ИкФС in situ стала одним из наиболее мощных инструментов технологии анализа процессов (PAT) для мониторинга реакций в реальном времени, понимания механизмов, оптимизации процессов и автоматизированного управления процессом. В отличие от офлайн-отбора проб и анализа, которые дают только отдельные снимки реакции в заранее заданные моменты времени, in-situ FTIR непрерывно собирает спектральные данные по мере протекания химической реакции. Такой подход с временным разрешением позволяет напрямую наблюдать расходование реагентов, образование промежуточных продуктов, рост количества продукта, кинетику реакции, периоды индукции и кратковременные частицы, которые часто трудно или невозможно обнаружить традиционными аналитическими методами.
Системы FTIR в реальном времени, такие как ReactIR, контролируют химию непосредственно внутри периодических реакторов с помощью введенных ATR-зондов на волоконно-оптической основе или в непрерывных потоковых системах через встроенные проточные ячейки. Датчики на основе ATR рассчитаны на работу в широком диапазоне условий реакции, включая широкий диапазон температур, давления и pH, и могут выдерживать агрессивные растворители и реагенты. В результате in-situ FTIR широко применяется для каталитических реакций, полимеризаций, кристаллизаций, исследований по оптимизации реакций и процессов непрерывного производства.
Непрерывный сбор спектров в среднем ИК-диапазоне предоставляет богатую кинетическую и механистическую информацию, которая поддерживает разработку реакции и масштабирование. Эксперименты с высокой информационной насыщенностью (DRE), полученные в ходе измерений FTIR в реальном времени, ускоряют исследования моделирования экспериментов (DoE), кинетическое моделирование и статистический анализ за счет снижения зависимости от трудоемкого офлайн-отбора проб и пробоподготовки. Вместо проведения множества экспериментов для понимания зависимостей реакции часто достаточно меньшего числа хорошо спланированных исследований, чтобы получить информацию, необходимую для выявления факторов, определяющих ход реакции, определения кинетических параметров и установления критических параметров процесса (CPPs).
Продвинутые хемометрические методы могут дополнительно разъединять перекрывающиеся спектральные полосы, извлекать профили концентраций компонентов и создавать надежные многомерные модели, пригодные для периодического, полупериодического и непрерывного производства. При интеграции с автоматизированными реакторами или потоковыми платформами FTIR функционирует как живой датчик процесса, обеспечивая адаптивное управление процессом, прогнозное моделирование, уточнение рецептуры и автономную работу с замкнутым контуром. Превращая реакции в непрерывные источники кинетических и механистических данных, in-situ FTIR обеспечивает более эффективную, основанную на данных разработку процессов и ускоренные рабочие процессы оптимизации.
