Calibration model transfer of caffeine on the NIRS XDS Rapid Content Analyzer

Význam tématu

Analýza pomocí blízké infračervené spektroskopie (NIR) je klíčová pro rychlé a neinvazivní stanovení obsahu látek v pevných směsích. Možnost přenosu kalibračních modelů mezi analyzátory usnadňuje implementaci metody v laboratořích i výrobních provozech, šetří čas i náklady na opakovanou kalibraci.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované aplikace bylo ukázat přenositelnost kalibračního modelu pro stanovení obsahu kofeinu ve směsi s mikrokrystalickou celulózou mezi čtyřmi přístroji NIRS XDS Rapid Content Analyzer (RCA) bez nutnosti adaptace modelu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro získání dat byla použita blízká infračervená spektrometrie v odrazovém módu. Metoda zahrnovala:

• Přístroje: čtyři jednotky NIRS XDS Rapid Content Analyzer
• Vzorky: 20 směsí kofeinu (0,493–9,925 %) a mikrokrystalické celulózy, analyzované v křemenných kelímcích
• Předzpracování signálu: druhá derivace spektra pro korekci posunu, zvýraznění signálů a vyhlazení
• Kalibrace: jednoduchá lineární regrese (MLR) na absorpci při 1670 nm

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační model vyvinutý na přístroji „A“ dosáhl koeficientu determinace R2 = 0,997 a standardní chyby kalibrace (SEC) 0,17 %. Při predikci na ostatních jednotkách („B“, „C“, „D“) se standardní chyby predikce (SEP) pohybovaly mezi 0,16 % a 0,17 %.
Po výměně lampy na zařízení „D“ nebyly zaznamenány významné změny SEP ani bias či chyby sklonu.

Přínosy a praktické využití metody

Mimořádná stabilita a přesnost NIRS XDS RCA umožňuje:

• Rychlý přenos kalibrace mezi zařízeními bez opětovného měření standardů
• Zkrácení doby nasazení metody v různých laboratořích
• Nižší náklady na údržbu a validaci spektrometrů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření přenosu kalibrací na složitější vícesložkové matice, kombinování NIR s pokročilým strojovým učením a integrace do on-line monitoringu výrobních procesů.

Závěr

Studie prokázala, že jednoduchý MLR model pro stanovení kofeinu je plně přenositelný mezi jednotkami NIRS XDS RCA bez obětování přesnosti. Metoda šetří čas i zdroje při implementaci NIR spektroskopie ve více měřicích stanicích.