La FTIR in situ se ha convertido en una de las herramientas de tecnología analítica de procesos (PAT) más poderosas para el monitoreo de reacciones en tiempo real, la comprensión mecanística, la optimización de procesos y el control automatizado de procesos. A diferencia del muestreo y análisis fuera de línea, que solo proporcionan instantáneas discretas de una reacción en puntos de tiempo predeterminados, la FTIR in situ captura continuamente datos espectrales a medida que evoluciona la química. Este enfoque resuelto en el tiempo permite observar directamente el consumo de reactivos, la formación de intermediarios, el crecimiento de productos, la cinética de reacción, los periodos de inducción y las especies transitorias que a menudo son difíciles o imposibles de detectar con métodos analíticos tradicionales.
Los sistemas FTIR en tiempo real, como ReactIR, monitorean la química directamente dentro de reactores por lotes mediante sondas ATR de fibra óptica insertadas o dentro de sistemas de flujo continuo mediante células de flujo en línea. Los sensores basados en ATR están diseñados para operar en una amplia gama de condiciones de reacción, incluidas amplias rangos de temperatura, presión y pH, y pueden resistir disolventes y reactivos agresivos. Como resultado, la FTIR in situ se aplica ampliamente a reacciones catalíticas, polimerizaciones, cristalizaciones, estudios de optimización de reacciones y procesos de fabricación continua.
La adquisición continua de espectros de infrarrojo medio proporciona abundante información cinética y mecanística que respalda el desarrollo y la ampliación de escala de reacciones. Los experimentos ricos en datos (DRE) generados mediante mediciones FTIR en tiempo real aceleran los estudios de diseño de experimentos (DoE), el modelado cinético y el análisis estadístico al reducir la dependencia del muestreo fuera de línea y la preparación muestra, que consumen mucho tiempo. En lugar de realizar muchos experimentos para comprender las dependencias de la reacción, un conjunto menor de estudios bien diseñados a menudo puede proporcionar la información necesaria para identificar los factores que impulsan la reacción, determinar parámetros cinéticos y establecer parámetros críticos del proceso (CPPs).
Los métodos quimiométricos avanzados pueden además deconvolucionar bandas espectrales superpuestas, extraer perfiles de concentración de componentes y generar modelos multivariantes robustos adecuados para la fabricación por lotes, semilotes y continua. Cuando se integra con reactores automatizados o plataformas de flujo, la FTIR funciona como un sensor de proceso en vivo, lo que permite el control adaptativo del proceso, el modelado predictivo, el perfeccionamiento de recetas y la operación autónoma en lazo cerrado. Al transformar las reacciones en fuentes continuas de datos cinéticos y mecanísticos, la FTIR in situ permite un desarrollo de procesos más eficiente y basado en datos, así como flujos de trabajo de optimización acelerados.
