Moisture content and pH value in crude tall oil (CTO)

Význam tématu

Hrubý borový olej (crude tall oil, CTO) je vedlejší produkt sulfátového zpracování dřeva v papírenském průmyslu a nachází uplatnění jako biopalivo, přísada do inkoustů či emulgátor. Kvalita CTO závisí především na obsahu vody a pH, které ovlivňují technologické procesy a finální vlastnosti. Rychlé stanovení těchto parametrů zvyšuje efektivitu výroby a kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit možnost simultánního stanovení vlhkosti a pH v CTO pomocí viditelné-blízké infračervené spektroskopie (Vis-NIRS). Studie zahrnovala vývoj kvantitativních modelů na základě spektrálních dat a jejich validaci na neznámých vzorcích.

Použitá metodika a instrumentace

Bylo analyzováno 20 vzorků CTO s vlhkostí 0,7–2,5 % a pH 3,8–5,4. Spektra v transmisním módu (400–2500 nm) sbíral přístroj NIRS XDS RapidLiquid Analyzer s jednorázovými skleněnými kyvetami o tloušťce vrstvy 4 mm. Chemometrické zpracování proběhlo v softwaru Vision 4.03 s využitím PLS regrese, 2. derivace spektra a segmentace po 10 nm. Modely byly ověřovány interní cross-validací (leave-one-out) a testovány na čtyřech neznámých vzorcích.

Hlavní výsledky a diskuse

Pro vlhkost se ukázala klíčová oblast 1850–1950 nm s vysokou korelací absorpce na obsah vody. Model dosáhl R2=0,833, SEC=0,065 %, SEV=0,097 % a SEP=0,032 %.
Pro pH byla určující oblast 1475–1550 nm, kde model vykázal R2=0,839, SEC=0,209, SEV=0,340 a SEP=0,102. Výsledky potvrzují spolehlivost a přesnost Vis-NIR metody pro obě sledované veličiny.

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIRS umožňuje rychlé, bezkontaktní a bezchemikáliové stanovení vlhkosti a pH v CTO. Metoda významně zkracuje dobu analýzy ve srovnání s konvenčními postupy, podporuje plynulý monitoring suroviny i výrobních procesů a zajišťuje konzistentní kvalitu finálního produktu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším krokem může být implementace inline měření přímo v technologických linkách a rozšíření aplikace na další vedlejší produkty papírenského průmyslu. Využití pokročilých algoritmů strojového učení a integrace NIR do systému Process Analytical Technology (PAT) umožní zvýšit predikční výkon a automatizovat kontrolu kvality.

Závěr

Studie prokázala, že Vis-NIR spektroskopie v kombinaci s PLS regresí poskytuje rychlé a spolehlivé simultánní stanovení vlhkosti a pH v crude tall oil. Návrh metody představuje efektivní alternativu ke klasickým laboratorním technikám a přispívá ke zrychlení kontroly kvality v průmyslové praxi.

Použitá instrumentace

• NIRS XDS RapidLiquid Analyzer (Metrohm code 2.921.1410)
• NIRS jednorázové skleněné kyvety 4 mm (Metrohm code 6.7402.010)
• Vision 4.03 software (Metrohm code 6.6069.102)