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案例分享:近红外光谱给工业用户带来的利益和挑战——记瑞士万通近红外产品在工业领域的推广历程

仪器信息网 2019/09/26 15:57:16 点击 1010 次
默克工艺
[导读] 由于近红外仪器大多数是用在实验室和生产车间,对于使用人员的稳定和素质都有一定的要求。客户使用近红外的初期,在建模经验、模型更新与评估上没有丰富的经验,需要厂家陪伴客户走好第一段路。

  瑞士万通公司创建于1943年,由工程师Bertold Suhner先生亲手创建,迄今以有76年的光辉历史。说起瑞士万通公司,在众多化学家和客户心中他的代表产品是自动电位滴定仪,离子色谱仪,卡尔费休水分仪以及电化学工作站。然而从2013年,瑞士万通公司开始大力发展光谱分析技术,现在已经拥有Metrohm NIRSystems,Metrohm Raman两条光谱产品线,在分子光谱分析领域不断拓展我们的疆界。最终目的是为客户提供更好的产品和服务。

  说起近红外,必须要从“近红外之父”Dr. Karl H Norris 讲起,是Norris先生最早将近红外用于农产品的检测工作,第一台商用的近红外光谱仪产品NIRSystems 6500的软件就是由他亲自编写的,而该系列产品就是今日瑞士万通近红外产品线的前身。专注于农产品化学分析领域的丹麦FOSS公司在上世纪90年代收购了NIRSystems,并在其相关的谷物、饲料和粮油分析领域推广近红外解决方案大获成功。专注于工业分析领域的瑞士万通公司在2013年与FOSS公司达成战略合作协议,收购了NIRSystems产品线位于美国的在线仪器工厂,以Metrohm NIRSystems品牌在制药、营养保健品、化工、石化、日化、造纸、纺织、环境、工业发酵、棕榈油压榨以及相关的科研机构和大学推广近红外产品。

  笔者从2014年9月入职瑞士万通光谱产品线,亲眼见证了近红外产品线的起步和发展历程,并感受到公司全心全意为客户服务的精神。下面从瑞士万通近红外众多客户中举几个例子,来谈谈近红外为众多用户带来的利益以及工作中面临的挑战。

  案例1

  位于山东境内的某大型化工集团是我国最大的聚氨酯产品研发和生产企业,位列全球化工企业前50强。该集团公司从部门领导到基层员工对于新技术和知识的学习都非常积极,2014年瑞士万通刚刚开始推出近红外产品时就采购了第一台NIRS XDS RLA型近红外液体分析仪,我公司也派出专业的技术人员对该部门员工进行了培训和建模支持工作,协助其建立了羟值的分析模型,用于其产品品质的快速监测。由于瑞士万通公司的高标准服务,以及近红外技术的良好表现,该集团公司陆续在其浙江、广东等地的分公司和各事业部配备了我们的近红外产品。2016年12月瑞士万通被评为最具潜力供应商。截至今年该集团在国内的分公司已经有12台XDS系列的近红外光谱仪投入使用。特别是在2018年收购匈牙利最大的MDI供应商BC公司后直接为其实验室配备了同一型号的近红外仪器。

  案例2

  同样的行业,浙江省另一个聚氨酯龙头企业集团,于多年前就采购了傅立叶变换近红外光谱仪,但是由于仪器性能的限制和供应商技术支持不到位,客户仅能做简单的羟值检测,他们自己建立的酸值模型一直不稳定,无法用于实际样品的分析,让客户头痛不已。在了解到客户的需求后,我们推荐了NIRS XDS RLA型近红外液体分析仪,并协助客户在我们的近红外光谱仪上开发了酸值的模型,客户惊喜的发现使用瑞士万通的近红外光谱仪,其产品的酸值最低点在0.08 mg·KOH/g时能仍够准确的预测。从此客户将其酸酯、羟值和水分等指标的模型完全转移到这台近红外光谱仪上使用,大大提高了其实验室的分析效率,并在一年后安装了四通道的Metrohm NIRS XDS Process在线近红外光谱仪。通过将光纤探头插入反应釜中,实时监控反应过程,了解反应釜内羟值和酸值的连续变化,及时判断反应过程的终点。现在这套在线系统已经稳定运行了两年。客户自己算过一笔账,他们生产都是按釜进行。在没有安装近红外仪器时,一釜料投入后需要在反应期间取至少10次样品进行离线化验,主要的检测指标是酸值和羟值,两项化验检测成本合计约为50元,那么一釜化验费用就需要500元。客户一天生产量最少为5釜,也就是说一天的化验成本就是2500元。化验室一共有10个员工,每天分两班工作,人工费用摊到每天就需要1700元左右,合计实验室一天的成本为4200元。由于公司产量的不断提升,实验室的工作量还在增加,工厂原计划再增加两个员工。但是在购置了近红外分析仪后情况发生了变化。首先实验室的分析效率提高了,由于近红外检测速度很快,平常两个指标一个小时的工作量缩短到1分钟。在现有产量的情况下每班次的检测人员数量由5人可以减少到3人,人工成本得到了降低。同时样品的分析成本由50元变为了几角钱(光谱仪的耗材仅有光源一项,瑞士万通的近红外光谱不需要使用激光器和分子筛)因此使用近红外后分析成本基本可以忽略,经客户测算,投资一台瑞士万通近红外设备,三个月就收回了成本。这里还没有考虑使用近红外后客户试剂、实验室废物处理大量减少,这也是一笔可观的收益。

  案例3

  由台湾某化工集团在江苏投资建设的聚乙烯醇工厂成立于2002年。其主要产品PVA的制取方法是把聚醋酸乙烯溶于甲醇溶液,用少量烧碱(NaOH)作为接触剂通过醇解反应制成。在醇解过程中,聚醋酸乙烯中醋酸根(-OOCCH3)被羟基(OH)取代的程度称为醇解度。PVA按大分子中的醋酸基被羟基取代的程度不同可以分为完全醇解级和部分醇解级两大类。使用传统的滴定方法分析醇解度需要测定挥发分、醋酸钠以及残存醋酸根的质量分数,从而间接求出醇解度。一系列指标测完至少需要一个小时以上的时间,根本无法满足公司大批量样品检测和质量控制的需要。而且羟基的取代程度在近红外谱区有极好的响应,因此用近红外来代替滴定方法,是一个极佳的选择。该公司质检部门有一台从台湾调来的XDS旧仪器,已经在公司服役了10年。随着产能的增加公司又为该部门配备一台新的仪器。于是我们有幸看到了新旧两台NIRSystems近红外光谱仪同台使用的画面(见图1)。客户仅仅将模型从旧的电脑上拷贝过来,并简单了做了一下模型转移和校验,新的仪器立刻投入了使用。

图1.jpg

图1

  笔者从2008年开始做近红外方面的相关工作,走访过上百家近红外企业用户,这些企业都有一个共同点,就是对新技术、新方法的使用和开发非常的感兴趣,愿意投入资金、人员和精力用好近红外。目前,就近红外的使用水平来看最好的还是饲料行业,这个行业中很多企业已经形成了大规模近红外组网,集中管理数据,远程联控的先进管理方式,将化验、建模、模型校验等有难度的工作交给经验丰富的技术人员来做,形成了良好的管理模式。而化工行业还处在单机作战,分厂各自为政的运行模式,公司集团内部各部门的近红外仪器无法联网使用,数据也无法共享。而且个别近红外厂家为了销售业绩以低价冲标,客户仪器安装后就不再过问客户的使用情况,导致客户购买近红外很长时间无法投入使用,以至于客户对红外技术产生了负面印象,影响了该技术在公司的推广。

  在近红外技术推广过程中最大挑战并不是销售的竞争和客户对近红外技术的接受度,而是能不能坚持为客户提供实实在在的提供售后服务工作。由于近红外仪器大多数是用在实验室和生产车间,对于使用人员的稳定和素质都有一定的要求。客户使用近红外的初期,在建模经验、模型更新与评估上没有丰富的经验,需要厂家陪伴客户走好第一段路,这是大多仪器厂家难以做到的。

  为了消除客户对近红外的陌生感,瑞士万通开发了大量的初始模型,可以让客户在DEMO阶段就感受到近红外的效率。

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  瑞士万通中国有限公司在全国有5个办事处,分别位于北京、上海、成都、广州和香港,另有10多个二级办事处,全都配备了技术支持人员为客户提供24小时的响应服务,因此我们有信心满足用户的技术支持需要。同时,近红外仪器的配套软件也在不断的更新迭代中,瑞士万通公司提供的Vision Air软件具有中文版和模块化的操作界面,可以清晰方便的让用户选择产品并分析(见图2)。

图2.jpg

图2

  对于有多台仪器需要集中管理的客户,Vision Air sever版软件支持多台仪器组网,远程管理控制和模型分发功能(示意图见图3)。

图3.jpg

图3

  随着中国经济转型升级,工业领域对分析技术的环保、高效等方面的要求越来越高,近红外和拉曼此类无损、绿色的光谱分析技术必定会成为客户的优选方案。而瑞士万通公司也将以瑞士一贯的严谨、专业和优质服务为广大中国客户提供可靠的仪器和技术保证。我们也热忱的欢迎国内企业和科研机构与我们合作开发近红外标准和分析解决方案,为近红外技术在中国的推广做出一份贡献。

  (王睿 瑞士万通中国有限公司光谱产品经理)


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