Partikelanalyse Echtzeit-Charakterisierung von Partikeln in Gasen und Flüssigkeiten

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Für die Analyse von Partikeln steht ein neues laserbasiertes Messsystem zur Verfügung. Der Sensor von Qant misst Größe, Anzahl, Zusammensetzung und Verteilung von Partikeln in Echtzeit und erlaubt so Prozessüberwachung und -optimierung ohne Probenentnahme.

Die Analyse von Partikeln ist elementarer Bestandteil in vielen Bereichen der Labor- und Prozesstechnik. Detaillierte Informationen über Größe, Anzahl, Zusammensetzung und Verteilung von Partikeln tragen zur Prozesskontrolle und Qualitätssicherung bei. Mit einem neuen Partikelsensor des Start-ups Qant lassen sich die relevanten Parameter in Echtzeit erfassen, was für die Prozessüberwachung von großem Vorteil ist. Statt Proben zu entnehmen und im Labor zu untersuchen, erhalten Anwender damit eine unmittelbare Rückmeldung zur Qualität und Zusammensetzung von Inhaltsstoffen.

Formerkennung mittels trainierter KI

Der Sensor erfasst Partikel mithilfe eines Laserstrahls, der von den Partikeln beim Durchqueren der Messzelle blockiert wird. Anhand der Abschwächung des Lichtsignals analysiert das Messgerät Partikel in Roh- und Ausgangsstoffen, und zwar unabhängig vom Medium, das flüssig, gas- oder pulverförmig sein kann. Prozesskontrolle, Prozessoptimierung und Qualitätssteuerung sind damit in Echtzeit möglich, heißt es vom Hersteller. Neben der Größe, Anzahl und Verteilung der einzelnen Partikel soll der Sensor künftig auch die Partikelform in Echtzeit klassifizieren. Möglich mache das die eingesetzte Quantentechnologie in Zusammenspiel mit einer KI, wie es in einer Pressemeldung heißt. Die künstliche Intelligenz kann so trainiert werden, dass vordefinierte Formen voneinander abgrenzbar sind, etwa elliptische oder sphärische von runden Partikeln, womit auch Agglomerate identifiziert werden können. Zu diesem Zweck muss die KI auf bestimmte „Use Cases“, also Anwendungsfälle, trainiert werden.

Einzige Voraussetzung für die Messung ist eine ausreichend geringe Partikelkonzentration, da der Sensor jedes Teilchen einzeln nacheinander erfasst. Bei zu hoch konzentrierten Lösungen können die Partikel nicht mehr aufgelöst werden. Der Sensor gibt dann einen Hinweis aus, dass die Konzentration im Probenstrom verringert werden muss.

Zahlreiche Anwendungsfelder

Die Anwendungsgebiete des Partikelsensors sind zahlreich. So kann der Quantensensor in Bioreaktoren Algenzellen überwachen und beispielsweise abgestorbene Zellen erkennen, sobald diese ihre Form verändern. Die Anlagensteuerung kann dann regulativ eingreifen, ohne dass Proben aus dem Reaktor entnommen werden müssen.

Ein weiteres Beispiel ist die Wasseraufbereitung: Die KI erkennt Kontaminationen, beispielsweise durch schwer nachweisbare Bakterien oder andere Keime, was Rückschlüsse auf den Reinigungsprozess zulässt.

In der additiven Fertigung mithilfe des 3D-Drucks, ebenso wie in der Metall-, Keramik- und Zementindustrie, analysiert der Quantensensor unterschiedliche Pulverkörnungen, aus denen jeweils spezifische Materialeigenschaften resultieren können. Es sind bereits Zuführsysteme in Entwicklung, um den Sensor inline in Prozesse zu integrieren. Ein normaler Rechner genügt, um die gemessenen Daten zu übertragen und einzusehen.

Auf der Analytica vom 9. bis 12. April 2024 in München präsentiert Qant in der Halle A2, Stand 442 den Partikelsensor. Besucher können sich dort über die Funktionsweise und dessen Einsatzmöglichkeiten in der Laboranalyse, der Bioanalytik, der Diagnostik und Medizin, der Pharmazie, der Chemie sowie in der Lebensmittelanalytik und Materialverarbeitung informieren.

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