英國KEIT工業過程在線FTIR光譜儀

一. KETI 公司介紹

Keit Spectrometers 是一家專注于為工業過程監測和控制應用開發突破性 FTIR 技術的公司。Keit 是 IRmadillo FTIR過程分析儀的開發商，

Keit從盧瑟福阿普爾頓實驗室（RAL）中分離出來，該實驗室由科學與技術設施委員會（STFC）管理，這是英國七個研究委員會之一，并從事粒子物理學、空間科學和光子科學的研究。IRmadillo 的設計初是為火星任務開發的太空應用程序，但后來商業化用于制造業。

2013 年，Keit 成為英國歐洲航天局企業孵化中心 （ESA BIC） 的衍生公司， 改進對生產過程的監測和控制，Keit 在全球市場上推出了一款分析儀器，該儀器可以在工業環境中提供流體的過程分析，例如，希望優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器，這些儀器足夠堅固，可以直接在生產工廠中使用，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，可在有價值的工業應用中實現過程監測，Keit 的 IRmadillo 分析儀因其堅固的設計和認證而非常適合在工業生產環境中使用。

二、IRmadillo生產過程的在線FTIR分析儀

作為生產過程的在線分析儀，IRmadillo 是一款堅固耐用的中紅外光譜儀，提供實時化學分析，以更好地監測和控制制造過程。可以配置為在傳統光譜儀模式下運行，也可以加載校準模型作為濃度計、定性分析儀或同時運行。

IRmadillo生產過程的在線FTIR分析儀的產品特點：

ü 易于安裝

ü 穩定值得信賴

ü 堅固、堅固、可靠

ü 簡單的接觸式傳感探頭

ü 直接與DCS 通信

它不僅具有實驗室級儀器的功能，而且作為過程儀器，它足夠堅固，可以直接安裝在生產線中，以便在問題發生時及時發現，而不是在問題發生后發現。由于 IRmadillo 提供實時分析，Keit 可以幫助生產商更快地做出決策，從而更高效、更安全、更有利地運行他們的流程。

三、IRmadillo 

1. IRmadillo 無移動部件，抗震動，堅固耐用，適合生產過程的在線監測

傳統的 FTIR 儀器使用一對基于 1800 年代設計的移動鏡（稱為邁克爾遜干涉儀）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并繞著一圈鏡子發送，以在探測器上產生干涉圖案，然后對其進行分析并轉換為光譜。

IRmadillo 經過專門設計，堅固耐用，這種靜態光學設計意味著，如果儀器受到振動、沖擊或一般運動，則整個反射鏡組件將作為一個整體移動-這意味著不會丟失信號，這已經在用于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，適合用于生產過程的在線監測。

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

四、IRmadillo 與其他光譜儀的比較

1. IRmadillo 設計的優勢：抗震動，固體探頭

IRmadillo 是一款 FTIR 光譜儀，可以作為過程分析儀和/或濃度計進行校準。IRmadillo 背后的技術基于新穎和先進的光學設計。IRmadillo 的設計與目前市面上的其他 FTIR 光譜儀有著根本的不同。

傳統FTIR 光譜儀的經典設計基于所謂的邁克爾遜干涉儀設計。它使用一對移動鏡在探測器上創建“干涉圖"，然后可以使用傅里葉變換將其轉換為光譜。但是原理是基于一對鏡子，其中至少有一個鏡子在移動，這意味著它在工業環境不耐振動

IRmadillo 基于 Sagnac 干涉儀設計。它使用一對靜態鏡子通過圍繞一個環順時針和逆時針發送光來創建干涉圖。光線聚焦到探測器上，以產生相對于空間的干涉圖。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，并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。由于 IRmadillo 的分析能力不受振動影響，因此它能夠直接集成到生產線或容器中，并在自然工作環境中連續運行，這與任何其他 FTIR 不同。

IRmadillo 的設計總體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，而是有一個固體探頭，有一個 ATR 元件，用于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導致頻譜中的噪聲，甚至根本不會導致頻譜中的噪聲。IRmadillo 內部的靜態光學元件可以自由振動，因為它們都一起移動——這意味著光譜不會損失。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統儀器要容易得多，傳統儀器可能需要每隔幾個小時進行一次新的背景參考掃描。

2. IRmadillo 與傳統FTIR 光譜儀比較

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

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

它們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 - 尤其是在工業環境中。

它們的制造成本可能非常高：這意味著安裝和更換它們的成本非常高，如果它們需要維修或更換，可能會增加更高的儀器擁有成本。

它們的頻譜通量可能非常低：這意味著儀器中的信號非常低。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，非常適合在工業和制造環境中使用。可能會考慮使用 IRmadillo 而不是傳統 FTIR 的一些原因是：

您開展連續或長期的制造活動：如果您的流程持續數天、數周或數月，那么您需要一個可靠且穩定的解決方案。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—-您可以信賴的解決方案。

環境骯臟、危險，不適合易碎儀器：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，使其防水且耐臟污、軟管和惡劣天氣條件。

需要一臺易于安裝的儀器：直接安裝在小型儀器主體上的單個光管探頭使 IRmadillo 非常易于安裝。在大多數情況下，不需要樣品調節，如果您希望輕松進行清潔，探頭可以直接進入工藝管道或小樣品定量環中。

3. IRmadillo 與 近紅外光譜儀（NIR）的比較

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

生物技術和發酵：工業生物技術、食品、飲料和燃料發酵以及其他類似行業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 輕松區分和識別，但 IRmadillo 可以同時準確、精確地測量發酵或細胞培養物中存在的分子的濃度。

高固體含量的工藝：近紅外光譜儀的反射探頭往往具有槽< 10 mm，很容易被固體堵塞或堵塞。IRmadillo 采用 ATR 傳感，這意味著探頭只需出現在液體內部即可進行分析和潤濕。只要液體與探頭的 ATR 接觸，IRmadillo 就會記錄測量結果。這意味著漿液、紙漿、水解罐、厭氧消化器、臟油流等......無論固體含量如何，IRmadillo 都可以對其進行有效分析。

質子溶劑（即醇類）中的水：NIR 儀器將酒精中的 OH 基團與水中的 OH 混淆。IRmadillo 可以區分，這意味著與 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），那么 IRmadillo 也可以量化這些分子。

五、IRmadillo 的應用領域

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

使用Keit的IRmadillo在線過程分析儀提高紙漿和紙張生產，Keit 的 IRmadillo 專為惡劣、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線和容器中，并能夠連接到您的 DCS，IRmadillo 提供連續、深入的工藝化學物質的濃度信息，以實現實時控制和提高效率。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、節省能源并提高制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 用于生物乙醇，生物發酵行業，堅固的乙醇發酵實時監測儀器。光譜儀通過提供有關發酵動力的實時信息，即糖是如何被消耗并轉化為乙醇的，使我們能夠更好地控制發酵過程。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，營養素等。

IRmadillo用于工業發酵和細胞培養過程的在線監測，可以監測原料的濃度并將其用于補料分批過程的閉環控制（例如，CHO 細胞培養或許多發酵過程中的葡萄糖），及早發現污染標志物（如乳酸和乙酸），并以經濟高效的方式糾正或中止批次，在產品對生物體有毒的情況下（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，硫酸鹽和亞硫酸鹽、磷酸鹽和亞磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽等陰離子。

IRmadillo優化油脂精煉，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，污染檢查，游離脂肪酸，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，化學官能團發生變化的過程都會具有紅外光譜，即使是化學反應的微小變化（例如將羰基還原為醇）也將具有可用于跟蹤反應進程的明顯特征。可以用于化學工業的蒸餾，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，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 也用于工業生物技術，制藥，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），乳制品加工（牛奶、液體/奶油奶酪、酸奶）等。