Wie funktionieren Prozessmessungen im Nahinfrarot?

Prozessmessungen im Nahinfrarot

Nahinfrarot (NIR) Prozessmessungen basieren auf Absorptionsbanden organischer chemischer Gruppen wie O-H, C-H, N-H und C=O. Der NIR-Bereich liegt über dem sichtbaren und unter dem IR-Bereich zwischen 800 nm und 2,5 Mikron oder 12.500 — 4000 cm-1 in Wellenzahlen. Die Anforderungen an Qualitätskontrolle und Prozessüberwachung haben zu einer enormen Ausweitung der Anwendung von Nahinfrarot-Prozessmessungen in der Chemie-, Pharma-, Papier-, Holz-, Tabak-, Lebensmittel- und anderen Branchen geführt.

NIR ist schneller, kostengünstiger und einfacher zu verwenden als Gas- und Flüssigkeitschromatographie, Massenspektrometrie, Atomabsorption und Kernspinresonanz. Es ist auch schneller als Nasschemie- und Titrationsmethoden und lässt sich leicht an Online-Anwendungen anpassen. Nahinfrarotanalysatoren für Labore helfen bei der Identifizierung, wo bestimmte interessierende Komponenten Lichtenergie absorbieren, und chemometrische mathematische Verfahren wie die Analyse der partiellen kleinsten Quadrate und die Hauptkomponentenanalyse helfen erheblich bei der Auswahl geeigneter, nicht absorbierender Wellenlängen.

Nahinfrarot-Prozessanalysatoren arbeiten typischerweise zwischen 1200 und 2400 nm mit Bleisulfiddetektoren und Interferenzfiltern mit schmalem Bandpass. Diese Nahinfrarot-Photometer messen „Abschnitte“ des Nahinfrarotbereichs, in denen die interessierende Komponente absorbiert wird, und vergleichen diese Messungen mit nicht absorbierenden Wellenlängen, um eine Messung mit analogen und digitalen Ausgängen zu erhalten. Die breite Akzeptanz dieser Nahinfrarot-Prozessmessungen ist größtenteils auf ihre Genauigkeit, Zuverlässigkeit und niedrigen Kosten zurückzuführen. Von den drei wichtigsten Techniken der Schwingungsspektroskopie (Mid-IR/FTIR, Raman, NIR) sind Prozessanalysatoren im nahen Infrarot am kostengünstigsten herzustellen.

Feuchtigkeit, die beim Trocknen und Backen wichtig ist, ist auch ein wichtiger Bestandteil von Waren, die nach Gewicht verkauft werden. Kunden wollen qualitativ hochwertige Waren und keine Rohstoffe mit einem künstlich hohen Wassergewicht kaufen. Der Feuchtigkeitsgehalt wirkt sich auch auf die Leistungsmerkmale vieler Produkte sowie auf die Haltbarkeit von Lebensmitteln aus. Feuchtigkeit wird bei 1,94 und 1,42 Mikron stark aufgenommen. Ähnlich absorbieren Heißschmelzbeschichtungen und Klebstoffe bei 2,34 Mikrometern und Öl bei 1,72 Mikron. Lacke auf Wasserbasis werden in Trockenanlagen kalibriert, indem der Wassergehalt gemessen und ein gleichbleibendes Verhältnis von Flüssigkeit zu Feststoff eingehalten wird. Die Zugabe von Öl und Sprühwasser basiert auf demselben Prinzip.

Nahinfrarot-Prozessmessungen und Labormessungen verbessern täglich die Produktqualität und werden ihre Präsenz in allen Branchen weiter ausbauen.