TY - CONF A1 - Meyer, Klas T1 - Benchtop NMR-Spektroskopie im industriellen Produktionsumfeld: Herausforderungen auf dem Weg zur Online-Prozessintegration N2 - Benchtop-NMR Spektrometer erobern erfolgreich seit Jahren die Labore und haben sich als ein vielseitiges analytisches Werkzeug etabliert. Zunächst stark fokussiert auf den Forschungs-bereich, sind sie heute zunehmend auch nahe der Produktion auf dem Vormarsch. Die Zielstellung ist nur selten der Ersatz von klassischer „Hochfeld“-NMR-Spektroskopie. Vielmehr erschließen die kompakten Geräte oftmals neue Anwendungsfelder, beispielsweise in der Online-Reaktionsverfolgung im Labor oder der schnellen at-line Qualitätskontrolle in der chemischen Produktion. Hier kommen die Vorteile der geringeren Anschaffungs- und Betriebskosten, die Möglichkeit des prozessnahen Einsatzes, sowie besonders der einfachen Bedienung zum Tragen. Während es zahlreiche Beispiele von Online-Applikationen im Labor gibt, ist die direkte Einbindung in großtechnische Produktionsanlagen bislang selten. Im Vergleich zu etablierten prozessanalytischen Verfahren, wie z.B. der Nahinfrarot- oder Raman-Spektroskopie ist die Benchtop-NMR-Spektroskopie noch Neuland und es existieren kaum prozesstaugliche kommerzielle Lösungen. Im Rahmen eines gemeinsamen Entwicklungsprojekts zwischen BAM und Evonik wurde eine Einhausung für ein handelsübliches Benchtop-NMR-Spektrometer konzipiert und gebaut. Diese dient nicht nur der Erfüllung sicherheitstechnischer Auflagen wie dem Explosionsschutz, sondern auch der Abschirmung rauer Umgebungseinflüsse auf den Betrieb des Laborgeräts. Eine flexible integrierte Automatisierung ermöglicht die skalierbare Anbindung an übergeordnete Prozessleittechnik im Sinne eines PAT-Moduls. Dieser Vortrag gibt einen Überblick über die Herausforderungen auf dem Weg von der Idee, über die Umsetzung bis hin zur tatsächlichen Prozessintegration. T2 - 47. Praktische Probleme der Kernresonanzspektroskopie CY - Göttingen, Germany DA - 17.03.2026 KW - Prozessanalytik KW - NMR Spektroskopie KW - Feldintegration KW - Explosionsschutz PY - 2026 AN - OPUS4-65705 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas T1 - Benchtop NMR spectroscopy in chemical manufacturing: From hardware field integration to data modeling N2 - The use of benchtop-NMR instruments is constantly increasing during the recent years. Advantages of being affordable, portable and easy-to-operate without the need for trained staff make them especially interesting for industrial applications in quality control. However, applications of NMR spectroscopy as an online PAT tool are still very rare but offer a huge potential for process optimization and control. A key task to exploit this potential is hardware field integration of the lab-instruments in a rough environment of a chemical plant. Additionally, developments in automation and data evaluation are mandatory to ensure a robust unattended operation with low maintenance requirements. Here, we show an approach of a fully automated analyzer enclosure considering explosion safety, field communication, as well as environmental conditions in the field. Temperature sensitivity is still a limitation of benchtop-NMR instruments in flow applications. Recent developments of manufacturers allow for limited operation at static temperature levels, however, a dynamic system for continuous operation is still not available. Using a prototype system offering a larger bore, active temperature shielding studies with thermostated air were performed evaluating the performance. Automated data evaluation of NMR spectra using a modular indirect hard modeling (IHM) approach showed good results and flexibility. A second data analysis approach based on artificial neural networks (ANN) was evaluated.Therefore, amount of data was augmented to be sufficient for training. The results show comparable performance, while improving the calculation time tremendously, offering new ways to simultaneously evaluating large numbers of different models. T2 - Quantitative NMR Methods for Reaction and Process Monitoring (NMRPM) CY - Kaiserslautern, Germany DA - 24.05.2023 KW - Field integration KW - Benchtop-NMR KW - Process Analytical Technology PY - 2023 AN - OPUS4-57560 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas T1 - BAM quality toolbox framework for qNMR N2 - Accreditation of analytical methods, either according to GxP or ISO regulations, requires a comprehensive quality management system. General quality documents are often already in place, which need to be extended by method-specific documentation. In this presentation we like to show an idea of a modular set of standard operating procedures (SOP) specifically developed meeting the requirements for quantitative NMR. The future goal is to collaborate with different accreditated NMR laboratories to compile a universal set of SOP and other quality documents that can be modified and used as a starting point for developing your own quality system for applications of qNMR in a regulated environment. T2 - ValidNMR Workshop at Practical Applications of NMR in Industry Conference (PANIC) CY - Online meeting DA - 22.10.2020 KW - ValidNMR KW - Validation KW - NMR spectroscopy KW - ISO 17025 KW - GxP PY - 2020 AN - OPUS4-51466 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fricke, F. A1 - Meyer, Klas T1 - Artificial Intelligence for Mass Spectrometry and Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy N2 - Mass Spectrometry (MS) and Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) are critical components of every industrial chemical process as they provide information on the concentrations of individual compounds and by-products. These processes are carried out manually and by a specialist, which takes a substantial amount of time and prevents their utilization for real-time closed-loop process control. This paper presents recent advances from two projects that use Artificial Neural Networks (ANNs) to address the challenges of automation and performance-efficient realizations of MS and NMR. In the first part, a complete toolchain has been developed to develop simulated spectra and train ANNs to identify compounds in MS. In the second part, a limited number of experimental NMR spectra have been augmented by simulated spectra to train an ANN with better prediction performance and speed than state-of-theart analysis. These results suggest that, in the context of the digital transformation of the process industry, we are now on the threshold of a possible strongly simplified use of MS and MRS and the accompanying data evaluation by machine-supported procedures, and can utilize both methods much wider for reaction and process monitoring or quality control. T2 - 2021 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE) CY - Online meeting DA - 01.02.2021 KW - Industry 4.0 KW - Cyber-Physical Systems KW - Artificial Neural Networks KW - Mass Spectrometry KW - Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy PY - 2021 UR - www.date-conference.com AN - OPUS4-52181 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -