Kosten- und Leistungsdruck fordern kreative Lösungen bei der Prozessanalytik

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Die Auswahl der richtigen Methode zählt

Viele Hersteller bieten eine Fülle von Prozessanalysatoren an und fast jede Methode, die im Labor eingesetzt wird, kann prinzipiell auch im Prozess verwendet werden. „Kostengünstiger ist die Prozessanalytik in der Regel bereits ab einer Analyse pro Tag“, erklärt Dr. Stefan Stieler von BIS Prozesstechnik im Industriepark Höchst/Frankfurt am Main, „denn Prozessanalysenanlagen messen auch an Wochenenden und Feiertagen, ohne dass Schichtdienst erforderlich wäre. Es liegen ständig aktuelle Messwerte im Prozessleitsystem vor, wodurch eine ordentliche Prozessregelung erst möglich wird, und eine Verfälschung der Probe durch Probenahmefehler ist weitgehend ausgeschlossen“.

Um praktischen Nutzen aus der Prozessanalytik zu ziehen, muss zunächst das Analysenkonzept für den Prozess und die Steuerung stehen. Ein Ingenieur in der Prozessanalysenmesstechnik muss die Chemie des Prozesses, die Physik der Analytik, aber auch die Elektrotechnik und IT beherrschen. Deshalb ist es wichtig, ganzheitliche Lösungen aus einer Hand von erfahrenen Dienstleistern zu finden, die mit den Anlagenbauern und -betreibern und den Analysetechnikherstellern kommunizieren können.

In Chemie, Pharma und in der Lebensmitteltechnologie werden länger bekannte und neuere Analysenmethoden eingesetzt. „In der Analysemesstechnik gibt es ungefähr 70 Messverfahren, die für verschiedene Fragestellungen interessant sein könnten“, erklärt Stieler. „Nur wenn die richtige Analysenmesstechnik an der richtigen Stelle zum Einsatz kommt, wird die Zukunft von PAT die Erwartungen erfüllen“.

Die wichtigsten verfügbaren Messverfahren und Gerätetechniken und ihre Einsatzbereiche:

• IR-Fotometrie: Einkomponenten Gas- und Flüssigkeitsanalyse von Molekülen mit Schwingungsspektren
• UV/VIS-Fotometrie: Einkomponenten Gas- und Flüssigkeitsanalyse von Atomen und Molekülen mit Elektronenspektren
• Spektroskopie (FTIR, Gitter, Prisma, AOTF, Diodenarray, Laser): Mehrkomponenten Gas- und Flüssigkeitsanalyse. MIR: Grundschwingungen; NIR: Oberschwingungen und Kombinationsschwingungen
• Raman Streuung: Flüssigkeitsanalyse von Molekülen mit Schwingungsspektren, z.B. Dispersionen und wässrigen Lösungen. Komplementär zur IR-Spektroskopie
• ATR-Spektroskopie: Mehrkomponenten Flüssigkeitsanalysebei niedrigen Transmissionen
• Streulichtfotometrie: Partikel in Gasen und Flüssigkeiten /Feuchtemessung via Tauspiegel
• Mikrowellenabsorption: Gasmoleküle mit permanentem Dipolmoment /Feuchtemessung in Feststoff
• Paramagnetische Suszeptibilität: Sauerstoffanalyse
• Wärmeleitfähigkeit: (quasi-)binäre Gasgemische
• Dichte: (quasi-)binäre Gas- und Flüssigkeitsgemische
• Schallgeschwindigkeit: (quasi-)binäre Gas- und Flüssigkeitsgemische,auch als Ergänzung zur Dichtemessung. Partikelmessung, Strukturänderungen
• Viskosität: Beurteilung von Flüssigkeiten, besonders Schmelzen (Produktqualität)
• Brechungsindex: (quasi-)binäre Flüssigkeitsgemische
• Kapazität: Klimafeuchte, Feuchte von unpolaren Flüssigkeiten
• Massenbelegung Schwingquarz: Spuren-Feuchtebestimmung in Gasen
• Massenspektrometrie: Gasgemische, besonders geeignet für die Analyse heißer, reaktiver Komponenten sowie von Inertgasen
• Chemolumineszenz: NO, SO2, O3 im Spurenbereich
• Flammenfotometrie: gasförmige Schwefelverbindungen
• Ionisationsmethoden (Flammen-, Fotoionisation): Kohlenwasserstoffe
• Gaschromatografie: Gase und verdampfbare Flüssigkeiten
• Flüssigchromatografie: nicht verdampfbare oder sich bei Aufheizung zersetzende Flüssigkeiten
• Reaktion mit flüssiger Hilfsphase: z.B. Titrierautomaten, Fließinjektionsanalyse
• Potentiometrie: z.B. pH-Meßtechnik (Biosensorik)
• Amperometrie: z.B. Gaswarnsensoren (Biosensorik)
• Elektrische Leitfähigkeit: z.B. Konzentrationsbestimmung von Säuren, Laugen und Salzlösungen. DOC in Reinstwasser nach UV-Zersetzung

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