Kimia Analitik Proses Process Analytical Chemistry (PAC)

HaryadiIntroduction• Metode tradisional untuk mengendalikan proses manufaktur kimia telah mengandalkan

secara eksklusif pada pengukuran suhu, tekanan dan laju alir.

• Hanya ketika informasi lebih lanjut sangat penting untuk operasi yang aman dari tanaman

akan penambahan lainnya jenis analisis proses dipertimbangkan.

• Baru-baru ini, pembuatan polimer baru, bahan dan produk kompleks lainnya telah menuntut

lebih banyak data komposisi tepat waktu untuk memastikan bahwa mungkin produk kualitas

tertinggi dilakukan pada biaya serendah mungkin.

• kontrol proses yang lebih baik dengan penggunaan rinci, pengukuran kimia real-time telah

menjadi kunci untuk menurunkan biaya kualitas, yaitu biaya yang terkait dengan pemrosesan

kembali, menghancurkan atau menjual materi off-spec.

• Biaya Kualitas dalam kimia dan bahan manufaktur diperkirakan sepuluh persen dari

penjualan!

• canggih on-line dan in-line analisis kimia juga diperlukan bila perlu untuk menentukan

tidak hanya komposisi produk, tetapi juga kinerja produk selama manufaktur.

• Misalnya, nomor oktan untuk bensin, dan beberapa parameter kinerja lainnya untuk semua

bahan bakar, yang hari ini ditentukan on-line selama pencampuran dari dekat data spektrum

inframerah dianalisis dengan multivariat metode kalibrasi.

• Aplikasi lain menyangkut data spektral yang diperoleh selama proses polimerisasi untuk

memprediksi kualitas parameter seperti kekerasan, perpanjangan atau kemampuan pewarna

dari produk polimer.

• Akhirnya, peraturan lingkungan baru-baru ini memerlukan data pada aspek-aspek seperti

kotoran, pelarut dan air limbah, untuk memastikan bahwa manufaktur kimia aman bagi

pekerja, bagi masyarakat di dekat kimia tanaman, dan untuk lingkungan. tuntutan untuk real-

time informasi kimia kuantitatif pada tumbuh daftar proses manufaktur hadir tantangan baru

untuk ahli kimia analitis, instrumen insinyur dan pengawas pabrik.

PROSES ANALITIS KIMIA (PAC)

• Analisis kimia dapat dianggap sebagai sarana untuk memperoleh informasi kimia pada

sistem atau proses kimia.

• Secara tradisional, sistem atau proses sampel dan sampel diangkut ke laboratorium analitis

di mana prosedur analitis dan instrumen yang digunakan untuk menghasilkan Data yang

kemudian dikonversi menjadi informasi kimia dengan model matematika dikalibrasi.

• Sayangnya, informasi berharga ini tidak digunakan atau dibutuhkan di laboratorium.

Selanjutnya, itu adalah saat ini sedang mengakui bahwa kesalahan sampling dan penundaan

waktu yang terkait dengan transportasi sampel dan analisis membuatnya hampir mustahil

untuk mengontrol proses kimia yang kompleks dengan diperlukan tingkat keberhasilan.

PAC• Karena meningkatnya persaingan di seluruh dunia, produsen merancang dan beradaptasi

proses mereka untuk memiliki tertinggi Efisiensi, bersama dengan dampak minimal

lingkungan. Proses sistem pengukuran analitis telah memainkan peran kunci dalam

memantau atribut ini bahan produksi. Evolusi dalam proses analisis Metodologi biasanya

telah ditandai dengan mengambil teknik laboratorium multifungsi untuk mengeras, unit

tunggal tujuan analyzer. Kebutuhan untuk mendapatkan lebih banyak informasi seputar

proses manufaktur seluruh adalah menantang paradigma ini.

Proses Kimia Analitik (PAC)PAC adalah cabang Kimia Analitik didedikasikan untuk memperoleh real time kuantitatif dan

kualitatif informasi tentang proses kimia. untuk memantau dan mengontrol proses

PAC ... (1)

• Proses Kimia Analitik (PAC) adalah aplikasi ilmu analitis untuk monitoring dan kontrol

industri proses kimia.

• Informasi ini dapat digunakan untuk kontrol dan mengoptimalkan kinerja proses kimia

dalam hal kapasitas, kualitas, biaya, konsistensi dan pengurangan limbah.

• PAC mencakup kombinasi kimia analitik, proses rekayasa, proses kimia, dan data

multivariat analisis. Ini merupakan bidang multidisiplin yang bekerja terbaik ketika didukung

oleh tim lintas-fungsional termasuk anggota dari manufaktur, kimia analitik, dan tanaman

pemeliharaan.

PAC ... (2)

• PAC tidak baru. Ini telah diterapkan dalam minyak bumi dan industri petrokimia sejak

tahun 1950 tetapi saat akan melalui reinkarnasi dan merupakan cepat berkembang lapangan

di semua bidang kimia produksi - minyak bumi, bahan kimia, komoditas

bahan kimia, petrokimia, bioteknologi, makanan, farmasi, dll didorong oleh teknologi

kemajuan dalam kimia analitik bersama-sama dengan perubahan kebutuhan dalam industri

kimia.

• tekanan bisnis hari ini mengharuskan produsen untuk mengoptimalkan ketersediaan dan

kinerja proses sistem untuk tetap kompetitif. Mendapatkan kualitas yang lebih tinggi produk

keluar pintu manufaktur telah memaksa banyak untuk memikirkan kembali proses sistem

pengukuran. perangkat yang memperoleh informasi analisis dari proses aliran yang

menjadi lebih kecil dan lebih kasar, sambil memberikan konektivitas yang lebih baik untuk

informasi tanaman dan kontrol sistem. Kemajuan teknologi sensor, sensor proses

desain interface dan hardware pengolahan data memungkinkan proses kimia analitik untuk

menjadi cerdas, lebih cepat, dan lebih kuat.

PAC

• Secara tradisional, insinyur kimia telah mengandalkan terutama pada tekanan, suhu, dan

sensor aliran untuk memantau dan kontrol proses mereka.

• Baru-baru ini, telah ada peningkatan upaya untuk membuat instrumen laboratorium "proses

mengeras" dan bergerak dari "offline" untuk "At-line" analisis.

• Selain itu, telah ada permintaan untuk pengembangan sensor baru untuk memungkinkan

untuk benar "on-line" analisis dan kontrol (dan juga pengembangan sensor non invasif untuk

beberapam aplikasi proses problematis).

• Proses Kimia Analitik berusaha untuk membuat sensor baru dan instrumen analitis yang

dapat digunakan sebagai bagian integral dari luas berbagai proses kimia untuk proses

monitoring dan kontrol.

PAC ... (6)

• Pindah dari pendekatan analisis tradisional untuk pendekatan PAC tidak

mudah, bukan hanya tidak memerlukan perkembangan teknis yang signifikan namun

hal itu juga memerlukan 'budaya' perubahan.

• Perubahan ini perlu dirangkul tidak hanya oleh analis

masyarakat, tetapi juga oleh manufaktur, R & D dan rekayasa, dll

Proses perubahan ini membutuhkan 'juara' atau lebih baik lagi sejumlah

juara baik di tingkat manajerial dan teknis agar

sukses.

• Penggunaan PAC memungkinkan seseorang untuk mendapatkan pemahaman yang lebih

dalam

proses. Hal ini pada gilirannya dapat menyebabkan produk yang lebih konsisten, mengurangi

limbah, peningkatan efisiensi manufaktur, peningkatan secara keseluruhan di

penggunaan sumber daya, keamanan membaik, dan mengurangi biaya yang dapat

diterapkan dari masing-masing.

Perbedaan utama antara pendekatan tradisional dan PAC

(A) pendekatan tradisional untuk kontrol proses. Analisis mempekerjakan staf teknis,

peralatan berteknologi tinggi dan biasanya membutuhkan waktu beberapa jam

(B) Pendekatan proses analisis kimia untuk proses kontrol. Analisis adalah baik otomatis atau

mempekerjakan staf non-teknis, menggunakan peralatan kasar dan dapat diandalkan dan

mengambil detik atau menit. kontrol yang lebih baik adalah tujuan utama karena akan

meningkatkan kualitas produk, mengakibatkan kurang limbah, meningkatkan keselamatan

operasi, dan dengan demikian meningkatkan profitabilitas keputusan

Terminologi

• Analisis Off-line: ini melibatkan pengguna penghapusan sampel, transportasi ke

instrumen pengukuran yang terletak di laboratorium pusat khusus menggunakan sangat

staf teknis yang berkualitas. Hal ini ditandai oleh frekuensi sampel yang relatif rendah,

kompleks persiapan sampel, fleksibel dan kompleks analisis. Keuntungan dari pendekatan ini

timbul dari perekonomian berbagi mahal instrumen dan staf ahli.

Terminologi ... (2)

• On-line analisis: Kami menggunakan definisi ini untuk menjelaskan semua contoh

sepenuhnya otomatis sistem analyzer. penulis lain memilikidibagi ini lebih lanjut ke on-line,

in-line dan analisis non-invasif tapi kami akan mempertimbangkan semua ini sebagai satu

kelompok.

In-line - Tidak ada pengambilan sampel; analyzer

     probe dimasukkan ke

     reaktor atau pipa

Non-invasif - Tidak ada pengambilan sampel; tidak langsung

     kontak yang diperlukan antara

     Proses minuman keras dan

     analyzer

Apa perbedaan antara In-line, On-line, At-line dan Analisis Offline.

• Ketika datang untuk melakukan pengujian rutin sampel proses ada 4 pilihan dasar

instrumentasi, Inline, On-line, At-line dan Off-line (laboratorium). Silahkan mencari

menyusul deskripsi singkat dari masing-masing dan meja meringkas perbedaan-perbedaan

ini.

Metode analitis

• at-line: Pengukuran mana sampel dihapus, terisolasi dari, dan dianalisis di dekat aliran

proses, (pengujian cepat dekat proses).

• on-line: Pengukuran mana sampel dialihkan dari proses manufaktur, dan dapat

dikembalikan ke aliran proses (penyelidikan jumlah parsial secara kontinyu sampel dan

dianalisis)

• in-line: Pengukuran mana sampel tidak dihapus dari aliran proses dan dapat invasif atau

invasif (investigasi _ aliran produksi -tanpa pengambilan sampel)

• Off-line - lab jarak jauh, sistem saat ini (penyelidikan sampel kontinyu sampel dan

dianalisis tanpa -automatic- langsung menghubungkan ke proses).

Teknologi dan instrumentasi

• Semua teknik laboratorium dapat diterapkan untuk memproses analisis

• Satu-satunya batasan adalah biaya dan waktu yang terlibat dalam membuat teknologi yang

aman dan kuat.

• PAC memiliki asal-usul dalam Petrokimia dan Industri minyak bumi dengan skala besar

terus menerus proses di mana tekanan yang ekstrim pada unit biaya produksi yang

dibutuhkan pengembangan on analisa line untuk kontrol dan umpan balik.

• Hal ini menyebabkan pengembangan properti fisik analisa dan implementasi gas secara

online kromatografi dan spektrofotometri massa.

Kegiatan yang diperlukan untuk keberhasilan suatu solusi analisis proses

• Kegiatan yang diperlukan untuk keberhasilan suatu proses analisis

• Proses kimia analitik telah dilakukan di industri petrokimia selama beberapa dekade.

Beberapa alat univariat awal seperti pH meter, sensor oksigen,

• Seiring dengan ini, ada lebih banyak alat yang tersedia termasuk on-line kromatografi,

spektroskopi (NIR, pertengahan inframerah, massa spektroskopi, nuklir magnetik resonansi

spektroskopi, dan lain-lain), pengukuran viskositas, dan X analisis dan aliran ray meter yang

masih digunakan sampai sekarang.

• Tabungan pada pelaksanaan analisis real-time dapat datang dari penggunaan yang lebih

baik dari bahan baku, energi lebih sedikit konsumsi, throughput yang lebih tinggi atau

kombinasi dari atas.

teknologi fundamental Proses

Kimia Analitik (PAC). Memahami mengapa Strategi laboratorium terpusat masih sekitar,

salah satu harus memahami bahwa proses Strategi analitis dengan tidak berarti dapat

dianggap sepele. Beberapa strategi utama harus dikuasai untuk membuat strategi bekerja

dengan baik.

Proses analisis atau proses yang modern alat kimia analitik• Proses kimia analitik sebagai suatu disiplin telah berkembang secara signifikan selama

beberapa dekade terakhir, disebabkan oleh meningkatkan apresiasi nilai mengumpulkan

Data proses selama produksi.

• Dari pengukuran proses yang sederhana seperti pH, suhu, dan tekanan, alat-alat modern

yang mengukur komposisi kimia dan fisik atribut memiliki berevolusi.

• Alat-alat analisis proses yang modern menyediakan non destruktif pengukuran yang

mengandung informasi yang berkaitan dengan baik fisik dan kimia atribut dari bahan yang

diproses. Proses analisis atau proses yang modern alat kimia analitik

• Pengukuran ini dapat dilakukan berikut ini cara:

• off-line di laboratorium

• in-line di area produksi, selama produksi dekat dengan proses manufaktur

• on-line di mana sistem pengukuran terhubung ke Proses melalui aliran sampel dialihkan;

sampel mungkin kembali ke aliran proses setelah pengukuran

• in-line di mana aliran proses dapat terganggu (misalnya, penyelidikan penyisipan), dan

pengukuran dilakukan secara real time

• noninvasif, ketika sensor tidak bersentuhan dengan bahan (misalnya, Raman spektroskopi

melalui jendela) di prosesor, aliran proses tidak terganggu Profil dari Proses Analytical

Scientist

EVOLUSI PAC PAT

sistem pengukuran proses telah berevolusi dari paket berurutan ke fungsi saling bergantung.

Dalam kasus yang pertama, fungsi yang masukan ke langkah berikutnya dalam prosedur

pengukuran; dalam kasus terakhir, fungsi bekerja sama untuk menghasilkan gambaran yang

akurat dari keadaan proses manufaktur.

Apa PAT ?

• Sebuah sistem untuk merancang, menganalisa & mengendalikan manufaktur melalui

pengukuran tepat waktu (Yaitu selama pemrosesan) kualitas kritis & kinerja atribut untuk

proses baku & di bahan & proses dengan tujuan memastikan kualitas produk akhir

PAT

• teknologi analitis Proses (PAT) dapat didefinisikan sebagai "sebuah sistem untuk

merancang, menganalisis,\ dan mengendalikan manufaktur melalui tepat waktu engukuran

(yaitu, selama pemrosesan) dari kualitas dan kinerja kritis atribut baku dan dalam proses

bahan dan proses, dengan tujuan memastikan produk akhir kualitas".

PAT

• Istilah Proses Analitis Teknologi (PAT) diperkenalkan oleh AS FDA sebagai inisiatif untuk

membawa pemahaman ditingkatkan farmasi proses manufaktur untuk meningkatkan kualitas

produkmereka.

• FDA menggunakan ungkapan "untuk membangun kualitas ke dalam farmasi proses

manufaktur ", demikian menyiratkan bahwa kualitas produk yang tinggi idealnya harus

dibuat sudah pada tahap desain manufaktur Proses bertentangan dengan proses tradisional

yang sering hasil dari empiris atau aturan-of-thumb desain.

• Selain itu, mereka juga menekankan pada kebutuhan untuk meningkatkan on-line

monitoring dan kontrol metode untuk menjaga kualitas produk yang tinggi selama operasi

manufaktur dan kontrol. Dalam industri biofarmasi prinsip PAT diadopsi dengan lebih hati-

hati karena fakta bahwa biofarmasi dan sistem produksi mereka sangat kompleks dan sangat

penting.

Apa tujuan dari PAT?• Membangun kualitas ke dalam produk

• Untuk meningkatkan pemahaman dan

mengontrol proses manufaktur

• Tujuannya adalah untuk mengurangi

variasi dalam proses kami

• Untuk meningkatkan keselamatan proses

Jenis Implementasi PAT

• fase awal - Optimasi Proses

• Skala-up fase - Data Membandingkan

• Sementara proses - mendapatkan proses

Info & proses pemahaman

• Proses Permanent - Proses Aktual

monitoring & control

Mengapa Analisis PAT lebih baik dari

Lab. Analisis

• Pengendalian lingkungan-

• speed

• kesalahan-Operator

• Keamanan-

• integritas Sampel

Keuntungan

• Pengurangan produksi siklus waktu-

• Mencegah pengolahan & rejection-

• Meningkatkan-otomatisasi

• Meningkatkan keselamatan-Operator

• Mengurangi kesalahan-manusia

• Meningkatkan penggunaan energi &

bahan & meningkatkan-kapasitas

• proses-berkelanjutan

• Mengontrol variability-

• Perbaikan terus-menerus & manajemen-

pengetahuan

kekurangan

• Membutuhkan upaya selama desain-

• Implementasi & pemeliharaan tahap

adalah tinggi

• Membutuhkan khusus, keahlian

PribadiNya-

• Costly-