Von einem molekularen Fingerabdruck zu einem Wert in Ihrem DCS.
Inline bedeutet, dass die Messung im Prozess selbst sitzt – die Eintauchsonde verbleibt im Harzreaktor und liest rund um die Uhr, ohne Probenahme und ohne Reaktorstopp. Dies ist die vollständige Kette für Alkyd-, Acryl- und Composite-Harze: Raman-Streuung am reagierenden Medium in ein Rohspektrum, ein CNN-chemometrisches Modell in Spectrally OS, das Säurezahl und Viskositätsendpunkt liest, und Prozesswerte, die direkt an Ihr Leitsystem übergeben werden.
Ein molekularer Fingerabdruck, gelesen mit Laserlicht.
Monochromatisches Laserlicht wird in das reagierende Harz eingestrahlt. Der größte Teil streut unverändert zurück. Ein kleiner Anteil tauscht Energie mit Molekülschwingungen aus und kehrt verschoben zurück – und diese Verschiebungen sind charakteristisch für die Bindungen, die sie verursacht haben. Die Säure- und Estercarbonylgruppen, die Monomer-C=C-Bindungen, die Vernetzungsbindungen hinterlassen alle ihre Spuren, sodass das Ergebnis ein Spektrum ist, das wie ein Fingerabdruck der im Reaktor aufgebauten Chemie wirkt.
Inelastische Streuung trägt die Information
Der Laser (785 oder 1064 nm) beleuchtet das Medium durch die Eintauchsonde. Photonen, die inelastisch streuen, verschieben sich in der Wellenlänge um Beträge, die durch die Molekülschwingungen bestimmt werden, auf die sie trafen. Die Auftragung der Intensität gegen die Raman-Verschiebung (cm⁻¹) ergibt das Rohspektrum, und die Bandenintensität verfolgt, wie weit die Reaktion fortgeschritten ist.
Ein Fingerabdruck, kein Stellvertreter
Raman-Banden sind schmal und charakteristisch für spezifische Bindungen, sodass Säurezahl, Viskositätsaufbau und Monomerumsatz aus einem einzigen Spektrum gelesen werden können. Das ist der Unterschied zur Offline-Viskosimetrie, die einen Stellvertreter für den Aufbau liefert und keine Chemie hinter dem Zahlenwert.
Fluoreszenz wird beherrscht, nicht fatal
Trocknende Öl-Alkydharze fluoreszieren stark, und genau diese Fluoreszenz ist es, wo NIR in diesen Anlagen scheitert. Der 1064-nm-Laser verschiebt die Anregung weg von der Fluoreszenz, sodass das Harzspektrum sauber gelesen wird. In der wässrigen Emulsionspolymerisation gilt der komplementäre Punkt: Wasser ist ein schwacher Raman-Streuer und bleibt aus dem Weg.
Titration, GC und GPC/SEC bleiben die analytische Referenz. Inline-Raman ist Echtzeit-Prozessmessung statt Warten auf das Labor, sodass diese Methoden zur Verifikation werden, nicht zum Engpass. Die Säurezahl hat keine einzelne dedizierte Bande, daher liest ein CNN-Modell das gesamte Spektrum – aufgebaut auf dem Säure-/Estercarbonyl-Bandenverhältnis – anstatt einen einzelnen Peak auszuwählen.
Von der Reaktorwand bis zum Kontrollraum.
Vier Glieder in der Kette: eine Eintauchsonde im Reaktor, Faseroptik zum Analysator, chemometrische Modelle in Spectrally OS und Ihr Leitsystem am Ende. Es gibt keine Probenahmeschleife irgendwo darin.
Eintauchsonde im Harzreaktor oder in der Leitung. IP67, ATEX/IECEx Zone 0, ausgestattet mit dem Selbstreinigungsmodul für viskose, verschmutzende Medien – Trocknungsöle, Festharze mit hohem Feststoffgehalt und Pigmente.
Anregungslicht gelangt über die Faser zur Sonde und gestreutes Licht kehrt über Faser zurück, sodass der Analysator außerhalb des lösemittelhaltigen Prozessbereichs stehen kann, während die Sonde im Medium verbleibt.
785/1064-nm-Laseranregung – die 1064-nm-Linie für stark fluoreszierende trocknende Öl-Alkydharze – mit rückwärtsgedünntem TEC-gekühltem CCD-Detektor. Bis zu 2 Messkanäle als Standard, mehr auf Anfrage.
KI und fortgeschrittene Chemometrie mit einem CNN-Kern übersetzen das Spektrum in Säurezahl, Viskosität, Umsatz und PASS-FAIL-Flags und übergeben diese an Ihre SPS / Ihr DCS.
Die Hardware in der Kette
Die Zahlen, die den Messpfad von der Sonde zum Analysator definieren. Die Kalibrierung erfolgt automatisch gegen eine in die Sonde integrierte Referenz – es gibt keinen manuellen Rekalibrierungszyklus, der eingeplant werden muss.
| Messprinzip | Raman-Spektroskopie |
| Laserwellenlänge | 785 nm / 1064 nm |
| Detektor | Rückseitig dünner CCD, TEC-gekühlt |
| Erfassungszeit | 5-300 s |
| Faseroptische Reichweite | Bis zu 100 m |
| Messkanäle | Bis zu 2 (auf Anfrage erweiterbar) |
| Sonde | Spectrally X1 PROBE, IP67, ATEX/IECEx Zone 0, selbstreinigend |
| Kalibrierung | Automatisch – Referenz in der Sonde integriert |
| Kommunikation | PROFIBUS, PROFINET, GSM |
Raman ist der Kern, nicht die gesamte Werkzeugkiste
Die Kerntechnik – Molekülschwingungen, charakteristisch für spezifische Bindungen. Für Beschichtungen und Harze ist dies das Arbeitstier: Raman mit einem CNN-Modell auf dem gesamten Spektrum liest Säurezahl und Monomerumsatz im Reaktor.
Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie auf metallischen Nanostrukturen, typischerweise Ag oder Au – eingesetzt, wenn Analytenkonzentrationen im ppb-ppm-Bereich liegen, unterhalb der klassischen Raman-Empfindlichkeit.
Nahinfrarot als Ergänzung, wo Raman-Banden schwach sind – zum Beispiel bei einigen O-H-Bindungen.
Komplementäre Sensorik für spezifische Herausforderungen. Die Technik wird für die Chemie gewählt, nicht umgekehrt.
Harze verschmutzen optische Fenster. Die Sonde ist dafür gebaut.
Trocknungsöle, Festharze mit hohem Feststoffgehalt und Pigmente setzen sich auf jeder optischen Oberfläche ab, die im Prozess verbleibt. In diesen viskosen, verschmutzenden Medien würde das Raman-Signal innerhalb von Stunden bis Tagen des Betriebs degradieren. Das Selbstreinigungsmodul beseitigt diese Fehlerart mit einem mechanischen Zyklus: zurückziehen, spülen, zurückkehren – und dies in einem ATEX/IECEx-Zone-0-Medium, das brennbare Lösemittel wie Testbenzin und Xylol führt.
Warum Fenster verschmutzen
Ablagerungen und Reaktionsschichten bauen sich auf der Sondenoptik auf, während das Harz kocht – Trocknungsöle, Pigmente und Material mit hohem Feststoffgehalt beschichten jede Oberfläche im Medium. Ein verschmutztes Fenster bedeutet zuerst driftende Spektren, später unbrauchbare Spektren, in stark verschmutzenden Medien innerhalb von Stunden bis Tagen.
Der Zyklus erhält die Messgeometrie
Die Sonde zieht sich aus dem Medium zurück, das optische Fenster wird gespült, und die Sonde kehrt in dieselbe Messposition zurück. Die Geometrie bleibt fixiert, sodass die Messwerte über die gesamte Kampagne vergleichbar bleiben.
Wo es sich bewährt
Stark verschmutzende Reaktoren – Alkyd-, Acryl- und Composite-Harze – mit Pigment und hohem Feststoffgehalt, und lange Produktionskampagnen ohne absehbare Wartungsfenster. Dieselbe Sonde arbeitet in ATEX/IECEx Zone 0 mit einem 30-mW-Laser für das lösemittelhaltige Medium.
Eine Fähigkeit, kein Zubehör
Ohne Selbstreinigung erfordert eine Prozesssonde im Harzeinsatz manuelle Reinigung – und manuelle Reinigung bedeutet, eine kontinuierliche Messung zu unterbrechen und einen heißen, lösemittelhaltigen Reaktor zu öffnen. Das Modul ist in Spectrally X1 PROBE und Spectrally X1 INLINE integriert, und es ist das, was kontinuierliche 24/7-Messung in viskoser Alkyd- und Acrylchemie realistisch macht.
Der Zyklus läuft während der Produktion automatisch ab, sodass es keinen manuellen Optikservice mitten in einer Kampagne und keine Lücke in den Daten gibt, die Ihr Leitsystem sieht. Für die lösemittelhaltigen Medien, die Testbenzin und Xylol in den Reaktor bringen, läuft die Sonde in ATEX/IECEx Zone 0 mit dem 30-mW-ATEX-Laser.
Vom Spektrum zu einem Prozesswert, kontinuierlich.
Bis zu 60 Minuten Titrations- und GC-Wartezeit, eliminiert.
Modell vs. ISO-3682-Titration, R 0,982–0,998, MAE etwa 0,015 mg KOH/g an realem Harz.
Aus demselben Spektrum gelesen, R 0,988–0,998 an realem Harz.
Spectrally OS wandelt Spektren in betriebliche Informationen um.
Rohspektren sind für einen Bediener wertlos. Spectrally OS übersetzt sie in Konzentrationen, Verhältnisse, PASS-FAIL-Klassifizierungen und Alarme – und führt eine protokollierte, prüffähige Historie der für die Übersetzung verwendeten Modelle.
Ein CNN-Kern, keine lineare Anpassung
Spectrally OS läuft auf KI und fortgeschrittener Chemometrie mit einem Convolutional-Neural-Network-Kern. Traditionelle PLS- und PCA-Chemometrie ist der Industriestandard, an dem es gemessen wird. Die Säurezahl hat keine einzelne dedizierte Bande, daher liest das CNN-Modell das gesamte Spektrum – aufgebaut auf dem Säure-/Estercarbonyl-Bandenverhältnis – wo einfache Peakauswahl scheitern würde.
Spektrum zu Zahlen
Die Regressionsrolle bildet das Spektrum auf Werte ab: Säurezahl, Hydroxylzahl, Viskositätsaufbau, Monomerumsatz und Feststoffgehalt – die Zahlen, auf denen Ihre Spezifikation läuft, mehrere aus einer Messung, in Sekunden.
Abweichung und PASS-FAIL
Die Klassifikationsrolle kennzeichnet, was nicht dazugehört. Ein Endpunkt, der im Begriff ist zu überschreiten, oder eine Charge außerhalb der Spezifikation erscheint als Abweichung und PASS-FAIL-Alarm, nicht als Lösemittelkorrektur oder Ausschuss im Nachhinein.
Modelle starten mit einer Machbarkeitsstudie – typischerweise Ihre F&E-Daten plus Proben, die im Gekko-Labor gemessen werden. Aufgebaut auf Ihrer Matrix – Alkyd-, Acryl- oder Composite-Harz – nicht aus einer generischen Bibliothek.
Vorhersagen werden gegen Referenzmessungen – ISO-3682-Titration, GC, GPC/SEC – an Ihrer Matrix geprüft, bevor das Modell in der Produktion vertraut wird.
Modelle werden mit Ihren Produktionsdaten verstärkt, sobald diese anfallen. Updates werden eingespielt, ohne den Analysator oder die Linie anzuhalten.
Geplant bei Änderungen von Rezeptur, Trocknungsöl-Charge oder Prozessparametern. Eine Modelländerung – kein Plattform-Redesign.
Spectrally OS auf einen Blick
Eine Modellebene läuft über Spectrally X1 LAB, X1 PORTABLE und X1 INLINE, sodass ein in der Machbarkeitsstudie erstelltes Modell auf das Prozessinstrument migriert. Der Routinebetrieb benötigt keine Reagenzien und keine Verbrauchsmaterialien.
| Supported instruments | Spectrally X1 LAB / PORTABLE / INLINE |
| Predictive models | KI / fortschrittliche Chemometrie, CNN-Kern |
| Spektrendatenbank | Proprietary + public, ~28,000 spectra |
| Operator interface | SpectrallyUI |
| Operating system | Debian GNU/Linux 13.2 |
| Kalibrierung | Automatisch, über ein integriertes Referenzsignal |
| Data export | CSV, PDF, RAW |
| User management | Role-based access control (RBAC) |
| Data storage | Lokale Datenbank – Protokollierung läuft ohne Netzwerk weiter |
| Modell-Updates | Bereitstellung ohne Anhalten des Analysators |
Ein Wert zählt, wenn er in Ihrem Leitsystem ankommt.
Spectrally streamt Prozesswerte – nicht Rohspektren – in die Steuerungs- und Datenebenen der Anlage. SpectrallyUI zeigt Trends und Alarme am Analysator; dieselben Werte erreichen Ihre SPS / Ihr DCS, wo eine Messung einen Lösemittelkorrektur-Sollwert ansteuern, eine Charge außerhalb der Spezifikation zurückhalten oder einen Säurezahl-Alarm auslösen kann, bevor der Endpunkt überschritten wird.
SPS / DCS
Werte kommen als Prozesssignale über PROFIBUS oder PROFINET an – einheitlich über alle Spectrally-Produkte. Für den Bediener liest sich der Analysator wie jedes andere Instrument im Regelkreis.
MES / SCADA / LIMS
Standortspezifisch konfiguriert: Chargenkontext im MES, Trend- und Überwachungsfunktionen im SCADA, Abgleich mit Laboraufzeichnungen im LIMS.
GSM und Export
GSM ist über die gesamte Produktlinie neben den Feldbusprotokollen verfügbar. Datencxporte in CSV, PDF und RAW für Berichte und Archivierung.
Netzwerkintegration
Segmentierung, Whitelisting, keine offenen Ports zum Unternehmensnetzwerk – typische OT-Richtlinien werden während der Integration mit Ihren Automatisierungs- und IT-Teams abgestimmt.
Industrielle Cybersicherheit
Die Anforderungen der IEC 62443 für industrielle Automatisierungssysteme werden im Integrationsumfang berücksichtigt, einschließlich Backup und Wiederherstellung von Messdaten.
Kontinuität und Prüfpfad
Messung und Protokollierung laufen auf einer lokalen Datenbank, sodass Messwerte weiterlaufen, wenn das Netzwerk ausfällt. Eine kontinuierliche, zeitgestempelte Inline-Aufzeichnung stärkt das Qualitäts- und Umweltdossier, und Modelländerungen werden protokolliert und sind prüfbar.
Führen Sie die vollständige Kette mit Ihren eigenen Harzproben aus.
Eine Machbarkeitsstudie beginnt mit repräsentativen Proben oder F&E-Daten aus Ihrem Alkyd-, Acryl- oder Composite-Harzprozess. Wir bauen und validieren das chemometrische Modell im Gekko-Labor und zeigen Ihnen genau, was die Sonden-zu-DCS-Kette an Ihrem Reaktor lesen würde – vor jeder Hardware-Entscheidung. Ihre Machbarkeitsstudie legt die exakten Zahlen für Ihre Matrix auf den Tisch, validiert gegen Ihre Referenzmethode.