Chemie-/Pharma-/Nahrungsmittel | Mehrstufige Produktionsverfahren| Polymerisation
Ob Nahrungsmittel, Medikament, Haushaltsgerät oder Kleidungstück - hinter dem fertigen Erzeugnis stehen oft komplexe, mehrstufige und streng regulierte Fertigungsprozesse. In großen industriellen Produktionsanlagen werden Roh- bzw. Ausgangsstoffe in mehreren Prozessschritten zu unterschiedlichsten Endprodukten verarbeitet. So zum Beispiel bei der Herstellung verschiedener Kunststoffe. Aufgrund steigender Anforderungen in Bezug auf Effizienz, Ausbringung und Produktqualität, müssen oft mehrere Messstellen an unterschiedlichen Reaktoren oder Produktionslinien während des Herstellungsprozesses kontinuierlich überwacht werden. Die Grundlage für eine optimale Prozesssteuerung bilden dabei präzise und verlässliche Messdaten.
Prozesskontrolle
Industrieunternehmen mit einem mehrstufigen Herstellungsverfahren, müssen oft viele räumlich distanzierte Messpunkte eng überwachen und dabei gleichzeitig die Kosten pro Messstelle möglichst gering halten.
Für eine zuverlässige Analyse von flüssigen Bestandteilen in Echtzeit hat sich dabei der Einsatz von Online- Analysetechnik bewährt. Dabei werden mit Hilfe von optischen Mess-Interfaces, wie einer Prozesssonde oder Messzelle, präzise Messdaten über Lichtleiter an ein Spektrometer weitergeleitet und ausgewertet.
Die Investitionskosten für solche Messsysteme können sehr hoch sein, vor allem durch die Anschaffung mehrerer Spektrometer. Dazu kommt die Kalibrierung, Bedienung, und Wartung mehrerer Geräte, was zusätzlich einen erheblichen Arbeitsaufwand bedeutet.
Aufwendige Herstellungsprozesse mit mehreren Verfahrensstufen sind häufig bei produzierenden Unternehmen der Chemie-, Pharma- und Nahrungsmittelindustrie zu finden. Bei dem Verfahren zur Herstellung verschiedener Kunststoffe des täglichen Gebrauchs zum Beispiel, der Polymerisation, finden in kurzen Abständen chemische Reaktionen statt, die eng überwacht werden müssen.
Polymerisation beschreibt das Verfahren, bei dem sich kleine Einheiten (Monomere) durch sich wiederholende Reaktionsschritte aneinanderketten und Polymere bilden - die synthetisch hergestellte Form von Kunststoff.
Initiatoren, Füllstoffe, und weitere Komponenten, die den Monomeren während der Polymerisation zugesetzt werden, haben Einfluss auf die späteren Eigenschaften des Kunststoffes, wie zum Beispiel die Biegsamkeit.
Beispiel für eine Polymerisation
Für eine effiziente Prozesssteuerung ist es besonders wichtig, den Reaktionsverlauf durch den Einsatz von Online-Messtechnik in Echtzeit zu verfolgen, um zeitnah zu erkennen, wie schnell diese abläuft und wann die Polymerisation eines Batchs abgeschlossen ist. Dies ist mittels NIR-Spektroskopie gut zu realisieren.
Auch bei der Weiterverarbeitung der Polymere zu den unterschiedlichen Kunststoff-Endprodukten wie synthetische Fasern, können NIR-spektroskopische Messmethoden helfen, den Prozess zu überwachen. Weitere Messpunkte können die Lösemittelrückgewinnung sowie die Zugabe von Additiven sein, um Kunststoffen bestimmte Eigenschaften zu geben. So ist es nicht unüblich, dass eine Vielzahl an unterschiedlichen Messstellen in einem Herstellungsprozess zu finden sind, die jeweils mit einem eigenen Spektrometer ausgestattet sind. Der Aufwand pro Messstelle kann daher größere Ausmaße annehmen.
Eine genaue Beschreibung der Umsetzung dieser Anwendung unter Einsatz von Online Messtechnik können Sie in unserem ausführlichen Applikationsbericht nachlesen, den Sie weiter oben auf der Seite in der Infospalte herunterladen können.