Der Einsatz von spektroskopischen Analyseverfahren zur Überwachung von kritischen Prozessschritten gewinnt in immer neuen Anwendungsbereichen der herstellenden Industrie an Bedeutung. Als zentrale Messkomponente für eine Single-Use-Inline-Sensorschnitttstelle zur UV-spektroskopischen Konzentrationsmessung von Biomolekülen benötigte das Unternehmen Sartorius eine komplexe optische Single-Use-Durchflusszelle aus Quarzglas. Bisher verfügbare Single-Use-UV-Sensorik erfüllte nicht die erwarteten Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf Totvolumen, Preis-Leistungs-Verhältnis und ökologischen Fußabdruck.
Das von Hellma entwickelte Fertigungsverfahren Quartz Cold Casting (QCC) ist dagegen aufgrund seiner hohen Flexibilität und einfachen Anpassbarkeit für solche Anwendungen geeignet. Bei der QCC-Technik wird eine siliziumhaltige Gussmasse bei Raumtemperatur in Formen gegossen, ausgehärtet und in einem thermischen Prozess zu reinem Quarzglas umgewandelt, das optische Anforderungen erfüllt. Da die Gussformen flexibel gestaltbar sind, kann die Messzelle so aufgebaut werden, dass sie besonders einfach und passgenau ist.
Vorteile der QCC-Durchflusszelle
Anhand der Machbarkeit des QCC-Verfahrens und unter Einbezug der Anforderungen, die sich aus der Prozessumgebung, relevanten Regulatorien und der geforderten Qualität ergeben, entwickelten Sartorius und Hellma gemeinsam eine Single-Use-Durchflusszelle für die simultan konzipierte Sensorschnittstelle BioPAT Spectro UV Single-Use Pipe von Sartorius. Im Vergleich zu herkömmlichen UV-Durchflusszellen bietet sie eine identische und genau bekannte optische Pfadlänge für alle Anschlussgrößen.
Mit der erreichten optischen Qualität sind auch spektroskopische statt einfacher photometrischer Verfahren für die Konzentrationsbestimmung einsetzbar. Die Durchflusszelle ist dabei monolithisch, sie besteht also nur aus einem einzigen Stück. Dadurch entfallen einige Arbeitsschritte, die bei der konventionellen Fertigung von Quarzglas-Messzellen benötigt werden würden. Die Herstellung wird somit effizienter und nachvollziehbarer.
Mit erfolgreicher Umsetzung des Kundenprojekts wurde das neue Cold-Casting-Fertigungsverfahren erfolgreich für die Herstellung kostengünstiger Single-Use-Optiken für UV-spektroskopische Analysen in der Biotechnologie eingesetzt. Die QCC-Technologie ist dabei auch für weitere Anwendungen interessant, vor allem in den Bereichen Chemie, Biotechnologie sowie Lebensmittel.
