Inline process monitoring of moisture content in tetrahydrofuran
Aplikace | 2022 | MetrohmInstrumentace
Solventy jsou základní složkou široké škály chemických a farmaceutických procesů. Recovereace a čištění použitých rozpouštědel šetří náklady a snižuje ekologickou zátěž oproti jednorázové likvidaci. Tetrahydrofuran (THF) je často používané rozpouštědlo se sklony absorbovat vodu, což může negativně ovlivnit další reakce a kvalitu finálních produktů. Precizní kontrola obsahu vlhkosti v THF je proto klíčová pro zajištění požadované kvality a bezpečnosti výrobních procesů.
Cílem studie je demonstrovat možnost inline měření nízkých koncentrací vody v THF pomocí spektroskopie v blízké infračervené oblasti (NIRS) s využitím analyzátoru Metrohm 2060 The NIR-REx. Klíčovým požadavkem bylo získat spolehlivá data v reálném čase bez nutnosti odběru vzorků do laboratoře a bez destrukce vzorku.
Do kalibrace bylo zahrnuto 38 vzorků THF s obsahem vody v rozmezí 20–500 mg/L stanovených referenčně Karl Fischerovou titrací. Spektrální záznamy byly pořízeny v transmisním módu v rozsahu 1000–2250 nm s 10 mm průtokovou kyvetou. Pro kvantifikaci bylo použito zpracování Gap-Segment s první derivací (segment 11,5 nm, gap 1,5 nm) a regresní model PLS se dvěma faktory. Interní křížová validace prokázala vysokou korelaci (R2 = 0,999) a nízké chyby (SEC 3,79 mg/L, SECV 4,01 mg/L). Externí validace na 10 vzorcích potvrdila přesnost modelu (SEP 5,19 mg/L).
Sestavený PLS model prokázal vynikající shodu mezi referenčními hodnotami z KF titrace a predikcemi z NIRS. Inline měření umožňuje monitorovat vlhkost v reálném čase, přičemž eliminace manuálních odběrů vzorků zvyšuje bezpečnost obsluhy a zrychluje řízení procesu. Výsledky potvrzují, že je možné spolehlivě detekovat i nízké koncentrace vody v mg/L rozsahu.
Další rozvoj zahrnuje integraci NIRS do konceptu Průmyslu 4.0 a širší využití vícekanálového měření pro souběžný monitoring několika parametrů. Pokročilé algoritmy a strojové učení mohou dále zlepšit prediktivní výkon modelů a umožnit automatizované řízení procesů.
Inline NIRS měření na analyzátoru 2060 The NIR-REx představuje spolehlivou, rychlou a bezpečnou metodu pro kontinuální sledování obsahu vody v THF. Výrazně zkracuje dobu analýzy, eliminuje potřebu manuálního vzorkování a přispívá ke zvýšení efektivity a kvality výrobních procesů.
NIR Spektroskopie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceMetrohm
Souhrn
Význam tématu
Solventy jsou základní složkou široké škály chemických a farmaceutických procesů. Recovereace a čištění použitých rozpouštědel šetří náklady a snižuje ekologickou zátěž oproti jednorázové likvidaci. Tetrahydrofuran (THF) je často používané rozpouštědlo se sklony absorbovat vodu, což může negativně ovlivnit další reakce a kvalitu finálních produktů. Precizní kontrola obsahu vlhkosti v THF je proto klíčová pro zajištění požadované kvality a bezpečnosti výrobních procesů.
Cíle a přehled studie
Cílem studie je demonstrovat možnost inline měření nízkých koncentrací vody v THF pomocí spektroskopie v blízké infračervené oblasti (NIRS) s využitím analyzátoru Metrohm 2060 The NIR-REx. Klíčovým požadavkem bylo získat spolehlivá data v reálném čase bez nutnosti odběru vzorků do laboratoře a bez destrukce vzorku.
Použitá metodika
Do kalibrace bylo zahrnuto 38 vzorků THF s obsahem vody v rozmezí 20–500 mg/L stanovených referenčně Karl Fischerovou titrací. Spektrální záznamy byly pořízeny v transmisním módu v rozsahu 1000–2250 nm s 10 mm průtokovou kyvetou. Pro kvantifikaci bylo použito zpracování Gap-Segment s první derivací (segment 11,5 nm, gap 1,5 nm) a regresní model PLS se dvěma faktory. Interní křížová validace prokázala vysokou korelaci (R2 = 0,999) a nízké chyby (SEC 3,79 mg/L, SECV 4,01 mg/L). Externí validace na 10 vzorcích potvrdila přesnost modelu (SEP 5,19 mg/L).
Použitá instrumentace
- 2060 The NIR-REx Analyzer (výsledky každých 10 s, ATEX/IECEx schválený, explosion-proof)
- Fiber optický kabel a kontaktová sonda pro inline měření v procesu
- Hellma průtoková kyveta 10 mm pro transmisní spektroskopii
- Softwarový balík OMNIS pro sběr dat, správu a konstrukci kvantifikačního modelu
Hlavní výsledky a diskuse
Sestavený PLS model prokázal vynikající shodu mezi referenčními hodnotami z KF titrace a predikcemi z NIRS. Inline měření umožňuje monitorovat vlhkost v reálném čase, přičemž eliminace manuálních odběrů vzorků zvyšuje bezpečnost obsluhy a zrychluje řízení procesu. Výsledky potvrzují, že je možné spolehlivě detekovat i nízké koncentrace vody v mg/L rozsahu.
Přínosy a praktické využití metody
- Okamžité sdílení výsledků pro rychlou regulaci procesu a minimalizaci nežádoucích vedlejších reakcí
- Bezreagentní a nedestruktivní analýza bez nutnosti offline odběru
- Snížení expozice personálu a nákladů na likvidaci nebezpečného odpadu
- Možnost rozšíření na další parametry a rozpouštědla
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj zahrnuje integraci NIRS do konceptu Průmyslu 4.0 a širší využití vícekanálového měření pro souběžný monitoring několika parametrů. Pokročilé algoritmy a strojové učení mohou dále zlepšit prediktivní výkon modelů a umožnit automatizované řízení procesů.
Závěr
Inline NIRS měření na analyzátoru 2060 The NIR-REx představuje spolehlivou, rychlou a bezpečnou metodu pro kontinuální sledování obsahu vody v THF. Výrazně zkracuje dobu analýzy, eliminuje potřebu manuálního vzorkování a přispívá ke zvýšení efektivity a kvality výrobních procesů.
Reference
- Tetrahydrofuran (THF) Market; CH 6125; Markets and markets, 2018.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Inline moisture analysis in fluid bed dryers by near-infrared spectroscopy
2021|Metrohm|Aplikace
AN-PAN-1050 Inline moisture analysis in fluid bed dryers by near-infrared spectroscopy Summary In the pharmaceutical industry, the fluid bed granulator/dryer is an integral point in the manufacture of powdered materials. Residual moisture must be kept within certain specifications to avoid…
Klíčová slova
metrohm, metrohmprocess, processwelded, weldedmoisture, moistureinteractance, interactanceslurries, slurriesnirs, nirsprobe, probegranules, granulescompression, compressionflange, flangeextrusio, extrusiopressurecontrolled, pressurecontrolledtemperatureand, temperatureandfitting
Inline process monitoring of the moisture content in propylene oxide
2021|Metrohm|Aplikace
AN-PAN-1051 Inline process monitoring of the moisture content in propylene oxide Summary Propylene oxide (C3H6O, PO) is a major industrial product with a global production of more than 10 million tons per year [1]. PO is mostly produced to make…
Klíčová slova
metrohm, metrohmprocess, processswagelock, swagelockmoisture, moisturetransmission, transmissionpathlength, pathlengthcontent, contentnirs, nirsreal, realpropylene, propyleneanalyzers, analyzerssinglefiber, singlefiberwater, wateroxide, oxideflowthrough
Inline moisture analysis in a pilot scale granulation process by NIRS
2021|Metrohm|Aplikace
AN-PAN-1048 Inline moisture analysis in a pilot scale granulation process by NIRS Summary Top spray granulation in the pharmaceutical sector is a common method used to form granules from moist powdered materials in fluid bed dryers. The residual moisture must…
Klíčová slova
process, processmetrohm, metrohmgranules, granulesnirs, nirswelded, weldedflange, flangegranulation, granulationinteractance, interactanceslurries, slurriesmoisture, moistureextrusion, extrusioncompression, compressionpressurecontrolled, pressurecontrolledprobe, probetemperatureand
Inline detection of wheat flour adulteration by NIR spectroscopy
2023|Metrohm|Aplikace
Application Note AN-PAN-1061 Inline detection of wheat flour adulteration by NIR spectroscopy The adulteration of products in the food industry has measurements performed during the manufacturing always been a major concern since it is an easy way to process. cut…
Klíčová slova
flour, flourwheat, wheatpotato, potatoprocess, processstarch, starchspectroscopy, spectroscopyadulteration, adulterationnir, nirprobe, probenirs, nirsfood, foodinline, inlineinfrared, infrarednondestructive, nondestructivegrains