Informationsbroschüre

Identifikation
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Rohstoffe
Wirkstoffe
Kunststoffe
Gehaltsmessung
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•
HiperScan GmbH . Weißeritzstr. 3 . 01067 Dresden . Germany
Phone: +49 351 212496-0 . Fax: +49 351 212496-99 . info@hiperscan.com . www.hiperscan.com
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Konzentrationen von Fett, Wasser,
Trockenmasse und Lösungsmitteln
Gemische und Blends
NIR Analysesysteme
2
NIR Spektroskopie
Forschungsergebnisse werden Praxis
NIRS (Nahinfrarotspektroskopie) ist eine nahezu ideale
Methode zum Bestimmen und Analysieren verschiedenster
Substanzen oder Produkte. Als echte „green science“ benötigt sie
keine zusätzlichen Chemikalien oder Lösungsmittel. Nahinfrarotes
Licht wird durch die molekulare Schwingungen der chemischen Bin­
dungen absorbiert. Die substanzspezifische Absorption des Lichts je Wellen­
länge kann dann ohne Zerstörung der Probe zur Bestimmung verschiedener
Parameter ge­nutzt werden. Sie ist sehr gut geeignet, um z. B. den Wasser-,
Fett- oder Proteingehalt zu bestimmen und verschiedene Strukturelemente des
Ausgangsstoffes zu analysieren. In vielen Bereichen wie Pharmazie, Medizin,
Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie, Abfallbeseitigung, Verpackungs- und Kunst­
stoffindustrie ist dieses bequeme Verfahren zur Qualitätsanalyse und Prozesskontrolle
bereits etabliert. Bislang verhinderten aber oft die hohen Einführungskosten eine
breitere Anwendung der NIR-Spektroskopie. Hier setzt HiperScan an und nutzt die
vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme neu entwickelte Scanning
Grating Technologie. Mit ihr lassen sich hochwertige NIR-Analysesysteme mit erwei­
tertem Messebereich zu geringeren Kosten fertigen.
2
Analyseverfahren
Anwendungen
99 chemische Verbindungen
erkennen
99 Konzentrationen bestimmen
99 Schichtdicken messen
99 Nahrungsmittel-, Futter- und
Getränkeindustrie, Landwirtschaft
99 Chemie- und Kunststoffindustrie
99 Pharma- und Bio-Industrie
NIR Spektroskopie
Nutzen
Routinekontrollen
99 schnell
99 sehr reproduzierbar
99 universell
99 zerstörungsfrei
99 Warenein- und -ausgangskontrollen
99 Prozessanalyse
99 Prozessautomation
99 Endkontrolle
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Seit dem Start erfolgreich
HiperScan hebt die NIR-Spektroskopie auf ein neues Level
Die Entwicklung der Mikroscan-Technologie begann 1997. Kurz darauf wurden bereits
die ersten Mikroscannerspiegel in großen Stückzahlen produziert. Die fortgeführte
intensive Forschung zur Nutzung der Mikrosysteme führte 2004 zur Entwicklung
der völlig neuen und deutlich kostengünstigeren Scanning Grating Spektrometer.
Damit war der Grundstein für die Ausgründung der HiperScan GmbH aus dem
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme Dresden im Jahr 2006 gelegt. Das
Unternehmen steht seitdem für hochwertige Technologien und Anwendungen zur
Analyse von Stoffen im nahen Infrarotbereich. Erklärtes Ziel von HiperScan ist es,
die Vorteile der NIR-Spektroskopie weiter auszubauen, sodass viele und auch kleine
Unternehmen davon profitieren können. Damit wird NIRS zu einer Massenanwendung,
die nicht nur das Qualitätsniveau, sondern auch die NIR Spektroskopie selbst auf ein
neues Level hebt.
Mit dem Analysegerät Apo-Ident vereinte HiperScan erstmals die Vorzüge
der NIR-Spektroskopie mit maximaler Anwenderfreundlichkeit und
Effizienz. Beeindruckende Genauigkeit, einfache Bedienung,
sekundenschnelle Auswertung zeichnen das System aus, was
speziell auf die Bedürfnisse von Apotheken optimiert
wurde. Apotheker erhalten mit Apo-Ident ein HighEnd-System zur effizienten und kostensparenden
Ausgangsstoffprüfung.
HiperScan macht NIRS smart.
Applikationen von HiperScan lassen
sich einfach integrieren und optimieren
bestehende Abläufe.
HiperScan macht NIRS intuitiv.
Die Softwareoberflächen sind bewusst anwenderfreundlich und selbsterklärend.
HiperScan modelliert Ihre NIRS Anwendung
und stellt eine sinnvolle Datenvorbehandlung zur Verfügung.
HiperScan bietet eine schnelle und einfache Erstellung
chemometrischer Modelle auch für große Datenmengen und stellt geeignete
Validierungstools zur Verfügung.
HiperScan gewährleistet eine hohe Übertragbarkeit Ihrer Daten und sorgt dadurch
für die breite Nutzung durch viele Anwender auf vielen Geräten (große Serien).
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„„ Nahinfrarot mit
Scanning
Grating Technologie
1997
„„ Entwicklung
Scannerspiegel
Spektrometer
2004
2009
„„ Analysesystem Finder
zur Einzelplatzan­
wendung
2010
„„ Analysesystem
Apo-Ident
zur Anwendung
in der Pharmazie
2012
„„ Entwicklung
integrierte NIRAnalysesysteme
2013
„„ Weiterentwicklung
zum staubdichten
Finder SD
2015
„„ Industrie­
anwendung
Finder OEM
5
Chemometrische Modelle und Soft­
warelösungen – unsere Kompetenz
NIRS-Erfahrung und Know-How im Softwaredesign
Modellerstellung (Kalibrierung)
Modellvalidierung
Softwarelösung
HiperScan verknüpft seine langjährige Erfahrung bei der Erstellung chemometrischer
Modelle mit dem Know-How für intuitives Softwaredesign in klaren effizienten
Strukturen. Sie können auf unserer Kompetenz aufbauen und schnell und einfach
Ihre NIRS-Implementierung schaffen. Sie nutzen einfach ein fertiges Komplettsystem
oder auch Komponenten von HiperScan. Die notwendigen chemometrischen
Modelle für Ihre Anwendung können standardisiert oder individuell ausgelegt und
entwickelt werden. Ein rasches Einfügen in Ihre Prozesse oder Ihre Software ist
durch offene Softwareschnittstellen (DLLs) möglich. HiperScan unterstützt Ihre NIRSLösung durch geeignete Tools für die Modellierung, Kalibrierung und Validierung.
Unsere anwenderfreundliche Software kann in kürzester Zeit vom Logo bis zu den
Eingabefeldern auf Ihre gewünschte Anwendung angepasst werden. Das Handling
bleibt trotzdem einfach und übersichtlich. So wird Ihre spezielle Lösung geschaffen,
die den heutigen Anforderungen moderner betrieblicher Abläufe gerecht wird.
Mit der Integration der NIR-Analyse in Ihr Gerät oder Ihre Applikation
bieten Sie eine zusätzliche Funktion zur Qualitätssicherung und zur
Vermeidung von Out-of-Spec-Produktion für Ihre Kunden.
6
7
Messgrößen in der Pharmazeutik
Apo-Ident eine integrierte Lösung für Apothekenlabore
Die Analyse von Substanzen, Wirk- und Hilfsstoffen oder Rezepturen ist
arbeitsaufwändig und teuer. Prüfvorschriften werden immer komplexer,
Personalmangel bzw. hohe Belastung erhöhen weiter den Druck. Viele Prüfungen
oder Analysen lassen sich jedoch mit der NIR-Spektroskopie einfach automatisch
erledigen. Zukunftsfähige Apothekenlabore entlasten schon heute Ihren Alltag mit
dem Apo-Ident-Analysesystem bei Routinetätigkeiten. Die integrierte, validierte
Substanzdatenbank (chemometrisches Modell) ermöglicht die sekundenschnelle
Prüfung, statt langer aufwendiger nasschemischer Analysen.
Mit dem Einsatz von Apo-Ident erledigt die Apotheke die aufwendige Laboranalyse
im Handumdrehen und spart dabei noch Kosten. Gleichzeitig entgeht sie dem
Substanzstau am Wareneingang und schafft wieder mehr Freiraum für höherwertige
Tätigkeiten. Das gesamte Team kann sich so auf die wesentlichen Aufgaben in der
Apotheke konzentrieren und die Kunden rechtzeitig mit der gewünschten Rezeptur
beliefern.
Mit Apo-Ident ist die NIR-Spektroskopie zuverlässig und bezahlbar
validierte Datenbank mit über 1.100 Ausgangsstoffen: fest, halbfest/flüssig,
Salben, Granulate und Drogen nach Ph. Eur. 8
Nachweis der Robustheit und der 100%igen Spezifität, rückführbar auf
zertifizierte Ausgangsstoffe
umfangreiche Datenbank mit über 330.000 Spektren
gesicherte Validierung auf über 4.000 Seiten
(als PDF-Datei) dokumentiert
Referenzierung automatisch geräteintern
8
9
Messgrößen in der
Lebensmittelindustrie
Die Lebensmittelindustrie ist bei ihren Herstellungsprozessen besonders auf die Über­
wachung von chemischen Inhaltsstoffen wie Fett, Eiweiß oder Wasser angewiesen.
Kri­tische Prozessparameter werden mit integrierten NIR-Spektrometern schnell perma­
nent erfasst und der Produktionsprozess sekundengenau überwacht. So ist eine zeit­
sparende und zerstörungsfreie Analyse von vielen festen, halbfesten und flüssigen
Substanzen möglich. Mit der Implementierung des Finder SD Analysesystems in Ge­
räten bzw. Maschinen für den Produktionsprozess kann ein wesentlicher Mehrwert zur
ressourcenschonenden Qualitätssicherung auch in kleinen Einheiten erreicht werden.
Durch die verwendete Scanning Grating Technologie ist das System schnell, robust
und zuverlässig. Wichtigster Faktor für die Verwendung in der Lebensmittelproduktion
ist die Erstellung eines gesicherten chemometrischen Modells, das allen technischen
und regulatorischen Anforderungen gerecht wird. Das staubdichte Analysesystem
Finder SD ist voll integrierbar (z. B. auch direkt am Arbeitsplatz) und multifunktional
einsetzbar. Durch die geräte-internen Kalibrationsstandards überprüft sich das System
ständig selbst oder wird gezielt rekalibriert. Mit den plattformunabhängigen Treibern
von HiperScan ist die schnelle Integration in Ihre Anwendung sofort machbar. Mög­liche
Anwendungen der NIR-Spektroskopie für Maschinenbauer der Nahrungsmittelindustrie:
10
Qualitätsbestimmung im Zuführ- oder Füllsystem durch Messung des Fett-,
Protein- und Wassergehaltes und automatische Erfassung von Konzentrationen
für Maschinenbauer
Optimierungsmanagement durch Bestimmung und Überwachung des
Proteinanteils und des Wassergehalts für Anbieter von Produktionsgeräten
Maschinen-Zusatztool für die optimale Befüllung, z. B. durch Ermittlung des
Reifegrades bei Früchten
11
Messgrößen in der
Kunststoffverarbeitung
Die Gewährleistung der Identität und Qualität von Ausgangsstoffen, Zwischen- und
Endprodukten gewinnt mit steigender Komplexität der Anlagen stetig an Bedeutung.
Mit einer innovativen NIR- Automatisierungslösung lassen sich viele Prozesse der
Kunststoffverarbeitung auf höchstem Niveau sicher überwachen.
Mit dem Spektrometer SGS1900 können Sie die NIR-Analytik schnell und einfach in
Ihren Geräten oder Applikationen nutzen ohne selbst umfangreiche Basisressourcen
z. B. für die Erstellung chemometrischer Modelle aufbauen zu müssen. Das System
ist voll integrierbar und individualisierbar. Die dazugehörige anwenderfreundliche
Software ist auf die Bedürfnisse Ihrer Kundenanwendungen anpassbar. Die
vorhandenen plattformunabhängigen Schnittstellen ermöglichen es Ihnen
oder Ihren Kunden, das Analysesystem in bestehende Prozesse einzufügen.
Mögliche Anwendungen der NIR-Spektroskopie direkt im Prozess:
Erfassung von Qualitätsparametern und/oder Zusammen­ setzung für Hersteller von Produktionsanlagen
Identifikations- und Sortierungsmanagement als
Ergänzung für Anbieter von Produktionsmaschinen
12
automatisierte Wareneingangskontrolle für
Lagersystemhersteller
13
Messgrößen in der
chemischen Industrie
Hier könnte Ihr
Logo stehen
Die Erfassung und Bewertung der Eigenschaften von gelieferten Substanzen,
von Zwischenprodukte und von der Qualität des Endproduktes sind von elemen­tarer Bedeutung für alle Prozesse der chemischen Industrie. Mithilfe des NIR-Analyse­
systems Finder und einem funktionalen chemometrischen Modell können viele der
auftretenden Fragen schnell und vor allem zerstörungsfrei beantwortet werden. Die
anwenderfreundliche Softwareoberfläche kann individuellen Bedürfnissen angepasst
werden. Diese ist plattformunabhängig und in bereits bestehende Systeme integrier­
bar. Der Finder misst in diffuser Reflektion und wird mit internen Referenzstandards
vollautomatisch nachkalibriert. Das Gerät ist schnell, robust, transportabel und auf
Wunsch auch staubdicht. Ein einmal erstelltes chemometrisches Modell lässt sich so
an vielen Standorten nutzen.
Das fertige Analysesystem Finder kann in Ihr gewünschtes Gehäusedesign eingebettet
werden. Ihren Kunden bieten Sie ein NIR-Analysesystem aus Ihrem Haus inklusive
Software und entsprechend Ihrem Produkt- und Markendesign an. Die notwendigen
Komponenten bekommen Sie als Paket von HiperScan.
Mögliche Anwendungen der NIR-Spektroskopie direkt beim Lieferanten, unmittelbar
im Prozess oder auch beim Kunden:
Kontrolle vorgelagerter und nachgelagerter Produktionsprozesse, z. B. als
Zusatzmodul für den Hersteller der Produktionsmaschine
Produktionsverfolgung und permanente Überwachung in allen Produktionsstufen
als hochwertige Qualitätsgarantie in produzierenden Maschinen und Geräten
Endqualitätsbestimmung auch für Hersteller individuell produzierender Kleinstanlagen
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Messgrößen in der Landwirtschaft
Je größer die Nutzflächen oder die zu verarbeitenden Mengen desto höher die Variabi­lität. Umso ökonomischer bzw. ökologisch sinnvoll sind angepasste Prozesse und
Mengen. NIR-Analytik kann in vielen Bereichen der Landwirtschaft durch ein­faches
Messen und Erfassen relevanter Daten grundlegende Hinweise für die Weiter­verar­
beitung geben. Entscheidend für die Güte der Messung der gewünschten Para­meter
und damit ausschlaggebend für die Entwicklung z. B. von Dünge- oder MischungsAlgorithmen ist das für die NIR-Analytik zu hinterlegende chemometrische Modell.
Das fertige Analysesystem Finder kann als OEM-Baustein für Ihre Maschinen- und
Anlagen nach Ihren Ansprüchen angepasst und werden. Doch nicht nur Anbieter
von Speziallandmaschinen profitieren von dem Einsatz der NIR-Spektroskopie,
auch für Anbieter von Serienmodellen ist die Implementierung des NIR-Moduls ein
zusätzliches Kaufargument in der Kommunikation mit Ihren Kunden. Lange Analysen
im Labor werden auf ein Minimum reduziert und damit wertvolle Zeit und Kosten
gespart. Ergänzen Sie einfach Ihre Landmaschinen mit zusätzlicher NIR-Messtechnik
und das grüne Analyseverfahren wird Teil Ihrer Produktpalette.
Mögliche Anwendungen der NIR-Spektroskopie direkt auf dem Feld oder im Stall:
Ernte-Erfolgskontrolle durch Bestimmung des Rohprotein-, Stärke- und
Feuchtgehaltes als Zusatzfunktion für Hersteller von Erntemaschinen oder für
Grünfutter- und Weidetechnik
Substrat-Kontrolle für Biogasanlagen-Anbieter
Nährstoffmanagement als Modul z. B. für Güllewagen-Hersteller
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17
Eigenschaften aller Analysesysteme
Technische Details
NIR-Analysesysteme von Hiperscan für viele Anwendungsfälle

Vorteile
‚
ƒ
Apo-Ident 
• validierte Referenzdatenbank
• automatische
Protokollerstellung
• einfache Benutzeroberfläche
• geräte-interne Kalibrierung
Wellenlängenstabilität
Wellenlängengenauigkeit
–
± 1 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
Wellenlängenreproduzierbarkeit ± 0,3 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
Photometrische
0,15 % (Mittelung über
Reproduzierbarkeit
500 Scans bei 25 °C)
Photometrische Linearität n
< 2 % / 1,5 %
(Max/RMS)
Lichtquelle
Wolfram-Halogen-Brenner
Sonde/optischer Eingang
diffuse Reflexion, Ø 23 mm
(Pulver, streuende Festkörper,
mit Transflexions-Stempel
Flüssigkeiten & Pasten)
Thermische Stabilisierung
Abmessungen
Gewicht
Schnittstellen
Spannungsversorgung
Betriebstemperatur
Lieferumfang
18
nein
203 x 279 x 219 mm³
5,2 kg
USB Typ B (Anschlüsse für
Startknopf, Status-LED, optional
weitere Anschlüsse, z.B. mit
Motorensteuerung)
12 V / 5A DC
15 bis 35°C
• Hardware Apo-Ident
• Software QuickStep-Apo-Ident
• 5 Probengläser
• 1 Messstempel für Flüssig­
keiten, Pasten und Emulsionen
• 1 Weißreferenz
• 1 Schwarzreferenz
„
…
Spektralbereich
000 – 1900 nm
Spektrale Auflösung 10 nm
Streulicht
< 0,2 %
Messzeit
< 7,7 ms pro Scan
Detektor InGaAs-Einzeldetektor, ungekühlt
Software Software QuickStep zur Datenaufnahme & Visualisierung
optional: plattformunabhängiger Treiber und Software
Development Kit zur Integration in eigene Anwendung
Betriebssystem Windows Vista, Windows 7,
Windows 8, Linux (x86/ARM)
Lagertemperatur-20 bis 60°C (nicht kondensierend)
Finder OEM-Bauform ‚
• voll integrierbar
• individualisierbares
Design
• robust
• optional: mit optischem
Filter
Finder ƒ
• robust
• optional: mit optischem Filter
• optional:
temperaturstabilisiert
–
± 0,8 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
± 0,3 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
0,15 % (Mittelung über
500 Scans bei 25 °C)
1%/<1%
–
± 0,8 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
± 0,3 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
0,15 % (Mittelung über
500 Scans bei 25 °C)
1%/<1%
Wolfram-Halogen-Brenner
diffuse Reflexion, Ø 23 mm
(Pulver, streuende Festkörper,
mit Transflexions-Stempel
Flüssigkeiten & Pasten)
Wolfram-Halogen-Brenner
diffuse Reflexion, Ø 23 mm
(Pulver, streuende Festkörper,
mit Transflexions-Stempel
Flüssigkeiten & Pasten)
nein
240 x 200 x 165 mm³
2 kg
USB Typ B (Anschlüsse für
Startknopf, Status-LED, optional
weitere Anschlüsse, z.B. mit
Motorensteuerung)
12 V / 5A DC
15 bis 50 °C
• Hardware Finder OEM
ja
203 x 279 x 219 mm³
5,2 kg
USB Typ B (Anschlüsse für
Startknopf, Status-LED,
optional weitere Anschlüsse,
z.B. mit Motorensteuerung)
12 V / 5A DC
15 bis 35 °C
• Hardware Finder
• Software QuickStep
• 2 Probengläser
• 1 Messstempel für Flüssigkeiten, Pasten und Emulsionen
• 1 Weißreferenz
• 1 Schwarzreferenz
Finder SD „
• temperaturstabilisiert
• staubdicht
• voll integrierbar
• individualisierbares Design
• robust
• optional: mit optischem
Filter
–
± 0,5 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
± 0,2 nm (im gesamten
Temperaturbereich)
–
1%/<1%
Wolfram-Halogen-Brenner
diffuse Reflexion, Ø 23
mm (Pulver, streuende
Festkörper, mit
Transflexions-Stempel
Flüssigkeiten & Pasten)
ja
232 x 200 x 172 mm³
4,55 kg
USB Typ B (Anschlüsse für
Startknopf, Status-LED,
optional weitere Anschlüsse,
z.B. mit Motorensteuerung)
12 V / 8A DC
15 bis 35 °C
• Hardware Finder
• Software QuickStep
• optional: DLL
SGS1900 …
• integrierbar
• robust
besser als ± 0,1 nm/K
–
–
0,15 % (Mittelung über 500
Scans bei 25 °C)
–
–
SMA-905 Buchse
–
105 x 80 x 86 mm³
0,8 kg (1,8 lb.)
Mini-USB (Mini-B)
7,5 V / 700 mA
15 bis 50 °C
• Spektrometer SGS1900
• Netzteil
• Mini-USB-Kabel,
• CD-ROM mit USB-Treiber
und Software QuickStep
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