Een «aardbeving» voor een concentratiemeting

Hier wordt het werken aan de veiligheidswerkbank nog gemakkelijker en intuïtiever dan voorheen – inclusief een aangepast afvalsmeetsysteem voor een veilige opvang en een aerosol-dicht lassen van afval. (Afbeelding: Skan) / Het werken aan de veiligheidswerkbank verloopt nog eenvoudiger en intuïtiever dan voorheen – inclusief een aangepast afvallasapparaat; hiermee kunnen afval veilig worden verzameld en veilig en hermetisch worden gelast tegen aerosolen. (Afbeelding: Skan)

Raman-spectrometer vandaag: klein en tegelijk met de grote kracht en hoge meetbare reproduceerbaarheid van een tafelmodel. (Afbeelding: Anton Paar) / Le spectromètre Raman d’aujourd’hui : à la fois compact et doté d’une grande puissance et d’une haute reproductibilité métrologique pour un appareil de paillasse. (Image : Anton Paar)

Raman-spectrometer vandaag: klein en tegelijk met de grote kracht en hoge meetnauwkeurigheid van een tafelmodel. (Afbeelding: Anton Paar) / Le spectromètre Raman d’aujourd’hui : à la fois compact et doté d’une grande puissance et d’une haute reproductibilité métrologique pour un appareil de paillasse. (Image : Anton Paar)

Stil en efficiënt: microbiologische veiligheidswerkbank met bescherming voor personen, producten en verspreiding. (Afbeelding: Skan) / Stil en efficiënt: microbiologisch veiligheidswerkstation met bescherming voor personen, producten en verspreiding. (Afbeelding: Skan)

Pharma, Biotech en algemene cleanrooms hebben voor relatief kleine hoeveelheden een speciale procesanalyse nodig met de hoogste kwaliteitsnormen, in vergelijking met de grootschalige chemie. Momenteel is in alle sectoren een duidelijke trend te zien naar robuustere methoden.

Een voorbeeld van moderne speciale procesanalyse biedt nieuwe antwoorden op de vraag naar de eindpuntdetectie van fotometrische titraties. Moderne sensoren kunnen de kleurovergang in het meetvat bepalen bij een geselecteerde golflengte. Het wordt zinvol de potentiaalverandering te meten – en niet de kleurverandering! Dit maakt de methode betrouwbaar, zelfs bij gekleurde of troebele oplossingen. Bovendien is de hele analytiek zeer eenvoudig uit te voeren: geautomatiseerd, onafhankelijk van de zwakheden van het menselijke oog en toepasbaar op alle klassieke titraties met kleurovergang. Een ander voordeel van de optische sensor is dat de vulling met elektrolytoplossing of een conditionering van de sensor verder niet nodig is.

Het toepassingsgebied in de farmacie strekt zich onder andere uit tot niet-waterige fotometrische titraties volgens het Amerikaanse (USP) en het Europese farmacopee (EP), en in het bijzonder tot de titratie van chondroïtinesulfaat, een belangrijk bestanddeel van het kraakbeenweefsel volgens USP.

Van online naar inline-processen: sterke spectroscopie

In de niet-destructieve inline-procesanalyse speelt spectroscopie een hoofdrol. Tot de klassieke toepassingen behoort de bepaling van het restvochtgehalte van hulpstoffen bij het tablettenpersen. Hierbij wordt Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) toegepast, zodat binnen milliseconden een beslissing kan worden genomen: de droger uitzetten of de hulpstof nog langer drogen.

Voor dit proces zijn geen chemicaliën nodig; zo wordt geld bespaard op chemie en verbruiksartikelen. Omdat geen chemicaliën in de buurt van de processen komen, worden ook contaminatiespreiding en verontreinigingen voorkomen, bijvoorbeeld in geneesmiddelen of in de etzbaden van een waferproductie in een cleanroom. De sondes van actuele inline-NIR-meetsystemen kunnen contactloos worden aangebracht. Hierdoor blijft de sonde beschermd, en worden er geen componenten van de sonde losgelaten. Zo kunnen bijvoorbeeld meerdere etzbaden in realtime worden bewaakt en bij behoefte direct worden bijgevuld of verdund.

Voor de toekomst mag men veel verwachten van optische meetmethoden zoals NIR, MIR en UV/VIS in vloeistof- en vaste-stoffenanalyses. Ze hebben zich tenslotte in de klassieke laboratoriumanalytiek decennia lang bewezen. Nu worden ze steeds vaker in het proces geïntegreerd. Daarbij wordt het spectrometer of fotometer direct in de meetsonde geïntegreerd – bijvoorbeeld voor inline-concentratiemeting (= meting van niet-opgeloste deeltjes) in vloeistoffen.

Ook bij concentratiemeting in vloeibare procesmedia gaat het om een innovatief proces op basis van akoestische oppervlijwellen. Ze lijken in hun fysisch gedrag op seismische golven bij een aardbeving. Hoewel dit klinkt alsof er dramatische bodembewegingen plaatsvinden, komt de procesanalyse zonder bewegende onderdelen – slijtagevrij en onderhoudsarm. Deze technologie zal naar verwachting in de nabije toekomst direct worden geïntegreerd in doorstromingsmeters. Ze voeren dan naast massastroom- en dichtheidsmetingen ook een concentratiemeting uit.

Raman-sensoren: nu sterker in single-use-systemen

Nogmaals terug naar de optische meetmethoden: als aanvulling op infraroodspectroscopie komt Raman-spectroscopie steeds meer in beeld. In biotechnologische processen is het geschikt voor het realtime monitoren van de 'Cell-Wellness': vinden de actieve micro-organismen voldoende glucose en zuurstof? Of wordt hun groei geremd door te veel kooldioxide?

In de typische roestvrijstalen tanks van biotechnologische productie-installaties werkt dit al behoorlijk goed. De trend gaat nu richting het gebruik van Raman-spectroscopie ook in single-use-systemen. Daartoe worden de single-use zakken uitgerust met optische wegwerpadapters. De daadwerkelijke meting gebeurt contactloos via een venster.

Inderdaad, Raman-spectroscopie bevindt zich in het hogere prijssegment – niets voor standaardtoepassingen. Maar vooral voor gevoelige farmaceutische werkstoffen en waardevolle biotechproducten zou deze methode de moeite waard kunnen zijn. Nog meer betaalt de inspanning zich uit wanneer men dankzij het uitgebreide toepassingsgebied van het laboratorium tot pilot- en procesopschaling hetzelfde Raman-analysesysteem kan gebruiken: in elke omgeving kan dezelfde Raman-analytiek worden toegepast.

Het volledige scala aan trends en innovaties dat hier wordt gepresenteerd, kunnen bezoekers dit jaar ervaren op de Ilmac Lausanne.