Hans van Eerden | Fotografie: Marco Vellinga
De noodzaak voor analyseren aan de productielijn in plaats van in het lab ligt in de besparing op energie, kosten en materialen. Snelle en robuuste instrumenten voor FT-NIR, diode-array-NIR, NMR, thermische en natchemische technieken checken de kwaliteit online. Maatwerk is hier het toverwoord, en daarmee de expertise van de leverancier om applicatiegericht te denken.
Hans van Eerden | Fotografie: Marco Vellinga
Werken met dit soort veelal non-destructieve technieken vraagt om klantspecifieke aanpassingen en uitgebreide applicatiesupport. Daaronder valt het maken van modellen die spectra vertalen naar analysewaarden, ofwel het maken van de vertaalslag van een vingerafdruk naar een getal. “We hebben veel databases opgebouwd, met analyses van duizenden monsters, waaronder alle mogelijke zuivelproducten, compost en vetten en oliën”, verklaart directeur en application manager Jody Hoefs van Anaspec Solutions. “Daarmee kunnen we het model voor een specifieke analyse trainen. Klanten hebben daar meestal geen tijd voor en ook steeds minder ervaring mee. Vroeger leverden wij spectrometers, nu verkopen we oplossingen in de vorm van complete analyzers.”
De geleverde instrumenten zijn nauwkeurig, stelt Hoefs, omdat bijvoorbeeld de FT-NIR met een Michelson-interferometer werkt. Een solid-state-laser met levensduur meer dan twintig jaar bepaalt nauwkeurig de golflengte, vertelt hij. “Bovendien zijn er geen bewegende onderdelen, zoals de ‘slit’ bij een dispersieve techniek, en gaat de NIR-module circa tien jaar mee, waardoor er geen jaarlijks preventief onderhoud nodig is. Dat bespaart aanzienlijk op servicekosten en geeft meer bedrijfszekerheid.”
In sectoren als chemie, farma en food is, naast nauwkeurigheid, ook snelheid van meting belangrijk om snel te kunnen reageren als productparameters in het proces veranderen. Daarom wordt analyse steeds meer aan of in de productielijn (‘at line’ of inline) uitgevoerd, dankzij de introductie van robuuste inline-instrumentuitvoeringen. Een meetprobe hangt bijvoorbeeld in of boven de lijn, meetsignalen gaan via fibers naar een spectrometer en vandaar naar een computer en uiteindelijk via de netwerkbus naar een controlekamer. Soms is er een HMI aan de lijn als een operator ter plekke moet kunnen ingrijpen.
Buiten de nauwkeurigheid is gebruiksvriendelijkheid belangrijk. Zo zijn er handheld uitvoeringen voor flexibele inzet in de fabriek of daarbuiten, bijvoorbeeld in het veld. Denk aan analyse van biomassa zoals gras of slib, of van uiteenlopende soorten plastic bij inzameling en recycling. Voor de voedings- en zuivelindustrie zijn er instrumenten met speciaal ontwikkelde accessoires voor het analyseren op verschillende soorten monstermatrices. Voorbeelden zijn een onder een hoek roterende pot voor heterogene monsters of specifieke accessoires voor de bemonstering van melk, melkpoeder en kaas die in seconden zijn uit te wisselen; dit voorkomt dat het complete instrument in meervoud nodig is.
“De NIR-module gaat circa tien jaar mee, waardoor er geen jaarlijks preventief onderhoud nodig is”Directeur en application manager Jody Hoefs van Anaspec Solutions
Bijkomend voordeel is dat bij de melkanalyse disposable monsterhouders kunnen worden gebruikt, wat vervuiling van doorstroomcellen voorkomt, zonder de noodzaak van reiniging en herkalibratie.
Beperking van FT-NIR aan de lijn is dat meting binnen een centimeter direct op het product, bijvoorbeeld achter een venster, moet plaatsvinden. Soms is dat niet mogelijk, zoals bij friet- of chipsproductie, en dan kan de probe bij ‘close contact’ kapotgaan of versmeren. Dan is diode-array-NIR een veilig alternatief, met een bereik van zo’n 60 centimeter. In één keer valt dan via een prisma of grating “een regenboog aan golflengtes” op een rij detectoren, zoals Hoefs het omschrijft. “Dat maakt de meting heel snel, tot 500 scans per seconde.”
Real-time monitoring is voorlopig additioneel voor kwaliteitsbewaking, het lab blijft nog onmisbaar om analyseresultaten steekproefsgewijs te bevestigen. Kostenbesparing op grondstoffen en energie is veruit de belangrijkste drijfveer voor analyse aan de lijn, aldus Hoefs, en niet zozeer bezuiniging op labpersoneel. Het maakt het bijvoorbeeld aantrekkelijk om goedkopere grondstoffen toe te passen binnen de kwaliteitsspecificaties of biedt mogelijkheden het proces sneller te stoppen, als gewenste parameterwaardes zijn bereikt, zoals bij drogen om een bepaald vochtgehalte te realiseren. “Dan kun je energie besparen.” Of het toevoegen van water in plaats van vet bij de boterproductie. “Een ton vet is tegenwoordig ongeveer 6.000 keer zo duur als een kuub water. Als je kunt voorkomen dat het vetgehalte te hoog wordt, bespaar je kosten.”
________________________________________________
Wie meer over deze technieken en de toepassingen te weten wil komen, bezoekt Anaspec Solutions tijdens Laborama Expo 2023, waar de leverancier zijn portfolio presenteert voor inline en lab. Bij de oprichting in 2004 was de expertise vooral gestoeld op toepassingen van FT-NIR van ABB, nu bijna 20 jaar later is die verbreed naar merken zoals Zeiss, Q-Interline, Magritek, Specfit, Linseis en Behr. Inmiddels is er praktijkkennis in huis over analysetechnieken als NIR, thermische analyses, NMR en natchemische technieken, met NIR als hoofdspecialisme.
