毫无疑问，传感器传递的基本数据是流程工艺技术优化改进的基石。但是，对于那些原本没有检测方法的工艺流程，或者虽然经过了检测，但复杂的流程生产系统可能出现交叉污染的情况，使用者应该怎么办呢？生物工程技术领域的MSR测量-控制-调节技术成为能够满足这些高要求的有效检测技术。

无论是在医药生产领域，还是工业化的流程工业企业，生物工程技术都在不断地发展壮大。例如，在过去一年里生物技术领域中的医药产品生产许可申请的数量首次超过了传统的医药产品生产许可申请。即使是在工业化的流程生产技术中，许多企业也都看到了其中蕴藏的巨大商机。根据德国德西玛化学工程与生物技术协会的研究报告《德国白色生物工程技术的机遇》估计：德国企业工业化生产的白色生物技术产品的销售收入已经高达几亿欧元。在未来的10~15年里，估计所有的维生素都将可能采用生物技术或者植物生物技术来进行生产。同样令人印象深刻的数据来自医药工业企业，根据Bosten Consulting Group的一项调查研究表明，德国生物医药产品生产企业2006年的销售收入比去年增加了12%；生物医药产品的销售额为31亿欧元，占德国医药产品市场总量的12%。2006年德国新批准生产的医药产品生产许可中，31%为含有新的活性药物成分的生物医药产品，目前还有300多种生物医药产品的生产许可正在进行临床实验。

在这繁荣的市场中，测量和分析技术是必不可少的工具。Endress+Hauser公司医药产品负责人Klaus K?hler先生评价说：“在过去的一年中，生物技术的发展越来越多地与化工、制药和食品工业结合在一起了。我们认为：生物技术将会更加深入地进入这些领域，不仅仅是市场的一些表面现象，而是真正要更加深入地渗透到这些领域中。Endress+Hauser公司聘请了一个专家组，来确定未来发展的框架条件，例如：引进ASME-BPE作为标准。而这一标准恰恰是新产品研发和产品二次研发的基础。”

敏感的生物检测仪器

基于卫生方面的规定，现有的检测仪器设备必须满足相关卫生要求。然而，生命科学领域的新技术又使得检测仪器很难满足这些要求。德国勒沃库森市拜耳技术服务公司Hans Tups博士在谈到生物检测技术的难点时说道：“用生物催化剂粉碎细胞，或者通过化学反应分离酶等，都比传统的化学反应要强大得多，酶化过程从一开始就处在一个很高的水平上。这里的酶化表示的是与有生命的有机物之间的生物反应过程。”只有在特定的条件下、在最佳的环境中，细胞和微生物才能成长起来并且达到人们所希望的效果。Trace Analytic分析技术公司Wolfgang Künnecke博士先生认为：“生物技术是一个动态性很强的、在非常复杂的环境中进行的流程工艺技术。细胞不允许在生长过程中遭到破坏，而且绝不允许外部的细菌进入细胞的生长环境。因此，卫生清洁地获取样本和可靠的传感器是一切工作的重中之重。”

外部环境的物理、化学条件对于生物技术生产系统的生产能力和生产情况有着决定性的影响。在经过了生物物质、细胞的培育之后，将开始一系列的、非常复杂的生产准备工作，这是一些必须与原先复杂程度很高的反应混合物完全隔离的工作过程。管理这样复杂的生产流程，也对流程工业企业的管理者提出了很高的要求。Tups博士说道：“这包括要有合适的检测方法，能够快速、及时和正确地提供流程生产所需的信息。要做到这些，就要求对许多数据进行在线检测，及时提供最新的有效数据。”因为每一次手工采集检测样本，都存在交叉污染的风险。除了长时间的杀菌消毒以外，还必须满足许多的法律法规。为了提高生产能力，需要对生物工程技术具有更加深刻的了解，知道哪些临界参数对酶化流程有影响、它们的变化会给整个流程带来何种结果。

通常所说的调节生物反应釜反应过程的传统参数指的是pH值、温度或者压力等。其他一些重要的参数包括：酶化过程中营养物质的浓度或者菌落数量等。正如梅特勒-托利多公司的Kurt Hiltbrunner先生所说：“不仅是化学合成，还包括生物工程中的酶化反应，通常都是按批次进行的流程生产。因此，对重复精度和流程分析技术提出了很高的要求。”在生物酶化流程中，必须保证严格的消毒要求”，Hiltbrunner先生解释说，“哺乳动物的细胞生长非常缓慢，若因为一个传感器的失效致使一批产品出现问题，后果是非常严重的、代价是极其高昂的。因此，传感器的质量在这里具有非常重要的意义。传感器必须能够经受多次杀菌消毒，能够完成多个批次的生产任务。”

满足各项标准要求

完全符合杀菌消毒要求的检测仪器设备连接接口是非常重要的一个环节。例如，选用梅特勒-托利多公司研发生产的Ingold接口就是一种非常可靠的选择，该公司还对这种性能可靠的连接接口再次进行了技术改进。其新型的Ingold Sanitary接口能够与流程设备进行可靠的连接。借助于其锥形的内部结构以及独特的密封位置设计，使得整个连接件和O型密封圈都获得最佳的工作位置，可以有效地阻止流通介质中的杂质和其他污物通过。通过对锥形内腔棱边可靠的密封，保证了与传送介质接触的表面、传感器，及其与流程设备的连接接口在CIP和SIP过程中得到彻底的清洁和消毒。

Endress+Hauser公司研发生产的Levelflex M FMP43型微波脉冲式物位测量仪可以连续在流程设备正常工作的条件下，对被输送介质的流动性进行检测，而且这种流动性检测与被输送介质的黏度特性、Dk值或者导电性能无关。无论是沸腾的介质表面，还是带有泡沫的介质表面，它都能轻而易举地完成检测任务。FMP43型检测仪满足了特殊的卫生消毒要求：适合于CIP和SIP的传感器是可加压蒸煮消毒的。它可以完全分解为一个个零件，而且每一个零件都是可以加压蒸煮消毒的。这种端面连接和无间隙的设计也满足了美国机械工程师协会ASME BPE标准的要求。与被输送介质接触的零件都被列入到FDA的名录中，并严格按照美国药典USP Class VI的要求进行材料的生物性测试。其专门的计量检定方法允许检测仪器设备在连接状态下进行计量检定，即在不脱离流程生产设备的状态下、在不中断卫生隔离的情况下进行。

更丰富的新功能

除了对O2、CO2和NOx的排放情况进行分析外，还采用了能够对氨、亚硝酸盐、硝酸盐和甲醇进行探测的流体介质分析系统。可通过在线方式对上述几种物质进行检测的仪器有：TAS 2000和Trace 生物技术公司研发生产的Processtrace Methanol检测仪。Künnecke先生在谈到今后的发展趋势时说道：“除了常规的葡萄糖、甲醇和乳酸菌检测之外，增加的检测项目有可能在未来实现生物产品生产流程的‘自我确定’，即生物产品生产系统中的生物物质进行自我控制、调节，从而保证最终产品的质量。当然，这时使用的将是根据生产厂的实际需求特殊定制的检测传感器，它的使用将可以大大提高生物产品的产量和质量。在细胞结构检测领域，我们将采用一种新型的、易于操作和使用的、价格低廉的检测系统，来同时完成乳酸菌和葡萄糖的监控任务。”

或许，人们也能找到新的检测途径，保证检测结果的准确性，正如K?hler先生年说：“原来根据耗氧量来估计细胞成长情况的检测方法，今天也可以利用NIR近红外检测仪直接对细胞生长情况进行检测了。”E+H公司与拜耳技术服务公司（BTS）在这一领域中合作研发的最新成果已经问世。这是一种利用在线NIR分析仪直接对被测物质浓度进行检测的仪器。这种由E+H公司研发生产的光谱分析仪能够在化学、医药和食品生产企业中对不同被测介质的浓度进行在线检测和测定。它不仅可以用于质量控制，也可以用于生产监控。借助于在线检测技术，NIR光谱分析仪可以及时、准确地提供液体介质的信息，以及混合液中各种组成成分的浓度信息。与被测介质接触的光学零部件的清洁工作，即电磁波折射晶体（ATR-Kristalls）的卫生清洁方法几乎与自动pH值检测仪一样。

在对原来需要取样后才能进行的数据进行检测时，拜耳技术服务公司的Baychromat检测系统也为生物技术领域提供了一个自动化检测的平台。在使用这一系统之后，可以及时、连续地对临界浓度数据和其他参数，例如：菌落总数，进行全自动的检测分析。

Baychromat Cellcount检测系统是专门为酶化流程而研发设计的。在其新型取样阀的帮助下，它提供了一个整洁卫生的产品取样检测方案，在取样分析和在线检测分析时绝无交叉污染的风险。

展望未来

尽管传统的检测参数已经提供了很好的生物流程调节控制的可能性，但是当任务艰巨时，还有大量的工作要做，尤其是在生物传感器技术领域，例如新的信号，按字母顺序编排的信号或者细胞形态的信号等等。Tups博士在描述未来的发展前景时说：“我们需要新的传感器，需要专用的生物传感器，以便能检测新的参数。”同时，在优化改进控制和调节系统的时候，还要增强生物流程设备模块和反应酶化设备模块的研发工作。Künnecke先生的看法则相反，他认为最好是集成到整体系统之中，例如对一次性生物设备的使用。“另外，只有在掌握了大量的可靠数据之后，才能对生物流程工艺技术进行改进。而在其他领域，还可以通过过程监控和质量监控获得帮助。而这些监控和检测也无需精确到1 min的时间，无需进行在线检测。”K?hler先生同样也认为一次性设备产品市场蕴藏着巨大的商机，他说：“一次性生物流程设备的使用可以减少大量费时、费力而且价格昂贵的杀菌消毒工作，并可以通过一次性的使用来保证满足卫生要求。对于检测仪器的生产厂家来讲，这就要求他们选择生产价廉物美的一次性检测仪器，或者采用分离技术，将高价值的检测仪器与生物流程设备分离开来，例如用皮肤一样薄的塑料薄膜将‘价值连城’的检测仪器包起来，在完成生物产品的生产之后再将这层‘外衣’脱下来，单独处理。”