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英国KEIT工业过程在线FTIR光谱仪

一. KETI 公司介绍

Keit Spectrometers 是一家专注于为工业过程监测和控制应用开发突破性 FTIR 技术的公司。Keit 是 IRmadillo FTIR过程分析仪的开发商，

Keit从卢瑟福阿普尔顿实验室（RAL）中分离出来，该实验室由科学与技术设施委员会（STFC）管理，这是英国七个研究委员会之一，并从事粒子物理学、空间科学和光子科学的研究。IRmadillo 的设计初是为火星任务开发的太空应用程序，但后来商业化用于制造业。

2013 年，Keit 成为英国欧洲航天局企业孵化中心 （ESA BIC） 的衍生公司， 改进对生产过程的监测和控制，Keit 在全球市场上推出了一款分析仪器，该仪器可以在工业环境中提供流体的过程分析，例如，希望优化其原料预处理加工或实时监控发酵过程的生物燃料公司，化学、纸浆和造纸以及食用油精炼公司需要一种新型在线监测仪器，这些仪器足够坚固，可以直接在生产工厂中使用，以便实时观察过程，而不是等待离线样品分析。

IRmadillo - 一种强大的原位 FTIR，可在有价值的工业应用中实现过程监测，Keit 的 IRmadillo 分析仪因其坚固的设计和认证而非常适合在工业生产环境中使用。

二、IRmadillo生产过程的在线FTIR分析仪

作为生产过程的在线分析仪，IRmadillo 是一款坚固耐用的中红外光谱仪，提供实时化学分析，以更好地监测和控制制造过程。可以配置为在传统光谱仪模式下运行，也可以加载校准模型作为浓度计、定性分析仪或同时运行。

IRmadillo生产过程的在线FTIR分析仪的产品特点：

ü 易于安装

ü 稳定值得信赖

ü 坚固、坚固、可靠

ü 简单的接触式传感探头

ü 直接与DCS 通信

它不仅具有实验室级仪器的功能，而且作为过程仪器，它足够坚固，可以直接安装在生产线中，以便在问题发生时及时发现，而不是在问题发生后发现。由于 IRmadillo 提供实时分析，Keit 可以帮助生产商更快地做出决策，从而更高效、更安全、更有利地运行他们的流程。

三、IRmadillo 独之处

1. IRmadillo 无移动部件，抗震动，坚固耐用，适合生产过程的在线监测

传统的 FTIR 仪器使用一对基于 1800 年代设计的移动镜（称为迈克尔逊干涉仪）进行操作。IRmadillo 没有移动部件，而是建立在静态镜子的排列之上。光的处理方法是将其分开并绕着一圈镜子发送，以在探测器上产生干涉图案，然后对其进行分析并转换为光谱。

IRmadillo 经过专门设计，坚固耐用，这种静态光学设计意味着，如果仪器受到振动、冲击或一般运动，则整个反射镜组件将作为一个整体移动-这意味着不会丢失信号，这已经在用于测试卫星发射的相同设备上进行了测试，所以IRmadillo具有抗振性时，适合用于生产过程的在线监测。

2. 金刚石ATR (红外衰减全反射)

IRmadillo 使用金刚石 ATR，这是一种天然坚固、耐刮擦的材料，使我们的在线分析仪与各种化学和生化过程兼容，无论 pH 值或化学性质如何。我们有多种型号可满足您的需求，包括防爆认证的 IRmadillo 和其他与原位灭菌 （SIP） 和原位清洗 （CIP） 工艺兼容的型号。

四、IRmadillo 与其他光谱仪的比较

1. 英国KEIT工业过程在线FTIR光谱仪IRmadillo 设计的优势：抗震动，固体探头

IRmadillo 是一款 FTIR 光谱仪，可以作为过程分析仪和/或浓度计进行校准。IRmadillo 背后的技术基于新颖和先进的光学设计。IRmadillo 的设计与目前市面上的其他 FTIR 光谱仪有着根本的不同。

传统FTIR 光谱仪的经典设计基于所谓的迈克尔逊干涉仪设计。它使用一对移动镜在探测器上创建“干涉图"，然后可以使用傅里叶变换将其转换为光谱。但是原理是基于一对镜子，其中至少有一个镜子在移动，这意味着它在工业环境不耐振动

IRmadillo 基于 Sagnac 干涉仪设计。它使用一对静态镜子通过围绕一个环顺时针和逆时针发送光来创建干涉图。光线聚焦到探测器上，以产生相对于空间的干涉图。光学元件的静态特性使该设计对振动和其他运动非常坚固，并且随着时间的推移非常稳定。这种设计不需要激光器或液氮冷却。由于 IRmadillo 的分析能力不受振动影响，因此它能够直接集成到生产线或容器中，并在自然工作环境中连续运行，这与任何其他 FTIR 不同。

IRmadillo 的设计总体上具有可靠性和稳健性 - 这意味着无需光纤探头。因此，IRmadillo 没有光纤探头，而是有一个固体探头，端有一个 ATR 元件，用于感应它浸入的化学物质。这意味着性能不受振动、探头移动或一般工厂操作的影响。

静态光学器件提供的好处是抗振性。移动镜需要在轨道上进行非常精确的对准，其外壳的任何振动都会导致频谱中的噪声，甚至根本不会导致频谱中的噪声。IRmadillo 内部的静态光学元件可以自由振动，因为它们都一起移动——这意味着光谱不会损失。随着时间的推移，它还提供了更多的稳定性，这使得测量和监测连续过程比传统仪器要容易得多，传统仪器可能需要每隔几个小时进行一次新的背景参考扫描。

2. IRmadillo 与传统FTIR 光谱仪比较

传统的 FTIR 仪器对振动和移动非常敏感，因为当移动镜受到影响时，即使是很小的振动也会导致光谱出现噪声或伪影。制造商已经设法通过新颖的镜子设计来减少振动的影响，但并未消除磁化率。这意味着传统的 FTIR 仪器可以安装在实验室或其他良性环境中，但通常不适合工业安装。

尽管一些仪器使用实心“光管"直接安装在感兴趣的过程中，但绝大多数 FTIR 安装都使用光纤探头。它们旨在用于在仪器和过程（振动源）之间保持距离;实际上，平均长度约为 5 m，因此他们仍然要求将仪器安装在相对靠近工艺的地方。这些光纤可以在仪器的安装位置上提供更大的灵活性，但也有许多缺点：

它们可能非常脆弱且容易断裂：纤维本身又薄又脆弱，很容易意外断裂 - 尤其是在工业环境中。

它们的制造成本可能非常高：这意味着安装和更换它们的成本非常高，如果它们需要维修或更换，可能会增加更高的仪器拥有成本。

它们的频谱通量可能非常低：这意味着仪器中的信号非常低。这可以通过安装非常灵敏的探测器（通常需要液氮或斯特林发动机冷却 - 另一个潜在的故障点）或高功率红外光源（其使用寿命比低功率光源短）来部分克服。

IRmadillo 具有增强的稳定性和抗振性，非常适合在工业和制造环境中使用。可能会考虑使用 IRmadillo 而不是传统 FTIR 的一些原因是：

您开展连续或长期的制造活动：如果您的流程持续数天、数周或数月，那么您需要一个可靠且稳定的解决方案。这就是 IRmadillo 的新颖设计、静态镜和低功率红外光源提供长期稳定性和可靠性的地方—-您可以信赖的解决方案。

环境肮脏、危险，不适合易碎仪器：IRmadillo 具有危险区域认证，这意味着您可以将其直接安装在危险区域，无需额外保护。它具有 IP65 防护等级，使其防水且耐脏污、软管和恶劣天气条件。

需要一台易于安装的仪器：直接安装在小型仪器主体上的单个光管探头使 IRmadillo 非常易于安装。在大多数情况下，不需要样品调节，如果您希望轻松进行清洁，探头可以直接进入工艺管道或小样品定量环中。

3. IRmadillo 与 近红外光谱仪（NIR）的比较

尽管 NIR 仪器已在许多场景汇中应用，例如非接触式的固体测量和非质子溶剂中的水测量。带有 OH 基团的溶剂（如醇类）会干扰使用 NIR 进行水检测，在这种情况下，我们建议使用 FTIR。IRmadillo 更合适的一些示例应用程序：

生物技术和发酵：工业生物技术、食品、饮料和燃料发酵以及其他类似行业通常具有非常浑浊的介质，其中既有生物质又有气泡。大多数 NIR 探头使用反射镜和约 1 cm 的光程工作，这很容易被颗粒堵塞或被气泡散射。IRmadillo 的 ATR 传感探头几乎不受颗粒和气泡的影响。此外，生物技术中存在的糖和有机酸不能通过 NIR 轻松区分和识别，但 IRmadillo 可以同时准确、精确地测量发酵或细胞培养物中存在的分子的浓度。

高固体含量的工艺：近红外光谱仪的反射探头往往具有槽< 10 mm，很容易被固体堵塞或堵塞。IRmadillo 采用 ATR 传感，这意味着探头只需出现在液体内部即可进行分析和润湿。只要液体与探头的 ATR 端接触，IRmadillo 就会记录测量结果。这意味着浆液、纸浆、水解罐、厌氧消化器、脏油流等......无论固体含量如何，IRmadillo 都可以对其进行有效分析。

质子溶剂（即醇类）中的水：NIR 仪器将酒精中的 OH 基团与水中的 OH 混淆。IRmadillo 可以区分，这意味着与 NIR 相比，它在质子溶剂中测量水的性能显著提高。如果还包含其他分子（例如不同类型的醇或其他添加剂），那么 IRmadillo 也可以量化这些分子。

五、IRmadillo 的应用领域

IRmadillo 可以实时监测生产过程中的液体，浆料和乳液等，应用领域包括生物乙醇和生物燃料，工业发酵，油脂加工，化工，工业生物技术，制药，食品和饮料以及石油天热气。

使用Keit的IRmadillo在线过程分析仪提高纸浆和纸张生产，Keit 的 IRmadillo 专为恶劣、危险和腐蚀性环境而设计，非常适合监测纸浆和造纸。可以直接安装在生产线和容器中，并能够连接到您的 DCS，IRmadillo 提供连续、深入的工艺化学物质的浓度信息，以实现实时控制和提高效率。无需离线采样即可了解工艺的动态，可以提高化学品回收率、节省能源并提高制造工艺的自动化程度。可以监测成分包括有效碱，活性碱，妥尔油和妥尔肥皂，黑液化学成分等。

IRmadillo 用于生物乙醇，生物发酵行业，坚固的乙醇发酵实时监测仪器。光谱仪通过提供有关发酵动力的实时信息，即糖是如何被消耗并转化为乙醇的，使我们能够更好地控制发酵过程。IRmadillo 可以检测的化学成分包括乙醇等醇类，DP4+、DP3、DP2/麦芽糖、葡萄糖等糖类，乳酸，乙酸等酸类，以及蛋白质，生物聚合物，营养素等。

IRmadillo用于工业发酵和细胞培养过程的在线监测，可以监测原料的浓度并将其用于补料分批过程的闭环控制（例如，CHO 细胞培养或许多发酵过程中的葡萄糖），及早发现污染标志物（如乳酸和乙酸），并以经济高效的方式纠正或中止批次，在产品对生物体有毒的情况下（例如，丙酮-丁醇-乙醇 [ABE] 发酵中的溶剂浓度），以更高的生产率运行工艺，监测的物质包括糖，有机酸，丁醇和乙醇等单醇，甘油等二醇和三醇，蛋白质，氨基酸，尿素和氨，硫酸盐和亚硫酸盐、磷酸盐和亚磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等阴离子。

IRmadillo优化油脂精炼，深入了解脱胶、中和、漂白等过程，可以监测的物质有种子油的类型，污染检查，游离脂肪酸，脂肪酸甲酯，磷和磷脂，肥皂，甘油，叶绿素，颜色，碘值等。

使用 IRmadillo监测化学品生产，化学官能团发生变化的过程都会具有红外光谱，即使是化学反应的微小变化（例如将羰基还原为醇）也将具有可用于跟踪反应进程的明显特征。可以用于化学工业的蒸馏，结晶，分离，纯化等工艺过程中，例如甲基丙烯酸甲酯的合成监测。

使用 IRmadillo 监控石油和天然气生产，例如总酸值 （TAN） 测定，天然气脱水中的乙二醇再生，蒸气压和其他物理性质监测，RON/MON 和其他辛烷值测量，芳烃监测，如 BTX，汽油调和中的醇醚添加剂，PIONA 分析

IRmadillo 也用于工业生物技术，制药，食品和饮料等，包括酒精发酵，生物质/真菌发酵（植物肉替代品），乳制品加工（牛奶、液体/奶油奶酪、酸奶）等。