Prozessanalytik als Werkzeug zum Design innovativer
Materialien und zur Optimierung von Großanlagen
Dispersionspulver - Vinylacetat - Viskose - Stahl - Holz - Papier - Kunststoff - Chemikalien - Biochemie
MIR-Sonde ultraschallgestützt - gepulste stand-off Raman Spektroskopie - Teraherz Technologie (THz) - Optische Kohärenztomographie (OCT) - Laserultraschall (LUS) - NIR-Thermografie - Spectral Imaging - NIR-Spektroskopie - Online Statistical Process Control (SPC)
Etwa einhundert Teilnehmer hatten zwei ausgesprochen informative Tage mit Vorträgen, die die große Breite der Anwendungsmöglichkeiten in den unterschiedlichsten Stoffen sowie der Messverfahren in der Prozessanalytik an aktuellen Ergebissen darstellten.
Die Tagung wurde gemeinsam mit der FH Wels, der Johannes Keppler Universität, der Firma Borealis und dem Arbeitskreis Prozessanalytik der GDCH und der DECHEMA durchgeführt.
Beiträge der universitären Grundlagenforschung zur industriellen Prozessanalytik
Bernhard Lendl, Georg Ramer, Markus Brandstetter, Cosima Koch und Stefan Radel,
Institut für chemische Technologien und Analytik, Technische Universität Wien
Eine ultraschallunterstützte faseroptische MIR-Sonde mit der erstmals die Messung von Mirkorganismen innerhalb eines gerührten Fermenters möglich wird. Durch Verwendung von einstellbaren, stehenden Ultraschallfeldern gelingt es Mikroorganismen in und aus dem Messbereich (evaneszenten Feld) der faseroptischen MIR-Sonde zu bewegen und so diese MIR spektroskopisch zu erfassen.
Mit Hilfe dieser Technik ist es somit möglich, die chemische Zusammensetzung von Mikroorganismen während einer Fermentation zu messen ohne Proben ziehen zu müssen.
Zukunftsvisionen: THz-, OCT- und LUS-Technologie im inline-Einsatz in der (chemischen) Industrie
Karin Wiesauer, Michael Leitner, Bernhard Reitinger
RECENDT Research Center for Non Destructive Testing GmbH
THz-Strahlung, mit Wellenlängen von 30 μm bis 3 mm, weist eine große Eindringtiefe für viele Dielektrika auf, wie z.B. die meisten Polymere und Kunststoffe, und ist daher vielversprechend im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung. THz Spektroskopie ermöglicht die direkte Bestimmung komplexer dielektrischer Parameter, wie z.B. von Absorptionskoeffizient und Brechungsindex.
Optische Charakterisierung von semitransparenten Oberflächenschichten mittels Nahinfrarot-Thermografie
Gerald Zauner, Christian Forsich (FH OÖ Forschungs & Entwicklung GmbH),
Thomas Müller (Fa. Rübig GmbH)
Die gezielte Prozesskontrolle der Beschichtung von metallischen Oberflächen mit dünnen Schichten bei hohen Temperaturen (> 300 °C) stellt nach wie vor eine wesentliche Herausforderung an die notwendige Messtechnik dar.
Es wird eine neuartige Methode zur Charakterisierung dieser Oberflächenschichten vorgestellt, die auf der Auswertung der spektral-thermischen Abstrahlungseigenschaften bei hohen Temperaturen basiert.
Prozessanalytik in einer großtechnischen Anlage aus Sicht eines Betriebsleiters
Markus Haider,
Wacker Chemie AG
Die kontinuierliche Überwachung Chlor-organischer Verbindungen im Reinaldehyd mittels Prozess-Gaschromatographie (PGC)ist ein Beispiel, ebenso die kontinuierliche Überwachung von Acetaldeyhd und Ethylen im gereinigten Abgas mittels eines Flammenionisationsdetektors (FID).
Für die titrimetrische Bestimmung von Cu+ und Cu2+ im Bereich der Reaktion wurde eine Machbarkeitsstudie ausgeführt.
Das Anforderungsprofil von Prozessanalytik aus Sicht eines Betriebsleiters ist : so wenig wie möglich - so viel wie nötig, möglichst kostengünstig und robust, soll heißen minimaler Betreuungsaufwand.
Fasern aus Holz – Der Viskoseprozess aus der Sicht der Prozessanalytik
Thomas Röder Lenzing AG, Lisbeth Suppan Kompetenzzentrum Holz GmbH, Roman Schmuck Lenzing AG, Christoph Ramsauer Lenzing AG, Bernhard Voglauer Lenzing AG, Wolfgang Märzinger i-RED Infrarot Systeme GmbH, Edwin Lughofer Johannes Keppler Universität Linz
Am Weg vom Buchenholz zur Viskosefaser durchläuft das Produkt unterschiedliche Prozessschritte.
Ziel ist es, den gesamten Prozess lückenlos mittels Prozessanalytik zu überwachen. Im Rahmen des im letzten Jahr gestarteten K-Projektes „PAC - Process Analytical Chemistry“ werden alte und neue Methoden und Verfahren auf ihre Eignung zur Onlineüberwachung geprüft.
Als Beispiel wird der Einsatz von NIR zur Spinnbadanalytik vorgestellt.
Herausforderungen an die Prozessanalytik im Bereich Stahlindustrie anhand der voestalpine Stahl GmbH
Dr. A. Pissenberger,
voestalpine Stahl GmbH
Die Prozessanalytik begleitet die Prozesskette zur Herstellung von Stahl für verschiedene Bereichen wie Automobil, Energie, Haushalts- und Elektrogeräte, Rohr- und Profilindustrie und Bauindustrie und unterstützt diese durch die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Vor-, Zwischen- und Endprodukten.
Die analytischen Kennzahlen wie Richtigkeit, Genauigkeit und Wiederholbarkeit müssen höchsten Ansprüchen genügen.
Weitere wichtige Erfolgsfaktoren: niedrige Analysenzeiten unter 5 Minuten sind gefordert. Hoher Automatisierungsgrad und zeitoptimierte Abläufe helfen dabei. Außerdem muss eine 100-prozentige Verfügbarkeit gewährleistet sein.
Spectral Imaging in der Prozessüberwachung – Anwendungsmöglichkeiten in der Holzwerkstoffindustrie
Dipl.Ing. (FH) S. Wendel, inno-spec GmbH, Nürnberg
Dipl.-Ing. B. Plinke, Fraunhofer WKI, Braunschweig
Holzwerkstoffplatten werden aus kleinen Holzspänen, größeren Flachspänen (oriented strand board, OSB) oder im Refiner aufgeschlossenen Holzfasern (mitteldichte Faserplatten, MDF) hergestellt. Den Partikeln werden Klebstoff und Additive (z.B. Hydrophobierungsmittel) zugesetzt, wobei die gleichmäßige Verteilung des Klebstoffes im Vlies vor dem Verpressen einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der Platten hat.
Stand der Messtechnik ist bisher aber nur die punktweise Messung von Reflexionsspektren zur Bestimmung der Oberflächenfeuchte – Spectral Imaging im Nahen Infrarot wäre ein großer Schritt nach vorn in der Messtechnik.
Sinnvolle Anwendungen bei Holzwerkstoffen ergeben sich, wenn man die Techniken der ortsauflösenden Spektroskopie und der multivariaten Datenanalyse kombiniert.
 Vortrag
Spektroskopische InLine Methoden zur Charakterisierung von organischen Beschichtungen in der Papier-, Stahl-, und Kunststoffindustrie
Wolfgang Märzinger i-RED Infrarot Systeme GmbH, Peter Hintenaus Institut für Computerwissenschaften, Klemens LangederMondi Release Liner Austria GmbH
Mit Hilfe der NIR – Spektroskopie kann eine berührungslose Bewertung von Beschichtungen auf Papier, Kunststofffolien oder Stahl realisiert werden. Dabei kann ein berührungsloser Messkopf über einer Papier-, Folien- oder Stahlbahn auf einer Linearachse quer zur Laufrichtung montiert werden und so eine ortsaufgelöste Bewertung der Beschichtungseigenschaften sowohl in Längs- als auch in Querrichtung erfolgen.
Im Bereich der faseroptisch gekoppelten Messköpfe für die Realisierung oberflächenanalytischer, berührungsloser Inline Applikationen kommen speziell für ein Projekt entwickelte Speziallösungen zum Einsatz.
Die Prozessanalytik in biochemischen Prozessen der Brauindustrie
Clemens Forster, Helmut Klein,
Brau Union Österreich AG
Die vorwiegend eingesetzten Prozessteuerungsgrößen bei der Bierherstellung sind: Temperatur, Zeit, pH, Masse, Dichte, Leitfähigkeit, Trübung, Druck, Zellzahl, Sauerstoffkonzentration, Alkoholgehalt und CO2-Konzentration, die mit mit ausreichender Genauigkeit online gemessen können.
Weitere wichtige Stoffgrößen sind die Würzekochintensität bestimmende Gehalt an Dimethylsulfid sowie der Bitterstoffgehalt und der die Reifungszeit des Bieres determinierende Gehalt an 2,3-Butandion, die derzeit nur durch relativ aufwändige Laboranalysen ermittelt werden können. Die Schwierigkeit in Hinblick auf eine Online-Bestimmung dieser Parameter liegt darin, dass diese zum Großteil nur im ppm bzw. ppb Konzentrationsbereich vorliegen.
Ziel der Forschungsarbeit im K-Projekt Process Analytical Chemistry ist in einem ersten Schritt eine robuste Labor-Messmethode auf Basis der MIR-Spektroskopie für die Konzentration an Bitterstoffen in Bier zu entwickeln.
Online Statistical Process Control (SPC)
Christian Unger (A), Ronald Torfs (B), Wilfried Altmann (A), Karl Heylighen (B), Anders Thoren (S), Peter Mayo (A), Richard Garner (B) - Online Polymer Analysis Team (OLPA) - Borealis
Bei der Verwendung von Online-Instrumenten zur Prozessanalytik bzw. Online-Klassifizierung stellt sich wie auch bei der klassischen Qualitätskontrolle die Frage der Verlässlichkeit (Funktionsfähigkeit) der verwendeten Geräte und Methoden.
das online überwachte Material regelmäßig mittels einer Offline Referenzmethode zu analysieren, um damit eventuelle Abweichungen der Online Instrumente zu dieser Primärmethode rechtzeitig zu erkennen (delta-SPC).
Im Zuge der vollständigen Automatisierung der Online-Klassifizierung wurde eine Online-SPC für verschiedene Online-Instrumente in ein standortübergreifendes System übernommen.
Literaturquelle : Tagungsband
Programm
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