Von einem molekularen Fingerabdruck zu einem Wert in Ihrem DCS.
Inline bedeutet, dass die Messung direkt im Prozess selbst erfolgt – die Sonde verbleibt im Absorptionsstrom, in der Rohrleitung oder im Tank und misst rund um die Uhr ohne Probenahme. Dies ist die vollständige Kette für ATS, KTS/CaTS und AMS: Raman-Streuung an den Schwefeloxoanionen zu einem Rohspektrum, chemometrische Modelle in Spectrally OS und Prozesswerte, die direkt an Ihr Leitsystem übergeben werden.
Ein molekularer Fingerabdruck, gelesen mit Laserlicht.
Monochromatisches Laserlicht wird in die Absorptionslösung eingestrahlt. Der Großteil davon wird unverändert zurückgestreut. Ein kleiner Anteil tauscht Energie mit Molekülschwingungen aus und kehrt verschoben zurück – und diese Verschiebungen sind charakteristisch für die Bindungen, die sie verursacht haben. Thiosulfat und Sulfat sind stark Raman-aktive Oxoanionen, sodass das Ergebnis ein Spektrum ist, das wie ein Fingerabdruck der Schwefelchemie im Strom wirkt.
Inelastische Streuung trägt die Information
Der Laser (785 oder 1064 nm) beleuchtet das Medium durch die Immersionssonde. 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 ist proportional zur Konzentration.
Ein Fingerabdruck, kein Stellvertreter
Raman-Banden sind schmal und charakteristisch für spezifische Substanzen, sodass die Thiosulfatkonzentration, das N/S-Verhältnis und Sulfat aus einem einzigen Spektrum abgelesen werden können. Das ist der Unterschied zur Densitometrie, die nur einen Konzentrationsproxy erfasst und die Zusammensetzung hinter dem Zahlenwert nicht angeben kann.
Wasser bleibt aus dem Weg
Wasser ist ein schwacher Raman-Streuer. In wässrigen Schwefeldüngerlösungen – ATS, KTS/CaTS, AMS – ertränkt der Wasserhintergrund das Analytsignal nicht. Bei FT-IR gilt das Gegenteil: Wasser absorbiert stark und zerstört die Messung. NIR liest besser durch Wasser hindurch, aber seine Banden überlappen und die Spezifität leidet.
Iodometrische Titration und Ionenchromatographie bleiben die analytische Referenz. Inline-Raman ist Echtzeit-Prozessmessung statt Warten auf das Labor, sodass diese Methoden zur Verifikation werden, nicht zum Engpass. Die Zusammensetzung ist Ramans Aufgabe; wo eine Norm eine Spurenmetall-Zertifizierung vorschreibt, bleibt das bei ICP – eine saubere Arbeitsteilung.
Vom Absorptionsstrom bis zum Kontrollraum.
Vier Glieder in der Kette: eine Immersionssonde im Prozess, Glasfaseroptik zum Analysator, chemometrische Modelle in Spectrally OS und Ihr Leitsystem am Ende. Es gibt keine Probenahmeschleife irgendwo darin.
Immersionssonde im Absorptionsstrom, in der Rohrleitung oder im Tank. IP67, ATEX/IECEx Zone 0, ausgestattet mit dem ausfahrbaren Selbstreinigungsmodul für die gelegentliche Stelle, an der ein Strom Ablagerungen hinterlassen kann.
Anregungslicht gelangt zur Sonde und Streulicht kehrt über die Faser zurück, sodass der Analysator abseits des Prozessbereichs stehen kann, während die Sonde im Medium verbleibt.
785 / 1064 nm Laseranregung, rückbelichteter TEC-gekühlter CCD-Detektor. Standardmäßig bis zu 2 Messkanäle, auf Anfrage mehr.
KI und fortschrittliche Chemometrie mit einem CNN-Kern übersetzen das Spektrum in Konzentrationen, Verhältnisse und PASS-FAIL-Flags und übergeben diese dann 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, die für spezifische Substanzen charakteristisch sind, inline in wässrigen Medien gemessen. Für die Schwefeloxoanionen-Chemie ist dies das Arbeitstier: klassisches Raman an Thiosulfat und Sulfat in wässrigen Strömen.
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.
Klare Absorptionslösungen verschmutzen wenig. Der Zyklus ist für den Fall vorhanden, dass sie nicht klar bleiben.
ATS, KTS/CaTS und AMS laufen als klare wässrige Absorptionslösungen, sodass ein optisches Fenster in diesen Strömen weit länger sauber bleibt als in einem Harzreaktor. Verschmutzung zeigt sich hier an den Rändern – ein Salz, das auf einer kalten Oberfläche kristallisiert, Mitriss aus den absorbierten NH3/H2S/SO2-Gasen, ein Trübungsspike. Das Selbstreinigungsmodul behandelt diese mit einem mechanischen Zyklus: zurückziehen, spülen, zurückkehren.
Wo Ablagerungen tatsächlich herkommen
Dies sind keine verschmutzenden Reaktoren. Die Fehlerart ist gelegentlich: ein Thiosulfat- oder Sulfatsalz, das auf einer kalten Oberfläche kristallisiert, Mitriss aus den Absorptionsgasen, ein Trübungsspike. Eine klare Lösung kann eine lange Kampagne mit einem stabilen optischen Fenster laufen.
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
Punkte, an denen die Lösung kristallisieren kann, ein Strom, der gelegentlich Feststoffe trägt, und eine Sonde, die für gemischten Einsatz über ATS, KTS und AMS dienen soll. In einem sauberen, stabilen Absorptionsstrom kann sie selten oder gar nicht zyklieren.
Eine Fähigkeit, kein Zubehör
Für eine klare ATS- oder AMS-Lösung benötigt die kontinuierliche Messung oft gar keine Reinigung. Wo ein Strom kristallisieren oder Feststoffe tragen kann, würde manuelle Reinigung eine kontinuierliche Messung unterbrechen – daher ist das Modul in Spectrally X1 PROBE und Spectrally X1 INLINE integriert und läuft automatisch während der Produktion.
Der Zyklus läuft ohne manuellen Optikstopp mitten in einer Kampagne, sodass keine Lücke in den Daten entsteht, die Ihr Leitsystem sieht. Ob Ihr Strom dies überhaupt benötigt, wird in der Machbarkeitsstudie ehrlich bewertet.
Vom Spektrum zu einem Prozesswert, kontinuierlich.
Bis zu 60 Minuten Wartezeit auf die Ionenchromatographie – entfallen.
Sulfat-Symmetriestreckung, direkt in einer Gekko-Studie gemessen.
Glasfaser bringt den Analysator bis zu 100 m vom Tank oder der Leitung entfernt.
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 fortschrittlicher Chemometrie mit einem Kern aus faltenden neuronalen Netzen. Traditionelle PLS- und PCA-Chemometrie ist der Industriestandard, an dem es gemessen wird – der CNN-Kern ist bei denselben Spektren genauer und schneller.
Spektrum zu Zahlen
Die Regressionsrolle bildet das Spektrum auf Konzentrationen ab: Thiosulfat, das N/S-Verhältnis, Sulfat und die anderen Analyten, auf die Ihre Spezifikation läuft – mehrere aus einer Messung, in Sekunden.
Abweichung und PASS-FAIL
Die Klassifikationsrolle kennzeichnet, was nicht dazugehört. Eine spezifikationsabweichende Thiosulfatkonzentration oder ein driftendes N/S-Verhältnis erscheint als Abweichung und PASS-FAIL-Alarm, nicht als Kundenbeschwerde.
Modelle beginnen mit der Machbarkeit – typischerweise Ihre F&E-Daten plus Proben, die im Gekko-Labor gemessen werden. Aufgebaut auf Ihrer Matrix – ATS, KTS/CaTS, AMS-Lösung – nicht aus einer generischen Bibliothek.
Vorhersagen werden gegen Referenzmessungen – iodometrische Titration, Ionenchromatographie – auf 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, wenn Rezeptur, Rohstoff oder Prozessparameter sich ändern. Ein Modellwechsel – keine Plattform-Neugestaltung.
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 ein Messwert einen Dosiersollwert am Absorptionsstrom korrigieren, eine ATS-Charge außerhalb der Spezifikation halten oder einen N/S-Verhältnis-Alarm auslösen kann, bevor das Produkt aus der Spezifikation driftet.
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. Modelländerungen werden protokolliert und sind auditierbar.
Führen Sie die vollständige Kette an Ihren eigenen Thiosulfatströmen aus.
Eine Machbarkeitsstudie beginnt mit repräsentativen Proben oder F&E-Daten aus Ihrem ATS-, KTS/CaTS- oder AMS-Prozess. Wir bauen und validieren das chemometrische Modell im Gekko-Labor und zeigen Ihnen genau, was die Sonde-zu-DCS-Kette an Ihrer Linie messen würde – vor jeder Hardware-Entscheidung. Ihre Machbarkeitsstudie legt die exakten Zahlen für Ihre Matrix auf den Tisch, validiert gegen Ihre Referenzmethode.