英國KEIT工業(ye) 過程在線FTIR光譜儀(yi)

一. KETI 公司介紹

Keit Spectrometers 是一家專(zhuan) 注於(yu) 為(wei) 工業(ye) 過程監測和控製應用開發突破性 FTIR 技術的公司。Keit 是 IRmadillo FTIR過程分析儀(yi) 的開發商，

Keit從(cong) 盧瑟福阿普爾頓實驗室（RAL）中分離出來，該實驗室由科學與(yu) 技術設施委員會(hui) （STFC）管理，這是英國七個(ge) 研究委員會(hui) 之一，並從(cong) 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(wei) 火星任務開發的太空應用程序，但後來商業(ye) 化用於(yu) 製造業(ye) 。

2013 年，Keit 成為(wei) 英國歐洲航天局企業(ye) 孵化中心 （ESA BIC） 的衍生公司， 改進對生產(chan) 過程的監測和控製，Keit 在全球市場上推出了一款分析儀(yi) 器，該儀(yi) 器可以在工業(ye) 環境中提供流體(ti) 的過程分析，例如，希望優(you) 化其原料預處理加工或實時監控發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測儀(yi) 器，這些儀(yi) 器足夠堅固，可以直接在生產(chan) 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(jia) 值的工業(ye) 應用中實現過程監測，Keit 的 IRmadillo 分析儀(yi) 因其堅固的設計和認證而非常適合在工業(ye) 生產(chan) 環境中使用。

二、IRmadillo生產(chan) 過程的在線FTIR分析儀(yi)

作為(wei) 生產(chan) 過程的在線分析儀(yi) ，IRmadillo 是一款堅固耐用的中紅外光譜儀(yi) ，提供實時化學分析，以更好地監測和控製製造過程。可以配置為(wei) 在傳(chuan) 統光譜儀(yi) 模式下運行，也可以加載校準模型作為(wei) 濃度計、定性分析儀(yi) 或同時運行。

IRmadillo生產(chan) 過程的在線FTIR分析儀(yi) 的產(chan) 品特點：

ü 易於(yu) 安裝

ü 穩定值得信賴

ü 堅固、堅固、可靠

ü 簡單的接觸式傳(chuan) 感探頭

ü 直接與(yu) DCS 通信

它不僅(jin) 具有實驗室級儀(yi) 器的功能，而且作為(wei) 過程儀(yi) 器，它足夠堅固，可以直接安裝在生產(chan) 線中，以便在問題發生時及時發現，而不是在問題發生後發現。由於(yu) IRmadillo 提供實時分析，Keit 可以幫助生產(chan) 商更快地做出決(jue) 策，從(cong) 而更高效、更安全、更有利地運行他們(men) 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(chan) 過程的在線監測

傳(chuan) 統的 FTIR 儀(yi) 器使用一對基於(yu) 1800 年代設計的移動鏡（稱為(wei) 邁克爾遜幹涉儀(yi) ）進行操作。IRmadillo 沒有移動部件，而是建立在靜態鏡子的排列之上。光的處理方法是將其分開並繞著一圈鏡子發送，以在探測器上產(chan) 生幹涉圖案，然後對其進行分析並轉換為(wei) 光譜。

IRmadillo 經過專(zhuan) 門設計，堅固耐用，這種靜態光學設計意味著，如果儀(yi) 器受到振動、衝(chong) 擊或一般運動，則整個(ge) 反射鏡組件將作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) 移動-這意味著不會(hui) 丟(diu) 失信號，這已經在用於(yu) 測試衛星發射的相同設備上進行了測試，所以IRmadillo具有抗振性時，適合用於(yu) 生產(chan) 過程的在線監測。

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(men) 的在線分析儀(yi) 與(yu) 各種化學和生化過程兼容，無論 pH 值或化學性質如何。我們(men) 有多種型號可滿足您的需求，包括防爆認證的 IRmadillo 和其他與(yu) 原位滅菌 （SIP） 和原位清洗 （CIP） 工藝兼容的型號。

四、IRmadillo 與(yu) 其他光譜儀(yi) 的比較

1. IRmadillo 設計的優(you) 勢：抗震動，固體(ti) 探頭

IRmadillo 是一款 FTIR 光譜儀(yi) ，可以作為(wei) 過程分析儀(yi) 和/或濃度計進行校準。IRmadillo 背後的技術基於(yu) 新穎和優(you) 良的光學設計。IRmadillo 的設計與(yu) 目前市麵上的其他 FTIR 光譜儀(yi) 有著根本的不同。

傳(chuan) 統FTIR 光譜儀(yi) 的經典設計基於(yu) 所謂的邁克爾遜幹涉儀(yi) 設計。它使用一對移動鏡在探測器上創建“幹涉圖"，然後可以使用傅裏葉變換將其轉換為(wei) 光譜。但是原理是基於(yu) 一對鏡子，其中至少有一個(ge) 鏡子在移動，這意味著它在工業(ye) 環境不耐振動

IRmadillo 基於(yu) Sagnac 幹涉儀(yi) 設計。它使用一對靜態鏡子通過圍繞一個(ge) 環順時針和逆時針發送光來創建幹涉圖。光線聚焦到探測器上，以產(chan) 生相對於(yu) 空間的幹涉圖。光學元件的靜態特性使該設計對振動和其他運動非常堅固，並且隨著時間的推移非常穩定。這種設計不需要激光器或液氮冷卻。由於(yu) IRmadillo 的分析能力不受振動影響，因此它能夠直接集成到生產(chan) 線或容器中，並在自然工作環境中連續運行，這與(yu) 任何其他 FTIR 不同。

IRmadillo 的設計總體(ti) 上具有可靠性和穩健性 - 這意味著無需光纖探頭。因此，IRmadillo 沒有光纖探頭，而是有一個(ge) 固體(ti) 探頭，尖有一個(ge) ATR 元件，用於(yu) 感應它浸入的化學物質。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(hui) 導致頻譜中的噪聲，甚至根本不會(hui) 導致頻譜中的噪聲。IRmadillo 內(nei) 部的靜態光學元件可以自由振動，因為(wei) 它們(men) 都一起移動——這意味著光譜不會(hui) 損失。隨著時間的推移，它還提供了更多的穩定性，這使得測量和監測連續過程比傳(chuan) 統儀(yi) 器要容易得多，傳(chuan) 統儀(yi) 器可能需要每隔幾個(ge) 小時進行一次新的背景參考掃描。

2. IRmadillo 與(yu) 傳(chuan) 統FTIR 光譜儀(yi) 比較

傳(chuan) 統的 FTIR 儀(yi) 器對振動和移動非常敏感，因為(wei) 當移動鏡受到影響時，即使是很小的振動也會(hui) 導致光譜出現噪聲或偽(wei) 影。製造商已經設法通過新穎的鏡子設計來減少振動的影響，但並未消除磁化率。這意味著傳(chuan) 統的 FTIR 儀(yi) 器可以安裝在實驗室或其他良性環境中，但通常不適合工業(ye) 安裝。

盡管一些儀(yi) 器使用實心“光管"直接安裝在感興(xing) 趣的過程中，但絕大多數 FTIR 安裝都使用光纖探頭。它們(men) 旨在用於(yu) 在儀(yi) 器和過程（振動源）之間保持距離;實際上，平均長度約為(wei) 5 m，因此他們(men) 仍然要求將儀(yi) 器安裝在相對靠近工藝的地方。這些光纖可以在儀(yi) 器的安裝位置上提供更大的靈活性，但也有許多缺點：

它們(men) 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(ye) 環境中。

它們(men) 的製造成本可能非常高：這意味著安裝和更換它們(men) 的成本非常高，如果它們(men) 需要維修或更換，可能會(hui) 增加更高的儀(yi) 器擁有成本。

它們(men) 的頻譜通量可能非常低：這意味著儀(yi) 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動機冷卻 - 另一個(ge) 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 具有增強的穩定性和抗振性，非常適合在工業(ye) 和製造環境中使用。可能會(hui) 考慮使用 IRmadillo 而不是傳(chuan) 統 FTIR 的一些原因是：

您開展連續或長期的製造活動：如果您的流程持續數天、數周或數月，那麽(me) 您需要一個(ge) 可靠且穩定的解決(jue) 方案。這就是 IRmadillo 的新穎設計、靜態鏡和低功率紅外光源提供長期穩定性和可靠性的地方—-您可以信賴的解決(jue) 方案。

環境肮髒、危險，不適合易碎儀(yi) 器：IRmadillo 具有危險區域認證，這意味著您可以將其直接安裝在危險區域，無需額外保護。它具有 IP65 防護等級，使其防水且耐髒汙、軟管和惡劣天氣條件。

需要一台易於(yu) 安裝的儀(yi) 器：直接安裝在小型儀(yi) 器主體(ti) 上的單個(ge) 光管探頭使 IRmadillo 非常易於(yu) 安裝。在大多數情況下，不需要樣品調節，如果您希望輕鬆進行清潔，探頭可以直接進入工藝管道或小樣品定量環中。

3. IRmadillo 與(yu) 近紅外光譜儀(yi) （NIR）的比較

盡管 NIR 儀(yi) 器已在許多場景匯中應用，例如非接觸式的固體(ti) 測量和非質子溶劑中的水測量。帶有 OH 基團的溶劑（如醇類）會(hui) 幹擾使用 NIR 進行水檢測，在這種情況下，我們(men) 建議使用 FTIR。IRmadillo 更合適的一些示例應用程序：

生物技術和發酵：工業(ye) 生物技術、食品、飲料和燃料發酵以及其他類似行業(ye) 通常具有非常渾濁的介質，其中既有生物質又有氣泡。大多數 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(chuan) 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 輕鬆區分和識別，但 IRmadillo 可以同時準確、精確地測量發酵或細胞培養(yang) 物中存在的分子的濃度。

高固體(ti) 含量的工藝：近紅外光譜儀(yi) 的反射探頭往往具有槽< 10 mm，很容易被固體(ti) 堵塞或堵塞。IRmadillo 采用 ATR 傳(chuan) 感端，這意味著探頭隻需出現在液體(ti) 內(nei) 部即可進行分析和潤濕。隻要液體(ti) 與(yu) 探頭的 ATR 端接觸，IRmadillo 就會(hui) 記錄測量結果。這意味著漿液、紙漿、水解罐、厭氧消化器、髒油流等......無論固體(ti) 含量如何，IRmadillo 都可以對其進行有效分析。

質子溶劑（即醇類）中的水：NIR 儀(yi) 器將酒精中的 OH 基團與(yu) 水中的 OH 混淆。IRmadillo 可以區分，這意味著與(yu) NIR 相比，它在質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），那麽(me) IRmadillo 也可以量化這些分子。

五、英國KEIT工業(ye) 過程在線FTIR光譜儀(yi) IRmadillo 的應用領域

IRmadillo 可以實時監測生產(chan) 過程中的液體(ti) ，漿料和乳液等，應用領域包括生物乙醇和生物燃料，工業(ye) 發酵，油脂加工，化工，工業(ye) 生物技術，製藥，食品和飲料以及石油天熱氣。

使用Keit的IRmadillo在線過程分析儀(yi) 提高紙漿和紙張生產(chan) ，Keit 的 IRmadillo 專(zhuan) 為(wei) 惡劣、危險和腐蝕性環境而設計，非常適合監測紙漿和造紙。可以直接安裝在生產(chan) 線和容器中，並能夠連接到您的 DCS，IRmadillo 提供連續、深入的工藝化學物質的濃度信息，以實現實時控製和提高效率。無需離線采樣即可了解工藝的動態，可以提高化學品回收率、節省能源並提高製造工藝的自動化程度。可以監測成分包括有效堿，活性堿，妥爾油和妥爾肥皂，黑液化學成分等。

IRmadillo 用於(yu) 生物乙醇，生物發酵行業(ye) ，堅固的乙醇發酵實時監測儀(yi) 器。光譜儀(yi) 通過提供有關(guan) 發酵動力的實時信息，即糖是如何被消耗並轉化為(wei) 乙醇的，使我們(men) 能夠更好地控製發酵過程。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，生物聚合物，營養(yang) 素等。

IRmadillo用於(yu) 工業(ye) 發酵和細胞培養(yang) 過程的在線監測，可以監測原料的濃度並將其用於(yu) 補料分批過程的閉環控製（例如，CHO 細胞培養(yang) 或許多發酵過程中的葡萄糖），及早發現汙染標誌物（如乳酸和乙酸），並以經濟高效的方式糾正或中止批次，在產(chan) 品對生物體(ti) 有毒的情況下（例如，丙酮-丁醇-乙醇 [ABE] 發酵中的溶劑濃度），以更高的生產(chan) 率運行工藝，監測的物質包括糖，有機酸，丁醇和乙醇等單醇，甘油等二醇和三醇，蛋白質，氨基酸，尿素和氨，硫酸鹽和亞(ya) 硫酸鹽、磷酸鹽和亞(ya) 磷酸鹽、硝酸鹽和亞(ya) 硝酸鹽等陰離子。

IRmadillo優(you) 化油脂精煉，深入了解脫膠、中和、漂白等過程，可以監測的物質有種子油的類型，汙染檢查，遊離脂肪酸，脂肪酸甲酯，磷和磷脂，肥皂，甘油，葉綠素，顏色，碘值等。

使用 IRmadillo監測化學品生產(chan) ，化學官能團發生變化的過程都會(hui) 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(wei) 醇）也將具有可用於(yu) 跟蹤反應進程的明顯特征。可以用於(yu) 化學工業(ye) 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測。

使用 IRmadillo 監控石油和天然氣生產(chan) ，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監測，RON/MON 和其他辛烷值測量，芳烴監測，如 BTX，汽油調和中的醇醚添加劑，PIONA 分析

IRmadillo 也用於(yu) 工業(ye) 生物技術，製藥，食品和飲料等，包括酒精發酵，生物質/真菌發酵（植物肉替代品），乳製品加工（牛奶、液體(ti) /奶油奶酪、酸奶）等。