Spektroskopia w bliskiej podczerwieni, czyli NIR, to technika analityczna polegająca na pomiarze odpowiedzi materiału na promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni. Uzyskane widmo może stanowić charakterystyczny profil próbki, zależny od jej składu chemicznego i właściwości fizycznych.

W zastosowaniach identyfikacyjnych widmo próbki porównuje się z widmami materiałów referencyjnych albo z modelem opracowanym dla konkretnej grupy próbek. Dzięki temu technika NIR może wspierać szybką ocenę zgodności materiału, rozróżnianie materiałów podobnych oraz porównywanie partii.

NIR jest szczególnie użyteczny tam, gdzie użytkownik pracuje z powtarzalnymi materiałami, posiada próbki referencyjne i chce szybciej podejmować decyzje jakościowe.

Zalety techniki NIR

• szybkie uzyskanie informacji o próbce,
• możliwość ograniczenia przygotowania próbki,
• pomiar nieniszczący w wielu zastosowaniach,
• brak konieczności stosowania odczynników w typowych aplikacjach spektroskopowych,
• możliwość pracy z proszkami, granulatami, tworzywami, wybranymi cieczami i materiałami półstałymi — po potwierdzeniu aplikacji,
• przydatność do identyfikacji, porównywania partii i rozwoju modeli kalibracyjnych.

Głównym akcentowanym zastosowaniem PI-500NIR jest identyfikacja materiałów. Jest to obszar szczególnie istotny w firmach, w których szybka decyzja jakościowa wpływa na przyjęcie surowca, rozpoczęcie produkcji, zwolnienie partii lub skierowanie próbki do dodatkowej analizy.

Identyfikacja odpowiada na pytanie: czy próbka jest tym materiałem, którym powinna być?

Typowe scenariusze zastosowania:

• potwierdzenie tożsamości surowca,
• porównanie próbki z materiałem referencyjnym,
• rozróżnienie materiałów podobnych wizualnie,
• kontrola zgodności partii z przyjętym profilem,
• wstępna selekcja materiałów wymagających dodatkowej analizy,
• wsparcie działań R&D i rozwoju metod.

Dane potrzebne do rozmowy aplikacyjnej

• jakie materiały mają być identyfikowane,
• ile typów materiałów ma być rozróżnianych,
• czy dostępne są próbki referencyjne,
• czy występują materiały podobne, które trzeba odróżnić,
• jak wygląda obecna metoda kontroli,
• ile trwa obecna procedura,
• jakie są skutki błędnej identyfikacji lub opóźnionej decyzji jakościowej.

Zastosowania ilościowe i modele kalibracyjne — zakładka

PI-500NIR może być rozpatrywany również w kontekście zastosowań ilościowych. Należy jednak jasno podkreślić, że oznaczenia ilościowe w technice NIR wymagają przygotowania indywidualnych modeli kalibracyjnych dla konkretnej matrycy, parametru i zakresu stężeń.

Model kalibracyjny powinien być tworzony z wykorzystaniem próbek użytkownika oraz wyników uzyskanych metodami referencyjnymi. Same widma NIR nie wystarczą do wiarygodnego oznaczania ilościowego — konieczne jest powiązanie sygnału widmowego z wartościami uzyskanymi metodą odniesienia.

Równolegle prowadzone są prace nad rozwojem bazy kalibracyjnej. Baza ta ma wspierać rozwój zastosowań urządzenia, jednak każda aplikacja ilościowa wymaga oceny dla konkretnego materiału, procesu i celu pomiaru.

Do przygotowania projektu ilościowego potrzebne są:

• określenie oznaczanego parametru,
• opis matrycy i postaci próbki,
• zakres stężeń / zakres zmienności parametru,
• próbki użytkownika reprezentujące rzeczywistą zmienność materiału,
• wyniki metod referencyjnych dla tych próbek,
• informacja o wymaganej dokładności i sposobie wykorzystania wyniku,
• ocena, czy dana aplikacja jest technicznie i biznesowo uzasadniona.

Farmacja

W farmacji PI-500NIR może być rozpatrywany jako narzędzie do rozwoju aplikacji związanych z identyfikacją materiałów wejściowych, substancji pomocniczych, półproduktów oraz wybranych produktów gotowych. W zastosowaniach regulowanych kluczowe będą: dokumentacja, próbki referencyjne, sposób interpretacji wyniku oraz walidacja metody dla konkretnej aplikacji.

Suplementy diety

Branża suplementów diety pracuje z dużą liczbą surowców roślinnych, ekstraktów, mieszanin proszkowych i komponentów o zmiennej charakterystyce. PI-500NIR może wspierać rozwój metod identyfikacyjnych i porównawczych, szczególnie tam, gdzie dostępne są próbki referencyjne oraz powtarzalne partie materiału.

Kosmetyki

W kosmetykach kontrola jakości obejmuje surowce sypkie, ciekłe, półstałe, emulsje, oleje, woski, pasty i ekstrakty. Technika NIR może wspierać identyfikację wybranych surowców, porównywanie partii i ocenę zgodności materiału z przyjętym profilem.

Tworzywa sztuczne

W tworzywach sztucznych NIR może być interesujący w obszarze rozróżniania typów materiałów, porównywania partii, kontroli zgodności surowca i wsparcia R&D. Każde zastosowanie wymaga potwierdzenia na konkretnych materiałach i próbkach użytkownika.

Przemysł chemiczny

W przemyśle chemicznym PI-500NIR może wspierać rozwój metod identyfikacyjnych i porównawczych dla wybranych surowców, półproduktów i materiałów procesowych. Zakres zastosowania powinien być każdorazowo oceniany aplikacyjnie.

Polski projekt i lokalne wsparcie

PI-500NIR jest rozwijany w Polsce przez POLON-IZOT we współpracy z DONSERV. Dla użytkownika oznacza to łatwiejszy kontakt z zespołem technicznym, krótszą ścieżkę komunikacji oraz możliwość rozmowy o realnych potrzebach aplikacyjnych bez wielopoziomowej struktury zagranicznej.

Rozwój aplikacji z użytkownikiem

Technika NIR wymaga dopasowania do próbki, matrycy i celu pomiaru. Dlatego PI-500NIR jest rozwijany z naciskiem na rozmowę aplikacyjną, próbki użytkownika oraz ocenę rzeczywistego problemu jakościowego.

Identyfikacja jako praktyczny punkt startowy

Identyfikacja materiałów jest jednym z najbardziej praktycznych obszarów wdrażania NIR. Pozwala rozpocząć od jasnego celu: potwierdzić tożsamość materiału, rozróżnić materiały podobne lub porównać partię z materiałem odniesienia.

Możliwość rozwoju metod ilościowych

Zastosowania ilościowe mogą być rozpatrywane jako projekty aplikacyjne wymagające indywidualnych modeli kalibracyjnych. Takie modele powstają na podstawie próbek użytkownika i wyników metod referencyjnych. Równolegle rozwijana jest baza kalibracyjna.

POLON-IZOT sp. z o.o. jest polskim producentem sprzętu pomiarowego dla przemysłu i laboratoriów. Firma kontynuuje działalność marki POLON — Zjednoczone Zakłady Urządzeń Jądrowych — której początki sięgają 1956 roku.

POLON-IZOT podkreśla ponad 60-letni dorobek techniczny i rozwój własnych zaawansowanych rozwiązań pomiarowych dla zastosowań on-line, at-line oraz laboratoryjnych. W ofercie firmy znajdują się między innymi rozwiązania pomiarowe dla przemysłu i laboratoriów, a DONSERV oferuje również wybrane spektrometry POLON-IZOT w zakresie technik XRF.

W projekcie PI-500NIR POLON-IZOT wnosi kompetencje producenta aparatury pomiarowej, doświadczenie konstrukcyjne oraz zaplecze techniczne niezbędne do rozwoju krajowego rozwiązania NIR.

Nie każda próbka i nie każdy parametr będą dobrym zastosowaniem dla NIR. Dlatego pierwszy krok to rozmowa aplikacyjna, podczas której ocenimy, czy PI-500NIR może być właściwym kierunkiem dla Państwa procesu.

Podczas rozmowy warto przygotować informacje o:

• rodzaju próbki,
• celu pomiaru: identyfikacja, porównywanie partii, rozróżnianie materiałów podobnych lub analiza ilościowa,
• obecnej metodzie kontroli,
• liczbie próbek i częstotliwości pomiarów,
• dostępności próbek referencyjnych,
• danych z metod referencyjnych, jeżeli celem jest model ilościowy.