Spektroskopie und Chemometrie Neuigkeiten Wöchentlich #21-24, 2017

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Potenzielle Nutzung von NIR-Analyse und ihre Industriellen Einsatzgebiete

Was wird typischerweise durch NIR-Analyse gemessen?

NIR Kalibration werden angewandt zur Bestimmung des Gehaltes von

Feuchtigkeit, Fett, Protein, Stärke, Lactose, Fructose, Glucose, Alkohol, Aminosäuren, Öl, Zucker, Fasern, Salz, Brix, Koffein, Lysin, Asche, Gluten usw.

Wo wird Nahinfrarot-Spektroskopie-Analyse verwendet?

NIR-Analyse wird verwendet in den den Industriezweigen / Branchen

  • Landwirtschaft
  • Lebens-und Futtermittel
  • Speisen und Getränke
  • Lebensmittel und Molkereiprodukte
  • Mälzereien und Brauereien
  • Müllerei und Backwaren
  • Mehl, Getreide Müllerei und Öle
  • Zucker und Süsswaren
  • Futtermittelzusatzstoff
  • Speiseöle
  • Fleisch
  • Tierfutter
  • Aqua Feed
  • Pet Food und tierischen Proteinen
  • Getrocknete und Wet Forage
  • Getränke-und Biokraftstoffe
  • Chemie und Pharma
  • Pharmaceuticals
  • Zellstoff und Papier
  • Petro
  • Öl und Gas
  • Plastics
  • Polymers
  • Textilien
  • Verpackung
  • Umwelt
  • Forensics
  • Akademie
  • Kosmetika
  • Gesundheitspflege

Wozu wird eine NIR-Kalibrierung verwendet?

NIR Kalibrationen werden zur NIR Inhaltsanalyse als produktive analytische Methode verwendet. Das ist ein zweistufiges Verfahren.

  • Erstens wird mit einem NIR-Spektrometer eine zerstörungsfreie optische Abtastung einer Probe vorgenommen, das ein gemessenes Spektrum innert Sekunden liefert.
  • Zweitens kann ein NIR-Kalibrierungs Modell eine quantitative Vorhersage (analysieren, bestimmen, schätzen) von mehreren Bestandteilen, Inhaltsstoffen, Inhalten, Analyten, Assay, API und andere Parameter und Attribute (chemische, physikalische, biologische, biochemische, sensorisch) zusammengefasst Eigenschaften, aus einem einzigen Spektrum innert Millisekunden liefern.

Die NIR-Analyse ist eine sehr schnelle, zerstörungsfreie Analyse-Methode, die

ein Ersatz oder Ergänzung langsamer Methoden sein kann, wie nasschemische Analyse, Chemielabor, sensorischen Panels oder Rheologie (Viskosität).

Oder eine NIR Kalibration öffnet die Tür zu neuen Möglichkeiten der Analytik, Qualitätssicherung und Prozesskontrolle, durch die neu Entwicklung von Kalibrationsmodellen für Parameter die unmöglich scheinen, weil sie auf die menschliche Wissen, Erfahrungswerten oder sensorische, wie Geschmack Bewertung beruhen.

Wenn Sie eine NIR-Instrument besitzen, dann können Sie Ihre Proben systematisch vermessen und damit Ihre eigene Kalibrierung Modelle entwickeln.

Was ist JCAMP-DX ?

JCAMP-DX ist ein elektronischer Daten Standard für die langfristige Speicherung und Übertragung von chemometrischen Informationen. Der Standard ist die Entwicklung von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

JCAMP-DX ist eine Abkürzung für Joint Committee on Atomic and Molecular Physical data – Data eXchange.

Es ist ein von Menschen lesbares Dateiformat, das Nah-Infrarot-Spektrometrie Daten (und andere wie Raman, UV, NMR, Massen, Röntgen, Chromatogramme, Thermogramme) und zugehörige chemische und physikalische Informationen speichert und wird seit den späten 80er Jahren verwendet.

Fast alle NIR-Software-Pakete können die Spektren einschließlich der Referenzwerte als JCAMP-DX exportieren. Eine einzelne Datei kann mehrere Spektren und Referenzwerte enthalten. Ein JCAMP Dateiname sieht aus wie “sample.dx“, “sample.jdx” oder “sample.jcm“.

Alle Daten werden als markierte Felder variabler Länge mit druckbaren ASCII-Zeichen gespeichert. Solche Dateien können in einem Text-Editor geladen werden, um den Inhalt zu überprüfen:


##TITLE= Indene (FILE: AFIR2.DX)
$$ FILE AFIR2.DX ( derived from TFIR2.DX)
$$ ABSORBANCE
$$ FIXED FORM
$$ INCREASING ABSCISSA
$$ RATIONAL ABSCISSA SPACING
##JCAMP-DX= 4.24 $$ Encoded by INTTODX 1.04 (RS McDonald)
##DATA TYPE= INFRARED SPECTRUM
##ORIGIN= JCAMP-DX Test Disk 1.04
R.S.McDonald, 9 Woodside Dr., Burnt Hills, NY 12027, 518-399-5145
##OWNER= Public Domain
##RESOLUTION= 2.0
##DELTAX=1.00000000
##XUNITS= 1/CM
##YUNITS= ABSORBANCE
##XFACTOR= 1.000000000
##YFACTOR= 0.000100000
##FIRSTX= 400.000
##LASTX= 4.000E+03
##NPOINTS= 3601
##FIRSTY= 3.487E-1
##XYDATA= (X++(Y..Y))
400 3487 3355 3264 3198 3153 3143 3182 3298 3520 3845 4262
411 4783 5449 6304 7383 8684 10209 12041 14123 16003 16162 14191
422 11791 9674 7943 6540 5406 4528 3874 3397 3045 2780 2584
433 2446 2354 2290 2246 2212 2187 2165 2135 2087 2022 1945
444 1865 1786 1713 1649 1596 1550 1512 1478 1448 1422 1401
:

Der Standard kann hier heruntergeladen werden: “JCAMP-DX: A Standard Form for the Exchange of Infrared Spectra in Computer Readable Form“, ROBERT S. McDONALD and PAUL A. WILKS, JR. , Appl. Spectrosc. 42(1), pp151-162, 1988

Was ist NIR-Spektroskopie? (einfache Erklärung, einfach erklärt)

In den meisten Fällen leuchtet eine gewöhnliche Halogen Lampe deren harmlose Strahlung auch den Nah-Infrarot (NIR) Bereich beinhaltet auf die Probe und das reflektierte Licht wird gemessen. Das Licht verliert etwas Energie an und in der Probe, abhängig von deren physikalischen Beschaffenheit und chemischen (Molekular) Struktur. Der fehlende Teil des Lichts ergibt ein Fingerabdruck der Probe, der mathematisch analysiert wird mittels vorgefertigten NIR Kalibrationsmodellen (erzeugt mit chemometrischen Methoden) basierend auf bekannten Proben. Dies ermöglicht es, gleichzeitig mehrere physikalische- und chemische Eigenschaften (Bestandteil, Zutaten,  Analyt) innert wenigen Sekunden und für die Proben zerstörungsfrei zu bestimmen.