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Devo ammettere che il mondo tecnologico dell'analisi di processo mi è sembrato estraneo per un po'. Quando ho sentito parlare per la prima volta dell'automazione dei processi, ho immaginato robot futuristici che fanno il lavoro, simili ai moderni film di fantascienza. Forse molte persone potrebbero avere la stessa impressione.
C'è spesso una grande incertezza su cosa significhi effettivamente l'espressione «automatizziamo il tuo processo». In questa serie di blog, voglio mostrarti che la tecnologia analitica di processo (PAT) è meno complicata del previsto e offre numerosi vantaggi per gli utenti.
Cosa si intende per tecnologia analitica di processo (PAT)?
Una volta mi è stato detto durante una conversazione:
C'è sicuramente del vero in questa affermazione e mostra sicuramente l'abbondanza di possibilità di applicazione. Allo stesso tempo, va considerato che in futuro gli utenti della tecnologia analitica di processo non investiranno solo in tecnologie di misurazione convenzionali (ad es. misurazione diretta, TDLAS, GC), ma anche sempre più nella determinazione delle proprietà delle sostanze e delle composizioni dei materiali .
PAT serve ad analizzare, ottimizzare e infine controllare i processi e i loro parametri critici. Questo controllo fornisce un contributo importante alla garanzia della qualità e all'affidabilità complessiva del processo presso il produttore. Ripensando ad alcuni noti disastri chimici (ad es. Minamata, Tolosa o Tianjin) in cui sono state rilasciate sostanze velenose, causando ingenti danni alle persone e all'ambiente, diventa evidente l'importanza del monitoraggio regolare dei parametri critici. L'elenco degli analiti che possono e devono essere monitorati è lungo e va dalla contaminazione delle acque reflue dovuta agli impianti di trattamento delle acque reflue municipali o industriali, agli agenti farmaceutici, ai gas e agli aerosol nell'aria ambiente.
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Dal laboratorio al processo
Considerando la storia della produzione e degli altri processi industriali, è chiaro che l'obiettivo finale è aumentare la produttività in tempi sempre più brevi, con un occhio di riguardo alle misure di sicurezza e alla minimizzazione dei costi ove possibile. L'indipendenza attraverso l'automazione e un trasferimento dati veloce e affidabile è una priorità assoluta.
Per rendere il processo economicamente sostenibile lungo l'intera catena del valore, i prodotti risultanti dovrebbero essere fabbricati con la massima qualità in breve tempo e con un consumo minimo di materie prime ed energia. In particolare per le operazioni 24 ore su 24, 7 giorni su 7, la conoscenza della composizione delle materie prime e dei prodotti intermedi (o meglio delle eventuali impurità) è essenziale per un controllo e un'affidabilità ottimali del processo.
Come è possibile garantire un monitoraggio affidabile del processo 24 ore su 24? Pochissime aziende hanno laboratori aziendali con un'effettiva operazione su 3 turni e spesso inviano i loro campioni a laboratori esterni. Inoltre, i campioni vengono talvolta prelevati con intervalli di tempo più lunghi tra di loro. Questo comporta vari rischi.
Da un lato, il tempo perso tra l'evento di campionamento e la ricezione dei risultati dell'analisi è enorme. È possibile reagire alle fluttuazioni e alle deviazioni dalle concentrazioni target o dai valori limite solo con un certo ritardo.
D'altra parte, le condizioni di lavoro e ambientali non sono comparabili e possono portare a variazioni nel campione. Ossidazione, variazioni di pressione o temperatura, introduzione di umidità e molti altri fattori possono modificare le proprietà originali di un campione durante il trasporto, i periodi di attesa e le analisi manuali di laboratorio.
Vuoi saperne di più sulla storia della tecnologia di analisi di processo in Metrohm? Dai un'occhiata al nostro precedente post sul blog:
Analizzatori di processo: funzionamento automatizzato 24 ore su 24
Le analisi che di solito vengono eseguite manualmente possono essere automatizzate utilizzando analizzatori di processi industriali. I campioni vengono automaticamente rimossi dai punti critici del processo produttivo e ulteriormente elaborati. Le informazioni ottenute vengono utilizzate per controllare il processo senza alcun ritardo, poiché i dati possono essere trasferiti immediatamente a un sistema informatico centrale dell'impianto. L'analisi automatizzata direttamente nel punto di campionamento consente una maggiore precisione e riproducibilità dei dati.
In pratica, ciò comporta il reindirizzamento di un flusso parziale dal processo in questione per essere alimentato all'analizzatore tramite valvole, pompe peristaltiche, o linee di bypass. Ogni campione è quindi fresco e correlato alle condizioni di processo attuali. Le sonde possono anche essere integrate direttamente nel processo per la misurazione in linea continua.
L'analisi viene eseguita utilizzando metodi comuni di titolazione, spettroscopia, cromatografia ionica, o metodi elettrochimici noti in laboratorio, che sono integrati in modo ottimale nell'analizzatore di processo per ogni singola esigenza applicativa. I metodi possono essere utilizzati in combinazione, consentendo di monitorare più punti di misura in parallelo con un unico sistema. Grazie agli analizzatori di processo specificamente configurati ed espandibili per l'applicazione, si ottengono le condizioni ottimali per un controllo di processo stabile.
Scarica qui la nostra panoramica dei sistemi di analisi di processo!
I metodi spettroscopici sono diventati particolarmente affermati negli ultimi anni per scopi di analisi e ottimizzazione dei processi. Contrariamente ai metodi di analisi convenzionali, la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) mostra una serie di vantaggi, soprattutto per la velocità di analisi. I risultati possono essere acquisiti in pochi secondi e trasferiti direttamente al sistema di controllo chimico in modo che i processi di produzione possono essere ottimizzati in modo rapido e affidabile. I campioni vengono analizzati in situ, completamente senza l'uso di sostanze chimiche, in modo non distruttivo, il che significa ulteriore valore aggiunto per la sicurezza dei processi.
Hai una domanda su NIRS? Dai un'occhiata alla nostra serie di post sul blog delle domande frequenti.
Domande frequenti nell'analisi della spettroscopia nel vicino infrarosso - Parte 1
I tanti vantaggi di PAT
L'automazione nel contesto della tecnologia di analisi dei processi non ha sempre nulla a che fare con i robot futuristici. PAT offre invece alle aziende una serie di vantaggi:
- Monitoraggio del processo completamente automatico, 24 ore su 24, 7 giorni su 7
- Feedback tempestivo e automatico dei risultati dell'analisi al controllo del sistema per il riaggiustamento automatico del processo
- Riduzione delle fluttuazioni della qualità del prodotto
- Maggiore comprensione del processo per eseguire la produzione in modo più efficiente
- Indipendente dal proprio laboratorio (o laboratorio a contratto)
- Completa tracciabilità digitale dei risultati delle analisi
- Concetti di soluzioni totali che includono il precondizionamento dei campioni, il risparmio di tempo e l'aumento della sicurezza
Qual è il prossimo?
Nel prossimo post di questa serie scoprirai il ruolo che la tecnologia di analisi dei processi gioca nella trasformazione digitale per quanto riguarda «Industria 4.0». Clicca qui per andare lì direttamente!
