in 2017 wurden wieder Preise für herausragende Leistungen im Bereich der Prozessanalytik vergeben.

Prozessanalytik-Award

Der Prozessanalytik-Award 2017 des AK Prozessanalytik konnte im Rahmen des 13. Kolloquiums dieses Jahr zum neunten Mal verliehen werden. Der Preis wird für die besten Qualifizierungsarbeiten auf dem Gebiet der Prozessanalytik im zurückliegenden Jahr vergeben und ist mit €1.000 und einer zweijährigen kostenfreien Mitgliedschaft in der GDCh oder der DECHEMA dotiert.

Der Preis für die beste Dissertation wurde an Herrn Johannes Paul Waclawek (TU Wien) für seine Dissertation „Development of Mid-Infrared Laser Based Photoacoustic and Photothermal Trace Gas Sensors“ verliehen.

Als beste Masterarbeit wurde die von Herrn Lukas Wander (BAM Berlin) angefertigte „Untersuchung modularer kontinuierlicher Prozesse mittels Online-NMR-Spektroskopie“ geehrt.

Bild 9: Verleihung des Prozessanalytik-Awards 2017
v.l.n.r.: Johannes Paul Waclawek, Alina Matt, Jens Nolte, Lukas Wander


Siemens-Preis Prozessanalytik

Der Siemens-Preis Prozessanalytik ist ein von der Firma Siemens gestifteter Preis und soll herausragende internationale Forschungsbeiträge rund um das Thema Prozessanalytik hervorheben und ehren. Der Preis wurde in 2017 bereits zum fünften Mal verliehen.

Bild 10: Johanna Rühl überreicht den Siemenspreis 2017 an Raffaele Vitale

Am 12. Mai wurde im Rahmen der EuroPACT Raffaele Vitale (Universität Valencia, Spanien) für seine Publikation “Calibration transfer between NIR spectrometers: New proposals and a comparative study” mit dem mit €1.500 dotierten Preis geehrt.

gezeichnet
Wien, Februar 2018

Mit Dank an Dr. Jens Nolte

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Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2016

Mit Ende 2016 geht nicht nur ein ereignisreiches Jahr für die Prozessanalytik zu Ende, sondern auch die Amtszeit des dritten Vorstandes des Arbeitskreises. In den vergangenen vier Jahren hat sich der Arbeitskreis als Plattform für den Trialog zwischen Anwendern, Forschern und Geräteherstellern zum Thema Prozessanalytik stetig weiterentwickelt und verzeichnet einen kontinuierlichen Zuwachs an Mitgliedern, insbesondere aber auch an Teilnehmern bei den Fachveranstaltungen.

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Diese erfreuliche Entwicklung wäre ohne die tatkräftige und vor allem kompetente Unterstützung durch die Mitglieder des erweiterten Vorstands kaum möglich gewesen. An dieser Stelle sei daher nochmal ein großer Dank an die Kolleginnen und Kollegen des erweiterten Vorstandes gerichtet, dies natürlich verbunden mit der Hoffnung auf weitere Jahre fruchtbarer Zusammenarbeit im Arbeitskreis Prozessanalytik. Aus der Vorstandsarbeit endgültig verabschieden werden sich zum Ende des Jahres Herr Dr. habil. Wolf-Dieter Hergeth, Herr Prof. Dr. Rudolf Kessler und Herr Dr. Michael Kloska. Allen drei Kollegen gebührt ein aufrichtiger und inniger Dank für ihr besonderes Engagement, das den Arbeitskreis seit seinem Bestehen sehr maßgeblich geprägt hat.

Mit Beschluss durch die letzte Mitgliederversammlung wird der neue Vorstand ab 2017 um ein viertes ordentliches Mitglied erweitert, das insbesondere die Interessen der Jung-Prozessanalytiker vertreten wird. Gerade im Bereich des akademischen Nachwuchses verzeichnet der Arbeitskreis eine anhaltend zunehmende Resonanz, die durch diesen gezielten Ausbau der Mitgliedervertretung  noch weiter gefördert werden soll.

Im Jahr 2016 wurde ein Mitgliederzuwachs von 25 Mitgliedern verzeichnet – darunter 13 Jungmitglieder. Von Jahresbeginn an kletterte die Mitgliederzahl von 314 (62) auf 339 (75) zum November 2016. Knapp ein Viertel der Mitglieder gehören mittlerweile zur Gruppe der Studierenden oder Auszubildenden (Angaben in Klammern).

10. Interdisziplinäres Doktorandenseminar 28. Februar–01. März 2016 in Berlin

Das 10. Interdisziplinäre Doktorandenseminar und damit das erste Jubiläumsseminar startete nach dem großen Erfolg im letzten Jahr erneut mit einem Design-Thinking-Workshop zum Thema „Sensorik und Analytik für zu Hause“. Das Thema der Sensorik für zu Hause ist zurzeit von besonders großem Interesse. Nach Impulsvorträgen von Dr. Tobias Merz (Lonza AG, Visp/CH) und Dr. Winfred Kuipers (Krohne Messtechnik GmbH, Duisburg), sowie von Dr. Michael Maiwald (BAM, Berlin) mit dem Thema: „Miniaturisierung von Sensorik und Analytik“ ging es unter der Moderation von Herrn Merz sofort an die mehrstufige Konzeptgestaltung der drei Schwerpunktthemen: „Home Assist“, „Wearables“ und „Mobility“.

Die Fachvorträge zeichneten sich durch ihre Vielfalt an Themen und Anwendungsmöglichkeiten aus.  Für alle Themen zeichnet sich gleichermaßen der Trend ab, dass neben dem Erzeugen analytischer oder sensorischer Daten auch ein intelligentes Datenmanagement gefordert ist, um die Informationen zu Entscheidungsdaten zu verarbeiten und entsprechend zu präsentieren.

Auch die Poster zeigten eine große Vielfalt an Forschungsbereichen. Von der Charakterisierung und Identifizierung von Pollen mit Hilfe von SERS, MALDI-TOF-MS und neuronalen Netzen, über Bioprozessüberwachung/-Regelung von CHO-Zellkultivierungen, bis hin zur Prozesskontrolle an hoch trüben Polymerdispersionen mit PDW-Spektroskopie, war alles vertreten.

Der Abschlussvortrag des Doktorandenseminars wurde von Dr. Roland Hass (Universität Potsdam und PDW Analytics GmbH, Potsdam) mit dem Titel „Vom PAT Doktoranden zum Geschäftsführer – Eine „Patt“-Situation“ gehalten. Dabei wurde den Teilnehmerinnen und Teilnehmern gezeigt, was bei einer Firmengründung zu beachten ist und welche ungeahnten Probleme auftreten können.

Analytica Conference München – Sessions „Optimal Experimental Design“ und „Spectroscopic Techniques for Bioprocess Monitoring”

Zur im Mai 2016 stattfindenden Analytica Conference in München organisierte Prof. Dr. Bernd Hitzmann (Universität Hohenheim) vom AK Prozessanalytik gleich zwei gut besuchte Sessions. Die Versuchsplanung hat in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen, obgleich die ersten Arbeiten hierzu schon vor fast hundert Jahren von Herr Ronald Fisher durchgeführt wurden. Im Unterschied zu einer Versuchsplanung, die ohne Vorwissen über den betrachteten Prozess auskommen muss, wird bei der optimalen Versuchsplanung Vorwissen in Form eines mathematischen Modells vorausgesetzt. In diesen Fällen können gezielt Versuchspläne berechnet werden, die mit geringsten Aufwand zu einem Höchstmaß an Information über den Prozess führen. In der Session „Optimal experimental design“ wurde an unterschiedlichen Beispielen die Vorteile dieser Versuchsplanung aufgezeigt. Spektroskopischen Verfahren zur Überwachung von biotechnischen Prozessen zeichnen sich dadurch aus, dass sie berührungslos und ohne Reaktanden eingesetzt werden können und dass das Analyseergebnis nahezu ohne Zeitverzögerung zur Verfügung steht. Zumeist ist man auf chemometrische Auswerteverfahren wie die Hauptkomponenten­analyse angewiesen. Die Beiträge einer weiteren Session „Spectroscopic Techniques for Bioprocess Monitoring” umfassten sie die Herausforderungen, Einschränkungen und das Potential spektroskopischer Verfahren.

12. Kolloquium Prozessanalytik in Berlin zum Themenschwerpunkt: „Prozessanalytik in der Pharma- und Lebensmitteltechnologie“

Das 12. Kolloquium würdigte mit dem diesjährigen Schwerpunkt auf der Pharma- und Lebensmittel-technologie zwei technisch-wissenschaftliche Bereiche, die sich zum einen die Aufgabe gestellt haben, für jeden und jede Krankheit etwas parat zu haben, und zum anderen daran arbeiten, nicht nur den Hunger zu bekämpfen, sondern täglich auch eine unermessliche Auswahl an Lebensmitteln für eine ausgewogene Ernährung zur Verfügung zu stellen.

Etwa 150 Teilnehmerinnen und Teilnehmer kamen zur Prozessanalytik-Fachtagung, die in diesem Jahr bei der Bayer Pharma AG in Berlin zu Gast war. Zum zweiten Mal wurde dem Kolloquium eine Opening Session mit Einführungsvorträgen zum Themenschwerpunkt am Vortrag vorangestellt, die von über 100 Teilnehmerinnen und Teilnehmern besucht wurde. Das Programm wurde durch 16 Aussteller und fast 30 Posterbeiträge abgerundet.

In beiden Arbeitsgebieten bestehen nach wie vor große Herausforderungen. Phamaka etwa stehen bei weitem nicht überall auf der Welt in gleichmäßiger Qualität und bezahlbar zur Verfügung. Auch die noch immer schnell wachsende Bevölkerung sowie der fortschreitende Klimawandel stellen die Lebensmittel-produzierende Industrie sowie die Erzeuger vor die immer größer werdende Aufgabe, nachhaltigere und insbesondere ergiebigere Verfahren zu entwickeln und umzusetzen. Die Prozessanalytik kann und wird an diesen Stellen ihren Beitrag leisten.

Die Anforderungen an die Prozessanalytik für die Pharma- und Lebensmittelproduktion weisen viele Parallelen auf. So sind beide Bereiche heutzutage regulatorischen Anforderungen unterworfen, die auf der Basis einer risikobasierten Vorgehensweise beruhen, womit Entwicklungs-, Herstellungs- und Qualitätssicherungsprozesse sowohl für die Produzenten als auch für die überwachenden Behörden deutlich verbessert und beschleunigt worden sind. Diese erfreuliche Entwicklung hat ihr Ende aber noch lange nicht gefunden und die die Verfahren befinden sich noch immer in einem starken Wandel. Dennoch haben sie bereits jetzt dazu beigetragen, dass zum Beispiel viele Produktionsmaschinen und Teilanlagen ihre Prozessanalytik bereits an Bord haben, wie etwa der Mähdrescher mit eingebauter Online-Spektroskopie und GPS-Kartierung für das Precision Farming oder die Gefriertrocknungsanlage mit 100-%-Trocknungskontrolle am vereinzelten Produkt.

Auf dem Kolloquium wurden die wichtigsten Herausforderungen zu den Themen technologie- und verbrauchergetriebenen Herstellungsverfahren, von Phenotyping und Digital Farming über rote und grüne Biotechnologie bis hin zur Laborautomation unter Einsatz der Hochdurchsatz-Experimentation aufgegriffen. Die in der Pharma- und Lebensmittelherstellung gesteckten Ziele sind hoch und entsprechend groß sind die zu erwartenden Vorteile: Im sogenannten Real Time Release wird die Qualität des finalen (Zwischen-)Produktes ausschließlich aus In-Prozess-Kontrollen oder Prozessdaten abgeleitet. Für jede produzierte Charge lässt sich die Konformität zu akzeptierten Qualitätsmerkmalen aufzeigen und diese damit ohne weitere Endkontrolle freigeben. Der konsequente Einsatz von Real Time Release ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für die kontinuierliche Produktion (Continuous Manufacturing), die die Pharmazeutische Industrie eines Tages adaptieren wird. Im historischen Rückblick haben sich fast ausnahmslos alle Zweige der Produktion in der Prozessindustrie mehr und mehr hin zu einer kontinuierlichen Produktion gewandelt. Man kann davon ausgehen, dass die Qualitätssicherungskosten bei konsequenter Implementierung von PAT von derzeit ca. 30 % in zukünftig einen kleinen einstelligen Prozentbereich der COGS gesenkt werden können. Gleichzeitig führt der Erkenntnisgewinn zur Verbesserung der Produkte selbst sowie ihrer Herstellungsprozesse. Die Qualität wird sozusagen intrinsisch eingebaut. So kann die Sicherheit für den Verbraucher sogar noch gesteigert werden und der Kostenanstieg im Gesundheitssystem wird deutlich gedämpft.

Prozessanalytik-Award 2016 des AK Prozessanalytik

 Der Prozessanalytik-Award 2016 des AK Prozessanalytik konnte im Rahmen des 12. Kolloquiums Prozessanalytik 28.-30.11.2016 in Berlin dieses Jahr zum achten Mal verliehen werden. Der Preis wird für die besten Qualifizierungsarbeiten auf dem Gebiet der Prozessanalytik im zurückliegenden Jahr vergeben. Aus den Bewerbungen hat ein Preis-Komitee des Vorstands des Arbeitskreises die Preisträgerinnen ausgewählt. Der Preis besteht jeweils aus einer Urkunde, einem Preisgeld in Höhe von € 1.000 und einer zweijährigen kostenfreien Mitgliedschaft in der GDCh oder DECHEMA.

Der Preis wurde verliehen an Herrn Marco Wunsch, BASF SE für seine Masterarbeit: ,,Untersuchung der Eignung des Verfahrens Multiplexing GC für prozessanalytische Messungen“. Seine Masterarbeit fertigte Herr Wunsch an der Hochschule Mannheim an.

In seiner Arbeit untersuchte Herr Wunsch die Multiplexing GC für prozessanalytische Messungen. Dabei wurde eine Analysenmethode mit dem Verfahren der Hadamard-Transformations-basierten Multiplex-Gaschromatographie (mpGC) entwickelt. Damit gelang der quantitative Nachweis von Benzol, Toluol, Ethylbenzol und den 3 Strukturisomeren des Xylols (BTEX) im Messbereich von 1–10 ppb in einem CO2 Strom. Die Probe wird mit Hilfe eines Multiplex-Injektors bis zu 512 Mal nach einer pseudozufälligen Sequenz in einen Gaschromatographen injiziert. Der Testchromatograph lieferte die gesamte Zeit zuverlässig Messwerte. Damit konnte die Robustheit und Zuverlässigkeit der Messmethode mpGC als prozessanalytische Messung in einer chemischen Produktionsanlage gezeigt werden.

 

Ad-Hoc Arbeitskreise

 

Die Miniaturisierung von optischen Spektroskopie-Systemen (MOSS) ist ein permanent fortschreitender Prozess. In kurzer Folge werden immer kleinere Module und intelligente Cloud-basierte Systeme angekündigt. Dieser Trend beeinflusst zunehmend die Prozessanalytik, dies ließ sich durch die Mitglieder der Arbeitsgruppe klar herausarbeiten. Auch in Zusammenhang mit der Digitalisierung und Vernetzung von Prozessen im Zuge von Industrie 4.0. wird diese Entwicklung weiter an Fahrt gewinnen. Von 2014 bis 2016 beschäftigte sich daher die Ad-Hoc-Arbeitsgruppe „Miniaturisierung von Messsystemen – eine Chance für die Prozessanalytik“ mit diesem Thema.

Der Ad-Hoc Arbeitskreis „Spannungsfeld zwischen daten- und modellbasierter Prozessführung“ war 2016 sehr aktiv und hat sein Thema in mehreren Treffen stark vorangebracht. Anfang 2017 werden die erste wissenschaftliche Publikation des Arbeitskreises sowie ein Whitepaper erscheinen.

Berlin, November 2016, gezeichnet

Elke Hilscher, Dr. Michael Maiwald, Dr. Jens Nolte, Dr. Thomas Steckenreiter
Vorstand des AK Prozessanalytik

mit Dank an Prof. Dr. Bernd Hitzmann

 

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Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2014

Die chemische Industrie steht vor gravierenden Veränderungen durch den demografischen Wandel. Hier ist insbesondere das Know-how in der chemisch-technischen Anlagenführung zu nennen, da viele chemische Prozesse nicht vollständig automatisch, sondern von technischen Mitarbeitern mit jahrzehntelanger, anlagenspezifischer Erfahrung gesteuert werden. Produktions- und Rezepturdaten werden vielfach nicht elektronisch erfasst, um Produktions- und Qualitätsparameter miteinander im Sinne von „Quality by Design“ in Verbindung zu bringen.

Zur gleichen Zeit setzt die technologisch anspruchsvolle Prozessindustrie auf Innovationen, wenn sie den Markt fortwährend mit neuen Produkten und Materialien bedienen will. Hier werden sich auch in Zukunft erhebliche Einschränkung durch äußere Zwänge, vor allem durch die Preisentwicklung und Verfügbarkeit von Rohstoffen ergeben, auf die die Prozessindustrie reagieren muß. Der Quality-by-Design-Ansatz und die Nutzung von Qualitätswissen über einen Prozess, kurz eine technisch wissenschaftliche Kultur, können dazu beitragen, dass unsere Prozesse flexibler bezüglich der Rohstoffschwankungen geführt werden können.

Die Prozessindustrie wäre heute schon in der Lage, ihre innovativen Tätigkeiten schneller umzusetzen und die damit verbundenen Qualitätssicherungs- und Freigabeprozesse mit Hilfe von konsequenterem Einsatz von Prozessanalytik zu beschleunigen. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass die Anwender die dazu nötige Zeit für eine Lern- und Vertrauensphase investieren, weil viele der eingesetzten Werkzeuge anspruchsvoll sind. Wer sich diese technisch wissenschaftliche Erfahrung verschafft wird mit phantastischen Möglichkeiten belohnt.

2014 war mit vier federführend organisierten Veranstaltungen und der Gestaltung eines PAT-Fachprogramms eines der aktivsten: Nach dem 8. Interdisziplinären Doktorandenseminar in Berlin und der 3. EuroPACT in Barcelona reihten sich die ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen in Aachen, das 53. Tutzing-Symposion am Starnberger See und das 10. Kolloquium des Arbeitskreises zum Thema „Prozessanalytik für die Biotechnologie“ in Gerlingen ein.

Im Jahr 2014 erfuhr der Arbeitskreis Prozessanalytik erneut in Folge einen Mitgliederzuwachs. Zu Jahresbeginn kletterte die Mitgliederzahl von 259 (30) im Vorjahr auf 282 (49). Im September dieses Jahres betrug der Mitgliederstand 295 (55). Knapp jedes fünfte Mitglied gehört mittlerweile zur Gruppe der Studierenden oder ist in Ausbildung (Angaben in Klammern), was sehr erfreulich ist.

Die weiterhin ansteigende Besucherzahl der Internetseiten des Arbeitskreises (http://arbeitskreis-prozessanalytik.de/) belegen ebenfalls seine hohe Attraktivität.

Perspektiven

Ohne die vielfältigen Messmethoden der Prozessanalytik sind heute industrielle Produktionsanlagen, wie man sie z.B. in den Bereichen Chemie, Pharma- oder Lebensmittelproduktion findet, nicht mehr wirtschaftlich oder sicher zu betreiben. Insbesondere der Standort Deutschland verfügt über einen ansehnlichen Wissens- und Technologievorsprung, dies sowohl in der Forschung an Hochschulen und Universitäten als auch bei den Messgeräteherstellern, die den exzellenten wissenschaftlichen Output sowie die lang akkumulierte technische Erfahrung den Anwendern für Ihre bestehenden und zukünftigen Messaufgaben zugänglich machen. Die Prozessanalytik ist als „Enabling-Technology“ damit gleich in zweifacher Hinsicht wertvoll und hilft Standortvorteile auch langfristig und nachhaltig zu sichern: Einerseits ermöglicht sie der produzierenden Industrie die sichere und effiziente Herstellung international wettbewerbsfähiger Produkte. Andererseits bietet sie aber auch einer gerade neu entstehenden Messtechnikbranche die Möglichkeit, produktionstechnisches Know-how in Form von Mess- und Regeltechnik weltweit zu exportieren.

Was ganz allgemein für die Prozessindustrie zutrifft, gilt insbesondere für die Biotechnologie. Dieses war Anlass, den Themenschwerpunkt „Prozessanalytik für die Biotechnologie“ für das 10. Kolloquium auszuwählen. Die Biotechnologie ist eine applikationsorientierte und transdisziplinäre Wissenschaft zwischen Biologie, Medizin, Chemie und Verfahrenstechnik. Sie ist mittlerweile einer der wichtigen Innovationstreiber und hat eine hohe wirtschaftliche Bedeutung bekommen. So werden heutzutage nicht nur Lebensmittel und landwirtschaftliche Produkte sondern auch Chemikalien, Biokraftstoffe und pharmazeutische Produkte (z. B. Impfstoffe) für verschiedenste Anwendungen mittels biotechnologischer Verfahren hergestellt. Von der Biotechnologie werden wichtige Forschungsimpulse für eine zukünftige biobasierte Wirtschaft, die sogenannte „Bioökonomie“, ausgehen. Herausforderungen für die Biotechnologie liegen in den Bereichen Gesundheit, Ernährungssicherheit, nachhaltige Agrarproduktion, industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie der energetischen Nutzung von Biomasse.

Die Biotechnologie wandelt sich zu einer Disziplin, die in der Lage ist, biologische Produktionssysteme gezielt zu konstruieren und maßgeschneiderte Produkte und Therapeutika herzustellen. Die Voraussetzungen dafür ergeben sich u. a. aus den technischen Möglichkeiten der Bioprozessanalytik. Beispielsweise müssen für die Regelung eines biotechnologischen Prozesses die Zusammensetzung des Mediums und der darin enthaltenen Gase und Zellen bzw. Zellverbände kontinuierlich erfasst werden. Für die meisten biotechnologischen Prozesse ist aber heute noch kein ausreichendes mechanistisches Modellverständnis vorhanden und/oder eine direkte Messung der Zielproteine möglich. Daher müssen Lösungswege gefunden werden müssen, um die Prozesse indirekt und mittels einer Kombination von Variablen zu steuern.

Vor dem Hintergrund eines bevorstehenden demografischen Wandels, dem sich die chemische Industrie aktuell gegenübergestellt sieht, gelingt ein Gegensteuern insbesondere durch Verfahren der Mess- und Automatisierungstechnik mit eingebauten „Qualitätsregelkreisen“. Daher erfährt das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0″ derzeit eine rasante Dynamik, die außerhalb der Fertigungsindustrie auch für die Prozessindustrie bedeutend ist. „Industrie 4.0″ spielt auf die vierte industrielle Revolution an und soll die klassischen Produktionsverfahren der Prozessindustrie neu ausrichten. Die ersten drei wurden durch die Mechanisierung (Webstuhl), die Massenproduktion (Ford) und den Einsatz von Computern erreicht. Industrie 4.0 bewältigt eines Tages die starke Individualisierung der Produkte für die Kunden ohne Einschränkungen der Produktqualität. Gleichzeitig eröffnen sich weitere Perspektiven wie z. B. Ressourcen- und Energieeffizienz, urbane Produktion, Bewältigung des demografischen Wandels, Begegnung des Fachkräftemangels oder Verbesserung der Work-Life-Balance. Unternehmen der Fertigungs- und Prozessindustrie erwarten im Rahmen von Industrie 4.0 zukünftig eine weltweite Vernetzung ihrer Produktionsanlagen, Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel als Cyber-Physical Systems (CPS). Das sind intelligente Maschinen und Betriebsmittel, die autonom Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich gegenseitig selbstständig steuern. Dazu gehört eine veränderte Produktionslogistik („Smart Factory“) und -hierarchie, die auch Auswirkungen auf die Automatisierungsstruktur haben werden.

Der Arbeitskreis wird sich dieser Herausforderung stellen und technologische Wege aufzeichnen, sobald die Prozessindustrie ihre Vorstellungen entwickelt und Anforderungen zu „Industrie 4.0″ formuliert hat.

Veranstaltungen

Im Februar 2014 fand bereits das 8. Interdisziplinäre Doktorandenseminar unter Federführung des AK Prozessanalytik statt. Zum ersten Mal wurde das Doktorandenseminar in Kooperation mit den kreativen jungen Verfahrensingenieuren (kjVIs) ausgerichtet, um auch analytisch interessierte Verfahrenstechnikerinnen und Verfahrenstechniker anzusprechen und damit „richtig interdisziplinär“ zu machen. Für die Doktorandentagung wurden vom Arbeitskreis wieder zahlreiche Reisekostenstipendien gewährt.

Das 9. Doktorandenseminar wird vom 22.–24. Februar 2015 in Berlin wieder in Zusammenarbeit mit den kjVIs organisiert. Die Arbeitskreise Chemometrik und Qualitätssicherung sowie Elektrochemische Analysenmethoden beteiligen sich leider nicht mehr an der Organisation. 2015 soll erstmalig ein Workshop zum Thema „Industrie 4.0“ stattfinden: Ein Projektteam im Auftrag der VDI/VDE-GVA und der NAMUR hat sich vorgenommen, die Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“ bis Herbst 2015 hinsichtlich der Bedeutung der Sensorik und Prozessanalytik für das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ zu überprüfen und dafür mögliche zukünftige Szenarien am Beispiel zentraler chemisch-pharmazeutischer Grundoperationen zu beschreiben. Die vierte industrielle Revolution wird die klassischen Produktionsverfahren der Prozessindustrie neu ausrichten. Industrie 4.0 könnte eines Tages die starke Individualisierung der Produkte für die Kunden ohne Einschränkungen der Produktqualität bewältigen. Der Arbeitskreis schlug vor, die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Doktorandenseminars in die Diskussion einzubinden, da eine nachhaltige Entwicklung solcher Szenarien nur unter Mitwirkung zukünftiger Expertinnen und Experten möglich ist. Zur Begleitung des Doktorandenseminars und des Workshops haben sich bereits Vertreter aus der Prozessindustrie angekündigt.

Vom 06.–09. Mai 2014 fand die 3. EuroPACT in Barcelona statt, die gemeinsam mit den wichtigsten Europäischen Arbeitsgruppen organisiert wurde. Die 257 Teilnehmer aus 23 Ländern setzen sich gemischt aus Forschungs- und einer wachsenden Anzahl von Industrievertretern zusammen. Knapp 20 Firmenaussteller rundeten das Programm mit einer breiten Geräteausstellung ab.  Im Laufe der Konferenz ist deutlich geworden, dass nun eine „Prozessanalysentechnik-Familie“ auf europäischer Ebene entstanden ist. Dabei war die Gruppe der deutschen Teilnehmer mit knapp einem Drittel besonders stark vertreten. Erstmals war auch ein weltweites Interesse spürbar mit einer nennenswerten Anzahl von internationalen Anmeldungen und Beitragseinreichungen, darunter die China Instrument and Control Society mit etwa 10 Teilnehmerinnen und Teilnehmern.

Die Konferenz war entlang achter Themenbereiche strukturiert und jeweils thematisch durch Plenarvorträge eingerahmt. Durch die Kompetenzen der Ausrichter der University of Barcelona stellten die Themenfelder „Process Chemometrics“ und „Multivariate Process Modeling“ einen Schwerpunkt der diesjährigen Tagung dar und vermittelten die Untrennbarkeit der Chemometrie von der Prozessanalytik für eine effektive Datenanalyse und Modellbildung. Die Themenfelder „New Technologies for Process Analysis“ und „Image Analysis and Process Tomography“ gaben eine Idee davon, wie Prozessanalytik durch neue Technologien methodisch ständig erweitert wird. Das Programm wurde abgerundet mit „Agrofood“ und „Bioprozessanalytik“ sowie „Real-Time Process Performance Monitoring“ und „Real Life Manufacturing“. Aus den knapp 130 hochkarätigen Einsendungen konnten 42 Vorträge ausgewählt werden, die ein von den Besuchern vielfach gelobtes hervorragendes Niveau ergaben. Um den knapp 80 nicht minder ausgezeichneten Posterbeiträgen ein würdiges Podium zu bieten, wurden erstmals Sessions mit Kurzpräsentationen durchgeführt, in denen die Autoren ihre Arbeiten in 1–2 Folien näherbringen konnten.

Auf der EuroPACT 2014 wurden insgesamt vier Preise von einem Preis-Komitee des erweiterten Vorstandes und weiteren Fachvertretern des Organisationskomitees ausgewählt. Der mit 1.500 € dotierte 4. Siemens-Preis für eine herausragende Publikation auf dem Gebiet der Prozessanalytik an junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler wurde Dr. Jose Maria González-Martínez, Shell Global Solutions International B.V. verliehen (“Bilinear Modeling of Batch Processes. Part III: Parameter Stability” J. Chemometrics 2014, 28, 10–27).  Der Arbeitkreis stiftete zwei Posterpreise an Julian Lauzon-Gauthier, Université Laval, „A new Multi-Block PLS Algorithm Including a Sequential Pathway“ und Elena Simone, Loughborough University, „Combined Use of Raman and ATR-UV/Vis to Obtain the Desired Polymorphic Form of Anthranilic Acid“. Der mit 1.000 €  und einer zweijährigen DECHEMA-Mitgliedschaft dotierte Prozessanalytik-Award 2013 für die beste Qualifizierungsarbeit wurde Herrn Adrian Wyss, ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, für seine Diplomarbeit „Einsatz von Fluoreszenzspektroskopie für die Reinigungskontrolle bei der Herstellung von Feinchemikalien“ verliehen.

Vom 30.09. bis 02.10.2014 fand die ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2014 im Eurogress Konferenzzentrum Aachen statt. Die Fachgemeinschaften von ProcessNet, der gemeinsamen Plattform der Chemischen Technik und Verfahrenstechnik von DECHEMA und VDI-GVC, und die DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie stellen ihr Themenspektrum vor und präsentieren aktuelle Entwicklungen und Forschungsergebnisse. Wie bereits in den vergangenen Jahren wurde insbesondere Wert auf einen interdisziplinären Austausch gelegt. Dies spiegelt sich in den gemeinsamen Fachthemen und in gremienübergreifenden Themen wider. Wie in den vergangenen Jahren haben Mitglieder des Arbeitskreises und Mitglieder der DECHEMA Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“ für den Programmausschuss aus allen eingesendeten Beiträgen insgesamt neun Sessions zu prozessanalytischen Themen zusammengestellt.

Der bereits sechste Prozessanalytik-Award 2014 des AK Prozessanalytik konnte traditionell wieder im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung in Aachen verliehen werden. Der Preis wurde verliehen an Frau Gabriela Gentner, TU Dresden, für ihre Diplomarbeit „Prozessintensivierung eines Produktionsschrittes zur Herstellung eines Elektrolyts“. Ihre Diplomarbeit wurde im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der TU Dresden und der Lonza AG in Visp/CH angefertigt. Die Herausforderung war, eine Reaktionsoptimierung durchzuführen ohne das Vorhandensein einer Referenzanalytik. Frau Gentner löste das Problem mit Hilfe der Online-MIR-Spektroskopie und der multivariaten Datenanalyse. Um die Konzentrationen der Reaktionsspezies vorhersagen zu können, war es vor allem notwendig die verschiedenen Reaktionsprodukte und entsprechende Gleichgewichte zu identifizieren. Dies gelang Frau Gentner mit der Erstellung von „Indirect Hard“ Modellen. Nach der Identifizierung konnte eine relative Kalibrierung zur Vorhersage der Konzentration erfolgen.

Vom 12. –15. Oktober 2014 wurde gemeinsam von der DECHEMA und dem Arbeitskreis Prozessanalytik das Tutzing-Symposion 2014 unter dem Motto „Prozessanalytik – Werkzeug oder Zukunftstechnologie?“ organisiert. Eine exakte Definition und Abgrenzung des Begriffs „Prozessanalytik“ ist wegen der ungeheuren Breite und Vielfalt nicht ohne weiteres möglich. Für viele ist Prozessanalytik zunächst ein Werkzeug für klar definierte Messaufgaben, wobei sie oft gar nicht direkt in Erscheinung tritt – wie ein Mikroprozessor im Computer. Für andere ist Prozessanalytik eine Branche, vielleicht sogar eine „Kultur“, wobei sie dann weit über die konkrete Applikation hinaus eine unverzichtbare Zukunftstechnologie für den Standort Deutschland und Europa bildet. Beide Sichtweisen sind erlaubt, die Wahrheit liegt bekanntlich irgendwo dazwischen und hier vielleicht sogar darüber.

Das traditionelle, dreitägige Format „Tutzing-Symposion“ in herrlichem Ambiente und mit sehr viel Raum für Gespräche bot eine einzigartige Möglichkeit, die Facetten der Prozessanalytik kontextbezogen und praxisnah endlich einmal in aller Breite und Tiefe zu diskutieren. Auf eine technisch orientierte Frontalveranstaltung wurde zugunsten von Impulsvorträgen und Diskussionsforen daher komplett verzichtet und das Fachpublikum selbst aktiv an der Entstehung einer zukunftsweisender Begriffsbildung und Perspektive beteiligt

Im Rahmen des 53. Tutzing-Symposions wurde innerhalb eines Workshops ebenfalls über aktuelle Anforderungen für die Aktualisierung der Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“ gemeinsam mit Experten der NAMUR diskutiert.

Den Abschuss der diesjährigen Aktivitäten bildet das 10. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik am 28. und 29. November 2014 in Gerlingen bei Stuttgart. Das diesjährige Schwerpunktthema ist „Prozessanalytik für die Biotechnologie“. Prozessanalytik hilft der Biotechnologie, die gewünschte Produktqualität bei optimaler Ausnutzung von Rohstoffen, Energie und Produktionsanlagen sicherzustellen und dabei, die Verfahren unter realistischen Produktionsbedingungen besser zu verstehen und zielgerechter zu verbessern, sowie ein Transferierbarkeit in der Maßstabsvergrösserung sicherzustellen. Erstmals findet ein Konferenzvorkurs zur Chemometrie statt. In der Eröffnung dazu geht es um Konzepte zur multivariaten Analyse mehrdimensionaler Daten. Das 10. Kolloquium wird vom Veranstaltungsmanagement-Team der GDCh gemeinsam mit dem Hauptsponsor Endress+Hauser Conducta GmbH & Co. KG im neuen Tagungszentrum am Produktionsstandort in Gerlingen bei Stuttgart ausgerichtet. Für das 10. Kolloquium wurden vom AK wieder Stipendien für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben.

Weitere Aktivitäten des Arbeitskreises

Weiterbildung im Bereich der Prozessanalytik

Im Jahr 2014 wurden folgende Module von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie erfolgreich angeboten.

    • Prozess-Spektroskopie – Grundlagen, 26.–28. März 2014 in Berlin (GDCh, Dr. Maiwald)
    • Data Mining mit Multivariaten Methoden und Support Vector Machines, 14.–16. Mai 2014 in Frankfurt a. M. (DECHEMA, Prof. W. Kessler),
    • Quality by Design – Wissenschaftliche Grundlagen, 19.–20. Mai 2014 in Stuttgart (Prof. Kessler, DECHEMA)
    • Laserbasierte Prozessanalytik, 25.–26. September 2014 in Freiburg (GDCh Dr. Armin Lambrecht)

Prozessanalytik als eines der Leitthemen auf der ACHEMA 2015

Die Prozessanalytik erhält auf der ACHEMA 2015 neben zwei weiteren Schwerpunktthemen eine besondere Position. Am 17. Juni 2015 hat ein Komitee des Arbeitskreises gemeinsam mit den ACHEMA-Organisatoren einen Thementag mit internationalen Experten gestaltet, der durch zwei Fachsessions zu den Themen „Prozessanalytik“ und „Chemometrie“ abgerundet wird. Am 18. Juni findet ein umfangreiches Praxisforum zum Thema „Prozessanalytik“ mit vielen Anwender-Beiträgen statt.

Arbeitsgruppe „Einsatz von miniaturisierten optischen Spektroskopiesystemen in der Prozessanalytik“

Inzwischen existiert eine Vielzahl von miniaturisierten optischen Spektroskopie-Systemen und -Sensoren (MOSS) für Spektralbereiche vom UV bis ins MIR. Vielfach wurden die Schlüsselkomponenten mit erheblichem Aufwand im Rahmen von technologieorientierten Fördervorhaben vorentwickelt, dann meist jedoch nur bis zur Prototypen- oder Funktionsmusterreife ausgestaltet. Eine anschließende Serienproduktion bzw. der Einsatz von größeren Stückzahlen in realen Anwendungen ist bislang bis auf wenige Ausnahmen nicht zu beobachten.

Für den Einsatz von MOSS sprechen die geringen Abmessungen, die z. B. Anwendungen auf engstem Raum ermöglichen, aber auch der Preis, der bei entsprechender Stückzahl und durch Wahl geeigneter Herstellungsverfahren niedriger als bei konventionell aufgebauten Spektroskopie-Systemen liegt. Diese Vorteile adressieren Anwendungen in Consumer- und angrenzenden Bereichen (z.B. Automotive oder Einzelhandel) sowie insbesondere auch mobile Systemlösungen (z.B. tragbare Prüfgeräte oder Handy).

Als ein sehr wichtiges Anwendungsfeld wird die Prozessanalytik gesehen. Hier werden MOSS teilweise bereits eingesetzt. Für einen breiteren Einsatz sind jedoch noch eine Reihe von Hindernissen zu überwinden. Der Arbeitskreis wendet sich nun an seine Mitglieder und bereitet zum Thema MOSS derzeit eine Ad-hoc-Arbeitsgruppe vor, um das Thema weiter voranzubringen.

 

gezeichnet

Elke Hilscher, Dr. Michael Maiwald, Dr. Jens Nolte, Dr. Thomas Steckenreiter
Vorstand des AK Prozessanalytik

Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2013

Jahr 2013 feiert der Arbeitskreis Prozessanalytik 100 Jahr Prozessanalytik. Vor 100 Jahren, am 22. Mai 1913, erhielt Paul Gmelin, Mitarbeiter im physikalischen Laboratorium der Badischen Anilin und Soda Fabrik in Ludwigshafen das erste Patent auf ein Prozessanalysenmessgerät. Der sogenannte Pfeifenanalysator wurde entwickelt um das Verhältnis der Gase Stickstoff und Wasserstoff für die Ammoniaksynthese messtechnisch zu erfassen und den Produktionsprozess damit zu steuern.

Der Arbeitskreis Prozessanalytik hat ein Logo „100 Jahre PAT“ entwickelt, das unter einer Creative-Commons-Lizenz auch kommerziell genutzt und weitergegeben werden darf. Das Logo und das Originalpatent können auf der Internetseite des Arbeitskreises heruntergeladen werden. Das 9. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik (28.–29.11.2013) trägt zu den Veranstaltungen im Jubiläumsjahr „100 Jahre PAT“ einen wichtigen Beitrag bei.

In 2013 konnte der Arbeitskreis Prozessanalytik erneut in Folge einen Mitgliederzuwachs verzeichnen. Im November dieses Jahres betrug der Mitgliederstand 287. Mit Austritten zum 31.12.2013 beträgt die Mitgliederzahl zum 01.01.2014 dann 281.

Die stetig steigende Besucherzahl der eigenen Internetseiten des Arbeitskreises (http://arbeitskreis-prozessanalytik.de/) belegen die hohe Attraktivität des Arbeitskreises.

Veranstaltungen

Im Februar 2013 fand das 7. Interdisziplinäre Doktorandenseminar unter Federführung des AK Prozessanalytik statt. Der Tagungsort Berlin, wo das Seminar zum zweiten Mal stattfand, hat sich damit als Veranstaltungsort etabliert. Für die Doktorandentagung wurden wieder zahlreiche Stipendien für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben.

Auf der ANAKON 2013 vom 04.–07.03 2013 in Essen wurde ein Vortrags- und Posterblock „Prozessanalytik und Automation“ vom Arbeitskreis mitgestaltet. Der Vortragsteil wurde sehr gut besucht. Die ANAKON 2013 war insgesamt ein sehr erfreuliches Highlight mit viel interdisziplinärem Austausch. Die ausgezeichnet gute Stimmung auf der Tagung wurde durch die erste März-Sonne noch einmal kräftig unterstützt.

Zusammen mit der DECHEMA wurde am 04. April 2013 das 710. DECHEMA-Kolloquium mit dem Thema “Prozessanalytik vor und nach der Messung – Probenaufbereitung und Daten-Management“ veranstaltet.

Das 9. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik wird am 28. und 29. November 2013 von der BASF SE in Ludwigshafen am Rhein ausgerichtet. Mit dem gewählten Themenschwerpunkt „Prozessanalytik in Pro­duktions­verfahren: Prozessführung und -automatisierung“ stellt das Kolloquium eine zentrale Veranstaltung rund um „100 Jahre PAT“ dar. Mit den bereits über 190 Anmeldungen wird das Kolloquium das bisher teilnehmerstärkste. Wegen der Themenstellung bot es sich an, das Kolloquium erstmals gemeinsam mit der DECHEMA auszurichten. Auch für das 9. Kolloquium wurden zahlreiche Stipendien für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben, die die Veranstaltung mit weit über 30 wissenschaftlichen Posterbeiträgen bereichern.

Vom 21.–22. November 2013 findet die Fachtagung Prozessnahe Röntgenanalytik (PRORA) in Berlin statt, die ebenfalls „100 Jahre PAT“ im Eröffnungsvortrag thematisiert. Der Arbeitskreis stiftet auf dieser Tagung erstmals einen Posterpreis.

Das 8. Doktorandenseminar wird vom 23.–25. Februar 2014 in Berlin erstmals in Zusammenarbeit mit den Kreativen Jungen Verfahrensingenieuren organisiert, um den Dialog zu analytisch interessierten Verfahrenstechnikerinnen und Verfahrenstechnikern zu verstärken und damit noch interdisziplinärer zu werden.

Zusammen mit der DECHEMA ist im ersten Quartal 2014 die Fortsetzung der Kolloquien-Reihe geplant. Als mögliche Themen wurden die Arbeitstitel „Herausforderungen der Ultraspuren-Prozessanalytik“ sowie  „Prozessanalytik für Continuous Manufacturing basierend auf Batch-Prozessen“ vorgeschlagen.

Vom 06.–09. Mai 2014 findet die 3. EuroPACT in Barcelona statt, die gemeinsam mit den wichtigsten Europäischen Arbeitsgruppen organisiert wird. Erstmals ist hier auch die China Instrument and Control Society vertreten. 2012 und 2013 wurden Keynote-Redner des Arbeitskreises auf die jährlich stattfindende IPAC Tagung nach China eingeladen.

Auf der EuroPACT wird zum sechsten Mal der Prozessanalytik-Award vergeben. Der Preis wird für die beste Qualifizierungsarbeit auf dem Gebiet der Prozessanalytik im zurückliegenden Jahr 2013 vergeben. Aus den Bewerbungen wird ein Preis-Komitee des erweiterten Vorstandes des Arbeitskreises den Preisträger auswählen. Vorschläge für den Prozessanalytik-Award sind bis zum 31.12.2013 an den Vorstand des Arbeitskreises ( vorstand@arbeitskeis-prozessanalytik.de Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. ) mit einer kurzen Begründung zu richten. Ebenso wird der 4. Siemens-Preis für eine herausragende Publikation auf dem Gebiet der Prozessanalytik an junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler vergeben. Vorschläge für den Siemens-Preis sind ebenfalls bis zum 31.12.2013 an den Vorstand zusammen mit der Publikation und einer Begründung zu richten.

Eine ganz besonderer Veranstaltungsrahmen wird dem Arbeitskreis vom 12.–15. Oktober 2014 von der DECHEMA ermöglicht: Das 53. Tutzing-Symposion in der Evangelischen Akademie Schloss Tutzing am Starnberger See steht unter dem Motto „Prozessanalytik – Werkzeug oder Zukunftstechnologie?“ und beleuchtet die Chance der Prozessanalytik als wichtige Schlüssel-Technologie. Mit interessanten Impulsvorträgen und viel Raum für Diskussionen besteht die Chance, Meinungen und Gedanken in einem durchaus kontroversen Katalog von Ansichten und Randbedingungen zusammenzutragen, die einen Schlüssel zum Verständnis des Themenfelds Prozessanalytik bieten und damit die kulturelle Grundlage ausbauen. Prozessanalytik wird hier in einer Spanne von ihrem volkswirtschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Kontext bis hin zu ihrer Einbindung in den Prozess (Daten, Qualität, Steuerung, Sicherheit) betrachtet werden. Zudem ist auch eine Technologiediskussion vorgesehen, die zur Aktualisierung/Ergänzung der Technologie-Roadmap Prozess-Sensoren 2015+ herangezogen werden soll.

Schwerpunktthemen und Ereignisse 2012/2013

Berufung eines erweiterten Vorstands für die Amtsperiode 01.01.2013 bis 31.12.2016

Im Sommer 2012 wurden die Vorstandswahlen für die Amtsperiode vom 2013-2016 durchgeführt. Der Erweiterte Vorstand setzt sich nach Berufung interessierter Persönlichkeiten aus der Fachwelt  zusammen. Neben vielen bekannten Gesichtern, die sich bereits sehr lange für die Prozessanalytik engagieren – darunter auch die Mitglieder des alten Vorstandes  – ist die spontane Unterstützung aller Kandidatinnen und Kandidaten, die sich 2012 zur Vorstandswahl bereit erklärt hatten, besonders erfreulich. In 2013 kam der erweiterte Vorstand bereits dreimal zusammen, um über das Selbstverständnis und die zukünftige strategische Ausrichtung zu diskutieren und kommende Veranstaltungen zu planen. Der erweiterte Vorstand setzt sich wie folgt zusammen:

  • Dr. Helmut Berg, Bayer Technology Services GmbH
  • Dr. Martin Hajduk, Evonik Degussa GmbH
  • Dr. Monika Heisterkamp, Endress+Hauser Conducta GmbH+Co. KG
  • Dr. habil. Wolf-Dieter Hergeth, Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG
  • Prof. Dr. Christoph Herwig, Technische Universität Wien
  • Elke Hilscher, KWS (Vorstand)
  • Prof. Dr. Bernd Hitzmann, Universität Hohenheim
  • Dr. Volker Kehlenbeck, Nestlé
  • Prof. Dr. Rudolf W. Kessler, Hochschule Reutlingen
  • Dr. Michael Kloska, BASF SE
  • Dr. Renata Körfer, DECHEMA
  • Dr. Armin Lambrecht, Fraunhofer IPM Inst. f. Physikalische Messtechnik
  • Klaus-Jochen Lisner, Bühler AG
  • Dr. Michael Maiwald, BAM (Vorsitzender)
  • Joachim Mannhardt, ART Photonics
  • Dr. Torsten Maurer, Siemens AG
  • Dr. Jens Nolte, Polytec (Vorstand)
  • Dr. Heinrich Prüfer, SensoLogic GmbH
  • Dr. Manfred Rahe, Sartorius AG
  • Dr. Jens Schewitz, Merck KGaA
  • Dr. Thomas Steckenreiter, Bayer Technology Services GmbH (Vorstand)
  • Dr. Dirk Steinmüller, Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG

Weiterbildung im Bereich der Prozessanalytik

Der Arbeitskreis Prozessanalytik ist ein Arbeitskreis, der gemeinsam von der GDCh und der DECHEMA getragen wird. Ziel ist dabei die verfahrenstechnische Kompetenz der DECHEMA mit der analytischen Kompetenz der FG Analytik in der GDCh zu vereinen. Beide Institutionen gestalten und organisieren die geplanten Fort-und Weiterbildungskurse gemeinsam unter dem Logo des Arbeitskreises. Durch die Aus- und Weiterbildung sollen berufsspezifische Fertigkeiten vertieft, die Handlungskompetenzen erweitert und die persönliche Entwicklung gefördert werden.

Im Jahr 2013 wurden folgende Module von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie angeboten. Wegen mangelnder Nachfrage kamen leider einige Kurse nicht zustande.

  • Quality by Design – Wissenschaftliche Grundlagen, 15.–16. April 2013 in Stuttgart (Prof. Kessler, DECHEMA)
  • Data Mining mit Multivariaten Methoden und Support Vector Machines, 10.–12. Juni 2013 in Stuttgart (DECHEMA, Prof. W. Kessler),
  • Schwingungsspektroskopie für die chemische Qualitäts- und Prozesskontrolle, 17.–19. September 2013 in Essen (GDCh, Prof. Siesler)
  • Laserbasierte Prozessanalytik, 25.–26. September 2013 in Freiburg (GDCh Dr. Armin Lambrecht)
  • Prozessanalytik: Konzepte und Strategien, 05.–07. November 2013, voraussichtlich im Umfeld von Frankfurt am Main (DECHEMA, Prof. Kessler)
  • Prozessanalytik in der Biotechnologie, 11. –13. November 2013 in Hohenheim (DECHEMA, Prof. Ulber, Prof. Hitzmann)
  • Prozess-Spektroskopie – Grundlagen, 05.–07. November 2013 in Berlin (GDCh, Dr. Maiwald)
  • Online Chromatographie, 18.–19. November 2013 in Leverkusen (GDCh, Prof. Rehorek)

Weitere Aktivitäten des Arbeitskreises

Zahlreiche Mitglieder des AK und auch des erweiterten Vorstandes arbeiten in verschiedene Gremien und verbreiten so die Ideen des Arbeitskreises. Die facettenreiche Überlappung zu weiteren Themen, Kreisen und Gremien wurde in ein – sicher noch nicht vollständiges – Diagramm entwickelt (vgl. Abb). Der AK PA will Vermittler und Gestalter der Prozessanalytik zwischen den Feldern sein.

 

Vernetzung des Arbeitskreises Prozessanalytik mit angrenzenden Themenfeldern und Organisationen im „Trialog“

Perspektiven

Die Hochschule Reutlingen gründet derzeit ein neues Lehr- und Forschungszentrum mit dem Titel Process Analysis & Technology (PA&T). In den nächsten zwei Jahren werden insgesamt 4 Professorenstellen besetzt. Auf die erste W3-Stelle wurde im Oktober 2013 Dr. Karsten Rebner berufen, der bis dahin in der Prozessanalysentechnik der BASF tätig war. Diese Entwicklung ist natürlich genauso wichtig wie erfreulich. Neben dem Kapazitätszuwachs für gezielt prozessanalytische Forschungsarbeiten wird insb. auch mit der Etablierung eines entsprechenden Masterstudienganges ein wichtiger Meilenstein zur Ausbildung spezialisierter Fachkräfte erreicht. Ferner wird ein erheblicher Beitrag zur weiteren Festigung einer eigenen Branche Prozessanalytik insb. am Standort Deutschland geleistet.

Die chemische Industrie steht vor gravierenden Veränderungen durch den demografischen Wandel. Hier ist insbesondere das Know-how in der chemisch-technischen Anlagenführung zu nennen, da viele chemische Prozesse nicht vollständig automatisch, sondern von technischen Mitarbeitern mit jahrzehntelanger, anlagenspezifischer Erfahrung gesteuert werden. Produktions- und Rezepturdaten werden vielfach nicht elektronisch erfasst, um Produktions- und Qualitätsparameter miteinander im Sinne von „Quality by Design“ in Verbindung zu bringen.

Zur gleichen Zeit setzt die technologisch anspruchsvolle Prozessindustrie auf Innovationen, wenn sie den Markt fortwährend mit neuen Produkten und Materialien bedienen will. Hier werden sich auch in Zukunft erhebliche Einschränkung durch äußere Zwänge, vor allem durch die Preisentwicklung und Verfügbarkeit von Rohstoffen ergeben, auf die die Prozessindustrie reagieren muß. Der Quality-by-Design-Ansatz und die Nutzung von Qualitätswissen über einen Prozess, kurz eine technisch wissenschaftliche Kultur, können dazu beitragen, dass unsere Prozesse flexibler bezüglich der Rohstoffschwankungen geführt werden können.

Die Prozessindustrie wäre heute schon in der Lage, ihre innovativen Tätigkeiten schneller umzusetzen und die damit verbundenen Qualitätssicherungs- und Freigabeprozesse mit Hilfe von konsequenterem Einsatz von Prozessanalytik zu beschleunigen. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass die Anwender die dazu nötige Zeit für eine Lern- und Vertrauensphase investieren, weil viele der eingesetzten Werkzeuge anspruchsvoll sind. Wer sich diese technisch wissenschaftliche Erfahrung verschafft wird mit phantastischen Möglichkeiten belohnt.

 

Gezeichnet

Elke Hilscher, Dr. Michael Maiwald, Dr. Jens Nolte, Dr. Thomas Steckenreiter
Vorstand des AK Prozessanalytik