Лабораторный NIR-спектрометр particuLAB

Лабораторный NIR-спектрометр particuLAB 

Обозначение «NIR-» - это сокращенная аббревиатура от английского Near Infrared Spectrum (ближний инфракрасный спектр).  Технология использования ближней инфракрасной части спектра для определения состава различных веществ начала активно использоваться только ближе к концу XX века. Предпосылками развития этого направления измерений (БИК-спектроскопии) послужила потребность в количественном определении содержания воды, белков и жиров в различных веществах при производстве продуктов питания и в сельском хозяйстве. Выбор именно этого способа измерений связан с тем, что в ближней инфракрасной части спектра  проявляются, в основном, колебания как раз С–Н, N–H и O–H групп, что позволяет определить количество веществ, в структуру которых они входят. 

Полное описание: 

Лабораторный NIR-спектрометр particuLAB был разработан компанией Harrer&Kassen с использованием новейшей онлайн-технологии NIR с диодной матрицей и предназначен для измерения до 10 органических составляющих продукта в пищевой отрасли  (например, жиров, воды, белка, коллагена, лактозы и т.п.). Спектрометр particuLAB предназначен для измерения компонентов в твердых, пастообразных и порошкообразных продуктах, не обработанных паром. Благодаря простой подготовке образца, легкой и компактной конструкции, particuLAB может использоваться для лабораторных измерений и измерений AT-Line (в производственном цехе).

Области применения лабораторных NIR-спектрометров particuLAB:

- переработка мяса / колбасы
- переработка молока / сыворотки
- обработка крахмала
- все виды однородных твердых продуктов
- все виды паст и пастообразных продуктов
- сыпучий материал в целом

К преимуществам приборов БИК-анализа particuLAB можно отнести:

•  Современная NIR-Технология
•  Никаких подвижных частей в оптике, таких как колесо фильтра
•  Не требуются дорогостоящие чистящие средства
•  Архивирование измеренных значений в файле CSV (открывается с помощью Excel)
•  Простое в использовании программное обеспечение:
   - для лабораторных измерений
   - для калибровки
•  Открытая система:
   - существующая калибровка может быть расширена
   - новые калибровки могут быть созданы независимо
•  Быстрый результат (примерно за 36 сек.)
•  Может быть подключен к существующему лабораторному ПК
•  Одновременное измерение до 10 органических компонентов
•  Кроме того, можно вычислить еще 5 компонентов из измеренных компонентов 
•  Вес 9,5 кг делает particuLAB наиболее легким среди лабораторных приборов

Компания Harrer & Kassen GmbH использует в своих лабораторных измерительных приборах детектор на диодной матрице ближнего инфракрасного диапазона (спектрометр) с термоэлектрическим охлаждением. Это необходимо для оптимального соотношения сигнал-шум, даже при жестких условиях применения.

Лабораторный NIR-спектрометр particuLAB имеет высокое быстродействие. Время анализа образца (регулируемое) – порядка 36 сек.
 

Температура исследуемого образца: + 4°C, сотклонением  ± 2°С, что обусловлено технологическими условиями пищевого производства (в частности, при переработке мяса или птицы). Для других продуктов данное условие может быть скорректировано.

Для проведения измерений используются чашки Петри (90, 100 и 145 мм).

Технические характеристики NIR-спектрометра particuLAB:

Корпус:ABS пластик/ алюминий
Размер Вx Ш x Г:340 x 375 x 255 мм
Вес: около 9,5 кг
Степень защиты:IP32
Напряжение питания:100 - 240 V/AC – 50/60 Гц – макс. 200 мA 
Управление:4 интегрированные мембранные клавиши
Дисплей:2x24-символьный LCD-дисплей, светодиодная подсветка
Температура окружающей среды: -20°C - +30°C 

 

Упрощенные основы спектрографического анализа:

Цель спектрального анализа состоит в том, чтобы вычислить из полученных спектров количество (концентрацию) неизвестных составляющих, представляющих интерес в образце. Как и при любом количественном анализе, предполагается, что измеренные значения (спектры) некоторым образом связаны с концентрацией интересующих составляющих в образце. Было разработано калибровочное уравнение, которое при применении к этим данным может показать концентрацию интересующих компонентов. Это калибровочное уравнение также называется калибровочной моделью.

Сначала  измеряется набор спектров с известными концентрациями интересующих составляющих. Модель калибровки применяется к этому спектру и обеспечивает (в достаточной мере) набор констант, который позволяет определить интересующие составляющие в неизвестном спектре, в свою очередь. Другими словами: процедура калибровки предоставляет собой получение набора констант для калибровочного уравнения, которое при применении к неизвестным спектрам позволяет рассчитать концентрацию интересующих компонентов.

Концентрация рассчитывается на основании закона Бугера — Ламберта — Бера, определяющего ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде. Этот закон показывает простую линейную зависимость между поглощением и концентрацией составляющей при заданной длине волны. Другими словами: при помещении образца в пучок света спектрометра существует прямая и линейная зависимость между концентрацией составляющих и поглощенным светом. 

 

Спектрометр расщепляет спектры в 256 опорных точках. Через расщепление спектров мы можем выбрать с помощью нашего программного обеспечения для калибровки SPECTER оптимальную длину волны для каждого компонента.

То есть поглощение на определенной длине волны линейно связано с концентрацией всех составляющих образца. Поэтому теоретически можно рассчитать концентрацию всех составляющих в образце. Нужно только решить систему уравнений из n-выражений и n-неизвестных, что с сегодняшней вычислительной мощностью не проблема.

При измерениях по принципу отражения продукт освещается белым галогенным светом. Отраженная часть NIR обнаруживается с помощью NIR-датчика и передается на диодную матрицу через оптическое волокно.

При измерениях по принципу передачи белый галогенный свет пропускают через продукт. Это применяется только в том случае, если изделие изготовлено из прозрачного материала. Галогенный свет принимается NIR-датчиком (на противоположной стороне лампы) и передается в диодную матрицу также через оптическое волокно.

Программное обеспечение particuLAB является открытым, что означает:
  - существующая калибровка может быть расширена;
  - новые калибровки могут быть созданы независимо.