Однако до сих пор обнаружение в процессе масс-спектрометрии ограничивалось соединениями из газовой фазы. Теперь исследователи из Института химической технологии ИКТ им.
Фраунгофера, Пфинцталь, и Института межфазной инженерии и биотехнологии, Штутгарт, разработали масс-спектрометр, с помощью которого можно одновременно контролировать и газы, и жидкости в реальном времени.Несколько входов со встроенной мембранойЦентральным элементом новой запатентованной измерительной системы foxySPEC является модифицированный байпасный вход, расположенный на блоке анализатора, с помощью которого также можно анализировать компоненты из жидкой фазы.
На этом входе установлена микропористая мембрана. «Под действием вакуума на стороне пермеата летучие вещества из жидкой пробы испаряются и проходят через мембрану», — объясняет Мартин Джоос из Fraunhofer ICT. С другой стороны, мембрана непроницаема для полярных водных растворов. Кроме того, его особая пространственная структура делает его устойчивым к засорению твердыми частицами.В дополнение к этому, недавно разработанный измерительный датчик позволяет проводить анализ жидкостей даже на месте, например, в ферментерах, используемых для биотехнологических производственных процессов.
Инженер-технолог Маттиас Штьер из Fraunhofer IGB описывает это преимущество: «В таком случае мембрана, встроенная в измерительный датчик, располагается непосредственно внутри реактора, который необходимо контролировать». Из-за физического фазового переноса в химически инертной мембране две системы впуска мембран не проявляют перекрестной чувствительности и очень стабильны в долгосрочной перспективе.
Новые мембранные входы устанавливаются дополнительно к обычным входам газа.Автоматизированное управление для анализа в реальном времениС помощью блока управления пользователь может определить, какой вход выбран пробоотборником. Инженер IGB Стефан Шерле объясняет: «Программа Siemens, разработанная Fraunhofer IGB, позволяет нам отбирать пробы в течение нескольких секунд с помощью соответствующего клапана — переключаясь между анализом газа, жидкости и in-situ по мере необходимости — и, следовательно, обеспечивая результаты в режиме реального времени. » Кроме того, используемый квадрупольный масс-спектрометр оснащен автокалибровкой, так что до 30 компонентов могут быть обнаружены одновременно в сложной смеси веществ без предварительного разделения.
Широкий спектр примененияПределы обнаружения foxySPEC ниже 10 мкг вещества на литр и, следовательно, находятся в нижнем диапазоне ppm.
Поскольку газы всасываются в вакуумную систему блока детектирования через трубы из нержавеющей стали, возможны расстояния более 10 метров до точки отбора. Больше нет необходимости в трудоемкой и дорогостоящей перекачке образцов.
В зависимости от длины и диаметра капилляров из нержавеющей стали, газы можно измерять в реальном времени — в вакууме до 1 мбар или при избыточном давлении до 100 бар.Масс-спектрометр реального времени подходит для широкого спектра применений в химической промышленности и биотехнологии, фармацевтике и производстве продуктов питания. Дальнейшие решения должны быть разработаны для конкретных отраслей.
Подходит для Индустрии 4.0Низкий предел обнаружения, возможность измерения нескольких компонентов одновременно и высокая скорость, с которой генерируются данные, являются идеальными предпосылками для повышения эффективности процессов на основе непрерывного мониторинга. Что касается платформы «Индустрия 4.0», данные можно анализировать в режиме реального времени с помощью интеллектуальных программ, чтобы определить другие, ранее игнорировавшиеся параметры в процессах, и, таким образом, дополнительно оптимизировать и ускорить производство.
Поскольку foxySPEC обнаруживает все массы, попадающие в систему измерения, устройство не ограничивается только одним веществом, как в случае с большинством датчиков. Следовательно, foxySPEC может использоваться гибко и является идеальной системой измерения для производства, ориентированного на спрос. «Если на заводе производятся различные продукты в соответствии с требованиями заказчика, foxySPEC может использоваться непосредственно в качестве измерительной единицы без какой-либо необходимости в дальнейших переделках или модификациях», — говорит Маттиас Стир.Спин-офф компания и маркетинговая идея
Fraunhofer Venture поддерживает подготовку дочерней компании к производству, продажам и маркетингу, а также удаленное обслуживание масс-спектрометра реального времени foxySPEC за счет средств программы «Fraunhofer продвигает предпринимателей». Концепция использования, разработанная в этом контексте, предполагает предоставление foxySPEC соединительной коробки собственной разработки, которая обеспечивает удаленное обслуживание устройства.
Таким образом, пользователю не обязательно быть экспертом в области масс-спектрометрии.foxySPEC будет распространяться по модели B2B.
В настоящее время команда разработчиков Fraunhofer ищет партнеров-дистрибьюторов, которые передадут систему, интегрируя foxySPEC как часть собственной системы пользователя — в так называемой OEM-версии (производитель оригинального оборудования). Ожидается, что foxySPEC поступит на рынок с августа 2017 года.