La detección automatizada de productos o subproductos directamente durante el proceso se ha convertido en una parte indispensable del monitoreo de los procesos de producción. La espectrometría de masas es un método rápido y selectivo para analizar compuestos en aplicaciones técnicas, químicas y biotécnicas, simultáneamente, con un altogrado de sensibilidad y en un rango de medición extremadamente grande. Además de la identificación de compuestos, este método también permite evaluar cuantitativamente las corrientes iónicas. Mediante la evaluación integrada de datos, se pueden determinar las concentraciones de las sustancias monitorizadas y los cambios de concentración- por ejemplo en reacciones químicas o bioquímicas - se puede medir y registrar
Sin embargo, la detección en el proceso de espectrometría de masas hasta ahora se ha limitado a compuestos de la fase gaseosa. Ahora los investigadores de los Institutos Fraunhofer de Tecnología Química ICT, Pfinztal e Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB, Stuttgart, han desarrollado un espectrómetro de masas con el cualtanto los gases como los líquidos se pueden monitorear simultáneamente en tiempo real.
Múltiples entradas con membrana integrada
La pieza central del nuevo sistema de medición patentado foxySPEC es una entrada de derivación modificada ubicada en la unidad analizadora, con la cual también se pueden analizar los componentes de la fase líquida. Se monta una membrana microporosa en esta entrada ".del lado del permeado, las sustancias volátiles de la muestra líquida se vaporizan y pasan a través de la membrana ", explica Martin Joos de Fraunhofer ICT. Por otro lado, la membrana es impermeable a las soluciones acuosas polares. Además, su estructura espacial especial la hace resistente aobstrucción por sólidos.
Además de esto, un sensor de medición recientemente desarrollado permite realizar incluso análisis in situ de líquidos, por ejemplo, en fermentadores utilizados para procesos de producción biotecnológica. El ingeniero de procesos Matthias Stier de Fraunhofer IGB describe la ventaja: "Enen tal caso, la membrana, que está integrada en el sensor de medición, se encuentra directamente dentro del reactor que se va a monitorear. "Debido a la transferencia de fase física en la membrana químicamente inerte, los dos sistemas de entrada de membrana no muestran ningún crucesensibilidad y son muy estables a largo plazo. Las nuevas entradas de membrana se instalan además de las entradas de gas convencionales.
Control automatizado para análisis en tiempo real
Con la unidad de control, el usuario puede determinar qué entrada es seleccionada por el muestreador. El ingeniero de IGB Stephan Scherle explica: "La programación de Siemens desarrollada por Fraunhofer IGB nos permite seleccionar muestras en cuestión de segundos usando la válvula apropiada - cambiando entre gas, análisis líquido e in situ según sea necesario y, por lo tanto, proporciona resultados en tiempo real ". Además, el espectrómetro de masas cuadrupolo empleado está equipado con autocalibración, de modo que se pueden detectar hasta 30 componentes simultáneamente en una mezcla compleja de sustancias, sin separación previa.
una amplia gama de aplicaciones
Los límites de detección de foxySPEC están por debajo de 10 µg de sustancia por litro y, por lo tanto, en el rango de ppm más bajo. Dado que los gases son absorbidos en el sistema de vacío de la unidad de detección a través de tuberías de acero inoxidable, distancias de más de 10 metros hasta el punto de extracciónson factibles. Ya no es necesaria la transferencia de las muestras por bombeo que requiere mucho tiempo y costos. Dependiendo de la longitud y el diámetro de los capilares de acero inoxidable, los gases se pueden medir en tiempo real, en el vacío hasta 1 mbar ocon sobrepresión de hasta 100 bar.
El espectrómetro de masas en tiempo real es adecuado para una amplia gama de aplicaciones en la industria química y biotecnológica, farmacéutica y de producción de alimentos. Se deben desarrollar soluciones adicionales para industrias específicas.
Adecuado para la Industria 4.0
El límite de detección bajo, la posibilidad de medir varios componentes al mismo tiempo y la alta velocidad a la que se generan los datos, son requisitos previos ideales para hacer que los procesos sean más eficientes sobre la base del monitoreo continuo. En términos de la "Industria 4.0"plataforma, los datos pueden analizarse en tiempo real utilizando programas inteligentes, para identificar otros parámetros previamente descuidados en los procesos, y así optimizar y acelerar aún más la producción. Dado que foxySPEC detecta todas las masas que ingresan al sistema de medición, la unidad nosolo se restringe a una sustancia, como con la mayoría de los sensores. En consecuencia, foxySPEC se puede usar con flexibilidad y es el sistema de medición ideal para la producción basada en la demanda. "Si se fabrican varios productos en una planta de acuerdo con los requisitos del cliente, se puede usar foxySPECdirectamente como una unidad de medida sin necesidad de conversión o modificaciones adicionales ", dice Matthias Stier.
empresa spin-off e idea de marketing
Fraunhofer Venture apoya la preparación de una empresa spin-off para la producción, ventas y comercialización, y el mantenimiento remoto del espectrómetro de masas de proceso en tiempo real foxySPEC con fondos del programa "Fraunhofer promueve emprendedores". El concepto de utilización desarrollado enEste contexto implica proporcionar a foxySPEC una caja de conexión de desarrollo propio, que permite el mantenimiento remoto de la unidad. Por lo tanto, el usuario no tiene que ser un experto en el campo de la espectrometría de masas.
foxySPEC se distribuirá a través de un modelo B2B. Actualmente, el equipo de desarrolladores de Fraunhofer está buscando socios de distribución que transmitirán el sistema, integrando foxySPEC como parte del propio sistema del usuario, en un denominado OEM Equipo originalVersión del fabricante. Se espera que foxySPEC esté disponible en el mercado a partir de agosto de 2017.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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