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Marktübersicht Gaschromatographen Analytik in der Gasphase

| Autor: Christian Lüttmann

Ein Duft besteht oft aus vielen hundert Komponenten. Mittels Gaschromatographie (GC) können diese getrennt und analysiert werden. Was moderne GC-Geräte auszeichnet und welche Entwicklungen sich anbahnen, erfahren Sie in dieser Marktübersicht.

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Abb.1: Der Clarus 590 GC mit Turbomatrix Headspace- und Thermodesorber ist nur einer von vielen Gaschromatographen auf dem Markt.
Abb.1: Der Clarus 590 GC mit Turbomatrix Headspace- und Thermodesorber ist nur einer von vielen Gaschromatographen auf dem Markt.
(Bild: Perkin Elmer)

Die Technik selbst ist schon über hundert Jahre alt: Anfang des 20. Jahrhunderts prägte der russische Botaniker Michail Semjonowitsch Zwet den Begriff der Chromatographie. Das Prinzip dahinter hat sich bis heute als eines der wichtigsten Trennverfahren in der Chemie etabliert. Ein Stoffgemisch wird in einer mobilen Phase über eine stationäre Phase geführt, wobei einzelne Komponenten stärker zurückgehalten werden als andere und so voneinander getrennt werden. Führte man solche Versuche zunächst nur mit flüssigen Proben durch, so erschloss die deutsche Chemikerin Erika Cremer in den 1950er Jahren ein neues Feld mit der Erfindung der Gaschromatographie (GC). Beginnend mit der Gas-Adsorptionschromatographie in einzelnen Laborversuchen entwickelte sich die neue Technik rasch weiter. Neben Verbesserungen der Hardware beschleunigte vor allem die Computertechnologie seit den 1980er Jahren die Entwicklung der Geräte rasant. Heute stellt eine leistungsstarke und benutzerfreundliche Software eines der wichtigsten Kaufargumente für ein GC-System dar.

GC-Steuerung von zu Hause?

Moderne Gaschromatographen bieten eine Benutzeroberfläche, die sich intuitiv und ohne lange Einweisungen bedienen lässt. Anwender werden auf Wunsch mit Schritt-für-Schritt- Anleitungen auf dem Display durch die Programme geführt und können meist auf eine Bibliothek aus voreingestellten Messroutinen zugreifen oder selbst Experimente designen und speichern. Im Zuge der Digitalisierung sind zudem Fernüberwachungs- und -steuerungsmöglichkeiten dazugekommen. „Wenn ich mir nur die Entwicklung und den Einfluss der Pandemie im Jahr 2020 vor Augen führe, so denke ich, dass Automatisierung und Remote-Working in Zukunft eine stärkere Rolle spielen könnte“, sagt Julian Renpenning, GC-Experte bei Thermo Fisher Scientific. „Weitgehende Automatisierung der Probenvorbereitung ist jetzt schon möglich mit dem Robotic Sample Handling. Hier können schon gesamte Workflows von Probenvorbereitung bis zur Probenaufgabe automatisiert werden. Es gewährleistet auch, dass analytische Labore bei einem erneuten Lockdown weitgehend funktional bleiben können.“ In Zukunft könnte mit der richtigen Software und Automatisierungstechnik die Laborarbeit aus dem Home-Office ein neuer Trend werden, meint der Experte.

Flexibel dank Modulen

Doch auch abgesehen von der Software haben die Hersteller ihre Geräte in den vergangenen Jahrzehnten deutlich weiterentwickelt. Neben der immer besseren Empfindlichkeiten der Detektoren, mit denen längst gute Reproduzierbarkeit selbst im Spurenbereich gelingt, sind die Gaschromatographen zunehmend flexibler geworden. Das Stichwort hier ist Modularität „Der modulare Aufbau ermöglicht z.B. einen selbstständigen Wechsel von Injektoren und Detektoren eines Gaschromatographs. Modulare Injektoren oder Detektoren können innerhalb von fünf Minuten gewechselt werden“, sagt Renpenning. Anwendern gebe das mehr Freiheiten was Anpassung oder Wartung eines Instrumentes betrifft. Zudem sorgt der modulare Aufbau eines GC-Gerätes für mehr Zukunftssicherheit. Einzelne Features lassen sich bei Bedarf nachrüsten oder austauschen. So kann eine Anlage lange auf hohem technischem Stand in Betrieb bleiben und man verteilt Anschaffungskosten auf einen längeren Zeitraum.

Investition, die sich lohnt

Überhaupt spielt Geld bzw. Kosteneffizienz eine wichtige Rolle, wenn man über die Anschaffung eines neuen GC-Systems nachdenkt. Sparpotenzial liegt beispielsweise in der mobilen Phase. „Ältere Systeme haben keine Standby- oder Gas-Saver-Funktionen. Gerade wenn Helium als Trägergas verwendet wird, können hier die laufenden Kosten schnell sehr hoch steigen. Hier lohnt sich eventuell ein Umstieg“, erklärt Christopher Sowa, Produktspezialist GC/GC-MS bei Shimadzu. „Auch bei der Analysezeit kann man Zeit und Geld sparen. Moderne Gaschromatographen können mit zwei analytischen Linien und schnelleren Methoden den Probendurchsatz deutlich steigern.“ Zwar treiben derartige Zusatzfeatures den Anschaffungspreis nach oben. Doch letztlich ist nicht der Gerätepreis ausschlaggebend, sondern die Kosten pro Probe. Je geringer diese sind, desto früher arbeitet eine Anlage rentabel.

Wer aus Kostengründen nicht gleich alle Ansprüche erfüllen kann, sollte besonders darauf achten, dass ein späteres Nachrüsten leicht zu bewerkstelligen ist. So kann man beispielsweise bei vielen GC-Geräten mit wenig Aufwand höherwertigere Detektoren wie Massenspektrometer anschließen. Im Idealfall lassen sich Injektions- und Detektionsmodule „fast so einfach austauschen, wie Pads einer Kaffeemaschine“, sagt Fisher-Scientific-Mitarbeiter Renpenning. So kann man auch im Nachhinein den oftmals eingebauten FID-Detektor um ein MS- oder BID-Detektor ergänzen.

Was heutige GC-Systeme für technische Details bereithalten, finden Sie in der Marktübersichtstabelle Gaschromatographen (Whitepaper kostenlos als pdf zum Herunterladen). Die Unternehmen hatten die Möglichkeit, bis zu zwei Geräte aus ihrem Portfolio vorzustellen. Die Übersicht beruht auf Selbstauskünften der teilnehmenden Firmen und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Alternativ können Sie die Marktübersicht in der Online-Tabelle ansehen.

* C. Lüttmann, Redaktion LABORPRAXIS, E-Mail: christian.luettmann@vogel.de

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Über den Autor

 Christian Lüttmann

Christian Lüttmann

Redakteur, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG