Polski spektrometr NIR do identyfikacji materiałów — nowy kierunek dla kontroli jakości w przemyśle

Szybka i wiarygodna identyfikacja materiałów staje się jednym z ważnych wyzwań współczesnej kontroli jakości. Dotyczy to szczególnie branż, w których czas decyzji, powtarzalność dostaw i ryzyko pomyłki materiałowej mają bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo procesu oraz jakość produktu końcowego.

W odpowiedzi na te potrzeby rozwijany jest PI-500NIR — polski spektrometr bliskiej podczerwieni, którego premiera będzie miała miejsce podczas PCI Days 2026. Urządzenie powtało z myślą o zastosowaniach w identyfikacji materiałów, w szczególności w branży farmaceutycznej, suplementów diety, kosmetycznej oraz tworzyw sztucznych.

Projekt PI-500NIR jest realizowany w Polsce, przy współpracy POLON-IZOT oraz DONSERV, który uczestniczy w projekcie jako partner handlowy, aplikacyjny i współtwórca koncepcji wdrożeniowej urządzenia.

Dlaczego identyfikacja materiałów jest tak ważna?

W praktyce przemysłowej wiele decyzji jakościowych zaczyna się od pozornie prostego pytania:

czy materiał jest tym, czym powinien być?

To pytanie pojawia się przy przyjęciu surowca, kontroli półproduktów, porównywaniu partii, analizie materiałów podobnych wizualnie oraz przy weryfikacji odchyleń jakościowych.

W wielu firmach identyfikacja materiałów jest dziś wykonywana metodami skutecznymi, ale czasochłonnymi. Często wymagają one przygotowania próbki, pracy wykwalifikowanego analityka, dostępu do laboratorium lub wykonania procedury, która nie zawsze jest dogodna przy dużej liczbie próbek. W efekcie decyzja jakościowa może opóźniać zwolnienie surowca, rozpoczęcie produkcji albo akceptację partii.

Technika NIR może w tym obszarze pełnić rolę szybkiego narzędzia wspierającego. Jej zadaniem nie musi być zastępowanie wszystkich metod laboratoryjnych, ale dostarczenie dodatkowej, szybkiej informacji pozwalającej sprawniej podejmować decyzje jakościowe.

W praktyce szczególnie istotne są sytuacje, w których trzeba szybko odpowiedzieć na pytania:

• czy dostarczony surowiec odpowiada oczekiwanemu materiałowi,
• czy dana partia jest podobna do partii zaakceptowanych wcześniej,
• czy materiał nie został pomylony na etapie magazynowania lub produkcji,
• czy próbka wymaga dodatkowej analizy laboratoryjnej,
• czy materiał może zostać przekazany do kolejnego etapu procesu.

Czym jest technika NIR?

NIR, czyli spektroskopia bliskiej podczerwieni, polega na analizie oddziaływania promieniowania z materiałem. Uzyskane widmo może być traktowane jako charakterystyczny profil próbki, zależny od jej składu chemicznego i właściwości fizycznych.

W zastosowaniach identyfikacyjnych nie chodzi wyłącznie o pojedynczy pik czy jeden parametr. Kluczowe znaczenie ma porównanie widma badanej próbki z widmami materiałów referencyjnych albo z modelem utworzonym na podstawie zestawu znanych próbek.

To właśnie dlatego NIR jest szczególnie interesujący w obszarze:

• identyfikacji surowców,
• rozróżniania materiałów podobnych,
• porównywania partii,
• szybkiej kontroli zgodności materiału,
• wsparcia decyzji jakościowych w laboratorium i produkcji,
• prac badawczo-rozwojowych.

W praktyce dobór spektrometru, sposobu pomiaru oraz akcesoriów powinien wynikać z konkretnego zastosowania i typu próbki. Inaczej wygląda pomiar proszku, inaczej granulatu, cieczy, pasty, tabletki, kapsułki czy tworzywa sztucznego.

Dlatego każda rozmowa o wdrożeniu NIR powinna zaczynać się od próbki, procesu i decyzji, którą użytkownik chce podejmować szybciej.

Identyfikacja i oznaczenia ilościowe — dwa różne zastosowania NIR

W komunikacji dotyczącej techniki NIR bardzo ważne jest odróżnienie dwóch obszarów:

 identyfikacji materiałów oraz analizy ilościowej.

Identyfikacja odpowiada na pytanie:

  czy próbka odpowiada oczekiwanemu materiałowi?

Analiza ilościowa odpowiada na pytanie:

  ile danego składnika znajduje się w próbce?

Oba obszary mogą wykorzystywać spektroskopię NIR, ale wymagają innego przygotowania metody. W przypadku identyfikacji najważniejsze jest stworzenie wiarygodnego sposobu rozróżniania materiałów właściwych od niewłaściwych lub podobnych. Wymaga to próbek referencyjnych oraz dobrze opisanej zmienności materiału.

W przypadku zastosowań ilościowych kluczowe znaczenie ma utworzenie indywidualnego modelu kalibracyjnego dla konkretnej matrycy, parametru i zakresu stężeń. Model taki powinien być przygotowany z wykorzystaniem próbek użytkownika oraz wyników uzyskanych metodami referencyjnymi.

Dlatego w PI-500NIR pierwszym akcentowanym obszarem jest identyfikacja materiałów, natomiast zastosowania ilościowe są rozpatrywane aplikacyjnie — na podstawie próbek użytkownika, wyników metod referencyjnych oraz odpowiednio przygotowanego zbioru kalibracyjnego.

Równolegle prowadzone są prace nad rozwojem bazy kalibracyjnej. Należy jednak podkreślić, że w praktyce przemysłowej każda aplikacja ilościowa wymaga oceny dla konkretnego materiału, procesu, zakresu stężeń i celu pomiaru.

To rozróżnienie jest bardzo ważne, ponieważ NIR nie powinien być traktowany jako uniwersalna metoda działająca automatycznie dla każdego materiału i każdego parametru. O skuteczności decyduje jakość danych, odpowiednio dobrane próbki oraz poprawnie przygotowany model.

Gdzie PI-500NIR może znaleźć zastosowanie?

Farmacja

W farmacji identyfikacja materiałów ma szczególne znaczenie ze względu na wymagania jakościowe, dokumentacyjne i regulacyjne. Technika NIR może wspierać proces oceny materiałów wyjściowych, substancji pomocniczych, półproduktów oraz wybranych produktów gotowych.

W tym obszarze szczególnie istotne są:

jednoznaczne określenie celu metody,
praca na materiałach referencyjnych,
kontrola zmienności dostaw,
rozróżnienie materiałów podobnych,
odpowiednia dokumentacja,
nadzór nad metodą i sposobem interpretacji wyniku.

PI-500NIR może być interesującym kierunkiem rozwoju dla firm, które chcą sprawdzić potencjał NIR w identyfikacji i kwalifikacji własnych materiałów. W przypadku zastosowań ilościowych konieczne jest jednak przygotowanie indywidualnych modeli kalibracyjnych opartych na próbkach użytkownika oraz wynikach metod referencyjnych.

Suplementy diety

Branża suplementów pracuje z dużą liczbą surowców roślinnych, mineralnych, ekstraktów, mieszanin proszkowych i komponentów o zmiennej charakterystyce. W takim środowisku szybka identyfikacja materiału może ograniczyć ryzyko pomyłki magazynowej, błędnego przyjęcia partii lub niezgodności w produkcji.

NIR może być szczególnie przydatny tam, gdzie materiał jest powtarzalny, dostępne są próbki referencyjne, a celem jest porównanie profilu widmowego próbki z zaakceptowanym materiałem.

Dla suplementów diety istotne mogą być również przyszłe zastosowania ilościowe, na przykład ocena wybranych parametrów jakościowych. Takie zastosowania wymagają jednak budowy modeli kalibracyjnych dla konkretnych matryc i parametrów, z wykorzystaniem próbek użytkownika.

Kosmetyki

W kosmetykach kontrola jakości obejmuje surowce ciekłe, półstałe i sypkie, mieszaniny, emulsje, woski, oleje, ekstrakty oraz produkty gotowe. Część z tych materiałów może być trudna do szybkiego rozróżnienia metodami wizualnymi.

Technika NIR może wspierać identyfikację wybranych surowców oraz porównywanie partii, szczególnie wtedy, gdy firma dysponuje stabilnymi materiałami odniesienia i dobrze opisanym problemem jakościowym.

W praktyce kosmetycznej duże znaczenie ma także zmienność surowców naturalnych i komponentów pochodzących od różnych dostawców. NIR może pomóc w budowie wiedzy o materiale i w porównywaniu kolejnych dostaw, ale wymaga właściwie przygotowanej bazy próbek.

Tworzywa sztuczne

W przypadku tworzyw sztucznych ważne mogą być: rozróżnianie typów polimerów, kontrola zgodności materiału, porównanie partii lub wsparcie selekcji materiałowej.

NIR jest techniką interesującą dla obszarów, w których szybka identyfikacja materiału może usprawnić kontrolę jakości, produkcję lub prace R&D. Dotyczy to zarówno materiałów pierwotnych, jak i wybranych zastosowań związanych z kontrolą materiałów przetworzonych.

W przypadku tworzyw, podobnie jak w innych branżach, kluczowe znaczenie ma baza próbek referencyjnych. Jeżeli użytkownik chce nie tylko rozróżniać materiały, ale także oceniać wybrane parametry ilościowe, konieczne jest opracowanie modelu kalibracyjnego dla konkretnej aplikacji.

Najważniejsze korzyści z techniki NIR w identyfikacji

1. Szybka decyzja jakościowa

Jedną z głównych zalet NIR jest możliwość szybkiego uzyskania informacji o próbce. W dobrze przygotowanej aplikacji identyfikacyjnej technika może skrócić czas potrzebny na wstępną ocenę materiału.

Nie chodzi wyłącznie o oszczędność czasu laboratorium. Chodzi o szybszą decyzję: przyjąć materiał, zatrzymać partię, wykonać dodatkową analizę albo rozpocząć produkcję.

2. Ograniczenie przygotowania próbki

W wielu zastosowaniach NIR może ograniczyć konieczność skomplikowanego przygotowania próbki. Jest to szczególnie ważne tam, gdzie liczy się prostota pracy, powtarzalność pomiaru i możliwość szybkiego porównania materiału z wzorcem.

3. Pomiar nieniszczący

NIR jest techniką nieniszczącą w wielu zastosowaniach. Może to mieć znaczenie przy próbkach cennych, ograniczonych ilościowo albo wymagających dalszego wykorzystania.

4. Możliwość pracy z różnymi typami materiałów

Technika NIR może być stosowana dla wielu form materiałów, takich jak proszki, granulaty, tabletki, tworzywa, materiały sypkie, wybrane ciecze i materiały półstałe. Ostateczna przydatność zależy jednak od konkretnej aplikacji, sposobu pomiaru i charakterystyki próbki.

5. Wsparcie budowy wiedzy o materiale

Widma NIR mogą być źródłem informacji nie tylko o tożsamości materiału, ale także o jego zmienności między partiami. Dla działów R&D, kontroli jakości i technologii może to być cenne narzędzie do budowy wiedzy o surowcach i procesie.

6. Możliwość rozwoju metod ilościowych

Oprócz identyfikacji NIR może być wykorzystywany również do zastosowań ilościowych. Wymaga to jednak przygotowania indywidualnych modeli kalibracyjnych.

W praktyce oznacza to konieczność zebrania reprezentatywnych próbek użytkownika, wykonania oznaczeń metodą referencyjną oraz powiązania wyników referencyjnych z danymi widmowymi. Dopiero taki proces pozwala ocenić, czy dana aplikacja ilościowa jest technicznie i biznesowo uzasadniona.

Dlaczego potrzebne są materiały referencyjne?

W identyfikacji NIR nie wystarczy samo urządzenie. Potrzebny jest również dobrze przygotowany zestaw materiałów referencyjnych.

To one pozwalają odpowiedzieć na pytanie, czy badana próbka jest zgodna z oczekiwanym materiałem. W praktyce oznacza to konieczność zebrania reprezentatywnych próbek, obejmujących naturalną zmienność partii, dostawców, postaci materiału i warunków produkcji.

Dla metody identyfikacyjnej ważne są także próbki materiałów podobnych, które nie powinny zostać zaakceptowane jako dany materiał. Dzięki temu można sprawdzić, czy metoda rzeczywiście rozróżnia materiały, a nie tylko potwierdza zgodność na idealnych próbkach.

W przypadku zastosowań ilościowych materiały referencyjne mają jeszcze większe znaczenie. Do zbudowania modelu kalibracyjnego potrzebne są próbki użytkownika obejmujące rzeczywistą zmienność materiału: różne partie, dostawców, zakresy stężeń, warunki procesu oraz potencjalne źródła zmienności.

Same widma NIR nie wystarczą do stworzenia metody ilościowej. Konieczne są również wyniki uzyskane metodą referencyjną, które pozwalają powiązać sygnał widmowy z wartością oznaczanego parametru.

Dlatego w rozmowach aplikacyjnych dla PI-500NIR ważne jest ustalenie:

• jaki materiał ma być identyfikowany,
• jaki parametr ma być ewentualnie oznaczany ilościowo,
• w jakiej matrycy ma odbywać się pomiar,
• w jakim zakresie stężeń będzie pracować metoda,
• jak duża jest zmienność między partiami,
• jakie materiały podobne trzeba odróżnić,
• jaką metodą referencyjną wykonywane są obecne oznaczenia,
• czy użytkownik posiada próbki reprezentujące pełną zmienność procesu,
• czy dostępne są wyniki referencyjne dla tych próbek.

Polski NIR — dlaczego to ma znaczenie?

Rynek aparatury analitycznej w dużej mierze opiera się na rozwiązaniach zagranicznych. W wielu przypadkach są to systemy zaawansowane, ale jednocześnie kosztowne, zamknięte aplikacyjnie i wymagające komunikacji przez rozbudowane struktury międzynarodowe.

Rozwój polskiego spektrometru NIR może mieć znaczenie nie tylko technologiczne, ale również praktyczne dla użytkowników przemysłowych.

Najważniejsze korzyści z polskiego projektu to:

• bliższy kontakt z producentem i zespołem technicznym,
• możliwość rozmowy o konkretnych potrzebach aplikacyjnych,
• łatwiejsza komunikacja na etapie testów,
• większa elastyczność w rozwoju funkcji i aplikacji,
• lokalne wsparcie handlowe, techniczne i serwisowe,
• budowa kompetencji NIR w kraju,
• możliwość lepszego dopasowania rozwiązania do realiów polskiego przemysłu.

W przypadku PI-500NIR istotna jest także rola DONSERV jako partnera, który łączy doświadczenie rynku aparatury laboratoryjnej z kontaktem z użytkownikami końcowymi. Dzięki temu projekt może być rozwijany nie wyłącznie od strony konstrukcyjnej, ale również z perspektywy realnych potrzeb laboratoriów, kontroli jakości i przemysłu.

Polski NIR oznacza więc nie tylko krajowe pochodzenie urządzenia. Oznacza również szansę na bliższą współpracę między producentem, dostawcą i użytkownikiem końcowym.

PI-500NIR jest premierą polskiego spektrometru NIR rozwijanego z myślą o zastosowaniach identyfikacyjnych oraz aplikacjach ilościowych wymagających indywidualnego przygotowania metody.

Pierwszym akcentowanym obszarem zastosowań jest identyfikacja materiałów. W przypadku analiz ilościowych konieczne jest opracowanie modeli kalibracyjnych z wykorzystaniem próbek użytkownika oraz wyników uzyskanych metodami referencyjnymi.

Równolegle prowadzone są prace nad rozwojem bazy kalibracyjnej, która będzie wspierać dalsze zastosowania urządzenia. Należy jednak podkreślić, że w technice NIR skuteczność metody ilościowej zależy od konkretnej matrycy, zakresu stężeń, jakości próbek kalibracyjnych oraz poprawności danych odniesienia.

Podczas PCI Days 2026 zaprezentowany zostanie egzemplarz demonstracyjny PI-500NIR. Prezentacja będzie okazją do rozmów z przedstawicielami przemysłu, laboratoriów kontroli jakości i działów R&D na temat rzeczywistych potrzeb aplikacyjnych.

Najważniejszym celem jest rozmowa o praktycznym zastosowaniu urządzenia:

• jakie materiały użytkownik chce identyfikować,
• jakie próbki są dostępne,
• jakie decyzje jakościowe mają być podejmowane szybciej,
• czy użytkownik posiada dane referencyjne,
• czy istnieje potrzeba stworzenia indywidualnego modelu kalibracyjnego.

To podejście jest szczególnie istotne w technice NIR, gdzie o sukcesie decyduje nie tylko spektrometr, ale również jakość danych, dobór próbek i właściwie przygotowana metoda.

Jak firma może przygotować się do rozmowy o NIR?

Firmy zainteresowane wykorzystaniem PI-500NIR powinny przygotować kilka podstawowych informacji:

• Jakie materiały mają być identyfikowane?
• Czy dostępne są próbki referencyjne?
• Czy występują materiały podobne, które trzeba odróżnić?
• Jak wygląda obecna metoda identyfikacji?
• Ile trwa obecna procedura?
• Jaki problem biznesowy ma zostać rozwiązany?
• Czy celem jest identyfikacja, porównanie partii, czy analiza ilościowa?
• Jeżeli celem jest analiza ilościowa — jaki parametr ma być oznaczany?
• Czy dostępne są wyniki metod referencyjnych?
• Czy próbki obejmują rzeczywistą zmienność procesu?

Takie informacje pozwalają ocenić, czy dana aplikacja jest dobrym kandydatem dla techniki NIR.

W praktyce najlepszym początkiem projektu nie jest pytanie o sam spektrometr, lecz pytanie o proces:

jaką decyzję jakościową użytkownik chce podejmować szybciej, taniej lub z mniejszym ryzykiem?

Kiedy NIR ma największy sens?

Technika NIR ma największy sens wtedy, gdy użytkownik dysponuje powtarzalnymi materiałami, jasno określonym celem pomiaru oraz możliwością zbudowania metody na podstawie próbek referencyjnych.

W przypadku identyfikacji oznacza to konieczność posiadania próbek materiałów właściwych oraz materiałów podobnych, które należy odróżnić.

W przypadku analiz ilościowych oznacza to konieczność przygotowania indywidualnego modelu kalibracyjnego z wykorzystaniem próbek użytkownika oraz wyników metod referencyjnych.

NIR jest szczególnie interesujący, gdy:

• firma analizuje powtarzalne materiały,
• występuje duża liczba próbek,
• ważny jest czas decyzji,
• dostępne są próbki referencyjne,
• obecna metoda jest zbyt wolna lub kosztowna,
• konieczne jest rozróżnienie materiałów podobnych,
• celem jest wsparcie kontroli jakości, a nie jednorazowa analiza,
• użytkownik jest gotowy do współpracy aplikacyjnej.

NIR może mieć mniejszy sens, gdy próbki są skrajnie zmienne, brak jest materiałów odniesienia, cel pomiaru nie jest jasno określony albo użytkownik oczekuje wyniku ilościowego bez budowy modelu kalibracyjnego i bez danych referencyjnych.

PI-500NIR wpisuje się w model pracy aplikacyjnej: urządzenie jest rozwijane z naciskiem na identyfikację materiałów, a zastosowania ilościowe są możliwe do rozpatrywania jako indywidualne projekty wymagające budowy odpowiednich modeli kalibracyjnych. Równolegle trwa rozwój bazy kalibracyjnej.

Znaczenie rozmowy aplikacyjnej

W przypadku spektroskopii NIR samo urządzenie jest tylko częścią rozwiązania. Równie ważne są:

• próbki,
• dane referencyjne,
• cel metody,
• sposób interpretacji wyniku,
• warunki pomiaru,
• sposób wykorzystania wyniku w procesie jakościowym.

Dlatego rozmowa aplikacyjna powinna poprzedzać decyzję o wdrożeniu. Pozwala ona określić, czy NIR ma sens dla danej próbki i danego procesu.

Dla jednego użytkownika największą wartością będzie szybka identyfikacja surowca. Dla innego — porównywanie partii. Jeszcze inny będzie chciał rozwijać indywidualny model ilościowy dla konkretnego parametru.

Każdy z tych przypadków wymaga innego podejścia, ale wspólny mianownik pozostaje ten sam: metoda musi być zbudowana na realnych próbkach i realnej potrzebie użytkownika.

PI-500NIR wpisuje się w ważny kierunek rozwoju krajowej aparatury pomiarowej: tworzenie polskich rozwiązań analitycznych dla przemysłu, laboratoriów kontroli jakości i działów R&D.

Najważniejszym akcentowanym obszarem rozwoju urządzenia jest identyfikacja materiałów. To zastosowanie praktyczne, zrozumiałe dla przemysłu i możliwe do wdrażania etapowo — od rozmowy aplikacyjnej, przez próbki referencyjne, po budowę metody dla konkretnego materiału.

Jednocześnie PI-500NIR może być rozpatrywany również w kontekście zastosowań ilościowych. Wymagają one jednak indywidualnych modeli kalibracyjnych tworzonych z wykorzystaniem próbek użytkownika oraz wyników metod referencyjnych. Równolegle prowadzone są prace nad rozwojem bazy kalibracyjnej.

Technika NIR nie powinna być traktowana jako uniwersalna odpowiedź na każdy problem analityczny. Jej wartość pojawia się wtedy, gdy zostanie dobrze dopasowana do próbki, procesu i decyzji jakościowej.

Dlatego premierowa prezentacja PI-500NIR podczas PCI Days 2026 jest nie tylko pokazem polskiego spektrometru NIR, ale przede wszystkim zaproszeniem do rozmów aplikacyjnych z firmami, które chcą sprawdzić potencjał tej techniki w praktyce przemysłowej.

PI-500NIR na PCI Days 2026 - hala 1 stosiko D.41

DONSERV i POLON-IZOT zapraszają do rozmowy o PI-500NIR — polskim spektrometrze NIR rozwijanym do identyfikacji materiałów oraz zastosowań aplikacyjnych opartych na indywidualnych modelach kalibracyjnych.

Szukamy firm zainteresowanych sprawdzeniem zastosowań w obszarach:

identyfikacji surowców,
porównywania partii,
rozróżniania materiałów podobnych,
oceny wybranych parametrów ilościowych na podstawie modeli kalibracyjnych,
kontroli jakości,
R&D.

W przypadku analiz ilościowych konieczne jest przygotowanie modelu kalibracyjnego z wykorzystaniem próbek użytkownika oraz danych uzyskanych metodami referencyjnymi.

Pierwszy krok to rozmowa o próbce, materiale, parametrze i decyzji jakościowej, którą użytkownik chce podejmować szybciej.