Application Notes
Wir haben typische Anwendungsbeispiele unserer Technologien bei Kunden und Partnern in den unten aufgeführten Dokumenten zusammengefasst.
Mehrphasenprozesse in Bioraffinerien
#309 MIR / Raman
Komplexe mehrphasige Lösungsmittelsysteme werden durch Inline-MIR- und Raman-Spektroskopie in Kombination mit spektralem Hard Modeling effektiv überwacht, um Gleichgewichtsstörungen durch herkömmliche Probenahme und Offline-Analyse zu vermeiden. Die Verteilung von gelösten Gasen wie CO2 oder von Bioraffinerie-Schlüsselchemikalien wie 5-HMF auf die Phasen sind leicht zugänglich und ermöglichen eine gezielte Prozessabstimmung.
Spektroskopische PAT für die Bioraffinerie
#308, MIR / Raman / NMR
Alle Schlüsselschritte bei der Verwertung von Biomasse in einer Bioraffinerie können mit spektroskopischen PAT-Methoden verstanden, überwacht und optimiert werden: Infrarot für den Aufschluss, NMR und Raman für die Erzeugung der Plattformmoleküle, Raman für die Aufreinigungsschritte. Hard Modeling erleichtert in allen Fällen die spektrale Auftrennung der Gemische für eine präzise Quantifizierung.
Echtzeitüberwachung eines Ultrafiltrationsprozesses
#307, MIR
Das Monipa®-Analysegerät von IRUBIS, das auf der Mittelinfrarot-Technologie basiert, hat seine Fähigkeiten bei der Überwachung der Ultrafiltrations-Diafiltrations-Aufarbeitung eines monoklonalen Antikörpers, erfolgreich unter Beweis gestellt.
Überwachung des Hydrierungsgrades
#804, Raman
Für den Einsatz in der Wasserstofflogistik wird der Hydriergrad von flüssigen organischen Wasserstoffträgern (liquid organic hydrogen carriers, LOHC) mit dem neuen Raman-Kompaktsensor von Optoquant analysiert. Reale Prozessgemische aus verschiedenen Wasserstoffträgermolekülen werden mit Hilfe eines ratiometrischen PEAXACT-Modells analysiert.
Automatisierte quantitative NMR-Analytik
#803, NMR
Quantitative NMR-Spektroskopie (qNMR) ermöglicht die Echtzeit-Qualitätskontrolle von Silanen. PEAXACT-Methoden werden hierbei zur Analyse komplexer überlappender Signale innerhalb der TopSpin/IconNMR Umgebung eingesetzt. Dazu wurde unser PEAXACT AppServer in den automatisierten qNMR-Workflow integriert.
Überwachung von Zellkultivierungen
#306, Raman
Zellkultivierungen haben zentrale Bedeutung für die Produktion von Biopharmazeutika und -therapeutika erlangt. Zur Überwachung dieser Prozesse hat die Raman-Spektroskopie ihr Potential bewiesen, erfordert aber sorgfältige Spektrenanalyse. Wir zeigen wie!
Kontinuierliche Nitrierungsreaktion
#110, NMR
In der kontinuierlichen chemischen Prozessen ist die Analyse komplexer Reaktionsgemische in Echtzeit eine Herausforderung, liefert aber wertvolle Erkenntnisse zum besseren Verständnis und zur Reaktionskontrolle. Wir beleuchten die Integration der NMR-Spektroskopie in einen Durchflussprozess zur Nitrierung.
Prozesskontrolle in der Harnstoffproduktion
#108, Raman
Die Überwachung der Harnstoffsynthese ist eine echte Herausforderung: hohe Drücke, extreme Korrosivität, gleichgewichtsabhängige Zusammensetzung, keine Möglichkeit zur repräsentativen Probenahme. Erst eine Raman-basierte Systemlösung mit ausgeklügelter Spektrenanalyse macht's möglich!
Qualitätskontrolle von Silanen
#802, NMR
Silane sind vielseitige Materialien für vielfältige Anwendungen. Produkteigenschaften werden je nach Einsatzgebiet über Reaktivzusätze oder Stabilisatoren eingestellt, was bei der Abmischung präzise überwacht werden muss. Dies gelingt hervorragend mit Niederfeld-Kernresonanzspektroskopie (LF-NMR). Die erforderliche Spektrenanalyse kann mit Hard Modeling einfach umgesetzt werden.
PIONA- und Detailanalyse von KW-Gemischen
#107, Raman
Kohlenwasserstoffgemische in der Petrochemie müssen sowohl hinsichtlich ihrer Substanzklassen - n-/iso-/cyclo-Paraffine, Aromaten, Olefine (P-I-O-N-A) - als auch anhand ihrer Einzelsubstanzen charakterisiert werden, bevor sie in die weitere Verarbeitung gehen. Raman-Prozessspektroskopie kann diese Informationen in Echtzeit liefern. Geschickte Probenauswahl reduziert den Aufwand auch für das Kalibrieren vieler Parameter massiv.
Echtzeit-Strukturaufklärung in der Kautschuksynthese
#203, Raman
Raman-Spektroskopie wird für die Echtzeit-Syntheseverfolgung in der Kautschuksynthese eingesetzt. Die entstehende Polymermikrostruktur kann unmittelbar und detailliert analysiert werden und macht so die aufwendige und zeitintensive Über-Nacht-Laboranalyse von Einzelproben überflüssig. Die Prozessoptimierung wird extrem beschleunigt!
Chemometrie für Bioprozesse
#305, Raman/MIR/...
Spektrenanalyse immer nach Schema F? Am Beispiel von Bioprozessen mit ihrer Vielzahl von Prozessparametern, die meist schablonenhaft nur mit multivariater Statistik modelliert werden, zeigen wir, wie der gesamte Methodenpool der Chemometrie in PEAXACT effizient genutzt werden kann.
Prozessanalyse mit online NMR-Spektroskopie
#104, NMR
Ein NMR-Tischgerät ermöglicht im Durchflussbetrieb die online-Reaktionsverfolgung einer Veresterungsreaktion. Indirect Hard Modeling (IHM) erlaubt die optimale simultane Auswertung von 1H- und 19F-Spektren.
Reaktionsaufklärung mit Hard Modeling Factor Analysis
#905, MIR
Die mehrstufige Reaktionssequenz für die Synthese einer Feinchemikalie wird mithilfe der Hard Modeling Factor Analysis (HMFA) entschlüsselt. Die geschätzten Reinstoffspektren werden anhand gezielt hergestellter Gemischproben überprüft und erlauben so die Aufklärung des Reaktionsnetzwerkes.
Identifizierung von Pharma-Inhaltsstoffen
#603, MIR+Raman
Raman- und MIR-Spektroskopie werden zur zuverlässigen Substanzidentifikation verwendet. Um eine Diskriminanzanalyse zu trainieren, werden Spektren typischer Pharmazutaten unter systematisch veränderten Messbedingungen aufgenommen. Unabhängige Substanzproben werden zur Validierung verwendet.
CO2 als building block für Polymere
#202, MIR
CO2 wird mit Epoxiden zu neuartigen Polyethercarbonaten umgesetzt. Die Bildung von Carbonat- und Polyethergruppen wird mit ATR-MIR-Spektroskopie inline verfolgt. Indirect Hard Modeling (IHM) erlaubt eine physikalisch motivierte Spektrenmodellierung für die Quantifizierung.
Herstellung biobasierter Basischemikalien
#304, Raman
Zur Gewinnung von Basischemikalien auf Basis nachwachsender Rohstoffe werden pflanzliche Kohlenhydrate (Zucker, Cellulose, ...) in Druckreaktoren hydriert und gehen anschließend verschiedene Folgereaktionen ein. Diese Reaktionen lassen sich mit der Raman-Spektroskopie hervorragend inline verfolgen.
Kristallisation eines pharmazeutischen Wirkstoffs
#402, MIR
ATR-MIR-Spektroskopie wird in Laborentwicklung und Pilotanlage zur Verfolgung einer Wirkstoff-Kristallisation eingesetzt. Indirect Hard Modeling verbessert die Modellübertragbarkeit von Labor auf Pilotmaßstab erheblich.
Aufklärung einer zweiphasigen Hochdrucksynthese
#502, MIR
In einem Hochdruckreaktor wird während einer zweiphasigen Reaktion simultan in beiden Phasen die Konzentration verfolgt. Reaktionsumsatz und Stoffaustausch lassen sich zuverlässig voneinander trennen und erlauben eine reaktionstechnische Prozessoptimierung.
Biogaserzeugung aus Industrieklärschlamm
#303, Raman
Die Produktion von Biomethan aus Industrieklärschlämmen wird mit Gasphasen-Ramanspektroskopie verfolgt. Die Messungen erfolgen direkt im Produktgasstrom. Der Einfluss von Parameteränderungen auf die Methanerzeugung kann unmittelbar mitverfolgt werden.
Wässrige Lösungspolymerisation
#201, MIR
Acrylsäure und verwandte Monomere werden in einer wässrigen Lösungspolymerisation kontinuierlich umgesetzt. Zur MIR-spektroskopischen Analyse werden Sonden entlang des gesamten Reaktors installiert. Indirect Hard Modeling wird zur Auftrennung der Monomer- und Polymersignale benötigt.
Verfolgung von Bioprozessen mit Raman
#302, Raman
Substrat- und Produktgehalt in einem industriellen Bioprozess werden mit Raman-Spektroskopie überwacht. Die zeitliche Auflösung kann gegenüber der offline-Analyse dramatisch verbessert werden. Der unmittelbare Zugang zum Prozesszustand erlaubt eine online-Prozesskontrolle.
Carotinoid-Analyse in Lebensmitteln
#601, UV-VIS
Carotinoid-Konzentrationen in Lebensmitteln werden mit Hilfe der UV-Spektroskopie bestimmt. Trotz der strukturellen Ähnlichkeit kann eine Analyse mit Indirect Hard Modeling die überlappenden Teilspektren der Komponenten erfolgreich separieren.
Klassifizierung von Gaschromatogrammen
#903, GC
Gaschromatogramme werden vor der Quantifizierung klassifiziert. Eine modellbasierte automatisierte Freigabeprozedur in PEAXACT Chrom identifiziert typische Probleme wie zusätzliche oder fehlende Peaks, Retentionszeitverzerrungen etc. Freigabezeiten für Batches werden hierdurch deutlich verkürzt.
Benchtop-NMR für die quantitative Analyse
#602, NMR
Mit Benchtop-NMR-Spektrometern lässt sich mittlerweile eine derart gute Spektrenqualität erreichen, dass auch quantitative Analysen von Gemischen sehr einfach möglich werden. Im Falle ähnlicher Komponenten (hier verschiedene Zucker) bietet die Analyse mit Indirect Hard Modeling (IHM) eine gute Möglichkeit zur Zerlegung von Mischungsspektren.
Räumlich aufgelöste Destillationsverfolgung
#401, MIR
Eine Glockenboden-Glaskolonne wird mit einem 4-fach MIR-Spektrometer ausgerüstet. Konzentrationen werden nicht nur in Sumpf und Kopfprodukt gemessen, sondern auch direkt auf den Böden. Dank der Verwendung einer Analyse mit Indirect Hard Modeling können die Referenzmessungen auf Raumtemperatur beschränkt bleiben.
Echtzeitkontrolle von Flow Chemistry
#102, MIR
Eine Veresterung wird kontinuierlich im Mikroreaktor betrieben und mit MIR-Spektroskopie verfolgt. Die Spektren werden unmittelbar mit PEAXACT analysiert. Die Vorhersagen ermöglichen Prozessverfolgung oder -kontrolle in Echtzeit.
Wasserdampfkorrektur von MIR-Spektren
#902, MIR
Wasserdampf in MIR-Spektren wird durch ein Indirect Hard Modeling kompensiert. Die Behandlung von Wasserdampf als reguläre Mischungskomponente erlaubt eine Berücksichtigung auch schwankender Konzentrationen. Die Profile der Hauptkomponenten werden störungsfrei erhalten.
Überwachung einer industriellen Fermentation
#301, MIR
MIR-Spektroskopie wird zur Prozessverfolgung in einem Pilot-Fermenter eingesetzt. Dank eines Indirect Hard Modeling-Ansatzes kann das Wasserspektrum in die Analyse einbezogen werden. Die online-Vorhersage des Substrat-Restgehaltes eignet sich als Abschaltkriterium.