Ultraschallgeschwindigkeitsmessung zum Bioprozessmonitoring

In diesem Beitrag werden Messungen und Auswertungen der Ultraschallgeschwindigkeitsmessung zur Überwachung von Hefekultivierungen vorgestellt. Die Ultraschallgeschwindigkeit ist abhängig von Biomasse-, Glukose- und Ethanolkonzentration, aber auch von anderen Bioprozessvariablen. Um den Einfluss von Blasen auf das Signal zu reduzieren, wurde der Ultraschallsensor in einem Bypass-System eingesetzt. Es wurden Messungen sowohl im Flow- als auch Stop-Flow-Betrieb durchgeführt. Um die richtigen Informationen aus diesem unspezifischen Signal zu erhalten, wurde ein multilineares Regressionsmodell berechnet, wobei die Biomasse-, Glukose- und Ethanolkonzentration als unabhängige Variablen dienten. Ein Beispiel der Ergebnisse ist in Abbildung eins gezeigt. Es sind die Biomasse-, Glukose- und Ethanolkonzentration während einer Saccharomyces cerevisiae Kultivierung dargestellt. Die Parameter des multilinearen Regressionsmodells wurden durch Verwendung der Daten aus der dargestellten Kultivierung identifiziert. Wird dieses Modell zur Auswertung auf die Signale anderer Prozesse übertragen, ist das Ergebnis ähnlich, jedoch vergrößert sich der Fehler der Schätzung. Die Ergebnisse sowie Erfahrungen werden ausführlich in dem Beitrag diskutiert.