KEIT工業(yè)過程在線FTIR光譜儀
一. KETI 公司介紹
Keit Spectrometers 是一家專注于為工業(yè)過程監(jiān)測(cè)和控制應(yīng)用開發(fā)突破性 FTIR 技術(shù)的公司。Keit 是 IRmadillo FTIR過程分析儀的開發(fā)商,
Keit從盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室(RAL)中分離出來,該實(shí)驗(yàn)室由科學(xué)與技術(shù)設(shè)施委員會(huì)(STFC)管理,這是英國七個(gè)研究委員會(huì)之一,并從事粒子物理學(xué)、空間科學(xué)和光子科學(xué)的研究。IRmadillo 的設(shè)計(jì)初是為火星任務(wù)開發(fā)的太空應(yīng)用程序,但后來商業(yè)化用于制造業(yè)。
2013 年,Keit 成為英國歐洲航天局企業(yè)孵化中心 (ESA BIC) 的衍生公司, 改進(jìn)對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)和控制,Keit 在全球市場(chǎng)上推出了一款分析儀器,該儀器可以在工業(yè)環(huán)境中提供流體的過程分析,例如,希望優(yōu)化其原料預(yù)處理加工或?qū)崟r(shí)監(jiān)控發(fā)酵過程的生物燃料公司,化學(xué)、紙漿和造紙以及食用油精煉公司需要一種新型在線監(jiān)測(cè)儀器,這些儀器足夠堅(jiān)固,可以直接在生產(chǎn)工廠中使用,以便實(shí)時(shí)觀察過程,而不是等待離線樣品分析。
IRmadillo - 一種強(qiáng)大的原位 FTIR,可在有價(jià)值的工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)過程監(jiān)測(cè),Keit 的 IRmadillo 分析儀因其堅(jiān)固的設(shè)計(jì)和認(rèn)證而非常適合在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用。
二、IRmadillo生產(chǎn)過程的在線FTIR分析儀
作為生產(chǎn)過程的在線分析儀,IRmadillo 是一款堅(jiān)固耐用的中紅外光譜儀,提供實(shí)時(shí)化學(xué)分析,以更好地監(jiān)測(cè)和控制制造過程??梢耘渲脼樵趥鹘y(tǒng)光譜儀模式下運(yùn)行,也可以加載校準(zhǔn)模型作為濃度計(jì)、定性分析儀或同時(shí)運(yùn)行。
IRmadillo生產(chǎn)過程的在線FTIR分析儀的產(chǎn)品特點(diǎn):
ü 易于安裝
ü 穩(wěn)定值得信賴
ü 堅(jiān)固、堅(jiān)固、可靠
ü 簡(jiǎn)單的接觸式傳感探頭
ü 直接與DCS 通信
它不僅具有實(shí)驗(yàn)室級(jí)儀器的功能,而且作為過程儀器,它足夠堅(jiān)固,可以直接安裝在生產(chǎn)線中,以便在問題發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn),而不是在問題發(fā)生后發(fā)現(xiàn)。由于 IRmadillo 提供實(shí)時(shí)分析,Keit 可以幫助生產(chǎn)商更快地做出決策,從而更高效、更安全、更有利地運(yùn)行他們的流程。
三、IRmadillo 之處
1. IRmadillo 無移動(dòng)部件,抗震動(dòng),堅(jiān)固耐用,適合生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測(cè)
傳統(tǒng)的 FTIR 儀器使用一對(duì)基于 1800 年代設(shè)計(jì)的移動(dòng)鏡(稱為邁克爾遜干涉儀)進(jìn)行操作。IRmadillo 沒有移動(dòng)部件,而是建立在靜態(tài)鏡子的排列之上。光的處理方法是將其分開并繞著一圈鏡子發(fā)送,以在探測(cè)器上產(chǎn)生干涉圖案,然后對(duì)其進(jìn)行分析并轉(zhuǎn)換為光譜。
IRmadillo 經(jīng)過專門設(shè)計(jì),堅(jiān)固耐用,這種靜態(tài)光學(xué)設(shè)計(jì)意味著,如果儀器受到振動(dòng)、沖擊或一般運(yùn)動(dòng),則整個(gè)反射鏡組件將作為一個(gè)整體移動(dòng)-這意味著不會(huì)丟失信號(hào),這已經(jīng)在用于測(cè)試衛(wèi)星發(fā)射的相同設(shè)備上進(jìn)行了測(cè)試,所以IRmadillo具有抗振性時(shí),適合用于生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測(cè)。
2. 金剛石ATR (紅外衰減全反射)
IRmadillo 使用金剛石 ATR,這是一種天然堅(jiān)固、耐刮擦的材料,使我們的在線分析儀與各種化學(xué)和生化過程兼容,無論 pH 值或化學(xué)性質(zhì)如何。我們有多種型號(hào)可滿足您的需求,包括防爆認(rèn)證的 IRmadillo 和其他與原位滅菌 (SIP) 和原位清洗 (CIP) 工藝兼容的型號(hào)。
四、IRmadillo 與其他光譜儀的比較
1. IRmadillo 設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì):抗震動(dòng),固體探頭
IRmadillo 是一款 FTIR 光譜儀,可以作為過程分析儀和/或濃度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。IRmadillo 背后的技術(shù)基于新穎和先進(jìn)的光學(xué)設(shè)計(jì)。IRmadillo 的設(shè)計(jì)與目前市面上的其他 FTIR 光譜儀有著根本的不同。
傳統(tǒng)FTIR 光譜儀的經(jīng)典設(shè)計(jì)基于所謂的邁克爾遜干涉儀設(shè)計(jì)。它使用一對(duì)移動(dòng)鏡在探測(cè)器上創(chuàng)建“干涉圖",然后可以使用傅里葉變換將其轉(zhuǎn)換為光譜。但是原理是基于一對(duì)鏡子,其中至少有一個(gè)鏡子在移動(dòng),這意味著它在工業(yè)環(huán)境不耐振動(dòng)
IRmadillo 基于 Sagnac 干涉儀設(shè)計(jì)。它使用一對(duì)靜態(tài)鏡子通過圍繞一個(gè)環(huán)順時(shí)針和逆時(shí)針發(fā)送光來創(chuàng)建干涉圖。光線聚焦到探測(cè)器上,以產(chǎn)生相對(duì)于空間的干涉圖。光學(xué)元件的靜態(tài)特性使該設(shè)計(jì)對(duì)振動(dòng)和其他運(yùn)動(dòng)非常堅(jiān)固,并且隨著時(shí)間的推移非常穩(wěn)定。這種設(shè)計(jì)不需要激光器或液氮冷卻。由于 IRmadillo 的分析能力不受振動(dòng)影響,因此它能夠直接集成到生產(chǎn)線或容器中,并在自然工作環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行,這與任何其他 FTIR 不同。
IRmadillo 的設(shè)計(jì)總體上具有可靠性和穩(wěn)健性 - 這意味著無需光纖探頭。因此,IRmadillo 沒有光纖探頭,而是有一個(gè)固體探頭,尖有一個(gè) ATR 元件,用于感應(yīng)它浸入的化學(xué)物質(zhì)。這意味著性能不受振動(dòng)、探頭移動(dòng)或一般工廠操作的影響。
靜態(tài)光學(xué)器件提供的好處是抗振性。移動(dòng)鏡需要在軌道上進(jìn)行非常精確的對(duì)準(zhǔn),其外殼的任何振動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致頻譜中的噪聲,甚至根本不會(huì)導(dǎo)致頻譜中的噪聲。IRmadillo 內(nèi)部的靜態(tài)光學(xué)元件可以自由振動(dòng),因?yàn)樗鼈兌家黄鹨苿?dòng)——這意味著光譜不會(huì)損失。隨著時(shí)間的推移,它還提供了更多的穩(wěn)定性,這使得測(cè)量和監(jiān)測(cè)連續(xù)過程比傳統(tǒng)儀器要容易得多,傳統(tǒng)儀器可能需要每隔幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次新的背景參考掃描。
2. IRmadillo 與傳統(tǒng)FTIR 光譜儀比較
傳統(tǒng)的 FTIR 儀器對(duì)振動(dòng)和移動(dòng)非常敏感,因?yàn)楫?dāng)移動(dòng)鏡受到影響時(shí),即使是很小的振動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致光譜出現(xiàn)噪聲或偽影。制造商已經(jīng)設(shè)法通過新穎的鏡子設(shè)計(jì)來減少振動(dòng)的影響,但并未消除磁化率。這意味著傳統(tǒng)的 FTIR 儀器可以安裝在實(shí)驗(yàn)室或其他良性環(huán)境中,但通常不適合工業(yè)安裝。
盡管一些儀器使用實(shí)心“光管"直接安裝在感興趣的過程中,但絕大多數(shù) FTIR 安裝都使用光纖探頭。它們旨在用于在儀器和過程(振動(dòng)源)之間保持距離;實(shí)際上,平均長(zhǎng)度約為 5 m,因此他們?nèi)匀灰髮x器安裝在相對(duì)靠近工藝的地方。這些光纖可以在儀器的安裝位置上提供更大的靈活性,但也有許多缺點(diǎn):
它們可能非常脆弱且容易斷裂:纖維本身又薄又脆弱,很容易意外斷裂 - 尤其是在工業(yè)環(huán)境中。
它們的制造成本可能非常高:這意味著安裝和更換它們的成本非常高,如果它們需要維修或更換,可能會(huì)增加更高的儀器擁有成本。
它們的頻譜通量可能非常低:這意味著儀器中的信號(hào)非常低。這可以通過安裝非常靈敏的探測(cè)器(通常需要液氮或斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 - 另一個(gè)潛在的故障點(diǎn))或高功率紅外光源(其使用壽命比低功率光源短)來部分克服。
IRmadillo 具有增強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗振性,非常適合在工業(yè)和制造環(huán)境中使用。可能會(huì)考慮使用 IRmadillo 而不是傳統(tǒng) FTIR 的一些原因是:
您開展連續(xù)或長(zhǎng)期的制造活動(dòng):如果您的流程持續(xù)數(shù)天、數(shù)周或數(shù)月,那么您需要一個(gè)可靠且穩(wěn)定的解決方案。這就是 IRmadillo 的新穎設(shè)計(jì)、靜態(tài)鏡和低功率紅外光源提供長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性的地方—-您可以信賴的解決方案。
環(huán)境骯臟、危險(xiǎn),不適合易碎儀器:IRmadillo 具有危險(xiǎn)區(qū)域認(rèn)證,這意味著您可以將其直接安裝在危險(xiǎn)區(qū)域,無需額外保護(hù)。它具有 IP65 防護(hù)等級(jí),使其防水且耐臟污、軟管和惡劣天氣條件。
需要一臺(tái)易于安裝的儀器:直接安裝在小型儀器主體上的單個(gè)光管探頭使 IRmadillo 非常易于安裝。在大多數(shù)情況下,不需要樣品調(diào)節(jié),如果您希望輕松進(jìn)行清潔,探頭可以直接進(jìn)入工藝管道或小樣品定量環(huán)中。
3. IRmadillo 與 近紅外光譜儀(NIR)的比較
盡管 NIR 儀器已在許多場(chǎng)景匯中應(yīng)用,例如非接觸式的固體測(cè)量和非質(zhì)子溶劑中的水測(cè)量。帶有 OH 基團(tuán)的溶劑(如醇類)會(huì)干擾使用 NIR 進(jìn)行水檢測(cè),在這種情況下,我們建議使用 FTIR。IRmadillo 更合適的一些示例應(yīng)用程序:
生物技術(shù)和發(fā)酵:工業(yè)生物技術(shù)、食品、飲料和燃料發(fā)酵以及其他類似行業(yè)通常具有非常渾濁的介質(zhì),其中既有生物質(zhì)又有氣泡。大多數(shù) NIR 探頭使用反射鏡和約 1 cm 的光程工作,這很容易被顆粒堵塞或被氣泡散射。IRmadillo 的 ATR 傳感探頭幾乎不受顆粒和氣泡的影響。此外,生物技術(shù)中存在的糖和有機(jī)酸不能通過 NIR 輕松區(qū)分和識(shí)別,但 IRmadillo 可以同時(shí)準(zhǔn)確、精確地測(cè)量發(fā)酵或細(xì)胞培養(yǎng)物中存在的分子的濃度。
高固體含量的工藝:近紅外光譜儀的反射探頭往往具有槽< 10 mm,很容易被固體堵塞或堵塞。IRmadillo 采用 ATR 傳感尖,這意味著探頭只需出現(xiàn)在液體內(nèi)部即可進(jìn)行分析和潤(rùn)濕。只要液體與探頭的 ATR 尖接觸,IRmadillo 就會(huì)記錄測(cè)量結(jié)果。這意味著漿液、紙漿、水解罐、厭氧消化器、臟油流等......無論固體含量如何,IRmadillo 都可以對(duì)其進(jìn)行有效分析。
質(zhì)子溶劑(即醇類)中的水:NIR 儀器將酒精中的 OH 基團(tuán)與水中的 OH 混淆。IRmadillo 可以區(qū)分,這意味著與 NIR 相比,它在質(zhì)子溶劑中測(cè)量水的性能顯著提高。如果還包含其他分子(例如不同類型的醇或其他添加劑),那么 IRmadillo 也可以量化這些分子。
五、IRmadillo 的應(yīng)用領(lǐng)域
IRmadillo 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的液體,漿料和乳液等,應(yīng)用領(lǐng)域包括生物乙醇和生物燃料,工業(yè)發(fā)酵,油脂加工,化工,工業(yè)生物技術(shù),制藥,食品和飲料以及石油天熱氣。
使用Keit的IRmadillo在線過程分析儀提高紙漿和紙張生產(chǎn),Keit 的 IRmadillo 專為惡劣、危險(xiǎn)和腐蝕性環(huán)境而設(shè)計(jì),非常適合監(jiān)測(cè)紙漿和造紙。可以直接安裝在生產(chǎn)線和容器中,并能夠連接到您的 DCS,IRmadillo 提供連續(xù)、深入的工藝化學(xué)物質(zhì)的濃度信息,以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和提高效率。無需離線采樣即可了解工藝的動(dòng)態(tài),可以提高化學(xué)品回收率、節(jié)省能源并提高制造工藝的自動(dòng)化程度??梢员O(jiān)測(cè)成分包括有效堿,活性堿,妥爾油和妥爾肥皂,黑液化學(xué)成分等。
IRmadillo 用于生物乙醇,生物發(fā)酵行業(yè),乙醇發(fā)酵實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器。光譜儀通過提供有關(guān)發(fā)酵動(dòng)力的實(shí)時(shí)信息,即糖是如何被消耗并轉(zhuǎn)化為乙醇的,使我們能夠更好地控制發(fā)酵過程。IRmadillo 可以檢測(cè)的化學(xué)成分包括乙醇等醇類,DP4+、DP3、DP2/麥芽糖、葡萄糖等糖類,乳酸,乙酸等酸類,以及蛋白質(zhì),生物聚合物,營養(yǎng)素等。
IRmadillo用于工業(yè)發(fā)酵和細(xì)胞培養(yǎng)過程的在線監(jiān)測(cè),可以監(jiān)測(cè)原料的濃度并將其用于補(bǔ)料分批過程的閉環(huán)控制(例如,CHO 細(xì)胞培養(yǎng)或許多發(fā)酵過程中的葡萄糖),及早發(fā)現(xiàn)污染標(biāo)志物(如乳酸和乙酸),并以經(jīng)濟(jì)高效的方式糾正或中止批次,在產(chǎn)品對(duì)生物體有毒的情況下(例如,丙酮-丁醇-乙醇 [ABE] 發(fā)酵中的溶劑濃度),以更高的生產(chǎn)率運(yùn)行工藝,監(jiān)測(cè)的物質(zhì)包括糖,有機(jī)酸,丁醇和乙醇等單醇,甘油等二醇和三醇,蛋白質(zhì),氨基酸,尿素和氨,硫酸鹽和亞硫酸鹽、磷酸鹽和亞磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽等陰離子。
IRmadillo優(yōu)化油脂精煉,深入了解脫膠、中和、漂白等過程,可以監(jiān)測(cè)的物質(zhì)有種子油的類型,污染檢查,游離脂肪酸,脂肪酸甲酯,磷和磷脂,肥皂,甘油,葉綠素,顏色,碘值等。
使用 IRmadillo監(jiān)測(cè)化學(xué)品生產(chǎn),化學(xué)官能團(tuán)發(fā)生變化的過程都會(huì)具有紅外光譜,即使是化學(xué)反應(yīng)的微小變化(例如將羰基還原為醇)也將具有可用于跟蹤反應(yīng)進(jìn)程的明顯特征??梢杂糜诨瘜W(xué)工業(yè)的蒸餾,結(jié)晶,分離,純化等工藝過程中,例如甲基丙烯酸甲酯的合成監(jiān)測(cè)。
使用 IRmadillo 監(jiān)控石油和天然氣生產(chǎn),例如總酸值 (TAN) 測(cè)定,天然氣脫水中的乙二醇再生,蒸氣壓和其他物理性質(zhì)監(jiān)測(cè),RON/MON 和其他辛烷值測(cè)量,芳烴監(jiān)測(cè),如 BTX,汽油調(diào)和中的醇醚添加劑,PIONA 分析
IRmadillo 也用于工業(yè)生物技術(shù),制藥,食品和飲料等,包括酒精發(fā)酵,生物質(zhì)/真菌發(fā)酵(植物肉替代品),乳制品加工(牛奶、液體/奶油奶酪、酸奶)等。