De opmars van ramanspectroscopie

Ramanspectroscopie is een analysetechniek die wordt gebruikt om de chemische samenstelling van stoffen en materialen of de kwaliteit in productieprocessen te bepalen. De techniek wordt steeds meer toegepast in diverse productieomgevingen. Oliver Mandal, werkzaam bij Hellma, gaat dieper in op deze veelbelovende techniek en mogelijkheden voor diverse sectoren.

“Procesanalytische technologie (PAT) is niet meer weg te denken in productieomgevingen. Vooral in de chemische, farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie is deze technologie erg waardevol. Met PAT kun je de productie en kwaliteitscontrole monitoren om vervolgens de prestaties van het proces of de fabriek te verbeteren,” legt Oliver Mandal uit. Hij is Senior Product Manager bij Hellma. Het bedrijf heeft jarenlange ervaring op het gebied van geïntegreerde oplossingen voor optische analyse en absorptiespectroscopie. 

Ramanspectroscopie 

Een veelbelovende techniek is ramanspectroscopie. “Ramanspectroscopie maakt gebruik van lichtverstrooiing om informatie te verkrijgen over de trillingen in moleculen. Wanneer een monochromatische lichtbundel, vaak afkomstig van een laser, op een monster valt, wordt het grootste deel van het licht elastisch verstrooid oftewel teruggekaatst zonder verandering. Dit wordt de rayleighverstrooiing genoemd. Een heel klein deel van het licht heeft interactie met moleculaire trillingen, waardoor de energie van de laserfotonen toeneemt of afneemt. Deze inelastische verstrooiing noemt men het ramaneffect. De verschuiving geeft unieke informatie over de aard van de geanalyseerde monsters waardoor je nauwkeurig de moleculaire
structuur kunt bepalen.”

Voordelen 

“Het grote voordeel van raman is dat het heel goed werkt bij waterige monsters in vergelijking met andere PAT-technologieën zoals NIR (near-infrared) of mid-IR (mid-infrared) omdat water het signaal nauwelijks stoort,” vervolgt Mandal. “In fermentatieprocessen, typisch in biotechnologie, biedt dat een groot voordeel. Maar ook voor in-line analyse in de chemie, monitoring in farma, en gasanalyse bij vloeibaar aardgas (tot -196°C) is de technologie erg geschikt. Sinds de komst van draagbare en goedkopere ramaninstrumenten is ramanspectroscopie nu nog toegankelijker voor de industrie in de breedte.” 

Diverse toepassingen

Hellma biedt probes en meetcellen voor allerlei omstandigheden. “De juiste keuze hangt af van de applicatie. Zo is bijvoorbeeld de Tidus Flex erg geschikt voor upstream processing, zoals het vormen van chemische of biochemische verbindingen in reactoren of fermentoren, maar deze kan ook worden toegepast voor downstream processing, zoals filtratie, ultrafiltratie, kristallisatie en drogen.”  

ATEX-omgevingen

Voor zware industriële procesomstandigheden ontwierp Hellma de Tidus Lumio. “Deze probe heeft een geïntegreerde laserbron en ATEX-certificering. Daardoor kunnen bedrijven in-line metingen uitvoeren zonder risico op explosies in gezoneerde omgevingen. Niet alleen de veiligheid neemt toe, ook is de analyse veel efficiënter aangezien bedrijven direct inzicht verkrijgen in proceskwaliteit. Het stelt hen in staat hun productie te optimaliseren en te voldoen aan de strengste industrienormen.” De Tidus Lumio is ook verkrijgbaar in een niet-ATEX-versie. 

Juiste product voor de juiste toepassing

Door de grote hoeveelheid aan meettechnieken en producten op de markt, is het voor bedrijven soms lastig om de juiste keuze te maken. “Daarom biedt Hellma een online configurator met een grote productselectie ter ondersteuning van online metingen van
UV tot IR. Hiermee kunnen klanten snel en eenvoudig de juiste meetinterface ontdekken of individuele dompelsondes of meetcellen configureren.” De configurator is één optie. “Ons applicatieteam ondersteunt klanten in hun traject om de juiste keuze te kunnen maken, van selectie van modules, implementatie tot training. Daarbij wordt eerst het proces van de klant geanalyseerd. Wat moet er waar worden gemeten onder welke omstandigheden met welk doel? Op basis daarvan kiezen we de geschiktste technologie (UV/VIS, IR, raman, fluorescentie). Ons brede productgamma stelt ons in staat om steeds maatwerk te leveren, zodat we het juiste product voor de toepassing kunnen bieden.”