ChemieXtra 12/2013

12 / 2013

Dezember 2013

FACHBERICHTE · MESSEN · NEWS

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Hier drin steckt Hightech.

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EDITORIAL

Endspurt und Neubeginn Das Jahr geht mit Riesenschritten zu Ende, Weih­ nachten steht schon vor der Tür. In dieser Jahres­

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zeit tauchen doch öfter die Gedanken an Familie, Wiedersehensfreuden, Geborgenheit und Wärme vor dem geistigen Auge auf. Diese Freude auf das Kommende ist auch zugleich Ansporn, noch offene Projekte abzuschliessen und «aufzuräumen», um die Tage der Ruhe geniessen zu können. Um Genuss geht es auch in unserem ersten Beitrag: Schokolade. Sie ist gerade in der Vorweihnachtszeit in aller Munde und schmeckt einfach un­ beschreiblich köstlich. Gute Schokolade zumindest. Ich habe den grössten Schokoladenhersteller der Schweiz besucht. Was ich dort zu hören, zu kosten und zu sehen bekam, können Sie hier lesen. Als Entschädigung für Ihren entgangenen Genuss, finden Sie am Ende des Beitrags ein geling­ sicheres Rezept für ein Schokoladenmousse. In der Rubrik Forschungswelt werfen wir einen Blick auf Dinge, die man nicht sehen kann. Wissenschaftler präsentieren ihre unfassbaren Ergeb­ nisse aus der Welt der Quanten, Atome und Moleküle. Es ist faszinierend, welches Potenzial hier schlummert. Doch nicht nur in der Grundlagenforschung gibt es pfiffige Ansätze. Auch

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in der täglichen Praxis im Labor und der Produktion entwickeln kluge Köpfe innovative Methoden und Verfahren, über die wir berichten. Von «A» wie Anlagenreinigung oder Analyse bis «Z» wie Zellkultur ist einiges vertreten. Ich wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen der Beiträge! Für mich als neuen Chefredaktor ist die Dezemberausgabe der ChemieXtra ein Neubeginn. Ich freue mich, mit Ihnen gemeinsam «aus der Praxis für die Praxis» zu berichten! Auf eine gute Zusammenarbeit. Liebe Leser, ich wünsche Ihnen und Ihren Familien von Herzen ein besinnliches Weihnachtsfest, einen ruhigen Jahresausklang sowie einen frischen Start ins neue Jahr!

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I N H A LT S V E R Z E I C H N I S

04 CHEMIE

Das Geheimnis des zarten Schmelz

Nicht jede Schokolade schmeckt gleich, jeder Hersteller hat seinen Hausgeschmack. ChemieXtra besuchte die Nummer 1 der Schweizer Schokoladenhersteller Chocolat Frey AG und sprach mit dem Leiter von Forschung und Entwicklung.

16 FORSCHUNGSWELT Ein einzelnes Atom als optischer Schalter

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Im Jahr der grossen Nobelpreise für Physik und Chemie präsentieren Wissenschaftler aller naturwissenschaftlichen Disziplinen ihr Vordringen in immer kleinere Welten. An der TU Wien ist es Physikern gelungen, Licht zwischen Glasfaserkabeln mittels eines einzelnen Atoms hin und her zu schalten. Der Quanten-Lichtschalter ist Wirklichkeit geworden.

08 BIOWISSENSCHAFTEN Gezüchtete Hautzellen zur Transplantation

Hautzellen aus der Gewebekultur können Menschenleben retten. Sie werden schwerstbrandverletzten Patienten transplantiert. Ein Pionier dieser medizinischen Höchstleistung ist das Labor des Deutschen Instituts für Zell- und Gewebeersatz (DIZG). Das gemeinnützige Institut wurde 2013 zwanzig Jahre alt.

11 NEWS

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 3. Jahrgang (2013) Druckauflage 12 000 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2013 11 750 Exemplare Total verbreitete Auflage 1 751 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

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Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189 Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 Telefax +41 (0)56 619 52 50 info@sigimedia.ch Chefredaktion Georg Sposny Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

22 FIRMEN BERICHTEN pH-Messung aus einem Guss

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30 Prozent aller qualitätsrelevanten Messungen in der Flüssigkeitsanalyse sind pH-Messungen. Damit sind sie von grosser Bedeutung für die Anlagenoptimierung und die Sicherheit von Prozessen in den unterschiedlichsten Industrien. Zuverlässige pH-Messung erfordert hervorragend aufeinander abgestimmte Produkte, vom Sensor über die Armatur bis hin zum Controller.

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I N H A LT S V E R Z E I C H N I S

32 MESSEBERICHTE

44 ANALYTIK

Reinraumtechnologie im Kommen

Mit einem Besucherplus und einer hohen Besucherzufriedenheit zeigt sich die Cleanzone auf Wachstumskurs. Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie fanden am 22. und 23. Oktober 2013 zum zweiten Mal statt und zogen über 800 Teilnehmer aus 44 Ländern an.

35 MESS-, REGEL UND STEUERTECHNIK

37 VERFAHRENSTECHNIK Neue Perspektiven bei der Verpackung von Blistern 40

Die Umstrukturierung der internationalen Pharmamärkte erfordert neue Strategien bei der Arzneimittelproduktion. Um Verpackungsprozesse zukünftig noch effizienter zu gestalten, gehen Pharma-Serviceunternehmen und Maschinenbauhersteller neue Wege. Die Entwicklungskooperation zwischen der Aenova Unternehmensgruppe und der Romaco Group zeigt, wie die Herstellung von Blistern weiter optimiert werden kann.

Ein Rennen gegen die Zeit

Demorphin ist ein natürlich auftretendes Hepta-Peptid und wird wegen seines stark schmerzhemmenden Effektes als illegales Doping-Mittel bei Rennpferden eingesetzt. Sein Nachweis in Pferdeurin ist sehr komplex. Eine ausgeklügelte Detektion kann den Nachweis erbringen.

46 UMWELT Genaues Messen von Ozon

Die Messung und die Interpretation von Grenzwerten basiert auf über vierzig internationalen Ozonnormalen. Das Eidgenössische Institut für Metrologie (METAS) in BernWabern hat mit OzonLab eine Software entwickelt, die ein automatisiertes Kalibrieren von Transfernormalen ermöglicht.

50 VERANSTALTUNGEN

53 PRODUKTE

58 LIEFERANTEN­­ VERZEICHNIS

Interessiert an einem kostenlosem Testgerät auf Probe?

FACHBERICHTE · MESSEN · NEWS

Dezember 2013

Laborpumpensystem der Serie SC 950

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Wir freuen uns auf Ihren Anruf!

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Das neue Laborpumpensystem der Serie SC 950 überzeugt mit leichter Bedienbarkeit und hebt Präzision und Leistung auf ein neues Niveau. Das schnell und präzise arbeitende System ist durch seine kabellose Fernbedienung besonders platzsparend und ermöglicht stets eine einfache Steuerung des Vakuums. Das System bietet Ihnen vier verschiedene Betriebsmodi und eine Fülle neuer Funktionen, die Sie jederzeit von jedem Winkel des Labors oder Ihrem Arbeitsplatz aus steuern können. 12/2013

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Bild: Chocolat Frey

Blick in die Schokoladenproduktion: Das Giessen des Mahony-Riegels.

Besuch bei der Nummer 1 im Schweizer Schokoladenmarkt

Das Geheimnis des zarten Schmelz

Georg Sposny1 «Ich esse jeden Tag Schokolade, weil sie einfach unglaublich köstlich schmeckt», sagt Marc Lutz, Leiter des Bereichs Forschung und Entwicklung (R&D) bei Chocolat Frey. Der Chemiker ist Mitglied der siebenköpfigen Geschäftsleitung des Unternehmens und erklärt, worauf es bei der Herstellung feinster Schweizer Schokolade ankommt. In seinem Büro stapeln sich diverse Produktproben aus dem aktuellen Weihnachtssortiment sowie Tafeln, Riegel und Pralinenschachteln. Schokolade degustieren gehört also zur

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Georg Sposny, Chefredaktor

täglichen Arbeit von Lutz, doch er mag Schokolade aus Überzeugung und nicht, weil er sie essen muss. «Es ist so, dass wir hier nicht nur jährlich 10 000 Tonnen Kakaobohnen zu 40 000 Tonnen Schokoladenprodukten verarbeiten», setzt er an, «wir gestalten auch die Verpackungen und konfektionieren die Erzeugnisse – von der Bohne bis zum Produkt, wie es der Kunde kaufen kann.» Das sind komplexe Prozesse, die ein erfahrenes Team von Spezialisten aus allen beruflichen Disziplinen er­fordert. «Im Unternehmen arbeiten Lebensmitteltechnologen und -praktiker, Marketingfachleute, Designer, Chemiker, Biologen, Ingenieure, Einkäufer, Verkäufer, Marktforscher und viele mehr, die alle ein gemeinsames Ziel haben: Die

Bild: Georg Sposny, Redaktion

Sie ist in der Tat in aller Munde – die Schokolade der Chocolat Frey AG. Das 1887 gegründete Unternehmen trägt seit über 126 Jahren massgeblich zur Schweizer Schokoladenkompetenz bei. Mit einem Jahresumsatz von 385 Millionen Schweizer Franken, einem Absatz von über 40 000 Tonnen Schokolade und über 800 Mitar­ beitenden ist Frey der grösste Schokoladenhersteller der Schweiz – täglich verlassen rund eine halbe Million Schokoladentafeln das Werk in Buchs im Kanton Aargau. Im Durchschnitt verzehrt jeder Schweizer jährlich 11,9 Kilogramm Schokolade.

Der Chemiker Marc Lutz, Leiter R&D bei Cho­ colat Frey, erklärt die Details, worauf es bei feinster Schweizer Schokolade ankommt.

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Bilder: Chocolat Frey

CHEMIE

beste und gleichbleibende Qualität unserer Produkte nachhaltig sicherzustellen.»

Das Geheimnis feiner Schokolade Ein gleichbleibendes Geschmackserlebnis zu gewährleisten ist keine leichte Aufgabe – damit muss sich jeder Schokoladenhersteller auf der Welt befassen, denn Schokolade ist nicht gleich Schokolade, jeder Hersteller hat seinen individuellen Hausgeschmack. «Um den besonderen Schmelz, und das feine Aroma zu erhalten, bedarf es zuerst sehr hochwertiger Rohstoffe», so Lutz und weiter: «Nach dem Brechen der Kakaobohnen werden die Schalen entfernt und die zurückbleibenden Bruchstücke, die sogenannten Nibs, gleichmässig geröstet.» Aus dem Röstprodukt wird dann die Kakaomasse hergestellt. «Im nächsten Schritt werden Kakaomasse, Milchpulver, Zucker und weitere Zutaten gemischt und fein gewalzt. Durch diesen Walzvorgang

Conchieren der Schokoladenmasse, das Herzstück der Schokolade.

werden die Zucker- und Kakao-Partikel so fein zerkleinert, dass sie im Mund nicht mehr wahrnehmbar sind und die Schokolade einen besonders zarten Schmelz entwickelt – das ist ein wichtiger Schritt beim Geheimnis der Schokoladenherstellung», erklärt der Chemiker. Es folgen dann die Produktion der Schokoladenmasse, die lange in Conchen gerührt werden, dabei verflüchtigen sich Wasser sowie störende Geruchs- und Geschmackskomponenten und es können sich die Aromen entfalten. Aus dieser Schokoladen-Grundmasse werden dann die verschiedenen Schokoladensorten durch Beigaben weiterer edler Rohstoffe gewonnen. Und diese Rezepte sind natürlich Unternehmensgeheimnis.

Bild: Georg Sposny, Redaktion

Der Mahony-Riegel 400 g ist produziert.

Qualitätssicherung ist oberstes Gebot Qualität wird im Unternehmen generell Gross geschrieben. Von jeher ist Schokolade aus Buchs mit höchster Sorgfalt aus

Schokolade besteht aus natürlichen Rohwa­ ren. Um die Produktsicherheit jederzeit zu gewährleisten, werden regelmässig mikro­ biologische Kontrollen durchgeführt.

Natürliche chemische Inhaltsstoffe der Schokolade Kakaobohnen und die daraus produzierten Schokoladen enthalten natürliche chemische Inhaltsstoffe. Diese werden nicht durch die Hersteller künstlich hinzugegeben. Theobromin: Regt die Nierentätigkeit an und löst Reaktionen im Zentralen Nervensystem aus. Coffein: Hat eine belebende Wirkung. Phenylethylamin: Greift in das hormonell gesteuerte menschliche Beloh-

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nungssystem ein. Eng verwandt mit den körpereigenen Wirkstoffen Dopamin und Adrenalin, die vermehrt bei Lustgefühlen ausgeschüttet werden. Auch die körpereigenen Botenstoffe Serotonin und Endorphin werden nach dem Genuss von Kakao und Schokolade vermehrt ausgeschüttet – beide wirken aufheiternd. Anandamid: Reagiert im menschlichen Gehirn ähnlich wie der Wirkstoff THC aus der Hanfpflanze. Die Konzentration

in Schokolade ist allerdings so gering, dass ein Rausch ausgeschlossen ist. Polyphenole: Eliminieren die freien Radikale im Körper und sind daher positiv für die Gesundheit. Cadmium: Kommt in geringen Konzentrationen nur in den Edelkakaobohnen vor, weil diese Sorten ausschliesslich auf vulkanischem Boden wachsen und darüber das Schwermetall aufnehmen. Cadmiumfreie Edelkakaosorten sind noch nicht bekannt.

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Bild: Chocolat Frey

CHEMIE

Chocolat Frey AG – Seit 1887 in aller Munde.

besten Rohmaterialien hergestellte Premium-Schokolade – 100 Prozent made in Switzerland. Bis heute verantworten und kontrollieren die Chocolatiers jeden einzelnen Produktionsschritt selbst – vom Einkauf der Kakaobohnen über die Röstung im Betrieb bis zur sorgfältigen Verarbeitung der Schokolade. Nur so kann dauerhaft höchste Qualität garantiert werden. Dazu gehören auch regelmässige Überprüfungen sowohl im chemisch-physika­ lischen als auch im mikrobiologischen Labor. Alleine 17 Mitarbeiter – Chemikanten, Laboranten, Biologen – testen hier täglich die zu verarbeitenden Rohstoffe als auch die fertigen Produkte. So kann bereits im Vorfeld bei den Rohstoffen als auch im Nachhinein bei einer Produktreklamation chargengenau fest­ gestellt werden, was nicht einwandfrei

gewesen ist. Um auf Nummer Sicher zu gehen, werden die Rohstoffe, wie Kakaobohnen, Nüsse und Trockenfrüchte, in Musterschränken unter kontrollierten Bedingungen mehrere Monate aufbewahrt.

Ein Riesensortiment Chocolat Frey hat es in den 126 Jahren Unternehmensgeschichte geschafft mit einem Marktanteil von 36,8 Prozent im Schweizer Einzelhandel die Nummer 1

Mahony-Mousse mit Passionsfrucht-Sauce 200 g MAHONY (Milchschokolade mit Mandel-Honig-Nougat), 2 Eier, 40 g Zucker, 2 EL Cognac, 1 TL Instant-Kaffeepulver, 2 dl Rahm PASSIONSFRUCHT-SAUCE: 3 Passionsfrüchte, 1 TL Puderzucker Schokolade brechen. Im heissen Wasserbad schmelzen. Eier, Zucker, Cognac und Kaffeepulver mit einem Rührgerät zu einer cremigen Masse aufschlagen. Schokolade unter die Eicreme rühren. Rahm steif schlagen und unter die Schokoladencreme heben. Mousse im Kühlschrank mindestens 3 Stunden fest werden lassen. Für die Sauce Passionsfrüchte halbieren. Kerne samt Saft aus der Schale kratzen und durch ein Siebehen streichen. Einige Fruchtkerne zur Dekoration in die Sauce geben. Puderzucker beigeben. Zum Servieren die Mousse in einen Spritzbeutel mit glatter Tülle geben. ln Dessertgläser dressieren. Etwas Fruchtsauce darauf geben. Für 4 Personen, Zubereitungszeit ca. 25 Minuten + mindestens 3 Stunden fest werden lassen.

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im Schweizer Schokoladenmarkt zu werden (Quelle: Chocosuisse 2012). Es ist ein Unternehmen der M-Industrie und gehört damit zu 100 Prozent zur MigrosGemeinschaft. Heute bietet Frey mit über 2500 Produkten ein Vollsortiment an Schokoladenprodukten an. Den Schwerpunkt bilden Schokoladentafeln, Pralinen / Confiserie und verschiedene Saisonprodukte für Ostern und Weihnachten. Weiter ist Frey der einzige KaugummiHersteller in der Schweiz und produziert unter anderen die Kaugummi-Marken Skai und Candida. Als Private-Label-Spezialist bietet das Unternehmen zudem weltweit Eigenmarkenkonzepte für Schokolade und Kaugummi im Detailhandel an. Sowohl die Marke Frey wie die Private Label-Produkte werden heute in über 60 Länder auf allen 5 Kontinenten vertrieben. Der Exportanteil am Gesamtumsatz liegt bei rund einem Drittel.

Nachhaltige Schokolade für die Zukunft «Unsere Kunden wollen nachhaltige Produkte», erklärt Lutz. «Daher streben wir Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette an.» Bis 2015 wird Chocolat Frey 90 Prozent der Kakaobohnen aus UTZ-zertifiziertem Anbau beziehen. Das UTZ-Programm unterstützt Initiativen wie Aus- und Weiterbildung der Kakaobauern, Ausbildung von Kindern und Jugendlichen sowie Ausbau der medizinischen Versorgung. Nachhaltigkeit bedeutet für Chocolat Frey auch die Ausbildung von Fachkräften. Das Unternehmen bildet in der Schweiz jeden fünften Lebensmitteltechnologen und jeden dritten Lebensmittelpraktiker der Fachsparte Schokolade aus. Kontakt Dr. Marc Lutz Leiter Research & Development Mitglied der Geschäftsleitung Chocolat Frey AG Bresteneggstrasse 4 CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62 836 25 42 marc.lutz@chocolatfrey.ch www.chocolatfrey.ch

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CHEMIE

Details zur anaeroben Ammoniumoxidation aufgedeckt

Bild: B. Karal

Das Stickstoff-Puzzle in den Ozeanen

Chemostat mit Anammox-Anreicherungskultur.

Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung der Universität Basel hat entscheidende Details zum «isotopischen Fingerabdruck» der anaeroben Ammoniumoxidation (Anammox) aufgedeckt – einem wichtigen mikrobiellen Prozess, der zu Stickstoffverlusten in den Meeren beiträgt und so die Nährstoffverfügbarkeit im Ozean beeinträchtigt. Die detaillierte Kenntnis des Prozesses ist wichtig zum Verständnis der Stickstoffbilanz in den Ozeanen, berichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift PNAS. Viele Organismen können den lebensnotwendigen Stickstoff nicht direkt aus der Atmosphäre beziehen, wo er im Überfluss als gasförmiger, molekularer Stickstoff (N2) vorkommt. Ihren Zellen fehlen die Werkzeuge zur Stickstoff-Fixierung, weshalb sie auf Stickstoffverbindungen wie Ammonium, Nitrit und Nitrat angewiesen sind, die von sogenannten Stickstoff-fixierenden Organismen kommen. In der Natur reguliert die biologische Verfügbarkeit von fixiertem Stickstoff häufig die Produktion von Biomasse durch Algen oder Bakterien (Primärproduktion). Deshalb sind Düngemittel oft reich an Stickstoffverbindungen. Es gibt in der Umwelt eine Reihe von anderen mikrobiellen Prozessen, die fixierten Stickstoff zur Energiegewinnung nutzen und wieder in gasförmigen molekularen 12/2013

Stickstoff umwandeln. So werden den jeweiligen Ökosystemen wichtige bioverfügbare Stickstoffverbindungen entzogen, und die Primärproduktion kann als Folge eingeschränkt sein. Die Prozesse, die zum Stickstoffverlust führen, werden von verschiedenen Mikroorganismen gesteuert: Manche reduzieren Nitrat und Nitrit, manche oxi­ dieren Ammonium. Bestimmte Bakterien nutzen Nitrit und Ammonium, um daraus molekularen Stickstoff zu bilden: Diese anaerobe Oxidation von Ammonium ist unter dem Begriff Anammox bekannt. Stickstoffverluste sind besonders in den Meeresgebieten stark ausgeprägt, in denen der im Wasser gelöste Sauerstoff fast komplett verbraucht wurde. Diese Zonen werden als «Oxygen Minimum Zones» (OMZ) bezeichnet. Wissenschaftliche Studien lassen befürchten, dass sich diese OMZ aufgrund des Klimawandels weiter ausbreiten werden. Das könnte zu weit­ reichenden Konsequenzen bei den Stickstoffverlusten und damit bei der Primärproduktion in den Ozeanen führen. Deshalb ist es wichtig zu wissen, welche mikrobiellen Prozesse wie stark zu den Stickstoffverlusten beitragen und wo diese innerhalb der OMZ stattfinden.

Gefunden: Das fehlende Teil zum Stickstoff-Puzzle Zur Beantwortung dieser Frage machen sich die Forscher zunutze, dass die verschiedenen mikrobiellen Prozesse ver­ schiedene Isotopenmuster oder «isotopische Fingerabdrücke» hinterlassen. Einige Reaktionen bevorzugen das leichtere Isotop 14 N, andere Prozesse ziehen das schwerere Isotop 15N vor. Um die Stickstoff-Isotopenmuster in der Umwelt entschlüsseln zu können, muss man zuvor indes die Isotopeneffekte aller Prozesse im Stickstoffkreislauf kennen. «Genau hier lag das Problem», erläutert Professor Moritz Lehmann von der Universität Basel. «Die Isotopeneffekte eines Prozesses, der mitverantwortlich ist für den Verlust an fixiertem Stickstoff im Ozean

– nämlich Anammox – waren bisher unbekannt. Dies vor allem auch deswegen, weil es für Experimente lange keine Reinkul­ turen der sehr langsam wachsenden Anammox-Bakterien gab.» Dem Forscherteam ist es nun gelungen, durch Laborversuche mit hochange­ reicherten Anammox-Zellkulturen deren Isotopeneffekte zu bestimmen. Die Ergebnisse belegen, dass die von Anammox verursachten Isotopeneffekte die bisher bekannten Isotopenmuster in den OMZ erklären können. «Diese fehlende Information ist von grösster Bedeutung zur Lösung des Stickstoff-Isotopen-Puzzles. Nicht nur, weil Anammox ein wesentlicher Prozess in den OMZ ist, sondern auch, weil Anammox die Isotopenzusammensetzung aller Stickstoff-Reservoirs beeinflusst: Es setzt Ammonium und Nitrit zu gasförmigem Stickstoff N2 und Nitrat um», so Professor Marcel Kuypers, Direktor am Max-PlanckInstitut für Marine Mikrobiologie in Bremen. Quelle: Universität Basel Originalpublikation B. Brunner, S. Contreras, M.F. Lehmann, O. Matantseva, M. Rollog, T. Kalvelage, G. Klockgether, G. Lavik, M.S.M. Jetten, B. Kartal and M.M.M. Kuypers «Nitrogen isotope effects induced by anammox bacteria» Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2013), DOI 10.1073/pnas.1310488110

Kontakt Prof. Moritz Lehmann Umweltgeowissen­ schaften / Biogeochemie Departement Umweltwissenschaften Universität Basel Bernoullistrasse 30, CH-4065 Basel Telefon +41 (0)61 267 36 16 moritz.lehmann@unibas.ch www.unibas.ch

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BIOWISSENSCHAFTEN

20 Jahre Zell- und Gewebeersatz

Hauttransplantate retten Menschenleben

Dorothea Fichter-Fechner1 Bei chirurgischen Eingriffen werden jährlich mehrere 10 000 muskuloskeletale humane Gewebetransplantate verwendet. Sie stammen aus Bindegewebe, Knochen, Sehnen, Bändern oder Haut und regenerieren schwere Gewebedefekte. Ein Grossteil dieser so genannten allogenen Transplantate stammt aus den Laboren des DIZG mit Sitz im Innovationspark Wuhlheide in Berlin-Köpenick – einer gemeinnützigen Gesellschaft, die 1993 gegründet wurde, um möglichst viele Menschen mit Gewebeersatz zu versorgen: «Als gemeinnützige Gesellschaft verfolgen wir keine kommerziellen Interessen, sondern es geht uns darum, Patienten mit schweren Gewebedefekten und deren Familien zu helfen», sagt DIZG-Geschäftsführer Jürgen Ehlers anlässlich des 20-jährigen Bestehens des Instituts. Die Behandlung von grossflächig thermisch-verletzten Patienten bei denen nicht mehr genug unversehrte gesunde Haut zum Wundverschluss vorhanden ist, stellt eine grosse Herausforderung für die Medizin dar. Humane Hautzelltransplantate kommen bei Patienten zum Einsatz, wenn mehr als 60 Prozent der Körper­ oberfläche mit thermischen Verletzungen 2. bis 3. Grades betroffen ist. Lebensrettende Funktion haben etwa die autologen Hautzellen, die in den Laboren des DIZG kultiviert werden und an Verbrennungszentren zur Behandlung von Schwerstbrandverletzten zum Einsatz kommen. Im vergangenen Jahr hat das Institut für acht Schwerstverbrannte grossflächige autologe Zellkulturen als so1 Dorothea Fichter-Fechner ist PR-Verantwortliche bei Binder GmbH.

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genannte Keratinozyten-Sheets hergestellt. Insgesamt 33 130 cm² betrug die transplantierte Zellfläche. Hinzu kamen 19 Behandlungen von Schwerstverbrannten mit kultivierten autologen Zellen im Sprühverfahren. In den Laboren des DIZG werden mittlerweile humane Transplantate in etwa 250 verschiedenen Formen, Grössen und Gewebearten unter höchster Qualität und biologischer Sicherheit hergestellt. Elf Arzneimittelzulassungen des deutschen Bundesinstituts für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) und des Paul-Ehrlich-Institutes (PEI) liegen dafür vor. Für die Kultivierung von Hautzellen hält das DIZG ein vierköpfiges Team, einen ISOGMP-konformen Reinraumbereich und ein zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem bereit.

Standardisierte Bedingungen im Inkubator Für die Bebrütung von humanen Hautzellkulturen verwendet das Institut mehrere Inkubatoren der Serie CB150 des Herstellers Binder GmbH. Die Mitarbeiter schätzen unter anderem die optimale Platznutzung der Schränke. Für die Kultivierung werden dem Patienten zunächst eine bis drei briefmarkengrosse gesunde Hautproben entnommen. Aus diesen Proben werden körpereigene epidermale Zellen – sogenannte Keratinozyten – isoliert, um diese anschliessend in einem speziellen Kultursystem unter standardisierten Bedingungen zu vermehren. Die Zellkulturen werden hierzu in Zellkulturflaschen im Inkubator bei 37 °C und bei einer 5-prozentigen CO2-Zufuhr unter hoher Luftfeuchtigkeit inkubiert. In den Zellkulturgefässen bilden sich bereits nach wenigen Tagen kleine Zell-Inseln. Aus

Bilder: Binder

Sie werden in den Köpenicker Laboren des Deutschen Instituts für Zell- und Gewebeersatz (DIZG) unter höchs­ ter biologischer Sicherheit hergestellt: Humane Zell- und Gewebetransplantate können Lebensqualität verbes­ sern und manchmal sogar Leben retten. 2013 wurde das gemeinnützige Institut 20 Jahre alt.

Inkubator der Serie CB150.

diesen können zunächst Epidermis-Zellsuspensionen zum Sprühen auf die Wunden gewonnen werden. Nach längerer Kultivierung lassen sich schliesslich Epidermishäutchen gewinnen, die ähnlich wie eine Bandage auf die Wunden gelegt werden. Innerhalb von drei bis fünf Wochen ist es möglich, genügend solcher «Sheets» zu kultivieren, um eine Fläche von 0,5 bis 1,5 m² abzudecken. Die Kulturen können dann exakt zu einem zwischen dem behandelnden Arzt und dem DIZG vereinbarten Transplantationstermin in die Klinik geliefert werden.

Geringes Kontaminationsrisiko Die Herstellung von humanen Zellkulturen zur klinischen Anwendung bedarf eine durch das EMA erteilten Zulassung nach ATMP und eine durch das Paul-Ehrlich-Institut erteilte Genehmigung nach AMG §4b, sowie eine durch die lokale Landesgesundheitsbehörde erteilte Herstellungserlaubnis, zum Beispiel nach AMG §13. So eine Herstellungserlaubnis setzt ISO-GMP-Komplianz voraus. Die Kultivierung erfolgt ausschliesslich in 12/2013

BIOWISSENSCHAFTEN

Im Labor gezüchtetes Hautgewebe zur Trans­ plantation.

Nährlösungen mit Zellkulturen.

strengstens überwachten Reinräumen der Klassen A und B. Gabriele Dietz, leitende MTA des Biotechnologiebereiches am DIZG weist explizit darauf hin: «Wir müssen stets darauf achten, dass das Kontaminationsrisiko so gering wie möglich gehalten wird. Die Inkubatoren eignen sich auf Grund deren Sterilisierbarkeit und deren desinfizierbaren Oberflächen besonders gut für unsere An­

forderungen.» Häufig stellen Lüfter, grossflächige Regalgestelle und freistehende Einbauten in herkömmlichen Inkubatoren ein inakzeptables Kontaminationsrisiko dar. Die Binder GmbH hat diese Problematik erkannt und bei allen Geräten sämtliche Risiken minimiert. Ein aus einem Guss gegossener Innenkessel sowie abgerundete Ecken im Innenraum eliminieren versteckte Kontaminationsflä-

chen. Unter dem Namen Anti.Plenum Design sorgt diese einzigartige Minimierung von Kontaminationsflächen für maximale Sicherheit. Das DIZG verfolgt ausschliesslich und unmittelbar gemeinnützige Zwecke und versorgt zahlreiche Krankenhäuser, Kliniken und Arztpraxen im In- und Ausland mit Transplantaten aus humanen Zellen und Geweben. Es ist nach DIN EN ISO 13485 zertifiziert und folgt dem Ethical Code und den Qualitätsstandards der European Association of Tissue Banks (EATB).

Kontakt Binder Central Services GmbH & Co. KG Im Mittleren Ösch 5 DE-78532 Tuttlingen Telefon +49 (0) 7462 2005 626 info@binder-world.com www.binder-world.com

Gewebemodelle in Pharma- und Kosmetikbranche als Ersatz für Tierversuche?

Boom der Zellkulturtechnologie Das diesjährige Tierversuchsverbot für die Entwicklung neuer Kosmetika hat der Forschung im Bereich Tissue Engineering enormen Aufwind gegeben: Die Zellkulturtechnologie ist auf dem Vormarsch. Ob dreidimensionale Gewebemodelle zukünftig jedoch alle Tierversuche in der Pharmabranche zu ersetzen vermögen, ist dennoch ungewiss.

Eine duftende Hautcreme, mit toten Tieren drin – das will niemand. Deshalb ist das Durchführen von Tierversuchen in der Kosmetikbranche seit dem 11. März 2013 verboten. Der Druck auf die Kosmetikindustrie, alternative Testmethoden zu entwickeln, ist enorm. Und genau deshalb sei dieses Verbot für die Zellkulturforschung ein toller Antrieb gewesen, sagt Ursula Graf-Hausner, die Leiterin des nationalen Kompetenzzentrums für künstliche Gewebe zur Wirkstoffprüfung und 1 Simone Nägeli ist Chefredaktorin der Fach­ zeitschrift CCR contamination control report

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Medikamentenentwicklung (Tissue Engineering for Drug Development, TEDD) in Wädenswil.

Aussagekräftiger als Tierversuch «Das Verbot hat einen Boom der Forschung an Gewebemodellen ausgelöst», sagt sie. Und hat dadurch beispielsweise die Entwicklung eines Allergietests von Givaudan vorangetrieben. Dieser misst das allergische Potenzial eines Stoffes an menschlichen Hautzellen und soll einen Allergietest mit Mäusen ersetzen (siehe Box). Der Test ist aktuell noch in der Validierungsphase zur Zulassung als Ersatz

Bild: ZHAW / TEDD

Simone Nägeli1

3D Hautmodell nach 3 Tagen Kultivierung mit KeratinoSens Zellen.

für die Tierversuche und wird derzeit am Europäischen Zentrum zur Validierung al9

ternativer Methoden (ECVAM) überprüft. «Wir hoffen, dass der Test Anfang 2014 offiziell zugelassen wird», sagt Andreas Natsch, Biochemiker beim Schweizer Dufthersteller Givaudan, der das Verfahren entwickelt hat. Bereits arbeiten Graf-Hausner und Natsch zusammen aber an der Weiterentwicklung des Allergietests. Ziel ist, aus den menschlichen Hautzellen ein dreidimensionales Modell zu bilden, das unserer äussersten Hautschicht entspricht. «Tests mit solchen Gewebemodellen sind für den Menschen oft sogar aussagekräftiger als Tierversuche», so Graf-Hausner, «und dabei erst noch billiger.» Genau deshalb seien die Fortschritte in der Gewebeforschung nicht nur für die Kosmetik-, sondern auch für die Pharmabranche von Bedeutung.

Novartis: «Heute erst bedingt einsetzbar» Das Potenzial von Gewebemodellen für die Pharmaindustrie sieht auch Simon Hoerstrup, der Leiter des Zentrums für Regenerative Medizin der Universität Zürich. Dabei denkt er aber nicht nur an dreidimensionales Gewebe. «Wir können heute im Labor bereits komplette Organkonstrukte bilden», erklärt der Gewebeexperte, dessen Abteilung an der Universität Zürich mit Arterienmodellen arbeitet.

Die Arterien werden auf einem kleinen Chip kultiviert und bilden ein intaktes Blutsystem. «Die Entwicklung solcher Miniatur-Organe steht aber erst am Anfang.» In Zukunft könne man in solchen Organmodellen sogar Krankheiten wie zum Beispiel eine Arterienverkalkung simulieren und daran die Wirksamkeit von Medikamenten testen. Laut Birgit Ledermann, Tierschutzbeauftragte bei der Novartis, sind Gewebemodelle für die Pharmaforschung zwar durchaus interessant. «Sie sind aber nur bedingt einsetzbar, da bei unseren Studien die Wirkung von Stoffen in einem Organismus abgeschätzt werden muss», sagt sie. Die dafür relevanten, komplexen Interaktionen mehrerer Organe im Körper seien nach dem derzeitigen Stand der Forschung noch nicht annähernd durch die Gewebemodelle ersetzbar. Trotzdem forscht auch Novartis an möglichen Alternativen und verleiht seit einigen Jahren intern sogar einen Preis für neue Methoden, welche Tierversuche ersetzen.

Annäherung an den Menschen wichtig Auch wenn momentan erst beschränkt, profitiert auch die Pharmaindustrie vom Tierversuchsverbot für Kosmetika. Denn dank diesem hat sich die Technologie der Gewebekultur, von der einfachen Zellschicht über das dreidimensionale Gewebe bis hin zum Miniatur-Organ, rasant weiterentwickelt. Und Simon Hoerstrup ist überzeugt, dass sich in den nächsten fünf Jahren noch einiges tun wird. Sind dank der Fortschritte in Zukunft wohl gar keine Tierversuche mehr nötig? «In absehbarer Zeit werden wir nicht ganz darum herumkommen», sagt Hoerstrup. Auf lange Sicht sind die Experten zuversichtli-

Bild: Simone Nägeli

BIOWISSENSCHAFTEN

Ursula Graf-Hausner im Gespräch.

cher. Ursula Graf-Hausner schätzt, dass die Zahl der Tierversuche zumindest sehr stark zurückgehen wird. Dies sei nicht nur ethisch relevant. «Es ist auch angesichts der beschränkten Übertragbarkeit der Daten aus Tierversuchen auf den Menschen der einzig richtige Weg», sagt sie. Der Boom in der Erforschung von Gewebemodellen für die Wirkstoffprüfung wird deshalb wohl weiterhin anhalten.

Kontakt ZHAW (Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften) Ursula Graf-Hausner Einsiedlerstrasse 31 CH-8820 Wädenswil Telefon +41 (0)58 934 55 18 ursula.graf@zhaw.ch www.icbc.zhaw.ch/tedd

Leuchtende Zellen statt tote Maus Bisher wurde das allergene Potenzial neuer Inhaltsstoffe für Kosmetika an Mäusen getestet. Den Tieren wurde dafür die Testsubstanz mehrmals auf die Ohren aufgetragen. Nach einer Woche wurden die Mäuse getötet und auf ihre allergische Reaktion untersucht. Im neuen, sogenannten KeratinoSens-Test von

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Givaudan wird der zu testende Stoff auf eine Schicht aus menschlichen Hautzellen gegeben. Diese Zellen sind gentechnisch so verändert, dass sie zu leuchten beginnen, sobald ein allergener Stoff in die Zellen gelangt. Ein Leuchten bedeutet also: Achtung, Allergie!

12/2013

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Bild: ZHAW, TEDD

3D-Zellkultur als Schlüsseltechnologie

Besucher an der Jahrestagung in Wädenswil.

Das Kompetenzzentrum für künstliche Gewebe zur Wirkstoffprüfung und Medikamentenentwicklung an der ZHAW (TEDD: Tissue Engineering for Drug Development) hat bereits zum zweiten Mal seit seiner Gründung 2011 zur Jahrestagung in Wädenswil eingeladen. Im vergangenen Oktober trafen sich rund 100 Partner aus Forschung und Industrie, um die dreidimensionale (3D) Zellkultur voranzutreiben. Ziel des

TEDD ist es, diese vielversprechende Schlüsseltechnologie in der routinemässigen Anwendung bei Wirkstoffentwicklung und Substanztestung zu fördern. Die Medikamententests an menschlichen 3D-Gewebemodellen ergeben oft aussagekräftigere Resultate als die herkömmlichen 2D-Zellkulturen oder Tierversuche. 40 Prozent der Medikamente, die in Tierstudien erfolgreich waren, scheiden in der klinischen Stu-

die am Menschen wieder aus. An der TEDD-Tagung fesselten die internationalen Referentinnen und Referenten die Zuhörenden mit ihrer aktuellen Forschung, zum Beispiel bei der Verwendung von dreidimensionalem Nervenzellgewebe zur toxikologischen Prüfung und der Herstellung von ganzen organähnlichen 3D-Modellen sowie mittels dreidimensionalem Leberzellgewebe für Tests zur Medikamentensicherheit. Daneben wurden aktuelle Technologien und Netzwerkprojekte in einer umfassenden Ausstellung präsentiert.

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Quelle: ZHAW, TEDD

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Jeder siebte Studierende hat schon gedopt Jeder siebte Schweizer Studierende hat bereits einmal versucht, seine Leistung mit verschreibungspflichtigen Medikamenten oder Drogen zu verbessern. Neben Psychostimulanzien wie Ritalin konsumieren Studierende auch sedierende Medikamente, Alkohol oder Cannabis. Diese Substanzen werden meist nur während der Prüfungsvorbereitung eingenommen. Nur bei einer knappen Mehrheit der Befragten trat die gewünschte Wirkung ein, wie eine repräsentative Studie von Forschenden der Universitäten Zürich und Basel zeigt. 12/2013

Amerikanische und europäische Studien belegen, dass Studierende verschreibungspflichtige Medikamente oder Drogen zur kognitiven Leistungssteigerung verwenden. Ob auch Schweizer Studierende Erfahrung haben mit Hirndoping und welche Substanzen sie einnehmen, untersuchten Forschende der Universitäten Zürich und Basel. Sie befragten dazu 6725 Studierende an den Universitäten Zürich und Basel sowie an der ETH Zürich im durchschnittlichen Alter von 23 Jahren. Knapp 94 Prozent der Befragten haben bereits von NeuroEnhancement gehört. 13,8 Pro-

zent dieser Gruppe haben mindestens einmal versucht, mit verschreibungspflichtigen Medikamenten, legalen oder illegalen Drogen ihre Gehirnleistung im Studium zu verbessern. Am häufigsten wurde Alkohol verwendet (5,6 %), gefolgt von Methylphenidat wie Ritalin (4,1  %), Beruhigungs- und Schlafmitteln (2,7 %), Cannabis (2,5 %), Beta-Blockern (1,2 %), Amphetaminen (0,4 %) und Kokain (0,2 %). Die befragten Studentinnen und Studenten benutzten diese Substanzen vorwiegend während der Prüfungsvorbereitung. Nur selten konsumierten sie

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stimulierende Substanzen in der Prüfungssituation oder bei allgemeinem Stress im Studium. Tägliches Hirndoping kam selten vor (1,8 %). Die Mehrheit der Befragten konsumierten jedoch «Soft-Enhancer» wie koffeinhaltige Produkte, rezeptfrei erhältliche Vitaminpräparate oder pflanzliche Beruhigungsmittel vor der letzten grossen Prüfung – rund ein Drittel taten dies sogar täglich. Die Zahl an Hirndopern unter Schweizer Studenten lässt sich mit früheren Studien an europäischen Universitäten vergleichen. «Die vermeintliche Häufigkeit von Neuro-Enhancement an Schweizer Universitäten ist zu relativieren, da wir nach psychoaktiven und beruhigungsfördernden Substanzen gefragt haben», sagt PD Michael Schaub, Studienleiter und Leiter des Schweizer Instituts für Sucht- und Gesundheitsforschung. Grundsätzlich haben fortgeschrittene Studierende, die neben dem Studium noch erwerbstätig sind und über eine

höhere Belastung berichten, häufiger leistungssteigernde Substanzen konsumiert. Je nach Studienrichtung zeigen sich gewisse Unterschiede: In der Schweiz haben Studierende der Fächer Architektur (19,6 %), Journalismus (18,2 %), Chemie (17,6 %), Wirtschaft (17,1 %) Medizin (16,2 %) oder Pharmazie (16,1 %) mehr Erfahrung mit Neuro-Enhancement als beispielsweise angehende Mathematiker (8,6 %) oder Sportstudierende (7 %). Laut der Befragung ist die beabsichtigte Wirkung nur bei einer knappen Mehrheit der Studierenden eingetreten, weshalb auch nur rund die Hälfte diese Substanzen zur Verbesserung der Gehirnleistung wieder einnehmen würde. «Die Entwicklung von Neuro-Enhancement an Schweizer Universitäten gilt es weiter zu beobachten, da es sich bei den Studierenden um eine Risikogruppe handelt, die während des Studiums einem erhöhten Stress und Leistungsdruck ausgesetzt ist. Doch Interventionsbedarf besteht zum

jetzigen Zeitpunkt nicht», schliesst Schaub. Im Rahmen der Studie an den Universitäten Zürich, Basel und der ETH Zürich wurden 28 118 Studierende angeschrieben, wovon 6275 Studierende an der Online-Umfrage teilgenommen haben. Die Studie wurde vom Schweizer Institut für Sucht- und Gesundheitsforschung (ISGF), einem assozi­ ierten Institut der Universität Zürich und der Abteilung für kli­ nische Pharmakologie des Universitätsspitals Basel durchgeführt.

Quelle: Universität Basel

Originalbeitrag Larissa J. Maier, Matthias E. Liechti, Fiona Herzig, Michael P. Schaub «To Dope or Not to Dope: Neuroenhancement with Prescription Drugs and Drugs of Abuse among Swiss University Students» Plos One, published Nov 13, 2013, DOI: 10.1371/journal. pone.0077967

Neuer Präsident der GDCh Der derzeitige Schatzmeister der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), Dr. Thomas Geelhaar, Merck, ist vom GDCh-Vorstand zum neuen Präsidenten gewählt worden. Er

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tritt sein Amt am 1. Januar 2014 an und folgt damit Professor Dr. Barbara Albert, TU Darmstadt, die nun die Vizepräsidentschaft gemeinsam mit Professor Dr. Eckhard Ottow, Bayer Pharma AG, übernimmt. Neuer Schatzmeister wird Dr.Ing. Georg F.L. Wießmeier, Altana AG. Thomas Geelhaar, Jahrgang 1957, studierte von 1975 bis 1981 Chemie an der Universität Mainz und promovierte dort 1983 in Physikalischer Chemie. 1984 begann er seine Tätigkeit bei Merck als Laborleiter in der Flüssigkristall-Forschung. Seitdem hatte er als Forschungslei-

ter, Vertriebsleiter und Spartenleiter in Japan verschiedene Führungspositionen in der Sparte Flüssigkristalle inne. Darüber hinaus leitete er die Geschäftsentwicklung Chemie und die Merck OLED Materials GmbH. Heute ist Geelhaar Senior Vice President, Chief Technology Officer Chemicals und Sprecher der Chemieforschung bei Merck. Direkt nach Eintritt in die GDCh 2007 und dann erneut 2011 wurde Geelhaar von den GDCh-Mitgliedern in den Vorstand für die Amtsperioden 2008 bis 2011 und 2012 bis 2015 gewählt. Das Amt des Schatzmeisters übernahm er

2010. Bereits in dieser Position sah er es als einen Arbeitsschwerpunkt im GDCh-Vorstand an, die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschule bei Zukunftsthemen zu verbessern. Darüber hinaus möchte er in seiner zweijährigen Amtszeit als GDCh-Präsident die Positionierung der GDCh zu Themen wie Energie, Rohstoffe und nachhaltige Chemie intensivieren und vor allem die Akzeptanz der Chemie in unserer Gesellschaft durch verstärkte Wissenschaftskommunikation erhöhen.

Quelle: GDCh 12/2013

Dichtungen

Neuer Area Manager D-A-CH bei Grundfos ckeln. Dahinter steht auch die Überzeugung, dass grössere Teams ein höheres SynergiePotenzial bieten.

Wie der dänische Pumpenhersteller Grundfos Anfang November der Fachpresse bekannt gab, hat der bisherige Geschäftsführer Grundfos Österreich, Martin Palsa, seit 1. September 2013 zwei neue Positionen inne: Er koordiniert als Area Manager D-A-CH die Geschäfte der Vertriebsgesellschaften in Deutschland, Österreich und der Schweiz. In Personalunion wurde Palsa zum Vorsitzenden der Geschäftsführung der deutschen Grundfos GmbH ernannt. Er berichtet in seiner neuen Position an Kim Jensen, Regional Manager Zentraleuropa. Die Doppelfunktion unterstreicht die Strategie von Grundfos, im deutschen, österreichischen und schweizerischen Markt vertriebstechnisch Synergien zu schaffen, dabei das Produkt- und Serviceangebot zu erweitern, ohne die lokale Präsenz zu vernachlässigen. 2012 wurden bereits die Serviceorganisation und das Marketing sowie 2013 das Geschäftsfeld Wasserwirtschaft länderübergreifend neu aufgestellt. Ziel ist der Aufbau von Kompetenzteams, die komplexe Projekte rasch und lösungsorientiert aus einer Hand abwi12/2013

Wo sieht der neue Area Manager seine Hauptaufgaben in den kommenden Monaten, welche Prioritäten setzt er? Palsa: «Es ist ja nicht so, dass ich eine leere Agenda vorgefunden habe. Insofern gilt es, die vereinbarten Ziele für 2013 zu erfüllen.» Ansonsten setzt er auf ein gesundes Umsatzwachstum: «Dazu werden wir unsere Marktführung kontinuierlich ausbauen und insbesondere die verborgenen Potenziale in neuen Geschäftsfeldern heben. Basis ist für mich in jedem Fall, den Leitgedanken der Kundennähe zu vertiefen.» Palsa hat einen Abschluss als Diplom-Maschinenbauingenieur der Universität Wien sowie einen MBA International Management der Thunderbird University, USA. Beruflich ist er seit mehr als 20 Jahren in der Heizungs-, Lüftungs- und KlimaBranche unterwegs. In diesen Jahren sammelte Palsa in Europa, Asien und den USA profunde Erfahrungen im Vertrieb, im Marketing und in der Geschäftsentwicklung internationaler Unternehmen. Bei IMI, Danfoss und Johnson Controls war er sowohl in der Technik als auch im Verkauf verantwortlich tätig. Seine letzte Funktion, bevor er zu Grundfos stiess: General Manager bei Johnson Controls in Österreich.

Quelle: Grundfos

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150 Jahre hanseatisch kaufmännische Tradition 1863 als Handelsfirma gegrün­ det, ist das Hamburger Unter­ nehmen Helling heute zu ei­ nem kompetenten Hersteller von hochwertigen, zertifizierten Produkten im Bereich der zer­ störungsfreien Werkstoffprü­ fung (ZfP / NDT) geworden. Ideenreichtum, innovative Ent­ wicklungen, das Erschliessen immer neuer Kundenkreise, eine anhaltende und zuverläs­ sige Qualität und vor allem der unerschütterliche Unterneh­ mergeist haben die Firma am Leben erhalten. Ein Blick zurück auf stolze 150 Jahre hansea­ tisch kaufmännische Tradition:

Am 13. November 1863 gründete Carl Georg Helling in Hamburg ein Handelskontor, nachdem er seinen Bürgereid geleistet hatte und Hamburger Bürger geworden war. Damals gab es in der Hansestadt noch kein Hafenbecken. Das erste, der Sandtorhafen, wurde erst 1866 in Betrieb genommen. Die Hamburg anlaufenden Segler lagen auf der offenen Reede des Niederhafens, den «Vorsetzen» und genau hier war es, an den Vorsetzen No. 1, wo sich der junge Helling, gerade einmal 25 Jahre alt, mit einem Depot von Segeltuch niederliess. Er war mit guten Fachkenntnis14

sen und einigen 1000 Mark Kredit von seinem Vater ausgestattet. Seine Ware bezog er von der «Mechanischen Weberei Fritz Helling in Borgholzhausen», deren exzellente Qualität bereits auf der Weltausstellung 1862 in London mit einer Medaille anerkannt wurde. Ein Jahr später holte Carl Georg seinen Bruder Arnold Helling nach Hamburg. Bereits 1866 hatten sie einen Jahresgewinn von 30 000 Mark, der sich in zwei Jahrzehnten auf 112 000 Mark steigerte.

grossem Masse vorhanden waren und eingebracht wurden. Bei den Bombenangriffen wurde Hamburg völlig zerstört, darunter auch die Bürogebäude und Lager des Unternehmens. Nach dem Ende des zerstörerischsten aller Kriege schien die Lage ausweglos. Langsam entstanden wieder neue Arbeitsund Lagerräume. Die Handelsverbindungen nach Übersee konnten nach und nach wieder belebt werden.

Die Firma Helling und Co. konnte sich im gleichen Masse weiterentwickeln und nutzte diese Gelegenheit, um neben dem Handel mit Seglerausrüstung auch in eigener Produktion Schiffstauwerk und Segel herzustellen oder produzieren zu lassen. Kurz vor Ausbruch des 1. Weltkrieges, am 27. März im Alter von 76 Jahren, verstarb Carl Georg Helling.

1953 ergab sich für Helling die Möglichkeit des exklusiven Verkaufs eines amerikanischen Rissprüfmittels namens METL-CHEK. Dieses für Deutschland neuartige Prüfverfahren fand sehr guten Absatz in der deutschen Industrie und im Handwerk und ist bis heute eine der weitverbreitetsten Methoden zum Prüfen von Werkstücken aus Metall und Kunststoff. Ebenfalls aus Amerika bezog man Gilsulate, ein Isoliermittel für unterirdisch verlegte wärmeführende Rohrleitungen, das bald steigenden Absatz als neuartige Form der Schüttisolierung fand. Weitere Artikel folgten, und die Firma Helling wurde zu einem leistungs- und umsatzstarken Unternehmen der Branche.

1915 kaufte Helling das Javahaus am Herrengraben und verlegte 1916 dorthin seinen Firmensitz. Die wechselvolle Geschichte Deutschlands mit wirtschaftlichem Auf- und Ab verschonte die Firma Helling nicht. Der 1. Weltkrieg, die folgende Wirtschaftskrise und der grausame 2. Weltkrieg forderten von den Gesellschaftern, den Geschäftsführern, den Prokuristen und Mitarbeitern Engagement und Kreativität, die in

Am 11. Juni 1952 verstarb mit Hermann Helling der vorläufig letzte Inhaber aus der Familie. In den 60ern lagen die Unternehmensschwerpunkte in den Bereichen Schwingungsfreiisolierung, Lüftung und Klimatisierung, organische Isolationsmittel, Industrieprodukte für die mechanische und petrochemische Industrie sowie Polizeiund Kriminaltechnik. Diese Konstellation wurde bis in die 80er Jahre fortgeführt,

An der sprunghaften wirtschaftlichen Aufwärtsentwicklung des 1871 gegründeten Deutschen Reiches partizipierte Hamburg und entwickelte sich zum grössten Hafen des Kontinents. Es war das Ein- und Ausfalltor des deutschen Handels nach Übersee.

dann beschlossen die Gesellschafter eine Aufteilung der bestehenden Firmenverhältnisse. Zu dieser Zeit wurden circa 40 Märkte weltweit bedient, wobei die damalige Sowjetunion eine führende Position einnahm. Nathanael Riess, der 1975 als Abteilungsleiter für Chemie und Werkstoffprüfung eingestellt wurde, übernahm Ende der 70er Jahre die Geschäftsführung. Anfang der 80er Jahre bei der Aufteilung der alten Gesellschaftsformen hat Riess die Firmengruppen Industrie- und Medizinprodukte, Anlagenbau, Petrochemie und chemische Produkte sowie als Hauptbestandteil die NDT als alleiniger Inhaber übernommen. In die neue Firmenstruktur wurde ab diesem Zeitpunkt eine eigene Fertigungs- sowie Forschungsund Entwicklungsabteilung eingegliedert. So konnte ein Systemhaus mit Engineering und Consulting aufgebaut werden. Unter der Regie von Riess wurden im Laufe der Zeit etwa 20 000 qm Büroflächen in Hamburg errichtet sowie einige Zeit später ein weiterer Betrieb mit Produktionsanlagen in der Nähe Hamburgs mit einer Fläche von 5000 qm. Helling GmbH Spökerdamm 2 DE-25436 Heidgraben Telefon +49 (0)4122 922 0 info@hellinggmbh.de www.helling-ndt.de 12/2013

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Wesentliche Prozesse der Photosynthese auf Quantenebene nachgestellt

Neue Eigenschaften des Energietransports

Bild: S. Whitlock / G. Günter

Mit der Realisierung eines künstlichen Quantensystems ist es Physikern der Universität Heidelberg gelungen, wesentliche Prozesse der Photosynthese auf Quan­ten­ebene mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung nach­ zustellen. Dabei endeckten die Wissenschaftler um Professor Matthias Weidemüller und Shannon Whitlock in ihrem Experiment mit Rydberg- Atomen neue Eigenschaften des Energietransports. Ihre Arbeiten sind ein wichti­ ger Schritt zur Beant­wortung der Frage, auf welche Weise quantenphysikalische Mechanismen zur Effizienz der Energieumwandlung in künstlichen Systemen wie zum Beispiel der Photovoltaik beitragen könnten.

Künstlerische Darstellung des dipolaren Energietransports von Rydberg-Anregungen (leuchtende Kugeln) in einem Meer aus Atomen.

Die Ergebnisse dieser am Zentrum für Quantendynamik und am Physikalischen Institut der Ruperto Carola durchgeführten Studien wurden jetzt in der Fachzeitschrift «Science» veröffentlicht. In ihren Untersuchungen gehen Weidemüller und sein Team von der Frage aus, wie sich die Energie von Licht effizient sammeln und an anderer Stelle in veränderte Energieformen umwandeln lässt, zum Beispiel in chemische oder elektrische Energie. Die Natur hat in der Photosynthese einen besonders effizienten Weg für diese Energieumwandlung gefunden. In Lichtsammel-Komplexen – einer Ansammlung von Membranproteinen – wird die Lichtenergie zunächst absorbiert und anschliessend mit Hilfe sogenannter Nanoantennen zu einem molekularen Reaktionszentrum transportiert, wo sie in chemische Energie transformiert werden kann. «Dieser Prozess hat 16

eine Effizienz von nahezu 100 Prozent. Trotz intensiver Forschung ist es immer noch ein Rätsel, welche Mechanismen für diese überraschend hohe Effizienz verantwortlich sind», sagt Weidemüller. Basierend auf aktuellen Forschungserkenntnissen gibt es die Vermutung, dass quantenphysikalische Effekte wie Verschränkung, das heisst der gegenseitige Einfluss räumlich getrennter Quantenobjekte, hier von Bedeutung sind. In ihrem Experiment verwendeten die Heidelberger Forscher ein Gas von Atomen, das auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt wurde. Einige der Atome wurden mit Laserlicht in elektronisch hochangeregte Zustände gebracht. Das Elektron – das negativ geladene Elementarteilchen – dieser «atomaren Riesen», die Rydberg-Atome genannt werden, bewegt sich auf makroskopischen Abständen von nahezu Haares­ grös­se um den Atomkern.

Damit bilden diese Atome ein ideales System, um Phänomene am Übergang zwischen makroskopischer klassischer Welt und mikroskopischer Quantenwelt zu untersuchen. Ähnlich den Lichtsammel-Komplexen der Photosynthese kann nun Energie von Rydberg-Atom zu Rydberg-Atom transportiert werden, wobei jedes Rydberg-Atom ähnlich einem Radiosender seine Energiepakete an umliegende Atome überträgt und so als Nanoantenne fungiert. «Um den Energietransport beobachten zu können, mussten wir zunächst einen Weg finden, um die Rydberg-Atome räumlich abzubilden. Bislang war es nicht möglich, diese Atome direkt mit Hilfe eines Mikroskops sichtbar zu machen», erklärt Georg Günter, der im Team von Weidemüller an seiner Dissertation arbeitet. Ein Trick aus der Quantenoptik sorgte dafür, dass bis zu 50 Atome innerhalb eines charakteristischen Radius um ein Rydberg- Atom in der Lage waren, Laserlicht zu absorbieren. Auf diese Weise entstand ein kleiner Schatten in den Mikroskop-Bildern. Damit konnten die Wissenschaftler den Ort der Rydberg-Atome bestimmen. Dass es mit dieser Technik auch möglich sein würde, den Transport von Energie zu verfolgen, war für die Heidelberger Physiker eine grosse Überraschung, wie Doktorandin Hanna Schempp betont. Die Untersuchungen an den «atomaren Riesen» zeigten jedoch, dass sich die Rydberg-Anregungen, die in ein Meer von Atomen eingebettet waren, von ihren ur sprünglichen Ausgangspunkten über die atomaren Nachbarn räumlich ausgebreitet hatten. 12/2013

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Die Wissenschaftler beobachteten dabei eine klassische Diffusion, die zum Beispiel der Ausbreitung von Tinte in einem Wasserglas ähnelt. Mittels eines mathematischen Modells konnte das Team um Professor Weidemüller zeigen, dass die Atome in der Umgebung den Energietransport von Rydberg-Atom zu RydbergAtom massgeblich beeinflussen. «In zukünftigen Experimenten werden wir nun in der Lage sein, das Quantensystem gezielt zu kontrollieren und den Übergang von diffusivem Transport zu kohärentem Quantentransport zu studieren. Bei dieser besonderen Form des Energietransports ist die Energie nicht auf einem Atom lokalisiert, sondern über viele Atome gleichzeitig verteilt», erläutert Weidemüller. Wie bei den Lichtsammel-Kom-

plexen der Photosynthese wird dabei eine der zentralen Fragen sein, welchen Einfluss die mikroskopische Umgebung der Nanoantennen auf die Effizienz des Energietransports hat und ob diese durch Quanteneffekte gesteigert werden kann. «Wir hoffen, auf diese Weise neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich die Umwandlung von Energie auch in künstlichen Systemen, wie sie zum Beispiel in der Photovoltaik eingesetzt werden, optimieren lässt», betont der Heidelberger Physiker.

Quelle: Universität Heidelberg

Originalpublikation G. Günter, H. Schempp, M. Robert-deSaint-Vincent, V. Gavryusev, S. Helmrich,

C.S. Hofmann, S. Whitlock, M. Weidemüller «Observing the Dynamics of DipoleMediated Energy Transport by Interaction Enhanced Imaging», Science Express, 7. November 2013, DOI: 10.1126/science.1244843

Kontakt Prof. Matthias Weidemüller Physikalisches Institut Universität Heidelberg Im Neuenheimer Feld 226 DE-69120 Heidelberg Telefon +49 (0)6221 54 19471 weidemueller@uni-heidelberg.de www.physi.uni-heidelberg.de

Neuartige LEDs weisen den Weg zu günstigeren Bildschirmen

OLEDs ohne Edelmetalle entwickelt Forscher der Universitäten Bonn und Regensburg haben einen neuartigen Typus organischer Leuchtdioden (OLEDs) entwickelt. Die Mini-Lämpchen eignen sich für den Bau besonders energiesparender und kostengünsti­ ger Bildschirme. Diese könnten etwa in Smartphones, Tablet-PCs oder TV-Geräten zum Einsatz kommen. Auch Anwendungen wie leuchtende Fliesen für Küche oder Bad sind denkbar.

Alexander Schlaak1 Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse nun in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» vorgestellt. OLEDs kommen schon heute in den Displays von Smartphones oder Digitalkameras zum Einsatz. Sie ermöglichen ein besonders brillantes, kontrastreiches Bild, haben aber einen entscheidenden Nachteil: Sie können normalerweise nur ein Viertel der eingesetzten elektrischen Energie in Licht umwandeln. Diese Ausbeute lässt sich zwar erhöhen, indem man das Display mit kleinen Mengen Platin oder Iridium «verunreinigt». Diese Elemente sind aber selAlexander Schlaak ist Pressereferent Referat II/2, Kommunikation Universität Regensburg. 1

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ten und teuer. Die Herstellung hochwertiger OLED-Displays war daher bislang eine relativ kostspielige Angelegenheit. Das könnte sich in Zukunft ändern. Die Wissenschaftler aus Bonn, Regensburg und den USA haben nämlich einen neuen Typus von OLEDs hergestellt, der auch ohne Edelmetalle das Potenzial für hohe Lichtausbeuten aufweist. Damit könnten OLED-Bildschirme bald deutlich kostengünstiger werden.

OLEDs sind gar nicht organisch OLEDs heissen so, weil sie in ihrer Reinform aus organischen Molekülen bestehen – das bedeutet, sie sind nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff aufgebaut. Das Funktionsprinzip einer organischen

Leuchtdiode ist einfach: Ein dünner Film der Moleküle wird mit zwei Elektroden verbunden. Diese werden an eine Batterie angeschlossen, so dass ein elektrischer Strom aus positiven und negativen Ladungen fliesst. Treffen diese Ladungen aufeinander, so vernichten sie sich in einem Lichtblitz. Da sich positive und negative Ladungen anziehen, sollte die Lichterzeugung im Prinzip auch sehr effizient klappen. Doch besitzen elektrische Ladungen zusätzlich ein magnetisches Moment – Wissenschaftler sprechen vom «Spin». Ladungen mit gleichem Spin stossen sich ab, ähnlich wie die Nordpole zweier Magneten. Diese Abstossung überwiegt sogar die Anziehung zwischen positiven und negativen Ladungen. Haben unterschiedliche Ladungen denselben Spin, gibt es also keinen Lichtblitz. 17

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Grafik: Universität Regensburg

Stattdessen wird die elektrische Energie in Wärme umgewandelt. In normalen OLEDs ist das leider sehr häufig der Fall: Drei Viertel aller Ladungen tragen denselben Spin. Sie zeigen quasi wie Kompassnadeln in dieselbe Richtung und können sich nicht berühren. Entsprechend gering ist die Lichtausbeute. Die OLED-Hersteller haben aber einen Trick ersonnen, um diese Ausbeute zu erhöhen: Sie wirbeln die Kompassnadeln mit einem noch stärkeren Magneten durcheinander. Dazu nutzen sie schwere Metalle wie Platin oder Iridium. Auf diese Weise ist es möglich, nahezu die gesamte elektrische Energie zur Erzeugung von Licht zu verwenden. Allerdings heisst das auch: Streng genommen sind die Materialien in

OLEDs gar keine organischen Verbindungen, sondern metallorganische.

Spontaner Richtungswechsel

«Wir erhöhen die Ausbeute dagegen mit einem ganz anderen Mechanismus», erklärt John Lupton, Physik-Professor an der Universität Regensburg. «Ladungen können die Richtung ihres Spins nämlich spontan ändern. Dazu muss man nur lange genug warten.» Das Problem dabei: Herkömmliche OLEDs können die elektrische Energie nicht lange genug speichern, um diese Wartezeit zu über­ brücken. Stattdessen wandeln sie die Energie einfach in Wärme um. «Die von uns konstruierten OLEDs können elektrische Energie augenscheinlich deutlich länger speichern», sagt der Chemiker Professor Sigurd Höger von der Universität Bonn. «Sie können daher die spontanen Sprünge der Spins nutzen, um Licht zu erzeugen – zumindest vermuten wir das.» Die neuartigen Stoffe bergen daher das Potenzial, in OLEDs auch ohne «metallorganische Tricks» kaum Abwärme zu erzeugen und somit die eingesetzte elektrische Energie sehr effizient in Licht umzuwandeln. Die Arbeit wurde von Neuartige Moleküle für OLEDs. Durch einen Trick wird die Orien­ der Volkswagen-Stiftierung der «Kompass-Nadel» des Moleküls durcheinander ge­ tung und der Deutwirbelt, so dass eine effizientere Lichtemission erfolgen kann.

schen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Kooperationspartner waren die University of Utah und das renommierte Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.).

Quelle: Universität Regensburg

Originalpublikation D. Chaudhuri, E. Sigmund, A. Meyer, L. Röck, P. Klemm, S. Lautenschlager, A. Schmid, S. R. Yost, T. Van Voorhis, S. Bange, S. Höger und J. M. Lupton «Metal-free OLED triplet emitters by side-stepping Kasha’s Rule», Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/anie.201307601

Kontakt Prof. Sigurd Höger Universität Bonn Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie Gerhard-Domagk-Strasse 1 DE-53121 Bonn Telefon +49 (0)228 73 6127 hoeger@uni-bonn.de www.chemie.uni-bonn.de Prof. John Lupton Universität Regensburg Institut für Experimentelle und Angewandte Physik Universitätsstrasse 31 DE-93053 Regensburg Telefon +49 (0)941 943 2081 John.Lupton@ur.de www.physik.uni-regensburg.de

Zahl des Monats: 1 Alle bislang zur Verfügung stehenden Methoden zur Detektion von Licht haben eines gemeinsam: Sie beruhen auf der Absorption der Lichtquanten und damit auf ihrer Zerstörung. Ein Team aus der Abteilung Quantendynamik von Professor Gerhard Rempe am Max-

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Planck-Institut für Quantenoptik, Garching bei München, hat nun erstmals einen Detektor realisiert, der das Photon beim Nachweis unversehrt lässt (Science Express, 14. November 2013). In ihrem Experiment wird das ankommende Photon an einem optischen Resonator

reflektiert. In dessen Zentrum befindet sich ein einzelnes Atom, das sich in einer Überlagerung aus zwei Zuständen befindet. Durch die Reflexion erfährt diese Überlagerung eine Phasenänderung, deren Messung die Existenz des Photons nachweist. Die neue Me-

thode eröffnet die Perspektive, die Nachweiseffizienz für einzelne Lichtquanten erheblich zu steigern. Darüber hinaus hat sie grosse Bedeutung für alle Experimente, die Photonen für die Kodierung und Kommunikation von Quanteninformation nutzen. (GS)

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Wissenschaftler an der TU Wien entwickeln Quanten-Lichtschalter

Ein einzelnes Atom als optischer Schalter Mit einem einzigen Atom kann man an der TU Wien das Licht zwischen Glasfaserkabeln hin und her schalten. So lassen sich Quantenphänomene für Informations- und Kommunikationstechnik nutzen. Glasfaserkabel werden zum Quantenlabor: Möglichst klein möchte man optische Schalter bauen, um Licht manipulieren zu können. An der TU Wien gelang das mit einem einzigen Atom. Ganz alltägliche Glasfasern, wie sie heute für die Internet-Datenübertragung verwendet werden, können dadurch nun über winzige Quantensysteme miteinander verschaltet werden.

Florian Aigner1

Grafiken: TU Wien

Laserlicht wird von Professor Arno Rauschenbeutel und seinem Team an der TU Wien in sogenannte «Flaschen-Resonatoren» abgefüllt – bauchig geformte Glasobjekte, an deren Oberfläche das Licht im Kreis läuft. Bringt man einen solchen Resonator in die Nähe einer lichtleitenden Glasfaser, dann koppeln die beiden Systeme aneinander und Licht kann von der Glasfaser in den Flaschen-Resonator wechseln. «Wenn der Umfang des Resonators genau zur Wellenlänge des Lichts passt, kann man sogar erreichen, dass das gesamte Licht vom Glasfaserkabel in den Resonator übertritt – und von dort kann man es dann wiederum in eine zweite Glasfaser weiterleiten», sagt Rauschenbeutel.

Rubidiumatom als Schalter

Der Quanten-Lichtschalter: Er kann beide möglichen Zustände gleichzeitig einnehmen.

Dieses Gesamtsystem aus Eingangs­ glasfaser, Flaschenresonator und Ausgangsglasfaser ist allerdings höchst empfindlich: «Wenn man nur ein einziges Rubidiumatom mit dem Resonator inKontakt bringt, kann sich das Verhalten dramatisch ändern», erklärt der Physiker. Wenn das Licht genau auf das Atom abgestimmt ist, lässt sich sogar erreichen, dass das Licht gar nicht erst in den Flaschenresonator eindringt und in der ursprünglichen Glasfaser weiterwandert anstatt in die Ausgangsglasfaser überzuwechseln. Das Atom wirkt also als Schal-

ter, der festlegt, in welcher Glasfaser das Licht geleitet wird.

Dr. Florian Aigner ist Physiker und arbeitet derzeit als Wissenschaftsredaktor der Tech­ nischen Universität Wien. 1

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Der Quanten-Lichtschalter In einem nächsten Schritt wollen die Physiker ausnutzen, dass das Rubidiumatom sich in unterschiedlichen Quantenzuständen befinden kann, wobei nur einer dieser Zustände mit dem Resonator wechselwirkt. Befindet sich das Atom im anderen Zustand verhält sich das Licht so, als wäre das Atom gar nicht da. Je nach Zustand des Atoms wird das Licht also entweder in das eine oder in das andere Glasfaserkabel geschickt. Nun kann man sich eine bemerkenswerten Eigenschaften der Quantenphysik zu Nutze machen: «In der

Quantenphysik ist es möglich, dass Objekte verschiedene Zustände gleichzeitig annehmen», sagt Rauschenbeutel. Man kann also das Atom so präparieren, dass es sich gleichzeitig in beiden Schaltzuständen befindet. Dementsprechend liegen in jedem der beiden Glasfaserkabel auch die Zustände «Licht» und «kein Licht» gleichzeitig vor. Was für den klassischen Lichtschalter zu Hause völlig undenkbar wäre, ist für einen «Quanten-Lichtschalter» also kein Problem. «Spannend ist es nun, zu überprüfen, ob solche Überlagerungen auch mit stärkeren Lichtpulsen möglich sind – irgendwo müssen wir hier auf einen Übergang zwischen Quantenphysik und klassischer Physik stossen», meint Rauschenbeutel. 19

F O R S C H U N G S W E LT

Glasfasern, wie sie schon heute für die Kommunikation verwendet werden.» Quelle: TU Wien Originalpublikation Danny O’Shea, Christian Junge, Jürgen Volz, Arno Rauschenbeutel «Fiber-Optical Switch Controlled by a Single Atom» Phys. Rev. Lett. 111, 193601 (2013), DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.193601 Kontakt

Licht in der Flasche: Eine bauchig geformte Glasfaser, an der Licht im Kreis läuft.

Für Quanteninformation und Quantenkommunikation ist der optische Schalter ein sehr mächtiges neues Werkzeug. «Wir planen, ganz gezielt Quanten- Verschrän-

kungen zwischen Licht und Materie herstellen», sagt der Professor, «und das nicht mit einem exotischen Gerät, das es nur im Labor gibt, sondern mit ganz normalen

Prof. Arno Rauschenbeutel Atominstitut Vienna Center for Quantum Science and Technology Technische Universität Wien Stadionallee 2, AT-1020 Wien Telefon +43 (0)1 58801 141761 arno.rauschenbeutel@tuwien.ac.at www.vcq.quantum.at

Elektronischer Blutkreislauf für 3D-Computerchips

Das Gehirn als Vorbild für Computer der Zukunft Ein Zusammenschluss von Schweizer Wissenschaftlern möchte neuartige dreidimensionale Computerchips mit einem Flüssigkeitskreislauf gleichzeitig kühlen und mit Energie versorgen. Pate stand dabei das menschliche Gehirn.

Fabio Bergamin1 Leistungsfähigere Computer der Zukunft sollen nicht mehr wie heute aus zwei-, sondern aus dreidimensionalen Chips bestehen. Die Entwicklung hin zu solchen Chip-Stapeln ist daher vielversprechend, weil damit nicht nur die ChipGrundfläche reduziert, sondern auch die Datenverbindungen verkürzt und die Bandbreite für die Datenübertragung um ein Vielfaches erhöht werden kann. AllerDr. Fabio Bergamin ist als Wissenschafts­ redaktor im Fachteam News & Medienstelle tätig der ETH Zürich tätig. 1

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dings erschweren zwei Herausforderungen die Entwicklung von komplexen 3DChips: Zum einen werden solche Chips extrem heiss, und es ist schwierig, die Hitze abzuführen. Zum anderen ist die Energiezufuhr über den Chipsockel mit herkömmlichen elektronischen Anschlüssen nicht ausreichend, um den Chip mit genügend Energie zu versorgen. Ein Zusammenschluss von Schweizer Wissenschaftlern unter massgeblicher Beteiligung von Forschern der ETH Zürich und unter der Leitung von IBM Research Zurich möchte nun mit einem neuartigen Ansatz solche 3D-Chipstapel gleichzeitig kühlen und mit Energie versorgen. Sie

lassen sich dabei vom Aufbau des menschlichen Gehirns inspirieren, das von feinsten Gefässen durchzogen ist, in denen zirkulierendes Blut sowohl kühlt als auch Energie an die Nervenzellen liefert. Das Gehirn ist rund 10 000-mal dichter und 10 000-mal energieeffizienter als die besten heutigen Computer.

Chip und Batterie verschmelzen zur Einheit Die Wissenschaftler von IBM und der ETH Zürich haben unter anderem dank des Projekts Aquasar bereits mehrjährige Erfahrung mit wassergekühlten Compu12/2013

F O R S C H U N G S W E LT

Bilder: IBM Research

In einem Experiment wird getestet, ob ein Prototyp-Computerchip mit Energie aus Elektrolyt-Flüssigkeit versorgt werden kann.

Ein IBM-Wissenschaftler präsentiert einen Test-Chip mit Elektroden, über die der Chip mit Energie aus einer Elektrolyt-Flüssigkeit versorgt werden kann.

tern. Ausserdem haben sie im Projekt CMOSAIC bereits erste Testsysteme für die Kühlung von 3D-Computerchips entwickelt, in denen Flüssigkeit in haarfeinen Strukturen durch die einzelnen Schichten des Chip-Stapels geleitet wird. Basierend auf diesem System wollen die Forschenden im neuen Projekt mit dem Namen «Repcool», an dem auch Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts und der Universität der italienischen Schweiz beteiligt sind, auch die Energieversorgung über die Flüssigkeitsschichten realisieren: Statt Kühlflüssigkeit soll im «elektronischen Blutkreislauf» eine Elektrolytlösung durch den Chip-Stapel fliessen. Damit sollen Elektronen von einer zentralen Elektrode zu dezentralen Empfängerelektroden auf den einzelnen Schichten im 3D-Stapel gelangen. Computerchip und Batterie verschmelzen so quasi zu einer Einheit.

Supercomputer in PC-Grösse Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Supercomputers in PC-Grösse: Während heutige Supercomputer mit der Rechenleistung von einem PetaFLOPS (das sind eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde) ein ganzes Schulzimmer füllen, soll die neue Technik dies in einem Volumen von 10 Liter ermöglichen. Um das zu erreichen, müssen die einzelnen Elemente des 3D-Chips – die Prozessorschichten, die Elektroden, Elektrolyte und die zwischen den einzelnen Schichten 12/2013

liegenden Membranen – optimiert werden. Die einzelnen Schichten des Stapels sind nur rund 100 Mikrometer dünn, was dem Durchmesser eines menschlichen Haares entspricht. «Eine der Hauptschwierigkeiten des Projekts ist es, genügend elektrische Leistung in diesen engen Raum zu bringen», sagt Dimos Poulikakos, Professor am Institut für Energietechnik der ETH Zürich. Die Leistungsdichte der batterieartigen elektrochemischen Flüssigkeitszelle müsse gegenüber dem heute Möglichen auf mehr als das Zehnfache gesteigert werden.

«Das Beste aus Natur und Technologie vereinen» Dazu arbeitet Poulikakos, dessen Projektbeitrag die Optimierung der Fliesseigenschaften der zirkulierenden Flüssigkeit und die Stoff- und Wärmeübertragung im Kreislauf ist, eng mit Thomas Schmidt, Professor am Laboratorium für Physikalische Chemie der ETH Zürich und am Paul Scherrer Institut, zusammen. Schmidts Gruppe befasst sich mit der Verbesserung der elektrochemischen Eigenschaften der Flüssigkeitszelle. Michele Parinello, Professor für Computational Science an der ETH Zürich und an der Universität der italienischen Schweiz, erforscht Materialen auf der molekularen Ebene. In seinem Projektbeitrag geht es darum zu untersuchen, welche Materialien verwendet werden sollen, um die

elektrochemischen Reaktionen an der Grenzfläche von Flüssigkeit und Chip zu verbessern. Am IBM-Forschungzentrum in Rüschlikon schliesslich arbeitet die Gruppe von Bruno Michel, Leiter der Forschungsgruppe Advanced Thermal Packaging, an der Integration der diversen Systeme in einen Prototypen. Dort werden zudem die einzelnen Komponenten als auch das integrierte System getestet und optimiert. «Wenn wir Wissen aus der Biologie mit unserer Expertise in Chiptechnologie verbinden, sind wir fähig, effiziente und leistungsfähige Computersysteme zu entwickeln, die das Beste aus Natur und Technologie in sich vereinen», sagt Michel. Quelle: ETH Zürich

Kontakt ETH Zürich Hochschulkommunikation News & Media Relations Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich Telefon +41 (0)44 632 41 41 news@hk.ethz.ch www.uzh.ch Grit Abe Media Relations IBM Research GmbH – Zurich Säumerstrasse 4 CH-8803 Rüschlikon Telefon +41 (0)44 724 80 60 gri@zurich.ibm.com www.zurich.ibm.com

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FIRMEN BERICHTEN

Henkel setzt flexibles Remote I/Os-System von Bartec ein

Geglückter Systemwechsel

Bilder: Bartec

In seiner neuen Kleinkomponentendosierung im Ex-Bereich setzt das Unternehmen Henkel in seinem Dispersi­ ons- und Lösungsmittelklebstoff-Betrieb in Düsseldorf zum ersten Mal das Antares Remote I/O-System von Bartec ein. Damit wich die Technikmannschaft von ihrer bisherigen Linie ab, nur bewährte Standards zu verwen­ den. Die hohe Flexibilität, das einfache Handling und eine einfache Erweiterbarkeit sowie die fehlende galvani­ sche Trennung dank Ex-e-Anschlussraum am Kopf-Modul waren die ausschlaggebenden System-Merkmale.

Das bei Henkel installierte Remote I/O-System.

Marko Kania1 Die erste Erfolgsgeschichte schrieb bei Henkel ein Produkt aus dem Geschäftsbereich Wasch- und Reinigungsmittel. Zum Klebstoffhersteller wurde das Unternehmen eher zufällig als 1923 ein Lieferengpass bei Verpackungsklebstoffen die Etikettierung der Produkte zu behindern drohte. Heute ist das Weltunternehmen unter anderem Weltmarktführer bei Klebstoffen, Dichtstoffen und Oberflächentechnik für Konsumenten, Handwerker und die Industrie. 2012 war für das 1876 Marko Kania ist Leiter der Vertriebsregion West bei Bartec Vertrieb Deutschland GmbH, Bad Mergentheim. 1

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gegründete Unternehmen das bislang erfolgreichste Geschäftsjahr der Geschichte. Der Konzern ist mit seinen rund 47 000 Mitarbeitern rund um den Globus mit bekannten Marken und Technologien in den drei Geschäftsfeldern Laundry & Home Care (Wasch-/Reinigungsmittel), Beauty Care (Schönheitspflege) und Adhesive Technologies (Klebstoff-Technologien) aktiv.

Alles an einem Der sogenannte DL-Betrieb für Dispersions- und Lösemittelklebstoffe am Standort Düsseldorf stellt mit seinen rund 120 Mitarbeitern überwiegend wasserbasierte und lösemittelhaltige Klebstoffe für

Wand- und Bodenbeläge für Profihandwerker her. Die Technikmannschaft baut und projektiert sehr viel selbst. Mit einem weiteren Kollegen ist Robert Ciupka für die komplette EMR-Planung, Projektierung und Instandhaltung im Betrieb verantwortlich. Ihr neuestes Projekt ist eine Erweiterung unter dem Oberbegriff Kleinkomponentendosierung. Ziel ist es, die bisher manuelle Zugabe der Rohstoffe durch eine automatische Dosierung zu vereinfachen. In der rundum erneuerten dritten Etage des Betriebs soll ein Regallager für insgesamt 12 Container entstehen. Die Steuerung der komplexen Anlage im Ex-Bereich, die über einen Wiegebehälter und Ausgangsverteiler die Rohstoffe in die acht grossen Ansatzrührwerke dosiert, erfolgt über ein Antares Remote I/O von Bartec. Alle Komponenten, von Lichtschranken, über Initiator-Rückmeldungen, Analogwerte der Stellungsregler und Druck­ messungen, Impulszähler für Durchflussmessungen, Pumpen oder Überfüllsicherungen, werden direkt über das System angeschlossen und über Profibus an das Prozessleitsystem gekoppelt.

Schneller ans Ziel Umbauten und Erweiterungen müssen überwiegend im laufenden Betrieb bewältigt werden. Die Inbetriebnahmen sind in 99 Prozent der Fälle echte Punktlandungen. Für dieses Projekt hatte das Team mehr Zeit. Ein Provisorium mit zwei IBCs (Intermediate Bulk Container) verschaffte der Technikmannschaft etwas Luft. Das grössere Zeitfenster bot die Möglichkeit, das neue System von Bartec zu tes12/2013

Connecting Global Competence

Willkommen in Ihrem Erfolgslabor. Instrumentelle Analytik l Labortechnik Biotechnologie l analytica Conference

Antares Remote I/O-System.

ten. «Zu meinem Aufgabenbereich gehört unter anderen die Programmierung des Leitsystems, der Steuerungen, Programmänderungen sowie Schritt- und Dosierketten», erklärt der EMR-Spezialist Ciupka. «Bei einem neuen System geht es nicht nur darum, einen Ausgang anzulegen und ein Ventil anzusteuern. Ich muss dafür auch eine Diagnose schaffen und einen etwaigen Kabelbruch oder Kurzschluss visualisieren und eine Alarmmeldung generieren.» Diese Funktionsbausteine gilt es für das neue Remote I/O erst einmal zu programmieren. Beim Einsatz einer seiner beiden Standardsyste-

Die Technik im Detail • ProfiNet und Ethernet IP für den Ex-Bereich • Keine Zulassung für Gehäuse erforderlich • Keine externen Sicherheitsbarrieren und Trennverstärker notwendig • Gleiche Bus-Typologie wie im Nicht-Ex-Bereich • Integrierter Ethernet-Switch ermöglicht, Buslinien aufzubauen • Leistungsstarkes Netzteil versorgt bis zu 32 Module • Echtes redundantes System • Designersoftware mit intuitiver Benutzeroberfläche

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me müsste Ciupka hingegen nur das Projekt kopieren, die Parameter ändern und fertig. Warum also wechseln? Eine Präsentation des innovativen Systems auf der MSR-Spezialmesse Meorga hat den Technik-Fan überzeugt und neugierig gemacht. In seinem Büro hat sich Ciupka ein Testsystem aufgebaut, das sich problemlos parametrieren liess und auf Anhieb funktioniert hat. Schon die ersten Tests zeigten vor allem eines: Dass Antares extrem flexibel ist. «Die Konfiguration lässt sich in kürzester Zeit verändern und so kommt man schnell ans Ziel. Die Software »Antares Designer« stellt grafisch dar, welche Komponenten zusammengebaut werden müssen, und man kann nirgendwo grossartig Fehler einbauen», so der Ingenieur. Danach werden die Daten in die Kopfstation geladen. Wurde etwas falsch gesteckt, gibt es sofort eine Fehlermeldung, die auch zeigt, wo der Fehler aufgetreten ist. Nach dem Umschalten in den OnlineModus kann der Anwender bei einer Gegenüberstellung des Soll- und Ist-Zustandes sofort sehen, ob alles in Ordnung ist.

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FIRMEN BERICHTEN

Blick in die Produktion bei Henkel.

Ciupka. Und was macht das neue Remote I/O so anpassungsfähig? Ein Grund dafür ist seine flexible Systemzulassung. Mitten im Projekt Kleinkomponenten-Dosierung stellte sich zum Beispiel heraus, dass noch ein paar Pumpen und eine Fassentleerung hinzukommen und das Konzept und die Projektierung geändert werden müssen. Bei anderen Systemen bedeutet dies, dass der Kunde die komplette Bestellung stornieren und alles neu bestellen muss, wenn nicht vorher genug Reserve-I/Os geplant waren, da die Zulassung starr an das Komplettsystem aus Gehäuse, Trennerbaugruppen und Remote I/O gekoppelt ist. Wer eine bestimmte Anzahl von I/Os plant, stösst bei herkömmlichen Systemen schnell an Grenzen, wenn er weiter ausbauen oder erweitern möchte. Das führt zur Anschaffung einer weiteren Kopfstation, was wiederum mit erhöhten Kosten verbunden ist. «Es gibt immer Probleme, weil ich die galvanische Trennung einhalten muss», so Ciupka. «Das war ein entscheidender Punkt für mich, weil wir hier im Betrieb immer wieder erweitern und umbauen müssen.» Anders ist dies bei Antares. Hier hat jedes Modul eine eigene Zulassung und zusätzlich eine flexible Systemzulassung. So kann der Anlagenbauer sein System frei planen und gestalten und in ein beliebiges mechanisch geschütztes Gehäuse ab Schutzklasse IP 55 einbauen. 24

Die Zukunft im Blick Für alle, die bei heutigen Projekten schon an die Zukunft denken, ist Satellitensystem das richtige Stichwort: Muss die Anlage an irgendeiner Stelle erweitert werden, die nicht direkt an das Gehäuse angrenzt oder wenn das Gehäuse zu klein geworden ist, dann kann der Anwender ein sogenanntes Übergabemodul installieren und den nächsten Schaltschrank um bis zu 20 m versetzen. Ist die Reserve verbraucht, muss der Kunde keine neue Kopfstation kaufen und kann sein System ganz einfach mit ein paar zusätzlichen Karten erweitern. «Wir können jederzeit Anschaltbaugruppen in einer gewissen Entfernung in ein anderes Gehäuse einbauen und brauchen den Profibus nicht nochmals separat zu trennen», betont Ciupka. Dass das System ohne Trenner auskommt, reduziert nicht nur die Kosten, sondern erhöht auch die Verfügbarkeit der Anlagen bei Henkel. Einige der älteren Geräte mit galvanischer Trennung verursachten in der Vergangenheit immer wieder Probleme und Geräteausfälle. Bei Antares kann der Anwender hingegen sofort in einer Ex-Ära arbeiten – ein nicht zu unterschätzender Aspekt. «Wenn ich die Anlage erweitern muss, kann ich direkt an das Remote I/O, weil es erst einmal der letzte Teilnehmer am Profibus-Strang ist. Ich kann mit dem Profibuskabel aus dem Ex-Bereich heraus­

gehen und den zweiten Slave dort installieren, wo ich ihn brauche. Das ist für mich ein Riesenvorteil», sagt Ciupka. «Hauptsache flexibel und einfach zu installieren. Und dies bietet das Neue auch im Ex-Bereich in Zone 1.» Bei einem System mit galvanischer Trennung lässt sich der Profibus nicht einfach in einen NichtEx-Bereich weiterschleifen, um weitere Slaves anzuschliessen.

Mut zu Neuem Ciupka ist in dem Dispersions- und Lösemittelklebstoff-Betrieb nicht nur für die Projektierung, sondern auch für die Instandhaltung zuständig. Um den Elektrikern die Arbeit zu erleichtern, haben Standards einen hohen Stellenwert. Eigentlich. Bei Antares von Bartec hat sich die Technik-Abteilung bewusst anders entschieden. Die vielen Vorteile des innovativen Systems haben den technikbegeisterten EMRSpezialisten einfach restlos überzeugt.

Kontakt Bartec Engineering+Services AG Hinterbergstrasse 28 CH-6330 Cham Telefon +41 (0)41 747 27 27 info@bartec.ch www.bartec.ch

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Bilder: Endress+Hauser

Kontaktlose Memosens-Steckverbindung beseitigt Probleme durch Feuchtigkeit endgültig.

Sensor-Technologie in der pH-Bestimmung

pH-Messung aus einem Guss 30 Prozent aller qualitätsrelevanten Messungen in der Flüssigkeitsanalyse sind pH-Messungen. Damit sind sie von grosser Bedeutung für die Anlagenoptimierung und die Sicherheit von Prozessen in den unterschiedlichsten Industrien. Zuverlässige pH-Messung erfordert hervorragend aufeinander abgestimmte Produkte, vom Sensor über die Armatur bis hin zum Controller. Die Entwicklung und Herstellung solcher Produkte ist eine hoch spezia­ lisierte Domäne, die der Messtechnikexperte Endress+Hauser in allen Aspekten perfekt beherrscht.

Monika Heisterkamp1 Die Memosens-Technologie hat es geschafft, die bisherigen Schreckgespenster jedes Verantwortlichen für die pH-Messung zu vertreiben. Denn sie hat die ursächlichen Probleme der pH-Messung ein für alle Mal beseitigt: • Feuchtigkeit, Salzbrücken und Korro­ sion haben keine Chance mehr. Die Messwerte werden digitalisiert und über eine kontaktlose, induktive Sensor-Kabel-Verbindung übertragen. Sogar ein Stecken unter Wasser, erzeugt keinerlei Störungen. Dr. Monika Heisterkamp ist Direktorin Marketing bei Endress+Hauser Conducta GmbH+Co. KG, Gerlingen. 1

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• Der Sensor kann an jedem beliebigen Ort kalibriert und justiert werden. Denn die Elektronik im Sensorkopf ermöglicht die Speicherung der Sensor- und Kalibrierdaten. In der Anlage wird ein Sensor einfach gegen einen neuen oder regenerierten Sensor ausgetauscht. Eine Abstimmung mit der Leitwarte oder eine neue Inbetriebnahme ist nicht notwendig. Die getauschten Sensoren werden anschliessend im Labor oder der Werkstatt unter optimalen Bedingungen und von entsprechend ausgebildetem Personal gereinigt, regeneriert und kalibriert. Das erhöht die Verfügbarkeit der Mess-Stelle einerseits und schafft bessere Bedingungen für die Mitarbeiter andererseits. • Der Sensor kann per Plug & Play an jeden passenden Transmitter ange-

schlossen werden. Dies wird ebenfalls durch die Datenspeicherung ermöglicht und erspart eine zeitaufwändige Sensorkonfiguration oder Mess-Stellenkonfiguration vor Ort. Diese Technologie wird ständig weiter entwickelt und verfeinert. Die neueste Version ermöglicht die Speicherung der letzten acht Kalibrierungen im Sensorkopf. Dank diesem detaillierten Überblick über die Sensorhistorie können die Anwender ihre Wartung exakt planen und die Verfügbarkeit der Mess-Stelle weiter erhöhen.

pH-Sensoren für alle Fälle Eine Technologie wie Memosens kann ihren vollen Nutzen erst mit den entspre25

FIRMEN BERICHTEN

Die hochspezialisierte Fertigung von pH-Sensoren – hervorgegangen aus der traditionellen Glasbläserkunst.

chenden Sensorelementen entfalten. Hier steht ein komplettes Portfolio für alle Anwendungen zur Verfügung: Von Glas-Sensoren als pH- und Redox-Ausführung für Standard-, hygienische und stark verschmutzte Anwendungen über glasfreie ISFET-Sensoren für Anwendungen, die keinen Glasbruch dulden, bis hin zu Emaille-Sensoren für besondere Ansprüche. Die neueste Entwicklung in diesem Bereich sind kombinierte pH/Redox-Sensoren. Diese enthalten eine Platinronde als zusätzliches Messelement und ermöglichen so die gleichzeitige Bestimmung des pH-Werts, des Redoxpotenzials und

des rH-Werts. Wird nur der pH-Wert gemessen, kann die Platinelektrode zur Überwachung der Referenzimpedanz verwendet werden. Damit kann man ein Verblocken der Referenz rechtzeitig erkennen und entsprechend reagieren. Einige Prozesse, wie zum Beispiel die Gaswäsche, benötigen die Überwachung des rH-Werts, der Aufschluss über die reduzierende oder oxidierende Wirkung eines Mediums gibt. Bisher musste dieser Wert mit zwei einzelnen Sensoren an unterschiedlichen Mess-Stellen ermittelt werden. Die kombinierten pH/Redox-Sensoren geben den rH-Wert direkt aus für eine wirklich zuverlässige Messung. Die Messung mit nur einer Elektrode verringert ausserdem den Installations- und Lageraufwand. Letzterer wird auch dann reduziert, wenn die Anlage sowohl pH- als auch Redox-Mess-Stellen enthält. Denn statt zwei verschiedener muss nur noch ein Sensor vorrätig gehalten werden.

Valide Messwerte Die korrekte Messung des pH-Werts hängt nicht allein von den Sensoren ab. Sie steht auch in direkter Abhängigkeit zu der Qualität der Pufferlösungen, die zur Kalibrierung verwendet werden. In allen Branchen werden pH-Pufferlösungen eingesetzt, die jeweils für einen pH-Wert spezifiziert sind. Es gibt jedoch grosse Qualitätsunterschiede. Endress+Hauser hat sich dem anspruchsvollen Akkreditierungsverfahren der Deutschen Akkreditierungsstelle DAkkS unterzogen. Die Akkreditierung bestätigt, dass die Pufferwerte und die spezifizierten Abweichun-

Mit Memobase Plus komfortabel im Labor kalibrieren und lückenlos dokumentieren.

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gen korrekt und rückführbar auf Standard-Referenzmaterial bestimmt wurden. Selbstverständlich enthalten diese hochwertigen Pufferlösungen ausschliesslich FDA-gelistete Konservierungsmittel. Dies gibt den Anwendern die Sicherheit, dass sie ihre pH-Mess-Stelle präzise mit unbedenklichen Pufferlösungen kalibrieren. Benötigen die Anwender ausserdem eine Qualifizierung der Datenübertragung, können sie mit Hilfe der MemocheckTools prüfen, ob die Messwerte fehlerfrei von der Kabelkupplung bis zum Messumformer übertragen werden. Je nach Ausführung eignen sich diese Tools für einen schnellen Check vor Ort oder für eine komplette Qualifizierung der Mess-Stelle.

Rückverfolgbarkeit inklusive Prozesse mit hoher Sicherheitsstufe insbesondere in der Chemie- und Pharmaindustrie erfordern das Einhalten von Standard Operation Procedures und die Rückverfolgbarkeit der Sensoren. Hier unterstützt die Software «Memobase Plus». Mit diesem Tool werden Memosens-Sensoren im Labor genau kalibriert und ihr gesamter Lebenszyklus automatisch dokumentiert. Darüber hinaus ermöglicht es die lückenlose Rückverfolgbarkeit von Prüflösungen. Alle Daten, die beim Messen, Kalibrieren oder Verwalten entstehen, werden auf Knopfdruck in eine Datenbank geschrieben und sind somit jederzeit zu Vergleichs- oder Dokumentationszwecken verfügbar. Da Memobase Plus auch als vollständiges Labormess­ gerät eingesetzt werden kann, ist es möglich, bereits im Labor oder einer

Die hygienische Cleanfit-Wechselarmatur.

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FIRMEN BERICHTEN

Liquiline Zweidraht-Contoller geeignet für hy­ gienische Anwendungen wie Fermentationen.

Abfüllung der Qualitätspuffer im DAkkSakkreditierten Labor.

Pilotanlage die gleichen Sensoren zu verwenden wie im Prozess. Durch die Messtechnik bedingte Abweichungen zwischen Pilotanlage und Prozess sind dadurch ausgeschlossen und Upscaling wird einfacher.

Ethernet-Modul, das die bequeme Konfiguration und Überprüfung aller Parameter über Web-Browser ermöglicht. Das spart Zeit und Kosten. Der Liquiline MultikanalController ist als Feldgerät und in Kürze auch als Hutschienengerät verfügbar, welches einfach platzsparend in die Standardschienen eines Schaltschranks eingeklickt wird. Das Display zu dem Gerät ist optional. Die Anwender erwerben es nur dann, wenn sie es tatsächlich brauchen.

Messumformer für optimale Integration in Leitsysteme Bei der Verarbeitung und Anzeige der Messwerte kommen die Einkanal- und Multikanal-Controller Liquiline ins Spiel. Sie basieren auf der Memosens-Technologie und ermöglichen so Plug & Play für bis zu acht Sensoren. Jeder Sensor kann äusserst einfach und ohne Abstimmung zwischen dem Servicepersonal und der Leitwarte ausgetauscht werden. Denn die Informationen zur Mess-Stelle bleiben unverändert im Controller erhalten. Die Liquiline Controller zeichnen sich durch einfache Inbetriebnahme und Bedienung aus. Sie lassen sich über die Feldbusprotokolle Hart, Profibus PA oder Foundation fieldbus und Modbus nahtlos in alle gängigen Leitsysteme integrieren. Der Zweidraht-Controller kann in explosionsgefährdeten Bereichen und in sicherheitsgerichteten Anwendungen eingesetzt werden. Dabei ist die SIL-Zertifizierung gemäss IEC 61508 einzigartig im Markt. Der Multikanal-Controller verfügt über ein 12/2013

Kontamination ausgeschlossen Für beinahe jede Messung ist eine Armatur notwendig, die für den Sensor und die Applikation bestmöglich ausgelegt werden muss. Dabei sind Wechselarmaturen oft besonders vorteilhaft, weil sie das Kalibrieren und Austauschen des Sensors im laufenden Prozess ermöglichen. Der Anwender muss für die pH-Messung keine Probe ziehen und auf das Laborergebnis warten, das möglicherweise durch Umwelteinflüsse verfälscht wurde oder dem aktuellen pH-Wert im Prozess nicht mehr entspricht. Da Wechselarmaturen aber eine Schleuse zum Prozess dar­s tellen, müssen sie den Prozess sicher abriegeln, um eine Kontanimation des Produkts auszuschliessen. Ausserdem müssen sie sicher

durch das Personal bedienbar sein. Hier entwickelt Endress+Hauser eine Generation von pneumatischen und manuellen Wechselarmaturen. Die erste Cleanfit-Wechselarmatur für Applikationen in der Pharma- und Lebensmittelindustrie wird in Kürze in den Markt eingeführt. Die manuelle Ausführung dieser Armatur ist mit einem speziellen Antrieb ausgestattet, der das sichere Verfahren bei bis zu 10 bar Prozessdruck ermöglicht. Das bedeutet mehr Sicherheit für das Bedienpersonal. Eine höhere Sicherheit für den Prozess wird durch die Steriltauglichkeit der Armatur erzielt. Insbesondere die Doppelkammer-Ausführung ist für hochsensible, sterile Prozesse geeignet. Denn beim Verfahren der Armatur in den Prozess verkleinert sich die Servicekammer wie bei einer Spritze. So taucht immer nur der Teil des Tauchrohrs in den Prozess, der auch sterilisiert wurde. Ausserdem können mit der Armatur Zwischenpositionen angefahren werden, in denen die Dichtungen gereinigt und sterilisiert werden. Kontamination ist somit ausgeschlossen. Die nächste Ausleitung aus der Plattform wird die neue Cleanfit Generation für chemische Anwendungen sein.

Raum für den weiteren Ausbau der pH-Kompetenz Das umfassende pH-Portfolio bedient sämtliche Aspekte der pH-Messung und die Nachfrage nach den Produkten steigt stetig. Deshalb hat das Unternehmen seinen Entwicklungs- und Produktionsstandort in Waldheim um die Hälfte der Fläche erweitert. So wurden die bestmöglichen Voraussetzungen geschaffen, um die Entwicklung und Produktion aller relevanten Komponenten einer pH-Mess-Stelle aus einem Guss voran zu treiben.

Kontakt Endress+Hauser Metso AG Kägenstrasse 2 CH-4153 Reinach Telefon +41 (0)61 715 75 09 info@ch.endress.com www.endress.com

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FIRMEN BERICHTEN

Halogen- und Schwefelbestimmung in komplexen Matrices

In einem einzigen Analysenschritt Metrohm’s Combustion IC (CIC) steht für die automatisierte Kombination von Verbrennungsaufschluss und Ionenchromatographie. In einem einzigen Analysenschritt ermöglicht die CIC den parallelen Nachweis von Halogenen und Schwefel in komplexen Matrices. Die Methode erfordert weder eine separate Methodenent­ wicklung für die Verbrennung noch einen internen Standard für die Quantifizierung. Möglich ist dies durch das Zusammenspiel von optimierter Verbrennung, durchdachtem Liquid Handling und intelligenter Ionenchromato­ graphie (IC).

Für die Bestimmung von Fluor, Chlor, Brom, Iod und Schwefel in brennbaren Stoffen existieren je nach Matrix und Aggregatzustand der Probe zahlreiche Verfahren. Die meisten beruhen auf getrennten Analysenschritten: Zunächst erfolgt der Probenaufschluss mittels Hochtemperatur-Verbrennung (Combustion), dann die Halogen- und Schwefelanalyse in einem Analysator. Die vorgestellte Combustion IC vereint Probenaufschluss und Analyse in einem automatisierten Online-System. Jenseits der in diesem Artikel vorgestellten Halogen- und Schwefelanalytik in der Kunststoff-, Kraftwerks-, Petro- und Brennstoffindustrie, eignet sich die CIC auch für Proben aus dem Pharma-, Umwelt- und Lebensmittelbereich. Einzige Bedingung: Die Proben müssen brennbar sein. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um Flüssigkeiten oder Feststoffe handelt; der Multimatrix-Probengeber meistert beide Aggregatzustände. Auch Gase können mit einem speziellen Modul analysiert werden. Ebenso unerheblich ist es, vor der Analyse den ungefähren Halogenoder Schwefelgehalt der Probe zu kennen: Ohne vorherige Methodenentwicklung für die Verbrennung kann das System den Halogen- und SchwefelgeHochschule Aalen, Analytik Jena AG, Jena, 3 Metrohm International Headquarters, Herisau. 1 2

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Grafiken und Tabellen: Metrohm

1 3 Daniel Hemmler , S. Kaufmann , Christian Emmenegger 2 , Dirk Schmitz2 und Alfred Steinbach2

Abbildung 1: Schema des Combustion-IC-Systems mit Verbrennung, Liquid Handling und Ionenchromatographie (v.r.n.l.)

halt zuverlässig vom ppm- bis in den Masseprozentbereich bestimmen.

Die Methode Das CIC-System besteht aus einem Combustion und Absorber Module sowie dem Ionenchromatographen. Ersteres enthält eine Verbrennungseinheit und einen Probengeber (ABD, Automatic Boat Drive), der die festen und flüssigen Proben automatisch in den Verbrennungsreaktor schiebt. Die Steuerung der Verbrennungseinheit erfolgt automatisch: Das im Pyrolyseofen während der Verbrennung erzeugte Licht wird mittels Lichtleiter zu einem optischen Sensor geleitet, der die Lichtintensität misst. Als Regelgrösse steuert diese den Vorschub des Probenschiffchens und optimiert so den Verbrennungsprozess. Die Verbrennungsdauer wird automatisch so eingestellt, dass die Probe vollständig – also ohne Russbildung – verbrennt, aber die Probe die Verbrennungseinheit nicht länger als nötig belegt. Dank dieser Steuerung entfällt eine aufwändige Methodenentwicklung: Je nach Art und Menge der

Probe passt das CIC-System die Verbrennungsparameter an. Der Verbrennungsaufschluss erfolgt in der Anwesenheit von Wasserdampf. Dieser sorgt dafür, dass die entstehenden gasförmigen Halogen- und Schwefelverbindungen (HX, X 2, SOx) vollständig von der Absorptionslösung aufgefangen werden. Ein durchdachtes Liquid Handling steuert den gesamten Wassereintrag in der Absorbereinheit. Dadurch können Über- und Unterdosierung und damit eine zu starke Probenverdünnung und eine unvollständige Überführung der Verbrennungsgase vermieden werden. In der Absorptionslösung sorgt Wasserstoffperoxid (zum Beispiel 90 mg/L) dafür, dass alle Schwefelverbindungen in Form von Sulfat vorliegen. Wasserstoffperoxid, dass als Oxidationsmittel zu­ gegeben wurde, stört jedoch die Chromatographie, weshalb es über eine kombinierte Inline-Anreicherung mit Matrixeliminierung innerhalb des Liquid Handlings entfernt wird. Nach der Trennung und der sequentiellen Suppression erfolgt die Leitfähigkeitsdetektion. Parallel dazu verbrennt bereits die nächste Pro12/2013

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Abbildung 2: Untergrundeinfluss von 90 mg/L Wasserstoffperoxid in der Absorptionslösung – einmal mit (rot) und das andere Mal ohne Inline-Matrixeliminierung (schwarz).

be. Neben der Aufgabe, die Verbrennungsgase in der Absorptionslösung aufzufangen und vor der Chromatographie daraus das Wasserstoffperoxid zu entfernen, übernimmt das Liquid Handling zudem die automatische Kalibrierung (mittels MiPT; intelligente Partial Loop Injektionstechnik) mit nur einem Multiionenstandard. Die Software MagIC Net wertet alle Daten aus und erstellt einen FDA- und GLP-konformen Report.

Vorteile der Matrix­ eliminierung Die Halogen- und Schwefelbestimmung ist mit oder ohne Matrixeliminierung möglich Kationische und neutrale Störkomponenten werden auf der Anionenanreicherungssäule nicht zurückgehalten und eluieren innerhalb der Totzeit. Überschüssiges Wasserstoffperoxid verursacht diverse Störpeaks, die den Fluoridpeak überlagern. Mit der Inline Matrixeliminierung verschwinden diese Störungen und der Fluoridpeak wird wieder auswertbar (Abbildungen 2 und 3).

Die Combustion Ion Chromatography in internationalen Normen ASTM D 7359-08

Standard test method for total fluorine, chlorine and sulfur in aromatic hydrocarbons and their mixtures by oxidative pyrohydrolytic combustion followed by ion chromatography detection (Combustion Ion Chromatography-CIC)

UOP991-11

Chloride, fluoride and bromide in liquid organics by CIC

ASTM D 5987-96

Standard test method for total fluorine in coal and coke by pyrohydrolytic extraction

DIN EN 62321-3-2

Screening of total bromine in electric and electronic products by CIC

DIN 51727

Testing of solid fuels – determination of chlorine content

Tabelle 1: Eine Auswahl internationaler Normen, die die Combustion Ion Chromatography empfehlen, um den Halogen- und Schwefelgehalt in brennbaren Proben zu bestimmen.

Halogene und Schwefel in komplexen Matrices bestimmt werden müssen.

Anwendungen Im Folgenden sind einige Anwendungsgebiete beschrieben, die die Präzision und Genauigkeit der Methode zeigen.

12/2013

Untersucht werden eine Kunststoff-, eine Kraft- und Brennstoffprobe sowie Latexund Vinylhandschuhe. a) Kunststoffproben Bei der Verbrennung von halogen- und schwefelhaltigen organischen Materialien entstehen giftige Gase, die Mensch und Ma-

ERM-EC680ka Zertifizierter Gehalt [mg/kg]

Gehalt [mg/kg]

RSD [%]

Wieder­ findung [%]

Chlor

102.2 +/- 3.0

104.7

1.3

102.4

Brom

96 +/- 4

97.1

1.8

101.2

Schwefel

76 +/- 4

75.2

3.6

99.0

Combustion IC in internationalen Normen Mit der Combustion IC lässt sich der Halogen- und Schwefelgehalt in allen brennbaren Probenmatrices – egal ob fest, flüssig oder gasförmig – schnell und bequem analysieren. Nicht zuletzt deshalb verweisen viele internationale Normen auf die Combustion IC, wenn

Abbildung 3: Die nach der Inline-Matrixeliminierung verbleibenden Störpeaks eluieren nach den Fluoridionen und haben dadurch kei­ nerlei Einfluss auf die Fluoridbestimmung.

a

Combustion ICb

Polyethylen-Standard vom Institute for Reference Materials, Mittelwert aus drei Messungen b

Tabelle 2: Zertifizierter und mittels Combustion IC bestimmter Chlor-, Brom- und Schwefel­ gehalt des Polymerstandards ERM-EC680k.

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FIRMEN BERICHTEN

Abbildung 4: Bestimmung von Halogenen und Schwefel im Poly­ merstandard ERM-EC680k. Säule: Metrosep A Supp 5 – 150/4.0, Eluent: 3.2 mmol/L Natriumcarbonat, 1 mmol/L Natriumhydrogen­ carbonat, 0.7 mL/min, Säulentemperatur: 30 °C.

terial schädigen. In diesen Fällen ist eine zuverlässige und schnelle Analytik erforderlich. Zur Überprüfung der Präzision und Richtigkeit der Combustion IC dient ein zertifizierter Polymerstandard ERM-EC680k (Institute for Reference Materials and Measurements, Geel, Belgien). Dabei handelt es sich um ein Polyethylengranulat niedriger Dichte, das bekannte Chlor-, Brom- und Schwefelmengen enthält. Der Referenzstandard wird mittels Combustion IC auf seinen Halogen- und Schwefelgehalt analysiert (Abbildung 4). Die Wiederfindungsraten zwischen 99 und 102.4 Prozent (Tabelle 2) belegen, dass der Kunststoff quantitativ verbrannt wurde und die Verbrennungsgase vollständig von der Absorptionslösung aufgefangen wurden.

b) Flüssige Kraftstoffe Beim Verbrennen schwefelhaltiger Kraftstoffe bilden sich Schwefeloxide, welche die Umwelt schädigen. Zudem deaktivieren hohe Schwefelgehalte die Katalysatoren in Verbrennungsmotoren und beeinträchtigen die Lagerstabilität und das Zündverhalten von Kraftstoffen. Auch der Halogengehalt ist wichtig, da insbesondere Chlorid im Raffinerieprozess oder im Motor die Korrosion fördert. Die Qualitätsanforderungen für Ottokraftstoffe sind in der DIN  EN  228 und DIN 51626-1 festgelegt. Der Schwefelgehalt darf einen Grenzwert von 10 mg/kg nicht überschreiten. In der untersuchten Benzinprobe lag der Schwefelgehalt mit 9.88 mg/kg knapp unter diesem Grenzwert.

Abbildung 6: Halogen- und Schwefelbestimmung in einer Kohlepro­ be. Säule: Metrosep A Supp 5 – 150/4.0, Eluent: 3.2 mmol/L Natri­ umcarbonat, 1 mmol/L Natriumhydrogencarbonat, 0.7 mL/min, Säulentemperatur: 30 °C.

30

Abbildung 5: Bestimmung des Schwefel- und Halogengehalts in Benzin. Säule: Metrosep A Supp 5 – 150/4.0, Eluent: 3.2 mmol/L Natriumcarbonat, 1 mmol/L Natriumhydrogencarbonat, 0.7 mL/min, Säulentemperatur: 30 °C, Probenvolumen: 100 µL

Analyt

[mg/kg]

RSD [%]

Fluor

0.78

0.46

Chlor

0.75

0.34

Schwefel

9.88

0.42

Tabelle 3: Bestimmung des Schwefelgehalts in Benzin

c) Feste Brennstoffe Die Halogen- und Schwefelanalytik ist auch in festen Brennstoffen wie Holzpellets, Braun- oder Steinkohle möglich. Im Fall der untersuchten Kohleprobe zeigten sich ähnlich präzise Ergebnisse wie im Fall des Kraftstoffs. Die Wiederfindungsraten in der untersuchten Kohleprobe betrugen für Schwefel 96.8 und für Chlor 103.4 Prozent.

Abbildung 7: Bestimmung von Chlorid und Sulfat in Latexhandschu­ hen. Säule: Metrosep A Supp 5 – 150/4.0, Eluent: 3.2 mmol/L Nat­ riumcarbonat, 1 mmol/L Natriumhydrogencarbonat, 0.7 mL/min, Säulentemperatur: 30 °C

12/2013

Meet the Community

Handschuhe Latex

Vinyl

Chlor

Gehalt a [ppm] RSD [%]

638.8 4.4

35.9 3.3

Schwefel

Gehalt a [ppm] RSD [%]

7263.6 4.7

363.2 2.4

a

23. – 25.09.2014 Messe Basel

Mittelwert aus drei Messungen

Tabelle 5: Chlor- und Schwefelgehalt in Latex- und Vinylhandschuhen.

Voraussetzung für reproduzierbare Ergebnisse sind representative, also homogene Proben. Bei festen Proben sind diese jedoch eher die Ausnahme, weshalb Inhomogenitäten bei der Probenauswahl unbedingt berücksichtigt werden müssen. Analyt

[mg/kg]

RSD [%]

Chlor

17

5.5

Schwefel

1439

1.5

Tabelle 4: Bestimmung von Chlor und Schwefel in festen Brennstoffen.

d) Handschuhe in Reinraumumgebungen Handschuhe werden in Reinraumum­ gebungen eingesetzt, um ionische Ver­ unreinigungen aus dem Handschweiss zurückzuhalten. Im Bereich des WasserDampf-Kreislaufs von Kraftwerken sowie des Primärkreislaufs von Druckwasserreaktoren dürfen nur halogen- und schwefelarme Materialien eingesetzt werden, damit keine korrosiven Halogenide oder Sulfate eingetragen werden. Der Halogen- und Schwefelgehalt ist somit ein wichtiger Parameter, um geeignete Materialien für Reinraumumgebungen auszuwählen. Im vorliegenden Fall sind Vinylhandschuhe die bessere Wahl.

Fazit Das vorgestellte Combustion-IC-System erlaubt die vollautomatische Bestimmung der einzelnen Halogene und Schwefel in einer Vielzahl von organischen Matrices – ganz gleich ob in flüssiger, fester oder gasförmiger Form. Nach dem Verbrennungsaufschluss der Proben werden die halogen- und schwefelhaltigen Verbrennungsprodukte in einer oxidierenden Absorptionslösung aufgefangen und mit der nachfolgenden Ionenchromatographie als 12/2013

Halogenid und Sulfat bestimmt. Ein Sensor verfolgt über die Messung der Lichtintensität die Qualität des Verbrennungsaufschlusses und sorgt dafür, dass die Proben vollständig verbrennen. Selbst komplexe Proben benötigen keine Methodenentwicklung mehr; in Abhängigkeit von Art und Menge der Probe werden die optimalen Parameter für den Verbrennungsaufschluss ausgewählt. Ein weiterer grosser Vorteil der CIC liegt in der Kombination aus präzisem Liquid Handling und intelligenter Chromatographie, die den quantitativen Transfer der Verbrennungsgase garantiert sowie eine Inline-Matrixeliminierung und automatische Kalibrierung ermöglichen. Literatur [1] A. Wagner, B. Raue, H.-J. Brauch, E. Worch, and T. Lange, Determination of adsorbable organic fluorine from aqueous environmental samples by ad­ sorption to polystyrene-divinylbenzene based activated carbon and combustion ion chromatography, J. Chromat. A, 1295 (2013), 82–89. [2] M. Laeubli, C. Emmenegger, and B. Bogenschütz, Ion chromatographic determination of halogens and sulfur in solids using combustion as inline sample preparation, 7. Conference über Ionen­ analyse, Berlin, 2013 (download­able un­ der www.metrohm.com/com/Applica­ tions (search for 8.000.6091).

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MESSEBERICHTE

Fachveranstaltung für Reinraumtechnologie

Cleanzone auf Wachstumskurs Mit einem Besucherplus und einer hohen Besucherzufriedenheit zeigt sich die Cleanzone auf Wachstumskurs. Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie fanden am 22. und 23. Oktober 2013 zum zweiten Mal statt und zogen über 800 Teilnehmer aus 44 Ländern an.

«Das Konzept der Cleanzone 2013 ist aufgegangen. Sowohl der interdisziplinäre Ansatz als auch das geschärfte Profil von Fachmesse und Kongress wurden sehr gut aufgenommen. Wir konnten mit der Veranstaltung neue Zielgruppen aus wichtigen Industriezweigen und Ländern erreichen», so Ruth Lorenz, Bereichsleiterin «Neue Veranstaltungen» bei der Messe Frankfurt. Insgesamt verzeichnete die Cleanzone eine Steigerung der Besucherzahlen um rund ein Drittel (2012: 600 Besucher). Die 50 Aussteller (2012: 41) lobten vor allem die hohe Qualität und Internationalität des Fachpublikums: «Wir haben auf der Cleanzone gute Kontakte mit den richtigen Interessen und konkreten Projekten getroffen. Die Besucher kamen nicht nur aus den europäischen Nachbarländern, sondern auch aus für uns neuen Märkten wie Ägypten, Algerien, Indien, Iran und Slowenien», sagte Nico Thevissen, Senior Developer bei Vision Competence Center/ SAC-Nederland. Die Cleanzone wurde 2012 auf Initiative der Reinraumbranche von der Messe Frankfurt ins Leben gerufen. Die spezialisierte Veranstaltung richtet sich an alle Wirtschaftsbranchen, in denen unter reinen Bedingungen produziert, montiert, verpackt oder gearbeitet wird. Mit den Aussteller- und Besucherzahlen erhöhte sich auch der Internationalitätsgrad. So trafen die Anbieter aus neun europäischen Ländern auf Messe- und Kongressteilnehmer aus der ganzen Welt. Die Top-FiveBesuchernationen waren die Niederlande, Simone Nägeli ist Chefredaktorin der Fachzeitschrift CCR contamination control report 1

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Bild: Messe Frankfurt Exhibition / Sandra Gätkendra Gätke

Simone Nägeli1

Über 800 Besucher aus aller Welt kamen zur Cleanzone nach Frankfurt am Main.

die Schweiz, Grossbritannien, die Russische Föderation und die USA.

Starker Praxisbezug und lebhafter Dialog Die Aussteller der Fachmesse präsentierten auf deutlich gesteigerter Fläche nahezu das gesamte Angebotsspektrum von der Planung über Bau und Betrieb von Reinräumen bis hin zu Verbrauchsmitteln und Schulungen. Viele kamen mit indi­ viduellen und höchst anschaulichen Exponaten. So konnten Reinraumexperten und -einsteiger die Technologie vor Ort testen und kennen lernen. «Wir haben uns auf der Cleanzone bewusst mit einem begehbaren Reinraum und dem Gesamtmodell einer Reinraumanlage präsentiert. Beide weckten starkes Interesse bei den Besuchern, woraus viele aussichtsreiche Gespräche entstanden sind», berichtete Wolfgang Henker, Geschäftsführer von Cleanroom Competence. Thomas Wollstein vom Verein Deutscher

Ingenieure (VDI) bekräftigte: «Nach dem positiven Debüt 2012 hat die Cleanzone spürbar zugelegt. Ich habe viele neue Gesichter gesehen und das Ambiente ist wesentlich agiler. Im zweiten Jahr hat auch der interdisziplinäre Austausch an Fahrt aufgenommen. Hier treten beispielsweise die Bereiche Life Science und Mikroelektronik tatsächlich in einen lebhaften Dialog.» Dieser fand nicht nur an den Messeständen, sondern auch auf der Cleanzone Plaza statt. Die kostenfreie Aktionsbühne bot 2013 interessante Experten- und Ausstellervorträge und war ausserdem Schauplatz von gleich zwei hochkarätigen Debatten zu den Themen «Interdisziplinarität in der Reinraumtechnik – Wunsch und Wirklichkeit» sowie «Neue Reinraumstandards».

Kongress zeigt Zukunftsperspektiven auf Der Cleanzone Kongress ging in die zweite Runde und setzte 2013 seinen Fokus 12/2013

:

auf die weltweit steigenden Anforderungen in der Industrie und neue Lösungen für den Gesundheitssektor. Mit der hohen Qualität ihrer Fachvorträge unterstrichen die inter­ nationalen Referenten den wissenschaftlichen Anspruch dieser neuen Plattform und spannten den Bogen von branchenübergreifenden Trends zu den spezialisierten Fachgebieten der Reinraumtechnologie. «Das Zusammenspiel von Messe und Kongress funktioniert gut: Die Ausstellung zeigt den Status Quo. Der Kongress ist ein wichtiges Forum für den internationalen Austausch in der Reinraumbranche, auf dem zukünftige Entwicklungen, aber auch wichtige Hintergründe beleuchtet werden», sagte Kai Dirscherl, Forscher und Quality Manager am Danmarks Nationale Metrologiinstitut. Einer der Höhepunkte des Kongresses war der Auftritt des Kardiologen C. Luis Vasquez. Mit seinem beeindruckenden Vortrag über das Diagnosezentrum in Yantaló im peruanischen Amazonasgebiet zeigte der Gründer und Präsident der Yantaló Peru Foundation auf, welche speziellen Herausforderung eine reine Arbeitsumgebung für ländliche Gegenden in vielen Ländern der Welt darstellt – und wie kreative Lösungen aussehen können.

LAUDA ECO Happy Hour

Externes Temperieren jetzt inklusive

Wie im Vorjahr verantwortete die Reinraum Akademie Leipzig den Kongress inhaltlich. Geschäftsführer Frank Duvernell zeigte sich zufrieden mit Messe und Wissensplattform: «Auf der Seite des technologischen Anspruchs haben wir ein Niveau erreicht, das überdurchschnittlich ist. Hier in Frankfurt gewinne ich als erfahrener Experte wertvolle neue Erkenntnisse, was mir oft bei anderen Veranstaltungen nicht gelingt. Das ist nicht nur meine Erfahrung, sondern auch die meiner Branchenkollegen.» Ein weiterer Höhepunkt war die Ver­leihung des Cleanroom Awards der Reinraum Akademie Leipzig. Der mit 3000 Euro dotierte Innovationspreis ging an das Projekt «Blautouch» des portugiesischen Unternehmens Laborial S.A., das auf der Cleanzone durch seinen Kooperationspartner Basan GmbH vertreten wurde. Dabei handelt es sich um einen interaktiven Labortisch mit Touchscreen-Oberfläche. Frank Duvernell betonte in seiner Rede: «Ich freue mich sehr, dass der Cleanroom Award einen solch grossen Zuspruch erfährt. Unser Vorjahresgewinner hat bestätigt, dass damit eine gute Idee eine öffentliche Wahrnehmung erfährt und daraus ein erfolgreiches Business werden kann.»

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12/2013

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MESSEBERICHTE

Schüttgut und Recycling-Technik Basel 2013 gut besucht

Bilder: Markus Frutig TextConceptions.ch

Treffpunkt der Branchen im Dreiländer-Eck

Fördertechnik – ausgestellt auf der Schütt­ gut in Basel.

Die parallel stattfindenden Fachmessen Schüttgut und Recycling-Technik Basel 2013 am 13. und 14. November sind mit einer positiven Bilanz zu Ende gegangen. Insgesamt informierten sich rund 1000 Fachbesucher über neueste Entwicklungen, Trends und innovative Lösungen rund um Schüttguttechnologien und Recyclingtechnik-Lösungen in der verarbeitenden Industrie. «Die Schüttgut hat sich inzwischen zu einem wichtigen Treffpunkt der Branche und zu einer einzigartigen Geschäftsplattform für die Schüttgutindustrie entwickelt», sagte Messeleiter Daniel Eisele. Es war bereits die dritte Auflage in der Schweiz. Akzente setzte der Veranstalter mit einer exklusiven Vortragsreihe über

«Explosionsschutz in der Schüttguttechnologie» und mit informativen Rundgängen (Guided Tours) für Besucher. Das Interesse an den 83 Ausstellerständen war gross. Die gute Resonanz zeigt sich auch in den Reservierungen für die nächste Messe in zwei Jahren: «30 Reservierungen und mehrere feste Standbuchungen für 2015 vor Ort: Das ist ein deutliches Signal, dass die Messe auf dem richtigen Weg ist», so Eisele. Die Messe soll jetzt im Sinne der Marktanforderungen weiterentwickelt werden. Basel erweist sich hierbei als strategisch wichtiger Standort. Branchen wie Chemie, Pharma und die Nahrungsmittelindustrie sind im Dreiländer-Eck stark vertreten. Schon jetzt zeichnet sich die Schüttgut als Teil der Solids European Series – dem mit insgesamt 900 Ausstellern und 10 000 Besuchern grössten Verbund von Fachmessen für Schüttguttechnologien in Europa – durch eine gute internationale Vernetzung aus. Als Ergänzung zur Schüttgut fand zeitgleich die Fachmesse Recycling-Technik statt. «Die Resonanz des Marktes auf die Erstveranstaltung war gut», bestätigte Eisele. Präsentiert wurden innovative Recyclingtechnik-Lösungen – unter anderem zu Produkten und Technologien für die Sammlung, Sortierung, Aufbereitung, Verwertung und Beseitigung verwertbarer Materialien. Querschnitts-, Mess-, Steuer-,

Die Fachvorträge fanden grossen Zulauf.

Regel- und Kontrolltechniken sowie Lösungen zu Arbeitsschutz und Waste-toEnergy waren ebenso Thema wie Handel mit Sekundärstoffen und weitere Dienstleistungen im Bereich Recycling-Technologien. Die Recycling-Technik bleibt ein wichtiges Zukunftsthema und wird als Messeformat eine Fortführung finden. Die nächsten Veranstaltungen in dieser Kombination finden vom 6. bis 7. Mai 2015 wieder in Basel in der Halle 2 statt.

Quelle: Easyfairs

Kontakt Easyfairs Switzerland GmbH St. Jakobs-Strasse 170a CH-4132 Muttenz Telefon +41 (0)61 228 10 00 schweiz@easyfairs.com www.easyfairs.com/schweiz

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12/2013

MESS-, REGEL- UND STEUERTECHNIK

Umfangreiches Sortiment an CO2-Messgeräten

Spürt Kohlendioxid zuverlässig auf CO2 ist ein wichtiger Indikator für die Qualität der Umgebungsluft. Zuviel dieses Gases bewirkt bei Menschen Müdigkeit und Konzentrationsverlust. Messgeräte können geringste Konzentration erfassen und im kritischen Bereich Meldung geben, sodass Gegenmassnahmen eingeleitet werden können. CO2-gesteuertes Lüften er­ möglicht die bedarfsgerechte Regelung von Lüftungsanlagen und verringert den Energieverbrauch in Räumen mit unterschiedlichen Belegungen.

Bilder: Rotronic

Die wichtigsten technischen Details: Das Geräte misst und speichert CO2, re­ lative Feuchte und Temperatur, weist eine Genauigkeit ± 2,5 %rF / ±0,3 K / ±30 ppm + 5 % vom Messwert auf. Wei­ ter verfügt es über ein grosses, gut ab­ lesbares Display und über eine USBSchnittstelle können schnell und einfach Daten runtergeladen warden. Die Daten­ analyse geschieht durch die kostenlose Rotronic Software SW21.

Das CO2-Display ist die neuste Entwicklung eines preiswerten Anzeigegerätes.

Die Bassersdorfer präsentierten aus­ gewählten Fachmedienvertretern ihre neuesten CO2-Messgeräte. Eine der Neu­ entwicklungen ist das mit einem Differenzdruckmesser ausgestattete Gerät Pressureflex4. Die neue PF4-Serie erweitert damit das thermische Messverfahren um einen weiteren wichtigen Messparameter. Mit dem optionalen TemperaturFühler ist das Gerät in vielen Applikationen einsetzbar. Mit einer Langzeitstabilität von < 0,3 % / Jahr und einer Genauigkeit von ± 1,0 % Endwert @ 23 °C ± 3 K erfüllt die neue Differenzdruck-Serie die hohen Anforderungen an Langzeitstabilität und 12/2013

Der PF4 – langzeitstabil und präzise.

höchster Genauigkeit. Die Messumformer eignen sich bestens für Reinräume, Operationssäle und Anwendungen, wo kleine Druckunterschiede eine grosse Auswirkung haben.

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Die wichtigsten technischen Details: Schnelle Ansprechzeit und geringe Hys­ terese, Analogsignale sind frei konfigurier­ bar, integrierter Relais Schaltkontakt, grosser Überlastbereich, umschaltbare Einheiten und hohe Immunität gegen­ über Staub und Feuchtigkeit im Medium. Eine weitere technische Neuerung ist das CO2-Display, ein preiswertes Anzeigegerät welches gleichzeitig CO2, Feuchte und Temperatur kombiniert messen und aufzeichnen kann. In kleinen Räumen, in denen sich viele Menschen aufhalten, wie zum Beispiel in einem Besprechungszimmer, werden die negativen Auswirkungen einer erhöhten CO2-Konzentration schnell spürbar. Rechtzeitiges Lüften verhindert Müdigkeit und Konzentrationsschwäche. Das CO2-Display eignet sich zur Überwachung der CO2-Konzentration beispielsweise in Gebäuden, Schulen, Büros oder öffentlichen Einrichtungen.

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Die neuen CO2-Messumformer des führenden Anbieters für Lösungen im Feuchte- und Temperaturbereich Rotronic in Bassersdorf ermöglichen effiziente Energieeinsparungen und Raumluftüberwachung in Innenräumen, gewährleisten CO2-Überwachung in Tiefgaragen / Tunnels und leisten wertvolle Dienste in Gewächshäusern, Inkubatoren und im Transport- und Lagerbereich. Der Messtechnik-Spezialist bietet für die verschiedensten Bedürfnisse die entsprechenden Geräte an.

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VERFAHRENSTECHNIK

Erstreinigung und Passivierung von Neuanlagen

Auch rostfreier Edelstahl will gepflegt werden Die Silbe «Edel» im Wort Edelstahl impliziert wie bei Edelmetallen Unvergänglichkeit, Reinheit und dauerhaft saubere Oberflächen. Edelstahloberflächen in Anlagen der Pharmazie, Chemie, Lebensmittelindustrie oder Me­ dizin verlangen besondere Aufmerksamkeit. Die rostfreien bis rostträgen Legierungen sind noch mit Trennmittel­ rückständen, Ölfilm, Staub, Abrieb verschmutzt und haben noch keine ausreichende Schutzschicht ausgebildet. Sie entsprechen daher noch nicht den chemischen und vor allem hygienischen Anforderungen, die an solche Anlagen gestellt werden. Hier bietet nun eine Neuentwicklung die umweltverträgliche Möglichkeit, (Neu)Anla­ gen pH-neutral zu reinigen und die Oberflächen anschliessend zu versiegeln. Alle Chemikalien und Arbeitsschrit­ te sind zertifiziert und zugelassen nach den einschlägigen internationalen Vorschriften für Pharma- und Lebens­ mittelindustrie.

In vielen Bereichen der Industrie, in denen es auf Hygiene ankommt, werden Edelstahloberflächen bevorzugt. Das widerstandsfähige Material trotzt Reinigungs- und Desinfektionsmitteln ebenso wie Dampfstrahlern, Heissdampf und aggressiven Reagenzien in der Anlage. Die optimale Schutzwirkung wird durch eine geschlossene chromoxidreiche Oberflächenschicht erreicht, der Passivschicht. Leider ist diese nicht dauerhaft stabil und auch nicht «von Hause aus» genügend stark ausgebildet, muss also bei Neuanlagen oder Umbauten erst erzeugt werden. Um den Betreibern solcher Anlagen einen optimalen Service rund um Inbetriebnahme, zyklische Wartung und gesetzliche Vorschriften zu bieten, erweiterten die Spezialisten von Ateco Services AG Rheinfelden in der Schweiz nun ihr Portfolio. Sie bieten jetzt die Grundreinigung für Neu- und umgebaute Anlagen mit Reinigungs-, Derouging-, und Passivierungstechnik in möglichst umweltschonenden, pH-neutralen Verfahrensweisen an.

«Porentief» rein Oberflächen im Hygienebereich sind im Allgemeinen möglichst glatt bearbeitet. Allerdings lagern sich während der Herstellung der Anlagen zahlreiche Fremd1 Andreas Zeiff ist freier Fachjournalist, Redaktionsbüro Stutensee

12/2013

Bilder: Ateco

Andreas Zeiff1

Rouging im Edelstahlrohr einer Reinstwasserleitung.

stoffe wie Abriebpartikel, Graphitstaub und Ölfilme auf den Edelstahlteilen ab. Diese müssen zwingend vor einer weitergehenden Oberflächenkonditionierung durch eine Erstreinigung entfernt werden, um Verunreinigungen, eine mangelhafte Ausbildung der Passivierungsschicht oder den Nährboden für Biofilme zu vermeiden. Die Reinigungs-Spezialisten für Edelstahl bieten hierfür bewährte Verfahren an. Aus Umwelt- und Kostengründen

werden zunehmend pH-neutrale Reiniger eingesetzt. Die Reinigung von Partikeln und Fetten oder Ölfilm findet dabei im neutralen Bereich um pH 7 statt. Komplexbildner und Additive arbeiten bei Temperaturen von über 50 °C am besten. Nach rund zwei Stunden sind alle Oberflächen metallisch blank und für die Passivierung vorbereitet. Nun wird das ebenfalls pH-neutrale Passivierungsmittel auf Wasserstoffperoxid-Basis direkt der Reini37

VERFAHRENSTECHNIK

gungslösung zugegeben. Eine zeitaufwändige Zwischenspülung entfällt. Die eigentliche Passivierung dauert dann noch etwa 45 bis 90 Minuten je nach der Oberflächengüte des behandelten Werkstoffes. Bei besonderen Voraussetzungen, wie zum Beispiel nicht elektropolierten Oberflächen, empfiehlt es sich einen Zwischenreinigungsschritt vor der Passivierung, mit dem ebenfalls pH-neutralen Diruneutra vorzusehen, um auch hier die bestmögliche Oberfläche für die Schutzschichtausbildung zu erzielen. Der Zwischenschritt reinigt bis in die Tiefen und entfernt eventuell vorhandene Eisenoxide und -Hydroxide. Das so verbesserte Cr/Fe-Verhältnis ergibt dann bei der folgenden «Versiegelung» eine verstärkte Passivschicht. Die Vorteile des neuen, umweltschon­ enden Verfahrens überzeugten schon namhafte Kunden aus der Chemie- und Pharmaziebranche. Hans-Georg Hof, Geschäftsführer der Hof Sonderanlagenbau GmbH dazu: «Wir als Hersteller von Gefriertrocknungs-Systemen sind ständig bemüht, dem immer wachsenden Quali-

Vergleich des Zeitaufwandes einer herkömmlichen Reinigung und Passivierung (alkalische Entfet­ tung mit anschliessender saurer Passivierung) zu dem pH-neutralen Ateco-Verfahren.

tätsanspruch gerecht zu werden. Somit beschäftigen wir uns schon seit Jahren mit dem Thema »Grundreinigung, Derouging und Passivierung« von unseren Anlagen und arbeiten hier erfolgreich mit der Firma Ateco zusammen.»

In dem zur Zeit angewendeten «pH-neutralen Verfahren» ist nach seiner Meinung ein Optimum in Effizienz, Anwendung und Umweltverträglichkeit erreicht: «Wir führen diese Reinigungs- und Passivierungsmassnahmen mit eigenem Fachper-

Die Schutzschicht auf Edelstahl «pflegen» Chrom ist Hauptzusatz fast aller rostfreien und rostträgen Edelstähle und sorgt für die eigentliche, schützende Passivschicht. Weitere Legierungsbestandteile wie Nickel oder Molybdän unterstützen den Prozess oder verbessern die mechanischen Grundeigenschaften der Legierung. Allgemein verbessert Chrom die Widerstandsfähigkeit gegen oxidierende Medien, während Nickel die Legierung gegen den Angriff reduzierender Säuren «stählt». Die sich jeweils ausbildende Schutzschicht ist durch metallurgische Einschlüsse in der Werkstoffoberfläche sowie chemischen Einflüssen der Umgebung ausgesetzt, die ihre Homogenität stören, oder sie abgetragen. Eisenpartikel zum Beispiel von Sägearbeiten, Öl oder Staub bei der Herstellung der Anlage lassen den edlen Stahl rosten und behindern die lückenlose Ausbildung einer Passivierungs-

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schicht. Vor einer Inbetriebnahme ist daher eine gründliche Reinigung zwingend erforderlich. Unter Einfluss von Chloridionen im Medium neigt Edelstahl zu Lochfrasskorrosion. Selbst einfaches heisses Wasser über 80 °C schädigt auf Dauer die Passivschicht durch eine Veränderung des Chrom-Eisen-Verhältnisses an der Oberfläche zugunsten von Eisen. So ist jede Anlage aus Edelstahl früher oder später mit einer rostroten Rougingschicht bedeckt. Diese Schicht ist nicht nur chemisch weniger beständig als die gewünschte chromoxidreiche Passivierungsschicht, die Oberflächen werden auch rauer und Eisenoxidpartikel können in angrenzende Produktionsanlagen verschleppt werden. Für hygienisch einwandfreie Arbeiten ein wesentlicher Nachteil.

Der Edelstahlspezialist aus Rheinfelden geht das Problem nun bei Anlagen zweigleisig an. Zuerst wird bei Neuanlagen eine pH-neutrale Grundreinigung, für im Einsatz befindliche Anlagen ein sogenanntes Derouging durchgeführt, danach die Schutzschicht (Passivschicht) neu erstellt. Beim Derouging wird die eisenoxidreiche Oberflächenschicht mit einem pH-neutralen umweltfreundlichen Reiniger abgetragen, die früher eingesetzten sauren Reiniger auf Phosphorsäurebasis sind obsolet. Nach der Grundreinigung oder dem Derouging wird die Edelstahloberfläche durch den Einsatz von oxidierenden Medien neu «versiegelt». Die so neu ausgebildete chromoxidreiche Passivschicht überzieht dann die gesamte behandelte Oberfläche, Rouging- oder Lochfrass-Stellen sind wieder vollständig versiegelt und ausreichend geschützt.

12/2013

VERFAHRENSTECHNIK

tank mit dem neuen Verfahren in einem Arbeitstag gereinigt und passiviert werden.

Nach Bedarf oder «all inklusive» Die Schweizer Spezialisten beraten den Anwender, um die jeweils optimale Lösung zu finden. Neben den zertifizierten Reinigungschemikalien sind auch die Durchführbedingungen, sprich Konzentration des Reinigers, Temperatur der Lösung und Einwirkzeit wichtig. Die Parameter dazu werden im Labor auf die beim Kunden vorkommenden Prozessverunreinigungen abgestimmt. Um alle Oberflächen auch in grossen Autoklaven, Ansatz-, Produktions- und Lagerbehälter produktionssicher zu benetzen, werden statische, rotierende und auch orbitale Sprühköpfe für die Verteilung der Vorspülung, der Reinigungs-Lösung und zum Nachspülen verwendet.

Mitarbeiter bei dem Chemikalienansatz für die Passivierung.

sonal aus. Unterstützt werden die Massnahmen durch unsere Biologin Frau Eva Hof (Prozessdevelopment) und die Firma Ateco. Die Erfahrung der letzten Jahre hat gezeigt, dass ein sehr zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wird.» Als Hauptvorteile werden dabei allgemein die geringe Chemikalienkonzentration bei sehr guter Passivierung angeführt. Die geringe Menge an Chemikalien zusammen mit dem pH-neutralen Arbeitsbereich senkt auch die Folgekosten, da die gebrauchte Lösung direkt ins Abwasser entsorgt werden kann. Hinzu kommt das geringe Gefahrenpotenzial bei einer Havarie; gerade bei Neuanlagen ist man trotz aller Kontrollen lieber vorsichtiger. Die Passivierung kann sozusagen als Kontrolllauf für die Anlage gesehen werden. Die viel kürzere Prozesszeit und die fehlende Zwischenspülung gegenüber den älteren Verfahren senken zudem die Kosten für die Inbetriebnahme neuer Anlagen oder nachgerüsteten Komponenten. So kann beispielsweise ein neues WFI-Verteilsystem mit Lager12/2013

Naturgemäss sind die Anforderungen an Reinigungs- und Passivierungsintervallen so unterschiedlich wie die Anlagen und Branchen, in denen die Edelstahlkomponenten eingesetzt werden. Auch ist die Infrastruktur vor Ort nicht einheitlich, so kann unter Umständen nicht jeder Anwender alle Zertifizierungsvoraussetzungen nahtlos erfüllen. Aus diesem Grund bietet Ateco auch einen skalierbaren Service an. Geschäftsführer Marc Vernier führt dazu aus: «Da die Ansprüche unserer Kunden je nach Branche und Produkt sich teilweise stark unterscheiden, bieten wir eine breit gestaffelte Unterstützung an. Von der Lieferung der zertifizierten Chemikalien und Anleitungen für reine Selbstoperationen, über Beratung und Laboranalyse der Verschmutzungen, bis hin zu einem Rundum-Service mit detaillierter Vorplanung mit Befund und Analyse, SOP (Standard Operating Procedure) genehmigen, Terminplan. über die Durch­führung (System bauen, definierte Prozesse abarbeiten, Protokolle ausführen) bis hin zur Nachbearbeitung. Letztere umfasst die Prüfung der Protokolle, die Dokumentation und die abschliessende Übergabe an den Kunden. So kann der Anwender die für seine Produktion am besten passende Variante

aussuchen ohne Abstriche bei der Qualität machen zu müssen.» Regelmässige Pflege der Anlagenteile aus Edelstahl sichert eine reibungslose Produktion auf höchstem Qualitätsniveau. Je nach den Anforderungen der Anlage und des Betreibers müssen dabei unterschiedliche gesetzliche Vorgaben beachtet werden. Hier hilft ein Rundumservice weiter. Alle Arbeiten und Dokumentationen werden von einem Ansprechpartner bereitgestellt. Das spart Zeit und Kosten. Wer Erstreinigung oder Derouging in eigener Verantwortung durchführen möchte, bekommt alle nötigen Chemikalien in zertifizierter Ausführung geliefert und eine Anleitung.

Kontakt Ateco Services AG Marc Vernier Weidenweg 17 CH-4310 Rheinfelden Tel. +41 (0)61 835 50 10 marc.vernier@ateco.ch www.ateco.ch

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11.02.13 11:19

Bilder: Romaco Group

Das neue Blistersystem Noack 960 ist das Ergebnis der jüngsten Entwicklungskooperation zwischen Aenova und Romaco.

Neue Perspektiven bei der Verpackung von Blistern

Geballte Kompetenz zweier Branchenführer Die Umstrukturierung der internationalen Pharmamärkte erfordert neue Strategien bei der Arzneimittelprodukti­ on. Um Verpackungsprozesse zukünftig noch effizienter zu gestalten, gehen Pharma-Serviceunternehmen und Maschinenbauhersteller neue Wege. Die Entwicklungskooperation zwischen der Aenova Unternehmensgruppe und der Romaco Group zeigt, wie die Herstellung von Blistern weiter optimiert werden kann.

Bernd Webel1 Weltweit befinden sich die Pharmamärkte im Wandel. In den kommenden Jahren laufen zahlreiche Patente so genannter Blockbuster-Arzneimittel aus. Für die internationale Generikaproduktion prognostizieren aktuelle Studien daher eine jährliche Wachstumsrate von neun Prozent. Die Produktvielfalt wird zunehmen ebenso wie der Preisdruck. In Anbetracht dieser Entwicklung lagern Pharmakonzerne ihre Herstellungs- und Verpackungsprozesse zunehmend aus. Hoch spezialisierte Pharma-Service-Anbieter übernehmen die gesamte Produktionskette bis hin zur Auslieferung der Medikamente. Dabei müssen diese Dienstleistungsunternehmen stets flexibel auf die jeweiligen Anforderungen der Pharmamärkte reagieren

1 Bernd Webel ist Vertriebsleiter bei Romaco.

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und Nachfrageschwankungen ausgleichen. Attraktive Preise sowie die exakte Einhaltung der Liefertermine sind ein absolutes Muss.

Liefertermintreue als Kernkompetenz «Neben den Anforderungen an Qualität werden wir in erster Linie daran gemessen, ob wir unsere Produkte pünktlich liefern», erklärt Georg Reiser, Leiter des Kompetenzzentrums Verpackung Bad Aibling der Aenova Holding GmbH. «Die Pharmamärkte sind stark umworben. Als führender europäischer Hersteller für feste Darreichungsformen wie Weich- und Hartgelatinekapseln, Tabletten oder Dragees müssen wir stets kostenoptimiert höchste Qualität liefern, um unsere Position zu behaupten», so Reiser. Als Full-Service-Anbieter unterhält die Unternehmensgruppe mit Hauptsitz im bayerischen Pähl derzeit sieben Standorte in

Deutschland, der Schweiz, Frankreich, Rumänien und den USA. Dort werden Pharmazeutika und Healthcare-Produkte im Auftrag von multinationalen Unternehmen entwickelt, produziert und verpackt. Aenova liefert Produkte auf alle fünf Kontinente, Kernmärkte sind Zentral- und Osteuropa sowie Nordamerika.

Auf das Equipment kommt es an Speziell im Verpackungssektor reicht die Spanne von grossen bis hin zu sehr kleinen Auftragsgrössen. Darüber hinaus müssen die verschiedenen Länderaufmachungen zeitnah bewältigt werden. Jährlich werden an den drei Verpackungsstandorten der Aenova 600 Millionen Blister verpackt. «Daher benötigen wir Equipment, auf das wir uns hundertprozentig verlassen können und das genau auf unsere Bedürfnisse zugeschnitten ist», erläutert Reiser. Seit Jahren setzt 12/2013

VERFAHRENSTECHNIK

schen 15 und 20 Chargen. Die Technologie ist unter anderem für die Verpackung von mehrphasigen Produkten vorgesehen. Gerade bei Nahrungsergänzungsmitteln wird häufig zwischen Morgenund Abenddosierung unterschieden. Solche Präparate werden bevorzugt in Kombi-Blistern angeboten. Zu diesem Zweck hat Noack das neue Blistersystem mit zwei Zuführmodulen ausgestattet. Auf diese Weise kann ein Blister mit zwei verschiedenen Produkten befüllt werden. Bei Produktwechseln ermöglicht die patentierte Quickfeed-Technologie von Noack die werkzeuglose Entnahme der gesamten Zuführeinheit in Sekundenschnelle. Über ein Luftkissensystem gleiSeit vielen Jahren setzt Aenova auf die Blistertechnologie von Romaco Noack. tet das Modul auf einen speziellen TransAenova auf die Blistertechnologie von Entwicklungspotenzials ausgewertet. Die- portwagen und wird in eine eigens dafür Romaco Noack. Derzeit sind neun Einzel- se Erkenntnisse sind dann gezielt in die eingerichtete Montagezelle gebracht. Hier maschinen und zwei Linien des Karlsru- Konzeption des neuen Blistersystems werden die Formate abgenommen, her Engineering-Spezialisten am bayri- eingeflossen. «Uns hat vor allem die Kon- sämtliche Teile gereinigt und die neuen schen Produktionsstandort in Bad Aibling sequenz beeindruckt, mit der Romaco Werkzeuge montiert. Während der Rüstin Betrieb. Zuletzt wurde das Blistersys- die Weiterentwicklung ihrer Blister-­ und Reinigungsintervalle kann Aenova tem Noack 960 mit Walzensiegelung und Technologie vorangetrieben hat», bekräf- die Produktion mit einem zweiten Quickeiner maximalen Ausbringung von 600 tigt Reiser. «Das neue Blistersystem Feed-Modul fortsetzen. «Uns ist es sehr Blistern pro Minute installiert. Die Auslie- Noack 960 erfüllt zuverlässig alle techni- wichtig, die innerbetriebliche Logistik so ferung der Anlage erfolgte im August schen Vorgaben, die wir während der Pla- zu organisieren, dass wir das Potenzial 2012. Mit dem kontinuierlichen Horizon- nung definiert haben.» der QuickFeed-Technologie optimal austalkartonierer Promatic PC 4250 bietet nutzen können», unterstreicht Reiser. «Wir die Technologie eine ganzheitliche arbeiten intensiv an der Umsetzung eines Doppelte Zuführung mit Lösung zur Verpackung von Tabletten, modernen Lean-Managements und die Kapseln und Oblongs. Das neue Blister­ Quickfeed Technologie von Noack unterstützt uns system ist das Ergebnis der jüngsten Ent- Das wöchentliche Produktionsvolumen bei der vollständigen Ausschöpfung unwicklungskooperation zwischen Aenova der neuen Blisterlinie beläuft sich zwi- serer Kapazitäten.» und Romaco.

Entwicklungskooperation liefert neue Impulse Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit standen die Bedienerfreundlichkeit des Blistersystems sowie die Optimierung der Rüst- und Reinigungszeiten. Ein Mitarbeiter sollte in der Lage sein, einen Produktund Packmittelwechsel in kürzester Zeit durchzuführen. Um dieses Entwicklungsziel systematisch zu erreichen, wurde das Schwestermodell des Prototypen hinzugezogen. Das im Prinzip baugleiche Blistersystem Noack 930 ist seit dem Sommer 2011 bei Aenova in Betrieb. Schritt für Schritt wurden sämtliche Prozesse dieser Linie unter realen Produktionsbedingungen geprüft und hinsichtlich ihres 12/2013

Jährlich werden an den drei Verpackungsstandorten der Aenova 600 Millionen Blister ver­ packt.

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VERFAHRENSTECHNIK

Schwankungen des Folienzugs automatisch aus. Zudem ist der Transfer der Blister an den Kartonierer robotisch gesteuert. Ein Hubschwenkübersetzer nimmt die zugeschnittenen Packungen von der Stanzstation ab. Über einen Vakuumoberläufer werden die Blister anschliessend dem Stapelmagazin übergeben und direkt in die Becherkette des Kartonierers platziert. Dabei sorgt der hohe Automatisierungsgrad für sichere Prozesse und beste Produktqualität. «Die hervorragende Gesamtanlageneffektivität, die reduzierten Stillstandszeiten und das sehr gute Preis-Leistungsverhältnis haben Aenova vom Blistersystem Noack 960 überzeugt», resümiert Reiser.

Primärverpackung von Pharmazeutika in Blister mit Walzensiegelung.

Kontinuierliche Prozesskontrolle Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine effiziente Primär- und Sekundärverpackung ist die Reproduzierbarkeit der Prozessparameter. Sämtliche Produktionsdaten werden über das ergonomische Bedienpanel des Blistersystems eingelesen und abgerufen. Gespeicherte

Prozesse können jederzeit reproduziert und aktuelle Batchdaten schnell ausgelesen werden. Insgesamt 17 servomotorische Antriebe kontrollieren die Verpackung der Produkte in Blister und Faltschachteln. So steuern die Stationsregelsysteme Quickadjust die Abläufe während des Codierens, Perforierens und Stanzens. Dabei gleichen die servobetriebenen Stationen die qualitätsbedingten

Kontakt Susanne Silva Market Communications Romaco Group Am Heegwald 11 DE-76227 Karlsruhe Telefon +49 (0)721 4804 0 susanne.silva@romaco.com www.romaco.com

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Die Analysemethoden zur Detektion leistungssteigernder Drogen bei Rennpferden werden immer feiner.

High-Throughput Analyse von Demorphin in Pferdeurin

Ein Rennen gegen die Zeit Demorphin ist ein natürlich auftretendes Hepta-Peptid und wird wegen seines stark schmerzhemmenden Effek­ tes als illegales Doping-Mittel bei Rennpferden eingesetzt. Sein Nachweis in Pferdeurin ist sehr komplex. Eine ausgeklügelte Detektion aus Flüssig-Chromatographie gekoppelt mit einem Triple Quadrupole Massenspektro­ meter (LC-MS TQ) kann den Nachweis erbringen.

Maurizio Splendore,

Rohan Thakur, Matthias Herzog1

Leistungssteigernde Drogen sind heute im Sport verboten. Wird ein Athlet des Dopings überführt, bezahlt er oft den Preis mit einer lebenslangen Sperre und einem schlechten Ruf. Ähnlich verhält es sich im Pferdesport – nur dass dort die Tiere die leidtragenden sind. Mittel wie Demorphin schalten Schmerzen derge-

Maurizio Splendore ist Senior Scientist, Rohan Thakur ist Vice President Chemical and Applied Market und Matthias Herzog ist Sales Manager Chemical and Applied Mar­ ket bei Bruker Daltonics. 1

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stalt aus, dass die damit behandelten Rennpferde sich schwer verletzen können und sogar versuchen, mit gebrochenen Beinen weiterzulaufen. Oder sie verausgaben sich so sehr, dass sie an Erschöpfung sterben. Aufgrund solcher Vorfälle wurde eine breit angelegte Offensive gegen Tier-Doping angelegt. Die «American Quarter Horse Association» hat erst kürzlich Sanktionen gegen elf Trainer ausgesprochen, deren Rennpferde positiv auf Demorphin getestet wurden. Des Weiteren wurden letztes Jahr zwei bekannte Trainer für 10 und 21 Jahre vom Sport ausgeschlossen, nachdem Dopingsubstanzen im Blutplasma ihrer Pferde nachgewiesen werden konnten.

Demorphin ist ein natürlich vorkommendes Opioid, ein Kontaktgift, das aus der Haut des südamerikanischen Kambo-Frosches gewonnen wird. Das Hepta-Peptid enthält D-Alanin an zweiter Stelle in der Amionsäuresequenz. Unter den in der Natur auftretenden Opioiden zeigt Demorphin den stärksten und selektivsten Mikro-Opioid Rezeptor Agonisten und wirkt als starkes Schmerzmittel – 33 Mal stärker als Morphin und Deltorphin. Das D-Alanin an der zweiten Position ist verantwortlich für die biologische Aktivität, welche das Peptid höchst resistent macht. Rennpferde reagieren auf die Substanz mit Hyperaktivität, welche sich wiederum positiv auf ein bevorstehendes 12/2013

Grafiken und Bild: Bruker Daltonics

A N A LY T I K

Links: Routine-Analytik für die Detektion von Demorphin in Pferdeurin mit LC-MS-MS. Rechts: Reproduzierbare Quantifizierung von 0.05 bis 100 ng/mL mit dem LC-MS-MS System.

Rennen auswirkt. Als Dopingmittel wurde Demorphin erst 2011 entdeckt und im selben Jahr bereits von der «International Association of Racing Commissioners» als Klasse 1 der verbotenen Substanzen für Rennpferde gelistet. Als Dopingmittel ist Demorphin weltweit sowohl für die Applikation an Menschen als auch an Tieren verboten. Dennoch hat die antibakterielle Droge Potenzial, als Mittel gegen Malaria oder AIDS eingesetzt werden zu können. Moderne Analyseverfahren ermöglichen einen immer feineren Nachweis und eine genauere Quantifizierung von gefährlichen Dopingsubstanzen. Um einen Missbrauch nachzuweisen, ist es notwendig, nach den jeweiligen Pferderennen Plasma- und Urinproben vom Pferd zu nehmen und auf verbotene Substanzen zu testen. Der Nachweis von Demorphin bringt mehrere analytische Herausforde-

rungen mit sich. Vor allem wegen der komplexen Matrix (Urin und Plasma); das Fehlen eines kommerziell erhältlichen Internen Standards (IS) und der Gefahr, dass sich das labile Peptid während der Messung zersetzt. Desweitern werden sehr tiefe Detektionsgrenzen von der analytischen Messmethode erwartet. Als Routine für die Detektion von Demorphin in Pferdeurin hat sich die Analytik mit LCMS-MS bewährt.

Experimentelles: Analytik mit LC-MS-MS

Ein LC-Triple Quadrupole Massenspektrometer (EVOQ Elite LCMSMS) von Bruker Daltonics wurde eingesetzt, um De­ morphin in Pferdeurin in tiefen Konzentrationen (< 0.3 ppb) nachzuweisen. Als Messmodus wählte man das Multi-React i o n - M o ni to r ing (MRM), um tiefste Nachweisgrenzen zu erreichen und Interferenzen mit der Matrix zu vermeiden. Für die Ionisation kam eine «Vacuum Insulated Probe Heated Elec­ tro­spray» (VIPHESI) ebenfalls von Bruker Daltonics zum Einsatz. Diese Quelle zeichnet LC-Triple Quadrupole Massenspektrometer (EVOQ Elite LCMSMS). 12/2013

sich durch ihre Stabilität und Robustheit aus. Die Aufarbeitung mit Pferdeurin wurde mittels Festphasenextraktion durchgeführt. Eine reproduzierbare Quantifizierung von 0.05 bis 100 ng/mL konnte mit dem LC-MS-MS System sehr einfach erzielt werden. Drei Quality Control samples mit verschiedenen Konzentrationen wurden gemessen und eine Standardabweichung von < 8 Prozent konnte erzielt werden. Dieses Experiment zeigt die Robustheit der Ionenquelle.

Ein Rennen gegen die Zeit Doping im Pferderennsport ist ein bekanntes und immer wiederkehrendes Thema. Glücklicherweise können analytische Techniken, wie LC-MS-MS, im Nachweis von verbotenen, unsportlichen und gefährlichen Substanzen helfen.

Kontakt Matthias Herzog Country Sales Manager, Chemical and Applied Market (CAM) Bruker Daltonics GmbH Industriestrasse 26 CH-8117 Fällanden Telefon +41 (0)44 825 91 11 matthias.herzog@bruker.com www.bruker.com

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U M W E LT

Schweizer Software ermöglicht genaues Messen von Ozon

OzoneLab gibt Gas Ozon macht vor Landesgrenzen nicht halt. Seine Messung und die Interpretation von Grenzwerten basiert auf über vierzig internationalen Ozonnormalen. Um den Einsatz des Schweizer Ozonnormals zu verbessern, entwi­ ckelte das Eidgenössische Institut für Metrologie (METAS) in Bern-Wabern mit OzoneLab eine Software, die ein automatisiertes Kalibrieren von Transfernormalen ermöglicht. Jetzt hat die Software den Sprung über die Lan­ desgrenze geschafft und steht beim Österreichischen Umweltbundesamt im Einsatz.

1

Sind die Ozonwerte im grünen Bereich? Die Konzentration von Ozon in der Atmosphäre bleibt ein wichtiges globales Thema – sowohl wissenschaftlich, als auch politisch. Eine dünne Ozonschicht in der Stratosphäre schützt das Leben auf der Erde vor schädlicher UV-Strahlung. In unteren Luftschichten ist es allerdings unerwünscht. Die Dreierbeziehung aus Sauerstoffatomen (O3) zerfällt leicht in dimeren Sauerstoff und ein reaktives Radikal. Ein Stoff, der fast jedes Material angreift – auch unsere Atemwege. Licht und Abgase – Stickoxide, Kohlenmonoxid und flüchtige organische Verbindungen (VOC) – katalysieren die Ozonbildung. Deshalb steigen im Sommer nicht nur die Temperaturen, sondern speziell bei Smog, auch die Ozonwerte. In der Daniel Schwaller arbeitet im Labor Gasanalytik bei METAS.

1

Schweiz überwachen mobile und ortsfeste Mess-Stationen Ozonkonzentrationen der Luft und liefern Daten für nationale, kantonale und kommunale Behörden. Der Grenzwert ist in der Luftreinhalteverordnung (LRV) auf 120  Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter Luft festgelegt [1]. Damit die gemessenen Werte auch international vergleichbar und verlässlich sind, braucht es Referenzwerte. Das METAS stellt mit seinem Ozonnormal seit 1994 die Rückführung der gemessenen Ozonwerte seiner Kunden auf das Internationale Einheitensystem (SI) sicher.

Vergleichbare Resultate dank Rückführbarkeit Messgeräte zur Quantifizierung gasförmiger Stoffe werden üblicherweise mit gravimetrisch hergestellten, zertifizierten Gasgemischen aus Druckflaschen kalibriert. Nicht so das Ozon. Aufgrund seiner Reaktivität und Instabilität muss es vor

Ort hergestellt und gemessen werden. Dazu entwickelte das National Institute of Standards and Technology (NIST, USA) 1983 eine Apparatur mit einem Ozongenerator und einer UV-Zelle: Das Standard Reference Photometer (SRP). Das frisch generierte Ozon durchströmt eine UVZelle und wird gegen einen Blindwert aus reinster Luft, so genannter Null-Luft gemessen. Je mehr Ozon in der Zelle, desto weniger Licht tritt am Ende aus. Diese standardisierten Referenz-Photometer sind Einzelanfertigungen des NIST und wurden fortlaufend nummeriert. Die ersten dreizehn Apparate waren für die USA bestimmt. Das Eidgenönissische Institut erkannte früh die Bedeutung von genauen Ozonanalysen und kaufte mit dem 14. Standard Reference Photometer (SRP 14) eines der ersten Geräte, das die USA verliess. Seit fast 20 Jahren ist dieses Primärnormal (SRP14) als nationale Basis in Betrieb und hat über 600 Transfernormale kalibriert. Als Backup-Normal

Bilder: Mit freundlicher Genehmigung von METAS

Daniel Schwaller

Karte: BAFU

μg/m 3 150 120 90

An zahlreichen Standorten wird in der Schweiz Ozon gemessen und täglich (hier vom 16.8.2013) in einer Karte dargestellt.

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Das SRP 14 dient dem METAS seit 1994 als Ozonnormal. Im Ozon­ gerator (rechts unten) wird das stechend riechende Gas (griechisch « οζειν » [ozein] «riechen») hergestellt.

12/2013

Zusätzliche Temperaturfühler wurden am SRP 18 bereits vor Jahren montiert. Um diese und an­ dere Sensoren steuern zu können, musste eine neue Software entwickelt werden: OzoneLab.

dient das zwei Jahre jüngere SRP 18. Nebst diesen beiden Geräten stehen weltweit über 40 Standard Reference Photometer in über 20 Ländern. Sie alle bilden das Ozonnormal und werden in Schlüsselvergleichen periodisch miteinander verglichen.

Statische Softwarelösung des NIST Das METAS kalibriert die Transfernormale der Kunden direkt mit dem Primärnormal. Die mitgelieferte Software, die ursprünglich in der Programmiersprache C geschrieben und später in Visual Basic umprogrammiert wurde, steuerte das Primärnormal. Sie ermöglichte keine weitere Automatisierung der Kalibrierung von Transfernormalen oder den Einbau von wesentlichen Zusatzfunktionen. Die eingeschränkte Flexibilität bedeutete für die Schweizer, dass auch Hardware-Updates, die sich mit dem Technologiefortschritt aufdrängten, nur schleppend umgesetzt wurden. Zudem sind die Anwender der SRP bei einem Defekt auf Hilfe der NISTSpezialisten angewiesen. Sind sie ausgelastet, steht das Primärnormal still.

Technologische Selbstständigkeit des METAS Die Abhängigkeit vom NIST und die Notwendigkeit zu mehr technologischer Autonomie, motivierte das METAS, eine eigene Weiterentwicklung zu lancieren. Man tüftelte mit in- und externem Know12/2013

how: Die Software-Struktur musste zukünftige Entwicklungen antizipieren, die Steuerung von Zusatz-Kom­ponenten der SRP gestatten, aber gleichzeitig die Rückwärts­kompatibi­lität gewährleisten. Eine erste Version von OzoneLab auf der Basis von Labview benutzte das Institut 2004 zur Steuerung des SRP 18. Darauf folgend präsentierte das METAS 2005 erstmals seine Software an einem Workshop im Inter­nationalen Büro für Mass und Gewicht (BIPM). Dort war das erste Echo der an der Pilot-Studie teilnehmenden Spezialisten des «Comittée consultative pour la quantité de matière» (CCQMP28) positiv. Messvergleiche in den folgenden Jahren bestätigten das zuverlässige Funktionieren der neu entwickelten Software-Anwendung und HardwareAnpassung. Was kann die Weiterentwicklung von «OzoneLab», ausser zwei SRP gleichzeitig steuern? Die Labview-Applikation deckt alle Möglichkeiten der Originalsoftware ab und erlaubt zusätzlich die Ansteuerung des umgebauten SRP 18. Dank der modularen Programmiertechnik konnten Hardware-Anpassungen mühelos in der Software berücksichtigt werden. Eine Datenbank speichert alle Einstellungen, Berechnungsparameter, Kalibrierungen und Messungen. Wiederholungen mit identischen Einstellungen und eine vollständige Rückführbarkeit sind so jederzeit möglich. «Auf Knopfdruck» liefert das zusätzlich entwickelte Auswertetool eine rasche und einfache Analyse der Daten aus der Datenbank. 47

U M W E LT

Primärnormales. Ein «Zeitstempel» garantiert, dass nach Abschluss der Kalibrierung die Daten des Transfernormals und SRP zur automatisierten Auswertung zusammengeführt werden.

Modernisierung der Hardware des SRP 18 OzoneLab ermöglicht die modulare Weiter­ entwicklung der SRP, während OTS12O3 bis zu drei Transfernormale gleichzeitig kalib­ riert und eine rasche Auswertung der Daten sicherstellt.

Software für Transfer­normale: OTS12O3 Während OzoneLab das eigentliche SRP steuert, kommt bei der Weitergabe zu Transfernormalen ein zweites Programm zum Einsatz: OTS12O3. Das Open-Source-Programm erfasst bei einer Kalibrierung mit einem SRP die Daten von bis zu drei Transfernormalen gleichzeitig. Der Testsequenzer ist ein Werkzeug zum definierten, sequenziellen Abarbeiten von Test- und Messschritten. Fast immer werden die Daten der Transfernormale über eine Schnittstelle ausgelesen. Wo dies nicht möglich ist, können analoge Signale übernommen werden. Aus einer Datenbank werden pro Prüfling die notwendigen Einstellungen für die Schnittstellenkonfiguration und das Abfrageintervall übernommen. Die Erfassung der Daten richtet sich nach den verschiedenen Konzentrationsstufen des Ozon liefernden

Die meisten der weltweit eingesetzten SRP wurden über die Jahre nachgerüstet und verbessert. Im Rahmen eines dieser Upgrades nahm 2007 ein NIST-Spezialist die Änderungen im METAS in Bern-Wabern vor. Um die Arbeiten für den NISTTechniker effizient zu gestalten und Kosten zu reduzieren, brachten die Kollegen der Eidgenössischen Materialprüfungsund Forschungsanstalt (Empa) und des Umweltbundesamt Österreich ihre SRP ins Institut nach Bern-Wabern. Und während der NIST-Techniker obsolet gewordene Bauteile mit neuen ersetzte, überzeugten sich die Fachleute von der METAS-Software. Das führte dazu, dass erstmals ein ausländisches Amt die Software kauft. Und zwar ein kompiliertes «Stand­alone», das ohne andere Zusatzprogramme auskommt. Die Software ermöglichte die flexible Anpassung und Erweiterung von HardwareKomponenten, wie kalibrierbare Drucksensoren und Temperaturfühler. Die wesentlichen Änderungen beim Upgrade der Hardware des SRP 18 sind: • Elektronik-Box: Neue, dem Stand der Technik entsprechende, und in der

Schweiz jederzeit käufliche Komponenten wurden eingebaut. • Pneumatik-Box: Flussregelung mit Schweizer Massendurchflussreglern bietet grössere Stabilität, Sicherheit im Betrieb und erhöht die Flexibilität. • Die Lampensteuerung mit neuen Komponenten beinhaltet eine stabile Stromquelle für die UV-Lampe.

Ozonnormal: Gestern, Heute, Morgen Die Anpassungen an der Hardware wurden praktisch alle «inhouse» entwickelt. Dabei arbeitete die Elektronik- und Mechanik-Entwicklung Hand in Hand mit den Spezialisten des Gasanalytiklabors. Wenn nun die neue Software und mögliche Hardware-Verbesserungen jetzt auch beim Umweltbundesamt in Österreich für mehr Flexibilität sorgen, ist das ein Erfolg für alle Beteiligten. Quelle: Der Beitrag erschien in der Publi­ kation METinfo 2/2013, Seiten 28-30. Referenzen [1] Luftreinhalte-Verordnung vom 16. Dezember 1985 (LRV, SR 814.318.142.1). [2] Bernhard Niederhauser: Nationale Ozon-Normale stimmen immer besser überein, METinfo, Vol. 16, Nr. 1, pp. 17–20, 2009. [3] Daniel Schwaller, Bernhard Nieder­ hauser: Upgrades verbessern Ozonmessgeräte, METinfo, Vol. 14, Nr. 3, pp. 22–23, 2007. [4] Daniel Schwaller, Dieter W. Zickert: Primary Standard Optimised with METAS Software, METinfo, Vol. 11, Nr. 2, pp. 21-22, 2004. [5] J. Viallon et al. Rapport BIPM2010/07 Upgrade of the BIPM Standard Reference. Kontakt

Umgebautes SRP 18 des METAS: Lampensteuerung, Pneumatik-Box und Elektronik-Box (v.l.). An den Glasröhren (UV-Zellen) befinden sich weitere Temperaturfühler und Druck­s ensoren. Sie helfen mit, zusätzliche Parameter zu bestimmen, die in den Messwert mitein­fliessen.

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Eidgenössisches Institut für Metrologie METAS Daniel Schwaller, Labor Gasanalytik Lindenweg 50 CH-3003 Bern-Wabern Telefon +41 (0)58 387 03 90 daniel.schwaller@metas.ch, www.metas.ch

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THE FUTURE IS NOW

SEPARATED FROM THE PAST.

Imagine a lab where all analytical scientists can acquire high-quality mass spectral data. On their own. Within their existing workflows. Across every sample. Without training. A lab where uncertainty about compounds is replaced by fast, efficient confirmation and the confidence that comes with crossing the LC/MS divide like never before. Now imagine all this happening at the push of a button. This goes far beyond the power of mass detection. This is the ACQUITY QDa™ Detector from Waters. SEPARATING BEYOND QUESTION.™ Visit waters.com/separate

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V E R A N S TA LT U N G E N

Technology Briefing zur Oberflächenanalytik am Empa

Materialien ins Gesicht schauen zu wissen, ob sie aus dem gewünschten Material bestehen, für Implantate etwa aus Chromnickelstahl oder Titan, oder ob es darauf unerwünschte Verunreinigungen gibt. Oberflächenanalysen mit aufwändigen Apparaturen, von denen die wichtigsten an der Tagung vorgestellt wurden, zeigen dies.

Bild: Empa

Grenzflächen mit Schadenpotenzial

Antonia Neels vom CSEM stellte verschiede­ ne Methoden der Röntgenbeugungsanalytik für moderne Beschichtungsmethoden vor.

Materialanalytik ist ein breites Feld mit unterschiedlichsten Methoden. Zu entscheiden, welche für ein Problem am sinnvollsten ist, ist selbst für Fachleute oft schwierig. Hilfe dazu bot die Tagung «Materialanalytik an dünnen Schichten, Oberflächen und Grenzflächen» am 29. Oktober an der Empa-Akademie in Dübendorf. Dünne Schichten, Oberflächen, Grenzflächen: Damit werden wir tagtäglich konfrontiert, auch ohne uns darüber bewusst zu sein. «Oberflächen sind das Gesicht der Materialien», so Jörg Patscheider, Empa-Dünnschichtspezialist. «Wenn wir uns mit Materialien befassen, müssen wir uns mit deren Oberflächen auseinandersetzen. Denn was der Körper beispielsweise von einem Implantat sieht, ist nur die Oberfläche.» Und diese entscheidet, ob der Körper das Implantat akzeptiert, oder ob er es abstösst. Daher müssen die Eigenschaften dieser Oberflächen genau bekannt sein. Es ist wichtig 50

Auch Grenzflächen sind entscheidend. Ob eine Beschichtung haftet oder nicht, entscheidet die Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundmaterial. Abplatzende Beschichtungen können verheerend sein, wie Empa-Forscher Roland Hauert anhand einiger Schadenfällen anschaulich aufzeigte. So lösten sich etwa superharte Schichten – auf Bohrern oder in Motoren sehr bewährt – teils erst nach Jahren von bereits implantierten künstlichen Hüftgelenken. Ursache ist eine bestimmte Art von Korrosion der haftvermittelnden Grenzschicht, ausgelöst von aggressiven Körperflüssigkeiten. Oft sind Grenz- und Oberflächenprobleme auch für den Stillstand ganzer Produktionsstrassen verantwortlich, weiss Hauert, – ein Schaden, der schnell hohe Haftungsund Stillstandkosten verursacht.

Jede Methode hat ihre individuellen Besonderheiten Phillip Willmott, Forscher am Paul Scherrer Institut (PSI), stellte die «Swiss Light Source» (SLS) vor, eine der Grossanlagen am PSI. Sie macht Visualisierungen der verborgenen Eigenschaften von Materialien möglich. Dies geschieht mittels Synchrotronstrahlung, einem sehr intensiven, für das menschliche Auge unsichtbaren Licht. Die damit erreichten Resultate sind sehr zuverlässig und können mit anderen Methoden meist nicht erreicht werden. Giorgio Travaglini, Leiter Technologietransfer

am PSI, betonte, dass die SLS «nicht nur ein Spielzeug für die Physiker ist, sondern auch anderen Anwendern zur Verfügung steht.» Antonia Neels, Leiterin Analytik am «Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique» (CSEM), stellte Analysemethoden mittels Röntgenbeugung und Mikroskopie vor und wie sie vor allem für die Entwicklung moderner Beschichtungsmethoden eingesetzt werden können. Sie fasste ihre Arbeit so zusammen: «Das Ziel ist, die Prozesse zu verstehen.» Angesprochen vom «Technology Briefing» an der Empa waren vor allem Fachleute aus Industrieunternehmen, denen diese Veranstaltung eine Übersicht über die in der Schweiz auf engstem Raum vorhandene breite Palette an Analysekompetenzen und -instrumenten bot. Vorgestellt wurden die Möglichkeiten, die an der Empa, am PSI und am CSEM vorhandenen sind. Dabei wurde sehr detailliert auf die Vorund Nachteile der jeweiligen Analyse­ methoden eingegangen, auch bei den Fragen der Teilnehmenden und in den anschliessenden Diskussionen. Jürgen Ramm von der Oerlikon Balzers AG gratulierte den Organisatoren zur Idee einer solchen Veranstaltung: «Es ist nicht möglich, Schichtentwicklung zu machen, ohne eine gute Analytik.» Diese Veranstaltung bot einen umfangreichen Überblick über verfügbare Methoden, um genau diesen Wünschen aus der Industrie nachzukommen. Quelle: Empa

Kontakt Empa, Rémy Nideröst Ueberlandstrasse 129 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)44 823 45 98 remigius.nideroest@empa.ch www.empa.ch

12/2013

V E R A N S TA LT U N G E N

Vorschau «aqua pro gaz»

Für Wasser- und Gasfachleute

Bild: aqua pro gaz

Bereits zum siebten Mal wird die Fachmesse «aqua pro gaz» vom 5. bis 7. Februar 2014 im Ausstellungszentrum Espace Gruyère in Bulle, ihre Pforten öffnen. Dieser in der Schweiz einzigartige Anlass im Bereich Trinkwasser, Abwasser und Gas findet alle zwei Jahre statt und ist zu einem Treffpunkt für Wasser- und Gasfachleute geworden. Vertreten ist eine Mehrheit der Marktführer der Wasser- und Gasbranche in der Schweiz. Laut Veranstalter werden über 100 Aussteller – davon 60 Prozent aus der Deutschschweiz, und 40 Prozent aus der Romandie – sowie rund 4000 Besucher erwartet. Die Ausstellungsfläche wurde um 1200 qm auf 7000 qm erweitert.

Die schnelle Alternative zur CSB-Bestimmung!

Du den Höhepunkten der Ausgabe 2014 gehört die Erlebnisausstellung «Aqua-expo» des Schweizerischen Vereins des Gas- und Wasserfaches SVGW. Sie zeigt wie unsere Wasserversorgung funktioniert und wie wir das Trinkwasser beanspruchen. Kontakt Espace Gruyère SA Rue de Vevey 136 – 144 Case Postale 460 CH-1630 Bulle 1 Telefon +41 (0)26 919 86 50 www.espace-gruyere.ch www.aqua-pro-gaz.ch

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V E R A N S TA LT U N G E N

Veranstaltungen MÄRZ 2014

FEBRUAR 2014 04. – 06.02.

Grundlagen zur Auswahl, Synthese und Auslegung thermischer Trennprozesse Ort: Oldenburg (D) Veranstalter: Forschungs-Gesellschaft VerfahrensTechnik e.V. Theodor-Heuss-Allee 25, DE-60486 Frankfurt a. M. Telefon +49 (0)69 7564 118 gvt-hochschulkurse@gvt.org, ww.gvt.org

10. – 14.02.

Ausbildung zum zertifizierten PROFIBUS DP und PA-Ingenieur Ort: Reinach Veranstalter: Endress+Hauser Messtechnik GmbH Colmarer Strasse 6, DE-79576 Weil am Rhein Telefon +41 (0)61 715 75 75 info@ch.endress.com www.ch.endress.com

11./12.02.

Fachseminar Strahlenschutz Ort: Weil am Rhein (D) Veranstalter: Endress+Hauser Messtechnik GmbH Colmarer Strasse 6, DE-79576 Weil am Rhein Telefon +41 (0)61 715 75 75 info@ch.endress.com www.ch.endress.com

13.02.

18.02.

19. – 21.02.

24./25.02.

26.02.

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2. Trennwandkolonnen Symposium Ort: Hamburg (D) Veranstalter: Forschungs-Gesellschaft VerfahrensTechnik e.V. Theodor-Heuss-Allee 25, DE-60486 Frankfurt a. M. Telefon +49 (0)69 7564 118 gvt-hochschulkurse@gvt.org, www.gvt.org GMP Basistraining in der Schweiz Ort: Olten Veranstalter: PMC-Support in Kooperation mit PTS Training Service Winkelweg 3, CH-5034 Suhr Telefon +41 (0)44 450 19 20 info@pmc-support.ch www.pmc-support.ch Kristallisation und Fällung Ort: Karlsruhe (D) Veranstalter: Forschungs-Gesellschaft VerfahrensTechnik e.V. Theodor-Heuss-Allee 25, DE-60486 Frankfurt a. M. Telefon +49 (0)69 7564 118 gvt-hochschulkurse@gvt.org, www.gvt.org Vom Schüttgut zum Silo Ort: Braunschweig (D) Veranstalter: Forschungs-Gesellschaft VerfahrensTechnik e.V. Theodor-Heuss-Allee 25, DE-60486 Frankfurt a. M. Telefon +49 (0)69 7564 118 gvt-hochschulkurse@gvt.org, www.gvt.org GMP compact Ort: Olten Veranstalter: PMC-Support in Kooperation mit PTS Training Service Winkelweg 3, CH-5034 Suhr Telefon +41 (0)44 450 19 20 info@pmc-support.ch www.pmc-support.ch

05.03.

Gute Laborpraxis in der Sensorik Ort: Wädenswil Veranstalter: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften Gertrudstrasse 15, CH-8401 Winterthur Telefon +41 (0)58 934 59 80 weiterbildung.lsfm@zhaw.ch, www.zhaw.ch

06./07.03.

Rollen in der Sensorik Ort: Wädenswil Veranstalter: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften Gertrudstrasse 15, CH-8401 Winterthur Telefon +41 (0)58 934 59 80 weiterbildung.lsfm@zhaw.ch, www.zhaw.ch

11.-14.03.

Partikelmesstechnik Ort: Goslar (D) Veranstalter: Forschungs-Gesellschaft VerfahrensTechnik e.V. Theodor-Heuss-Allee 25, DE-60486 Frankfurt a. M. Telefon +49 (0)5323 72 2309 tower@mvt.tu-clausthal.de www.gvt.org/Partikelmesstechnik

12. – 14.03.

Emulgiertechnik Ort: Karlsruhe (D) Veranstalter: Forschungs-Gesellschaft VerfahrensTechnik e.V. Theodor-Heuss-Allee 25, DE-60486 Frankfurt a. M. Telefon +49 (0)721 608 42196 lvt-hsk@blt.kit.edu, www.lvt.blt.kit.edu/hsk

13. – 14.03.

Service-Praxisseminar Füllstand-/ Druckmessung Ort: Weil am Rhein (D) Veranstalter: Endress+Hauser Messtechnik GmbH Colmarer Strasse 6, DE-79576 Weil am Rhein Telefon +41 (0)61 715 75 75 info@ch.endress.com, www.ch.endress.com

13.03.

HILIC-Polare Verbindungen erfolgreich trennen Ort: Koblenz (D) Veranstalter: Novia GmbH Industriepark Höchst, Geb. B 845, DE-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 120 20 klaudia.goeres@novia.de, www.novia.de

19./20.03.

HPLC-Fortgeschrittenenkurs Ort: Ulm (D) Veranstalter: Novia GmbH Industriepark Höchst, Geb. B 845, DE-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 120 20 klaudia.goeres@novia.de, www.novia.de

26.03.

Grundlagen und Probenvorbereitung bei der FTIR-Spektroskopie Ort: Biel-Benken Veranstalter: Portmann Instruments Gewerbestrasse 18, CH-4105 Biel-Benken Telefon +41 (0)61 726 65 55 info@portmann-instruments.ch www.portmann-instruments.ch

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PRODUKTE

Neue Dosierpumpe von KNF

Das Dosieren von höchst aggressiven und korrosiven Flüssigkeiten in Labors wird noch einfacher und sicherer. Die neue Dosierpumpe Simdos 02 FT (full Teflon) von KNF Neuberger AG arbeitet intuitiv, trockenlaufsicher, exakt und benötigt dabei nur wenig Platz. Die Dosierpumpe ist zum Fördern von aggressiven Chemikalien konzipiert. Sie ist seit Oktober 2013 auf dem Markt und in ihrer Art eine absolute

Schweizneuheit. Für ihre ganz besonders heikle Aufgabe ist die Hightechpumpe mit einem Kopf aus PTFE, einer PTFE-beschichteten Membrane und chemisch beständigen FFKM-Kalrez-Ventilen bestens gerüstet. Optional ist auch ein Chemraz-Ventilkit erhältlich, das die Simdos 02 FT sogar gegen hochkonzentrierte Säuren wie Nitrit, Schwefel, Hydrochlorid und gegen Lösungsmittel wie TFH, DMF, DMSO und MEK beständig macht. Der Pumpenkopf, auch als PP- oder PVDF-Ausführung erhältlich, ist ausserhalb des spritzwassergeschützten IP-65-Gehäuses angebracht, was die Sicherheit signifikant erhöht. Die Pumpe fördert Flüssigkeiten von 30 µl bis 20 ml/min und dosiert Volumen von 30 µl bis zu 999  ml. Trockenlaufsicher und selbstansaugend bis zu 2 m, arbeitet das Gerät gegen Drücke bis 6 bar und fördert selbst zähflüssige Medien bis 150 Centistokes. Nach der Kalibrierung liegt die Wiederholgenauigkeit bei ausgezeichneten +/-1 Prozent (Nominalwert).

Exzellente Stabilität und höchste Zuverlässigkeit in allen Prozessen sind weitere Argumente, die für das neuste Mitglied der bewährten Simdos-Familie sprechen. Die Simdos 02 FT ist – ebenso wie die gesamte Produktlinie – in der Schweiz exklusiv bei KNF Neuberger erhältlich. Pumpen-Merkmale • PTFE-Kopf / FFKM-Kalrez für aggressive und korrosive Flüssigkeiten • Einfachste, selbsterklärende Bedienung über Dreh-Druck-Knopf • Schnelle und einfache Kalibrierung • Pausenfunktion ohne Datenverlust • Einstellbare Fördereigenschaften • Spritzwassergeschütztes Design für höchste Sicherheit • Minimaler Platzbedarf Zubehör und Ausführungsversionen Die Förderparameter können softwareunterstützt auf Knopfdruck

verschiedensten Viskositäten angepasst werden. Dank ihres schlanken Designs und ihrer kleinen Standfläche beansprucht die neue Dosierpumpe mit 140 x 87 x 130 mm äusserst wenig des meist knapp bemessenen Laborplatzes. Äusserst nützlich ist das Zubehör, das optional erhältlich ist: Fussschalter, Filter sowie Befestigungsplatte. S-Version: • Manueller Betrieb RC-Version • Manueller Betrieb • Analog-Ansteuerung: 0-5 V, 0-10 V, 0.20 mA, 4-20 mA RC Plus-Version: • Entspricht der RC-Version, zusätzlich aber mit RS 232 KNF Neuberger AG Pumpen und Systeme Stockenstrasse 6 CH-8362 Balterswil Telefon +41 (0)71 973 99 30 knf@knf.ch, www.knf.ch

Effizientes Werkzeug für das Polymer-Screening Asynt Ltd. ist ein führender Anbieter von kostengünstigen Produkten, Verbrauchsmaterialien und Dienstleistungen für Chemiker in Industrie und Wissenschaft. Mit einem eigenen Team von ausgebildeten Chemikern kann sich Asynt auf fundiertes Anwendungswissen stützen, um einen hochwertigen Kundendienst für seine DrySyn Heizblöcke, kontrollierten Labor­ reaktoren, Synthesewerkzeuge, Verdampfer, Umwälzpumpen, Temperaturregelsysteme, Vakuumpumpen und Laborsicherheitsausrüstung zu gewährleisten. Vortex-ÜberkopfRührsysteme dieses Unternehmens haben der Firma Parogle Technologies (Liverpool, GB) geholfen, ihre Effizienz bei der Synthetisierung neuartiger dendritischer Vinylpolymere anhand von lösungsoder emulsionsfreien radikalen Polymerisationsreaktionen zu verbessern. Parogle Technologies, vormals Hydra Polymers Ltd., wurde 2007 als Ableger der Unilever plc gegründet und bietet mit dendritischer Vinylpolymer-Technologie erzeugte Produkte wie Methacryl-, Styrol- und Polyurethansysteme an.

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Das Unternehmen nutzt die Struktur und neuartige 3D-Form ihrer Polymere, um Produkte mit überlegenen Eigenschaften für unterschiedlichste Anwendungen – von Lacken und Schmierstoffen bis hin zu Pharmazeutika und Kosmetika – anzubieten. Dr. Roz Baudry, Senior R&D Chemist bei Parogle, bemerkte hierzu: «Ein Magnetrührer ist geeignet, wenn organische Moleküle herzustellen sind. Die meisten unserer Polymerlösungen sind jedoch zu viskos und erfordern die Verwendung eines Überkopf-Rührsystems.» Sie fügte an: «Wir prüften eine Reihe von handelsüblichen gerührten Multipositions-Reaktionssystemen und haben uns dann für Asynt Vortex entschieden, da es einen kraftvollen Überkopfrührer aufweist und keine exotischen Glasgegenstände erfordert. Unsere Vortex-Systeme werden zum Synthetisieren von verzweigten, gepfropften oder linearen Polymeren in Batch- oder Semi-Batch-Verfahren eingesetzt. Sie haben sich als sehr effiziente Tools zum Synthetisieren von Verbindungen für Poly-

mer-Screening erwiesen. Es gefällt uns besonders, dass sich das Vortex-System sehr einfach einrichten und verwenden lässt. Zudem hat es sich unter der starken Auslastung als sehr robust erwiesen.» Das Asynt Vortex-Überkopf-Rührsystem ermöglicht das gleichzeitige Rühren dreier Reaktionen mithilfe eines einzigen Überkopfrührers und das Erhitzen auf Temperaturen bis zu 200 ºC. Die Fähigkeit, mehrere Reaktionen parallel durchzuführen, sorgt für mehr Effizienz.

Das kompakte System rührt selbst viskoseste Lösungen und kann auf jeden Heizplattenrührer gestellt werden, um eine Erwärmung während der Reaktionen zu ermöglichen. Asynt Ltd. Unit 29 Hall Barn Road Industrial Estate Isleham, Cambridgeshire CB7 5RJ Telefon +44 (0)1638 781709 sales@asynt.com, www.asynt.com

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PRODUKTE

Hochauflösendes GC TOF Massenspektrometer

Jeol bietet weltweit elektronenoptische und analytische Systeme zur Forschung und Entwicklung in den Bereichen Werkstoffforschung, Nanotechnologie, Medizin, Biologie und Biotechnologie an. Das Unternehmen entwickelt und fertigt unterschiedliche Systeme zur mikroskopischen Abbildung von Oberflächen und inneren Strukturen der Materie sowie Systeme zur Analyse der chemischen Zusammensetzung im Mikro- und Nano-Bereich.

Mit dem AccuTOF GCv 4G präsentiert das Unternehmen ein hochauflösendes GC TOF Massenspektrometer. Es nutzt einen Time-ofFlight Analyzer, der es ermöglicht, sehr leicht ein hochaufgelöstes präzises Massenspektrum mit voller Massenbereichssensibilität zu messen. Dank des AccuTOF Timeof-Flight Analyzers werden darüber hinaus schnelle Spektralerfassungsraten und eine weite dynamische Bandbreite erreicht. Das AccuTOF GCv 4G ist daher sehr gut dafür geeignet, komplexe Gemische aus vollkommen unbekannten Substanzen zu analysieren – selbst in niedriger Konzentration. Neue softwarebasierte Automatisierungsfunktionen vereinfachen das Arbeiten und die Datenverwaltung. Eine weitere Neuheit ist die optional verfügbare EI/FI/FD Kombinations-Ionenquelle. Diese steigert nicht nur die Probendurchsatzleistung, sondern vereinfacht auch das Arbeiten und verlängert die

FINK Ritmo-030- kühl- und heizbar Bei dieser Dosierpumpe wird der Pumpenkopf elektrisch, mittels Thermostat oder elektrisch beheizbarer Heizmanschette beheizt.

ALMATEC Biocor Druckluft-Membranpumpen EHEDG Pumpen für den Sterilbereich in der Pharma-, Bio- und Lebensmittelindustrie

ibW Behälterrührwerke Seitenrührwerke Stativrührwerke Fassrührwerke Dispergiermaschinen Leitstrahlmischer etc.

ALMATECHNIK AG Heugässli 3 Postfach CH-4314 Zeiningen

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Telefon +41 61 853 09 09 Telefax +41 61 853 09 08 info@almatechnik.ch www.almatechnik.ch

Spezifikationen Gerätetyp

TOF-Massenspektrometer

Massengenauigkeit

1.5mDa oder 4 ppm (r.m.s.)

Auflösungsvermögen

R ≥ 8000 (m/z 617)

Empfindlichkeit

S/N ≥ 100 (OFN 1pg)

Scan-Geschwindigkeit

Bis zu 50 Spektren/sec

Massenbereich

m/z 4 ~ 5000

Ionisationsquellen

EI (+/-), CI (+/-), FI, FD, DEI (+/-), DCI (+/-), LIFDI

Laufzeit. Die grosse Variabilität der verfügbaren Ionenquellen sowie der grosse Massenbereich kombiniert hoher Auflösung machen es zu einem unschlagbaren Tool für Anwendungen in den Bereichen Lebensmittelsicherheit, Duftstoffen, Petrochemie, Polymere, Umwelt-, und Materialwissenschaften. Im Gehäuse sind alle erforderlichen Spektrometerkomponenten, einschliesslich der Pumpen, auf einer kompakten Benchtop-Grundfläche integriert. Dieses Design spart nicht nur Platz, sondern trägt auch dazu bei, dass Temperatursensible Bauteile, wie zum Beispiel die Flugröhre, unter kontrollierten

Bedingungen bleiben. Die allgemeine Gerätestabilität und Wiederholbarkeit der Experimente werden verbessert. Zudem ist das Gerät dafür konzipiert 99 Prozent der Trägergasionen zu beseitigen bevor sie in die Flugröhre einströmen. Da der Grossteil der Trägergasionen den Detektor nie erreicht, wird die Lebenszeit der MCP erheblich verlängert. Jeol (Germany) GmbH Oskar-v.-Miller-Strasse 1A DE-85386 Eching Telefon +49 (0)8165 77 371 info@jeol.de www.jeol.de

Slow Release Technologie von Kühner Die Kühner AG bietet neben ihrem Schüttlerprogramm die Anwendungstechnologie FeedBeads (Glukosedisks) zur Optimierung von Screeningprozessen in geschüttelten Bioreaktoren an. Die Feed­ Beads bestehen aus einer Silikonmatrix, in der Glukosekristalle eingeschlossen sind. Damit lassen sich fed-batch Verfahren ohne zusätzliche Pumpen und Schläuche in handelsüblichen Schüttelkolben, Reagenzgläsern und Mikrotiter­ platten realisieren. Werden die Gamma-sterilisierten Disks in die Kulturflüssigkeit hinzugefügt, setzen sie mit einer definierten Kinetik Glukose frei, dadurch können Überflussme­chanismen (zum Beispiel Crabtree-Effekt) reduziert oder sogar verhindert werden. Durch die Verwendung dieser kleinen Glukosebehälter können Produktionsstämme in der ScreeningPhase schneller und sicherer identifiziert werden. Ein weiteres Einsatzgebiet besteht in der Synchronisierung von Vorkulturen in geschüttelten Bioreaktoren.

Die FeedBeads sind etwa 4 mm dick und in zwei Durchmessern (12 mm für Schüttelkolben und 6 mm für Mikrotiterplatten) erhältlich. Kühner AG Dinkelbergstrasse 1 CH-4127 Birsfelden Telefon +41 (0)61 319 93 93 office@kuhner.com www.kuhner.com

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LABORAPPARATE

Wir vertreten:

Maximale Transparenz bei minimalem Aufwand

Mit der Entwicklung des neuen Advanced Diagnostic Gateway (ADG) konnte jetzt eine bisher bestehende Lücke in der Feldbusüberwachung geschlossen werden. Es ist sinnvoll, auch den Leittechnikschrank und die Umgebungsbedingungen engmaschig zu überwachen, um die maximale Verfügbarkeit von Anlagen sicherzustellen. Bei mit Feldbus ausgestatteten Prozessleitsystemen, befinden sich aber im Schaltschrank lediglich die Busanschlüsse und die Stromversorgung. Signal-Ein- und -Ausgänge sind nicht vorhanden. Das neuartige Gateway von Pepperl+Fuchs verfügt nun erstmals über binäre Eingänge, die auch als Impulszähler oder zur Frequenzmessung verwendet werden können. Darüber

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hinaus sind analoge Sensoren anschliessbar. Integriert sind ein Luftfeuchtigkeitssensor und zwei Leistungsrelais zur Steuerung von Klimageräten. Sie sind flexibel für die Überwachung des Schaltschrankes und seiner Umgebung einsetzbar. Das ADG bietet neben der Integration über Ethernet und einen Feldbusdiagnoseserver auch Foundation Fieldbus H1. Hierbei agiert das Gateway als FF-H1 Node und kommuniziert die Daten von bis zu 16 Diagnosemodulen / 64 Segmenten über eine Feldbusadresse. Der Anwender hat die Wahl der Integration über Device Description (DD) oder FDT/DTM Technologie. Neben Statusmeldungen nach NE 107 können Details inklusive des Expertensystemberichts direkt angezeigt werden. Auch der Commissioning Wizard, eine Funktion zur automatisierten Überprüfung aller Segmentmessungen und -parameter, kann über FF-H1 bedient werden. Für das Oszilloskop sowie umfangreiche Historienmessungen, deren Datenvolumen zu gross ist, kann parallel Ethernet verwendet werden, welches die Software automatisch sucht und findet. Unmittelbar nach der Installation – zu

Hettich Zentrifugen Eine andere Dimension Die Rotina 420/420R ungekühlt oder gekühlt

Elektron Technology Woodland Road, Torquay, Devon TQ2 7AY, Grossbritannien Telefon +44 (0)1803 4077 00 connectivity@elektrontechnology.com www.arcolectric.co.uk

einem Zeitpunkt zu dem die Leittechnik noch nicht zur Verfügung steht – ist eine Überprüfung der Feldbusphysik sinnvoll. Hierfür wird die spezielle FF-H1 Kommunikation über Ethernet genutzt, die mit einem Laptop direkt am Gateway eingerichtet werden kann. Danach können die Segmentqualität und die Kommunikation zu allen angeschlossenen Instrumenten überprüft werden. Alle Einstellungen sind später über FF-H1 in die Leittechnik übertragbar. Für während der Inbetriebnahme erzeugte Reports steht eine Import/ Export Funktion zur Verfügung. Komplettiert wird das ADG durch neue, intelligente Diagnose-Features wie: progressiven Kurzschlussschutz, Blitzschutz mit Selbstüberwachung und Leckage­ sensoren, die kleinste Änderungen der Feuchtigkeit melden. Alle neuen Komponenten sind für Foundation Fieldbus H1 geeignet. Pepperl+Fuchs AG Sägeweg 7 CH-2557 Studen Telefon +41 (0)32 374 7680 triedweg@ch.pepperl-fuchs.com www.pepperl-fuchs.ch

Produkte

staub- und spritzwassergeschützten Abdeckungen integrieren. Die Besiedlung mit Bakterien wird hierdurch um bis zu 99,9 Prozent gesenkt - ohne dass die Effektivität für die erwartete Lebensdauer des Bauelements abnimmt. Dies bietet Geräteherstellen ein ausschlaggebendes Alleinstellungsmerkmal in den Branchen Labortechnik, Gesundheitsversorgung und Lebensmittelverarbeitung. «Schalter und

Betätigungselemente sind häufig der erste Kontaktpunkt für Benutzer bei ihrer Interaktion mit einem Produkt, was diese stark frequentierten Bereiche zu einem wichtigen Ziel im Kampf gegen mikrobielle Kontamination macht», erläuterte John McVeigh, Product Manager bei Arcolectric. «Die Integration von BioCotes innovativer Technologie in unsere Bauelemente bedeutet einen wesentlichen Schritt vorwärts, indem unsere Kunden zum Vorteil der Endnutzer eine eindeutige Verbesserung anbieten, ohne Beeinträchtigung von Design oder Herstellung.»

Kundendienst

Arcolectric, eine Connectivity-Marke des Unternehmens Elektron Technology, ist mit BioCote Ltd eine Partnerschaft eingegangen und bietet ein Sortiment von Schaltern und Abdeckungen aus Kunststoff mit in den Spritzgussvorgang integrierter, antibakterieller BioCote-Technologie an. Sie sorgt für den Schutz gegen ein breites Spektrum von Mikroorganismen wie Bakterien, Schimmel und Pilze. Kürzlich veröffentlichte, viel beachtete Berichte über Antibiotika-Resistenz haben den dringenden Bedarf an robusten Strategien in der Prävention von Infektionen unterstrichen, mit denen sich Antibiotika-resistente Organismen eliminieren lassen, bevor es zu einer Erkrankung kommt. Arcolectric kann die Silberionen-Technologie von BioCote in alle seine Produktreihen ein- und zweipoliger Kippschalter und Drucktaster sowie in die

– Hettich Zentrifugen – Memmert Schränke und Bäder – Helmer Blutbeutelauftausysteme

Beratung

Antimikrobieller Schutz für Schalter

Die kompakten Tischzentrifugen sind sowohl für einen hohen Probendurchsatz als auch für grosse Probenvolumina konzipiert. Mit einer max. Kapazität von 4 x 600 ml, 140 Blutabnahmegefässen oder 16 Mikrotiterplatten eignen sie sich ideal für den Einsatz in der Klinischen Chemie, der Biotechnologie und den Forschungseinrichtungen der Life Sciences. Mit viel Komfort erleichtert die hochentwickelte C-Steuerung die tägliche Laborroutine. 98 Programmspeicherplätze stehen zur Verfügung.

Hettich AG Seestrasse 204a CH-8806 Bäch Telefon 044 786 80 20 Telefax 044 786 80 21 E-Mail: mail@hettich.ch www.hettich.ch Succursale Suisse Romande CH-1357 Lignerolle Téléphone 079 213 32 5 5 80 Téléfax 024 441 92 27

PRODUKTE

Dampfstrahlpumpe für mehr Produktivität

Behältersortiment mit grossem Zuwachs

Das Prinzip der Strahlpumpe basiert auf der Bernoullischen Glei-

Behälter aus Kunststoff in Form von Flaschen oder Dosen werden im Laboralltag für viele Anwendungen eingesetzt. Sei es als Aufbewahrungsbehältnis von Proben, Langzeitlagerungsgebinde für Muster, als Vorratsbehälter von Chemikalien in flüssiger oder fester Form oder auch als Verpackung für Endprodukte. Dabei sind Behälter aus Kunststoff in vielen Fällen die richtige Wahl. Sie sind kostengünstig, zerbrechen nicht, sind dicht und hygienisch. Bei Semadeni lassen sich für fast alle Einsatzzwecke die passenden Kunststoff-Behältnisse finden. Unterschiedliche Materialien, Farben, Grössen, Halsdurchmesser und Verschluss-Systeme sind erhältlich. Das Standardsortiment wurde in diesem Jahr nochmals erweitert um die Trefferquote zu erhöhen, wie Patrick Haller, Leiter Marketing erklärt. «Es ist für uns wichtig, dass unseren Kunden eine möglichst breite Auswahl unterschiedlicher Behälter ab Lager zur Verfügung steht. Falls aber einmal der richtige Artikel nicht im Standardsortiment dabei ist, helfen wir gerne bei der Beschaffung». Informationen zu den genannten Flaschen und Dosen sowie weite-

chung und dem Venturi-Effekt. Der Strömungsquerschnitt wird durch eine Treibdüse über einen konventionellen Hubantrieb verändert. Da der statische Druck des strömenden Mediums kleiner ist als der Druck des angrenzenden Mediums, entsteht eine Saugwirkung. Durch Einsatz einer regelbaren Dampfstrahlpumpe wie der Jetomat 590 der Firma Bälz wird der Dampf verdichtet und ein Versorgungsnetz von mittlerem Druck erzeugt. Dadurch wird nicht nur das Dampfsystem an sich verbessert, es kann zugleich auch die Energieeffizienz gesteigert werden. Durch die gleichmässige und stabile Temperaturverteilung erhöht sich zudem die Produktqualität. Kurze Aufheizzeiten und ein hochstehendes Teillastverhalten steigern die Produktivität, und die Investitionskosten wie auch der Wartungsaufwand verringern sich. Der Einbau einer Dampfstrahlpumpe zahlt sich somit mehrfach aus. André Ramseyer AG Industriestrasse 32 CH-3175 Flamatt Telefon +41 (0)31 744 00 00 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

ren, praktischen Laborprodukten sind online auf dem SemadeniWebshop unter www.semadeni. com/webshop ersichtlich oder im kostenlosen Gesamtkatalog enthalten.

Semadeni AG Tägetlistrasse 35-39 CH-3072 Ostermundigen Telefon +41 (0)31 930 18 18 info@semadeni.com www.semadeni.com

Intelligenter 2-Kanal Multiparameter Controller

Als Vorschau auf die Messe aqua pro gaz in Bulle kommenden Februar stellt ProMinent AG seinen neuen Dulcometer Multiparameter Controller Dialog DACa vor. Das Gerät wurde speziell für die kontinuierliche Messung und Regelung der notwendigen Parameter bei der Wasseraufbereitung entwickelt. Mit der neuen Controller Plattform

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löst der Heidelberger Hersteller seine D1Ca/D2Ca Regler ab. Der Multiparameter Controller ist in Varianten mit einem oder zwei Kanälen erhältlich. Je Kanal können über einen mV- oder mA-Eingang die entsprechenden Sensoren angeschlossen werden. Hier besteht die Wahl aus bis zu 14 unterschiedlichen Messgrössen. Der pH Einfluss auf den Desinfektionspara­ meter Chlor wird durch Kompensationsverfahren ausgeglichen. Das Mess- und Regelgerät kann mit analogen, oder, verbunden via CANopen Sensor/Aktor Bus, mit digitalen Sensoren und Aktoren kommunizieren. Es schliesst auf intelligente Weise den Regelkreis zwischen ProMinent Dulcotest Sensoren und ProMinent Dosierpumpen. Es stehen zwei unabhängige 2-seitige Regler zur Verfügung. Die Re-

gelparameter lassen sich über eine Zeitschaltuhr oder über Steuereingänge umschalten. Der Sollwert kann auch über einen Analogeingang fernbedient eingestellt werden. Veränderlicher Prozessdurchfluss wird von beiden Reglern als Störgrösse verarbeitet. Zur Kommunikation mit der Leitebene stehen Profibus-DP V1, Modbus und OPC zur Verfügung. Smart Phones oder Tablet PCs können mit dem Controller über WLAN und dem eingebauten Web Server kommunizieren. Dank der flexiblen Anwendbarkeit sind die Einsatzbereiche sehr breit gefächert: Beispielsweise in der Trink- und Abwasserbehandlung, der Industrie- und Prozesswasseraufbereitung sowie die Behandlung von Schwimmbadwasser. Mess-, Kalibrierwerte und Geräteparameter werden auf eine SD-Karte ober

Micro USB Stick gespeichert. Die Geräteparameter können auf andere Controller übertragen werden. Die SD-Karte ist, ohne Öffnen des ganzen Gehäuses, leicht zugänglich. Ein Simulations- und Diagnosemenü erleichtert dem Inbetriebnehmer und Servicetechniker die Arbeit. Die Softwarefunktionen des Multiparameter Controllers lassen sich über einen Aktivierungsschlüssel (Activation Key) oder ein FirmwareUpdate nachträglich erweitern.

ProMinent Dosiertechnik AG Trockenloostrasse 85 CH-8105 Regensdorf Telefon +41 (0)44 870 61 11 www.prominent.ch info@prominent.ch

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Berghof Hoch& Nieder-DruckReaktoren mit & ohne PTFE-Lining

Hochtemperaturofen bis 2100 °C Der Hersteller von Labor- und Industrieöfen Linn High Therm präsentiert Hochtemperaturöfen für universelle Wärmebehandlungen, Graphitisieren, Sintern, Vakuumlöten zum Beispiel in der Glas- und Keramikindustrie, Nuklearindustrie, Metallindustrie, F&E. Zudem Faseroder Graphitfilz-Isolation, Vakuumdichte Ofenkammer mit Drehschieberpumpe, Roots- oder Turbomolekularpumpe bis 5 x 10 -4 mbar. Nutzraum: 4 bis 52 l, Tmax: 2100 °C, Schutzgase sind Formiergas, Stickstoff, Argon. Umfangreiche Optionen ermöglichen universellen Einsatz auch für

H2-Betrieb, Begasungs- und Abfackelungseinrichtung, Sicherheitspaket, Vakuumpumpstände, Partialdruckregelung, Kondensatfalle, Taupunktmesseinrichtung, Mehrzonen-Regelung. Heizelemente aus Graphit, Kanthal-Super, Molybdän. Gasrückkühlung, Umlaufkühler und Notwasserversorgung sowie Viskosimeter. Linn High Therm GmbH Horst Linn Heinrich-Hertz-Platz 1 DE-92275 Eschenfelden Telefon +49 (0)9665 9140 0 info@linn.de, www.linn.de

Mini-Reaktor

bis 25 ml oder bis 40 ml

Individuelle Beratung bei technischen Profilen Kubo Tech AG ist auch im Bereich der technischen Profile ein Spezialist mit langjähriger Erfahrung. Das Unternehmen ist in der Lage, Rahmenverträge mit Kapazitäten bis zu einem Jahresverbrauch in Tagesfrist zu liefern, obwohl sie aus Gründen der enormen Vielfallt an Qualitäten und Dimensionen in Querschnitt und Länge kein direktes Lager führen. Profile können in beliebigen Geometrien, mit allen gängigen Zulassungen und gemäss allen Anforderungen bezüglich Einsatzes und in Abhängigkeit des verwendeten Materials kundenspezifisch hergestellt werden.

Werkzeuge für die entsprechende Geometrie werden individuell produziert. Die Qualitäten sind sowohl für Anwendungen im Aussen- als auch im Innenbereich ausgelegt. Das Unternehmen berät auch vor Ort, um das passende Profil vorzuschlagen. Das Sortiment umfasst eine Reihe von Standard-Profilen für Industrie und Gewerbe. Das Portfolio umfasst neben einfacheren Produkten auch Hightech-Profile. Zu diesen gehören insbesondere aufblasbare Dichtungen. Diese sind in Silikon mit integrierten Silber-Ionen lieferbar. Dadurch sind sie antibakteriell, antimikrobisch und pilzhemmend. Diese Eigenschaften verbessern

die Prozesssicherheit und machen sie besonders für die Pharma-und Nahrungsmittelindustrie interessant. Aufblasbare Dichtungsprofile werden fertig konfektioniert in beliebigen Grössen und verschiedenen Ausführungen Sie sind für eine gesteuerte Druckaktivierung ausgelegt, wie sie für Halte- und Transportsysteme bei der Verarbeitung empfindlicher Güter eingesetzt wird.

BR-Reaktoren 75 ml bis 5700 ml

Kubo Tech AG Im Langhag 5 CH-8307 Effretikon Telefon +41 (0)52 354 18 45 info@kubo.ch, www.kubo.ch

Ein Multitalent der Partikelmesstechnik

Der SALD-2300 ermöglicht, Trockenpulver, Cremen, verdünnte Partikellösungen oder «Mikrobubbles» gleichermassen zu messen. Er misst Partikel in der oberen Mikrometergrösse bis zu unteren Nanometergrössen, auch als kombinierte Lösungen aus beiden Bereichen. Eine einzigartige Kombination aus einer Lichtquelle, einem

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optischen System und einer Messgleichung über den gesamten Messbereich ermöglichen diese Bandbreite. Genauigkeitsverluste durch lästige Messbereichsumschaltungen werden so vermieden. Das Messgerät arbeitet nach dem Prinzip der Laserbeugung (Mie Solution, Fraunhofer Näherung). Der Messbereich umfasst 17 nm bis 2500 µm. Die Messungen werden kontinuierlich durchgeführt und Ergebnisse liegen innerhalb einer Sekunde vor – somit lassen sich Änderungen in der Partikelgrössenverteilung in Echtzeit beobachten. Zahlreiches Zubehör erweitert die Applikationsmöglichkeiten des SALD-2300, etwa eine Nass-Dispergiereinheit (SALD-MS23) für

gering konzentrierte Partikellösungen in wässrigen sowie den meisten organischen Lösungen. Sie wird ergänzt durch eine Trockendispergiereinheit (SALD-DS5), welche die Partikelverteilung von pulverisierten Partikeln in der Luft misst. Um hochkonzentrierte Partikellösungen zu vermessen, empfiehlt sich der Kit (SALD-HC23). Der Um- und Einbau von Einheiten und Kit ist einfach.

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