Verbesserung der Effizienz bei der Betrachtung und Analyse von Kristallen (Aminosäuren, Proteine und andere Substanzen)
Die Lebensmittel- und Pharmaindustrie stellt Produkte her, die direkt in den menschlichen Körper gelangen, und muss daher ein hohes Maß an Sicherheit und Qualität gewährleisten.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen eine angemessene Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung durchgeführt werden, indem die Kristalle in jedem Prozess genau untersucht werden, z. B. bei der Annahme von kristallisierten Rohstoffen, dem Kristallisationsprozess und der Betrachtung und Analyse der verarbeiteten Kristalle.
In diesem Abschnitt werden Anwendungsbeispiele unseres Digitalmikroskops vorgestellt, das schwierige und zeitaufwändige Betrachtungen und Analysen von Kristallen mit einem einzigen System unterstützt.
- Was ist ein Kristall?
- Bedarf an Kristallen und Probleme bei der Betrachtung und Analyse
- Anwendungsbeispiele für unser Digitalmikroskop, das die Probleme bei der Betrachtung und Analyse von Kristallen löst
- Ein Digitalmikroskop, das die Effizienz der Betrachtung und Analyse von Kristallen und Arbeiten in der Lebensmittelherstellung und der pharmazeutischen Industrie verbessert
Was ist ein Kristall?
Ein Kristall ist eine feste Substanz, bei der die Bestandteile – wie Atome, Moleküle oder Ionen – sterisch in sich regelmäßig wiederholenden Mustern angeordnet sind und ein Raumgitter bilden. Die Anordnung der Atome in einem Kristall wird als Kristallstruktur bezeichnet und die kleinste Einheit in einem sich regelmäßig wiederholenden Muster wird als Einheitszelle bezeichnet. Neben Atomen und anorganischen Molekülen können auch Proteine mit mehr als einer Million Molekülen kristallisieren.
Ein typischer Kristall ist ein Polyeder, der aus vielen ebenen Flächen und scharfen Kanten besteht, die verschiedene Winkel bilden. Viele Kristalle sind anisotrop, d. h. sie haben in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Eigenschaften, wie z. B. Brechungsindex und Elastizität.
Bedarf an Kristallen und Probleme bei der Betrachtung und Analyse
In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind Kristalltechnologien für verschiedene pharmazeutische Wirkstoffe (API) und Substanzen wie Proteine, Aminosäuren und Stärke, die bei der Herstellung von Produkten verwendet werden, weit verbreitet. Da die Verwendung von Kristallen den Produkten einen zusätzlichen Wert verleihen kann, verwenden immer mehr Hersteller das Kristallisationsverfahren oder beziehen Kristalle von außen. Bei der Herstellung von Produkten unter Verwendung von Kristallen sind der Reinheitsgrad, die Form, die Partikelgrößenverteilung, die Löslichkeit, die Fließeigenschaften und einige andere Faktoren wichtig für die Erhaltung oder Verbesserung der Qualität.
Viele Eigenschaften von Kristallen ergeben sich aus den Atomen oder Molekülen, aus denen der Kristall besteht, oder aus den relativen Positionen der Atome oder Moleküle im Kristall. Diese Eigenschaften zeigen sich anisotrop, vor allem in den optischen Eigenschaften wie dem Brechungsindex, dem Absorptionskoeffizienten, dem Winkel der optischen Drehung und dem Depolarisationsverhältnis. Andererseits werden bei typischen Auswertungen von beschafften Kristallen oder Kristallisationsergebnissen hauptsächlich die Betrachtung und Analyse des Erscheinungsbilds, der Form, der Partikelgrößenverteilung und anderer ähnlicher Parameter der Kristalle verwendet.
Die Betrachtung und Analyse dieser Gegenstände ist jedoch schwierig, da Kristalle sehr klein sind und komplexe dreidimensionale Formen sowie unterschiedliche Grade der Lichtdurchlässigkeit, Lichtbrechung und diffusen Reflexion aufweisen. Im Folgenden finden Sie einige spezifische Probleme.
- Da Kristalle dreidimensionale Formen aufweisen, kann bei Betrachtungen mit hoher Vergrößerung nur ein Teil der Probe scharf gestellt werden.
- Die Kanten weisen verschiedene Winkel auf, die diffuse Reflexionen erzeugen und die Bestimmung der Lichtverhältnisse erschweren.
- Viele Kristalle haben einen geringen Kontrast zum Hintergrund, was es schwierig macht, die Umrisse der Kristalle zu erfassen.
- Quantitative Analysen und Auswertungen sind aufgrund der oben genannten Faktoren schwierig.
Anwendungsbeispiele für unser Digitalmikroskop, das die Probleme bei der Betrachtung und Analyse von Kristallen löst
Um Probleme bei der Betrachtung und Analyse anspruchsvoller Messobjekte wie Kristalle zu lösen, nutzt KEYENCE seit über 30 Jahren das Feedback von Anwendern in diesen Bereichen, um neue Digitalmikroskope herzustellen, die ihren Anforderungen entsprechen.
Unser neuestes Ergebnis ist das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX. Dieses Produkt verfügt über ein Betrachtungssystem, das es den Bedienern ermöglicht, die hohe Leistung und die verschiedenen Funktionen mit einfachen Handgriffen zu nutzen, wodurch eine Überspezialisierung der Arbeit vermieden und die Arbeitseffizienz verbessert wird.
Lesen Sie weiter, um eine Einführung in Anwendungsbeispiele der Modellreihe VHX für die Betrachtung und Analyse von Kristallen zu erhalten.
API-Kristallbetrachtung, Analyse und Berichterstellung
Da API-Kristalle, die bei der Herstellung von Medikamenten verwendet werden, dreidimensionale Formen aufweisen, können Bilder bei vielen Betrachtungen nicht über das gesamte Sichtfeld fokussiert werden. Außerdem verringern die kristallspezifische Transparenz und die Lichtbrechung den Kontrast, so dass die Formen nur schwer zu betrachten sind.
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX unterstützt verschiedene Beleuchtungsbedingungen mit einem einzigen System und ermöglicht so eine schnelle und einfache Bestimmung der Bedingungen, die sonst viel Zeit in Anspruch nimmt. Dieses Mikroskop ist mit der Multi-Lighting-Funktion ausgestattet, die auf Knopfdruck automatisch mehrere Bilder mit omnidirektionaler Beleuchtung aufnimmt. Die Kristallbetrachtung kann sofort mit hochauflösenden Bildern begonnen werden, indem Sie einfach ein geeignetes Bild aus den aufgenommenen Bildern auswählen.
Da die Daten von mehreren aufgenommenen Bildern gespeichert werden, kann jedes Bild problemlos verwendet werden, um das Messobjekt erneut zu betrachten, z. B. an einem späteren Tag unter anderen Lichtverhältnissen.
Außerdem können Sie durch die einfache Auswahl eines früheren Bildes die Bedingungen, unter denen das Bild aufgenommen wurde, reproduzieren. Eine andere Probe desselben Messobjekts kann leicht unter denselben Bedingungen an einem anderen Tag und zu einer anderen Uhrzeit von einem anderen Bediener betrachtet werden.
Die Modellreihe VHX kann auch nahtlos von der Betrachtung zur Analyse von Kristallkorngrößen übergehen. Die automatische Flächenmessung/Zählung kann verwendet werden, um eine Binarisierung auf einem mit einfachen Operationen festgelegten Bereich mit einem beliebigen Schwellenwert durchzuführen. Flächenmessung und Zählung von Kristallen können automatisch durchgeführt werden.
Diese Funktion misst, berechnet und zählt automatisch detaillierte Werte – wie die Anzahl, die durchschnittliche Fläche, die Standardabweichung, den Maximalwert, den Minimalwert, das Flächenverhältnis und andere Elemente der Kristalle im ausgewählten Bereich sowie die Fläche, den Umfang, den maximalen und minimalen Durchmesser jedes Kristalls – und zeigt diese Werte dann in einer Liste an. In dem ausgewählten Bereich können nicht benötigte Messobjekte ausgeschlossen und überlappende Messobjekte getrennt werden, was eine präzise Analyse ermöglicht.
Zusätzlich kann Excel direkt auf der Modellreihe VHX installiert werden, so dass die erfassten Bilder und Werte in einer beliebigen Vorlage ausgegeben und automatisch ein Bericht erstellt werden kann.
Diese verschiedenen Funktionen verbessern die Einfachheit und Effizienz der Modellreihen, die für die Betrachtung, die Analyse und die Erstellung von Berichten erforderlich sind, und reduzieren den Zeitaufwand erheblich.
Betrachtung von Stärkekristallen mit hohem Kontrast
Stärkekristalle haben eine hohe Transparenz und folglich einen geringen Kontrast auf dem Hintergrund. Das macht es schwierig, die Konturen und Formen der Kristalle klar zu betrachten.
Zusätzlich zur Hintergrundbeleuchtung, die für Durchlicht sorgt, ist das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX mit der HDR-Funktion (High Dynamic Range) ausgestattet, die mehrere Bilder bei unterschiedlichen Verschlusszeiten aufnimmt und zu einem Bild mit hoher Farbabstufung zusammensetzt. Mit dieser Funktion können hochauflösende Bilder mit hohem Kontrast aufgenommen werden, selbst bei Messobjekten wie Stärkekristallen, die einen geringen Kontrast zum Hintergrund aufweisen, was eine klare Betrachtung der Kristallkonturen und -strukturen ermöglicht.
Betrachtung von Aminosäure- und Proteinkristallen
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX, das eine hohe Auflösung mit einer großen Tiefenschärfe kombiniert, ist mit einer vielseitigen Beleuchtungseinheit mit hoher Funktionalität ausgestattet. Dieses System bietet verschiedene Beleuchtungsbedingungen wie Durchlichtbeleuchtung (Hintergrundbeleuchtung), Koaxialbeleuchtung und polarisierende Beleuchtung.
Darüber hinaus bereitet die Multi-Lighting-Funktion, die automatisch mehrere Bilder mit omnidirektionaler Beleuchtung aufnimmt, schnell die passenden Lichtverhältnisse für jeden Kristall vor.
Die hohe Leistung, die Funktionalität und das Betrachtungssystem der Modellreihe VHX ermöglichen eine einfache Betrachtung mit hochauflösenden 4K-Bildern selbst bei Kristallen mit unterschiedlichem Erscheinungsbild, wie z. B. bei Aminosäuren und Proteinen, deren Betrachtungsbedingungen schwer zu bestimmen sind.
Ein Digitalmikroskop, das die Effizienz der Betrachtung und Analyse von Kristallen und Arbeiten in der Lebensmittelherstellung und der pharmazeutischen Industrie verbessert
Es ist schwierig, die Bedingungen für Kristalle zu bestimmen und zu analysieren, und ihre Betrachtung und Analyse ist sehr zeit- und arbeitsintensiv. Wie die oben vorgestellten Beispiele zeigen, verbessert das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX die Effizienz dieser Betrachtung und Analyse erheblich.
Dank der Kombination aus einem optischen System und einem 4K-CMOS-Bilderfassungssensor, der die Aufnahme von hochauflösenden 4K-Bildern ermöglicht, einem vielseitigen Beleuchtungssystem, das die Transparenz von Kristallen unterstützt, und einem Betrachtungssystem, das verschiedene Funktionen mit einfachen Handgriffen zugänglich macht, kann die Betrachtung von Kristallen sehr ausgefeilt sein.
Dieses Mikroskop unterstützt nahtlos die automatische Flächenmessung und Zählung von Kristallen im Sichtfeld der Betrachtung und die automatische Erstellung von Berichten mit einem einzigen System, was die Arbeitseffizienz erheblich verbessert.
Ausgestattet mit vielen weiteren Funktionen bietet die Modellreihe VHX leistungsstarke Unterstützung für verschiedene Betrachtungs- und Analyseaufgaben in der Lebensmittelherstellung und der pharmazeutischen Industrie.
Für weitere Informationen oder Anfragen zur Modellreihe VHX klicken Sie bitte auf die folgenden Schaltflächen.
