Radar-Füllstandsmessung für effiziente Laborautomatisierung

Ein moderner Laborbetrieb muss heute nicht nur präzise, sondern auch wirtschaftlich sein. Das bedeutet: maximale Nutzungsdauer teurer Analysegeräte, möglichst wenig Stillstand und idealerweise ein 24/7-Betrieb. Doch bei vielen HPLC-Systemen (High-Performance Liquid Chromatography, Hochleistungs-Flüssigchromatographie) besteht genau hier ein Engpass: Die Kontrolle der mobilen Phasen und der Abfallbehälter erfolgt oft manuell oder mithilfe älterer Messmethoden wie Schwimmern oder Wägesystemen. Kommt es dabei zu Messfehlern, kann das schwerwiegende Folgen haben. So kann, wenn eine Vorratsflasche leerläuft, Luft in das HPLC-System gezogen werden, was nicht selten die Trennsäule austrocknet und bei manchen Säulentypen zu irreversiblen Änderungen in der Packungsstruktur, schlechterer Trennung und kürzerer Lebensdauer führt. Läuft dagegen ein Sammelbehälter über, kann dies bei organischen Lösemitteln wie Methanol oder Acetonitril sogar zu Sicherheitsrisiken führen, speziell wenn dies bei Nacht oder am Wochenende passiert.

Nicht zuletzt deshalb hatte beim Analytik-Dienstleister Quacx, wo Geräte auch nachts und am Wochenende betrieben werden, eine automatisierte und hochzuverlässige Füllstandslösung Priorität. Das Unternehmen ist spezialisiert auf Labordienstleistungen und Automatisierungslösungen und hat diese Schwachstelle gezielt adressiert – mit einem Überwachungssystem auf Basis von Radarmesstechnik des Herstellers Vega.

Intelligente Radarsensorik für kontinuierliche Prozesssicherheit

Quacx hat daher ein modulares Überwachungssystem realisiert, das auf dem Vegapuls 42 von Vega basiert. Der Sensor eignet sich durch seinen fokussierten Messstrahl (12°-Abstrahlwinkel) für beengte Einbauverhältnisse wie den schmalen Hals typischer Laborflaschen. Mit einer Messgenauigkeit von ±2 mm erkennt er auch geringe Volumenänderungen. Auf diese Weise verhindert er zuverlässig, dass Vorratsflaschen leerlaufen oder Abfallbehälter überlaufen.

Im Überwachungssystem kommen bis zu sechs Radarsensoren zur präzisen Kontrolle der Vorratsflaschen zum Einsatz, die in der Regel ein Volumen von 500 ml bis 2 l aufweisen. Zusätzlich ist jeweils ein weiterer Sensor oberhalb der 25- bis 35-l-Auffangbehälter installiert, um auch dort eine zuverlässige Füllstandsüberwachung sicherzustellen. Die einfache Integration über IO-Link ermöglicht eine einmalige Parametrierung, die sich bei Bedarf auf weitere Geräte übertragen lässt – das spart Zeit und reduziert den Aufwand bei Systemerweiterungen oder -anpassungen. Ergänzt wird das System durch eine integrierte 360°-Statusanzeige, die den Betriebszustand optisch signalisiert und auch aus größerer Entfernung sowie aus verschiedenen Blickwinkeln gut erkennbar ist.

Alle eingesetzten Sensoren erfüllen die hohen Anforderungen an Hygiene und Materialverträglichkeit: Die medienberührenden Teile bestehen aus FDA-konformen Werkstoffen und entsprechen der EU-Verordnung 1935/2004 – ein Muss für Labor- und Pharmaanwendungen.

Prozesse wie in der Pharma-Produktion

Die umgesetzte Lösung orientiert sich nicht zufällig an den Maßstäben der pharmazeutischen Industrie. Die Prozesslogik in analytischen Laboren weist zahlreiche Parallelen zu GMP-geregelten Herstellprozessen auf: Vor jedem Messdurchlauf wird eine Art „Line Clearance“ durchgeführt, bei der die HPLC-Säulen konditioniert und Systemeignungstests vorgenommen werden – ein Verfahren, das der Reinigung und Freigabe von Mehrzweckanlagen in der pharmazeutischen Produktion entspricht. Anschließend erfolgen die Einwaagen der benötigten Substanzen, entweder in Form von Ausgangsstoffen oder als Standardsubstanzen, stets präzise und nachvollziehbar.

Die eigentliche Analyse wird auf Basis schriftlich fixierter Analysevorschriften durchgeführt, während die Auswertung der Ergebnisse dokumentiert und kontrolliert wird – vergleichbar mit dem „Batch Record Review“ in der Herstellung. Abschließend erfolgt die Freigabe der Analyseergebnisse durch den Laborleiter, was funktional der Rolle der „Qualified Person“ bei der Freigabe von Arzneimitteln entspricht. Diese Nähe macht deutlich, dass auch im analytischen Umfeld die Integrität und Rückverfolgbarkeit technischer Messdaten eine entscheidende Rolle spielen – und somit auch die Sensoren so validierbar und dauerhaft stabil arbeiten müssen, als seien sie in einer Pharmaanwendung eingesetzt.

Radarvorteile für reibungslose Abläufe

Im Vergleich zu klassischen Messsystemen wie Wägetechnik bietet die Radartechnologie deutliche Vorteile: Da der Vegapuls 42 ohne bewegliche Teile auskommt, ist er vollkommen wartungsfrei und somit besonders zuverlässig im Dauerbetrieb. Eine regelmäßige Rekalibrierung ist nicht erforderlich, was eine dauerhaft präzise Messleistung gewährleistet. Auch die einfache Integration über IO-Link verschlankt den Prozessaufwand. Sie reduziert den Schulungsaufwand, da Parametrierungen automatisch übertragen und Systeme damit schnell und einfach erweitert werden können. Ergänzend bietet die integrierte LED- Statusanzeige eine klare, weithin sichtbare Rückmeldung – auch aus größerer Entfernung oder in schwer einsehbaren Laboraufbauten. Für Quacx bedeutet dies eine spürbare Steigerung der Anlagenverfügbarkeit, eine Reduktion potenzieller Ausfallursachen sowie mehr Sicherheit im Umgang mit kritischen Medien.