Zur Abbildung des Ausbildungsrahmenplans der Chemielaboranten war es – durch den Wegfall der Hochdrucksynthese aufgrund räumlicher Veränderungen – notwendig, einen alternativen Prozess in das Ausbildungsprogramm aufzunehmen. Aus der WQ „Präparative Chemie: Synthesetechnik“ wurden daher die Optionen „Schutzgassynthese“ und „Fermentation“ gewählt. Für die Fermentation wird die bestehende Anlage im Biologielabor genutzt. Die Chemielaboranten sollen in der Ausbildungseinheit den Umgang mit einem Reaktor im Labormaßstab erlernen, da später, in Abhängigkeit des Forschungsbereichs in dem sie arbeiten, chemische Umsetzungen mit Hilfe solcher Reaktoren gemacht werden können.
Die Anlagen können sowohl direkt an der Konsole, als auch PC-gestützt mittels „Baselab“, betrieben werden. Primär werden die Anlagen über Baselab gesteuert, da hierbei auch automatisch verlaufsrelevante Daten aufgezeichnet werden, die wiederum zur digitalen Auswertung des gesamten Prozesses genutzt werden.
Die Auszubildenden…
Die nachfolgenden Erläuterungen umfassen nur den digitalen Teil der Fermentation. Für die Steuerung der vier Bioreaktoren muss an vier PCs mit vorhandenem Intranet-Zugriff der Zugriff auf den laborinternen Baselab-Rechner hergestellt werden. Hierzu wird über Network-Login die Möglichkeit geschaffen. Erst danach ist die Nutzung der Baselab-Oberfläche zur Steuerung der jeweiligen Anlage möglich. Im Baselab werden sowohl die erforderlichen Versuchsparameter eingestellt, als auch der Prozess über die Laufzeit von mehreren Stunden überwacht. Die Analytik der Verlaufsproben erfolgt mit Hilfe eines PC-gesteuerten Photometers – einerseits über direkte Messung zur Bestimmung der optischen Dichte der Kultur, andererseits nach einem enzymatischen Test zur Ermittlung des verbleibenden Glucosegehalts in den Proben zu dem jeweiligen Zeitpunkt. Die weitere Auswertung der Daten und die zu generierenden Kurvenverläufe aus der Analytik erfolgen über Excel.
Praxistipp
Ausbilder und Ausbilderinnen benötigen Fachkenntnisse in Mikrobiologie, Biotechnologie und teilweise in Verfahrenstechnik. Weiterhin müssen sie mit der Anlage soweit vertraut sein, dass sie bei eventuell auftretenden Fehlern im laufenden Prozess reagieren können, damit das Ausbildungsziel mit den Auszubildenden erreicht werden kann.
Durch den zeitlichen Aufwand bei Vor- und Nachbereitung des eigentlichen Versuchs muss der gesamte Ablauf direkt funktionieren, da es keine Wiederholungsmöglichkeit innerhalb der Kleingruppe (zwei bis maximal drei Azubis pro Anlage) aufgrund des Zeitfensters gibt. Die Ausbilder und Ausbilderinnen müssen auch Autoklaven zur Sterilisation von Geräten bedienen können und im Umgang mit Mikroorganismen (Risikogruppe (RG) 1) versiert sein. Dazu gehören steriles Arbeiten, korrekte Nutzung von Cleanbenches Klasse 2 und die fachgerechte Entsorgung von biologischen Abfällen. Auch der Umgang mit Druckgasflaschen zur Kalibrierung von Abgasanalyse-Anlagen und pO2-Sonden muss bekannt sein.
Um sicherzustellen, dass die digitalen Zugriffe im Ausbildungsblock funktionieren, ist es ratsam, kurz vorher die entsprechenden Zugriffe (Intranet, Network-Login, Baselab) der vier Reaktoren zu prüfen, um eventuelle Probleme noch im Vorfeld beheben lassen zu können.
Autor dieses Umsetzungsbeispiels: Thomas Jacqué, BASF SE