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NIR Analysesysteme - hiperscan.com · 10 11 Die Lebensmittelindustrie ist bei ihren...

Date post: 19-Aug-2019
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1 2 HiperScan GmbH . Weißeritzstr. 3 . 01067 Dresden . Germany Phone: +49 351 212496 - 0 . Fax: +49 351 212496 -99 . [email protected] . www.hiperscan.com Identifikation Rohstoffe Wirkstoffe Kunststoffe Gehaltsmessung Konzentrationen von Fett, Wasser, Trockenmasse und Lösungsmitteln Gemische und Blends NIR Analysesysteme
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HiperScan GmbH . Weißeritzstr. 3 . 01067 Dresden . Germany Phone: +49 351 212496-0 . Fax: +49 351 212496-99 . [email protected] . www.hiperscan.com

Identifikation • Rohstoffe • Wirkstoffe • Kunststoffe

Gehaltsmessung• Konzentrationen von Fett, Wasser,

Trockenmasse und Lösungsmitteln• Gemische und Blends

NIR Analysesysteme

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NIR SpektroskopieForschungsergebnisse werden Praxis

NIRS (Nahinfrarotspektroskopie) ist eine nahezu ideale Methode zum Bestimmen und Analysieren verschiedenster Substanzen oder Produkte. Als echte „green science“ benötigt sie keine zusätzlichen Chemikalien oder Lösungsmittel. Nahinfrarotes Licht wird durch die molekulare Schwingungen der chemischen Bin­dungen absorbiert. Die substanzspezifische Absorption des Lichts je Wellen­länge kann dann ohne Zerstörung der Probe zur Bestimmung verschiedener Parameter ge nutzt werden. Sie ist sehr gut geeignet, um z. B. den Wasser­, Fett­ oder Proteingehalt zu bestimmen und verschiedene Strukturelemente des Ausgangsstoffes zu analysieren. In vielen Bereichen wie Pharmazie, Medizin, Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie, Abfallbeseitigung, Verpackungs­ und Kunst­stoffindustrie ist dieses bequeme Verfahren zur Qualitätsanalyse und Prozesskontrolle bereits etabliert. Bislang verhinderten aber oft die hohen Einführungskosten eine breitere Anwendung der NIR­Spektroskopie. Hier setzt HiperScan an und nutzt die vom Fraunhofer­Institut für Photonische Mikrosysteme neu entwickelte Scanning Grating Technologie. Mit ihr lassen sich hochwertige NIR­Analysesysteme mit erwei­tertem Messebereich zu geringeren Kosten fertigen.

NIR Spektroskopie

Analyseverfahren

9 chemische Verbindungen erkennen

9 Konzentrationen bestimmen 9 Schichtdicken messen

Anwendungen

9 Nahrungsmittel-, Futter- und Getränkeindustrie, Landwirtschaft

9 Chemie- und Kunststoffindustrie 9 Pharma- und Bio-Industrie

Nutzen

9 schnell 9 sehr reproduzierbar 9 universell 9 zerstörungsfrei

Routinekontrollen

9 Warenein- und -ausgangskontrollen 9 Prozessanalyse 9 Prozessautomation 9 Endkontrolle

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Seit dem Start erfolgreichHiperScan hebt die NIR­Spektroskopie auf ein neues Level

Die Entwicklung der Mikroscan­Technologie begann 1997. Kurz darauf wurden bereits die ersten Mikroscannerspiegel in großen Stückzahlen produziert. Die fortgeführte intensive Forschung zur Nutzung der Mikrosysteme führte 2004 zur Entwicklung der völlig neuen und deutlich kostengünstigeren Scanning Grating Spektrometer. Damit war der Grundstein für die Ausgründung der HiperScan GmbH aus dem Fraunhofer­Institut für Photonische Mikrosysteme Dresden im Jahr 2006 gelegt. Das Unternehmen steht seitdem für hochwertige Technologien und Anwendungen zur Analyse von Stoffen im nahen Infrarotbereich. Erklärtes Ziel von HiperScan ist es, die Vorteile der NIR­Spektroskopie weiter auszubauen, sodass viele und auch kleine Unternehmen davon profitieren können. Damit wird NIRS zu einer Massenanwendung, die nicht nur das Qualitätsniveau, sondern auch die NIR Spektroskopie selbst auf ein neues Level hebt.

Mit dem Analysegerät Apo­Ident vereinte HiperScan erstmals die Vorzüge der NIR­Spektroskopie mit maximaler Anwenderfreundlichkeit und Effizienz. Beeindruckende Genauigkeit, einfache Bedienung, sekundenschnelle Auswertung zeichnen das System aus, was speziell auf die Bedürfnisse von Apotheken optimiert wurde. Apotheker erhalten mit Apo-Ident ein High-End-System zur effizienten und kostensparenden Ausgangsstoffprüfung.

HiperScan macht NIRS smart. Applikationen von HiperScan lassen

sich einfach integrieren und optimieren bestehende Abläufe.

HiperScan macht NIRS intuitiv.Die Softwareoberflächen sind bewusst anwender­

freundlich und selbsterklärend.

HiperScan modelliert Ihre NIRS Anwendung und stellt eine sinnvolle Datenvorbehandlung zur Verfügung.

HiperScan bietet eine schnelle und einfache Erstellung chemometrischer Modelle auch für große Datenmengen und stellt geeignete

Validierungstools zur Verfügung.

HiperScan gewährleistet eine hohe Übertragbarkeit Ihrer Daten und sorgt dadurch für die breite Nutzung durch viele Anwender auf vielen Geräten (große Serien).

20041997 2013 20152009 2010 2012

� Nahinfrarot mit Scanning Grating Technologie

� Entwicklung Scannerspiegel Spektrometer

� Weiterentwicklung zum staubdichten Finder SD

� Entwicklung integrierte NIR­Analysesysteme

� Industrie­anwendung Finder OEM

� Analysesystem Apo-Ident zur Anwendung in der Pharmazie

� Analysesystem Finder zur Einzelplatzan­wendung

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Chemometrische Modelle und Soft­warelösungen – unsere Kompetenz

NIRS­Erfahrung und Know­How im Softwaredesign

Modellerstellung (Kalibrierung)

Modellvalidierung

Softwarelösung

HiperScan verknüpft seine langjährige Erfahrung bei der Erstellung chemometrischer Modelle mit dem Know­How für intuitives Softwaredesign in klaren effizienten Strukturen. Sie können auf unserer Kompetenz aufbauen und schnell und einfach Ihre NIRS­Implementierung schaffen. Sie nutzen einfach ein fertiges Komplettsystem oder auch Komponenten von HiperScan. Die notwendigen chemometrischen Modelle für Ihre Anwendung können standardisiert oder individuell ausgelegt und entwickelt werden. Ein rasches Einfügen in Ihre Prozesse oder Ihre Software ist durch offene Softwareschnittstellen (DLLs) möglich. HiperScan unterstützt Ihre NIRS­Lösung durch geeignete Tools für die Modellierung, Kalibrierung und Validierung. Unsere anwenderfreundliche Software kann in kürzester Zeit vom Logo bis zu den Eingabefeldern auf Ihre gewünschte Anwendung angepasst werden. Das Handling bleibt trotzdem einfach und übersichtlich. So wird Ihre spezielle Lösung geschaffen,

die den heutigen Anforderungen moderner betrieblicher Abläufe gerecht wird. Mit der Integration der NIR­Analyse in Ihr Gerät oder Ihre Applikation

bieten Sie eine zusätzliche Funktion zur Qualitätssicherung und zur Vermeidung von Out­of­Spec­Produktion für Ihre Kunden.

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Messgrößen in der PharmazeutikApo­Ident eine integrierte Lösung für Apothekenlabore

Die Analyse von Substanzen, Wirk­ und Hilfsstoffen oder Rezepturen ist arbeitsaufwändig und teuer. Prüfvorschriften werden immer komplexer, Personalmangel bzw. hohe Belastung erhöhen weiter den Druck. Viele Prüfungen oder Analysen lassen sich jedoch mit der NIR­Spektroskopie einfach automatisch erledigen. Zukunftsfähige Apothekenlabore entlasten schon heute Ihren Alltag mit dem Apo­Ident­Analysesystem bei Routinetätigkeiten. Die integrierte, validierte Substanzdatenbank (chemometrisches Modell) ermöglicht die sekundenschnelle Prüfung, statt langer aufwendiger nasschemischer Analysen.

Mit dem Einsatz von Apo­Ident erledigt die Apotheke die aufwendige Laboranalyse im Handumdrehen und spart dabei noch Kosten. Gleichzeitig entgeht sie dem Substanzstau am Wareneingang und schafft wieder mehr Freiraum für höherwertige Tätigkeiten. Das gesamte Team kann sich so auf die wesentlichen Aufgaben in der Apotheke konzentrieren und die Kunden rechtzeitig mit der gewünschten Rezeptur beliefern.

Mit Apo­Ident ist die NIR­Spektroskopie zuverlässig und bezahlbar

validierte Datenbank mit über 1.100 Ausgangsstoffen: fest, halbfest/flüssig, Salben, Granulate und Drogen nach Ph. Eur. 8

Nachweis der Robustheit und der 100%igen Spezifität, rückführbar auf zertifizierte Ausgangsstoffe

umfangreiche Datenbank mit über 330.000 Spektren

gesicherte Validierung auf über 4.000 Seiten (als PDF­Datei) dokumentiert

Referenzierung automatisch geräteintern

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Die Lebensmittelindustrie ist bei ihren Herstellungsprozessen besonders auf die Über­wachung von chemischen Inhaltsstoffen wie Fett, Eiweiß oder Wasser angewiesen. Kri tische Prozessparameter werden mit integrierten NIR­Spektrometern schnell perma­nent erfasst und der Produktionsprozess sekundengenau überwacht. So ist eine zeit­sparende und zerstörungsfreie Analyse von vielen festen, halbfesten und flüssigen Substanzen möglich. Mit der Implementierung des Finder SD Analysesystems in Ge­räten bzw. Maschinen für den Produktionsprozess kann ein wesentlicher Mehrwert zur ressourcenschonenden Qualitätssicherung auch in kleinen Einheiten erreicht werden. Durch die verwendete Scanning Grating Technologie ist das System schnell, robust und zuverlässig. Wichtigster Faktor für die Verwendung in der Lebensmittelproduktion ist die Erstellung eines gesicherten chemometrischen Modells, das allen technischen und regulatorischen Anforderungen gerecht wird. Das staubdichte Analysesystem Finder SD ist voll integrierbar (z. B. auch direkt am Arbeitsplatz) und multifunktional einsetzbar. Durch die geräte­internen Kalibrationsstandards überprüft sich das System ständig selbst oder wird gezielt rekalibriert. Mit den plattformunabhängigen Treibern von HiperScan ist die schnelle Integration in Ihre Anwendung sofort machbar. Mög liche Anwendungen der NIR­Spektroskopie für Maschinenbauer der Nahrungsmittelindustrie:

Qualitätsbestimmung im Zuführ­ oder Füllsystem durch Messung des Fett­, Protein­ und Wassergehaltes und automatische Erfassung von Konzentrationen für Maschinenbauer

Optimierungsmanagement durch Bestimmung und Überwachung des Proteinanteils und des Wassergehalts für Anbieter von Produktionsgeräten

Maschinen­Zusatztool für die optimale Befüllung, z. B. durch Ermittlung des Reifegrades bei Früchten

Messgrößen in der Lebensmittelindustrie

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Die Gewährleistung der Identität und Qualität von Ausgangsstoffen, Zwischen­ und Endprodukten gewinnt mit steigender Komplexität der Anlagen stetig an Bedeutung. Mit einer innovativen NIR­ Automatisierungslösung lassen sich viele Prozesse der Kunststoffverarbeitung auf höchstem Niveau sicher überwachen.

Mit dem Spektrometer SGS1900 können Sie die NIR­Analytik schnell und einfach in Ihren Geräten oder Applikationen nutzen ohne selbst umfangreiche Basisressourcen z. B. für die Erstellung chemometrischer Modelle aufbauen zu müssen. Das System

ist voll integrierbar und individualisierbar. Die dazugehörige anwenderfreundliche Software ist auf die Bedürfnisse Ihrer Kundenanwendungen anpassbar. Die

vorhandenen plattformunabhängigen Schnittstellen ermöglichen es Ihnen oder Ihren Kunden, das Analysesystem in bestehende Prozesse einzufügen.

Mögliche Anwendungen der NIR­Spektroskopie direkt im Prozess:

Erfassung von Qualitätsparametern und/oder Zusammen ­ setzung für Hersteller von Produktionsanlagen

Identifikations­ und Sortierungsmanagement als Ergänzung für Anbieter von Produktionsmaschinen

automatisierte Wareneingangskontrolle für Lagersystemhersteller

Messgrößen in der Kunststoffverarbeitung

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Hier könnte Ihr Logo stehen

Messgrößen in der chemischen Industrie

Die Erfassung und Bewertung der Eigenschaften von gelieferten Substanzen, von Zwischenprodukte und von der Qualität des Endproduktes sind von elemen ­ tarer Bedeutung für alle Prozesse der chemischen Industrie. Mithilfe des NIR­Analyse­systems Finder und einem funktionalen chemometrischen Modell können viele der auftretenden Fragen schnell und vor allem zerstörungsfrei beantwortet werden. Die anwenderfreundliche Softwareoberfläche kann individuellen Bedürfnissen angepasst werden. Diese ist plattformunabhängig und in bereits bestehende Systeme integrier­bar. Der Finder misst in diffuser Reflektion und wird mit internen Referenzstandards vollautomatisch nachkalibriert. Das Gerät ist schnell, robust, transportabel und auf Wunsch auch staubdicht. Ein einmal erstelltes chemometrisches Modell lässt sich so an vielen Standorten nutzen. Das fertige Analysesystem Finder kann in Ihr gewünschtes Gehäusedesign eingebettet werden. Ihren Kunden bieten Sie ein NIR­Analysesystem aus Ihrem Haus inklusive Software und entsprechend Ihrem Produkt­ und Markendesign an. Die notwendigen Komponenten bekommen Sie als Paket von HiperScan.

Mögliche Anwendungen der NIR­Spektroskopie direkt beim Lieferanten, unmittelbar im Prozess oder auch beim Kunden:

Kontrolle vorgelagerter und nachgelagerter Produktionsprozesse, z. B. als Zusatzmodul für den Hersteller der Produktionsmaschine

Produktionsverfolgung und permanente Überwachung in allen Produktionsstufen als hochwertige Qualitätsgarantie in produzierenden Maschinen und Geräten

Endqualitätsbestimmung auch für Hersteller individuell produzierender Kleinstanlagen

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Messgrößen in der Landwirtschaft

Je größer die Nutzflächen oder die zu verarbeitenden Mengen desto höher die Variabi ­ lität. Umso ökonomischer bzw. ökologisch sinnvoll sind angepasste Prozesse und Mengen. NIR­Analytik kann in vielen Bereichen der Landwirtschaft durch ein faches Messen und Erfassen relevanter Daten grundlegende Hinweise für die Weiter verar­beitung geben. Entscheidend für die Güte der Messung der gewünschten Para meter und damit ausschlaggebend für die Entwicklung z. B. von Dünge­ oder Mischungs­Algorithmen ist das für die NIR­Analytik zu hinterlegende chemometrische Modell.

Das fertige Analysesystem Finder kann als OEM­Baustein für Ihre Maschinen­ und Anlagen nach Ihren Ansprüchen angepasst und werden. Doch nicht nur Anbieter von Speziallandmaschinen profitieren von dem Einsatz der NIR­Spektroskopie, auch für Anbieter von Serienmodellen ist die Implementierung des NIR­Moduls ein zusätzliches Kaufargument in der Kommunikation mit Ihren Kunden. Lange Analysen im Labor werden auf ein Minimum reduziert und damit wertvolle Zeit und Kosten gespart. Ergänzen Sie einfach Ihre Landmaschinen mit zusätzlicher NIR­Messtechnik und das grüne Analyseverfahren wird Teil Ihrer Produktpalette.

Mögliche Anwendungen der NIR­Spektroskopie direkt auf dem Feld oder im Stall:

Ernte­Erfolgskontrolle durch Bestimmung des Rohprotein­, Stärke­ und Feuchtgehaltes als Zusatzfunktion für Hersteller von Erntemaschinen oder für Grünfutter­ und Weidetechnik

Substrat­Kontrolle für Biogasanlagen­Anbieter

Nährstoffmanagement als Modul z. B. für Güllewagen­Hersteller

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� � � � �

Apo-Ident � Finder OEM-Bauform � Finder � Finder SD � SGS1900 �Vorteile • validierte Referenzdatenbank

• automatische Protokollerstellung

• einfache Benutzeroberfläche• geräte­interne Kalibrierung

• voll integrierbar• individualisierbares

Design• robust• optional: mit optischem

Filter

• robust• optional: mit optischem Filter• optional:

temperaturstabilisiert

• temperaturstabilisiert• staubdicht• voll integrierbar• individualisierbares Design• robust• optional: mit optischem

Filter

• integrierbar• robust

Wellenlängenstabilität – – – – besser als ± 0,1 nm/KWellenlängengenauigkeit ± 1 nm (im gesamten

Temperaturbereich)± 0,8 nm (im gesamten Temperaturbereich)

± 0,8 nm (im gesamten Temperaturbereich)

± 0,5 nm (im gesamten Temperaturbereich)

Wellenlängenreproduzierbarkeit ± 0,3 nm (im gesamten Temperaturbereich)

± 0,3 nm (im gesamten Temperaturbereich)

± 0,3 nm (im gesamten Temperaturbereich)

± 0,2 nm (im gesamten Temperaturbereich)

Photometrische Reproduzierbarkeit

0,15 % (Mittelung über 500 Scans bei 25 °C)

0,15 % (Mittelung über 500 Scans bei 25 °C)

0,15 % (Mittelung über 500 Scans bei 25 °C)

– 0,15 % (Mittelung über 500 Scans bei 25 °C)

Photometrische Linearität n (Max/RMS)

< 2 % / 1,5 % 1 % / < 1 % 1 % / < 1 % 1 % / < 1 % –

Lichtquelle Wolfram­Halogen­Brenner Wolfram­Halogen­Brenner Wolfram­Halogen­Brenner Wolfram­Halogen­Brenner –Sonde/optischer Eingang diffuse Reflexion, Ø 23 mm

(Pulver, streuende Festkörper, mit Transflexions­Stempel Flüssigkeiten & Pasten)

diffuse Reflexion, Ø 23 mm (Pulver, streuende Festkörper, mit Transflexions­Stempel Flüssigkeiten & Pasten)

diffuse Reflexion, Ø 23 mm (Pulver, streuende Festkörper, mit Transflexions­Stempel Flüssigkeiten & Pasten)

diffuse Reflexion, Ø 23 mm (Pulver, streuende Festkörper, mitTransflexions­Stempel Flüssigkeiten & Pasten)

SMA­905 Buchse

Thermische Stabilisierung nein nein ja ja –Abmessungen 203 x 279 x 219 mm³ 240 x 200 x 165 mm³ 203 x 279 x 219 mm³ 232 x 200 x 172 mm³ 105 x 80 x 86 mm³Gewicht 5,2 kg 2 kg 5,2 kg 4,55 kg 0,8 kg (1,8 lb.)Schnittstellen USB Typ B (Anschlüsse für

Startknopf, Status­LED, optional weitere Anschlüsse, z.B. mit Motorensteuerung)

USB Typ B (Anschlüsse für Startknopf, Status­LED, optionalweitere Anschlüsse, z.B. mit Motorensteuerung)

USB Typ B (Anschlüsse für Startknopf, Status­LED, optional weitere Anschlüsse, z.B. mit Motorensteuerung)

USB Typ B (Anschlüsse für Startknopf, Status­LED, optional weitere Anschlüsse, z.B. mit Motorensteuerung)

Mini­USB (Mini­B)

Spannungsversorgung 12 V / 5A DC 12 V / 5A DC 12 V / 5A DC 12 V / 8A DC 7,5 V / 700 mABetriebstemperatur 15 bis 35°C 15 bis 50 °C 15 bis 35 °C 15 bis 35 °C 15 bis 50 °CLieferumfang • Hardware Apo­Ident

• Software QuickStep­Apo­Ident• 5 Probengläser• 1 Messstempel für Flüssig­

keiten, Pasten und Emulsionen• 1 Weißreferenz• 1 Schwarzreferenz

• Hardware Finder OEM • Hardware Finder• Software QuickStep• 2 Probengläser• 1 Messstempel für Flüssig­

keiten, Pasten und Emulsionen• 1 Weißreferenz• 1 Schwarzreferenz

• Hardware Finder• Software QuickStep• optional: DLL

• Spektrometer SGS1900• Netzteil• Mini­USB­Kabel,• CD­ROM mit USB­Treiber

und Software QuickStep

Eigenschaften aller AnalysesystemeNIR­Analysesysteme von Hiperscan für viele Anwendungsfälle

Technische Details

Spektralbereich 000 – 1900 nmSpektrale Auflösung 10 nmStreulicht < 0,2 %Messzeit < 7,7 ms pro ScanDetektor InGaAs­Einzeldetektor, ungekühltSoftware Software QuickStep zur Datenaufnahme & Visualisierung optional: plattformunabhängiger Treiber und Software Development Kit zur Integration in eigene AnwendungBetriebssystem Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Linux (x86/ARM)Lagertemperatur ­20 bis 60°C (nicht kondensierend)


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