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Aumente mais rapidamente a escala na produção de produtos químicos finos sem perder o conhecimento sobre o processo

Informações contínuas e em tempo real — desde os experimentos de laboratório até a produção em grande escala — preservam o conhecimento sobre o processo, permitindo decisões antecipadas, um aumento de escala previsível e um lançamento mais rápido de produtos na fabricação de produtos químicos finos e especializados.

A Evonik implementou a PAT Raman na indústria química
Introdução

Quando se perde a compreensão do processo no aumento de escala na indústria de produtos químicos finos

No desenvolvimento de produtos químicos finos, os maiores atrasos e ineficiências raramente têm origem na própria química. Eles surgem ao transferir o processo entre escalas — quando os conhecimentos adquiridos em laboratório não são transferidos de forma confiável para os ambientes piloto e de produção. Em vez de se basearem continuamente no conhecimento já adquirido, as equipes são obrigadas a reconstruir o entendimento a cada fase e agilizar a produção.

Análises offline, amostragem manual e revalidação de modelos em cada fase obrigam as equipes a:

  • Repetir os experimentos durante o aumento de escala
  • Redescobrir as janelas de operação na escala de produção
  • Atrasar a liberação do produto enquanto os desvios são investigados
  • Absorver desperdícios, retrabalhos e custos adicionais de desenvolvimento

Quando a compreensão analítica se perde entre o laboratório, a fase piloto e a fábrica, o aumento de escala se torna iterativo em vez de planejado.

Informações

Tecnologias analíticas de processo (PAT) inline, como a espectroscopia Raman, fornecem informações químicas no local onde as reações e transformações realmente ocorrem — em reatores de laboratório, recipientes-piloto e equipamentos de produção. As mesmas sondas Raman e modelos analíticos são aplicados diretamente no fluxo do processo, gerando medições contínuas e in situ em todas as escalas. Isso torna visível o comportamento do processo dentro do próprio equipamento, em vez de ser reconstruído a partir de análises laboratoriais externas.

Entre as diferentes escalas, a espectroscopia Raman mantém visíveis informações essenciais sobre o processo, tais como:

  • Evolução da reação e principais transformações químicas
  • Variabilidade de processo sob condições de operação reais
  • Desvios à medida que ocorrem, não depois que as perdas se acumulam
  • A validade dos modelos de desenvolvimento ao serem transferidos para a produção

Como os espectros Raman frequentemente permitem atribuir picos isolados a substâncias específicas, é possível medir simultaneamente múltiplos componentes com um único espectro. Espectros ricos em informações proporcionam uma compreensão aprofundada do processo e reduzem o trabalho com a recalibração e modelos específicos para cada escala. Resultados quantitativos são obtidos mais rapidamente – uma vantagem crítica durante o desenvolvimento e o aumento de escala.

Como informações contínuas aceleram o desenvolvimento e as decisões de aumento de escala

Quando as mesmas medições analíticas e modelos são aplicados de forma consistente entre as fases de laboratório, piloto e produção, a tomada de decisões muda profundamente. As equipes não validam mais os resultados de forma retrospectiva; elas agem enquanto os experimentos e testes ainda estão em andamento.

A escalabilidade da análise do laboratório ao processo permite:

  • Decisões mais rápidas e baseadas em evidências durante o desenvolvimento
  • Confirmação antecipada da preparação para aumento de escala
  • Intervenção imediata quando as condições se desviam do esperado
  • Reutilização em vez de reconstrução de modelos analíticos
  • Substituição da amostragem manual lenta e propensa a erros

O valor não está na quantidade de dados, mas nas informações úteis para a tomada de decisões que se mantêm consistentes em todas as escalas.

Fábrica de produtos químicos finos à base de Citral da BASF na Alemanha ©Endress+Hauser
Ação

Continuidade planejada do laboratório ao processo

Nos processos de fabricação de produtos químicos finos, o desempenho e o tempo para lançamento no mercado correm o maior risco quando há uma ruptura na compreensão do processo entre as fases de laboratório, piloto e produção. Ao aplicar análises contínuas e em tempo real em todas as fases, a espectroscopia Raman inline estabelece uma continuidade planejada desde o desenvolvimento até a fabricação para parâmetros críticos do processo e uma qualidade consistente do produto.

Modelos de tecnologia analítica são validados no reator de laboratório, confirmados em equipamentos-piloto e implementados em escala de produção utilizando o mesmo princípio de medição na interface do processo. Isso elimina a incerteza nos pontos de transição mais críticos e permite um aumento de escala previsível, um lançamento mais rápido do produto no mercado e um desempenho de produção estável de forma integrada ao processo — e não por meio de iterações repetidas.

Como as informações de laboratório se transformam em realidade na fábrica

O monitoramento contínuo em tempo real do laboratório ao processo é realizado através de:

  • Espectroscopia Raman inline implantada como tecnologia analítica de processos
  • Tecnologias analíticas de processos reutilizadas de forma consistente da P&D até a produção
  • Monitoramento simultâneo de múltiplos pontos de medição para parâmetros críticos do processo
  • Avaliações quimiométricas realizadas diretamente no equipamento em tempo real
  • Operação em ambientes exigentes e com classificação ATEX

Em vez de reconstruir o conhecimento em cada escala, as informações são preservadas e reutilizadas, criando uma base analítica única e confiável por todo o ciclo de vida da produção.

Valor mensurável

Das informações de desenvolvimento ao impacto mensurável na produção

Em operações com produtos químicos finos, a fragmentação das informações se traduz diretamente em ciclos de desenvolvimento mais longos, maior desperdício e uma entrada mais lenta no mercado. As tecnologias analíticas contínuas do laboratório para o processo transformam a intenção de desenvolvimento em realidade operacional.

Os produtores podem demonstrar:

  • Compreensão mais rápida dos processos e redução do tempo de lançamento no mercado
  • Menos surpresas no aumento de escala e menos retrabalho
  • Menor consumo de matérias-primas e energia através de uma otimização direcionada
  • Maior produtividade usando ativos existentes
  • Operação mais segura e em conformidade através da redução de intervenções manuais

Esses resultados são realizados antes que ocorram perdas na produção, e não corrigidos posteriormente.

Dois funcionários observam as sondas Raman da Endress+Hauser instaladas na fábrica de produtos químicos finos da Evonik ©Endress+Hauser
Estudo de caso

Comprovado em escala de produção: Evonik

A Evonik demonstra como a análise contínua transforma o desenvolvimento e a fabricação de produtos químicos finos. Ao substituir a amostragem manual pela espectroscopia Raman inline e aplicar os mesmos modelos analíticos da fase de P&D à produção, o conhecimento sobre o processo é mantido ao longo do aumento de escala e traduzido diretamente em uma operação mais segura e eficiente.

O que a Evonik pode demonstrar na prática:

  • Transferência direta de modelos analíticos do desenvolvimento para a produção
  • Monitoramento em tempo real, substituindo a amostragem manual lenta e propensa a erros
  • Esforço de calibração reduzido e resultados quantitativos mais rápidos
  • Maior segurança e eficiência da operação, incluindo em zonas ATEX
  • Compreensão mais rápida dos processos e redução do tempo de lançamento no mercado

Com mais de 50 pontos de medição e 16 analisadores Raman implantados globalmente, essa abordagem mostra como a análise contínua permite uma fabricação escalável e confiável.

Dr. Andreas Ohligschläger at Evonik

"With Raman spectra, you might be able to assign isolated peaks to individual substances in the mixture. This significantly reduces the calibration effort and quickly leads to quantitative results."

Dr. Andreas Ohligschläger, PAT Engineer, Evonik Industries AG
Nosso conhecimento especializado

Por que a Endress+Hauser?

A Endress+Hauser auxilia os fabricantes de produtos químicos finos e especializados a projetar processos previsíveis e escaláveis, integrando a tecnologia analítica de processos diretamente nos fluxos de trabalho de desenvolvimento e produção.

  • Profundo conhecimento em processos químicos e especializados
  • Sistemas Raman robustos para ambientes exigentes
  • Forte experiência global em projetos e engenharia de aplicações
  • Parcerias de serviço de longo prazo que garantem continuidade e confiabilidade

Desde o desenvolvimento inicial até a produção em grande escala, garantimos que o que foi aprendido no laboratório se torne uma parte repetível e confiável das operações diárias.

Implementação nas operações

Que perguntas devemos fazer ao considerar a espectroscopia Raman?

Analise as perguntas e os critérios de decisão que os engenheiros de processo usam para avaliar se o processo está pronto para a adoção da tecnologia Raman, antes de comprometer tempo e recursos para a implementação.

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Notas finais

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