De voordelen van analyse direct aan de productielijn

De noodzaak voor analyseren aan de productielijn in plaats van in het lab ligt in de besparing op energie, kosten en materialen. Snelle en robuuste instrumenten voor FT-NIR, diode-array-NIR, NMR, thermische en natchemische technieken checken de kwaliteit online. Maatwerk is hier het toverwoord, en daarmee de expertise van de leverancier om applicatiegericht te denken.

Hans van Eerden | Fotografie: Marco Vellinga

Werken met dit soort veelal non-destructieve technieken vraagt om klantspecifieke aanpassingen en uitgebreide applicatiesupport. Daaronder valt het maken van modellen die spectra vertalen naar analysewaarden, ofwel het maken van de vertaalslag van een vingerafdruk naar een getal. “We hebben veel databases opgebouwd, met analyses van duizenden monsters, waaronder alle mogelijke zuivelproducten, compost en vetten en oliën”, verklaart directeur en application manager Jody Hoefs van Anaspec Solutions. “Daarmee kunnen we het model voor een specifieke analyse trainen. Klanten hebben daar meestal geen tijd voor en ook steeds minder ervaring mee. Vroeger leverden wij spectrometers, nu verkopen we oplossingen in de vorm van complete analyzers.”

Nauwkeurig en weinig onderhoud

De geleverde instrumenten zijn nauwkeurig, stelt Hoefs, omdat bijvoorbeeld de FT-NIR met een Michelson-interferometer werkt. Een solid-state-laser met levensduur meer dan twintig jaar bepaalt nauwkeurig de golflengte, vertelt hij. “Bovendien zijn er geen bewegende onderdelen, zoals de ‘slit’ bij een dispersieve techniek, en gaat de NIR-module circa tien jaar mee, waardoor er geen jaarlijks preventief onderhoud nodig is. Dat bespaart aanzienlijk op servicekosten en geeft meer bedrijfszekerheid.”

Snel meten en reageren

In sectoren als chemie, farma en food is, naast nauwkeurigheid, ook snelheid van meting belangrijk om snel te kunnen reageren als productparameters in het proces veranderen. Daarom wordt analyse steeds meer aan of in de productielijn (‘at line’ of inline) uitgevoerd, dankzij de introductie van robuuste inline-instrumentuitvoeringen. Een meetprobe hangt bijvoorbeeld in of boven de lijn, meetsignalen gaan via fibers naar een spectrometer en vandaar naar een computer en uiteindelijk via de netwerkbus naar een controlekamer. Soms is er een HMI aan de lijn als een operator ter plekke moet kunnen ingrijpen.

Gebruiksvriendelijkheid

Buiten de nauwkeurigheid is gebruiksvriendelijkheid belangrijk. Zo zijn er handheld uitvoeringen voor flexibele inzet in de fabriek of daarbuiten, bijvoorbeeld in het veld. Denk aan analyse van biomassa zoals gras of slib, of van uiteenlopende soorten plastic bij inzameling en recycling. Voor de voedings- en zuivelindustrie zijn er instrumenten met speciaal ontwikkelde accessoires voor het analyseren op verschillende soorten monstermatrices. Voorbeelden zijn een onder een hoek roterende pot voor heterogene monsters of specifieke accessoires voor de bemonstering van melk, melkpoeder en kaas die in seconden zijn uit te wisselen;

Kostenbesparing en kwaliteitsbewaking

Real-time monitoring is voorlopig additioneel voor kwaliteitsbewaking, het lab blijft nog onmisbaar om analyseresultaten steekproefsgewijs te bevestigen. Kostenbesparing op grondstoffen en energie is veruit de belangrijkste drijfveer voor analyse aan de lijn, aldus Hoefs, en niet zozeer bezuiniging op labpersoneel. Het maakt het bijvoorbeeld aantrekkelijk om goedkopere grondstoffen toe te passen binnen de kwaliteitsspecificaties of biedt mogelijkheden het proces sneller te stoppen, als gewenste parameterwaardes zijn bereikt, zoals bij drogen om een bepaald vochtgehalte te realiseren. “Dan kun je energie besparen.” Of het toevoegen van water in plaats van vet bij de boterproductie. “Een ton vet is tegenwoordig ongeveer 6.000 keer zo duur als een kuub water. Als je kunt voorkomen dat het vetgehalte te hoog wordt, bespaar je kosten.”

Laat u bijpraten over inline en at-line analyses

Wie meer over deze technieken en de toepassingen te weten wil komen, bezoekt Anaspec Solutions tijdens Laborama Expo 2023, waar de leverancier zijn portfolio presenteert voor inline en lab. Bij de oprichting in 2004 was de expertise vooral gestoeld op toepassingen van FT-NIR van ABB, nu bijna 20 jaar later is die verbreed naar merken zoals Zeiss, Q-Interline, Magritek, Specfit, Linseis en Behr. Inmiddels is er praktijkkennis in huis over analysetechnieken als NIR, thermische analyses, NMR en natchemische technieken, met NIR als hoofdspecialisme.

dit voorkomt dat het complete instrument in meervoud nodig is. Bijkomend voordeel is dat bij de melkanalyse disposable monsterhouders kunnen worden gebruikt, wat vervuiling van doorstroomcellen voorkomt, zonder de noodzaak van reiniging en herkalibratie.

Veilig meten op afstand

Beperking van FT-NIR aan de lijn is dat meting binnen een centimeter direct op het product, bijvoorbeeld achter een venster, moet plaatsvinden. Soms is dat niet mogelijk, zoals bij friet- of chipsproductie, en dan kan de probe bij ‘close contact’ kapotgaan of versmeren. Dan is diode-array-NIR een veilig alternatief, met een bereik van zo’n 60 centimeter. In één keer valt dan via een prisma of grating “een regenboog aan golflengtes” op een rij detectoren, zoals Hoefs het omschrijft. “Dat maakt de meting heel snel, tot 500 scans per seconde.”

Toegevoegde waarde bieden voor de laboratoriumbranche en de bedrijven die voor innovatie gaan, stelt Diko Strietman, Vice President van Baker performed by CleanAir. ‘We willen niet alleen een veilige werkplek maar ook de ultieme habitat voor onderzoek creëren.’

‘The next chapter is about to begin...’ Deze tekst stond al weken op de websites van de drie firma’s. De spanning is er nu af. Tijdens de WoTS werd de sluier gelicht. Een nieuwe branding met een nieuwe huisstijl moeten CleanAir by Baker, Baker Ruskinn en moederbedrijf Bakerco in de VS als één onderneming positioneren. “In onze R&D werken we al langer samen met onze Amerikaanse collega's”, vertelt Diko Strietman. “De Amerikanen kunnen snel schakelen, hebben een jarenlange expertise opgebouwd en zijn zeer creatief. Samen met onze Europese productiemethoden is dat een garantie voor hoge kwaliteit. Met de bundeling van beide culturen kunnen we innovatie een verdere impuls geven.”

Microbiologische veiligheidswerkbanken

Op Strietmans visitekaartje staat ‘Vice President & Commercial Director’. Daarnaast is hij mede verantwoordelijk voor het management van de twee Europese fabrieken in Utrecht en Bridgend in Groot-Brittannië. Vanaf 2023 staat er voortaan ‘Baker performed by CleanAir en ‘...by Ruskinn’ op de huisstijl van beide

HEPA-filter

Strietman laat binnenin een manshoge flowkast in aanbouw de kern van de technologie van het bedrijf zien. Het volledige plafond van de kast is voorzien van HEPA-filters (High Efficiency Particulate Air-filter), de luchtzuiveringstechniek met gevouwen glasvezeldoeken met koolstof binnenin, die al in de jaren vijftig van de vorige eeuw werd toegepast door oprichter Art Baker. Doel was een steriele ruimte te bouwen voor de gyroscoop in de eerste raketten van de ontluikende Amerikaanse ruimtevaart. De HEPA-filters zuiveren de luchtstroom in een neerwaartse richting. Zeventig procent van de gefilterde lucht wordt binnen de constructie gerecirculeerd, de rest naar buiten afgevoerd. “Het werkstation is van binnen volledig steriel. Bacteriën en virussen worden tot op een half ppm afgevangen”, legt Strietman uit. In de testruimte in de volgende hal staat een veiligheidswerkbank waarin in de achterwand een beeldscherm is verwerkt. De medewerker kan zo de receptuur van het medicijn direct vol- firma’s. Hij geeft een rondleiding door de fabriek in Utrecht, waar internationaal gecertificeerde microbiologische veiligheidswerkbanken en laminaire flowkasten worden geproduceerd. De bedrijfsvloer staat vol met verschillende typen werkbanken. Een groot aantal is ingepakt in plastic en gereed om naar de klant af te reizen.

Tijdens de coronacrisis ervoer het bedrijf zijn maatschappelijke meerwaarde. Alle medewerkers draaiden overuren om ziekenhuizen te voorzien van microbiologische veiligheidswerkbanken voor onderzoek naar het virus en het testen van materialen van patiënten. Normaliter geldt een levertijd van enkele weken voor de in eigen land geproduceerde werkbanken, maar in die hectische eerste maanden werden ze speciaal op voorraad gebouwd om binnen een dag ter plaatse inzetbaar te zijn. “De drive die we toen gekregen hebben, heeft ons niet meer verlaten”, zegt Strietman.

we de ultieme habitat voor cel- en weefselkweekonderzoek nabootsen

gen, en hoeft niet telkens opzij of naar een beeldscherm achter hem te kijken. In een ander deel van de fabriek wordt gewerkt aan een metersbrede veiligheidswerkbank voor een klant in de farmaceutische industrie, bedoeld voor het huisvesten van productierobots. “We werken samen met robotfabrikanten om aan de strenge GMP-normen van de farmaceutische industrie te voldoen. Deze unit is volledig op maat gemaakt. Er is onze branche veel keus, van eenvoudige en scherp geprijsde producten tot op maat gemaakte kwaliteitsoplossingen. Wij willen ons onderscheiden met innovatieve R&D. Natuurlijk zijn ook wij een commercieel bedrijf, maar onze inzet is de wetenschap te faciliteren. Ik ben ervan overtuigd dat je zo uiteindelijk aan het langste eind trekt.”

Strategie

Om innovatie handen en voeten te geven, kiest het bedrijf er nadrukkelijk voor zelf wetenschappers in dienst te nemen. Een van hen is medisch onderzoeker dr. Krista Rantanen. De Finse is een van de drijvende krachten achter HypoxEU, een internationaal forum voor vooraanstaande en invloedrijke wetenschappers, onder wie Nobelprijswinnaar Sir Peter Ratcliffe, en jonge veelbelovende onderzoekers die elkaar treffen op bijeenkomsten rond cel- en weefselonderzoek. Van de kennis die dit oplevert, heeft Baker al de vruchten kunnen plukken bij de doorontwikkeling van zuurstof-gecontroleerde werkstations. “De wetenschap is druk met de ontwikkeling naar tailormade medicine”, licht Strietman toe. “Zoiets vergt onderzoek bij individuele patiënten, tot op celniveau. De cellen worden uit het lichaam van de patiënt gehaald. Om onderzoek te kunnen doen, is het essentieel dat de cel in hetzelfde klimaat kan voortleven. Zuurstof, CO2, temperatuur en vochtigheid zijn belangrijke parameters. We krijgen de wetenschappelijke kennis aangereikt over hoe cellen zich gedragen en zich op al deze aspecten aan kunnen passen. Met onze werkstations kunnen we de ultieme habitat voor cel- en weefselkweekonderzoek nabootsen. We vliegen deze tak van biologisch-medisch onderzoek niet alleen vanuit een commerciële insteek aan. We willen begrijpen wat er gebeurt en wat er nodig is voor het onderzoek. De wetenschappers zijn leading. Uiteindelijk komen wetenschap en technologie samen om innovatieve oplossingen voor deze vraagstukken te faciliteren.”