Spektroskopie und Chemometrie Neuigkeiten Wöchentlich #38-#42, 2017


Near Infrared

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“Shrinking FT-NIR Spectrometers Empower Consumers, Businesses” | NIRS sensors LINK


Feasibility of near infrared transmittance spectroscopy to predict cheese ripeness |(17)30860-3/abstract NIRS predict cheese ripeness LINK


John Deere HarvestLab 3000 uses NIR Spectroscopy to evaluate constituent characteristics such as protein, NDF, ADF LINK


Near-Infrared Spectroscopy of Limestone Ore for CaO Estimation under Dry and Wet Conditions LINK



Equipment

“Infrared spectrometers: NIR and MIR compared” | Infrared spectrometer LINK


“Shrinking FT-NIR Spectrometers Empower Consumers, Businesses” NeoSpectraMicro spectral sensors technology https://… LINK!


How to Design a Spectrometer | grating spectrograph Spectrometer engineering optical absorption LINK

Equipment

Real-Time Food Authentication Using a Miniature Mass Spectrometer LINK



Agriculture

Non-destructive technique for determining the viability of soybean (Glycine max) seeds using FT-NIR spectroscopy. LINK


Mid- and near-IR spectroscopy diagnostic tools developed under EU project LINK


“Supercontinuum Lasers Lead to Better Bread and Beer” | barley grains beta-glucan seed sorting LINK


Fluorescence and Reflectance Sensor Comparison in Winter Wheat LINK



Food & Feed

“Food Safety for the 21st Century” | FSMA spectroscopy blockchain LINK



Laboratory

Development and Bioanalytical Applications of a White Light Reflectance Spectroscopy Label-Free Sensing Platform LINK



Environment

Spectroscopy Could Simplify Soil Texture Analysis LINK


Effects of Moisture & Particle Size on Quantitative Determination of TOC in Soils Using NIR Spectroscopy LINK


A global spectral library to characterize the world’s soil LINK



Chemometrics

Feasibility of near infrared transmittance spectroscopy to predict cheese ripeness. LINK


Chemometric compositional analysis of phenolic compounds in fermenting samples & wines using infrared spectroscopy. LINK


… Chemometric tactics for spectral data compression combined with likelihood ratio approach. LINK


Data Augmentation of Spectral Data for Convolutional Neural Network (CNN) Based Deep Chemometrics | DeepLearning LINK


First revolutionary NIR seed calibration robot makes predicting quality seeds easy, debuts at seedme… LINK!


Chemometrics: Data Driven Extraction for Science, 2nd Edition LINK


Near Infrared Spectrometry for Rapid Non-Invasive Modelling of Aspergillus-Contaminated Maturing Kernels of Maize LINK




Selecting the number of factors in principal component analysis by permutation testing—Numerical & practical aspects LINK


“Calibration Transfer Chemometrics, Part I: Review of the Subject” | NIRS Spectroscopy Chemometrics LINK


Extraction optimization and pixel-based chemometric analysis of semi-volatile organic compounds in groundwater LINK



CalibrationModel.com

Spectroscopy and Chemometrics News Weekly 31-37, 2017 | Molecular Spectroscopy NIRS Chemometrics Sensors LINK


Spektroskopie und Chemometrie Neuigkeiten Wöchentlich 31-37, 2017 | NIRS Spektroskopie Chemometrie Sensor LINK


Spettroscopia e Chemiometria Weekly News 31-37, 2017 | NIRS Spettroscopia Chemiometria sensore LINK




Spektroskopie und Chemometrie Neuigkeiten Wöchentlich #48+49, 2016

Leider ist der Eintrag nur auf English verfügbar.

NIR Spektroskopie und Chemometrie Umfragen, Erhebungen und Wertungen (Teil 3)

10. NIR in Supply Chain Where in the supply chain are your NIR instruments located? 11. NIR Usage How long has your company used NIR spectroscopy? 12. NIR instruments How many NIR instrument units are in use in your company? 13. NIR Mobile How much is the mobile hand-held percentage of total NIR devices in your company? 14. Calibration Source How do you get the NIR Calibrations developed? 15. Calibration Training How often do the operators get training about NIR Spectroscopy and Chemometrics? 16. NIR PreCalibrations How many NIR Pre-Calibration, NIR factory calibrations or NIR starter calibrations have you in use? 17. Calibration Spectra How many Spectra does your quantitative Calibration have in average? Please vote and see the assessments below. Part 1, Part 2
NIR in Supply Chain
Where in the supply chain are your NIR instruments located?
NIR Usage
How long has your company used NIR spectroscopy?
NIR instruments
How many NIR instrument units are in use in your company?
NIR Mobile
How much is the mobile hand-held percentage of total NIR devices in your company?
Calibration Source
How do you get the NIR Calibrations developed?
Calibration Training
How often do the operators get training about NIR Spectroscopy and Chemometrics?
NIR PreCalibrations
How many NIR Pre-Calibration, NIR factory calibrations or NIR starter calibrations have you in use?
Calibration Spectra
How many Spectra does your quantitative Calibration have in average?
Part 1, Part 2

NIR Spektroskopie und Chemometrie Umfragen, Erhebungen und Wertungen (Teil 2)

5. Calibration Precision

Was glauben Sie, können NIR-Kalibrierung Modelle genauer sein als die Referenzwerte?

6. Calibration Maintenance

Wie oft aktualisieren Sie Ihre quantitative Kalibrierungen pro Jahr?

7. Quantitative Calibrations

Wie viele quantitative (%) Kalibrierungen haben Sie im Einsatz?

8. Quantitative Parameters

In allen Ihrer quantitative Kalibrierungen, wie viele Parameter (Eigenschaften) haben Sie insgesamt?

9. Qualitative Calibrations

Wie viele qualitative (Identifikation) Kalibrierungen haben Sie im Einsatz?

Bitte stimmen Sie und sehen Sie die Einschätzungen unten.

Calibration Precision
What do you believe, can NIR calibration models be more accurate than reference method?
Calibration Maintenance
How often do you update your quantitative calibrations per year?
Quantitative Calibrations
How many quantitative (%) calibrations do you have in use?
Quantitative Parameters
In all your quantitative calibrations, how many parameters (properties) you have in total?
Qualitative Calibrations
How many qualitative (identification) calibrations do you have in use?

Teil 1

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 sind vorentwickelte NIR Vor-Kalibrierungen?

Es gibt eine Menge von Begriffen, die das gleiche bedeuten, Vorkalibrierung oder NIR-Starter-Kalibrierung oder vorgefertigte Kalibrierung oder vorinstallierte Kalibrierung oder Kalibrierung Paket oder vorentwickelte Kalibrierungen oder NIR Vorkalibrierung oder globale Kalibrierungen oder NIR Global Kalibrations Paket oder lokale Kalibrierungen oder ready-to-use NIR-Kalibrierungen oder Werkskalibrierungen oder Starter Kalibrierung oder Kalibrierungen von der Stange oder werkseitig kalibriert oder vorberechnete Modelle oder Start-up-Kalibrierungen Kalibrierungsgleichungen oder vorgefertigte NIR-Kalibrierungen oder Kalibrierungs Bibliothek oder mathematisches Modell. Es sind Kalibrierungs Modelle, die bereitgestellt und entwickelt wurden von einem Kalibrierungs Spezialisten. Diese haben eine Menge von Proben über Jahre gesammelt und mit NIR vermessen und mit Referenzmethoden analysiert. Die NIR-Spektren werden dann gegen die Referenzwerte kalibriert. Dies nennt man eine NIR-Kalibrierung oder Eichungs-Modell oder manchmal Kalibrierkurve oder Kalibrierungsgleichung. Normalerweise wird eine Vorkalibrierung als Datei die kompatibel zur verwendeten NIR-Analyse-Software geliefert. Eine solche Kalibrierung Datei enthält weder die Spektren noch die Referenzwerte.

Also wie kann das funktionieren?

Das einzige was die Datei enthält ist eine Beschreibung, wozu es verwendet wird (z.B. Eiweiß in Futtermitteln) und das Chemometrische Modell, repräsentiert als gespeicherte Liste von Vektoren und Matrizen. Sie können diese nicht zu visualisieren, es ist eine Black-Box-Datei. Sie haben keinen Einblick, wie die Kalibrierung erfolgt ist, wie die Einstellungen sind, wie die Vorhersage Leistung ist. Sie können die Kalibrierung nicht mit Ihren Daten erweitern um sie Ihrem Produkt oder Spezialitäten anzupassen. Meistens sind die Pre-Kalibrierung Dateien geschützt, so können Sie es nur mit einer kostenpflichtigen Lizenz mit der Software Nutzen oder sogar auch nur auf einem bestimmen Instrument z.B. via Serien-Nummer. Dies sind einige (nicht so bekannte) Beschränkungen. Aber solche Starter-Kalibrierungen sind sehr nützlich, um einen schnellen und einfachen Start mit einem neuen NIR-Spektrometer zu haben. Das ist der Hauptgrund, warum Vor-Kalibrierungen zur Verfügung stehen. Der zweite Grund ist, weil eine Sammlung von Spektren wiederverwendet werden kann, um solche Vor-Kalibrierungen zu bauen.

Die Zukunft vorhersagen?

Sind sehr alte Spektren nützlich, die Zukunft vorherzusagen? Um ein Kalibrierungs Modell mit neu gesammelten Daten anzupassen, wächst die Kalibrierung und enthält immer mehr und mehr Redundanz. Das heisst, sie besteht aus sehr ähnlichen Spektren aus dem gleichen Konzentrationsbereich. Also welche Spektren können entfernt werden, um die Kalibrierung zu verbessern? Sie stellen sich diese Frage vielleicht nicht, weil Sie oft hören, dass je mehr Spektren in ein Modell aufgenommen werden, desto besser wird es sein. Warum einige Spektren entfernen?
  • Nicht benötigte Redundanzen
  • Macht die Kalibrierung kleiner und weniger komplex
  • Passt die Kalibrierung besser an die aktuelle jetzige Situation und der nahen Zukunft an
  • Entfernen von längst vergangenen Saison Daten bei natürlichen Produkten, weil die Natur sich verändert
  • Und natürlich schlechte Ausreißer entfernt werden sollten

Benutzerdefinierte NIR Kalibrierung

Bauen Sie Ihre eigenen Kalibrierungen die perfekt angepasst sind an die spezielle Probenmatrix Ihrer Produkte und die von Ihnen bevorzugten Rohstoffe von Ihren lokalen Zulieferern. Die Natur wächst unterschiedlich, je nach geographischer Region, durch die Jahreszeiten und von Jahr zu Jahr. Wie Sie wissen, ist NIR-Spektroskopie keine absolute Methode, darum muss man darüber nachdenken, diese aktuellen wechselnden Effekte in Ihre Modelle zu kalibrieren. Wenn Sie die Spektren und die Referenzwerte besitzen dann sind Sie in der Lage, Ihre eigenen Kalibrierungs Modelle zu bauen und zu re-kalibrieren wenn nötig. So haben Sie die volle Kontrolle über Kalibrations Updates (auch als bewegte Modelle bekannt).

Schlussfolgerung

Ein NIR-Gerät kann nur NIR-Spektren messen. Also die Nützlichkeit von NIR kommt mit den Kalibrierungen. Das ist sehr wichtig zu wissen beim Kauf eines solchen Instruments. Für einen schnellen Start können Sie vorgefertigte Kalibrierungen verwenden. Gute zuverlässige Kalibrierungen werden von Drittanbietern zu  relativ hohen Preisen angeboten, im Bereich eines günstigen NIR-Instruments! Um erfolgreich voranzukommen wird dringend empfohlen, Ihre eigene Multivariate Kalibrierung mit Ihren eigenen Daten von Ihren eigenen Produkten zu entwickeln, vor allem bei Verwendung von natürlichen Rohstoffen. Daher müssen Sie das nötige Wissen über Chemometrie, Multivariate Analysis (MVA), Spektroskopie und der verwendeten Software erlangen um gut optimierte Kalibrierungen erstellen zu können. Es lohnt sich eigene Kalibrationen zu erstellen, denn so können Sie auch Produkt Eigenschaften kalibrieren, die nicht mit den angebotenen Pre-Kalibrationen abgedeckt sind.

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.

Der Ghost Kalibrator

Um unseren Service in einer anderen Art und Weise zu erklären, verwende ich eine Analogie zwischen einem Buch und einer Kalibrierung. Das Erstellen guter Kalibrierungen ist wie das Schreiben eines guten Buches (ein Bestseller). Sie können mit einer anspruchsvollen Textverarbeitung (der Chemometrie Software), die eine Grammatikprüfung (Ausreißer-Detektion) hat in einer Fremdsprache (Chemometrie) schreiben.

Aufgrund der Komplexität der Fremdsprache (Chemometrie) und die Schwierigkeit des gewählten Buch Themas (die Daten) und der unvollständigen automatischen Grammatikprüfung, können Sie nie sicher sein, ob die Grammatik korrekt ist und es nicht zu Missverständnissen (schlechte Prognose Performance) führen kann. Der beste Weg ist, den Text von einem Muttersprachler überprüfen und korrigieren zu lassen.

Auf diese Weise (die Analogie), können Sie uns auch als Ghostwriter (Ghost Kalibrations Entwickler, ghostcalibrator) sehen, der Ihnen hilft das Buch zu schreiben (mit langjähriger Erfahrung, fundiertes Wissen, Zeitersparnis, eine Reihe von Vorteilen).
Die Analogie passt sehr gut, weil Sie das Thema des Buches (mit Ihren Daten) definieren können. Zum Schluss besitzen Sie die Kalibration und Sie haben den vollen Einblick, wie es gemacht wird. Sie haben es unter voller Kontrolle.