英國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)測和控制應用開發(fā)突破性 FTIR 技術的公司,。Keit 是 IRmadillo FTIR過程分析儀的開發(fā)商，

Keit從盧瑟福阿普爾頓實驗室（RAL）中分離出來,，該實驗室由科學與技術設施委員會（STFC）管理,，這是英國七個研究委員會之一，并從事粒子物理學,、空間科學和光子科學的研究,。IRmadillo 的設計初是為火星任務開發(fā)的太空應用程序，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， 改進對生產(chǎn)過程的監(jiān)測和控制,，Keit 在全球市場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)化其原料預處理加工或實時監(jiān)控發(fā)酵過程的生物燃料公司,，化學、紙漿和造紙以及食用油精煉公司需要一種新型在線監(jiān)測儀器,，這些儀器足夠堅固,，可以直接在生產(chǎn)工廠中使用，以便實時觀察過程,，而不是等待離線樣品分析,。

IRmadillo - 一種強大的原位 FTIR，可在有價值的工業(yè)應用中實現(xiàn)過程監(jiān)測，Keit 的 IRmadillo 分析儀因其堅固的設計和認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 是一款堅固耐用的中紅外光譜儀,，提供實時化學分析,，以更好地監(jiān)測和控制制造過程?？梢耘渲脼樵趥鹘y(tǒng)光譜儀模式下運行,，也可以加載校準模型作為濃度計、定性分析儀或同時運行,。

IRmadillo生產(chǎn)過程的在線FTIR分析儀的產(chǎn)品特點：

ü 易于安裝

ü 穩(wěn)定值得信賴

ü 堅固,、堅固、可靠

ü 簡單的接觸式傳感探頭

ü 直接與DCS 通信

它不僅具有實驗室級儀器的功能,，而且作為過程儀器，它足夠堅固,，可以直接安裝在生產(chǎn)線中,，以便在問題發(fā)生時及時發(fā)現(xiàn)，而不是在問題發(fā)生后發(fā)現(xiàn),。由于 IRmadillo 提供實時分析,，Keit 可以幫助生產(chǎn)商更快地做出決策，從而更高效,、更安全,、更有利地運行他們的流程。

三,、IRmadillo 獨之處

1. IRmadillo 無移動部件,，抗震動，堅固耐用,，適合生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測

傳統(tǒng)的 FTIR 儀器使用一對基于 1800 年代設計的移動鏡（稱為邁克爾遜干涉儀）進行操作,。IRmadillo 沒有移動部件，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,，以在探測器上產(chǎn)生干涉圖案，然后對其進行分析并轉換為光譜,。

IRmadillo 經(jīng)過專門設計,，堅固耐用，這種靜態(tài)光學設計意味著,，如果儀器受到振動,、沖擊或一般運動，則整個反射鏡組件將作為一個整體移動-這意味著不會丟失信號，這已經(jīng)在用于測試衛(wèi)星發(fā)射的相同設備上進行了測試,，所以IRmadillo具有抗振性時,，適合用于生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測。

2. 金剛石ATR (紅外衰減全反射)

IRmadillo 使用金剛石 ATR,，這是一種天然堅固,、耐刮擦的材料，使我們的在線分析儀與各種化學和生化過程兼容,，無論 pH 值或化學性質(zhì)如何,。我們有多種型號可滿足您的需求，包括防爆認證的 IRmadillo 和其他與原位滅菌 （SIP） 和原位清洗 （CIP） 工藝兼容的型號,。

四,、IRmadillo 與其他光譜儀的比較

1. IRmadillo 設計的優(yōu)勢：抗震動，固體探頭

IRmadillo 是一款 FTIR 光譜儀,，可以作為過程分析儀和/或濃度計進行校準,。IRmadillo 背后的技術基于新穎和優(yōu)良的光學設計。IRmadillo 的設計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)典設計基于所謂的邁克爾遜干涉儀設計,。它使用一對移動鏡在探測器上創(chuàng)建“干涉圖”，然后可以使用傅里葉變換將其轉換為光譜,。但是原理是基于一對鏡子,，其中至少有一個鏡子在移動，這意味著它在工業(yè)環(huán)境不耐振動

IRmadillo 基于 Sagnac 干涉儀設計,。它使用一對靜態(tài)鏡子通過圍繞一個環(huán)順時針和逆時針發(fā)送光來創(chuàng)建干涉圖,。光線聚焦到探測器上，以產(chǎn)生相對于空間的干涉圖,。光學元件的靜態(tài)特性使該設計對振動和其他運動非常堅固,，并且隨著時間的推移非常穩(wěn)定。這種設計不需要激光器或液氮冷卻,。由于 IRmadillo 的分析能力不受振動影響,，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)運行,，這與任何其他 FTIR 不同,。

IRmadillo 的設計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,，而是有一個固體探頭，尖有一個 ATR 元件,，用于感應它浸入的化學物質(zhì),。這意味著性能不受振動、探頭移動或一般工廠操作的影響。

靜態(tài)光學器件提供的好處是抗振性,。移動鏡需要在軌道上進行非常精確的對準,，其外殼的任何振動都會導致頻譜中的噪聲,，甚至根本不會導致頻譜中的噪聲,。IRmadillo 內(nèi)部的靜態(tài)光學元件可以自由振動，因為它們都一起移動——這意味著光譜不會損失,。隨著時間的推移,，它還提供了更多的穩(wěn)定性,，這使得測量和監(jiān)測連續(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小時進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 儀器對振動和移動非常敏感,，因為當移動鏡受到影響時，即使是很小的振動也會導致光譜出現(xiàn)噪聲或偽影,。制造商已經(jīng)設法通過新穎的鏡子設計來減少振動的影響,，但并未消除磁化率。這意味著傳統(tǒng)的 FTIR 儀器可以安裝在實驗室或其他良性環(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（振動源）之間保持距離;實際上，平均長度約為 5 m,，因此他們?nèi)匀灰髮x器安裝在相對靠近工藝的地方,。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：

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非常低。這可以通過安裝非常靈敏的探測器（通常需要液氮或斯特林發(fā)動機冷卻 - 另一個潛在的故障點）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?？赡軙紤]使用 IRmadillo 而不是傳統(tǒng) FTIR 的一些原因是：

您開展連續(xù)或長期的制造活動：如果您的流程持續(xù)數(shù)天,、數(shù)周或數(shù)月，那么您需要一個可靠且穩(wěn)定的解決方案,。這就是 IRmadillo 的新穎設計,、靜態(tài)鏡和低功率紅外光源提供長期穩(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,，不適合易碎儀器：IRmadillo 具有危險區(qū)域認證,，這意味著您可以將其直接安裝在危險區(qū)域，無需額外保護,。它具有 IP65 防護等級,，使其防水且耐臟污、軟管和惡劣天氣條件,。

需要一臺易于安裝的儀器：直接安裝在小型儀器主體上的單個光管探頭使 IRmadillo 非常易于安裝,。在大多數(shù)情況下，不需要樣品調(diào)節(jié),，如果您希望輕松進行清潔,，探頭可以直接進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 儀器已在許多場景匯中應用,，例如非接觸式的固體測量和非質(zhì)子溶劑中的水測量,。帶有 OH 基團的溶劑（如醇類）會干擾使用 NIR 進行水檢測，在這種情況下,，我們建議使用 FTIR,。IRmadillo 更合適的一些示例應用程序：

生物技術和發(fā)酵：工業(yè)生物技術、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,，生物技術中存在的糖和有機酸不能通過 NIR 輕松區(qū)分和識別,，但 IRmadillo 可以同時準確、精確地測量發(fā)酵或細胞培養(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 傳感端,，這意味著探頭只需出現(xiàn)在液體內(nèi)部即可進行分析和潤濕,。只要液體與探頭的 ATR 端接觸，IRmadillo 就會記錄測量結果,。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 都可以對其進行有效分析。

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,、英國KEIT工業(yè)過程在線FTIR光譜儀IRmadillo 的應用領域

IRmadillo 可以實時監(jiān)測生產(chǎn)過程中的液體,，漿料和乳液等，應用領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,，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、危險和腐蝕性環(huán)境而設計,，非常適合監(jiān)測紙漿和造紙,。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)、深入的工藝化學物質(zhì)的濃度信息,，以實現(xiàn)實時控制和提高效率。無需離線采樣即可了解工藝的動態(tài),，可以提高化學品回收率,、節(jié)省能源并提高制造工藝的自動化程度?？梢员O(jiān)測成分包括有效堿,，活性堿，妥爾油和妥爾肥皂,，黑液化學成分等,。

IRmadillo 用于生物乙醇，生物發(fā)酵行業(yè),，堅固的乙醇發(fā)酵實時監(jiān)測儀器,。光譜儀通過提供有關發(fā)酵動力的實時信息,，即糖是如何被消耗并轉化為乙醇的，使我們能夠更好地控制發(fā)酵過程,。IRmadillo 可以檢測的化學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)酵和細胞培養(yǎng)過程的在線監(jiān)測，可以監(jiān)測原料的濃度并將其用于補料分批過程的閉環(huán)控制（例如,，CHO 細胞培養(yǎng)或許多發(fā)酵過程中的葡萄糖）,，及早發(fā)現(xiàn)污染標志物（如乳酸和乙酸），并以經(jīng)濟高效的方式糾正或中止批次,，在產(chǎn)品對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)率運行工藝,，監(jiān)測的物質(zhì)包括糖,，有機酸，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)測化學品生產(chǎn),，化學官能團發(fā)生變化的過程都會具有紅外光譜,，即使是化學反應的微小變化（例如將羰基還原為醇）也將具有可用于跟蹤反應進程的明顯特征?？梢杂糜诨瘜W工業(yè)的蒸餾,，結晶，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。

使用 IRmadillo 監(jiān)控石油和天然氣生產(chǎn),，例如總酸值 （TAN） 測定,，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,，RON/MON 和其他辛烷值測量,，芳烴監(jiān)測，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，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,。