Definition und Funktionsweise:
Die NIR-Spektroskopie (Nahinfrarot-Spektroskopie, engl. Near-Infrared Spectroscopy) ist eine berührungslose und zerstörungsfreie Analysetechnik, die im Bereich des nahinfraroten elektromagnetischen Spektrums (Wellenlängen von ca. 780 nm bis 2500 nm) arbeitet. Sie wird verwendet, um die chemische Zusammensetzung und bestimmte physikalische Eigenschaften von Materialien, insbesondere organischen Substanzen, zu bestimmen.
Das Prinzip basiert darauf, dass molekulare Bindungen (z.B. C-H, O-H, N-H) in organischen Molekülen Licht im Nahinfrarotbereich bei spezifischen Wellenlängen absorbieren. Ein NIR-Spektrometer sendet Licht auf eine Probe und misst das absorbierte oder reflektierte Licht. Das resultierende Spektrum ist ein „Fingerabdruck“ der Probe und kann analysiert werden, um Informationen über ihre Bestandteile zu gewinnen.
Relevanz in der Automatisierung (PAT – Process Analytical Technology):
Die NIR-Spektroskopie gewinnt in der industriellen Automatisierung und der Prozessanalysentechnik (PAT) stark an Bedeutung, da sie eine schnelle, zerstörungsfreie und oft inline-fähige Analyse ermöglicht:
- Echtzeit-Qualitätskontrolle: Kontinuierliche Überwachung der Produktqualität direkt im Prozess (Inline-Messung), z.B. Bestimmung von Feuchtigkeit, Fettgehalt, Proteingehalt, Zuckergehalt oder anderen Konzentrationen.
- Rohstoffprüfung: Schnelle Identifizierung und Qualitätssicherung von eingehenden Rohstoffen.
- Prozessoptimierung: Anpassung von Prozessparametern in Echtzeit basierend auf den Analyseergebnissen.
- Feuchtigkeitsmessung: Sehr verbreitet für die Feuchtigkeitsmessung in Pulvern, Granulaten, Getreide, Lebensmitteln oder Pharmazeutika.
- Sortierung und Klassifizierung: Automatische Sortierung von Materialien basierend auf ihrer Zusammensetzung.
- Fermentation und Bioreaktoren: Überwachung von Prozessparametern in biotechnologischen Prozessen.
Vorteile:
- Zerstörungsfrei und berührungslos: Keine Probenahme erforderlich, das Produkt bleibt unversehrt.
- Schnelle Ergebnisse: Analysen in Echtzeit oder nahezu Echtzeit.
- Inline-fähig: Direkte Integration in den Produktionsprozess.
- Vielseitig: Für eine breite Palette von organischen Materialien.
- Automatisierbar: Sensoren können direkt an die SPS oder das DCS angebunden werden.
NIR-Spektroskopie ist ein wichtiges Werkzeug für die digitale Transformation in der Prozessindustrie und trägt maßgeblich zur Steigerung der Produktqualität, Effizienz und zur Reduzierung von Ausschuss bei.
→ Siehe auch: Sensor, Qualitätssicherung, Prozessautomatisierung, Inline-Qualitätskontrolle, PAT (Process Analytical Technology)
