Prozessanalytik

Prozessanalytik bezeichnet die Anwendung analytischer Messungen zur Beobachtung, Modellierung und Steuerung industrieller Fertigungsprozesse in Echtzeit oder nahezu Echtzeit. Ziel ist es, Prozessverständnis zu vertiefen, Produktqualität sicherzustellen und Ausschuss zu reduzieren, indem Messwerte direkt in den Herstellungsablauf integriert werden statt auf end-of-line Prüfungen zu warten.

Sie ist eng verbunden mit dem Konzept Process Analytical Technology (PAT), das Regulierungsbehörden genutzt haben, um Qualität durch Design zu erreichen. Prozessanalytik umfasst inline-, online- und at-line Messungen, die durch Sensorik, analytische Techniken und Datenverarbeitung verknüpft sind. Typische Messgrößen sind Konzentrationen, Temperatur, Druck, rheologische Eigenschaften oder Partikelgrößen.

Zu den wichtigsten Verfahren gehören spektroskopische Methoden wie NIR, Raman und IR, sowie chromatographische Analytik, Massenspektrometrie und elektrochemische Sensorik. Ergänzend kommen physikalische Messungen (Calorimetrie, Thermometrie) sowie Durchfluss- und Prozessparameter zum Einsatz. Die Datenanalyse basiert auf Chemometrie, multivariater Analyse, Signalverarbeitung und, in zunehmendem Maße, maschinellem Lernen. Digitale Modelle, digitale Zwillinge und modellbasierte Prozessführung unterstützen die Vorhersage von Produktqualität und die Optimierung von Prozessparametern.

Anwendungsfelder finden sich vor allem in der pharmazeutischen, chemischen und Lebensmittelindustrie, aber auch in Energie- und Materialprozessen. Vorteile sind geringere Stichproben, schnellere Ursachenanalyse, bessere Prozesskontrolle und Real-time Release-Möglichkeiten. Zu Herausforderungen zählen Kalibrierung, Sensorverfügbarkeit, Datenintegration, Interferenzen und regulatorische Anforderungen.