Bez-kategorii, Industry-4-0-pl 30 lipca 2025

Jaki jest najlepszy przenośny analizator NIR na rynku? Porównanie Visum Palm™ z innymi przenośnymi analizatorami

najlepszy przenośny analizator NIR

Jaki jest najlepszy przenośny analizator NIR na rynku?

Rynek przenośnych analizatorów NIR dynamicznie rośnie, a wraz z tym rośnie potrzeba jasnych i obiektywnych porównań technicznych. W tym artykule analizujemy najważniejsze urządzenia dostępne na rynku i porównujemy ich oficjalne specyfikacje z modelem Visum Palm™, aby pomóc Ci określić, który jest najlepszy przenośny analizator NIR na rynku, dostosowany do Twoich rzeczywistych potrzeb.

Analiza uwzględnia kluczowe parametry techniczne, takie jak zakres spektralny, rozdzielczość spektralna, konfiguracja optyczna oraz interfejs użytkownika, a także praktyczne aspekty użytkowania, kalibracji, wszechstronności oraz specjalizacji w sektorach regulowanych normami GMP i aplikacjach specjalistycznych.

Spektralbereich

Jednym z kluczowych czynników przy wyborze najlepszy przenośny analizator NIR jest zakres spektralny. Większość przenośnych analizatorów NIR, takich jak Visum Palm™, działa w zakresie od 900 do 1700 nm — jest to idealny zakres do analizy składników organicznych ze względu na wysoką koncentrację informacji chemicznej.

Chociaż istnieją modele z rozszerzonym zakresem (1300–2500 nm), zazwyczaj wyposażone w czujniki FT-NIR, w praktyce oba zakresy obejmują podobne parametry, z wyjątkiem bardzo specyficznych zastosowań oraz jakości samych czujników.

Visum Palm™ wyróżnia się jako najlepszy przenośny analizator NIR, ponieważ łączy ten optymalny zakres z przemysłowym czujnikiem o wysokiej rozdzielczości, oferując solidność i stabilność.

Mimo postępów w miniaturyzacji czujników, nadal istnieją wyzwania techniczne, takie jak wydajność przetwarzania, przegrzewanie się oraz, co omówimy dalej, rozdzielczość spektralna.

Rozdzielczość widmowa: Poznaj ją, aby wybrać najlepszy przenośny analizator NIR

Jeśli uznamy, że zakres spektralny to okno, przez które obserwujemy próbkę, to rozdzielczość spektralna odpowiada ostrości, z jaką rejestrujemy ten obraz spektralny. W przeciwieństwie do aparatów w telefonach komórkowych, w spektroskopii NIR niższa wartość rozdzielczości (czyli mniej nanometrów) oznacza większą zdolność do rozróżniania subtelnych różnic w składzie chemicznym, co przekłada się na wyższą precyzję, powtarzalność i jakość analityczną.

To jeden z czynników, które sprawiają, że Visum Palm™ to najlepszy przenośny analizator NIR – jego rozdzielczość spektralna wynosząca zaledwie 5 nm pozwala sprostać nawet najbardziej wymagającym wyzwaniom zarówno w przemyśle rolno-spożywczym, jak i w środowiskach regulowanych, takich jak przemysł farmaceutyczny zgodny z normami GMP.

Uwzględnienie rozdzielczości spektralnej jest kluczowe, jeśli zależy nam na precyzji. Jeśli celem jest jedynie szybki screening w terenie, tani przenośny analizator NIR może wystarczyć, choć z pewnymi ograniczeniami. Urządzenia o rozdzielczości powyżej 15 nm mogą być przydatne w niektórych przypadkach, ale ich duża wrażliwość na wodę, wyższy poziom szumu instrumentalnego oraz mniejsza ostrość widma sprawiają, że są nieodpowiednie do analizy cieczy lub wilgotnych próbek, a także do zastosowań laboratoryjnych czy produkcyjnych, gdzie wymagana jest niezawodność.

Ruchliwość

Zazwyczaj termin „przenośność” bywa nieco mylący. Zakłada się, że każdy analizator NIR określany jako przenośny rzeczywiście taki jest – i rzeczywiście tak jest – ale z istotnymi zastrzeżeniami, jeśli zamierzamy go używać w terenie, w magazynach surowców, przy linii produkcyjnej, w środowiskach regulowanych zgodnie z GMP lub w laboratorium.

W najbardziej zminiaturyzowanych modelach — gdzie wspomniano już o konieczności kontroli rozdzielczości spektralnej i dryftów temperaturowych — przenośność osiąga się poprzez oddzielenie sensora od jednostki przetwarzającej i wyświetlającej dane. W praktyce oznacza to konieczność korzystania z dwóch urządzeń: sensora oraz telefonu lub tabletu do przetwarzania i prezentacji wyników. To z kolei oznacza zajęcie obu rąk podczas analizy i konieczność utrzymywania odpowiedniej odległości między urządzeniami, by uniknąć problemów z połączeniem lub synchronizacją.

Kluczową wadą takiej konfiguracji – zwłaszcza w branżach regulowanych – jest skomplikowanie procesów kwalifikacji i walidacji, które trzeba przeprowadzać osobno dla każdego komponentu (sensor, urządzenie, oprogramowanie). To oznacza więcej pracy, dokumentacji i złożoności technicznej.

Dlatego Visum Palm™ to najlepszy przenośny analizator NIR – jest naprawdę przenośny i samowystarczalny. Posiada wbudowany komputer, autorskie oprogramowanie oraz ekran dotykowy, co umożliwia wykonywanie rutynowych analiz bez żadnych dodatkowych akcesoriów. Taka integracja znacząco upraszcza proces walidacji w środowiskach GMP i zwiększa efektywność operacyjną zarówno w terenie, jak i na hali produkcyjnej.

Kalibracje NIR: zadanie, które Visum Palm™ znacząco uprościł

Jak długo użytkownicy mają jeszcze zmagać się ze skomplikowanymi procesami kalibracji w spektroskopii NIR lub być zależni od producenta, gdy potrzebują stworzyć lub zaktualizować modele kalibracyjne? W większości analizatorów dostępnych na rynku — we wszystkich poza Visum Palm™ — tworzenie modeli ilościowych, identyfikacyjnych czy klasyfikacyjnych wymaga zaawansowanego oprogramowania oraz wiedzy z zakresu chemometrii: wyboru algorytmów, metod wstępnego przetwarzania, liczby zmiennych ukrytych i wielu innych aspektów, które wykraczają poza codzienne obowiązki przeciętnego analityka.

Jedną z ogromnych zalet urządzenia Visum Palm™ – najlepszy przenośny analizator NIR – jest to, że w swoim oprogramowaniu Visum Master™, zarówno w wersji SMART, jak i GMP, zawiera wbudowany automatyczny moduł Model Builder. Co to oznacza? Użytkownik musi jedynie wprowadzić widma próbek kalibracyjnych oraz ich wartości referencyjne. Resztę wykonuje oprogramowanie: automatycznie generuje setki kombinacji modeli, wybiera najlepszy na podstawie RMSE i R² oraz tworzy kompletny raport techniczny zawierający wszystkie szczegóły modelu: zastosowany algorytm, metody wstępnego przetwarzania, typ modelu, próbki, widma, wykryte punkty odstające i wiele więcej.

Taka automatyzacja nie tylko oszczędza wiele dni pracy technicznej, ale również spełnia wszystkie wymogi niezbędne do walidacji metod NIR w branżach regulowanych zgodnie z GMP, takich jak przemysł farmaceutyczny. Raport techniczny generowany przez Visum Master™ ułatwia zgodność z wytycznymi ICH Q2(R1) dotyczącymi walidacji metod analitycznych, które można znaleźć tutaj:

ICH Q2(R1) – Validation of Analytical Procedures

Umożliwienie każdemu użytkownikowi – nawet bez doświadczenia w chemometrii – tworzenia i aktualizacji własnych kalibracji to kolejny powód, dla którego Visum Palm™ wyróżnia się jako najlepszy przenośny analizator NIR na rynku i zapewnia użytkownikowi największą niezależność.

Tabela porównawcza Visum Palm™ z innymi przenośnymi analizatorami NIR: dlaczego to najlepszy przenośny analizator NIR

najlepszy przenośny analizator NIR

Konfiguracja optyczna i efektywna powierzchnia analizy – kluczowe elementy, które definiują najlepszy przenośny analizator NIR

Jedną z najbardziej krytycznych — a często niedocenianych — zmiennych przy wyborze urządzenia NIR jest interfejs optyczny między próbką a spektrometrem. Visum Palm™ wyróżnia się w tym zakresie dzięki unikalnej konstrukcji optycznej, która stawia go wyraźnie przed konkurencją i potwierdza, że to najlepszy przenośny analizator NIR.

Urządzenie posiada system oświetlenia o szerokim zasięgu (średnica 50 mm) oraz efektywny obszar pomiarowy 10 mm, co pozwala analizować bardziej reprezentatywne fragmenty próbki. Konstrukcja wewnętrzna w formie refleksyjnego dzwonu imituje działanie sfery integracyjnej — rozwiązanie zarezerwowane dla drogich analizatorów laboratoryjnych.

W praktyce oznacza to, że Visum Palm™ gromadzi więcej informacji chemicznych, niweluje wpływ niejednorodności próbki (takich jak tekstura, gęstość czy powierzchniowa zmienność) i skuteczniej wykorzystuje odbite światło. Przekłada się to na lepszą jakość widm i większą wiarygodność analiz.

W zastosowaniach ilościowych taka konstrukcja pozwala osiągać wyniki porównywalne z analizatorami stacjonarnymi klasy premium. Dlatego również pod względem optycznym Visum Palm™ zasługuje na miano, które nosi: najlepszy przenośny analizator NIR.

Wniosek: który to najlepszy przenośny analizator NIR?

Z obiektywnego punktu widzenia, opartego na weryfikowalnych parametrach technicznych, Visum Palm™ wyraźnie przewyższa konkurencję. Jego zaawansowana sensoryka, wysoka rozdzielczość spektralna, stabilność, zoptymalizowana konfiguracja optyczna oraz zgodność z normami GMP i farmaceutycznymi, w połączeniu z automatycznymi funkcjami kalibracji i budowania modeli, czynią go urządzeniem, które z pełnym przekonaniem można określić jako najlepszy przenośny analizator NIR dostępny obecnie na rynku.

Warto jednak podkreślić, że wybór idealnego urządzenia nie powinien opierać się wyłącznie na jakości technicznej sensora – i nie to jest celem tego artykułu – lecz raczej na rozwianiu wielu niejasności i pominiętych kwestii, które często nie są poruszane podczas techniczno-konsultacyjnego procesu sprzedaży, a które mają kluczowe znaczenie, by użytkownik samodzielnie odpowiedział sobie na pytanie: który to naprawdę najlepszy przenośny analizator NIR i podjął świadomą decyzję dostosowaną do swoich konkretnych potrzeb.

W niektórych przypadkach wybór prostszego analizatora, który współpracuje z zewnętrznym smartfonem lub tabletem, może być uzasadniony – zwłaszcza gdy najważniejszym kryterium jest maksymalna mobilność, a urządzenie ma być używane głównie w terenie lub w środowiskach o mniej rygorystycznych wymaganiach jakościowych.

Dlatego przy wyborze najlepszego przenośnego analizatora NIR kluczowe jest uwzględnienie środowiska pracy, rodzaju analizowanego materiału, parametrów krytycznych oraz poziomu wymagań w zakresie kontroli jakości lub kwalifikacji. Tylko wtedy możliwy jest wybór rozwiązania najlepiej dopasowanego do realnych potrzeb – czy to prostszego i tańszego narzędzia do podstawowych zadań, czy też solidnego, przemysłowego, walidowalnego i w pełni autonomicznego systemu, jakim jest Visum Palm™, przeznaczonego do wymagających środowisk produkcyjnych i obszarów regulowanych zgodnie z GMP.

IRIS Technology Solutions

Spektroskopia Ramana w diafiltracji liposomów

Przemysł farmaceutyczny często polega na enkapsulacji substancji czynnych (API) w systemach liposomowych w celu poprawy ich stabilności, biodostępności oraz kontrolowanego uwalniania. Kluczowym etapem tego procesu jest diafiltracja, która usuwa niepożądane związki po utworzeniu liposomów, w tym rozpuszczalniki organiczne, takie jak etanol, używane do rozpuszczania lipidów tworzących dwuwarstwę liposomową. Dokładne oznaczanie resztkowego etanolu przy użyciu analizatorów opartych na spektroskopii Ramana jest niezbędne do zapewnienia jakości produktu końcowego, spełnienia norm regulacyjnych oraz optymalizacji czasu i zasobów procesowych.

Spektroskopia Ramana i system Visum Raman In-Line™

Spektroskopia Ramana to technika wibracyjna oparta na nieelastycznym rozpraszaniu światła laserowego. Jest wysoce specyficzna dla każdej cząsteczki, co czyni ją idealną do identyfikacji i ilościowego oznaczania składników chemicznych, nawet w złożonych matrycach. System Visum Raman In-Line™, opracowany przez IRIS Technology Solutions, umożliwia stosowanie spektroskopii Ramana bezpośrednio w środowiskach przemysłowych lub laboratoryjnych dzięki kompaktowej, solidnej i elastycznej konstrukcji. Eliminuje potrzebę przygotowania próbek, umożliwia szybką analizę w czasie rzeczywistym i idealnie nadaje się do ciągłego monitorowania procesów farmaceutycznych podlegających ścisłej regulacji.

Oznaczanie resztkowego etanolu za pomocą spektroskopii Ramana

Projekt koncentrował się na wdrożeniu modelu ilościowego oznaczania resztkowego etanolu przy użyciu spektroskopii Ramana podczas procesu diafiltracji po utworzeniu liposomów. Ze względów poufności analizowano dwie substancje czynne, określane jako: 1) NLPZ (niesteroidowy lek przeciwzapalny) oraz 2) biomolekuła. Próbki analizowano w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych przy użyciu systemu Visum Raman In-Line™. System Raman został zamontowany na mobilnym stojaku z uchwytem na próbki dostosowanym do fiolek typu Falcon, zapewniającym bezpieczeństwo lasera podczas pracy.

Analizę widmową uzupełniono danymi uzyskanymi metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), będącą metodą referencyjną do określania rzeczywistego stężenia etanolu w próbkach. Dane te posłużyły do treningu i walidacji modeli predykcyjnych opartych na spektroskopii Ramana. Docelowe stężenie etanolu w produkcie końcowym ustalono na poziomie poniżej 0,1% v/v, a próbki treningowe obejmowały cały zakres od 0% do 10% v/v etanolu.

Obraz systemu analizatora Raman In-Line™ zamontowanego na mobilnym stojaku.

Opracowywanie modeli predykcyjnych z Visum Master™

W celu opracowania modelu predykcyjnego przygotowano w laboratorium syntetyczne próbki poprzez mieszanie wody z różnymi stężeniami etanolu, specjalnie zaprojektowane tak, aby objąć cały zakres operacyjny przewidywany w rzeczywistym procesie. Próbki te zapewniły, że model mógł dokładnie przewidywać stężenia w całym zakresie zainteresowania.

Widma Ramana uzyskane z tych roztworów za pomocą systemu Visum Raman In-Line™ posłużyły do opracowania modelu predykcyjnego w oprogramowaniu Visum Master™, które jest zautomatyzowaną platformą pozwalającą każdemu użytkownikowi tworzyć kalibracje bez zaawansowanej wiedzy chemometrycznej. Oprogramowanie automatycznie wybierało najbardziej odpowiedni algorytm, optymalne metody wstępnego przetwarzania (pochodne Savitzky-Golaya, centrowanie średnie, korekcja tła itp.) oraz konfigurowało model końcowy, korzystając z próbek kalibracyjnych i ich wartości referencyjnych (określonych metodą HPLC).

Opracowane modele zostały następnie zweryfikowane z wykorzystaniem niezależnego zestawu rzeczywistych próbek zebranych podczas eksperymentalnej produkcji liposomów.

Wyniki i ocena modelu predykcyjnego Ramana dla etanolu resztkowego

Modele opracowane z wykorzystaniem spektroskopii Ramana do ilościowego oznaczania substancji czynnych i związków resztkowych wykazały doskonałą wydajność zarówno podczas kalibracji, jak i walidacji zewnętrznej. Dla etanolu model osiągnął współczynnik determinacji (R²) powyżej 0,99 w kalibracji i walidacji, a średni błąd kwadratowy prognozy (RMSEP) był niższy niż 0,35% v/v, co potwierdza jego przydatność do monitorowania w czasie rzeczywistym w procesach suszenia lub czyszczenia.

Stale niski błąd systematyczny (bias) we wszystkich przypadkach potwierdza solidność kalibracji i brak błędów systematycznych, co dowodzi, że spektroskopia Ramana jest wiarygodną technologią do ilościowego monitorowania substancji czynnych w krytycznych procesach farmaceutycznych.

Wnioski

Zastosowanie spektroskopii Ramana za pośrednictwem przemysłowego analizatora Visum Raman In-Line™ umożliwiło opracowanie solidnego i dokładnego modelu do monitorowania etanolu podczas etapu diafiltracji w procesach farmaceutycznych. Wysoka korelacja i niskie odchylenia wyników potwierdzają przydatność systemu zarówno w zastosowaniach laboratoryjnych — na mobilnym stojaku — jak i w monitorowaniu in-line. Spektroskopia Ramana może być również rozszerzona na inne procesy farmaceutyczne, w których wymagane jest precyzyjne kontrolowanie rozpuszczalników lub związków krytycznych, co zwiększa efektywność operacyjną i jakość końcowego produktu.

IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pl, Innovation-pl 22 kwietnia 2025

IRIS Technology: Leading the Way in Material Detection with Hyperspectral Imaging for RECLAIM project

IRIS Technology: Leading the Way in Material Detection with Hyperspectral Imaging

IRIS Technology Solutions, a pioneer in photonics and artificial intelligence, is playing a key role in the European RECLAIM project as leader of Work Package 3 (WP3). The company is spearheading the development of an advanced material classification system prototype based on optical and spectroscopic techniques, with the aim of revolutionizing how waste materials are identified and categorized for recycling purposes.

Cutting-Edge Detection Using Hyperspectral Imaging

At the heart of IRIS’s contribution is a prototype system built around hyperspectral imaging (HSI). This technology captures detailed spectral data for each pixel in an image, producing a three-dimensional dataset—two spatial dimensions plus a spectral dimension. Each pixel carries a unique spectral signature that reflects the chemical composition of the material it represents.

To harness this powerful technology for waste classification, IRIS has designed and assembled a linear HSI system that has been posteriorly integrated in the portable robotic Material Recovery Facilities (prMRF) developed under the RECLAIM project allowing real-time monitoring and analysis of waste materials as they move along the belt of the pilot plant. 

To ensure the maximization and quality of the spectral features of the analyzed material, various optical configurations were tested to identify the best setup for reliable spectra acquisition and consequent classification.

Advanced AI Algorithms

To interpret the massive amount of spectral data generated by the HSI system, IRIS has developed AI algorithms that analyze the chemical characteristics of materials. These models have been developed both by data collected at IRIS facilities and by real waste spectral data, to access the most representative data and ensure effective material prediction.  The development process involved creating AI models that combined the spectral and spatial information provided by the HSI system to obtain trustworthy classification outputs. To support the classification AI models development, various data treatments and advanced AI algorithms have been tested and evaluated. IRIS has tested multiple system configurations, adjusting key variables such as camera frame rates, conveyor speeds, and the distance between the camera and the conveyor, to optimize detection performance under different operational scenarios.

A Breakthrough in Material Classification

One of the most significant achievements so far is the creation of an extensive classification model that goes beyond traditional broad categories. The model distinguishes between multiple waste types with high accuracy, identifying the following classes:

  • METAL
  • PAPER
  • PET (Polyethylene Terephthalate)
  • PE (Polyethylene with concrete differentiation between the High and Low Density)
  • PP (Polypropylene)
  • PS (Polystyrene)

This is a major milestone in plastic waste sorting, marking the first time that such detailed sub-classification of plastic polymers has been integrated into an operational industrial spectroscopic sorting system. By enabling the separation of similar-looking but chemically distinct plastics, this advancement significantly improves the quality and value of recycled materials.

IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pl 2 kwietnia 2025

Analiza tworzyw sztucznych za pomocą NIR Visum Palm™: Precyzja, zwinność i wszechstronność dla przemysłu

plastics identification

Analiza tworzyw sztucznych za pomocą NIR Visum Palm

Analiza i klasyfikacja tworzyw sztucznych stały się bardziej krytyczne niż kiedykolwiek – napędzane nowymi przepisami i praktykami środowiskowymi – w różnych sektorach, od producentów materiałów i operatorów odzysku odpadów po recyklerów, sprzedawców złomu i firmy przetwarzające tworzywa sztuczne z recyklingu.

W tym kontekście przenośny analizator NIR Visum Palm™ wyróżnia się jako idealne narzędzie do szybkiej i dokładnej identyfikacji tworzyw sztucznych w czasie rzeczywistym, niezależnie od rodzaju próbki: odpadów, arkuszy, pierwotnych lub przetworzonych granulek, płatków i innych. Visum Palm™ jest samodzielnym analizatorem, co oznacza, że zawiera wbudowany komputer, oprogramowanie i ekran dotykowy i nie wymaga żadnego połączenia z urządzeniami zewnętrznymi, takimi jak komputer, tablet lub smartfon.

Urządzenie jest fabrycznie wyposażone w bezpłatną bibliotekę identyfikacji tworzyw sztucznych zawierającą 39 klas, obejmujących najpopularniejsze polimery. Może być używany jako urządzenie ręczne do analizy bezpośredniego kontaktu lub jako przyrząd stacjonarny w laboratorium lub obszarze odbioru materiałów, z różnymi uchwytami na próbki, aby zaspokoić różne potrzeby pobierania próbek i ich rodzaje.

plastics analysis identification plastics analysis clasification

Tryb analizy plastycznej: Identyfikacja (po lewej) i klasyfikacja (po prawej)

plastic analysis plastic analysis

Tryb analizy plastycznej: Weryfikacja (PASS/FAIL) i prawidłowy materiał.

Jakie tworzywa sztuczne może identyfikować Visum Palm™ i jakie są jego ograniczenia?

Jak wspomniano wcześniej, Visum Palm™ zawiera bibliotekę 39 klas tworzyw, w tym:

PMMA, PE, PC, PETG, EVA, PVC, PET, PU, PS, ABS, PA, PP, VIN, PLA, PBT, PMP, POMC, PPS, PVA, PPSU, EMA, PHBV, PAEK, PBAT, PBS, TPES, TPS, MABS, HIPS, MBS, SBC, PCL, PEEK, PHB, SAN, PI, PB, HDPE, LDPE.

Biblioteka ta jest regularnie aktualizowana, aby zapewnić optymalne pokrycie i wydajność w rzeczywistych zastosowaniach.

Analizator jest kompatybilny z szeroką gamą typów próbek, w tym:

  • Odpady z tworzyw sztucznych pochodzące od konsumentów: torby, butelki, słoiki i różne części. W przypadku zabrudzeń powierzchniowych zaleca się minimalne czyszczenie. Dzięki zakresowi spektralnemu 900–1700 nm, obszarowi pomiaru 10 mm i silnemu oświetleniu, Visum Palm™ oferuje minimalną penetrację, co czyni go mniej wrażliwym na zabrudzenia czy powłoki w porównaniu z instrumentami o rozszerzonym zakresie, które skanują jedynie powierzchnię.

  • Granulaty (pierwotne lub z recyklingu): mogą być analizowane w trybie stacjonarnym przy użyciu dedykowanych uchwytów na próbki.

  • Płatki: idealne dla linii recyklingu, gdzie szybka klasyfikacja typu polimeru jest kluczowa.

  • Części z tworzyw sztucznych o różnych rozmiarach i geometriach: kształt próbki może wpływać na jakość spektralną, dlatego należy zachować szczególną ostrożność przy analizie zakrzywionych lub nierównych części, aby uniknąć anomalii w odczytach.

  • Proszki i ciecze: mogą być również analizowane, pod warunkiem użycia odpowiednich uchwytów na próbki – dostępnych jest kilka opcji.

types_plastics

Ograniczenia analizy tworzyw sztucznych za pomocą Visum Palm™

Jak każda technika analityczna, spektroskopia NIR ma swoje ograniczenia związane z fizycznymi zasadami detekcji oraz zakresem spektralnym 900–1700 nm używanym przez Visum Palm™. W następujących przypadkach analiza tworzyw sztucznych może być niewiarygodna lub niemożliwa:

  • Czarne tworzywa zawierające sadzę: ten dodatek absorbuje całe światło NIR, co czyni tę technikę nieodpowiednią.

  • Tworzywa wymagające detekcji poza zakresem spektralnym: niektóre polimery potrzebują szerszego zakresu spektralnego do pewnej identyfikacji.

  • Mikroplastiki i bardzo małe fragmenty (< 2 mm): mały rozmiar uniemożliwia efektywne uchwycenie spektrum.

Spektroskopia NIR to technika empiryczna: spektra muszą być interpretowane i porównywane z bazą danych referencyjnych. Dlatego zawsze zaleca się indywidualną ocenę w przypadku skomplikowanych lub podobnych próbek.

W sytuacjach, gdzie różnice między materiałami są minimalne, Visum Palm™ umożliwia analizę tworzyw poprzez tworzenie dedykowanych modeli klasyfikacji z wykorzystaniem zaawansowanych algorytmów matematycznych, zwiększając precyzję poprzez

Tworzenie i utrzymywanie własnej biblioteki tworzyw sztucznych - Plastic Analysis

Nasze doświadczenie w terenie potwierdza, że zmienność próbek tworzyw sztucznych jest ogromna, niezależnie od tego, czy chodzi o typ polimeru, kształt, kolor, powłokę czy pochodzenie (pierwotne, poużytkowe lub z recyklingu). Chociaż wbudowana biblioteka jest regularnie aktualizowana, uwzględnienie wszystkich możliwych kombinacji nie jest możliwe.

Dlatego każde urządzenie jest dostarczane z oprogramowaniem Visum Master™ SMART PC, umożliwiającym użytkownikom końcowym

  • Rozszerzać istniejącą bibliotekę o własne próbki.
  • Ciągłą aktualizację bez konieczności posiadania wiedzy technicznej z zakresu spektroskopii.

Poniżej znajduje się przykład tworzenia lub aktualizacji spersonalizowanej biblioteki, obejmujący akwizycję widma różnych klas i odmian kształtu, koloru i właściwości powierzchni – a następnie przypisanie właściwej nazwy materiału.

plastic analysis

Analiza tworzyw sztucznych Visum Master™: Opracowanie lub aktualizacja biblioteki identyfikacji lub klasyfikacji za pomocą Visum Master™ SMART.

Umożliwia to podmiotom zajmującym się recyklingiem i producentom niezależne tworzenie solidnej, aktualnej i reprezentatywnej dla procesu biblioteki dostosowanej do ich konkretnych potrzeb.

Wnioski

Visum Palm™ to praktyczne, dokładne i wszechstronne rozwiązanie do analizy, identyfikacji i klasyfikacji tworzyw sztucznych w środowiskach przemysłowych. Jego przenośność, łatwość obsługi i kompatybilność z różnymi rodzajami próbek – od odpadów i granulek po płatki i części – sprawiają, że jest on cennym zasobem zarówno dla laboratoriów, jak i hal produkcyjnych.

Podczas gdy technologia NIR ma pewne ograniczenia – szczególnie w przypadku czarnych tworzyw sztucznych, materiałów o wysokim stopniu wypełnienia lub określonych formuł – możliwość tworzenia niestandardowych bibliotek i klasyfikacji za pomocą Visum Master™ SMART sprawia, że system ten można dostosować do niemal każdego kontekstu produkcyjnego.

W świecie, w którym identyfikowalność i prawidłowe sortowanie materiałów mają coraz większe znaczenie, Visum Palm™ jest strategicznym narzędziem dla firm dążących do usprawnienia procesów recyklingu, kontroli jakości lub szybkiej identyfikacji polimerów.

IRIS Technology Solutions
Digitalization-pl, Industry-4-0-pl, Pharma-4-0-pl 3 kwietnia 2024

Control of the coating process of granular forms by NIR spectroscopy

Control of the coating process of granular forms by NIR spectroscopy

In the pharmaceutical industry, there are many granular formulations that are coated to achieve a sustained or controlled release of the drug or active pharmaceutical ingredient (API) over time, a clear and well-known example being Omeprazole. In this paper we will discuss these extended release formulations and how it is possible to optimize the release time and potency analyses during the coating process using NIR spectroscopy.

Pelletisation process and traditional analysis

During the pelletisation process of modified release dosage forms, the correct application of the coating (e.g. an enteric release coating intended to prevent gastric digestion or degradation) will determine the subsequent efficacy of the drug and the mg/API release time of the drug and therefore controls are carried out throughout this process to ensure the quality and thus the expected pharmacological action.

 

Currently, this control is performed during the coating process with samples obtained from the coating equipment at different times and analysed in the laboratory using the analytical technique of HPLC or liquid chromatography and dissolution testing to demonstrate that the release of the active ingredient(s) is satisfactory. Both methods require sample preparation prior to analysis, require specialised personnel and consumables (materials), in addition to the duration (hours) of a dissolution test, whose main objective is to determine the bioavailability of the drug, meaning the relative amount of the drug that has entered the general circulation after administration, and the rate at which this access has occurred.

Therefore, the major problem with traditional analytics is that it is time-consuming to obtain the results and therefore does not allow for timely rectification of the coating process in case of failures or, in the frequent case of stopping the process for sampling, there is a risk that the quality of the semi-product will be altered.

 

An alternative and very effective tool that allows real-time monitoring of the coating process is NIR technology, since the spectral signature of each pellet can be related to its coating conditions, dosage and release times without the need to resort to traditional methods.

Development of an NIRS method for predicting release time and potency

In order to develop a predictive model for the real-time determination of release times and potency (mg API/g pellet) that is released at 1, 4 and 7 hours, we worked in coordination with a major Spanish pharmaceutical laboratory and the portable NIR spectroscopic analyser Visum Palm™ manufactured and marketed by IRIS Technology Solutions S.L

The data provided by the laboratory consists of the NIR spectra of several batches of two drugs based on, on the one hand, an antihistamine which, for confidentiality reasons, we will refer to as „DS”, and on the other hand, a form of vitamin B6 which, for the same reasons, we will refer to as „PH”.  In both cases, the active substance was part of the coating of the pellets constituting the vehicle. 

The spectra of the pellets were acquired at different times of the coating process, from both wet and dry samples and, in parallel, the respective sample was subjected to the usual analyses in these cases to determine the drug release at 1, 4 and 7 hours and the potency mg PI/g. 

The predictive models developed on the basis of the spectral data showed that it is not necessary to dry the samples for the acquisition of the spectra – so the control can be performed directly on the wet sample, saving time and handling – and that there is a clear relationship between the NIR spectra, the power and the release times of 1h, 4h and 7h, as we will see below.

PH compound - Coating process and NIR spectroscopy

Table 1: Quality parameters of the prediction models for the release at 1, 4, 7 hours and the potency in the samples with different stages of the PH coating process. The * symbol indicates that the model was built by using the average NIR spectra of the replicates of each sample.

Figure 1: Regression curves for PH a) All samples; b) Batches 1,3,4 y 7; c) Mean spectra of batches 1,3,4 y 7; d) Batch 7.

DS compound

Table 2 shows the quality parameters of the models for the analysis of wet DS samples. All samples were studied simultaneously: samples from batches 6, 8 and 10 together, and batch 6 separately. Batches 6, 8 and 10 were chosen for the study of a set of batches because they had the largest number of samples. In addition, batch 6 was chosen for individual analysis as it contained the most samples with the optimal release parameters for the case study.

Table 2: Quality parameters of the prediction models for the release at 1, 4, 7 hours and the potency in the samples with different stages of the DS coating process.

Figure 2 shows the regression curves resulting from the study for the active substance DS. The values of the quality parameters for the DS models show, in general, a good correlation. As an observation, it is noted that the error increases when data from different batches are used, probably because the process conditions of each batch are different due to the fact that the data come from the development and fine-tuning phase of the production process. The prediction of the release at 7 hours is worse than that of the other parameters, probably because the end of the release process has been reached in many cases before that time.

 

Figure 2: Regression curves for DS a) all samples; b) Batches 6, 8 y 10; c) Mean spectra of batches 6, 8 y 10; d) Batch 6.

Prediction of dry samples

Table 3: Quality parameters of the prediction models for the dry samples of DS batch 6 and PH batch 7.

The prediction models of the dry samples for individual batches of PH and DS show a good correlation. It should be noted that the prediction error is due to the few validation samples used.

 

Figure 3: Regression curves for Dry simples of a) DS batch 6 y b) PH batch 7.

Conclusions - Coating process and NIR spectroscopy

  • There is a clear correlation between NIR spectra with release times of 1h, 4h and 7h, as well as with potency, for both DS and PH, although it is slightly worse for PH.
  • In the case of the 7h release, the correlation seems a bit weaker, possibly because it is close to the maximum release (at the release plateau) or due to differences in the pH of the samples.
  • The different batch production conditions affect the robustness of this correlation, an inherent variability factor because the samples come from the development phase of the production process (fine-tuning phase) and not from the NIRS method.
  • Individual batch tests show a good correlation for both wet and dry samples. Since the results in both cases are similar, it can be concluded that drying is not necessary to correlate the studied parameters (release time and potency) with the NIR spectra.
  • Finally, from the analysis of the results analysed, it can be concluded that NIR spectroscopy can be used to optimise the control of the coating process of granular forms and that, from a technical point of view, it is a robust and evidence-based method. However, for all the cases evaluated in this document, definitive models have to be made once the production process has been fully developed.
IRIS Technology Solutions

Near infrared spectroscopy (NIR) is a valuable analytical tool for real-time analysis of the chemical composition of a wide variety of products, including those of agricultural origin. In this article, we will address the application of NIR technology for grain analysis and in particular of two varieties of wheat grains: soft (Triticum aestivum) and hard (Triticum durum), as well as yellow corn (Zea Mays).

Grain analysis with continuous or portable NIR technology

The quality of food products depends directly on the quality of the raw materials used. Therefore, assessing their composition, purity and physicochemical characteristics is of interest to the food industry.
In grain analysis, NIR spectroscopy plays a crucial role in providing detailed information on several parameters simultaneously, with moisture being one of the critical factors in assessing grain quality. However, this technique also makes it possible to analyse other key parameters such as protein, fat, fibre, ash and starch content, thus offering a more rigorous control according to established quality criteria.
NIR spectroscopy differs from other techniques in that it is non-destructive, which means that measurements can be made continuously without compromising the integrity of the batch or sample under analysis. In addition, results are obtained in a matter of seconds, streamlining grain analysis, quality control processes and allowing instant decision making compared to conventional wet chemistry analysis.

Below we will look at two ways of performing NIR grain analysis, either fully automated and continuous on the production line or by means of a portable analyser, useful for analysis in the field, in the raw material reception warehouse or in discontinuous processes.

Continuous and real-time grain analysis: wheat and corn grains

A Visum NIR In-Line™ (900-1700 nm) continuous analyser was used to develop the grain calibration model and 30 calibration samples and 7 validation samples were used from each class. In addition, duplicate reference analyses were obtained from each sample to mitigate the inherent error in the primary method of analysis. For moisture analysis, a thermogravimetric moisture meter HE53 (Metler Toledo) was used, protein was determined by the Kjeldahl method and fat content was determined by the Soxhlet method.

The table below shows the main results and figures of merit of the soft grain (TB) and durum grain (TD) wheat for the parameters moisture and protein expressed as % dry matter. In addition, the results for fat and moisture of yellow corn are also shown. It is important to clarify that the same calibration is useful and groups both wheat classes into a single family or method of analysis. No significant spectral differences were observed for their individual treatment.

NIR analysis of grains

* Table 1: Analysis of common wheat, durum wheat and yellow corn. Main figures of merit resulting from the Visum NIR In-Line™ continuous analyser.

Grain analysis with NIR spectroscopy is also important in animal feed manufacturing to optimise diets and yield. In the agri-food sector, the NIR technique offers numerous advantages over wet chemistry methods, mainly due to the immediacy of the result and the possibility of being able to make technological decisions on the spot, even more so if we consider the introduction of these systems such as the Visum NIR In-Line™ analyser in production lines that allow continuous monitoring of the entire product flow to ensure the ideal conditions of the process and the product, mitigating any deviation with phytosanitary consequences that may affect the safety of an entire batch, as far as moisture is concerned.

A portable NIR alternative for grain analysis

On many occasions, mainly due to the conditions and environment where grain analysis is to be performed, it can be of great use to work with a portable NIR grain analyser such as the Visum Palm™. This device, which works in the same spectral range (900 – 1700 nm) as the continuous analyser we saw earlier, is capable of determining in less than 3 seconds different parameters of interest in all types of grains, cereals and oilseeds.

Some of its main advantages, especially for field grain analysis, are:

  • It is a self-contained analyser (embedded computer and touch screen). It does not need to be connected to any external device, tablet or smartphone to operate.
  • It has a sample measurement area of 10 mm in diameter and illumination of 50 mm in diameter, which allows mitigating the heterogeneities present and obtaining more chemical information from each sample.
  • Unlike most portable NIR grain analysers on the market today, it has a spectral resolution of 3 nm or 256 pixels, i.e. two to three times higher, allowing spectra, and therefore results, of high reliability and quality to be obtained.
  • It includes factory libraries for different grain types.
  • And it is supported by external Visum Master™ PC software, so that the end user can develop their own NIR calibrations and extend them in an automated, AI-assisted way. In this way, the user is not dependent on third-party libraries and has full autonomy to strengthen and extend his calibrations for new parameters or products according to his current or future needs.

We hope you found this article on grain analysis with NIR technology useful. For further information, we invite you to contact us by email at info@iris-eng.com.

IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pl, Innovation-pl 25 stycznia 2024

Plastic identification, verification and classification using Visum Palm™

Plastic identification, verification and classification using Visum Palm™

In this article we will address the problem of classification and plastic identification using the Visum Palm™ handheld NIR analyser as an agile, real-time and non-destructive technique useful in different processes, whether in the recycling of post-industrial plastic, in the analysis and classification of post-consumer plastic, in the identification of polymeric raw materials for their industrialisation, or even in areas of research and development of new plastic.

In all these cases, near infrared spectroscopy is presented as a valuable tool used for the characterisation of plastic compared to traditional methods of analysis.

Identification and sorting is important in plastic recycling and in manufacturing when using recycled plastic, as in both cases it must be ensured that the plastic materials are as pure and clean as possible because low levels of impurities can significantly affect the quality and performance of a recycled batch.

Although there are several portable NIR analyzers on the market, it is important to consider the spectral range that the equipment works with, the size of the measurement area (spectrum acquisition) and the spectral resolution (the quality of the spectrum obtained). The new Visum Palm™ analyser has a measuring area of 10 mm diameter, operates in the spectral range 900-1700 nm with a resolution of only 3 nm (↓ nm = ↑ spectral resolution). It is a self-contained device with an embedded computer and touchscreen and therefore does not need to be connected to a computer or smartphone to work with it.

Análise de forragens e espectroscopia nir

The new Visum Palm™, which includes a polymers library, allows readings and determinations to be made at the line without the need for sample preparation in less than 3 seconds. It is also possible to use it as a laboratory device as it has a support base that allows the attachment of different sample holders for the analysis of pellets, flakes or plastic up to 2 mm.

The factory library included in the analyser has the following classes: PMMA, PE, PC, PETG, EVA, PVC, PET, PU, PS, ABS, PA, PP, VIN, PLA, PBT, PMP, POMC, PPS, PVA, PPSU, EMA, PHBV, PAEK, PBAT, PBS, TPES, TPS, MABS, HIPS, MBS, SBC, PCL, PEEK, PHB, SAN, PI, PB.

Extend and develop your own library with Visum Master™

Visum Master™ is a computer software that allows the end user to create, extend and strengthen their own identification, classification and quantification methods or libraries without the need for a specialist or technical knowledge of spectroscopy, making the analyser a truly open system to meet present and future analysis needs (new polymer classes, new suppliers, etc.).

As shown below, it is possible to incorporate spectra of new samples within an existing class or to incorporate new classes and thus keep the library as robust and up-to-date as possible in order to be able to classify or identify plastic.

plastics

Plastic identification

It is a working method that allows the plastic identification analysed within the library available in the analyser. The result obtained, as can be seen below, is the type of polymer with the highest similarity and the following (from highest to lowest similarity).

Image 1: Visum Palm™ screen performing plastic identification

Plastic identification screen visum palm polymers identification

Polymer Verification

As with plastic identification, it is based on a mathematical procedure of similarity but it allows choosing a type of material to be analysed within the identification library to confirm its identity. The result of the verification analysis is PASS / FAIL. In case of a negative result (FAIL), it provides the class corresponding to the type of plastic analysed. Both cases are shown below.

polymers_identification

Plastic classification

In contrast to plastic identification analysis, classification uses machine learning algorithms to accurately analyse and classify samples that are spectrally very similar to each other, where a double check is necessary to determine the polymer class (PET/PETG, for example). Through the Visum Master™ software, the user can create his own classification libraries for the most problematic cases.

As a result of the analysis, the user obtains the corresponding class.

In conclusion, NIR spectroscopy is a very valuable and effective tool for plastic identification or classification and, although not covered in this article, it is also useful for manufacturers of plastic and new formulations to quantify blends. The open nature of the analyser through the Visum Master™ software makes the Visum Palm™ analyser an open, self-contained system that can continuously introduce new samples, spectra and generate different libraries without the need for a specialist.

IRIS Technology Solutions
Ai-pl, Digitalization-pl, Industry-4-0-pl, Innovation-pl, Pharma-4-0-pl 5 września 2023

New Visum Palm™ AI-assisted handheld NIR analyser

handheld nir analyser

New Visum Palm™ AI-assisted handheld NIR analyser

IRIS Technology Solutions introduces the latest version of its Visum Palm™ portable NIR analyser to complement its Visum® range of real-time process analysers for industry.

The new Visum Palm™ is a fully portable NIR spectrophotometer that allows real-time analysis of different substances, products or mixtures, without the need for traditional laboratory and sampling techniques, allowing industry to obtain results on the spot to make decisions or correct production process parameters.

The new generation Visum Palm™ brings with it an innovative design and a radical change in the way users experience NIR technology, now assisted by AI with the Visum Master™ software, so that each manufacturer can automatically create their own predictive models or calibrations according to their control and analysis needs.

 

Design, autonomy and robustness

The Visum Palm™ handheld nir analyser offers an innovative and ergonomic design, as well as the possibility to perform analysis at any time and place without having to connect it to any external electronic device. This is possible because it incorporates an embedded touch screen and computer, which enable all the routine functionalities of the device.

The Visum Palm™ operates in the 900 to 1700 nm range, as this is the band that best combines availability of chemical information with price and technological maturity. It operates mainly in diffuse reflectance mode, for which it has specially designed and patented optics to extract as much information as possible from the sample. Specifically, it has a large illumination area (50 mm diameter) and a collection area of 10 mm. These features differentiate it from similar analysers in terms of its suitability for analysing heterogeneous samples, which is most often the case in real working conditions. In cases where heterogeneity is more evident, the device is configurable to calculate and report the average of a given number of repetitions.

The Visum Palm™ handheld NIR analyser is IP65 compliant, making it resistant to dust, moisture and water. It is also rugged enough to be carried and tested almost anywhere indoors or outdoors and even comes with a stand for desktop or tabletop use.

 

A new AI-assisted user experience

Unlike most common modelling and calibration software on the market, which requires the user to have some technical knowledge of chemometrics or entrust the task to a third party, Visum Master™ PC-based software makes NIR technology even more accessible by automating pre-processing, multivariate analysis algorithm selection and validation. This allows any user to generate models by simply inputting spectra and references (quantitative or qualitative) for routine real-time analysis to replace traditional analysis.

najlepszy przenośny analizator NIR

The new software also allows to extend and edit pre-existing models, synchronise with the portable analyser to import spectra, export models, download measurement results, automatically generate analytical method validation reports and audit reports for GMP environments, and to check the metrological performance of the device in a guided manner when needed.

 

For industry and GMP environments

While NIR technology has a myriad of applications in numerous industries such as plastics, food, chemical, agribusiness, wood, biofuels, to mention the most relevant but not the only ones; it is for the pharmaceutical industry and GMP environments where the new Visum Palm™ device introduces significant novelties at the level of usability and functionality. It is 21 CFR Part 11 compliant, allowing the generation and display of an automatic Audit Trail report, the record of all device activity, where comments and observations can be incorporated. It also allows the user to automatically generate the analytical method validations developed and perform metrological checks of the device when required and download the results at a later date.

„NIR technology today must be easy to use and understand, and at the same time it must give the user the freedom and autonomy to exploit it to the full and facilitate their day-to-day work. Technology must be an enabler. We will continue to take further steps in terms of automation and new functionalities because we are convinced that this is the right way forward and what the industry and the people in it need”, says Oonagh Mc Nerney, Director of IRIS Technology Solutions, S.L.

 

The new Visum Palm™ handheld NIR analyser is now available here, where you can also find technical information about the device, videos and contact IRIS Technology Solutions, S.L. for a demonstration or specific enquiry.

 

IRIS Technology Solutions